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      一種用于車輛尾氣后處理裝置中的氣流分配器的制作方法

      文檔序號:5249128閱讀:234來源:國知局
      專利名稱:一種用于車輛尾氣后處理裝置中的氣流分配器的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種流場結(jié)構(gòu)優(yōu)化裝置,具體是指一種用于車輛尾氣后處理裝置中的氣流分配器。
      背景技術(shù)
      目前,尾氣后處理裝置成了車輛排放水平達(dá)標(biāo)的必備手段,幾乎所有乘用車和運(yùn)載車都安裝了尾氣后處理裝置,例如汽油車的三元催化轉(zhuǎn)化器,柴油車的四效催化轉(zhuǎn)化器、微粒捕集器等。
      一般排氣管的橫截面形狀和尾氣后處理裝置有很大的差異,尾氣從排氣管進(jìn)入后處理裝置時,流動橫截面發(fā)生了變化。如果截面變化太快,會出現(xiàn)渦流,甚至氣流和壁面分離,形成較大局部流動損失,更為嚴(yán)重的是使得催化轉(zhuǎn)化器觸媒載體或微粒捕集器過濾體前端的流場分布不均勻,導(dǎo)致進(jìn)入觸媒載體或過濾體的氣流速度分布不均勻。研究結(jié)果表明,載體或過濾體各微孔道的壓力損失與流速的平方成正比,意味著排氣流通截面發(fā)生的變化,將增加觸媒載體或過濾體的阻力,這對發(fā)動機(jī)的性能是不利的。
      由于載體或過濾體各部分的流速分布不均勻,意味著不同的部位具有不同廢氣處理量,即不同的部位負(fù)荷不一樣,負(fù)荷小的地方?jīng)]有達(dá)到預(yù)期的作用,負(fù)荷大的部位可能超過了其設(shè)計的催化轉(zhuǎn)化能力。從而導(dǎo)致整個后處理裝置的轉(zhuǎn)化效果下降,使實(shí)際排放的尾氣不能達(dá)到預(yù)期的排放目標(biāo)。
      并且,對于催化轉(zhuǎn)化器起來說,轉(zhuǎn)化負(fù)荷大的部位會提前失去催化轉(zhuǎn)化能力,從而縮短了整個后處理裝置的壽命;對于微粒捕集器來說,過濾負(fù)荷大的地方沉積的碳煙微粒多,再生時出現(xiàn)局部高溫區(qū)。如果高溫區(qū)的溫度過高,容易引起過濾體局部軟化,甚至熔化。同時,也容易因?yàn)闇囟确植疾痪鶆蛞鸬倪^濾體熱應(yīng)力過大,從而導(dǎo)致過濾體開裂、報廢。尤其是尾氣從圓形截面的排氣管進(jìn)入橢圓截面的后處理裝置這種情況。而且一般來說,催化劑載體或過濾體正對排氣管的截面中心區(qū)域?qū)儆谪?fù)荷大的部位,而離軸線較遠(yuǎn)的周邊環(huán)狀區(qū)域?yàn)樨?fù)荷較小的區(qū)域。

      發(fā)明內(nèi)容
      本發(fā)明的目的旨在克服上述缺陷,根據(jù)排氣管的截面形狀和后處理裝置的載體或過濾體的截面形狀,提供一種用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器作為排氣管與后處理裝置的過渡裝置,使發(fā)動機(jī)尾氣從排氣管進(jìn)入后處理裝置時壓力損失更小,流場分布更加合理,從而改善后處理裝置的工作環(huán)境,優(yōu)化工作狀態(tài),且裝置結(jié)構(gòu)簡單。
      為達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用的技術(shù)方案是,所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,包括外殼體和進(jìn)、出口端,所述外殼體內(nèi)部安裝有繞中軸線排布的數(shù)層同軸心的氣流導(dǎo)葉,位于內(nèi)層的氣流導(dǎo)葉通過連接軸依次固定在與其相鄰的外側(cè)氣流導(dǎo)葉上,而最外層氣流導(dǎo)葉則通過連接軸固定在外殼體內(nèi)壁面上。
      所述連接軸可以是與后處理裝置的子午面呈夾角肋片,也可以是為周向均勻布置的輻射桿,每相鄰兩層之間的連接軸呈交錯分布。
      與排氣管連接的進(jìn)口端和與后處理裝置連接的出口端均安裝有法蘭,或與排氣管連接的進(jìn)口端安裝有法蘭,且其外殼體和后處理裝置的外殼體成一體。
