CN106574541A - 用于混合器组件的绝热罩 - Google Patents

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Abstract

一种车辆排气部件组件，其包括第一排气部件、位于第一排气部件的下游的第二排气部件以及喷射系统，该喷射系统构造成将还原剂喷射到第二排气部件的上游的发动机排气中。混合器将第一排气部件的出口连接至第二排气部件的入口。该混合器包括外壳，该外壳构造成将还原剂与发动机排气的混合物引导到第二排气部件中。该混合器还包括至少一个绝热特征件，该至少一个绝热特征件构造成减少外壳处的热损失。

Description

用于混合器组件的绝热罩
技术领域
本发明涉及车辆排气系统，该车辆排气系统包括具有绝热罩的混合器组件以通过使热损失最小化来减少沉积物的形成。
背景技术
排气系统通过各种排气部件对由发动机产生的热排气进行处理，以减少排放物并且控制噪音。排气系统包括喷射系统，该喷射系统在选择性催化还原(SCR)催化器的上游喷射比如为尿素和水的溶液之类的还原剂。SCR催化器的上游定位有混合器，并且该混合器将发动机排气与尿素转化产物进行混合。
在一个示例构型中，混合器将诸如柴油氧化催化器(DOC)和/或柴油颗粒过滤器(DPF)之类的上游排气部件连接至SCR催化器。通常，定量加料器将尿素喷射到SCR催化器上游的排气流中。在一种已知的构型中，定量加料器安装至混合器的外周表面并且构造成将喷射物引导到排气流中；然而，这些已知的喷射构型可能导致增加尿素沉积物的形成，这是不期望的。
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、位于第一排气部件下游的第二排气部件以及喷射系统，该喷射系统构造成将还原剂喷射到第二排气部件上游的发动机排气中。混合器将第一排气部件的出口连接至第二排气部件的入口。该混合器包括外壳，该外壳构造成将还原剂与发动机排气的混合物引导到第二排气部件中。该混合器还包括至少一个绝热特征件(insulation feature)，该至少一个绝热特征件构造成减少外壳处的热损失。
在以上实施方式的另一实施方式中，至少一个绝热特征件包括下列中的至少一者：设置在外壳上的绝热材料、施用至外壳的涂层以及施用至外壳的喷涂泡沫。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，混合器包括与外壳的内表面间隔开的内壁，该内壁将还原剂与发动机排气的混合物的至少一部分引导到第二排气部件中。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，内壁相对于外壳由至少一个绝热材料件支承。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，内壁与外壳的内表面间隔开以将排气流路径分成位于内壁的内部的第一路径和位于内壁的外部的第二部分，并且其中，至少一个绝热特征件包括流动通过第一路径以对内壁进行加热的排气。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，第一路径接收从第一排气部件离开的发动机排气的大约95％，并且第二路径接收从第一排气部件离开的发动机排气的大约5％。
在另一示例性实施方式中，车辆排气部件组件包括第一排气部件、SCR催化器和喷射系统，其中，第一排气部件包括DPF或DOC中的至少一者，SCR催化器位于第一排气部件的下游，喷射系统包括定量加料器，该定量加料器构造成将还原剂喷射到SCR催化器的上游的发动机排气中。混合器将第一排气部件的出口连接至SCR催化器的入口。该混合器包括外壳，该外壳构造成将还原剂与发动机排气的混合物引导到第二排气部件中，并且该混合器包括至少一个绝热特征件，该至少一个绝热特征件构造成减少外壳处的热损失。
在任一上述实施方式的另一实施方式中，定量加料器在定量加料器凸部处安装至外壳。
本申请的这些特征及其他特征将通过以下的说明和附图最佳地理解，以下为对附图的简略说明。
附图说明
图1示意性地示出了具有根据本发明的混合器组件的排气系统部件的一个示例。
图2是混合器组件的一个示例的示意图。
图3是混合器组件的另一示例的示意图。
图4是混合器组件的另一示例的示意图。
图5是混合器组件的另一示例的示意图。
图6是混合器组件的另一示例的示意图。
图7是混合器组件的另一示例的示意图。
图8是混合器组件的另一示例的示意图。
图9A是混合器组件的另一示例的示意图。
图9B是如图9A中所示部分的截面图。
