CN105612325A - 扩散器板 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆排气系统的扩散器板，该扩散器板包括本体，该本体具有主开口和围绕主开口在周向上彼此间隔开的多个副开口。在一个示例中，扩散器板定位在排气歧管与催化转化器之间。来自排气歧管的排气流动通过扩散器板中的主开口和副开口而提供充分混合的流束，该充分混合的流束均匀地分布穿过入口而抵达催化剂基材，并且还使得氧传感器能够精确地测量发动机气缸排气的化学成分。

Description

扩散器板

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年10月31日提交的美国专利申请No.14/068,047的优先权。

技术领域

本发明涉及用于车辆排气系统的扩散器板。

背景技术

排气系统众所周知，并且排气系统与内燃机一起使用。通常，排气系统包括排气管道或管，排气管道或管将来自发动机排气歧管的热排气输送至其它下游排气系统部件，比如催化转化器、消音器、谐振器等。如所知道的，催化转化器通过催化化学反应将排气中有毒的副产物转化为毒性较小的物质。催化转化器包括定位在具有排气入口和排气出口的壳体内的基材。当排气流动通过基材时，诸如一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物和氮氧化物之类的污染物例如被转化为诸如二氧化碳和水之类的毒性较小的物质。

已知使用定位在催化转化器上游处的混合部件力图将排气流有效地引导到基材中。尽管这些板件被证明有效，但始终需要进一步提高排放物的转换效率。

发明内容

在一个示例性实施方式中，一种用于车辆排气系统的扩散器板包括本体，该本体具有主开口和围绕主开口在周向上彼此间隔开的多个副开口。在一个示例中，扩散器板定位在排气歧管与催化转化器之间。来自排气歧管的排气流动通过扩散器板中的主开口和副开口从而提供充分混合的流束，该充分混合的流束均匀分布穿过入口而抵达催化剂基材。

在上述扩散器板的另外的实施方式中，扩散器板的本体包括环状本体。

在上述任一扩散器板的另外的实施方式中，主开口包括限定中心轴线的单个中央开口，并且所述多个副开口包括围绕所述中心轴线在周向上彼此间隔开的多个通气孔。

在上述任一扩散器板的另外的实施方式中，环状本体包括构造成面向排气歧管的上游面和构造成面向催化剂基材的下游面，并且其中，主开口和副开口相配合以限定从排气歧管至催化剂基材的多个排气流动路径。

在上述任一扩散器板的另外的实施方式中，扩散器板包括围绕环状本体的周缘而形成并且沿下游方向延伸的凸缘。

在上述任一扩散器板的另外的实施方式中，扩散器板包括从凸缘沿下游方向延伸的多个腿部。

在另一示例性实施方式中，一种车辆排气系统包括排气歧管和催化转化器，其中，排气歧管具有构造成接收来自发动机的排气的多个端口，催化转化器具有壳体，该壳体具有构造成用于附接至排气歧管的出口的入口端。壳体限定有内腔。内腔内定位有基材。基材的上游处定位有扩散器板，该扩散器板具有主开口和围绕主开口在周向上彼此间隔开的多个副开口。

在上述任一车辆排气系统的另外的实施方式中，扩散器板包括围绕环状本体的周缘而形成的凸缘，并且包括多个腿部，所述多个腿部固定至排气歧管的内表面使得凸缘的外周缘沿径向向内与所述内表面间隔开。

在上述任一车辆排气系统的另外的实施方式中，所述多个通气孔从环状本体沿下游方向向外延伸使得在上游面中形成凹陷部并且在下游面中形成相应的突起部。

附图说明

图1为包括本发明的排气部件组件的侧视图。

图2为图1的排气部件组件的立体图，其中，图1的排气部件组件被局部切去以示出扩散器板。

图3为图2中的扩散器板的下游侧的立体图。

图4为图2中的扩散器板的上游侧的立体图。

图5为排气歧管和扩散器板组件的入口侧的立体图。

图6为图5中的组件的出口侧的立体图。

图7为扩散器板的另一示例。

图8为扩散器板的另一示例。

具体实施方式

图1示出了用于车辆排气系统的排气部件组件10。排气部件组件10包括排气歧管12，排气歧管12通过多个端口16接受来自车辆发动机14的排气。如所知道的，每个端口16与一个发动机气缸18相关联。在图1中示出的示例中，发动机14为六缸发动机，其中，歧管12与右侧的一组气缸18相关联。与图1中示出的歧管构造类似的另一歧管与左侧的气缸组相关联。

