專利名稱：帶有沖壓消聲器法蘭的排氣后處理混合器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于內燃發(fā)動機排氣的后處理系統(tǒng)，更具體地是涉及 化學物噴射混合。
背景技術：
就大家關心的發(fā)動機排放問題，新標準被不斷地提出以實質上降
低包括NOx和微粒物排放在內的各種排放。日益嚴格的標準將需要在發(fā) 動機排氣系統(tǒng)中安裝后處理裝置。 一些后處理技術需要向排氣系統(tǒng)中 噴射某些化學物。例如，向一些活性稀NOx系統(tǒng)中噴射HC或燃料用于 降低NOx，或者向柴油微粒過濾器中(DPF)噴射HC或燃料以使再生 發(fā)生(氧化黑煙并清潔過濾器)，并且向選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng) 中噴射尿素溶液以降低NOx。這些噴射的化學物需要在到達催化器或者 過濾器之前充分與排氣混合以使系統(tǒng)正常運行。

發(fā)明內容
本發(fā)明是在針對上述排氣后處理裝置的繼續(xù)發(fā)展工作中提出的。


圖l是根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)的示意圖； 圖2是圖1中的系統(tǒng)使用的混合器裝置的透視圖； 圖3顯示了形成圖2的實施例的中間制造步驟； 圖4與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖5與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖6與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖7與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖8顯示了形成圖7的實施例的中間制造步驟；
6圖9與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖10與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖11顯示了形成圖10的實施例的中間制造步驟； 圖12與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖13顯示了形成圖12的實施例的中間制造步驟； 圖14與圖2類似，顯示了另一個實施例； 圖15與圖2類似，顯示了另一個實施例。
具體實施例方式
圖1顯示了排氣后處理系統(tǒng)20，其包括排氣管22，該排氣管22將內 燃發(fā)動機排氣從發(fā)動機24輸送到處理所述排氣的后處理元件26，例如 選擇性催化還原(SCR)催化器和/或氧化催化器(比如柴油氧化催化 器，DOC)。噴射器28設置在后處理元件26的上游并且噴射化學物， 所述化學物在到達后處理元件26之前與所述排氣進行混合。例如，在 一個實施例中，尿素水溶液從儲液器或者罐30中噴射出來。混合器32 設置在排氣管中噴射器28和后處理元件26之間。所述噴射的化學物需 要在到達后處理元件26之前與所述排氣充分混合以確?；瘜W反應的最 佳進行?；旌掀?2由沖壓消聲器法蘭提供，將在下面進行描述。排氣 沿軸向流動方向34流動(在圖l中從左至右)通過排氣管22，穿過混合 器32。
圖2的混合器32具有外環(huán)邊緣36，該邊緣繞排氣管22的內側壁周向 延伸并且還沿軸向流動方向34軸向延伸，并具有從該邊緣向內徑向彎 曲的多個突片38、 39、 40、 41。所述突片可以是實心的或有孔的。排 氣管22在混合器32處有具有給定內徑的內壁42。邊緣36具有基本上等 于所述給定內徑的外徑并與內壁42以壓入配合關系接合。邊緣36沿軸 向流動方向34具有足夠的軸向長度44，以防止排氣管22中的混合器32 由于排氣壓力而傾斜。在一個實施例中，混合器32的邊緣36被焊接到 排氣管22的內壁42上。突片38-41可以如所示是實心的和無孔的，或者 可以如在33處的虛線所示是有孔的。
7突片38-41在各自的彎曲線45-48處和/或49-52處彎曲并從所述彎 曲線處徑向向內延伸。所述突片被其之間排氣流動通過的相應的空隙 53-56分開。所述突片徑向向內延伸至內端57-60，內端57-60限定排氣 流動通過的中間開口62。在圖2中，突片38-41的所述內端57-60彼此分 隔，并且中間開口62和空隙53-56彼此開放連通。圖3顯示了形成圖2實 施例的中間制造步驟，其中法蘭預制件32a的突片38a-41a可以繞中間開 口62a在內端57a-60a處彼此接觸，并且突片38a-41a中的每個突片只有單 個彎曲線45a-48a，然后突片38a-41a彎曲到圖2中所示的位置。圖2中混 合器32的突片38-41中的每個突片有在邊緣36上的第一彎曲線和由該第 一彎曲線徑向向內的第二彎曲線。突片38-41在第一組彎曲線45-48處徑 向向內彎曲，并且在第二組彎曲線49-52向邊緣36的后側彎曲。在圖4 的另一個實施例中，所述突片可以在第二彎曲線處彎曲遠離所述邊緣， 例如在混合器32b處所示的，混合器32b具有邊緣36b，該邊緣36b具有 在第一彎曲線45b-48b處彎曲然后在第二彎曲線49b-52b處彎曲的突片 38b-41b。彎曲線45b-48b在邊緣36b上。彎曲線49b-52b在邊緣36b的徑 向內向分隔。所述兩組彎曲線，即第一組彎曲線45b-48b以及第二組彎 曲線49b-52b，提供了相應的突片38b-41b的復合彎曲。
