用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本文提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)。該排氣系統(tǒng)包括排放控制裝置和具有多個(gè)通道的排氣歧管，所述多個(gè)通道在位于排放控制裝置上游的匯合部處匯合。該排氣系統(tǒng)還包括位于匯合部中的混合器板，其中混合器板包括中央開口和圍繞中央開口軸向定位的多個(gè)氣窗通風(fēng)口，氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。本實(shí)用新型還提供了另一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)。本實(shí)用新型的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系使得排氣可以均勻地分配至下游的排放控制裝置，從而改善排放控制裝置的操作。
【專利說明】用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及一種具有混合器板的排氣系統(tǒng)，該混合器板在排氣歧管中定位在排放控制裝置的上游。

【背景技術(shù)】
[0002]排氣系統(tǒng)在燃燒式發(fā)動(dòng)機(jī)中用來管理通過發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中的燃燒操作產(chǎn)生的排氣。排氣系統(tǒng)可以包括排氣歧管、排放控制裝置、消聲器等。然而，車輛設(shè)計(jì)可能對(duì)排氣系統(tǒng)強(qiáng)加了封裝限制以實(shí)現(xiàn)期望的車輛外形或緊湊度。然而，這些封裝限制可能與排氣系統(tǒng)的多種功能特性(例如排放控制裝置操作、渦輪機(jī)操作、背壓產(chǎn)生等)不相協(xié)調(diào)。例如，縮短排氣歧管可能導(dǎo)致產(chǎn)生增大的背壓和/或產(chǎn)生對(duì)于諸如催化劑之類的下游部件的不均勻的流動(dòng)分布。因此，可能要在車輛緊湊度與排氣系統(tǒng)的功能特性之間進(jìn)行折中。
[0003]US7, 997，071公開了一種定位在一體式排氣后處理裝置(例如催化劑或柴油顆粒過濾器)的上游的消聲器中的排氣流動(dòng)分布裝置。該流動(dòng)分布裝置使行進(jìn)通過消聲器的排氣流變得混亂。
[0004]發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到在US7, 997，071中公開的排氣流動(dòng)分布裝置的缺點(diǎn)。例如，該流動(dòng)分布裝置不能對(duì)排氣進(jìn)行均一的分布。例如，在該流動(dòng)分布裝置中的變流裝置后面可能產(chǎn)生尾流，從而減少了正處于流動(dòng)分布裝置的后面的排氣的速度分布。另外，該裝置適合于集中地排出至對(duì)稱式催化劑入口錐體中而非緊湊型排氣歧管中的排氣流。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]發(fā)明人在此已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了上述問題并且研發(fā)了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，本實(shí)用新型目的在于通過該用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。
[0006]該排氣系統(tǒng)包括排放控制裝置和具有多個(gè)通道的排氣歧管，所述多個(gè)通道在位于排放控制裝置上游的匯合部處匯合。該排氣系統(tǒng)還包括位于匯合部中的混合器板，其中混合器板包括中央開口和圍繞中央開口軸向定位的多個(gè)氣窗通風(fēng)口(louvered vent),所述氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。
[0007]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣窗通風(fēng)口沿下游方向和/或上游方向延伸。
[0008]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，由氣窗通風(fēng)口限定的開口不沿徑向方向延伸。
