具有注入系統的排氣管路的製作方法

2023-05-06 13:47:51

專利名稱：具有注入系統的排氣管路的製作方法
技術領域：
本發明大體涉及汽車排氣管路，該排氣管路具有為發動機廢氣的選擇性還原催化劑而設置的還原劑注入裝置。
背景技術：
更具體地說，本發明涉及汽車排氣管路的使用，這種類型的汽車排氣管路包括上遊和下遊兩個塊體，用於處理在所述排氣管路中流動的廢氣，該上遊和下遊兩個塊體串行設置在所述排氣管路中；注入部分，設置在由所述上遊塊體界定的上遊面和由所述下遊塊體界定的下遊面之間，包括從所述上遊面延伸到所述下遊面的用於廢氣流的流通通道，該通道包括在所述上遊面和下遊面之間具有確定長度的中心線，所述注入部分包括安裝在該注入部分上並且能夠將反應物注入到該注入部分中的反應物注入器。這種排氣管路被用來裝備內燃機，例如柴油機，其包括用於減少氮氧化物的系統和位於該系統上遊的為還原劑(例如尿素)設置的注入器。尿素注入部分的最普遍結構為大體上位於上遊的顆粒過濾器(在氧化催化器之後)和下遊氮氧化物的選擇性催化還原系統(SCR)之間。另一種相當普遍的方案包括將注入部分設置在氧化催化器和處理氮氧化物還原的浸漬顆粒過濾器之間或設置在氧化催化器和傳統顆粒過濾器之前的SCR催化器之間。然而，在這兩種情形中，從上遊塊體(顆粒過濾器或氧化催化器)的出口面一直到接下來的塊體(SCR催化器、或浸漬顆粒過濾器或標準顆粒過濾器前面的SCR催化器)的入口面，所述注入部分包括減小氣體通道直徑的收斂式圓錐體、支撐注入器的管道、和增加氣體通道直徑的發散式圓錐體。此外，在大多數情形中，所述注入部分包含位於所述支撐注入器的管道內的混合器。這種設置構成了不可壓縮鏈路，尤其是由於收斂式和發散式圓錐體的存在。此外， 為了保證尿素注入系統的正確運行，需要保證將尿素注入、揮發、水解-熱解成氨氣以及將氨氣與廢氣混合的功能，以便在下遊塊體的攝入面上氨氣在廢氣中非常均勻地分布。這種尿素到氨氣的轉換和氨氣與廢氣之間的混合需要時間，因此需要非常長的路徑距離。總的來說，通過儘可能地優化不同的功能，可將兩個塊體之間的距離減小到 200mm。然而，這種減小了距離的設置是易被破壞的並且製造成本高。

發明內容
在本文中，本發明的目的是提供一種排氣管路，其作用更令人滿意、體積更小、製造成本更低。為此，本發明涉及一種前述類型的排氣管路，其特徵在於，注入部分包括至少第一杯體，該第一杯體設置在廢氣流路徑中的流通通道內，以便廢氣噴射流的平均路徑比預定長度高至少20%。
經單獨考慮，或根據所有技術上可行的結合進行考慮，所述排氣管路可包括一個或多個以下特徵，-所述確定長度大體在40到140mm之間；-所述第一杯體的底部以螺旋形圍繞所述注入部分的中心線；-所述第一杯體的底部以螺旋形圍繞所述注入部分的中心線，進行四分之三周的旋轉；-所述第一杯體在所述螺旋形的距所述上遊面最遠的端部處具有開口；-所述第一杯體在所述螺旋形的距所述上遊面最遠的端部處具有擾流器；-所述擾流器從所述第一杯體的底部朝所述上遊面以及所述螺旋形的外部延伸；-所述注入部分包括設置在所述上遊面和所述第一杯體之間的流通通道內的第二杯體，該第二杯體具有以螺旋形圍繞所述注入部分的中心線的底部；-所述第二杯體在所述螺旋形的距所述上遊面最遠的端部處具有開口；-所述第二杯體在所述螺旋形的最靠近所述上遊面的端部處具有開口；-所述兩個杯體在其兩者之間界定了螺旋形的管道，該螺旋形的管道從所述第二杯體的開口起始，通向所述第一杯體的開口，伸展至少180°，優選地，伸展275°，具有大體大於2300mm2的平直區域；-所述第一杯體包括環形壁，該環形壁具有朝所述上遊面突出的中央區域和朝向所述上遊面、環繞所述突出的中央區域的中空外圍區域；開口，該開口形成於所述突出的中央區域和所述中空外圍區域之間的所述第一杯體的壁上；-所述注入部分包括設置在所述上遊面和所述第一杯體之間的流通通道內的第二杯體，所述第二杯體包括環形壁