带有灵活定量装置安装件的车辆排气系统混合器的制作方法

1.本公开总体上涉及一种用于车辆排气系统的混合器。


背景技术：

2.车辆包括排气系统，其具有催化器部件，用以减少排放。排气系统包括注射系统，注射系统带有注射器或定量装置，其在用于还原nox排放物的选择性催化还原(scr)催化器上游注射柴油排气流体(def)或还原剂，比如尿素和水的溶液。混合器位于scr催化器上游，并且混合发动机排气气体和尿素转化产物。注射系统包括将流体喷洒入排气流中的定量装置。
3.混合器可以根据应用场合和可用的封装空间而具有不同的尺寸。需要定量装置安装件来将定量装置附接到混合器壳体。对于不同尺寸的壳体要使用不同的定量装置安装件和构造，从而增多了零件并增加了成本。


技术实现要素：

4.根据本公开的示例性方面的用于车辆排气系统的混合器的部件主要包括定量装置安装件，该定量装置安装件包括弯曲体，该弯曲体具有中心凸台，该中心凸台带有限定定量装置轴线的定量装置开口。弯曲体至少包括第一匹配表面和第二匹配表面，该第一匹配表面构造成接纳由第一尺寸限定的第一混合器壳体，该第二匹配表面构造成接纳由不同于第一尺寸的第二尺寸限定的第二混合器壳体。
5.在前述部件的另外的非限制性实施例中，第二尺寸大于第一尺寸。
6.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述第一尺寸包括所述第一混合器壳体的内径，所述第二尺寸包括所述第二混合器壳体的内径。
7.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述定量装置安装件包括单个安装件，所述第一混合器壳体或所述第二混合器壳体安装到所述单个安装件。
8.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述中心凸台包括基本平坦的表面，所述平坦的表面通过肩部与所述弯曲体间隔开，并且其中，所述平坦的表面包括用于定量装置的附接界面，所述附接界面构造成通过所述定量装置开口注射流体。
9.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述第一混合器壳体和所述第二混合器壳体中的每一个限定混合器中心轴线，并且包括将所述中心凸台与所述第二匹配表面分开的第二肩部和将所述第二匹配表面与所述第一匹配表面分开的第三肩部，使得所述第二匹配表面相对于所述混合器中心轴线在所述第一匹配表面的径向外侧。
10.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述弯曲体的所述第一匹配表面具有第一曲率，并且所述弯曲体的所述第二匹配表面具有大于所述第一曲率的第二曲率，并且其中，所述第一匹配表面和所述第二匹配表面是交错的，使得所述第二匹配表面相对于所述定量装置轴线在所述第一匹配表面的径向内侧。
11.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，该部件包括多个流动元件，每个流
动元件具有上游端和下游端，所述上游端固定到所述定量装置安装件，并且其中，所述多个流动元件彼此附接以形成涡流室。
12.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述多个流动元件至少包括第一流动元件、第二流动元件和第三流动元件，并且其中，所述定量装置安装件至少包括第一凸缘区域和第二凸缘区域，所述第一凸缘区域在与所述中心凸台相反的方向上延伸并且至少部分地围绕所述定量装置开口，所述第二凸缘区域至少部分地围绕所述弯曲体的外周边缘延伸，并且其中，所述第一流动元件和所述第二流动元件的上游端与所述第一凸缘区域相关联，所述第三流动元件的上游端与所述第二凸缘区域相关联。