[0009]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，還包括延伸至中央開口中的排氣傳感器。
[0010]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，中央開口的入口定位在氣窗通風(fēng)口的上游。
[0011]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣窗通風(fēng)口沿軸向方向彎曲。
[0012]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，開口的在軸向方向上的寬度大于3mm。
[0013]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，中央開口的直徑與混合器板的外徑之間的比率為0.3 至 0.9。
[0014]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣窗通風(fēng)口與混合器板的外表面的切線形成的角度為45度至135度。
[0015]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣窗通風(fēng)口在尺寸和幾何形狀兩方面中的至少一個(gè)方面不相同。
[0016]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，排放控制裝置為三元催化劑。
[0017]根據(jù)本實(shí)用新型的另一方面，提供了一種用于操作連接于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)的方法，包括:使排氣從排氣歧管中的多個(gè)排氣通道流動(dòng)至排氣歧管中的匯合部，其中多個(gè)排氣通道在匯合部處匯合；使排氣流動(dòng)通過混合器板，混合器板橫跨匯合部并且包括中央開口以及圍繞中央開口軸向定位的氣窗通風(fēng)口，氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口 ；以及使排氣從混合器板流動(dòng)至位于混合器板的正下游的三元催化劑。
[0018]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，排氣傳感器延伸穿過中央開口。
[0019]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣窗通風(fēng)口沿軸向方向延伸。
[0020]根據(jù)本實(shí)用新型的又一方面，提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，包括:三元催化劑；具有多個(gè)通道的排氣歧管，所述多個(gè)通道在位于三元催化劑的正上游的匯合部處匯合；以及橫跨匯合部延伸的混合器板，混合器板包括中央開口和圍繞中央開口軸向定位的氣窗通風(fēng)口，氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。
[0021]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，混合器板和排氣歧管殼體包括不同的材料。
[0022]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，氣窗通風(fēng)口沿軸向方向彎曲。
[0023]根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，混合器板與三元催化劑的中央軸線對(duì)齊。
[0024]本實(shí)用新型的有益效果在于，混合器板可以使提供給下游排放控制裝置的排氣流更均勻地分布。因此，可以改善排放控制裝置操作。具體地，在一個(gè)示例中，通過排氣通道產(chǎn)生的切向排氣流與成角度的氣窗通風(fēng)口結(jié)合作用以減少排氣中的速度可變性。結(jié)果，來自緊湊型排氣歧管的各個(gè)通道的排氣流使用催化劑塊的單獨(dú)區(qū)域的可能性減小，從而提高了排放控制裝置的轉(zhuǎn)化效率。在來自每個(gè)汽缸的空燃比并非理論配比時(shí)特別如此。另外，將注意的是，由于混合器板中的中央開口，混合器板不會(huì)顯著地升高排氣歧管中的背壓，而升高的背壓可能使高負(fù)載性能(例如，滿載性能)劣化。因此，如果需要，可以在排氣系統(tǒng)中使用緊湊型排氣歧管而不會(huì)顯著地升高背壓或降低排放控制裝置中的排氣轉(zhuǎn)化效率。因此，可以避免上面討論的排氣系統(tǒng)中的期望特性之間的常規(guī)的折中。