，該環形壁具有朝向所述上遊面的中空中央區域和朝所述上遊面突出、環繞所述中空中央區域的外圍區域；以及開口，該開口形成於所述中空中央區域和所述突出的外圍區域之間的所述第二杯體的壁上；-所述第一和第二杯體的形狀使得廢氣從所述第二杯體的開口到所述第一杯體的開口進行螺旋運動；-在所述第一杯體和所述第二杯體之間注入反應物；-所述第一杯體的開口和所述第二杯體的開口繞所述中心線彼此成角度地偏置；-所述杯體具有直徑大體等於5mm的孔或具有開口；-所述第一杯體在其至少一部分表面上包含絲網層；-所述反應物注入器定向成使注入方向垂直於所述注入部分；和-所述反應物注入器定向成使注入方向平行於所述注入部分的切面。


本發明的其它特徵和優點將參照附圖由具體實施方式
參考性地且非限制性地顯現出來，其中，圖1為根據本發明的一個實施例的排氣管路的分解透視圖；圖2為圖1的排氣管路的分解透視圖，描繪了該排氣管路的運作；圖3為圖1的排氣管路的組合透視圖；圖4、5、6和7為圖1的排氣管路的示意圖，該排氣管路具有用於氣體/尿素混合
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物均勻化的裝置；圖8為根據本發明的排氣管路的第二實施例的剖面圖；圖9為圖8的排氣管路的第二實施例中杯體的透視圖；圖10為圖8的排氣管路的第二實施例中一個杯體的透視圖；圖11為根據本發明的排氣管路的第三實施例的剖面圖；圖12為圖11的排氣管路的第三實施例的另一剖面圖；和圖13為圖11的排氣管路的第三實施例中杯體的透視圖。
具體實施例方式在下面的描述中，上遊和下遊應當理解為相對於經過排氣管路的廢氣的正常流動方向，由附圖中的箭頭指示。圖1部分地示出了排氣管路2，該排氣管路2安裝在配備有內燃機，例如柴油機的汽車上。該排氣管路2包括兩個廢氣處理裝置4、6。每個廢氣處理裝置4、6包括外殼10、 12和設置在該外殼10、12內的塊體14、16。例如，上遊廢氣處理裝置14為顆粒過濾器或氧化催化器，下遊廢氣處理裝置16為 SCR催化器、或SCR浸漬顆粒過濾器或其後設置有標準顆粒過濾器的SCR催化器。氧化催化器或SCR的塊體例如包括由有利於燃燒氣體氧化和/或氮氧化物還原的催化金屬所覆蓋的可透氣結構。顆粒過濾器的塊體用於容納發動機放出的煙粒，也可用於束縛氣體汙染物。排氣管路2還包括設置在上遊塊體14界定的上遊面20和下遊塊體16界定的下遊面22之間的注入部分18。該上遊面20是廢氣離開所述上遊塊體14所要經過的面，該下遊面22是廢氣進入所述下遊塊體16所要經過的面。所述注入部分18包括為廢氣流設置的從所述上遊面20延伸到所述下遊面22的流通通道M和安裝在所述注入部分18上並且能夠將反應物注入到該注入部分18中的反應物注入器26。所述通道M具有中心線Li，該中心線Ll在所述上遊面20和所述下遊面22之間具有確定長度。該中心線Ll是穿過所述流通通道M的直線區域的幾何中心的線。在所示實例中，該中心線Ll是平行於所述上遊和下遊塊體的軸線的直線，垂直於所述上遊面20和所述下遊面22且通過它們的中心。所述注入部分18包括杯體觀，該杯體28設置在廢氣流路徑中的流通通道M內。 該杯體觀被稱為堰。該堰觀的底部以螺旋形圍繞所述注入部分的中心線，在該螺旋形離所述上遊面最遠的端部處具有大的開口 29。該開口四相對於中心線Ll和垂直於該中心線 Ll的平面都是傾斜的。所述杯體觀的直徑等於廢氣流通通道的內徑，其在所述流通通道M的整個直線區域內延伸。所述杯體觀的外圍邊緣支撐所述流通通道的內表面。所述堰觀的螺旋形狀使廢氣進行旋轉運動，僅有的孔位於下遊。該廢氣大致完成一次完整的旋轉。所述堰28的最上部距所述上遊塊體的出口面20約6mm。根據另一個實施例，該距離可增加至IOmm以便不過度增加背壓。