13.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述第一流动元件形成涡流室的一部分，并且所述第二流动元件形成所述涡流室的其余部分，所述第一流动元件和所述第二流动元件彼此固定以基本围绕所述定量装置轴线，并且其中，所述第三流动元件在下游端处具有臂部，所述臂部固定到所述第一流动元件和所述第二流动元件中的一个，并且所述第三流动元件的上游端抵靠所述第二凸缘区域安置，并且其中，在所述第二流动元件的外表面与所述第三流动元件的内表面之间形成第一敞开空间，并且在所述第一流动元件的外表面与所述第二流动元件的内表面之间形成第二敞开空间。
14.根据本公开的又一示例性方面的车辆排气系统部件主要包括混合器，该混合器具有构造成连接到上游排气部件的上游端和构造成连接到下游部件的下游端。该混合器具有混合器壳体，该混合器壳体设有围绕混合器中心轴线的内部腔体，并且其中，该混合器壳体具有定量装置开口。定量装置安装件在定量装置开口处安装到混合器，其中，定量装置安装件构造成支承将流体注入混合器壳体的内部腔体中的定量装置。定量装置安装件包括弯曲体，所述弯曲体具有中心凸台，所述中心凸台带有限定定量装置轴线的定量装置安装件开口，其中，所述弯曲体至少包括第一匹配表面和第二匹配表面，所述第一匹配表面构造成接纳由第一尺寸限定的第一混合器壳体，所述第二匹配表面构造成接纳由第二尺寸限定的第二混合器壳体，并且其中，所述定量装置安装件包括单个安装件，所述第一混合器壳体或所述第二混合器壳体安装到所述单个安装件，以提供所述混合器壳体。涡流室具有固定到所述定量装置安装件的上游端和敞开到所述内部腔体的下游端，并且其中，所述上游端由第一外尺寸限定，所述下游端由大于所述第一外尺寸的第二外尺寸限定。
15.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述定量装置安装件具有面向所述混合器壳体的内表面的外表面和面向所述内部腔体的内表面，并且其中，所述弯曲体的所述第一匹配表面具有所述外表面中的第一曲率，所述弯曲体的所述第二匹配表面具有大于所述第一曲率的所述外表面中的第二曲率，并且其中，所述第一匹配表面和所述第二匹配表面交错，使得所述第二匹配表面相对于所述定量装置轴线在所述第一匹配表面的径向内侧。
16.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述中心凸台包括基本平坦的表面，所述平坦的表面通过肩部与所述弯曲体间隔开，并且其中，所述平坦的表面包括用于定量装置的附接界面。
17.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，第二肩部将所述中心凸台与所述第二匹配表面分开，并且第三肩部将所述第二匹配表面与所述第一匹配表面分开，使得所述第二匹配表面相对于所述混合器中心轴线在第一匹配表面的径向外侧。
18.在任一前述部件的另外的非限制性实施例中，所述涡流室包括钣金冲压件，每个所述钣金冲压件具有固定到从所述定量装置的内表面向内延伸的一个或多个凸缘的上游端以及延伸到所述内部腔体中的下游端。
19.根据本公开的又一示例性方面的用于车辆排气系统的混合器的组装方法主要包括：提供多个混合器壳体，每个所述混合器壳体具有围绕混合器轴线的内部腔体，并且每个所述混合器壳体具有定量装置开口，并且其中，所述多个混合器壳体具有不同的尺寸；提供具有弯曲体的单个定量装置安装件，该弯曲体具有多个匹配表面以接纳不同尺寸的混合器壳体；选择具有所需尺寸的所述多个混合器壳体中的一个混合器壳体；从所选择的所述多个混合器壳体中的一个混合器壳体的内部腔体内安装所述定量装置安装件，以使所述定量装置安装件至少部分地从所述定量装置开口向外延伸；以及将所选择的所述多个混合器壳体中的一个混合器壳体固定到与所需尺寸相对应的所述多个匹配表面中的一个。
20.在前述方法的另外的非限制性实施例中，所述多个混合器壳体至少具有由第一尺寸限定的第一混合器壳体和由与所述第一尺寸不同的第二尺寸限定的第二混合器壳体，并且其中，所述多个匹配表面至少包括第一匹配表面和第二匹配表面，所述第一匹配表面构造成接纳所述第一混合器壳体，所述第二匹配表面构造成接纳所述第二混合器壳体，并且所述方法包括：将所述第一尺寸定义为所述第一混合器壳体的内径，并将所述第二尺寸定义为所述第二混合器壳体的内径。