[0025]從單獨(dú)地理解或結(jié)合附圖來理解的下文詳細(xì)描述中，本文的上述優(yōu)點(diǎn)及其他優(yōu)點(diǎn)和特征將顯而易見。
[0026]應(yīng)當(dāng)理解，提供上面的簡(jiǎn)要描述是為了以簡(jiǎn)化的形式引入將在詳細(xì)的說明書中進(jìn)一步描述的一系列概念。其并不意在確定要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，其中要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一地限定。另外，要求保護(hù)的主題并不局限于解決了在上文中提到的或者在本公開的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。另外，上述問題已經(jīng)由本文的發(fā)明人認(rèn)識(shí)到，但并不被承認(rèn)是公知的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1示出了具有發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣系統(tǒng)的車輛的示意圖；
[0028]圖2示出了示例性排氣歧管，其具有定位在其中的混合器板以及排放控制裝置；
[0029]圖3和圖4示出了圖2所示的混合器板的詳圖；
[0030]圖5示出了具有混合器板的另一個(gè)示例性的排氣歧管；
[0031]圖6示出了圖4所示的混合器板的詳圖；
[0032]圖7和圖8示出了另一個(gè)示例性排氣歧管的不同視圖；以及
[0033]圖9示出了圖7和圖8所示的混合器板的詳圖；以及
[0034]圖10示出了排氣系統(tǒng)的操作的方法。圖2至圖9是根據(jù)比例繪制的，盡管如此，如果需要的話，可以使用其他相對(duì)尺寸。

【具體實(shí)施方式】
[0035]在此對(duì)排氣系統(tǒng)進(jìn)行描述。排氣系統(tǒng)包括具有多個(gè)排氣通道以及排放控制裝置的排氣歧管，所述多個(gè)通道在匯合部處匯合，排放控制裝置直接連接于匯合部。排氣系統(tǒng)還包括橫跨匯合部的混合器板，混合器板包括中央開口和圍繞中央開口軸向定位的多個(gè)氣窗通風(fēng)口。氣窗通風(fēng)口定位成使得其具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。在排氣通道中產(chǎn)生的切向氣流與氣窗通風(fēng)口結(jié)合作用以減少排氣流中的速度可變性。結(jié)果，排氣可以均勻地分配至下游的排放控制裝置，從而改善排放控制裝置的操作。因此，混合器板減小了氣流從各個(gè)汽缸到下游的催化劑塊上的分區(qū)，并且允許來自不同汽缸的氣流發(fā)生交疊。這樣，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)中存在空燃比不平衡并且發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境影響減小時(shí)，排放控制裝置的轉(zhuǎn)化效率降低。另外，由于中央開口的位置，混合器板不會(huì)顯著地增大排氣歧管中的背壓，從而減小了由于排氣系統(tǒng)中的背壓導(dǎo)致的高負(fù)載性能(例如，滿載性能)劣化的可能性。另外，在一個(gè)示例中，連接于排氣歧管的排氣傳感器可以延伸穿過中央開口。結(jié)果，由于大量的排氣流動(dòng)通過中央開口，所以可以提高來自傳感器的信號(hào)的強(qiáng)度。
[0036]圖1示出了包括發(fā)動(dòng)機(jī)12的車輛10的示意圖。發(fā)動(dòng)機(jī)12構(gòu)造成執(zhí)行燃燒操作。例如，可以執(zhí)行包括吸氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程的四沖程燃燒循環(huán)。然而，在其他示例中，可以使用其他類型的燃燒循環(huán)。這樣，可以在車輛10中產(chǎn)生原動(dòng)力。將理解的是，發(fā)動(dòng)機(jī)可以連接于用于將在發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)動(dòng)力傳輸至車輛中的車輪的傳動(dòng)裝置。
