CN109477413A - 用于减少定量给料器锥形件中的沉积物的分流器 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆排气系统的混合器，该混合器包括混合器壳体，该混合器壳体限定用于发动机排气的内腔，并且该混合器包括形成在混合器壳体的壁内的定量给料器开口。锥形件具有与定量给料器开口对准的锥形件入口开口和进入到内腔中的锥形件出口开口。分流器具有通向内腔的至少一个第一开口以及围绕锥形件出口的第二开口。排气流被分流器引导至锥形件入口开口以与通过定量给料器开口所喷射的流体混合。

Description

用于减少定量给料器锥形件中的沉积物的分流器
相关申请
本申请是于2016年7月20日提交的申请号为15/214,509的美国专利申请的部分继续申请。
背景技术
排气系统将发动机产生的热排气引导通过各种排气部件以减少排放并控制噪音。排气系统包括喷射系统，该喷射系统例如在选择性催化还原(SCR)催化器上游喷射柴油机排气处理液(DEF)或还原剂，比如尿素和水的溶液。混合器定位在SCR催化器的上游并且使发动机排气和尿素的转化产物混合。喷射系统包括将尿素喷射到排气流中的定量给料器。尿素在到达SCR催化器之前应当被尽可能多地转化为氨(NH3)。因此，液滴喷射尺寸对于实现这个目标起着重要的作用。
在一种已知的构型中，混合器包括具有开口的壳体，该开口接纳定量给料器。锥形件与该开口对准，以提供进入外部壳体的内腔中的加宽的喷射区域。当喷射物进入排气流时，加宽的喷射区域有利于喷射液滴更彻底地分布在更大的区域上。
工业正朝着提供更紧凑的排气系统的方向发展，使系统的体积减小。喷射较大尺寸的液滴的系统在更紧凑的系统构型中使用时可能无法提供尿素的充分转化。因此，这些更紧凑的构型需要更小液滴尺寸的定量给料器。
液滴尺寸越小，则转化成氨的效果由于表面接触面积增大而越好。然而，由小液滴定量给料器产生的喷射物对再循环流非常敏感。通常，位于定量给料器的梢部处的区域具有循环流的涡流。该涡流将喷射液滴推向混合器的壁并到达定量给料器的梢部，这形成沉积起始位置。在使用锥形件的构型中，已经发现沉积起始位置位于锥形件的壁上。这些位置中的沉积物会随着时间的推移而积累，并且可能对系统的运行产生不利的影响。
发明内容
在一个示例性实施方式中，用于车辆排气系统的混合器包括混合器壳体，该混合器壳体限定用于发动机排气的内腔，并且该混合器包括形成在混合器壳体的壁内的定量给料器开口。锥形件具有与定量给料器开口对准的锥形件入口开口和进入到内腔中的锥形件出口。分流器具有通向内腔的至少一个第一开口以及围绕锥形件出口的第二开口。排气流被分流器引导至锥形件入口开口以与通过定量给料器开口所喷射的流体混合。
在上述实施方式的进一步实施方式中，分流器包括：至少一个铲状部分，所述至少一个铲状部分具有位于第一开口处的铲状部分入口；以及波纹状壁部分，该波纹状壁部分将排气从铲状部分入口引导至锥形件入口开口。
在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，所述至少一个第一开口包括：位于铲状部分入口处的至少一个铲状部分入口开口；以及窗户式入口开口，该窗户式入口开口与铲状部分入口开口分开成使得铲状部分入口开口将排气引导至锥形件入口开口的一侧并且窗户式入口开口将排气引导至锥形件入口开口的相反侧。
在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，所述至少一个铲状部分包括至少第一铲状部分和第二铲状部分。第一铲状部分具有位于第一开口处的第一铲状部分入口以及第一波纹状壁部分，该第一波纹状壁部分将排气从第一铲状部分入口引导至锥形件入口开口。第二铲状部分具有位于第一开口处的第二铲状部分入口以及第二波纹状壁部分，该第二波纹状壁部分将排气从第二铲状部分入口引导至锥形件入口开口。
在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，混合器包括多个分流器壁，其中，每个分流器壁具有第一边缘和第二边缘，该第一边缘直接连接至分流器的内表面或混合器壳体，该第二边缘朝向锥形件的外表面延伸以将分流器分成多个流动通道。
在另一示例性实施方式中，用于车辆排气系统的混合器包括锥形件，该锥形件具有锥形件入口开口和锥形件出口，该锥形件入口开口构造成接纳由定量给料器喷射的流体。分流器包括管道本体，该管道本体具有大致平坦的基部部分以及壁部分，该大致平坦的基部部分包括围绕锥形件出口的锥形件开口，该壁部分从基部部分绕基部部分的周缘的至少一部分向外延伸。管道本体包括下述入口开口，该入口开口至少部分地形成在壁部分内。至少一个分流器壁具有与锥形件的外表面相邻的第一边缘并且从第一边缘离开而延伸至第二边缘，该第二边缘与分流器配合以将分流器分成多个分立的流动通道。排气流进入入口开口并且穿过流动通道流动至锥形件入口开口，以与由定量给料器喷射的流体混合。