此外，所述注入部分18包括第二杯體30，稱為「通道」，其設置在所述流通通道M 內、所述第一杯體觀和所述下遊面22之間，該第二杯體30具有以螺旋形圍繞所述注入部分的中心線Ll的底部。優選地，所述第二杯體30的底部以螺旋形圍繞注入部分的中心線Li，進行四分之
三周的旋轉。所述第二杯體30在所述螺旋形距所述上遊面最遠的端部處具有開口。該開口由該第二杯體30的螺旋形底部的兩端部邊緣和所述流通通道M的壁限定。所述杯體30的直徑等於廢氣流通通道的內徑，其在所述流通通道M的整個直線區域內延伸，該杯體30的外圍邊緣支撐該流通通道的內表面。所述兩個杯體觀、30在其兩者之間限定出螺旋形管道，該螺旋形管道從所述堰觀的開口四通向所述杯體30的開口，伸展至少180°，優選地，伸展275°。該螺旋形管道由所述流通通道M的內表面橫向限制。所述杯體開口中的螺旋形管道為廢氣提供大體上大於2300mm2，優選至少為 2375mm2的區域。該區域相當於直徑為55mm的管區域，通常使用於排氣管路，尤其是所述注入部分中。所述第一杯體觀的開口和所述第二杯體30的開口是繞中心線Ll彼此成角度偏置的，以避免形成任何與廢氣流注入部分的中心線Ll平行的直接路徑。所述注入部分具有直徑約為150mm的圓柱形側壁，該直徑大體等於所述氣體處理裝置的直徑，該側壁的長度在40mm到140mm之間。優選地，所述上遊塊體的上遊面和所述下遊塊體的下遊面之間的距離在60mm到IOOmm之間。所述側壁製作於單件上，其外殼12環繞下遊塊體16。例如，通過焊接將所述兩個杯體固定到所述側壁。所述側壁包括孔口，該孔口用於將反應物，此處為尿素，的注入器引入和固定到位於第一杯體觀和第二杯體30之間的壁上。該注入器定向成使注入方向垂直於所述側壁。根據一個替換例，所述注入器定向成使注入方向相對於所述側壁的切面成40°到 45°的角度，以使噴出流與廢氣的方向一致。根據圖3中用虛線描繪的另一個替換例，所述注入器沈定向成使注入方向平行於所述側壁的切面，從而能夠獲得更緊湊的注入部分18。根據另一個替換例，所述第一杯體觀包括防止尿素液滴噴射流與所述上遊塊體 14接觸的局部偏轉器。例如，該局部偏轉器通過切去所述第一杯形成。現在參照圖2詳細說明上面所述排氣管路的運作，該圖2描繪了廢氣噴射流。廢氣穿過所述上遊塊體14後，以大體均勻的分布狀態離開該上遊塊體14。該廢氣流為層流並且大體平行於中心線Li。廢氣到達所述第一杯體觀。該第一杯體觀阻擋平行於中心線Ll的氣體流動，該第一杯體觀的螺旋形狀使得氣體進行旋轉運動。接著，氣體進入所述通道30，該通道的螺旋形狀維持氣體的旋轉運動。在所述第一杯體觀或堰的出口，尿素被注入到所述通道30的上遊部分。尿素到氨氣的轉換發生在氣體穿過通道30的過程中，即，氣體旋轉四分之三周所需要的時間中。在該四分之三周的旋轉過程中，廢氣經過的平均距離約為180mm。該距離相當於，使用具有平均直徑(SMD)為90 μ m、注入速度為25ms、散射角為16°的噴射流的注入器時，將尿素轉換成氨氣需要的距離。一旦氣體到達所述通道30的開口或出口，則其通過所述下遊塊體16。已到達這一階段的氣體已經平均進行了略多於一次的旋轉；因此所述氣體獲得了顯著的切向速度並且用該氣體成分「攻擊」所述下遊面22或接下來的塊體16的入口面。公知的是，以這種方式到達塊體有利於在該塊體上得到良好的、均勻的分布。典型地，所述注入部分18具有僅僅60mm的長度和150mm的直徑，即，該直徑為包圍所述上遊和下遊塊體的外殼的直徑。通過這種方式，如圖3中所示，所述注入部分被包含在60mmX150mm (直徑)的圓柱中，並且能夠使廢氣噴射流的平均路徑相對於上遊面20和下遊面22之間的確定長度增加20%。此外，如果氣體流速不同於前述示例，那麼，為形成需要的流通區域，圓柱的長度將是不同的。如果該流速較高，那麼必須增大所述兩個塊體之間的距離。如果該流速較低， 那麼要減小所述兩個塊體之間的距離。該實施例可在汽車地板或端殼(封閉位置中)下方的水平或垂直部分使用。當然，所述系統可使用所有類型的尿素注入器，這些不同注入器的特徵為具有多種範圍的噴射流。