CN105899776A - 用于排气组件的模块化混合器 - Google Patents

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Abstract

一种车辆排气部件，包括：第一排气部件、位于第一排气部件的下游的第二排气部件、以及将第一排气部件的出口连接至第二排气部件的入口的混合器。该混合器包括具有第一连接接口的第一壳体部分和具有第二连接接口的第二壳体部分。第一壳体部分附接至第一排气部件的出口，第二壳体部分附接至第二排气部件的入口。第一连接接口和第二连接接口能够以多个不同连接取向中的一个连接取向彼此连接，使得第一排气部件和第二排气部件能够相对于彼此以多个不同安装取向中的任意安装取向定位。

Description

用于排气组件的模块化混合器
技术领域
本发明涉及一种车辆排气系统，该车辆排气系统包括可以在各种不同的排气系统构型中使用的模块化混合器。
背景技术
排气系统将由发动机产生的热废气引导通过各种排气部件以减少排放并控制噪音。排气系统包括被联接在一起以将发动机的废气引导至外界环境中的诸如过滤器、柴油氧化催化器(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化器、消声器、排气尾管等部件。通常，利用混合器部件来使废气与经由喷射器引入到废气流中的流体充分混合。这种流体例如为用于燃料燃烧式燃烧器的燃料或用于SCR催化器的尿素。
这些部件根据车辆大小和/或车辆应用而以不同构型设置。在严苛的封装约束下，通常难以将所有的排气系统部件进行有效地布置。此外，各车辆构型具有不同的封装外壳，这会要求配合部件之间针对各个不同构型具有略微不同的连接取向。这可能会不利地增加成本。
发明内容
在一个示例性实施方式中，车辆排气部件组件包括第一排气部件、位于第一排气部件的下游的第二排气部件、以及将第一排气部件的出口连接至第二排气部件的入口的混合器。该混合器包括具有第一连接接口的第一壳体部分和具有第二连接接口的第二壳体部分。第一壳体部分附接至第一排气部件的出口，且第二壳体部分附接至第二排气部件的入口。第一连接接口和第二连接接口能够以多个不同连接取向中的一个连接取向彼此连接，从而使得第一排气部件和第二排气部件能够相对于彼此以多个不同安装取向中的任意安装取向定位。
在根据以上实施方式的另一实施方式中，当在多个连接取向之间移动时，第一连接接口和第二连接接口中的一者相对于第一连接接口和第二连接接口中的另一者旋转。
在根据以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，第一连接接口和第二连接接口中的每一者包括由第一截面形状限定的第一管状延伸部分和由与第一截面形状不同的第二截面形状限定的联接部分。
在根据以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，第一截面形状为多边形，第二截面形状为曲线图形。
在根据以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，第一排气部件限定有沿着第一排气部件的长度延伸的第一中心轴线，第二排气部件限定有沿着第二排气部件的长度延伸的第二中心轴线，并且其中，多个不同连接取向中的一个连接取向包括第一中心轴线与第二中心轴线平行的平行取向。
在根据以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，多个不同连接取向中的另一连接取向包括第一中心轴线与第二中心轴线垂直的垂直取向。
在根据以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，第一排气部件和第二排气部件中的一者包括催化器，而第一排气部件和第二排气部件中的另一者包括柴油微粒过滤器。
在根据以上实施方式中的任一者的另一实施方式中，喷射器安装至第一壳体部分和第二壳体部分中的与柴油微粒过滤器的出口相邻的一者。
在另一示例性实施方式中，组装车辆排气部件组件的方法包括下述步骤：将第一壳体部分连接至第一排气部件的出口，将第二壳体部分连接至第二排气部件的入口，从第一排气部件与第二排气部件的相对于彼此的多个安装取向中选择期望的安装取向，使第一连接接口和第二连接接口中的一者相对于第一连接接口和第二连接接口中的另一者移动以使第一排气部件和第二排气部件以期望的安装取向布置，以及将第一连接接口与第二连接接口彼此固定。