      所述出口端截面形狀與尾氣后處理裝置截面相匹配。
      本發(fā)明的工作原理描述如下用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器與排氣管出口端通過法蘭連接,其出口端可通過法蘭連接后處理裝置,或是直接同后處理裝置的外殼體集成在一起,使其作為排氣管和后處理裝置之間的過渡裝置。來自排氣管的尾氣進(jìn)入氣流分配器后,被氣流導(dǎo)葉分成數(shù)股,在氣流導(dǎo)葉的導(dǎo)向作用下,均勻地流向氣流分配器的出口端,起到在軸線距離很小的情況下,使氣流在出口截面上的流速分布均勻,也可遵循其它需要規(guī)律分布,例如隨著半徑的增加,氣流通量增加。
      另外,氣流分成數(shù)股后,流動更加平順,且每股氣流的當(dāng)量直徑減小,湍流強(qiáng)度下降,從而減小了氣流的局部壓力損失。
      如果該裝置的進(jìn)出口截面積之比小,則將固定各導(dǎo)葉的肋片設(shè)置成與后處理裝置子午面形成一定的夾角,這樣氣流在兩層導(dǎo)葉之間流動時,會形成旋流,氣流在旋流作用下,會產(chǎn)生離心力,氣流將向外擴(kuò)張,使得氣流在分配器出口截面上更加均勻,或者其它需要的分布規(guī)律。
      如果尾氣后處理裝置是橢圓或其它形狀的截面,出口端相應(yīng)的做成橢圓或其他形狀。
      綜上所述,本發(fā)明可達(dá)到的有益效果是1)使發(fā)動機(jī)尾氣從排氣管進(jìn)入后處理裝置時流動平順,減少流動局部損失;
      2)很容易使尾氣進(jìn)入后處理裝置時在橫截面上分布更加合理,不僅可以使氣流在該截面分布均勻,也可以使氣流按照設(shè)計人員要求的規(guī)律分布;3)適應(yīng)范圍寬,可以滿足排氣管截面和后處理裝置截面變化很大的場合;4)如用于催化轉(zhuǎn)化器,則可使所有的觸媒載體發(fā)揮相同的效能,避免某些部位載體超負(fù)荷而某些部位載體沒有達(dá)到正常效能而尾氣排放超標(biāo),且有利于延長催化轉(zhuǎn)化器的壽命;5)如用于柴油機(jī)微粒捕集器,可使尾氣中的碳煙顆粒在過濾體橫截面上分布更加均勻,有利于降低過濾體再生時局部高溫區(qū)的峰值,使溫度分布更加均勻,減少過濾體的熱應(yīng)力,延長過濾體的壽命,并有利于提高過濾體的再生效率和速度。
      本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單緊湊,在很短的軸向長度上,可將氣流重新分布均勻或按照其它所需要求規(guī)律分布。


      圖1是一種本發(fā)明實(shí)施例1的縱剖面示意2為圖1中A-A剖視3為圖1中B-B剖視4為本發(fā)明實(shí)施例2的縱剖面示意5為圖4中C-C剖視圖在附圖中,
      1-進(jìn)口端法蘭, 2-外殼體, 3、6、7、8-氣流導(dǎo)葉,4、11、12、13-肋片 5-進(jìn)口截面,9-出口截面,10-出口端法蘭, 14-后處理裝置的外殼體,15-后處理裝置的載體或過濾體, 16、17、18、19-輻狀連接桿。
      具體實(shí)施例方式
      實(shí)施例1參見圖1、圖2和圖3,整個裝置通過進(jìn)口端的法蘭1和出口端的法蘭10串接在發(fā)動機(jī)排氣管后端及后處理裝置的前面,尾氣從進(jìn)口截面5進(jìn)入裝置,在同心布置的數(shù)道氣流導(dǎo)葉3、6、7、8的作用下,強(qiáng)制分成多股。對于氣流來說,分成數(shù)股之后,氣流的湍流強(qiáng)度較不分股要小、氣流更加平順,故流動局部損失下降。
      每層導(dǎo)葉都通過肋片4、11、12、13固定在相鄰?fù)鈧?cè)導(dǎo)葉上,最終由最外側(cè)導(dǎo)葉3通過肋片4將所有的導(dǎo)葉固定在外殼體2的內(nèi)壁面上,所述肋片4、11、12、13周向均勻布置。
      通過數(shù)道氣流導(dǎo)葉3、6、7、8的強(qiáng)制分配和約束,可使尾氣在出口截面9上分配均勻,或者還可按照其他要求,設(shè)計成其它分布規(guī)律。