图10是混合器组件的另一示例的示意图。
具体实施方式
图1示出了车辆排气系统10，如已知的，该车辆排气系统10通过各种排气部件14对由发动机12产生的热排气进行处理以减少排放物并且控制噪声。所述各种排气部件14可以包括柴油氧化催化器(DOC)、选择性催化还原(SCR)催化器、柴油颗粒过滤器(DPF)、消声器、排气管等。这些部件14可以根据车辆应用和可用的封装空间以各种不同的构型和组合进行安装。发动机排气穿过部件14并且经由尾管16排出至大气中。
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和第二排气部件22，第二排气部件22位于第一排气部件20的下游。第一排气部件20包括入口24和出口26，其中，入口24接收来自发动机12或另一上游排气部件的排气。第二排气部件22包括入口28和出口30，其中，入口28位于第一排气部件20的出口26的下游。如已知的，第一排气部件20的上游和/或第二排气部件22的下游可以定位有另外的部件14。
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包括外壳34，该外壳34的第一连接界面36附接至第一排气部件20的出口26，该外壳34的第二连接界面38附接至第二排气部件22的入口28。第一连接界面36和第二连接界面38可以包括例如焊接附接界面、钎焊附接界面等。
在图2中示出的示例中，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。在该示例中，部件20、22处于第一中心轴线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。如此，当发动机排气进入混合器32时，流动到第一排气部件20中的发动机排气从沿着第一中心轴线A1限定的第一流动方向F1改变，并且沿着第二流动方向F2离开第二排气部件22，该第二流动方向F2沿着第二中心轴线A2限定并与第一流动方向F1相反。因此，在该构型中，混合器32的外壳34有必要包括用于第一排气部件20和第二排气部件22的共用的端盖罩，该端盖罩具有U形形状以允许方向改变。
在示出的示例中，第一排气部件20包括DOC 20a和DPF 20b，并且第二排气部件22包括SCR催化器22a。DOC 20a包括通向DPF 20b的入口42的出口40。DPF 20b包括通向混合器32的出口26，其中，混合器32将排气引导到SCR催化器22a的入口28中。应该理解的是，这仅是一个示例构型，第一排气部件20可以仅包括DOC 20a和DPF 20b中的一者，或者第一排气部件20可以包括另一类型的排气部件并且/或者可以包括另外的排气部件。
喷射系统50(图2)用于将诸如尿素和水的溶液之类的还原剂喷射到SCR催化器22a的上游的排气流中，使得混合器32可以将尿素和排气充分地混合在一起。如已知的，喷射系统50包括流体供应装置52、定量加料器54以及控制尿素的喷射的控制器56。在一个示例中，定量加料器54经由定量加料器凸部58安装至混合器32的外壳34，该定量加料器凸部58限定通向混合器32的内部的开口。在一个示例中，定量加料器凸部58的开口定位在出口26的正下游并且靠近外壳34的上游部分，使得尿素在SCR催化器22a的入口28的上游的位置处被喷射到排气流中。定量加料器54也可以根据封装限制沿着外壳34定位在其他位置处。
在图2中示出的示例中，混合器32的外壳34构造成将还原剂与发动机排气的混合物引导到第二排气部件22中。混合器32包括至少一个绝热特征件60，该至少一个绝热特征件60构造成减少外壳34处的热损失。通过减少混合器32处的热损失，尿素沉积物形成的风险显著地降低并且混合效率得以提高。
在图2中示出的示例中，至少一个绝热特征件60包括设置在外壳34上的绝热材料62。用于排气系统的任何类型的绝热材料都可以与外壳34相关联。绝热材料的示例包括例如由BGF工业公司制造的由Unifrax制造的以及由3M制造的然而，也可以使用其他适合的绝热材料。在一个示例中，绝热材料62施用至外壳34的内表面64。可选地，绝热材料62’可以施用在外壳34的外部。
在图3中示出的示例中，至少一个绝热特征件60包括施用在外壳34上的涂层66。在一个示例中，涂层66被施用至外壳34的外表面68。除施用在外壳34的外表面68上以外或者代替施用至外表面68，还可以在外壳34的内表面64上施用涂层66’。在一个示例中，涂层66由具有足以承受高温的性能的有机涂料构成。