在圖2中，突片38、 39、 40、 41具有從相應的第一彎曲線45、 46、 47、 48延伸到相應的第二彎曲線49、 50、 51、 52的相應的第一跨距64、 65、 66、 67，并且具有從相應的第二彎曲線49、 50、 51、 52延伸到相 應的內端57、 58、 59、 60的相應的第二跨距68、 69、 70、 71。第二跨 距68-71相對于軸向流動方向34傾斜延伸。在圖4中，第二跨距68b-71b 對于軸向流動方向34傾斜延伸。
圖5顯示了另一個混合器32c，除了具有八個突片38c、 38cc、 39c、 39cc、 40c、 40cc、 41c、 41cc之外，該混合器32c類似于圖4的混合器 32b。圖6顯示了另一個實施例，該實施例與圖5類似，除了顯示的混
合器32d具有以相對于軸向流動方向34的第一彎曲角度49d、50d、51d、 52d彎曲的第一組突片38d、 39d、 40d、 41d，以及以相對于軸向流動 方向34的第二彎曲角度49dd、 50dd、 51dd、 52dd彎曲的第二組突片 38dd、 39dd、 40dd、 41dd，其中所述第二彎曲角度49dd-52dd不同于所 述第一彎曲角度49d-52d。第一彎曲角度49d-52d大于第二彎曲角度 49dd-52dd，第二組突片38dd-41dd比第一組突片38d-41d朝后處理元 件26向下游軸向延伸得更遠，第一組突片38d-41d比第二組突片 38dd-41dd徑向向內延伸得更遠。第一和第二組突片相應地包括交替的 多個第一突片38d-41d和多個第二突片38dd-41dd,以提供交替的具有 第一彎曲角度49d-52d的多個突片和具有第二彎曲角度49dd-52dd的多 個突片38dd-41dd。具有所述第一彎曲角度49d-52d的突片38d-41d確 定了所述第一組，具有所述第二彎曲角度49dd-52dd的突片38dd-41dd 確定了所述第二組。
圖7、 9、 10、 12分別顯示了在混合器32e、 32g、 32h、 32j處的另 外的實施例，并且圖8、 11、 13為此顯示了在32f、 32i、 32k處的相應 的法蘭預制件。混合器在比如邊緣36i處的所述邊緣處限定具有比如 72i的中心點的圓周。如53i、 54i等所述空隙從邊緣36i沿如73i、 74 i 等沿著與中心點72i相交的徑向線的投影線向內延伸。在圖13的可選 方案中，空隙53k、 54k等從邊緣36k沿不與中心點72k相交的投影線 73k、 74k等向內延伸，其中投影線73k、 74k等相對于在中心點72k和 邊緣36k之間的徑向線傾斜延伸。
圖14顯示了混合器32m的另一個實施例，所述混合器32m具有 例如76、 78等的葉片，所述葉片從相應的突片延伸并且引導排氣沿該 葉片流動。葉片在例如80、 82等的相應界面處從相應突片40m、 41m 等延伸，所述相應界面具有例如55m、 56m等的相應空隙。所述葉片 從例如82的相應界面在84處軸向延伸，并且在86處沿引導表面88 巻曲，所述引導面88與例如56m的相應空隙軸向地分開并且軸向地對
9齊。
圖15顯示了在混合器32n處另一個實施例。例如55n、 56n等的 空隙位于軸向流動方向34的橫向截取平面上。葉片90、 92等設置在 所述空隙中，并且引導排氣沿該葉片流動。葉片90、 92等以相對于空 隙55n、 56等的所述平面的傾斜角度延伸。所述葉片包括在空隙的所 述平面上游的例如94的第一部分，以及在這種平面下游的例如96的 第二部分。所述葉片優(yōu)選地設置在所述混合器中排氣流動通過的相應 開口中，所述開口優(yōu)選地由在例如40n、 41n等的相應突片之間的所述 空隙55n、 56n等提供。
在上面的描述中，為了簡潔、清晰、以及理解而使用了某些術語。 因為使用這樣的術語是出于描述的目的并旨在廣泛使用，所以并沒有 由此在超過在先技術的要求上施加任何不必要的限制。這里描述的不 同結構可以單獨使用或與其他結構組合使用?？梢灶A期，在所附的權
利要求書的范圍內的各種等價物，代替物或者變型都是可能的。
權利要求
1. 一種排氣后處理系統(tǒng)，其包括排氣管，該排氣管將排氣輸送到處理所述排氣的后處理元件；噴射器，該噴射器噴射化學物，所述化學物在到達所述后處理元件之前與所述排氣混合；混合器，該混合器在所述排氣管中在所述噴射器和所述后處理元件之間，其中所述混合器是沖壓消聲器法蘭。
2. 如權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述排氣沿軸向流 動方向流動通過所述排氣管，穿過所述混合器，并且所述混合器包括 外環(huán)邊緣，該邊緣沿所述軸向流動方向軸向延伸，并具有從該邊緣徑 向向內彎曲的多個突片。
3. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述排氣管在所述 混合器處有具有給定內徑的內壁，并且所述邊緣具有基本上等于所述 給定內徑的外徑并與所述內壁以壓入配合關系接合，所述邊緣沿所述 軸向流動方向具有足夠的軸向長度，以防止所述排氣管中的所述混合 器由于排氣壓力而傾斜。
4. 如權利要求3所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述混合器被焊接 到所述排氣管上。
5. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片是實心無孔突片。
6. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片是有孔突片。
7. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片在各自的 彎曲線處彎曲并從所述彎曲線處徑向向內延伸，所述突片被其之間排氣流動通過的空隙分開。