在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，入口开口与一个或更多个分流器壁配合以将入口开口细分成用于每个流动通道的分立的入口开口，并且其中，所述分立的入口开口是共面的。
通过下文的说明书和附图将会最佳地理解本申请的这些和其他特征，以下是简要说明。
附图说明
图1示意性地示出了具有根据本发明的混合器的排气系统的一个示例。
图2A是具有包括本发明的锥形件组件的混合器的一部分的俯视图。
图2B是图2A的锥形件组件的分解图。
图2C是图2B的锥形件组件的立体图。
图2D是与图2C的锥形件组件一起使用的喷射器的示意性侧视图。
图2E是图2D的锥形件组件的示意性俯视图，示出了分流器管道流动路径。
图3A是具有包括本发明的锥形件组件的另一示例的混合器的一部分的俯视图。
图3B是图3A的锥形件组件的分解图。
图3C是图3B的锥形件组件的立体图。
图3D是图3C的锥形件组件的仰视图。
图3E是从相反侧观察的图3B的锥形件组件的分解图。
图3F是从相反侧观察的图3C的锥形件组件的立体图。
图3G是图3A的一部分的放大图。
图4A是具有包括本发明的锥形件组件的另一示例的混合器的一部分的俯视图。
图4B是图4A的锥形件组件的分解图。
图4C是图4B的锥形件组件的立体图。
图4D是图4C的锥形件组件的仰视图。
图4E是从相反侧观察的图4B的锥形件组件的分解图。
图4F是从相反侧观察的图4C的锥形件组件的立体图。
图4G是图4C的锥形件组件的示意性俯视图，示出了分流器管道流动路径。
图5A是具有包括本发明的锥形件组件的另一示例的混合器的一部分的俯视图。
图5B是图5A的锥形件组件的分解图。
图5C是图5B的锥形件组件的立体图。
图5D示出了用于图5C的锥形件组件的替代位置的内部视图。
图5E示出了图5D的替代位置的外部视图。
图6A是混合器壳体部分以及锥形件和分流器组件的另一示例的分解图。
图6B是喷射器凸缘以及图6A的锥形件和分流器组件的分解图。
图6C是图6A的混合器壳体部分与锥形件和分流器组件的装配图。
图6D是图6C的组件的端视图，其示出了锥形件的出口开口。
图6E是图6D的组件的侧视图。
图6F是图6C的组件的端视图，其中，壳体部分被移除，并且图6F示出了锥形件的入口开口。
图6G是与喷射器凸缘安装构型相关的壳体部分的端视图。
图6H是图6F的立体图，但是不具有安装支架。
图7A是混合器壳体部分以及锥形件和分流器组件的另一示例的立体图。
图7B是图7A的混合器壳体部分的立体图。
图7C是喷射器凸缘、图7A的混合器壳体部分以及锥形件和分流器组件的分解图。
图7D是图7C的喷射器凸缘以及已组装的锥形件和分流器组件的立体图。
图7E是与图7D类似的视图，但是其中，喷射器凸缘被移除。
图7F是与图7C类似的但从相反端部观察的视图。
图7G是从图7F的视角观察的装配图，但是其中，喷射器凸缘被移除。
图7H是图7A的侧视图。
图7I是图7A的端视图。
图7J是图7I的在锥形件出口处观察的立体图。
图7K是与图7J类似的但从锥形件入口观察的视图。
图8A是锥形件、筒形构件和分流器组件的另一示例的立体图。
图8B是图8A的组件的端视图。
图8C是图8A的组件的侧视图。
具体实施方式
图1示出了车辆排气系统10，如已知的那样，车辆排气系统10将发动机12产生的热排气引导通过各种上游排气部件14，从而减少排放并控制噪音。各种上游的排气部件14可以包括管、过滤器、阀、催化器、消声器等中的一者或更多者。
在一个示例性构型中，上游的排气部件14将排气引导到具有入口18和出口20的柴油机氧化催化器(DOC)16中。DOC 16的下游具有可选的部件21，该可选的部件21可以是柴油机颗粒过滤器(DPF)，该柴油机颗粒过滤器如已知的那样被用于去除排气中的污染物。DOC16和可选的部件21的下游具有催化器部件22，催化器部件22比如为选择性催化还原(SCR)催化器，该催化器部件22例如具有入口24和出口26。入口24和出口26的位置仅是示例性的，并且位置可能会发生变化。
在该示例中，排气系统管将把排气流驱动到催化器部件22。出口26将排气传送到下游的排气部件28。可选地，催化器部件22可以包括构造成执行选择性催化还原功能和颗粒过滤器功能的催化器。各种下游的排气部件28可以包括管、过滤器、阀、催化器、消声器等中的一者或更多者。这些上游的部件14和下游的部件28可以根据车辆的应用和可用的包装空间以各种不同的构型和组合安装。
