專利名稱：用于排氣處理裝置的入口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種排氣處理系統(tǒng)。更具體地，用于排氣處理裝置的入口裝置構(gòu)造成改善排氣流動并且降低背壓。
背景技術(shù)：
降低從內(nèi)燃機釋放的氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)仍舊是很重要的。特別地，仍舊在頒布日益嚴格的與汽車柴油壓縮發(fā)動機有關(guān)的規(guī)定。盡管柴油機顆粒過濾器(DPF)能夠?qū)崿F(xiàn)所需的PM的降低，但是仍然存在對能夠與DPF所提供的PM降低相關(guān)聯(lián)地提供所需的NOx的降低的改進的系統(tǒng)。已經(jīng)提出了一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)在DPF上游設(shè)置柴油機氧化催化器(D0C)，從而使排氣中的NO2的水平提高，這些NO2與DPF中聚集的碳煙反應，以產(chǎn)生所需的DPF再生。該方法可稱為被動再生。但是這種系統(tǒng)在低于300°C的溫度下效果可能有限，并且通常在氧化催化器的兩端產(chǎn)生壓降，而這必須在系統(tǒng)的其它部分的設(shè)計中加以考慮?？梢詫浠蛱細浠衔锶剂陷斔偷紻OC的上游，以產(chǎn)生高于600 0F的溫度并且主動地使DPF再生。一些系統(tǒng)可以包括燃燒器，從而通過點燃燃料并產(chǎn)生將排氣加熱到允許柴油機顆粒過濾器中的顆粒物氧化的高溫的火焰來增加發(fā)動機排氣的溫度。這種提議的示例在由Adam J.Kotrba 等人于 2009 年 4 月 27 日提交的名為 “Diesel Aftertreatment System”(柴油機后處理系統(tǒng))的序列號N0.12/430，194的共同受讓且共同待決的美國專利申請中示出，該專利申請的全部公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。盡管當前的用于這種系統(tǒng)的燃燒器可能適于其預期目的，但是可能需要改進。例如，提供一種具有與排氣出口平行地延伸的排氣入口的燃燒器以降低背壓并減輕部件包裝和安裝問題會是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供了本公開的總體概述，并且本部分不是對本公開的整個范圍或本公開的所有特征的全面公開?！N用于處理來自發(fā)動機的排氣流的排氣處理裝置包括其包括入口裝置殼體，其中入口裝置殼體具有用于接收來自發(fā)動機的排氣流的入口裝置開口，所述入口裝置開口沿著第一軸線對準。主殼體包括圓筒形本體部分，所述圓筒形本體部分限定沿平行于第一軸線延伸的第二軸線對準的處理區(qū)域和排氣出口。所述入口裝置殼體與所述主殼體的外表面流體連通并且固定到所述主殼體的所述外表面。所述入口裝置殼體包括特型壁，所述特型壁包括與所述入口裝置開口相對地定位的端部、橫向于所述第一軸線延伸穿過所述壁的孔口、位于所述入口裝置開口的相對兩側(cè)上的發(fā)散側(cè)壁部分、以及具有減小的橫截面的頸部，所述頸部定位在所述入口裝置開口的下游且在所述孔口的上游。一部件聯(lián)接到所述主殼體并用于處理流經(jīng)所述處理區(qū)域的排氣。此外，一種用于處理來自發(fā)動機的排氣流的排氣處理裝置包括入口裝置殼體，所述入口裝置殼體具有用于接收來自發(fā)動機的排氣流的入口裝置開口，并且所述入口裝置開口沿著第一軸線對準。