歧管12包括外壳或外壳体20，外壳或外壳体20具有延伸至共用出口24的多个分支部分22。每个分支部分22与端口16中的一个端口相关联。出口24将排气引导至下游排气部件，例如，比如催化转化器26。催化转化器26包括在第一端30与第二端32之间延伸的外壳体28(图2)。外壳体28限定有内腔34，如图1示出的，内腔34容纳有一个或更多个基材36。在一些构型中，基材可以包绕有绝缘垫(见图1中的可选的垫36a)。催化转化器26限定从第一端30延伸至第二端32的中心轴线A。

歧管12的出口24构造成附接至外壳体28的第一端30。外壳体28的第二端32附接有出口管38。如所知道的，出口管38将排气引导至下游排气部件。

排气部件组件10包括扩散器板40，如图2中示出的，扩散器板40定位在催化转化器26的基材36的上游处。在一个示例中，扩散器板40包括环状本体42(图3)，环状本体42具有主开口44和围绕主开口44在周向上彼此间隔开的多个副开口46。在示出的示例中，主开口44包括单个中央开口，并且多个副开口46由多个通气孔48形成。

主开口44限定与由催化转化器26限定的中心轴线A共同的中心轴线。环状本体42由内周缘50(其形成主开口44)和外周缘52限定。内周缘50与外周缘52之间的材料形成环形形状并且包括通气孔48。

如图3和图4中示出的，多个通气孔48围绕中心轴线A在周向上彼此间隔开。每个通气孔48与其它通气孔48相比限定单独的流动方向。中央的主开口44限定用于排气的轴向流动路径，并且通气孔48限定在方向上相对于本体42的内周缘50为切向的多个大致切向流动路径。通气孔48将涡流引至与轴向流相混合的排气流束以允许排气均匀地分布在基材36中，产生通过基材的均匀的质量流量。

环状本体42包括面向排气歧管12的上游面56和面向催化剂基材36的下游面58。主开口44与通气孔开口46相配合以限定从排气歧管12至催化剂基材36的多个排气流动路径。每个通气孔48从环状本体42沿下游方向向外延伸使得在上游面56中形成凹陷部60(图4)并且在下游面58中形成相应的弯曲的突起部62(图3)。每个突起部62具有面向下游的凸起侧64和面向上游的凹入侧66。

在一个示例中，环状本体42包括凸缘70，凸缘70围绕外周缘52而形成并且沿下游方向延伸离开本体42。多个腿部72从凸缘70沿下游方向延伸。腿部72围绕凸缘70在周向上彼此间隔开。每个腿部72包括从凸缘70沿径向向外延伸的第一部分74和沿下游方向延伸至远端78的第二部分76。弯曲部分80在第一部分74与第二部分76之间过渡。

腿部72构造成附接至排气歧管壳体20。图5至图6将扩散器板40示出为安装在歧管外壳体20的出口24内。腿部72附接至外壳体20的内表面82。腿部72能够通过焊接、钎焊、紧固等方式附接至内表面82。

在一个示例中，壳体20由彼此附接的第一壳90与第二壳92形成(图6)。能够使用多种方法中的任何一种——例如包括焊接或钎焊——来附接壳90、92。扩散器板40定位在形成于壳90、92之间的内腔内，并且每个腿部72的第二部分76的外表面94(图4)附接至内表面82。壳90、92可以包括凹陷部96以容纳腿部72。由于腿部的第一部分74和弯曲部分80的存在，当扩散器板40附接至壳体20时，凸缘70的外周缘沿径向向内与内表面82间隔一小的空气间隙98(图6)。这允许容易地适应各种部件——即，壳90、92和板40——之间的任何热膨胀。

在图7中示出的另一构型中，板40可以不包括腿部，并且环状本体42能够直接附接至壳体20的内表面82。

图8示出了扩散器板140的另一示例，扩散器板140具有主开口144和在周向上彼此间隔开的多个副开口146。副开口146的尺寸比主开口144的尺寸小。

如图1中示出的，壳体20包括位于出口24附近的歧管传感器安装部分100。该安装部分100联接有第一氧传感器S1。出口管38包括传感器安装部分102，传感器安装部分102联接至第二氧传感器S2。

扩散器板40用于充分地混合排气并且使排气均匀分布穿过基材36的入口端104的整个表面，这提高了催化剂利用效率。另外，扩散器板40允许以氧传感器(S1)能够精确地测量每个气缸的排气的化学成分的方式来对由于单独的气缸燃烧事件而产生的排气进行混合和引导，从而提高燃料经济性和催化剂效率。这使得消费者容易地满足各种相应的车辆型号的特定的空气质量要求。此外，对于包括包绕有垫36a的基材36的构型而言，扩散器板40能够阻止高速排气进入壳体28内的垫区域，并且因而能够降低垫腐蚀的风险。