混合器30定位在DOC 16的出口20或部件21的下游以及SCR催化器22的入口24的上游。上游催化器和下游催化器可以是串联的、并联的或任何其他的构型。混合器30(如以串联构型示出)被用于使排气产生涡旋或旋转运动。喷射系统32被用于将气态或液态的还原剂，比如尿素和水的溶液例如喷射到SCR催化器22上游的排气流中，使得混合器30能够将所喷射的物质和排气完全混合在一起。在一个示例中，喷射系统32包括流体供应器34、定量给料器36和控制器38，控制器38控制还原剂的喷射，如已知的那样。可选地，部件36可以是引入气态还原剂的管。控制器38对还原剂的喷射进行控制的操作是已知的，并且将不再进行进一步详细地讨论。
在图2A至图2E中示出了使用了本发明的混合器30的一个示例。混合器30包括混合器壳体40，混合器壳体40限定了用于接收发动机排气的内腔42。壳体40的外周壁44包括被构造成接纳定量给料器36的开口46(图2D)。锥形件48具有与定量给料器开口46对准的锥形件入口开口50和进入到内腔42中的锥形件出口开口52。
筒形构件54围绕锥形件48的至少一部分。在一个示例中，筒形构件54包括管。筒形构件54包括一个或更多个窗口56。在示出的示例中，筒形构件54包括两个窗口56。筒形构件54的总高度被限定为顶边缘58与底边缘60之间的距离。窗口56在筒形构件54的壁内形成在顶边缘58与底边缘60之间的位置处。在一个示例中，窗口56包括矩形形状并且绕筒形构件54周向地延伸。然而，窗口还可以具有不同的形状和/或尺寸。
至少一个分流器管道62固定到混合器壳体40上，并且所述至少一个分流器管道62具有第一管道端部64和第二管道端部66，第一管道端部64通向内腔42，第二管道端部66与所述至少一个窗口56至少部分地交叠，使得内腔42中的发动机排气的一部分被引导进入第一管道端部64中，流动通过至少一个窗口56并且然后流动进入到锥形件入口开口50中以与通过定量给料器开口46所喷射的流体混合。
分流器管道62包括形成在第一管道端部64处的铲状部分68和形成在第二管道端部66处的附接部分70。附接部分固定至筒形构件54的外表面72。附接部分70包括与筒形构件54的弯曲表面72匹配的曲线轮廓。
在图2A至图2E中示出的示例中，所述至少一个分流器管道62包括安装在混合器30内的单个分流器管道62。此外，在该示例中，分流器管道62具有形成为与附接部分70的曲线轮廓相对的曲线轮廓74，其中，曲线轮廓74包括铲状部分68。
锥形件48包括本体，该本体具有限定锥形件入口开口50的基部端部78和限定锥形件出口开口52的出口端部80。本体的至少一部分的直径沿从基部端部78向出口端部80延伸的方向增大。基部端部78与混合器壳体40的围绕定量给料器开口46的内表面间隔开以在锥形件48的基部端部78与混合器壳体40之间形成间隙76，从而允许从至少一个窗口56逸出的排气流动到该间隙76中并且进入锥形件入口开口50(图2D)。锥形件48的本体包括位于基部端部78处的第一部分和从基部端部78延伸至出口端部80的第二部分。位于基部端部78处的第一部分包括由第一外径限定的圆筒形部分，并且第二部分包括渐缩部分，该渐缩部分的直径从第一部分向出口端部80增大。
在这种类型的混合器构型中，排气主要沿一个方向流过定量给料器36。为了确保排气以期望的方式流入到锥形件48中，分流器管道62引入排气并且引导排气以将排气带到锥形件48的入口开口50。这防止锥形件48上的尿素沉积物的累积，而锥形件48上的尿素沉积物的累积可能会对混合器30的工作效率产生不利的影响。铲状部分68捕获足够的排气流并且将该排气流递送到锥形件48与混合器30的壁44的内表面之间的间隙76中。分流器管道62的使用使得通过锥形件48的净正流量为总排气的约3％至5％。此外，不存在排气在相反的方向上从间隙76泄漏。
在图3A至图3F中示出的示例中，所述至少一个分流器管道62也包括安装在混合器30内的单个分流器管道62’；然而，在该构型中，分流器管道62’包括形成为与附接部分70的曲线轮廓相对的直线轮廓74’。直线轮廓74’包括管道62’的铲状部分68。壳体40形成如在图3D和图3G中以附图标记73示出的铲状部的外壁。锥形件48和筒形构件54与以上关于图2A至图2E所讨论的锥形件和筒形构件相同。图3A至图3C示出了分流器管道62’的俯视图，而图3D至图3F示出了管道62’的仰视图。