這些噴射流具有或寬或窄的柱，對於非常細小的液滴或相當大的液滴其平均直徑是不同的，噴射速度也或大或小。因此，為了保證最佳均勻性，如圖4中所示，所述第一杯體觀具有直徑大體上等於 5mm 的孑L 40。例如，如果所述注入器沈的噴射流含有小能量的細小液滴，那麼尿素液滴將不能深度滲入氣體噴射流。因此所述通道30外邊緣上的尿素濃度將大於其中心的尿素濃度。所述通道30外邊緣上方的堰觀的孔40可允許離開上遊塊體14的氣體通向通道30的入口， 並減少該通道30外圍處的尿素/空氣比。反之，如果所述注入器沈的特徵是大部分尿素位於所述通道30內的中央部分，所述孔40則懸於該區域上方。根據圖5和圖6中描繪的一個替換例，所述注入部分18包括位於所述兩個杯體之間的線性混合器，用以產生阻礙，目的是截斷流體以均勻化廢氣和尿素或氨氣。該混合器的形式可採用圖5所示安裝在所述第二杯體30上且朝向所述第一杯體觀(圖中未示出)的翅片50或翼片，或圖6所示的螺旋形狀60。根據圖7中所示的另一個替換例，所述第二杯體30包括設置在該第二杯體30表面的至少一部分上的絲網層70。在組裝前，對所述第二杯體30獨立於構成所述注入部分 18的其它部分來進行設置，使所述絲網層70可被放置在需要使尿素揮發和尿素到氨氣的轉換最佳化的位置上。實際上，將所述絲網層70放置在排氣管中是非常困難的。在公知方式中，添加絲網層70使得通過顯著增大金屬/氣體交換表面來增加尿素和廢氣之間的接觸表面成為可能。在圖7中，所述通道30被所述絲網70覆蓋的部分比外壁熱；在那裡，尿素的揮發和尿素到氨氣的轉換也因此更容易，更快速。還可將所述絲網層70放置在與所述第二杯體30相對的第一杯體28 (此處未示出)的下部。單獨考慮，或根據所有技術上可行的結合進行考慮，為了得到氣體/氨氣混合物
8的最佳均勻性，所述注入部分18可包括這些替換例中的一個或多個。圖8(剖面圖)，9和10(透視圖)中描繪了注入部分318的第二實施例。該注入部分318包括第一杯體3 和第二杯體330。在所述上遊廢氣處理裝置4的外殼10的下部固定下遊廢氣處理裝置6的外殼12 以密封廢氣。所述下遊塊體16和兩個杯體3觀、330在所述下遊外殼12內。所述第一杯體3 具有底部，該底部以螺旋形圍繞所述注入部分318。該第一杯體 328具有朝向所述下遊面22的凹面，使得該第一杯體328的底部形成為所述第二杯體330 的蓋子。所述第一杯體3 在所述螺旋形的最靠近所述上遊面20的端部具有大的開口 329。該開口 3 相對於中心線Ll和垂直於中心線Ll的平面都是傾斜的。所述第一杯體3 具有延伸了該第一杯體328的底部且大體垂直於中心線Ll延伸的外圍邊350，該外圍邊350穿過在下遊外殼12的上遊部分形成的外圍腔352。在該下遊外殼12處固定所述第一杯體328的外周邊350以密封廢氣，例如通過焊接方式。所述第一杯體328的底部還包括孔340，以保證廢氣的最佳均勻性。所述第二杯體330設置在所述第一杯體3 和所述下遊面22之間，該第二杯體 330具有以螺旋形圍繞所述注入部分318的中心線Ll的底部。優選地，所述第二杯體330的底部以螺旋形圍繞所述注入部分318的中心線Li，進行至少四分之三周的旋轉。所述第二杯體330在所述螺旋形距所述上遊面20最遠的端部處具有開口 354。該開口 354由所述第二杯體330的螺旋形底部的兩個端部邊緣356A、356B和所述第二杯體 330的外圍壁358限定，該第二杯體330的外圍壁358支撐所述流通通道的內表面。所述第二杯體330具有延伸了該第二杯體330的外圍壁358且大體垂直於中心線 Ll延伸的外圍邊360，該外圍邊360穿過在下遊外殼12的上遊部分形成的外圍腔352。在該下遊外殼12處固定該第二杯體330的外圍邊360以密封廢氣，例如通過焊接方式。因此，所述第一杯體328的外圍邊350和第二杯體330的外圍邊360是相對設置、 彼此接觸的，並相互固定以密封廢氣，例如通過焊接的方式。