[0037]車輛10包括進(jìn)氣系統(tǒng)14，進(jìn)氣系統(tǒng)14向發(fā)動(dòng)機(jī)12中的多個(gè)汽缸16提供進(jìn)氣。進(jìn)氣系統(tǒng)14與汽缸16之間的流體連通由箭頭18表示。進(jìn)氣系統(tǒng)14可以包括諸如進(jìn)氣管、過濾器、節(jié)流閥、進(jìn)氣歧管等之類的多種部件。以直列構(gòu)型描繪了三個(gè)汽缸，其中這些汽缸在圖1中以直線形式定位。盡管描繪了三個(gè)汽缸，但將理解的是，已經(jīng)構(gòu)想出了具有替代數(shù)量的汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括兩排汽缸。在一個(gè)示例中，所描繪的三個(gè)汽缸可以包括在第一排汽缸中。另外，汽缸可以具有不同的布置。例如，汽缸可以布置為水平對(duì)置構(gòu)型、V形構(gòu)型等。汽缸16可以機(jī)械地連接于曲軸(未示出)。
[0038]在所描繪的示例中，每個(gè)汽缸16均包括兩個(gè)進(jìn)氣口 19和兩個(gè)排氣口 21。進(jìn)氣口和排氣口可以包括構(gòu)造成分別允許和抑制進(jìn)入汽缸16的進(jìn)氣流和排氣流的氣門。將注意的是，已經(jīng)構(gòu)想出了具有替代數(shù)量的進(jìn)氣口和/或排氣口的發(fā)動(dòng)機(jī)。進(jìn)氣口 19與進(jìn)氣系統(tǒng)14流體連通，而排氣口 21與排氣系統(tǒng)20流體連通。
[0039]車輛10包括排氣系統(tǒng)20。排氣系統(tǒng)20構(gòu)造成接收來自汽缸16、具體是來自排氣口 21的排氣。排氣系統(tǒng)20包括與每個(gè)汽缸16流體連通的排氣歧管22。排氣歧管22包括多個(gè)排氣通道24。排氣通道24匯合以形成排氣歧管22中的匯合部26。
[0040]混合器板28定位在匯合部26中。具體地，混合器板28可以橫跨匯合部26?；旌掀靼?8構(gòu)造成增大行進(jìn)穿過其中的排氣的流動(dòng)分布以改善下游排放控制裝置30的操作。因此，混合器板28構(gòu)造成減少分區(qū)流動(dòng)。這里關(guān)于圖2至圖9更詳細(xì)地描述使得能夠增大排氣的流動(dòng)分布的混合器板28的具體結(jié)構(gòu)特征。
[0041]排氣傳感器29連接于排氣歧管22，并且具體地，排氣傳感器29可以延伸穿過歧管中的傳感器口。另外，排氣傳感器29可以延伸穿過混合器板28并且將在文中對(duì)此進(jìn)行更詳細(xì)的討論。排氣傳感器29與控制器100進(jìn)行電子通信。排氣傳感器29可以是氧傳感器、排氣組分傳感器等。
[0042]排氣系統(tǒng)還包括排放控制裝置30。在一個(gè)示例中，排放控制裝置30可以集成在排氣歧管22中，形成單個(gè)連續(xù)的部件。排放控制裝置30定位在混合器板28的正下游。在一個(gè)示例中，排放控制裝置30可以是三元催化劑。另外，將注意到的是，排氣系統(tǒng)部件在圖1中是示意性描繪的，并且這些部件具有在圖2至圖9中所示且在文中更詳細(xì)地描述的額外的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性。
[0043]車輛10還包括構(gòu)造成向汽缸16提供燃料的燃料輸送系統(tǒng)(未示出)。燃料輸送系統(tǒng)可以構(gòu)造成提供進(jìn)氣口燃料噴射和/或定向燃料噴射。燃料輸送系統(tǒng)可以包括諸如燃料泵、燃料箱、燃料噴射器等之類的各種部件。