管道62’的直线轮廓74’的部分包括附接至壳体40的凸缘82。管道62’还包括如在图3B和图3E中所示的直后壁75。附接部分70包括待附接至筒形构件54的曲线轮廓，并且包括向下延伸的腿部84，腿部84形成铲状部分68的一部分。腿部84还包括横向延伸的凸缘86，该凸缘86固定地附接至壳体40。可选地，横向延伸的凸缘86可以被移除并且腿部84可以直接附接至壳体40。
喷射器凸缘88也被包括作为组装单元的一部分，该组装单元包括锥形件48、筒形构件54和管道62’。喷射器凸缘88包括中央开口90和多个安装腿部92，中央开口90在定量给料器开口46内对准，多个安装腿部92用于将定量给料器36附接至壳体40。喷射器凸缘88也可以被用在图2A至图2E中所示的构型中。
图4A至图4G示出了所述至少一个分流器管道包括双分流器管道100的构型。在一个示例中，双分流器管道包括定位在锥形件48的一侧的第一分流器管道100a和定位在锥形件48的相反侧的第二分流器管道100b。锥形件48和喷射器凸缘88与如上所述的锥形件和喷射器凸缘相同。然而，在这个示例中，筒形构件54以及第一分流器管道100a和第二分流器管道100b形成为单件式部件102。可选地，所述管道可以以类似于以上所描述的方式单独地附接。此外，虽然两个管道被示出位于锥形件48的相反两侧，但是应当理解的是，所述两个管道也可以位于锥形件48的同一侧。
部件102包括基板104，基板104包括与锥形件48的出口开口52对准的中央开口106。凸缘108从基板104的外周边缘110向下延伸以形成管道100a、100b的铲状部分68的壁。中央开口106包括用于附接至锥形件48的附接接口70’。
第一管道100a和第二管道100b包括形成为与附接接口70’的中央开口106相对的曲线轮廓74’。曲线轮廓74’包括管道62’的铲状部分68。图4A至图4C示出了分流器管道62’的俯视图，而图4D至图4F示出了管道62’的仰视图。如图4E中所示，部件102包括至少一个窗口56和向下延伸以附接至壳体40的内凸缘部分112。窗口56形成在凸缘部分112中。
图4G示出了当管道100a、100b被单独附接至具有多个窗口56的筒形构件54时，排气进入管道100a、100b的流动模式。管道100a、100b将周围的排气引入到锥形件48的侧部和后部以防止泄漏和减少尿素沉积物。
图5A至图5E示出了更小的迷你铲状部或迷你管道120的示例，该示例允许定量给料器被对称地定位在混合器30内。迷你管道120与图3A至图3F中所示的管道类似，只是尺寸更小。锥形件48、筒形构件54和喷射器凸缘88与图3A至图3F中所示的锥形件、筒形构件和喷射器凸缘相同。
如图5A中所示，混合器壳体40包括外壁部分122，外壁部分122包括定量给料器开口46。外壁部分120由第一边缘124和第二边缘126限定，第一边缘124与第二边缘126的间隔距离为壁高度H。第一边缘124起始于外顶壁128，并且第二端部位于内隔板壁130处，内隔板壁130位于内腔42内。定量给料器开口46在外壁122内形成在距第一边缘124和第二边缘126的距离大约相等的位置处。迷你管道120在锥形件48的一侧被定位在外壁122的内表面上。可选地，可以使用两个迷你管道120，在锥形件48的每一侧上各有一个迷你管道120。
图6A至图6H示出了用于混合器30(图1)的锥形件和分流器组件200的另一示例。如在图6A中示出的，混合器30包括下述混合器壳体部分202：该混合器壳体部分202包括用于定量给料器36的定量给料器开口204以及壳体壁206，该壳体壁206构造成附接至另一混合器壳体部分(未示出)以将锥形件和分流器组件200封围在混合器30的内腔内。如在图6B中示出的，锥形件和分流器组件200包括锥形件208、分流器210、至少一个分流器壁212以及支架214，该支架214被用于对直接朝向锥形件入口开口222流动的排气流进行分流。喷射器凸缘216被用于将定量给料器36安装至混合器壳体部分202，如上面所描述的。
锥形件208包括本体218，该本体218具有限定锥形件入口开口222的基部端220和限定锥形件出口开口226(图6D)的出口端224。如上面所描述的，本体218的至少一部分的直径沿从基部端220朝向出口端224延伸的方向增大。因此，锥形件入口开口222的直径比锥形件出口开口226的直径小。锥形件208具有围绕锥形件中心轴线A的外表面228和内表面230。