在图4中示出的示例中，至少一个绝热特征件60包括施用在外壳34上的喷涂泡沫70。在一个示例中，喷涂泡沫70施用至外壳34的外表面68。除施用在外壳34的外表面68上以外或者代替施用至外表面68，还可以在外壳34的内表面64上施用喷涂泡沫70’。在一个示例中，喷涂泡沫70由具有足以承受高温的性能的喷涂泡沫绝热材料构成。泡沫材料的示例是例如由Z.G.CAMINI INOX SRL制造的Zircofoam；然而，也可以使用其他适合的泡沫材料。
在图5中示出的示例中，至少一个绝热特征件60包括设置在外壳34的内部74内的气隙72。在该示例中，混合器32包括与外壳34的内表面64间隔开的内壁76。内壁76具有内表面78，该内表面78将还原剂与发动机排气的混合物的至少一部分引导到第二排气部件22中。在该示例中，气隙72形成在外壳34的内表面64与内壁76的外表面80之间。气隙72是不接收从第一排气部件20离开的排气的绝热气隙。因此，还原剂与发动机排气的全部混合物沿着内壁76的内表面78被引导。
在图6中示出的示例中，内壁76与外壳34的内表面64间隔开，以将排气流路径分成位于内壁76的内部的第一路径82和位于内壁76的外部的第二路径84。在该示例构型中，至少一个绝热特征件包括流动通过第一路径82以对内壁76进行加热从而减少沉积物形成的排气。在一个示例中，第一路径82接收从第一排气部件20离开的发动机排气的大约95％，并且第二路径84接收从第一排气部件20离开的发动机排气的大约5％。
在图7中示出的示例中，内壁76的厚度T1小于外壳34的厚度T2。这提供了下述构型：内壁76包括由较薄的材料制成的低热惰性(thermal inertia)内壳，以用于与较厚的结构外壳34组合以便较早起燃(light off)。在该构型中，还可以具有可选的25％/75％的流量分流。此外，该构型可以用于利用内壁76的多种实施方式中的任一实施方式。
在图8中示出的示例中，内壁76相对于外壳34由至少一个绝热材料件88支承。在该构型中，可以使用任何类型的绝热材料。适合的绝热材料的示例包括例如由BGF工业公司制造的由Unifrax制造的以及由3M制造的然而，也可以使用其他适合的绝热材料。
在图9A至图9B中示出的示例中，内壁76与外壳34的内表面64间隔开气隙90。内壁76提供了表面92，表面92将还原剂与发动机排气的混合物中的大部分引导到第二排气部件22中。内壁76包括至少一个部分94用以限定至少一个另外的气体路径G，至少一个另外的气体路径G通向外壳34的预定区域96以增加该预定区域96处的热量。该构型可以用于对被确定为易于形成沉积物的某些区域进行加热。
此外，如图9A中所示，内壁76距外壳34间隔是变化的，并且如上所论述的，内壁76的厚度T1可以小于外壳34的厚度T2。
图9B示出了：在第一排气部件20的出口26处，内壁76限制内表层(skin)与外表层的相互作用以降低导热率。
在图10中示出的示例中，内壁76与外壳34间隔开以限定外腔100和内腔102。定量加料器凸部58形成在外壳34内并且沿着外壳34定位，使得流动到外腔100中的发动机排气对定量加料器凸部58进行加热。这减少了在定量加料器54(图2)的梢端部周围形成沉积物。
在图10的示例中还示出，内壁76构造成使得来自第一腔100的流由壁部110朝向第二排气部件22的入口面的预定区域112引导。这允许通过外腔100的流被朝向SCR催化器入口面的氨浓度趋于高于所需值的某些区域再次喷射。这使得还原剂与排气的混合物在入口面上更均匀分布。在该示例中，出口26可以以与图9A的出口26类似的方式构造。
部件20、22的安装取向可以由于车辆尺寸和类型而变化。应该理解的是，图中示出的平行构型仅是一个示例构型，并且该混合器组件可以与以其他安装构型安装的部件一起使用。
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 (20)

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；
喷射系统，所述喷射系统构造成将还原剂喷射到所述第二排气部件的上游的发动机排气中；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，所述混合器包括外壳，所述外壳构造成将所述还原剂与所述发动机排气的混合物引导到所述第二排气部件中，所述混合器包括至少一个绝热特征件，所述至少一个绝热特征件构造成减少所述外壳处的热损失。
2.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述外壳具有U形形状。