将从以下说明书和附图最佳地理解本申请的这些特征及其他特征，以下是对附图简要的描述。
附图说明
图1示意性地图示了排气系统的一个示例。
图2是处于一种安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图3是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图4是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图5是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图6是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图7是图2至图6中的混合器的示意性侧视图。
图8是图7的混合器的俯视图。
图8A是沿着如图8中所指示的A-A截取的截面图。
图8B是沿着如图8中所指示的B-B截取的截面图。
图9是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图10是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
图11是处于另一安装构型中的模块化混合器的一个示例的示意图。
具体实施方式
图1示出了车辆排气系统10，该车辆排气系统10如已知的那样将由发动机12产生的热废气引导穿过各种排气部件14以减少排放并控制噪音。各种排气部件14可以包括柴油氧化催化器(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化器、微粒过滤器、消声器、排气管等。这些部件14可以根据车辆的应用和可用的封装空间而以各种不同的构型和组合进行安装。发动机的废气穿过部件14并且经由排气尾管16排出到大气中。
在图2中示出的一个示例中，排气部件14包括第一排气部件20和位于第一排气部件20的下游的第二排气部件22。第一排气部件20包括入口24和出口26，该入口24接收来自发动机12或另一上游排气部件的废气。第二排气部件22包括入口28和出口30，该入口28位于第一排气部件20的出口26的下游。其他的部件14可以如已知的那样定位在第一排气部件20的上游和/或第二排气部件22的下游。
混合器32将第一排气部件20的出口26连接至第二排气部件22的入口28。混合器32包括具有第一连接接口36的第一壳体部分34和具有第二连接接口40的第二壳体部分38。第一壳体部分34附接至第一排气部件20的出口26并且第二壳体部分38附接至第二排气部件22的入口28。第一连接接口36和第二连接接口40能够以多个不同连接取向中的一个连接取向彼此连接，使得第一排气部件20和第二排气部件22可以相对于彼此以多个不同安装取向中的任意安装取向定位。
安装取向可以因车辆大小和类型而变化。例如，较大型车辆可能具有比较小型车辆更多的可用封装空间，较少的可用安装空间使得在有限的可用空间中有效地安装排气部件更加困难。一旦从多个不同的可用安装取向中选定所期望的安装取向，第一连接接口36和第二连接接口40即相对于彼此设置成使第一排气部件20和第二排气部件22以期望的安装取向布置。然后，第一连接接口36与第二连接接口40例如通过诸如熔焊、钎焊、紧固等各种方法中的任意一种彼此固定。
第一排气部件20限定了沿着第一排气部件20的长度延伸的第一中心轴线A1，并且第二排气部件22限定了沿着第二排气部件22的长度延伸的第二中心轴线A2。在图2中示出的示例中，多个不同连接取向中的被选定的一个连接取向是第一中心轴线A1与第二中心轴线A2平行的平行取向。此外，第一排气部件20和第二排气部件22从混合器32的同一侧向外延伸。
在图3中示出的示例也是一种平行构型，但是第一排气部件20从混合器32的一侧向外延伸而第二排气部件22从混合器32的相反侧向外延伸。在这种构型中，第一排气部件20和第二排气部件22中的一者相对于另一者旋转了180度。第一中心轴线A1平行于第二中心轴线A2。
在图4中示出的示例中，被选定的连接取向包括第一中心轴线A1与第二中心轴线A2垂直的垂直取向。在这种构型中，第一排气部件20和第二排气部件22中的一者相对于另一者旋转了90度。
图5至图6示出了第一轴线A1和第二轴线A2彼此平行的平行构型的其他示例。因此，通过简单地使连接接口36、40相对于彼此旋转，就能够使排气部件20、22相对于彼此以无数多个不同安装取向中的任意安装取向定位。