所述兩個杯體3觀、330在其兩者之間界定出了螺旋形管道，該螺旋形管道從該第一杯體328的開口 3 延伸到該第二杯體330的開口 354，並且伸展至少180°，優選地，伸所述第二杯體330還包括擾流器380，該擾流器380設置在該第二杯體330的下遊端部，即，所述螺旋形的距上遊面20最遠的端部處。該擾流器380從所述第二杯體330的底部朝所述上遊面20和所述螺旋形管道的外側延伸，並由端部邊緣356B限定。該擾流器 380由此形成朝向所述上遊面20的凸縫開口。作為示例，擾流器380的曲線半徑為5. 5mm,高度為7mm，該擾流器380的高度可增加至10mm。該擾流器380成角度延伸超過10°，該值可增加至90°。如在下文中將更詳細地說明的那樣，所述擾流器380能夠在開口 3M之後就限制
氨氣濃度。本發明提供了反應物注入器(未示出)，用以注入到由兩個杯體328、330限定的螺旋形管道。為此，該反應物注入器被安裝在所述第一杯體328的底部，靠近所述開口 329。
根據一個替換例，所述注入器安裝在所述第二杯體330的外圍壁358上。現依照圖8詳細說明根據上面所述的第二實施例的排氣管路的運作，圖8以箭頭示出廢氣流。如前面所述，廢氣到達所述第一杯體328。該氣體在通過所述上遊塊體14後由該第一杯體328收集。接著，該廢氣通過所述開口 3 或通過孔340穿過所述螺旋形管道並在該螺旋形管道中流動，向上到達所述開口 354。尿素在所述螺旋形管道的入口處注入，並且在廢氣經過該螺旋形管道的過程中轉換成氨氣。在所述螺旋形管道的出口處，所述擾流器380迫使廢氣的下層，即，靠近所述第二杯體330且帶有大量氨氣的氣體層，突然改變方向成朝向上方，即，朝向上遊面20，並與位於其正上方的氣體層混合，該中間層帶有較少的氨氣。所述第二杯體330的出口處的廢氣則具有平均和均勻的氨氣濃度。此外，擾流器380使氣體的下層突然偏移，正好在附圖8中附圖標記D所示區域中的第二杯體330的出口處產生真空。該真空吸入位於第二杯體330的出口和下遊塊體16 之間的廢氣，從而在所述下遊面22上得到更好的廢氣旋轉。作為示例，在所述注入部分318直徑為150mm和長度為70mm的情況下，所述下遊面22上的氨氣均勻指數可增加百分之五到百分之九。此外，與前面的情形相同，混合器集成在螺旋形管道內，和/或該螺旋形管道的部分壁可包含絲網，以保證氣體和尿素和/或氨氣的最佳均勻性。該實施例的優點是改進了氨氣在所述下遊塊體16的下遊面22上的分布，從而使氨氣均勻地分布在該下遊塊體16中。在圖11、12(剖面圖)和13(透視圖)中描繪了注入部分418的第三實施例。該注入部分418包括第一杯體4 和第二杯體430。經由所述第二杯體430，在所述上遊廢氣處理裝置4的外殼10處固定所述下遊廢氣處理裝置6的外殼12以密封廢氣。所述兩個杯體似8、430設置在上遊外殼10和下遊外殼12之間的接合部分，所述第一杯體4 在上遊外殼10內，所述第二杯體430在下遊外殼 12內。所述第一杯體4 朝所述下遊面22開口，包括沒有鋒利邊緣的環形壁。該壁具有朝向所述上遊面20的中空中央區域450和向所述上遊面20突出、環繞所述中空中央區域 450的外圍區域452。該突出的外圍區域452包括彼此相對的下部外圍部分妨4和上部外圍部分456，相對於該上部外圍部件456，該下部外圍部件妨4沿中心線Ll具有減小的軸線高度。該下部外圍部分妨4和該上部456外圍部分通過兩個相對的橫向外圍部分458彼此相連。所述第一杯體4 相對於穿過注入部分418的中心線Ll且穿過反應物注入器436 的平面是對稱的(圖12)。大的開口 4 形成於中空中央區域450與突出的外圍區域452的上部外圍部分 456之間的第一杯體428的壁上。該開口似9相對於中心線Ll和垂直於該中心線Ll的平面都是傾斜的。該開口 4 具有基本圓滑的三角形狀，其頂點中的一個位於朝向所述注入器436的位置。