分流器210包括管道本体232，该管道本体232具有大致平坦的基部部分234和壁部分238，该大致平坦的基部部分234包括围绕锥形件出口开口226的锥形件开口236，该壁部分238从基部部分234绕基部部分234的周缘的至少一部分向外延伸。管道本体232包括下述入口开口240：该入口开口240至少部分地形成在壁部分238内。所述至少一个分流器壁212具有第一边缘242，该第一边缘242定位成与锥形件208的外表面228紧相邻。在一个示例中，第一边缘242与锥形件208的外表面228以直接抵接的方式接合，或者第一边缘242直接连接至锥形件208的外表面228。壁212从锥形件208向外延伸至下述第二边缘244：该第二边缘244与分流器210配合成将分流器210分成多个分立的流动通道，在所述流动通道中，排气流进入入口开口240并且通过所述流动通道流动至锥形件入口开口222，以与由定量给料器36喷射的流体混合。
分流器210被混合器壳体部分202与壁部分238和基部部分234中的至少一者之间的附接界面246保持固定至混合器壳体部分202。可以使用提供附接界面的任何类型的附接方法，比如例如焊接、钎焊、紧固、胶粘等。此外，分流器210的各部分在需要的情况下可以在多个位置处附接至混合器壳体部分202。
在图6A至图6H中所示出的示例中，组件200包括从管道本体232的拐角朝向锥形件208延伸的至少一个分立的分流器壁212。分流器壁212的第一边缘242与锥形件208的外表面228相邻并且第二边缘244直接连接至分流器210的壁部分238。可选地，如果混合器壳体在该位置处形成封围壁，则第二边缘244可以直接连接至混合器壳体。另一分流器壁248形成为管道本体232的一部分并且从壁部分238朝向锥形件208的外表面228延伸。
在一个示例中，分流器壁212、248相对于锥形件208的中心轴线A沿大致径向方向延伸。分流器壁212、248绕中心轴线A在周向上彼此间隔开。
如在图6C、图6E和图6H中最佳示出的，分流器210包括至少一个铲状部分250，所述至少一个铲状部分250具有位于第一开口240处的铲状部分入口252以及波纹状壁部分254，该波纹状(contoured)壁部分254将排气从铲状部分入口252引导至锥形件入口开口222。在一个示例中，波纹状壁部分254具有弯曲轮廓。在该示例中，第一开口240包括位于铲状部分入口252处的至少一个铲状部分入口开口以及窗户式入口开口256，该窗户式入口开口256与铲状部分入口开口间隔开，使得位于铲状部分入口252处的铲状部分入口开口将排气引导至锥形件入口开口222的一侧并且窗户式入口开口256将排气引导至锥形件入口开口222的相反侧。
在一个示例中，位于铲状部分入口252处的铲状部分入口开口和窗户式入口开口256是共面的。这一布置简化了分流器的结构。
图7A至图7K示出了用于混合器30(图1)的锥形件和分流器组件300的另一示例。如在图7A至图7B中示出的，混合器30包括下述混合器壳体部分302：该混合器壳体部分302包括用于定量给料器36的定量给料器开口304以及壳体壁306，该壳体壁306构造成附接至另一混合器壳体部分(未示出)以将锥形件和分流器组件300封围在混合器30的内腔内。如在图7C中示出的，锥形件和分流器组件300包括锥形件308、分流器310以及多个分流器壁312。喷射器凸缘316被用于将定量给料器36安装至混合器壳体部分302，如上面所描述的。
锥形件308包括本体318，该本体318具有限定锥形件入口开口322的基部端320和限定锥形件出口开口326(图7A)的出口端324。如上面所描述的，本体318的至少一部分的直径沿从基部端320朝向出口端324延伸的方向增大。因此，锥形件入口开口322的直径比锥形件出口开口326的直径小。锥形件308具有围绕锥形件中心轴线A的外表面328和内表面330。
分流器310包括管道本体332，该管道本体332具有大致平坦的基部部分334和壁部分338，该大致平坦的基部部分334包括围绕锥形件出口开口326的锥形件开口336，该壁部分338从基部部分334绕基部部分334的周缘的至少一部分向外延伸。管道本体332包括下述入口开口340：该入口开口340至少部分地形成在壁部分338内。分流器壁312各自具有第一边缘342，该第一边缘342与锥形件208的外表面328紧相邻。在一个示例中，第一边缘342与锥形件308的外表面328以直接抵接的方式接合，或者第一边缘342直接连接至锥形件308的外表面328。外壁312从锥形件308向外延伸至下述第二边缘344：该第二边缘344与分流器310或混合器壳体配合以将分流器310分成多个分立的流动通道，在所述流动通道中，排气流进入入口开口340并且通过所述流动通道流动至锥形件入口开口322，以与由定量给料器36喷射的流体混合。
分流器310被混合器壳体部分302与壁部分338和基部部分334中的至少一者之间的附接界面346保持固定至混合器壳体部分302。可以使用提供附接界面的任何类型的附接方法，比如例如焊接、钎焊、紧固、胶粘等。此外，分流器310的各部分在需要的情况下可以在多个位置处附接至混合器壳体部分302。