在这些示例中，第一排气部件20包括柴油微粒过滤器DPF，而第二排气部件22包括选择性催化还原(SCR)催化器。喷射器42安装至混合器32以引入待通过混合器32与废气混合的流体，诸如例如尿素。在示出的示例中，喷射器42安装至混合器32的与DPF的出口26相邻的第一壳体部分34；然而，喷射器42也可以根据系统需求和可用封装空间而安装在其他位置处。应当理解的是，尽管部件示出为DPF和SCR催化器，但是部件的其他组合可以经由混合器32彼此连接。
如图7至图8中所示，第一壳体部分34和第二壳体部分38各自包括底部表面50，该底部表面50具有绕底部表面50的外周缘54向外延伸的壁52。在该示例中，第一壳体部分34和第二壳体部分38各自包括碗状部件，该碗状部件限定混合器中心C并且具有开口端56，该开口端56构造成用于附接至第一排气部件20和第二排气部件22中的相应的一者。混合器32内部具有用于使废气与喷射出的流体混合的挡板或其他结构。应当理解的是，任何类型的混合器都可以用于将排气部件连接在一起，并且混合器可以具有任何各种不同的形状。
在示出的示例中，第一连接接口36和第二连接接口40包括相对于壁52切向延伸的轴向延伸部分58。照此，第一连接接口36和第二连接接口40各自包括径向地偏离混合器中心C的轴向延伸部分58。在一个示例中，第一连接接口36和第二连接接口40中的每一者包括由第一截面形状60a(图8A)限定的第一管状延伸部分60和由与第一截面形状60a不同的第二截面形状62a(图8B)限定的联接部分62。在一个示例中，第一截面形状60a为多边形，第二截面形状62a为曲线图形。例如，第一截面形状60a呈正方形或长方形从而形成正方形管状部分或长方形管状部分，而第二截面形状62a呈圆形从而形成圆形联接部分。通过针对每个壳体部分34、38设置曲线图形的联接部，使得一旦壳体部分34、38附接至相应的第一排气部件20和第二排气部件22，即可以通过使两连接接口彼此旋转而将两排气部件相对于彼此以各种不同的构型定向。一旦各部件处于期望的取向中，则将两个联接部分62固定在一起。
图9至图11示出了第一排气部件20和第二排气部件22的不同安装构型的其他示例。这些示例进一步示出了针对壳体部分34、38中的每一者的不同连接接口70。这种连接接口包括如由72指示的颈部或缩小部分，该颈部或缩小部分用以连接至另一壳体部分的对应颈部72。颈部的形状可以包括各种形状中的任意一种。
图9示出了第二壳体部分34相对于第一壳体部分34旋转了90度并使得第一中心轴线A1和第二中心轴线A2垂直但不相交的垂直构型。图10示出了轴线A1、A2彼此间隔开且彼此平行的平行构型。图11示出了与图9类似的构型，但该构型包括使部件20、22之间的距离延长的管状延伸部分80。
本发明使用了下述模块化混合器设计：该模块化混合器包括用以在两个排气部件之间提供增压连接接口的第一壳体部分和第二壳体部分。每个壳体部分的连接接头的使用允许多个时钟位置。提供从多边形至曲线图形可变化的截面使得设计模块化并且实现了在多个时钟位置中的安装。因此，模块化的构型能适用于各种封装而不会使混合性能有大的变化。
尽管已经公开了本发明的实施方式，但是本领域的普通技术人员将认识到某些改型将落入本发明的范围之内。因此，应当研究随附的权利要求以确定本发明的真正范围和内容。

Claims (17)

1.一种车辆排气部件组件，包括：
第一排气部件；
第二排气部件，所述第二排气部件位于所述第一排气部件的下游；以及
混合器，所述混合器将所述第一排气部件的出口连接至所述第二排气部件的入口，所述混合器包括具有第一连接接口的第一壳体部分和具有第二连接接口的第二壳体部分，其中，所述第一壳体部分附接至所述第一排气部件的所述出口，且所述第二壳体部分附接至所述第二排气部件的所述入口，并且其中，所述第一连接接口和所述第二连接接口能够以多个不同连接取向中的一个连接取向彼此连接，从而使得所述第一排气部件和所述第二排气部件能够相对于彼此以多个不同安装取向中的任意安装取向定位。
2.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，当在所述多个连接取向之间移动时，所述第一连接接口和所述第二连接接口中的一者相对于所述第一连接接口和所述第二连接接口中的另一者旋转。