所述第一杯體4 具有延伸了該第一杯體428的壁並大體垂直於中心線Ll延伸的外圍邊460。在所述第二杯體430處固定所述第一杯體4 的外圍邊460以密封廢氣，例如通過焊接的方式。所述第二杯體430設置在所述第一杯體4 和所述下遊面22之間。所述第二杯體430朝上遊面20開口，並包括沒有鋒利邊緣的環形壁。該壁具有朝上遊面20突出的中央區域462和朝向上遊面20、環繞所述中央區域462的中空外圍區域 464。該中空外圍區域464包括彼此相對的下部外圍部分466和上部外圍部分468，相對於該上部外圍部分468，該下部外圍部分466沿中心線Ll具有減小的軸線高度。該下部外圍部分466和該上部外圍部分478通過兩個相對的橫向外圍部分470彼此相連。所述第二杯體430相對於穿過注入部分418的中線Ll並穿過反應物注入器436 的平面是對稱的(圖12)。開口 472形成於突出的中央區域462和中空外圍區域464的下部外圍部分466之間的第二杯體430的壁上。該開口 472相對於中心線Ll和垂直於該中心線Ll的平面都是傾斜的。該開口 472具有圓滑的新月形狀，其大的一邊位於與注入器436相對的位置。所述第一杯體428的開口 4 和所述第二杯體430的開口 472繞中心線Ll以大體180°的角度彼此成角度地偏置。根據一個替換例，第二開口設置在中空中央區域450和突出的外圍區域452的下部外圍部分妨4之間的第一杯體4 的壁上，與所述注入器436相對，大體位於所述第二杯體430的開口 472處，用以連通開口 429，使得部分氣體可直接到達開口 472而不必經過流通通道，從而減小了背壓。所述第二杯體430具有延伸了第二杯體430的壁並大體垂直於中心線Ll延伸的外圍邊474。在上遊外殼10和下遊外殼12以及第一杯體428的外圍邊460處固定第二杯體430的外圍邊474以密封廢氣，例如通過焊接方式。組裝後，兩個杯體428、430呈現出「炸麵包圈」的形狀並且在其兩者之間限定出兩個從第一杯體428的開口 4 通向第二杯體430的開口 472的半環形管道。反應物注入器436用於注入到由所述兩個杯體428、430限定的兩個半環形管道， 為此，其被安裝在所述第一杯體4 的外圍區域452的上部外圍部分456，靠近開口 429。該注入器436定向成相對於中心線Ll大體呈45°，以便噴射流朝向所述第二杯體430的凸出中央區域462。根據一個替換例，注入器436定向成使注入方向垂直於兩個半環形管道。根據另一個替換例，所述注入器436定向成使注入方向平行於所述兩個半環形管道的切面，從而可得到更緊湊的注入部分418。現在依照圖11和12詳細說明根據上面所述第三實施例的排氣管道的運作，圖中通過箭頭示出廢氣流。如前面所述，廢氣到達第一杯體428。該氣體在通過上遊塊體14後由該第一杯體 428收集。接著，該廢氣經由開口 4 穿過流通通道(圖11)。尿素在該流通通道的入口處注入，並且在該廢氣經過該流通通道的過程中轉換成氨氣。由於所述注入器436的定向，氣流在所述兩個半環形管道之間分布。該氣流的第一部分利用所述半環形管道中的其中一個，沿著該管道進行繞該管道中心線的螺旋運動，向上流動至開口 472。兩個杯體428、430的環形形狀使該第一部分氣流進行旋轉運動，沿著圖12中的順時針方向繞中心線進行至少一次完整的旋轉，或者多達四次完整的旋轉。在這段時間，該氣流的第二部分利用另一個半環形管道，沿著該管道進行繞該管道中心線的螺旋運動，向上流動至開口 472。兩個杯體428、430的環形形狀使該第二部分氣流進行旋轉運動，沿著圖12中的順時針方向繞中心線進行至少一次完整的旋轉，或者多達四次完整的旋轉。一旦該氣體穿過開口 472，其將穿過下遊塊體16。此外，與前面的情形相同，混合器可集成到流通通道內，和/或該流通通道的一部分壁可包括絲網，以保證氣體和尿素和/或氨氣的最佳均勻性。該實施例的優點是允許氣體和尿素和/或氨氣的優良混合。根據本發明的排氣管路具有如下優點減小了連續塊體的兩面之間的距離，同時為氣體保留了足夠的路徑長度以保證尿素到氨氣的轉換。該路徑的長度對於完成將注入到廢氣中的尿素轉化為氨氣的化學反應、以及使最後的廢氣/氨氣儘可能均勻混合，均是足夠的。