[0044]控制器100可以包括在車輛10中?？刂破?00可以構(gòu)造成接收來自車輛中的傳感器的信號(hào)并且向部件發(fā)送指令信號(hào)。可以至少部分地通過包括控制器100的控制系統(tǒng)以及通過車輛操作人員132經(jīng)由輸入裝置130進(jìn)行的輸入來控制車輛10中的各種部件。在本示例中，輸入裝置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。控制器100在圖1中示出為微型計(jì)算機(jī)，包括:處理器(CPU) 102 (例如，微處理器單元)；輸入/輸入端口(1/0)104 ;在本特定示例中示出為只讀存儲(chǔ)器(ROM) 106 (例如，只讀存儲(chǔ)器芯片)的用于可執(zhí)行程序和校正值的電存儲(chǔ)介質(zhì)；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)1S ;保活存儲(chǔ)器(KAM) 110 ;以及數(shù)據(jù)總線。存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106能夠被編程為具有表示能夠由處理器102執(zhí)行的指令的計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)，所述指令用于執(zhí)行下文描述的方法以及能夠預(yù)見到但沒有具體列出的其他變型。如圖所示，控制器100接收來自連接于排氣歧管22的排氣傳感器29的信號(hào)。
[0045]圖2示出了示例性的排氣歧管200。排氣歧管200可以是圖1所示的排氣歧管22的更詳細(xì)的描繪。排氣歧管200包括排氣通道202。排氣通道202可以具有緊湊的設(shè)計(jì)，該緊湊的設(shè)計(jì)可以產(chǎn)生斜氣流(例如，斜氣流占主導(dǎo)的氣流)。在沒有混合器板的情況下，離開通道的斜氣流將導(dǎo)致流動(dòng)的分區(qū)，這種流動(dòng)的分區(qū)將使下游催化劑或其他排放控制裝置的操作劣化。然而，混合器板對(duì)緊湊型歧管設(shè)計(jì)的原本較差的流動(dòng)質(zhì)量進(jìn)行校正并且減少離開排氣歧管的斜氣流。
[0046]每個(gè)排氣通道202均通過歧管入口 203與汽缸(例如圖1所示的汽缸16)流體連通。因此，圖2所示的排氣歧管200可以是圖1所示的排氣歧管22。繼續(xù)參照?qǐng)D2，排氣通道202匯合以形成排氣歧管200的匯合部204?；旌掀靼?06定位在匯合部204中。具體地，混合器板206橫跨(例如，徑向地橫跨)匯合部204。圖2所示的混合器板206可以是圖1所述的混合器板28的更詳細(xì)的描繪。混合器板206構(gòu)造成減小從排氣歧管200向排放控制裝置208 (例如，催化劑)流動(dòng)的排氣的速率的變化。在一個(gè)示例中，排放控制裝置208包括至少一個(gè)催化劑塊211。將注意到的是，匯合部204定位在排放控制裝置208的正上游。因此，在所描繪的示例中，排氣歧管的出口直接連接于排放控制裝置。然而，已經(jīng)構(gòu)想出了其他的部件布置?；旌掀靼鍍H僅影響處于排放控制裝置的正上游的匯合部中的流動(dòng)的質(zhì)量。因此，在匯合部與排放控制裝置之間不存在中間部件。這樣，可以增大排氣系統(tǒng)的緊湊度。然而，在其他的示例中，在匯合部與排放控制裝置之間可以存在中間部件。另外，在一個(gè)示例中，混合器板和排氣歧管200的排氣歧管殼體包括不同的材料。
[0047]混合器板206包括氣窗通風(fēng)口 210。圖2所示的氣窗通風(fēng)口 210沿軸向方向延伸。提供軸線250以用作參照。具體地，氣窗通風(fēng)口 210沿上下游方向延伸。具體地，氣窗通風(fēng)口 210對(duì)在排氣通道202中產(chǎn)生的切向排氣流重新引導(dǎo)，以減少在混合器板206下游流動(dòng)的排氣中的速度可變性。氣窗通風(fēng)口 210圍繞中央開口 212軸向地定位。中央開口 212可以與中央軸線250對(duì)齊。軸線250是排放控制裝置208的中央軸線。中央開口 210減小在排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生的背壓的量。這樣，高負(fù)載性能(例如，滿載性能)可以不因混合器板而劣化。在排氣歧管200中還包括有排氣傳感器端口 214。排氣傳感器可以延伸穿過排氣傳感器端口 214。
[0048]在圖3和圖4中示出了混合器板206的詳圖。描繪了中央開口 212和氣窗通風(fēng)口210。如前面所論述的，氣窗通風(fēng)口 210沿上下游方向延伸。然而，已經(jīng)構(gòu)想出了其他的氣窗通風(fēng)口幾何構(gòu)型。每個(gè)氣窗通風(fēng)口 210包括面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口 300。