尽管已经公开了本发明的实施方式，但本领域普通技术人员应当认识到一些改型将落在本发明的范围之内。因此，应当研究所附权利要求以确定本发明的实际范围和内容。

Claims (20)

1.一种用于车辆排气系统的扩散器板，所述扩散器板包括：

板本体，所述板本体具有主开口和围绕所述主开口在周向上彼此间隔开的多个副开口。

2.根据权利要求1所述的扩散器板，其中，所述主开口包括单个中央开口。

3.根据权利要求1所述的扩散器板，其中，所述多个副开口包括多个通气孔。

4.根据权利要求1所述的扩散器板，其中，所述板本体包括环状本体，并且所述主开口包括限定中心轴线的单个中央开口，并且其中，所述多个副开口包括围绕所述中心轴线在周向上彼此间隔开的多个通气孔。

5.根据权利要求4所述的扩散器板，其中，每个通气孔限定单独的流动方向。

6.根据权利要求5所述的扩散器板，其中，所述中央开口限定轴向流动路径，并且其中，每个通气孔限定一个切向流动路径。

7.根据权利要求4所述的扩散器板，其中，所述环状本体包括构造成面向排气歧管的上游面和构造成面向催化剂基材的下游面，并且其中，所述主开口和所述副开口相配合以限定从所述排气歧管至所述催化剂基材的多个排气流动路径。

8.根据权利要求7所述的扩散器板，所述扩散器板包括凸缘，所述凸缘围绕所述环状本体的周缘而形成并沿下游方向延伸。

9.根据权利要求8所述的扩散器板，所述扩散器板包括从所述凸缘沿下游方向延伸的多个腿部。

10.根据权利要求9所述的扩散器板，其中，所述多个腿部构造成通过附接接口被附接至排气歧管壳体。

11.根据权利要求7所述的扩散器板，其中，所述多个通气孔从所述环状本体沿下游方向向外延伸，使得在所述上游面中形成凹陷部并且在所述下游面中形成相应的突起部。

12.一种车辆排气系统，包括：

排气歧管，所述排气歧管具有构造成用于附接至发动机的多个端口；

催化转化器，所述催化转化器具有壳体，所述壳体具有构造成用于附接至所述排气歧管的出口的入口端，并且所述壳体限定有内腔；

基材，所述基材定位在所述内腔内；以及

扩散器板，所述扩散器板定位在所述基材的上游处，并且所述扩散器板具有主开口和围绕所述主开口在周向上彼此间隔开的多个副开口。

13.根据权利要求12所述的车辆排气系统，其中，所述扩散器板包括环状本体，其中，所述主开口包括限定中心轴线的单个中央开口，并且其中，所述多个副开口包括围绕所述中心轴线在周向上彼此间隔开的多个通气孔。

14.根据权利要求13所述的车辆排气系统，其中，所述环状本体包括上游面和下游面，并且其中，所述主开口限定轴向流动路径，所述副开口限定多个涡流流动路径，所述多个涡流流动路径围绕所述中心轴线涡旋而与所述轴向流动路径相混合。

15.根据权利要求14所述的车辆排气系统，所述车辆排气系统包括围绕所述环状本体的周缘而形成并且沿下游方向延伸的凸缘。

16.根据权利要求15所述的车辆排气系统，所述车辆排气系统包括从所述凸缘沿下游方向延伸的多个腿部。

17.根据权利要求16所述的车辆排气系统，其中，所述多个腿部固定至所述排气歧管的内表面，使得所述凸缘的外周缘沿径向向内与所述内表面间隔开。

18.根据权利要求17所述的车辆排气系统，其中，所述多个通气孔从所述环状本体沿下游方向向外延伸，使得在所述上游面中形成凹陷部并且在所述下游面中形成相应的突起部。

19.根据权利要求12所述的车辆排气系统，所述车辆排气系统包括定位在所述排气歧管中的氧传感器，并且其中，所述主开口和所述多个副开口相配合以充分地混合排气并且使排气分布穿过所述基材的整个入口面，并且使得所述氧传感器能够通过所述排气歧管的相关联的端口测量发动机气缸气体的化学成分。

20.根据权利要求12所述的车辆排气系统，其中，所述基材包绕有垫，并且其中，所述扩散器板阻止高速排气进入所述壳体内的垫区域。