權利要求
1.一種汽車排氣管路0)，包括上遊(14)和下遊(16)兩個塊體，用於處理在所述排氣管路( 中流動的廢氣，該上遊 (14)和下遊(16)塊體串行設置在所述排氣管路O)中；注入部分(18 ；318 ；418)，設置在由所述上遊塊體(14)界定的上遊面QO)和由所述下遊塊體(16)界定的下遊面0 之間，包括為廢氣流設置的從所述上遊面OO)延伸到所述下遊面0 的流通通道(M)，該通道04)包括在所述上遊面OO)和所述下遊面02)之間具有確定長度的中心線(Li)，所述注入部分(18 ；318 ；418)包括安裝在該注入部分(18 ； 318 ；418)上並且能夠將反應物注入到該注入部分中的反應物注入器06 ；436)；其特徵在於，所述注入部分(18 ；318 ；418)包括至少第一杯體(30 ；330 ；430)，該第一杯體設置在廢氣流路徑中的所述流通通道04)內，以使廢氣噴射流的平均路徑比預定長度高至少20% ；所述注入部分(18 ；318 ；418)包括第二杯體08 ；328 ；4 )，該第二杯體設置在所述上遊面(20)和所述第一杯體(30 ；330 ；430)之間的所述流通通道(24)內；所述反應物的注入在所述第一杯體(30 ；330 ；430)和所述第二杯體08 ；328 ；428)之間完成。
2.根據權利要求1所述的排氣管路，其特徵在於，所述確定長度大體在40到140mm之間。
3.根據權利要求1或2所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(30；330)的底部以螺旋形圍繞所述注入部分(18 ；318)的中心線(Li)。
4.根據權利要求3所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(30;330)的底部以螺旋形圍繞所述注入部分(18;318)的中心線(Li)，進行四分之三周的旋轉。
5.根據權利要求3或4所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(30；330)在所述螺旋形的距所述上遊面OO)最遠的端部處具有開口(3M)。
6.根據權利要求3到5任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(330)在所述螺旋形的距所述上遊面OO)最遠的端部處具有擾流器(380)。
7.根據權利要求6所述的排氣管路，其特徵在於，所述擾流器(380)從所述第一杯體 (330)的底部朝所述上遊面OO)和所述螺旋形的外部延伸。
8.根據權利要求1到7任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述第二杯體08；328) 以螺旋形圍繞所述注入部分(18 ；318)的中心線(Li)的底部。
9.根據權利要求8所述的排氣管路，其特徵在於，所述第二杯體08)在所述螺旋形的距所述上遊面OO)最遠的端部處具有開口 09)。
10.根據權利要求8所述的排氣管路，其特徵在於，所述第二杯體(328)在所述螺旋形的最靠近所述上遊面OO)的端部處具有開口(3 )。
11.根據權利要求8到10任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述兩個杯體08、 30 ；328,330)在其兩者之間界定了螺旋形的管道，該螺旋形的管道從所述第二杯體08 ； 328)的所述開口 09 ；329)起始，通向所述第一杯體(30 ；330)的所述開口(3M)，伸展至少 180°，優選地，伸展275°，並具有大體上大於2300mm2的平直區域。