[0049]在圖3中示出了其中一個(gè)開口 300的角度350。角度350由與混合器板206的外周相切的線352與從氣窗通風(fēng)口的內(nèi)邊緣302延伸到氣窗通風(fēng)口的外邊緣304的線354的交點(diǎn)限定。角度350為90度。然而,在其他示例中，該角度可以在45度至135度之間。成角度的氣窗通風(fēng)口使得排氣流速度能夠更均勻地分布在混合器板206的下游。在一個(gè)示例中，開口 300在軸向方向上的寬度可以大于3mm。
[0050]中央開口 212的半徑360與混合器板206的外半徑362之間的比率可以為0.3至0.9。將注意到的是，當(dāng)中央開口 212的尺寸這樣設(shè)定時(shí)，通過混合器板206產(chǎn)生的背壓的量可以不顯著。
[0051]圖3和圖4所示的氣窗通風(fēng)口 210具有類似的幾何形狀、尺寸和定向。然而，氣窗通風(fēng)口 210的幾何形狀、尺寸和/或定向可以變化。將注意到的是，氣窗用來重新引導(dǎo)外圍流動(dòng)穿過混合器板。另外，混合器板206包括內(nèi)周表面320和外周表面322。內(nèi)周表面320限定中央開口 212的邊界。另外，內(nèi)周表面320的軸向高度(可以在從Imm至20mm的范圍內(nèi))、成角度的開口 300 (可以在從25mm2到700mm2的范圍內(nèi))以及混合器板相對(duì)于催化劑的正面的軸向位置(可以在從5mm至50mm的范圍內(nèi))也影響下游催化劑流分布。
[0052]氣窗通風(fēng)口不產(chǎn)生垂直于混合器板206的中央軸線的開口。相反，氣窗通風(fēng)口產(chǎn)生沿軸向方向延伸的開口。因此，平行于混合器板的軸線的線不能夠穿過氣窗通風(fēng)口。這樣，氣窗通風(fēng)口 210增加了排氣的旋流，因而增加了對(duì)于每個(gè)單獨(dú)的通道的排氣流分布。氣窗通風(fēng)口對(duì)排氣流重新引導(dǎo)，以致增加了催化劑面的上游的區(qū)域中的強(qiáng)力的徑向分量。由于渦旋氣流不能夠在沒有軸向速度分量的情況下穿透催化劑塊的軸向槽道，所以氣流具有在催化劑入口面上進(jìn)行渦旋流動(dòng)直至壓力重新分布的趨勢(shì)。這平衡了當(dāng)每個(gè)通道流動(dòng)時(shí)通過催化劑塊的槽道的流動(dòng)分布。
[0053]圖5示出了另一個(gè)示例性的排氣歧管500。排氣歧管500可以是圖1所示的排氣歧管22的更詳細(xì)的描繪。排氣歧管500包括排氣通道502。每個(gè)排氣通道502包括入口504。入口 504與汽缸(例如圖1所示的汽缸16)流體連通，因此排氣通道502也與汽缸流體連通。連接板506連接于排氣通道502的入口。連接板506包括可以連接于汽缸蓋(未示出)的附接開口 508?；旌掀靼?10也在圖5中描繪。排氣歧管500的一部分被移除以便能夠看到混合器板510。
[0054]混合器板510構(gòu)造成減小流動(dòng)穿過其中的排氣的速度的可變性?；旌掀靼?10包括中央開口 512以及圍繞該中央開口軸向定位的多個(gè)氣窗通風(fēng)口 514。混合器板510包括外周面515。外周面515平行于混合器板510和排放控制裝置516的中央軸線。。排放控制裝置516示出為直接連接于排氣歧管500。在一個(gè)示例中，排放控制裝置516可以是三元催化劑。將注意到的是，圖5所示的部件可以包括在圖1所示的排氣系統(tǒng)中。在圖6中示出了混合器板510的詳圖。在圖6中描繪了中央開口 512和氣窗通風(fēng)口 514。氣窗通風(fēng)口514圍繞中央開口 512軸向地定位并且具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口 518。
[0055]圖6示出了混合器板510的詳圖。描繪了混合器板的氣窗通風(fēng)口 514、中央開口512和外周面515。同樣，混合器板增加了下游的排氣流中的流動(dòng)分布，因而改善了圖5所示的排放控制裝置516的操作。
[0056]圖7示出了示例性的排氣歧管700。排氣歧管700可以類似于圖1所示的排氣歧管22。排氣歧管700包括入口 702和排氣通道704。入口 702與排氣端口(例如圖1所示的排氣端口 21)流體連通。排氣歧管700包括匯合部706，排氣通道704在匯合部706處匯合。還描繪了連接于(例如，直接連接于)匯合部706的排放控制裝置708。在一個(gè)示例中，排放控制裝置708可以是三元催化劑。