      當(dāng)出口截面9與進(jìn)口截面5的面積之比大時,則使肋片4、11、12、13與后處理裝置的子午面形成一定的夾角(參照圖3中的α角),這樣可以使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn),在離心力的作用下,氣流向外擴(kuò)張,在出口截面9上將出現(xiàn)靜壓隨著半徑增加而增加的分布特征;同時,由于出口截面9中間部位正對排氣管,動壓隨著半徑的減小而增加,尤其是兩截面之比很大、導(dǎo)葉數(shù)量較少的情況。所以形成的旋流將使得后處理裝置前面的氣流總壓分布很均勻,相應(yīng)的,也使得氣流進(jìn)入后面的觸媒載體或過濾體時分布更加合理。
      實(shí)施例2參照圖4、圖5,與實(shí)施例1不同的是①氣流分配器的出口截面9變成橢圓;②將整個氣流分配器集成在后處理裝置上,即取消出口法蘭10、與后處理裝置共用一個外殼體14;③將肋片4、11、12、13由輻狀連接桿16、17、18、19代替。其余結(jié)構(gòu)和工作原理與實(shí)施例一相同,肋片4、11、12、13由輻狀連接桿16、17、18、19取代后,氣流不能繞軸旋轉(zhuǎn),此時可以通過增加氣流導(dǎo)葉的組數(shù)來改進(jìn)流動狀況。
      另可根據(jù)實(shí)際需要采用上述①、②、③中的一種或幾種措施。
      權(quán)利要求
      1.一種用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,包括外殼體和進(jìn)、出口端,所述外殼體內(nèi)部安裝有繞中軸線排布的數(shù)層同軸心的氣流導(dǎo)葉,位于內(nèi)層的氣流導(dǎo)葉通過連接軸依次固定在與其相鄰的外側(cè)導(dǎo)葉上,而最外層導(dǎo)葉則通過連接軸固定在外殼體內(nèi)壁面上。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,所述連接軸為肋片,與后處理裝置的子午面呈夾角安裝。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,所述連接軸為周向均勻布置的輻射桿。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,所述連接軸每相鄰兩層之間呈交錯分布。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,與排氣管連接的進(jìn)口端和與后處理裝置連接的出口端均安裝有法蘭。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,與排氣管連接的進(jìn)口端安裝有法蘭,且其外殼體和后處理裝置的外殼體成一體。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任意之一所述用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,其特征在于,所述出口端截面形狀與尾氣后處理裝置截面相匹配。
      全文摘要
      本發(fā)明提供一種用于車輛尾氣后處理裝置的氣流分配器,包括外殼體和進(jìn)、出口端,所述外殼體內(nèi)部安裝有繞中軸線排布的數(shù)層同軸心的氣流導(dǎo)葉,位于內(nèi)層的氣流導(dǎo)葉通過連接軸依次固定在與其相鄰的外側(cè)氣流導(dǎo)葉上,而最外層氣流導(dǎo)葉則通過連接軸固定在外殼體內(nèi)壁面上。本發(fā)明使發(fā)動機(jī)尾氣從排氣管進(jìn)入后處理裝置時壓力損失更小,流場分布更加合理,改善了后處理裝置的工作環(huán)境,優(yōu)化了工作狀態(tài),且裝置結(jié)構(gòu)簡單。
      文檔編號F01N13/08GK101070775SQ200710035169
      公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月18日
      發(fā)明者龔金科, 王曙輝, 蔡皓, 劉云卿, 伏軍, 龍罡, 尤麗 申請人:湖南大學(xué)
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