在图7A至图7K中示出的示例中，组件300包括从管道本体232的内表面朝向锥形件308延伸的三个分立的分流器壁312。每个分流器壁312的第一边缘342与锥形件308的外表面328相邻并且第二边缘344直接连接至分流器310的壁部分338。可选地，如果混合器壳体在所述分流器壁位置中的任一分流器壁位置处形成封围壁，则第二边缘344可以直接连接至混合器壳体。
在一个示例中，所述分流器壁312相对于锥形件308的中心轴线A沿大致径向方向延伸。所述分流器壁312绕中心轴线A在周向上彼此间隔开。
在该示例中，分流器310包括定位在锥形件308的相反侧上的至少第一铲状部分350和第二铲状部分352。在一个示例构型中，铲状部分350和铲状部分352关于锥形件308对称定位，这允许定量给料器36在管道本体332内居中。第一铲状部分350具有位于第一开口340处的第一铲状部分入口354以及第一波纹状壁部分356，该第一波纹状壁部分356将排气从第一铲状部分入口354引导至锥形件入口开口322。第二铲状部分352具有位于第一开口340处的第二铲状部分入口358以及第二波纹状壁部分360，该第二波纹状壁部分360将排气从第二铲状部分入口358引导至锥形件入口开口322。在一个示例中，波纹状壁部分356、360具有弯曲轮廓。
在该示例构型中，第一开口340包括位于第一铲状部分入口354处的至少第一铲状部分入口开口以及位于第二铲状部分入口358处的第二铲状部分入口开口，使得第一铲状部分350将排气引导至锥形件308的一侧并且第二铲状部分352将排气引导至锥形件308的相反侧。波纹状壁部分356、360有助于排气绕锥形件入口开口322的更均匀分布。
在一个示例中，第一开口340还包括窗户式入口开口362，该窗户式入口开口362定位在位于第一铲状部分入口354处的第一铲状部分入口开口与位于第二铲状部分入口358处的第二铲状部分入口开口之间，使得窗户式入口开口362将排气引导至锥形件入口开口322的位于第一铲状部分350与第二铲状部分352之间的部分。在该示例构型中，分流器壁312将分流器310分成下述至少三个分立的流动通道：所述至少三个分立的流动通道至少包括用于第一铲状部分350的第一流动通道364、用于第二铲状部分352的第二流动通道366以及用于窗户式入口开口362的第三流动通道368。第三分流器壁312定位成与两个分流器壁312相对，以将第一流动通道364与第二流动通道366彼此隔开。
如在图7C至图7E以及图7I中最佳示出的，在该示例构型中，第一开口340包括形成在分流器310的壁部分338内的单个开口。两个分流器壁312从锥形件308的外表面328延伸至位于第一开口340处的壁部分338，使得所述单个开口与所述两个分流器壁312配合以在共同平面内限定窗户式入口开口362、位于第一铲状部分入口354处的第一铲状部分入口开口以及位于第二铲状部分入口358处的第二铲状部分入口开口。在一个示例中，分流器壁312布置成使得大约三分之一排气进入流动通道364、366、368中的各个流动通道。该布置使锥形件308和定量给料器36在管道本体332内居中并且有助于排气绕锥形件308的更均匀分布以及有助于排气进入到锥形件入口开口322中。
在示例构型中的每个示例构型中，分流器壁212、312与锥形件208、308相邻，使得所述壁将分流器分成多个流动通道。由于锥形件208、308具有渐缩体部分，因此第一边缘242、342的轮廓或形状被构造成遵循锥形件208、308的外表面的形状。分流器壁212、312的第二边缘244、344的形状还可以构造成遵循分流器或混合器壳体壁的形状。
图8A至图8C示出了分流器和锥形件组件400的另一示例实施方式。该示例与图4A至图4E的示例相似，但是其中，凸缘部分112被移除。在该示例中，该组件包括分流器402，该分流器402具有定位在锥形件406的一侧上的第一铲状部分404以及定位在锥形件406的相反侧上的第二铲状部分408。锥形件408与上面所描述的锥形件相同。该组件还包括具有多个窗户式开口412的筒形构件410。筒形构件410具有第一端部414和第二端部418，该第一端部414附接至锥形件406的出口端416，该第二端部418围绕锥形件406的入口端420。
如在图8A中所示出的，在该示例中，存在有三个窗户式开口412。第一铲状部分404将排气引导朝向一个窗户式开口412并且第二铲状部分408将排气引导朝向另一窗户式开口412。第三窗户式开口412c定位在第一铲状部分404与第二铲状部分408之间。流进入窗户式开口412并且以与上面通过图4A至图4E所示出的方式类似的方式被引导至锥形件406的入口端420。