[0057]混合器板710定位在匯合部706中。具體地，混合器板710可以連接于匯合部?？梢酝ㄟ^焊接、鑄造、膠結(jié)等實(shí)現(xiàn)該連接。將注意到的是，混合器板710可以在制造過程中的后期焊接于或者通過其他方式連接于排氣歧管700。因此，混合器板710可以在多種不同的排氣歧管中使用，因而增加了板的可應(yīng)用性。由于板非常緊湊并且在內(nèi)部裝配，所以可以在汽缸蓋的出口與排放控制裝置(例如，催化劑)的面之間的可用空間有限時(shí)使用。這樣，板允許使用非常緊湊的排氣歧管設(shè)計(jì)而不存在一般與緊湊設(shè)計(jì)相關(guān)聯(lián)的較差的催化劑流動(dòng)分布。
[0058]排氣傳感器712示出為延伸穿過混合器板710的中央開口 714。排氣傳感器可以是氧傳感器、受熱排氣氧傳感器等。將注意到的是，當(dāng)傳感器位于中央開口中時(shí)，由于大量的排氣流行進(jìn)穿過傳感器，所以可以提高排氣傳感器信號(hào)的強(qiáng)度?；旌掀靼?10還包括圍繞中央開口 714定位的氣窗通風(fēng)口 716。如前面所討論的，氣窗通風(fēng)口 716減少了混合器板下游的排氣流中的速度可變性。
[0059]圖8示出了圖7所示的示例性排氣歧管700的另一個(gè)視圖。如圖所示，混合器板710包括被氣窗通風(fēng)口 716圍繞的中央開口 714。氣窗通風(fēng)口 716具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口 800。在一個(gè)示例中，橫跨開口延伸的線和與混合器板710的外邊緣相切的線之間的角度810可以為45度至135度。在圖8中還示出了排氣通道704和入口 702。氣窗通風(fēng)口 716沿下游方向延伸。
[0060]圖9示出了圖7和圖8所示的混合器板710的詳圖。描繪了氣窗通風(fēng)口 716、成角度的開口 800、中央開口 714和傳感器712。氣窗通風(fēng)口 800沿從通風(fēng)口的內(nèi)側(cè)向通風(fēng)口的外側(cè)延伸的方向彎曲。在一個(gè)示例中，氣窗通風(fēng)口可以沿軸向方向彎曲。然而，也已經(jīng)構(gòu)想出了其他的氣窗通風(fēng)口幾何構(gòu)型。
[0061]圖10示出了用于排氣系統(tǒng)的操作的方法1000。方法1000可以通過前面關(guān)于圖1至圖9討論的排氣系統(tǒng)來執(zhí)行或者可以通過其他合適的排氣系統(tǒng)來執(zhí)行。
[0062]方法包括在1002中使排氣從排氣歧管中的多個(gè)排氣通道流動(dòng)至排氣歧管中的匯合部，其中所述多個(gè)排氣通道在匯合部處匯合。
[0063]接下來，在1004中，方法包括使排氣流動(dòng)通過混合器板，混合器板橫跨匯合部并且包括中央開口以及圍繞中央開口軸向定位的氣窗通風(fēng)口，其中氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。在1006中，方法包括使排氣從混合器板流動(dòng)至位于混合器板的正下游的三元催化劑。在一個(gè)示例中，排氣傳感器延伸穿過中央開口。在另一個(gè)示例中，氣窗通風(fēng)口沿軸向方向延伸。
[0064]在一個(gè)示例中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)包括排放控制裝置，排放控制裝置中定位有罐、墊和整體式催化劑塊。具有在匯合部處匯合的多個(gè)通道的排氣歧管可以定位在排放控制裝置的正上游，其中排氣歧管直接安裝于排放控制裝置的罐，在排氣歧管與罐之間僅僅具有混合器板?；旌掀靼蹇梢远ㄎ辉趨R合部中。混合器板可以僅僅包括單個(gè)中央開口，但是在該中央開口周圍定位有多個(gè)對(duì)稱的呈放射狀的氣窗通風(fēng)口，而板中沒有任何其他開口。氣窗通風(fēng)口可以各自包括成角度的開口，其中每個(gè)開口面向共同的旋轉(zhuǎn)方向，中央開口不通過任何成角度的通風(fēng)口或氣窗施加任何旋轉(zhuǎn)流。氣窗通風(fēng)口可以各自在包含中央開口的混合器板的平面的上游和/或下游延伸。混合器板可以定位在從一組汽缸中的連接于歧管的汽缸引伸的所有排氣通道端口的下游。在一個(gè)示例中，可以在V型發(fā)動(dòng)機(jī)的每排汽缸上設(shè)置一個(gè)混合器板。催化劑塊的正面可以直接面向混合器板的下游側(cè)而在其間沒有任何其他的阻擋。