12.根據權利要求1或2所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(430)包括環形壁，該環形壁具有朝所述上遊面OO)突出的中央區域(46 和朝向所述上遊面(20)、環繞所述突出的中央區域G62)的中空外圍區域064)；開口 072)，該開口(472)形成在所述突出的中央區域(462)和所述中空外圍區域(464)之間的第一杯體G30)的壁上。
13.根據權利要求12所述的排氣管路，其特徵在於，所述第二杯體(428)包括環形壁，該環形壁具有朝向所述上遊面00)的中空中央區域(450)和朝所述上遊面00)突出、 環繞所述中空中央區域G50)的外圍區域052)；開口 0四)，該開口(429)形成在所述中空中央區域(450)和所述突出的外圍區域(452)之間的第二杯體0 )的壁上。
14.根據權利要求13所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一和第二杯體0觀、430)的形狀使得廢氣從所述第二杯體0 )的開口(429)到所述第一杯體G30)的開口(472)進行螺旋運動。
15.根據結合權利要求5的權利要求9或10，或者根據權利要求13或14所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(30 ；330 ；430)的開口(3M ；472)和所述第二杯體08 ； 328 ；428)的開口( ；329 ；429)是繞所述中心線(Li)彼此成角度偏置的。
16.根據權利要求1到15任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述杯體08；328 ； 428)具有直徑大體等於5mm的孔00 ；340)或具有開口。
17.根據權利要求1到16任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述第一杯體(30； 330 ；430)在其至少一部分表面上包含絲網層(70)。
18.根據權利要求1到17任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述反應物注入器 (26 ；436)定向成使注入方向垂直於所述注入部分(18 ；318 ；418)。
19.根據權利要求1到17任一項所述的排氣管路，其特徵在於，所述反應物注入器 (26 ；436)定向成使注入方向平行於所述注入部分(18 ；318 ；418)的切面。
全文摘要
本發明涉及一種汽車排氣管路，所述排氣管路包括上遊(14)和下遊(16)兩個塊體，用於處理在所述排氣管路(2)中流動的廢氣，所述上遊(14)和下遊(16)塊體連續設置在所述排氣管路(2)中；注入部分(18)，設置在由所述上遊塊體(14)界定的上遊面(20)和由所述下遊塊體(16)界定的下遊面(22)之間，包括為廢氣流設置的從所述上遊面(20)延伸到所述下遊面(22)的流通通道(24)，該通道(24)包括在所述上遊面(20)和所述下遊面(22)之間具有確定長度的中心線(L1)，所述注入部分(18)包括安裝在所述注入部分(18)上並且能夠將反應物注入到所述注入部分中的反應物注入器(26)。所述注入部分(18)包括至少第一杯體(30)，該第一杯體設置在廢氣流路徑中的所述流通通道(24)內，以使廢氣噴射流的平均路徑比預定長度高至少20％。
文檔編號F01N13/08GK102459835SQ201080036684
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月8日 優先權日2009年6月19日
發明者F·格雷伯, Y·佩多, - 保羅·布魯內爾 讓 申請人:富爾西亞排氣系統公司