21.在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，所述定量装置安装件具有面向所选择的所述多个混合器壳体中的一个混合器壳体的内表面的外表面和面向所述内部腔体的内表面，并且所述方法包括：为所述弯曲体的所述第一匹配表面设置所述外表面中的第一曲率，为所述弯曲体的所述第二匹配表面设置大于所述第一曲率的所述外表面中的第二曲率，并且所述方法包括：使所述第一匹配表面和所述第二匹配表面交错，使得所述第二匹配表面相对于由所述定量装置开口限定的定量装置轴线在所述第一匹配表面的径向内侧。
22.在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，中心凸台包括所述外表面中的基本平坦的定量装置附接表面，所述附接表面通过肩部与所述弯曲体间隔开，并且所述方法包括：定位所述定量装置安装件，使得所述中心凸台从所选择的所述多个混合器壳体中的一个混合器壳体中的所述定量装置开口向外延伸。
23.在任一前述方法的另外的非限制性实施例中，所述方法包括：在所述内部腔体内安装涡流室，所述涡流室包括多个流动元件，每个所述流动元件具有固定到从所述定量装置的内表面向内延伸的一个或多个凸缘的上游端以及延伸到所述内部腔体中的下游端。
24.前述段落、权利要求书或以下说明书和附图的实施例、示例和替代方式(包括它们的各个方面或相应的单独特征中的任何一个)可以独立地或以任何组合来采用。结合一个实施例描述的特征可适用于所有实施例，除非这些特征不兼容。
附图说明
25.从具体实施方式部分中，所公开的示例的各种特征和优点将对于本领域技术人员变得明显。具体实施方式部分所附的附图可简要描述如下：
26.图1示意性地示出了带有根据示例性公开内容的混合器的车辆排气系统的一个示例。
27.图2是在图1的车辆排气系统中使用的混合器的一个示例的入口端视图。
28.图3是在图2的混合器中使用的示例性入口反应器的立体图。
29.图4是安装在混合器壳体内的图3的入口反应器的局部剖视图。
30.图5是图3的入口反应器的定量装置安装件的立体图。
31.图6是图5的定量装置安装件的剖视图，示出了定量装置安装件是可用于具有不同尺寸的混合器壳体的单个安装件。
32.图7是混合器的端视图，其中移除了入口挡板，并且入口反应器安装在内部腔体内。
33.图8类似于图7，但是关于入口反应器的流动元件示出了定量装置安装件的内表面。
34.图9a是入口反应器的立体侧视图。
35.图9b是图9a的入口反应器的端视图。
36.图9c是图9b的入口反应器的剖视图。
具体实施方式
37.本公开详细描述了用于混合器的示例性入口反应器，该反应器提供了可用于具有不同尺寸的混合器的单个共用或通用的定量装置安装件。
38.图1示出了车辆排气系统10，如所知的那样，其引导发动机12产生的热排气气体通过各种上游排气部件14以减少排放并控制噪声。在一个示例构造中，包括至少一个管的上游排气部件14将发动机排气气体导入具有入口18和出口20的柴油氧化催化器(doc)16中。在doc 16下游，可存在柴油微粒过滤器(dpf)21，该柴油微粒过滤器(dpf)21用于如已知的那样从排气气体中移除污染物。doc 16和可选dpf 21下游是具有入口24和出口26的选择性催化还原(scr)催化器22。出口26将排气气体连通到下游排气部件28，其最终排出到大气。可选地，部件22可包括配置成执行选择性催化还原功能和颗粒过滤器功能的催化器。各种下游排气部件28可包括以下一项或多项：管、阀、催化器、消声器、排气管等。这些上游部件14和下游部件28可以根据车辆应用场合和可用的封装空间以各种不同的构造和组合安装。
39.在一个示例中，混合器30位于dpf 21或doc 16的出口20下游且位于scr催化器22的入口24上游。上游催化器和下游催化器可以是串联的或并联的。混合器30用于产生排气气体的涡旋或旋转运动。
40.喷射系统32用于将还原剂(比如尿素和水的溶液)喷射到scr催化器22上游的排气气体流中，以使混合器30可以通过涡旋生成的流量将尿素和排气气体充分混合在一起。注射系统32包括流体供源34、限定定量装置轴线a的定量装置36以及如已知地控制尿素注射的控制器38。