8. 如權利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片徑向向內 延伸到內端，所述內端限定排氣流動通過的中間幵口。
9. 如權利要求8所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片的所述內端彼此分隔，并且其中所述中間開口和所述空隙彼此開放連通。
10. 如權利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，包括以相對于所述軸 向流動方向的第一彎曲角度彎曲的至少第一所述突片，以及以相對于 所述軸向流動方向的第二彎曲角度彎曲的至少第二所述突片，所述第 二彎曲角度與所述第一彎曲角度不同。
11. 如權利要求IO所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第一彎曲角 度大于所述第二彎曲角度，并且所述第二突片比所述第一突片朝所述 后處理元件向下游軸向延伸得更遠，并且所述第一突片比所述第二突 片徑向向內延伸得更遠。
12. 如權利要求IO所述的排氣后處理系統(tǒng)，包括第一和第二組突 片，所述第一和第二組突片相應地包括交替的多個所述第一突片和多 個所述第二突片，以提供交替的多個具有所述第一彎曲角度的突片和 多個具有所述第二彎曲角度的突片，具有所述第一彎曲角度的所述突 片構成所述第一組，具有所述第二彎曲角度的所述突片構成所述第二 組。
13. 如權利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述彎曲線在所 述邊緣上。
14. 如權利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述彎曲線在所 述邊緣的徑向內向分隔。
15. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片中的至 少一個具有第一和第二彎曲線，所述第一和第二彎曲線提供了所述至 少一個突片的復合彎曲。
16. 如權利要求15所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第一彎曲線 在所述邊緣上，并且所述第二彎曲線在所述第一彎曲線的徑向內向分 隔。
17. 如權利要求16所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述至少一個突 片具有從所述第一彎曲線延伸到所述第二彎曲線的第一跨距，和從所述第二彎曲線延伸到內端的第二跨距，其中所述第一和第二跨距中的 至少一個相對于所述軸向流動方向傾斜延伸。
18. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片在各自 的彎曲線處彎曲并從該彎曲線處徑向向內延伸，所述突片被其之間排 氣流動通過的空隙分開，所述突片徑向向內延伸到內端，所述內端限 定排氣流動通過的中間開口，其中所述邊緣限定具有中心點的圓周， 并且其中所述空隙從所述邊緣沿著在與所述中心點相交的徑向線上的 投影線向內延伸。
19. 如權利要求2所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述突片在各自 的彎曲線處彎曲并從該彎曲線處徑向向內延伸，所述突片被其之間排氣流動通過的空隙分開，所述突片徑向向內延伸到內端，所述內端限 定排氣流動通過的中間開口，其中所述邊緣限定具有中心點的圓周， 并且其中所述空隙從所述邊緣沿著不與所述中心點相交的投影線向內 延伸，所述投影線相對于在所述中心點和所述邊緣之間的徑向線傾斜 延伸。
20. 如權利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，包括葉片，該葉片從所述突片延伸并引導排氣沿該葉片流動。
21. 如權利要求20所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述葉片在具有 所述空隙的相應界面處從所述突片延伸。
22. 如權利要求21所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述葉片從相應 的所述界面軸向延伸，并且沿引導表面巻曲，所述引導表面與相應的 所述空隙軸向地分開并且軸向地對齊。
23. 如權利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述空隙位于所 述軸向流動方向的橫向截取平面上，并包括在所述空隙中的葉片且引 導排氣沿該葉片流動，其中所述葉片以相對于所述平面的傾斜角度延 伸，并包括在所述平面上游的第一部分和在所述平面下游的第二部分。
24. 如權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述排氣沿軸向 流動方向流動通過所述排氣管，穿過提供從其穿過的空隙的所述混合 器中的多個開口，其中所述空隙位于所述軸向流動方向的橫向截取平 面上，并包括在所述空隙中的葉片且引導排氣沿該葉片流動，其中所 述葉片以相對于所述平面的傾斜角度延伸，并包括在所述平面上游的 第一部分和在所述平面下游的第二部分。
全文摘要
一種排氣后處理系統(tǒng)，其包括化學物的噴射，所述排氣后處理系統(tǒng)具有在排氣管中噴射器和后處理元件之間的混合器。所述混合器由沖壓消聲器法蘭提供。
文檔編號F01N3/00GK101473115SQ200780007242
公開日2009年7月1日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權日2006年4月24日
發(fā)明者托馬斯·E·佩格, 鄭振源 申請人:弗利特加爾公司