主殼體包括圓筒形本體部分，所述圓筒形本體部分限定了沿平行于所述第一軸線延伸的第二軸線對準的排氣出口和處理區(qū)域。所述入口裝置殼體與所述主殼體的外表面流體連通并且固定到所述主殼體的所述外表面，所述入口裝置殼體包括特型壁，所述特型壁包括與所述入口裝置開口相對地定位的端部和橫向于所述第一軸線延伸穿過所述壁的孔口。所述特型壁的與所述孔口相對的部分包括徑向向外傾斜的部分，所述徑向向外傾斜的部分與徑向向內(nèi)傾斜的部分相交于拐點處。所述拐點沿軸向定位在所述入口裝置開口的下游且在所述孔口的上游邊緣的上游，以使所述排氣流改變方向穿過所述孔口。一部件聯(lián)接到所述主殼體并用于處理流經(jīng)所述處理區(qū)域的排氣。通過在此提供的說明，其它可應用領(lǐng)域?qū)⒆兊们宄?。本發(fā)明內(nèi)容部分中的說明和具體示例僅出于說明的目的而并非意在限制本公開的范圍。


此處描述的附圖是僅出于對所選實施方式而非全部可能的實施進行示例說明的目的，而并非意在限定本公開的范圍。圖1是示出了根據(jù)本公開的教示所構(gòu)造的包含有燃燒器的排氣處理系統(tǒng)的示意圖；圖2是燃燒器的立體圖；圖3是圖1中示出的燃燒器的剖面視圖；圖4是移除了入口裝置殼體的一部分的燃燒器的部分俯視圖；圖5是燃燒器的剖面視圖；以及圖6是燃燒器的部分端視圖。在附圖中的若干視圖中，對應的附圖標記始終指不對應的零部件。
具體實施例方式現(xiàn)在將參照附圖更全面地描述示例實施方式。圖1示出了用于處理來自柴油壓縮發(fā)動機16的排氣的示例性柴油機排氣后處理系統(tǒng)10。排氣可以包括例如特別是一氧化氮(NO)和二氧化氮(N02)的氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)、碳氫化合物、一氧化碳(CO)以及其它燃燒副產(chǎn)物。后處理系統(tǒng)10包括通過選擇性地點燃和燃燒燃料來選擇性地增加排氣溫度從而將高溫排氣提供到系統(tǒng)10的其它部分的燃燒器18，這帶來了許多優(yōu)點，以下將更詳細地說明其中的一些優(yōu)點。后處理系統(tǒng)10還可以包括一個或多個其它的排氣處理裝置，例如連接在燃燒器18下游從而從燃燒器18處接收排氣的柴油機顆粒過濾器(DPF) 20，以及NOx還原裝置22，其中NOx還原裝置22比如為連接在DPF20的下游從而從DPF20處接收排氣的選擇性催化還原催化器(SRC)或稀NOx收集器。燃燒器18能夠操作為通過使用用于DPF20的主動再生過程來提高發(fā)動機排氣的溫度，其中燃料在燃燒器18中被點燃，從而產(chǎn)生將排氣加熱到允許DPF20中的PM氧化的高溫的火焰。此外，與這種主動再生相關(guān)聯(lián)地，或是獨立于這種主動再生地，燃燒器18可以以類似的方式使用，從而將排氣加熱到增強NOx還原裝置22、尤其是SCR的轉(zhuǎn)化效率的高溫。有利地，燃燒器18可以選擇性地或是連續(xù)性地提供升高的排氣溫度，而不取決于特定的發(fā)動機運轉(zhuǎn)狀態(tài)，包括在排氣離開發(fā)動機16時產(chǎn)生低溫(< 300°C)排氣的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。因此，后處理系統(tǒng)10可以在不需要調(diào)節(jié)發(fā)動機控制的情況下工作。燃燒器18包括用于噴射合適的燃料和生氧器的噴射器24。燃料可以包括氫或碳氫化合物。