[0065]將注意到的是，本文公開的構(gòu)型和程序在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體的實(shí)施方式不應(yīng)在限制性的意義上來考慮，因?yàn)榇嬖诙喾N變型。例如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用于V-6、1-4、1-6、V-12、對(duì)置4列和其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包括本文公開的各種系統(tǒng)和構(gòu)型以及其他特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f且非顯而易見的組合和子組合。
[0066]所附權(quán)利要求特別地指出了被認(rèn)為是新穎且非顯而易見的特定的組合和子組合。這些權(quán)利要求可能述及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同稱謂。這種權(quán)利要求應(yīng)當(dāng)理解為包括一個(gè)或多個(gè)這種元件的納入，既不要求是兩個(gè)或更多個(gè)這種元件，也不排除是兩個(gè)或更多個(gè)這種元件。通過對(duì)當(dāng)前權(quán)利要求的修改或者通過在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求，可以要求對(duì)所公開的特征、功能、元件和或?qū)傩缘钠渌M合和子組合進(jìn)行保護(hù)。這種權(quán)利要求一無論在范圍上與原權(quán)利要求相比是更寬、更窄、相同還是不同一也都被認(rèn)為包括在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，其特征在于，包括: 排放控制裝置； 具有多個(gè)通道的排氣歧管，所述多個(gè)通道在位于所述排放控制裝置上游的匯合部處匯合；以及 位于所述匯合部中的混合器板，所述混合器板包括中央開口和圍繞所述中央開口軸向定位的多個(gè)氣窗通風(fēng)口，所述氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述氣窗通風(fēng)口沿下游方向和/或上游方向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，由所述氣窗通風(fēng)口限定的開口不沿徑向方向延伸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，還包括延伸至所述中央開口中的排氣傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述中央開口的入口定位在所述氣窗通風(fēng)口的上游。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述氣窗通風(fēng)口沿軸向方向彎曲。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述開口的在軸向方向上的寬度大于 3mm η
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述中央開口的直徑與所述混合器板的外徑之間的比率為0.3至0.9。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其特征在于，所述氣窗通風(fēng)口與所述混合器板的外表面的切線形成的角度為45度至135度。
10.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng),其特征在于,包括: 三元催化劑； 具有多個(gè)通道的排氣歧管，所述多個(gè)通道在位于所述三元催化劑的正上游的匯合部處匯合；以及 橫跨所述匯合部延伸的混合器板，所述混合器板包括中央開口和圍繞所述中央開口軸向定位的氣窗通風(fēng)口，所述氣窗通風(fēng)口具有面向共同的旋轉(zhuǎn)方向的成角度的開口。
【文檔編號(hào)】F01N13/10GK204163820SQ201420538493
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月2日
【發(fā)明者】科爾內(nèi)留斯·蘭斯頓·亨德森, 雷·霍斯特, 邁克爾·科拉雷諾, 喬治·I·塔波什, 克里斯托弗·奧伯斯基 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司