3.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一连接接口和所述第二连接接口中的每一者包括由第一截面形状限定的第一管状延伸部分和由与所述第一截面形状不同的第二截面形状限定的联接部分。
4.根据权利要求3所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一截面形状为多边形，所述第二截面形状为曲线图形。
5.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分各自包括底部表面，绕所述底部表面的外周缘向外延伸有壁，并且其中，所述第一连接接口和所述第二连接接口包括相对于所述壁切向延伸的轴向延伸部分。
6.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气部件限定有沿着所述第一排气部件的长度延伸的第一中心轴线，且所述第二排气部件限定有沿着所述第二排气部件的长度延伸的第二中心轴线，并且其中，所述多个不同连接取向中的一个连接取向包括所述第一中心轴线与所述第二中心轴线平行的平行取向。
7.根据权利要求6所述的车辆排气部件组件，其中，所述多个不同连接取向中的另一连接取向包括所述第一中心轴线与所述第二中心轴线垂直的垂直取向。
8.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气部件和所述第二排气部件相对于彼此沿相反的方向从所述混合器延伸。
9.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气部件和所述第二排气部件沿相同的方向从所述混合器延伸。
10.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气部件和所述第二排气部件中的一者包括催化器，而所述第一排气部件和所述第二排气部件中的另一者包括柴油微粒过滤器。
11.根据权利要求10所述的车辆排气部件组件，包括喷射器，所述喷射器安装至所述第一壳体部分和所述第二壳体部分中的与所述柴油微粒过滤器的出口相邻的一者。
12.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一壳体部分和所述第二壳体部分各自包括碗状部件，所述碗状部件限定混合器中心并且具有开口端，所述开口端构造成用于附接至所述第一排气部件和所述第二排气部件中的相应一者，并且其中，所述第一连接接口和所述第二连接接口各自包括径向地偏离所述混合器中心的轴向延伸部分。
13.根据权利要求12所述的车辆排气部件组件，其中，所述轴向延伸部分包括过渡到大致呈圆形的联接部分的正方形管或长方形管中的一者。
14.一种组装车辆排气部件组件的方法，所述方法包括：
(a)提供混合器，所述混合器包括具有第一连接接口的第一壳体部分和具有第二连接接口的第二壳体部分；
(b)将所述第一壳体部分连接至第一排气部件的出口；
(c)将所述第二壳体部分连接至第二排气部件的入口；
(d)从所述第一排气部件与所述第二排气部件相对于彼此的多个安装取向中选择期望的安装取向；
(e)使所述第一连接接口和所述第二连接接口中的一者相对于所述第一连接接口和所述第二连接接口中的另一者移动，以将所述第一排气部件和所述第二排气部件以所述期望的安装取向布置；以及
(f)将所述第一连接接口与所述第二连接接口彼此固定。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，步骤(e)还包括使所述第一连接接口和所述第二连接接口中的一者相对于所述第一连接接口和所述第二连接接口中的另一者旋转。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，所述多个安装取向中的一个安装取向包括平行取向，并且其中，步骤(e)包括使所述第一连接接口和所述第二连接接口中的一者相对于所述第一连接接口和所述第二连接接口中的另一者旋转而使得由所述第一排气部件限定的中心轴线和由所述第二排气部件限定的中心轴线彼此平行。
17.根据权利要求14所述的方法，包括使所述第一连接接口和所述第二连接接口中的每一者形成为包括过渡到曲线图形的管状部分的多边形的管状部，并且其中，步骤(f)还包括将所述曲线图形的管状部分彼此连接。
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