所公开的实施方式中的每一个提供了比传统混合器更紧凑的构型，并且允许定量给料器和相关联的锥形件安装在壳体上的不同位置处。在图5D和图5E中所示出的示例中，锥形件48安装在壳体40的拐角中。如上面所描述的，微型管道120构造成提供用于在壳体内的对称布置，以允许用于更有效地混合。当使用图2A或图3A的示例构型时，定量给料器开口在外壁122内形成在比第一边缘124和第二边缘126中的一者更靠近第一边缘124和第二边缘126中的另一者的位置处。图7A的示例构型允许定量给料器在管道内居中。此外，图6A和图7A的示例消除了对筒形构件的需要，这降低了成本并且使组件更有效。
本发明提供了一种分流铲状部或管道，分流铲状部或管道与定量给料器的锥形件结合使用以提供足够质量和数量的排气流，从而减少定量给料器的锥形件中的尿素沉积物。铲状部/管道将排气分流或引导到锥形件的入口处的间隙中以防止泄漏。单、双或迷你管道设计允许将定量给料器安置在混合器壳体上的许多不同区域中，以提供更多的设计灵活性。
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修改将落入本发明的范围内。因此，应当研究所附权利要求以确定本发明的真正的范围和内容。

Claims (22)

1.一种用于车辆排气系统的混合器，所述混合器包括：
混合器壳体，所述混合器壳体限定用于接纳发动机排气的内腔；
定量给料器开口，所述定量给料器开口形成在所述混合器壳体的壁内；
锥形件，所述锥形件具有与所述定量给料器开口对准的锥形件入口开口和进入到所述内腔中的锥形件出口开口；以及
分流器，所述分流器具有通向所述内腔的至少一个第一开口以及围绕所述锥形件出口的第二开口，并且其中，排气流被所述分流器引导至所述锥形件入口开口以与通过所述定量给料器开口所喷射的流体混合。
2.根据权利要求1所述的混合器，其中，所述锥形件包括本体，所述本体具有限定所述锥形件入口开口的基部端部和限定所述锥形件出口开口的出口端部，并且其中，所述本体的至少一部分的直径沿从所述基部端部向所述出口端部延伸的方向增大。
3.根据权利要求1所述的混合器，其中，所述分流器包括管道本体，所述管道本体具有基部部分和壁部分，所述基部部分包括所述第二开口，所述壁部分从所述基部部分绕所述基部部分的周缘的至少一部分向外延伸，并且其中，所述至少一个第一开口至少部分地形成在所述壁部分内。
4.根据权利要求3所述的混合器，其中，所述分流器被所述混合器壳体与所述壁部分和所述基部部分中的至少一者之间的附接界面保持固定至所述混合器壳体。
5.根据权利要求3所述的混合器，所述混合器包括至少一个分流器壁，所述至少一个分流器壁具有第一边缘和第二边缘，所述第一边缘直接连接至所述壁部分或所述混合器壳体，所述第二边缘朝向所述锥形件的外表面延伸以将所述分流器分成至少两个流动通道。
6.根据权利要求5所述的混合器，其中，所述至少一个分流器壁包括多个分流器壁，其中，每个分流器壁具有所述第一边缘和所述第二边缘，所述第一边缘直接连接至所述壁部分或所述混合器壳体，所述第二边缘朝向所述锥形件的所述外表面延伸以将所述分流器分成多个流动通道。
7.根据权利要求6所述的混合器，其中，所述多个分流器壁相对于所述锥形件的中心轴线沿大致径向方向延伸，并且其中，所述分流器壁绕所述中心轴线在周向上彼此间隔开。
8.根据权利要求1所述的混合器，其中，所述分流器包括：至少一个铲状部分，所述至少一个铲状部分具有位于所述第一开口处的铲状部分入口；以及波纹状壁部分，所述波纹状壁部分将排气从所述铲状部分入口引导至所述锥形件入口开口。
9.根据权利要求8所述的混合器，其中，所述至少一个第一开口包括：位于所述铲状入口处的至少一个铲状部分入口开口以及窗户式入口开口，所述窗户式入口开口与所述铲状部分入口开口分开成使得所述铲状部分入口开口将排气引导至所述锥形件入口开口的一侧并且所述窗户式入口开口将排气引导至所述锥形件入口开口的相反侧。
10.根据权利要求9所述的混合器，其中，所述铲状部分入口开口和所述窗户式入口开口是共面的。
11.根据权利要求10所述的混合器，包括至少一个分流器壁，所述至少一个分流器壁具有第一边缘和第二边缘，所述第一边缘直接连接至所述分流器的内表面或所述混合器壳体，所述第二边缘延伸至所述锥形件的外表面以将所述分流器分成至少两个流动通道。
12.根据权利要求8所述的混合器，其中，所述至少一个铲状部分至少包括第一铲状部分和第二铲状部分，并且其中，所述第一铲状部分具有位于所述第一开口处的第一铲状部分入口以及第一波纹状壁部分，所述第一波纹状壁部分将排气从所述第一铲状部分入口引导至所述锥形件入口开口，并且其中，所述第二铲状部分具有位于所述第一开口处的第二铲状部分入口以及第二波纹状壁部分，所述第二波纹状壁部分将排气从所述第二铲状部分入口引导至所述锥形件入口开口。