41.混合器30包括配置成接纳发动机排气气体的入口端42和将涡旋的发动机排气气体和从尿素转化而来的产物的混合物导向scr催化器22的出口端44。可以在美国专利第8661792和9266075号中找到可在排气系统10中使用的混合器30的示例，这些申请也被转让给本技术的受让人，并且在此通过引用纳入本文。
42.图2示出了混合器30的一个示例，其包括入口挡板46和出口挡板48(图7)。入口挡板46在混合器30的上游端或入口端42处。入口挡板46构造成引发通过混合器30的主要排气
气体流的涡旋。在一个示例中，入口挡板46包括接收大部分排气气体的至少一个大的入口开口50。上游挡板46还包括多个穿孔、狭槽或附加的入口开口52，其确保排气气体的最佳均质化并降低背压。
43.入口挡板46和出口挡板48固定到限定混合器中心轴线的混合器壳体40，并在入口挡板46与出口挡板48之间提供内部混合室或内部腔体56。排气气体和经由定量装置36注射的所注入的流体喷雾在内部腔体56内混合。在图3中所示的一个实例中，入口反应器60用于将定量装置36相对于混合器壳体安装。入口反应器60包括定量装置安装件62和延伸到内部腔体56中的涡流室64。定量装置安装件62在形成于混合器壳体40内的定量装置开口66处安装到混合器40(图4)。定量装置安装件62构造成支承将流体注入混合器壳体40的内部腔体56的定量装置36。
44.在一个示例中，定量装置安装件62包括弯曲体，该弯曲体具有中心凸台68，该中心凸台68带有限定定量装置轴线a的定量装置安装件开口70。如图5－6中所示，弯曲体至少包括第一匹配表面72和第二匹配表面76，该第一匹配表面72构造成接纳由第一尺寸d1限定的第一混合器壳体74，该第二匹配表面76构造成接纳由第二尺寸d2限定的第二混合器壳体78。这样，定量装置安装件62包括单个安装件，第一混合器壳体74或第二混合器壳体78安装到其上，以提供用于混合器30的混合器壳体40。因此，单个定量装置安装件62包括构造成适配多种混合器尺寸的共用安装件。这消除了为每种不同尺寸的混合器配备专用定量装置安装件的需求，并降低了成本。
45.涡流室64具有固定到定量装置安装件62的上游端80和通入内部腔体56的下游端82。上游端80由第一外尺寸c1(图4)限定，下游端由大于第一外尺寸c1的第二外尺寸c2(图3)限定，以形成室的形状。在一个示例中，涡流室64具有针对较短长度的恒定的第一外尺寸c1以及针对较长长度的恒定的第二外尺寸c2。涡流室64包括渐缩的主体部分84，该主体部分84的尺寸从具有第一外尺寸c1的室部分到具有第二外尺寸c2的室部分渐缩或逐渐增大。
46.定量装置安装件62的定量装置安装件开口70被定位成与混合器壳体40的定量装置开口66重叠。流体通过对准的开口被注射并进入涡流室64的内部以与排气气体混合。排气气体和流体的混合物离开涡流室64的下游端82进入内部腔体56。
47.在图5－6中所示的示例中，第一尺寸d1包括第一混合器壳体74的内径，第二尺寸d2包括第二混合器壳体78的内径，第二混合器壳体78的内径大于第一混合器壳体74的内径。定量装置安装件62具有面向所选择的混合器壳体74、78的内表面88的外表面86和面向内部腔体56的内表面90。弯曲体的第一匹配表面72具有在外表面86的一部分中形成的第一曲率，弯曲体的第二匹配表面76具有在外表面86的一部分中形成的第二曲率。第二曲率大于第一曲率。第一匹配表面72和第二匹配表面76交错，使得第二匹配表面76相对于定量装置轴线a在第一匹配表面72的径向内侧。在一个示例中，具有第一曲率和第二曲率中的一个的匹配表面沿着混合器的内表面88延伸的周向距离比具有第一曲率和第二曲率中的另一个的匹配表面(所沿着延伸的周向距离)长。在图5中所示的一个示例中，具有第一曲率的第一匹配表面72的外表面沿着混合器的内表面88延伸的周向距离比具有第二曲率的第二匹配表面76的外表面(所沿着延伸的周向距离)长。