噴射器24可以構(gòu)造為如圖2所示的既噴射燃料也噴射生氧器的組合噴射器，或者可以包括用于燃料和用于生氧器的單獨的噴射器。優(yōu)選地，設(shè)置有在圖1中以25示意性地示出的控制系統(tǒng)，以使用任意適合的處理器、傳感器、流控制閥、電線圈等來監(jiān)測和控制穿過噴射器24的流以及通過第一和第二點火器26、28的點火。如圖2-6所示，燃燒器18包括殼體30，該殼體30構(gòu)造為加工的鈑金件的多件式組件。殼體30包括呈圓筒形形狀的本體32、入口裝置頂蓋34以及混合板36。入口裝置頂蓋34固定到本體32并且包圍管狀本體32的一端。混合板36定位在圓筒形本體32內(nèi)并且固定在本體的相對端。殼體30還包括入口裝置組件38。入口裝置組件38包括固定到下部外殼42的上部外殼40。下部外殼42固定到本體32。第一外殼40不出為在接縫44處固定到第二外殼42。應當了解，入口裝置組件38可以以由金屬板進行沖壓的方式構(gòu)造，從而簡化第一外殼40和第二外殼42的制造。在本公開的范圍內(nèi)還可以考慮其它的一件式或多件式入口裝置組件。導管41定位在殼體30內(nèi)，并且包括穿過入口裝置頂蓋34的孔口 45延伸的開口第一端部43。導管41的相對的第二端部47可以固定到混合板36。替代地，第二端部47可以不受支撐。環(huán)形容積49存在于殼體30的內(nèi)表面55與導管41的外表面之間的空間中。噴射器安裝體46固定到入口裝置頂蓋34，從而提供用于噴射器24的附連機構(gòu)。噴射器24的噴嘴部分52延伸到導管41中，使得霧化燃料可以在至少部分地由導管41的內(nèi)圓柱形表面57限定的第一燃燒室54內(nèi)噴射。噴射器24包括燃料入口 58和空氣入口 60。當需要燃燒器工作時，經(jīng)由燃料入口 58噴射燃料，并且經(jīng)由空氣入口 60提供生氧器，從而噴射霧化燃料流。第一點火器26定位在入口裝置頂蓋34的下游并且能夠操作為使由噴射器24提供的燃料在第一燃燒室54內(nèi)燃燒。容積49布置成經(jīng)由延伸穿過導管41的多個孔口 62與第二燃燒室61流體連通。入口裝置組件38包括接收從發(fā)動機16處供應的排氣的入口裝置開口 70。入口裝置組件38還包括與延伸穿過本體32的孔口 74流體連通的出口 72。從發(fā)動機16處提供的排氣進入入口裝置開口 70、行進穿過入口裝置組件38、離開出口 72并進入環(huán)形容積49。一些排氣通過孔口 62并進入第二燃燒室61。當燃燒器18工作時，穿過孔口 62行進的排氣將被通過由噴射器24輸入的燃料的點火所產(chǎn)生的火焰來加熱。在排氣流動的入口裝置組件38中可能存在另外的未燃燒燃料。未燃燒的燃料可以在第二燃燒室61內(nèi)由第二點火器28點火。入口裝置組件38的尺寸和形狀構(gòu)造為接收最初沿著由附圖標記86表示的軸線延伸的發(fā)動機排氣的流。排氣穿過入口裝置組件38、本體32行進并且在出口 88處離開，從而沿著由附圖標記90表示的軸線行進。軸線86和軸線90彼此基本平行地并且彼此偏置地延伸。這種相對定位由配備有排氣后處理系統(tǒng)10的車輛內(nèi)的其它部件支配。特別地，入口裝置開口 70的位置和出口 88的位置由其它車輛部件的位置和容積來限定。