3.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述至少一个绝热特征件包括设置在所述外壳上的绝热材料。
4.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述至少一个绝热特征件包括施用在所述外壳上的涂层。
5.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述至少一个绝热特征件包括施用至所述外壳的喷涂泡沫。
6.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述混合器包括与所述外壳的内表面间隔开的内壁，所述内壁将所述还原剂与所述发动机排气的所述混合物的至少一部分引导到所述第二排气部件中。
7.根据权利要求6所述的车辆排气部件组件，其中，所述内壁的厚度小于所述外壳的厚度。
8.根据权利要求6所述的车辆排气部件组件，其中，所述内壁相对于所述外壳由至少一个绝热材料件支承。
9.根据权利要求6所述的车辆排气部件组件，其中，所述内壁与所述外壳的所述内表面间隔有绝热气隙，所述内壁提供表面用以将所述还原剂与所述发动机排气的所述混合物全部引导到所述第二排气部件中，并且其中，所述至少一个绝热特征件包括所述绝热气隙。
10.根据权利要求6所述的车辆排气部件组件，其中，所述内壁与所述外壳的内表面间隔有气隙，所述内壁提供表面用以将所述还原剂与所述发动机排气的所述混合物中的大部分引导到所述第二排气部件中，并且所述内壁包括至少一个另外的气体路径，所述至少一个另外的气体路径通向所述外壳的预定区域以增加所述预定区域的热量，并且其中，所述至少一个绝热特征件包括所述绝热气隙。
11.根据权利要求6所述的车辆排气部件组件，其中，所述内壁与所述外壳的所述内表面间隔开以将排气流路径分成位于所述内壁的内部的第一路径和位于所述内壁的外部的第二路径，并且其中，所述至少一个绝热特征件包括流动通过所述第一路径以对所述内壁进行加热的排气。
12.根据权利要求11所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一路径接收从所述第一排气部件离开的所述发动机排气的大约95％，并且所述第二路径接收从所述第一排气部件离开的所述发动机排气的大约5％。
13.根据权利要求11所述的车辆排气部件组件，包括定量加料器凸部，所述定量加料器凸部形成在所述外壳内并且沿着所述外壳定位，使得流动到所述第一路径中的发动机排气对所述定量加料器凸部进行加热。
14.根据权利要求11所述的车辆排气部件组件，其中，通过所述第一路径的流朝向所述第二排气部件的入口面的预定区域被引导。
15.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第二排气部件包括选择性催化还原催化器。
16.根据权利要求1所述的车辆排气部件组件，其中，所述第一排气部件包括柴油颗粒过滤器和柴油氧化催化器中的至少一者。
17.一种车辆排气部件组件，包括：
第一排气部件，所述第一排气部件包括柴油颗粒过滤器或柴油氧化催化器中的至少一者；
选择性催化还原催化器，所述选择性催化还原催化器位于所述第一排气部件的下游；
喷射系统，所述喷射系统包括定量加料器，所述定量加料器构造成将还原剂喷射到所述选择性催化还原催化器的上游的发动机排气中；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选择性催化还原催化器的入口，所述混合器包括外壳，所述外壳构造成将所述还原剂与所述发动机排气的混合物引导到第二排气部件中，所述混合器包括至少一个绝热特征件，所述至少一个绝热特征件构造成减少所述外壳处的热损失。
18.根据权利要求17所述的车辆排气部件组件，其中，所述定量加料器在定量加料器凸部处安装至所述外壳。
19.根据权利要求17所述的车辆排气部件组件，其中，所述至少一个绝热特征件包括下列中的至少一者：设置在所述外壳上的绝热材料、施用至所述外壳的涂层以及施用至所述外壳的喷涂泡沫。
20.根据权利要求17所述的车辆排气部件组件，其中，所述混合器包括与所述外壳的内表面间隔开的内壁，所述内壁将所述还原剂与所述发动机排气的所述混合物的至少一部分引导到所述第二排气部件中，并且其中，所述至少一个绝热特征件包括形成在所述内壁与所述外壳之间的空间的至少一部分。
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