13.根据权利要求12所述的混合器，其中，所述至少一个第一开口至少包括位于所述第一铲状部分入口处的第一铲状部分入口开口以及位于所述第二铲状部分入口处的第二铲状部分入口开口，使得所述第一铲状部分将排气引导至所述锥形件的一侧并且所述第二铲状部分将排气引导至所述锥形件的相反侧。
14.根据权利要求13所述的混合器，其中，所述至少一个第一开口还包括窗户式入口开口，所述窗户式入口开口定位在所述第一铲状部分入口开口与所述第二铲状部分入口开口之间，使得所述窗户式入口开口将排气引导至所述锥形件入口开口的位于所述第一铲状部分与所述第二铲状部分之间的部分。
15.根据权利要求14所述的混合器，所述混合器包括多个分流器壁，其中，每个分流器壁具有第一边缘和第二边缘，所述第一边缘直接连接至所述分流器的内表面或所述混合器壳体，所述第二边缘朝向所述锥形件的外表面延伸以将所述分流器分成至少三个分立的流动通道，所述至少三个分立的流动通道包括用于所述第一铲状部分的第一流动通道、用于所述第二铲状部分的第二流动通道以及用于所述窗户式入口开口的第三流动通道。
16.根据权利要求15所述的混合器，其中，所述至少第一开口包括形成在分流器的壁内的单个开口，并且其中，至少两个分流器壁从所述锥形件的所述外表面延伸至所述壁以使得所述单个开口与所述两个分流器壁配合以在共同平面内限定所述窗户式入口开口、所述第一铲状部分入口开口以及所述第二铲状部分入口开口。
17.根据权利要求1所述的混合器，所述混合器包括多个分流器壁，其中，每个分流器壁具有第一边缘和第二边缘，所述第一边缘直接连接至所述分流器的内表面或所述混合器壳体，所述第二边缘朝向所述锥形件的外表面延伸以将所述分流器分成多个分立的流动通道。
18.一种用于车辆排气系统的混合器，所述混合器包括：
锥形件，所述锥形件具有锥形件入口开口和锥形件出口，所述锥形件入口开口构造成接纳由定量给料器喷射的流体；
分流器，所述分流器包括管道本体，所述管道本体具有大致平坦的基部部分以及壁部分，所述基部部分包括围绕所述锥形件出口的锥形件开口，所述壁部分从所述基部部分绕所述基部部分的周缘的至少一部分向外延伸，并且其中，所述管道本体包括入口开口，所述入口开口至少部分地形成在所述壁部分内；以及
至少一个分流器壁，所述至少一个分流器壁具有与所述锥形件的外表面相邻的第一边缘，并且所述至少一个分流器壁从所述第一边缘离开而延伸至第二边缘，所述第二边缘与所述分流器配合以将所述分流器分成多个分立的流动通道，其中，排气流进入所述入口开口并且穿过所述流动通道流动至所述锥形件入口开口以与由所述定量给料器喷射的流体混合。
19.根据权利要求18所述的混合器，其中，所述入口开口与一个或更多个所述分流器壁配合以将所述入口开口细分成用于每个所述流动通道的分立的入口开口，并且其中，所述分立的入口开口是共面的。
20.根据权利要求19所述的混合器，其中，所述管道本体包括单个铲状部分以及波纹状壁部分，所述单个铲状部分具有位于第一分立开口处的铲状部分入口，所述波纹状壁部分将排气从所述铲状部分入口引导通过第一流动通道至所述锥形件入口开口的一侧，并且其中，所述管道本体包括窗户式开口，所述窗户式开口位于第二分立开口处，使得所述窗户式入口开口将排气引导通过第二流动通道至所述锥形件入口开口的相反侧。
21.根据权利要求19所述的混合器，其中，所述管道本体包括第一铲状部分和第二铲状部分，并且其中，所述第一铲状部分具有位于第一分立开口处的第一铲状部分入口以及第一波纹状壁部分，所述第一波纹状壁部分将排气引导通过第一流动通道至所述锥形件入口开口的一部分，并且其中，所述第二铲状部分具有位于第二分立开口处的第二铲状部分入口以及第二波纹状壁部分，所述第二波纹状壁部分将排气引导通过第二流动通道至所述锥形件入口开口的另一部分。
22.根据权利要求21所述的混合器，其中，所述至少一个分流器壁包括多个分流器壁，所述多个分流器壁各自具有定位成与所述锥形件的所述外表面紧相邻的所述第一边缘，并且其中，至少两个所述分流器壁的所述第二边缘从所述锥形件延伸至所述管道本体的所述入口开口以形成窗户式入口，所述窗户式入口作为定位在所述第一分立开口与所述第二分立开口之间的第三分立开口，使得所述第三分立开口将排气引导通过第三流动通道至所述锥形件入口开口的位于所述第一铲状部分与所述第二铲状部分之间的部分。
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