48.在一个示例中，中心凸台68在外表面86中包括基本平坦的表面92，其通过肩部94与弯曲体间隔开。平坦表面92包括用于定量装置36的附接界面。在一个示例中，附接界面包
括在定量装置安装件开口70的外侧间隔开的一个或多个紧固件开口96。
49.定量装置安装件62包括外表面98，该外表面98相对于定量装置轴线a在肩部94的径向外侧。第二肩部100过渡到另外的径向外表面102，第三肩部104过渡到另外的径向外表面106。径向外表面106对应于第一匹配表面72，径向外表面102对应于第二匹配表面76。
50.沿着弯曲体的一个外周部分108，第一凸缘110向内朝向内部腔体延伸。第二凸缘112从定量装置安装件的内表面90向内延伸并且围绕定量装置安装件开口70的至少一部分。第三凸缘114也从定量装置安装件的内表面90向内延伸并且围绕定量装置安装件开口70的至少一部分。
51.在一个示例中，涡流室64包括多个流动元件120，每个流动元件120具有上游端80和下游端82，上游端80固定到定量装置安装件62。多个流动元件120彼此附接以形成涡流室64。在一个示例中，多个流动元件120至少包括第一流动元件120a、第二流动元件120b和第三流动元件120c。第一流动元件120a抵靠第一凸缘110安置(图7－8)。第二流动元件120b至少抵靠第二凸缘112安置，第三流动元件120c至少抵靠第三凸缘114安置。
52.在一个示例中，多个流动元件包括被焊接、钎焊或以其他方式永久地固定到相应的凸缘110、112、114的钣金冲压件。钣金冲压件成形为产生以定量装置喷洒轴线a为中心的涡旋流。
53.第二流动元件120b形成涡流室的一部分，第三流动元件120c形成涡流室的其余部分。第二流动元件120b和第三流动元件120c固定到彼此以基本围绕定量装置轴线a。第一流动元件120a在下游端82处具有臂部122，该臂部122固定到第二流动元件120b和第三流动元件120c流动元件中的一个，第一流动元件120a的上游端80抵靠第一凸缘110安置。在一个示例中，在第二流动元件120b的外表面与第一流动元件120a的内表面之间形成第一敞开空间124。在第二流动元件120b的内表面与第三流动元件120c的外表面之间形成第二敞开空间126。如图9c中所示，流过第一敞开空间124和第二敞开空间126的排气气体有助于在涡流室64内产生涡旋运动，以使排气气体与所注射的流体充分混合。
54.混合器30的示例性组装方法包括以下步骤。提供多个混合器壳体，每个壳体具有围绕混合器轴线的内部腔体56，并且每个壳体包括定量装置开口66。多个混合器壳体具有不同的尺寸。提供单个定量装置安装件62作为单件式结构，其具有弯曲体，该弯曲体具有外表面86，该外表面86带有多个匹配表面72、76，以接纳不同尺寸的混合器壳体。选择具有所需尺寸的多个混合器壳体之一，并且从所选择的壳体的内部腔体56内安装定量装置安装件62，以使其至少部分地从定量装置开口66向外延伸。然后，将所选择的混合器壳体固定到对应于所需尺寸的多个匹配表面之一。
55.使用定量装置安装件62来精确定位流动元件120的所有钣金件，同时还使用定量装置安装件62来将入口反应器60附接到混合器壳体和安装定量装置36。如上所述，定量装置安装件62设计成允许一个共用的定量装置安装部件附接到不同的混合器直径。定量装置安装件62设有多个弯曲表面，每个弯曲表面将与特定的混合器壳体的内径匹配。从混合器30的内部安装定量装置安装件62很重要，因为通过交错这些多个弯曲表面使最大曲率位于较小曲率的顶部(之上)，单个定量装置安装件可通过随着混合器壳体曲率的减小增大混合器壳体界面开口而用于与不同直径的混合器壳体匹配。
56.尽管在本公开的附图中图示了特定的部件关系，但是这些图示并不旨在限制本公
开。换句话说，所示的各种部件的放置和定向可以在本公开的范围内变化。此外，本公开所附的各种附图不一定按比例绘制，并且一些特征可能被夸大或最小化，以示出特定部件的某些细节。
57.前述描述本质上是示例性的而不是限制性的。对于所公开的示例的变型和修改对于本领域技术人员而言可以变得明显，而不必脱离本公开的实质。因此，只能通过研究以下权利要求来确定给予本公开的法律保护范围。