為了適合生產(chǎn)者的需求，入口裝置組件38設(shè)計為使排氣流相對于軸線86轉(zhuǎn)動基本90度，從而進入本體32的孔口 74。入口裝置組件38構(gòu)造成使燃燒器18兩端的背壓最小化。為了實現(xiàn)這些目的，入口裝置開口 70包括具有第一直徑和唇部94的基本呈圓形的形狀。由第一外殼40和第二外殼42限定的入口裝置組件38包括唇部94下游的直徑減小的頸部96。再下游處,第一外殼40包括徑向向外延伸的壁部分98,該徑向向外延伸的壁部分98與徑向向內(nèi)漸縮的壁部分100在拐點102處相交。第二外殼42包括從唇部94延伸到拐點106的徑向向內(nèi)延伸的壁部分104，其中在拐點106處，第二外殼42的壁108最靠近軸線86。包括拐點106或臨近拐點106的凹部110形成為互補地接收本體32的基本呈圓筒形形狀的部分。如圖4最好地示出的，孔口 74包括基本呈橢圓形的形狀。形成在第二外殼42中的出口 72具有略大但是呈基本相似的橢圓形形狀。第二外殼42包括圍繞孔口 74的接合區(qū)。如圖5所示，接合區(qū)76與本體32的圓筒形形狀相符合。入口裝置組件38圍繞本體32的外表面112周向地延伸大約105度，如角度A所示。在不背離本公開的范圍的情況下，角度A可以在從85度到160度的范圍內(nèi)。入口裝置組件38可以經(jīng)由例如在接合區(qū)76與本體32之間的界面處進行焊接的過程牢靠地固定到本體32。入口裝置組件38與本體32的形狀相符合，從而使燃燒器18所需的包裝空間最小化，同時將排氣流的方向改變到進入環(huán)形容積49和第二燃燒室61中，從而提供最優(yōu)的燃燒器性能。圖4示出了從頸部96側(cè)向向外延伸的側(cè)壁部分114、116。側(cè)壁部分114、116以基本為30度的角度發(fā)散。壁114、116的形狀允許通過入口裝置開口 70的排氣圍繞孔口 74分散，從而將均勻分布的排氣流提供到第二燃燒室61中，同時使背壓最小化。避免了燃燒器內(nèi)的熱點并且促進了燃燒器18內(nèi)的最優(yōu)燃燒性能。例如，入口裝置組件38與噴射器24和導管41的相對位置和形狀限定了第二燃燒室61內(nèi)的具有適當形狀和尺寸的火焰。為了進一步有利于從入口裝置開口 70到出口 72的平穩(wěn)流動，拐點102和106基本彼此對準，這是由于這兩個拐點均在唇部94下游離唇部94基本相同的距離處(圖3)。拐點定位在孔口 74的上游，從而確保排氣流相對于軸線86偏轉(zhuǎn)以與軸線86基本呈45度到90度延伸的角度進入孔口 74。第一外殼40包括穹頂形狀的后壁部分120，從而有助于排氣流的重新定向。特別地，壁部分120的穹頂形狀使得氣流重新定向到進入燃燒器孔口 74中。更具體地，入口裝置組件38的壁的形狀允許了氣體在其進入燃燒器孔口 74之前圍繞沖壓體的內(nèi)壁散開。通過使氣體散開，避免了對氣流的限制。背壓的增加被減至最小。在入口裝置組件38的最下游區(qū)域處，接合區(qū)76成角度為將排氣推壓到孔口 74中。拐點102、106相對于孔口 74的前沿122的軸向位置優(yōu)化為導致排氣流轉(zhuǎn)向進入環(huán)形容積49和第二燃燒室61中，同時使背壓最小化。特別的，拐點102、106與前沿122間隔開距離“B”表示的距離。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能、同時使背壓最小化，距離B在孔口 74的短軸尺寸的15%到55%的范圍內(nèi)。入口裝置組件38、本體32和導管41的形狀和相對定位限定了彼此分開并重新結(jié)合的發(fā)動機排氣路徑。更具體地，來自內(nèi)燃發(fā)動機16的排氣被提供到入口裝置開口 70。當觀察圖2時，排氣從左向右流動。隨著排氣繼續(xù)穿過出口 72和孔口 74流動，排氣通過在導管41的外表面與本體32的內(nèi)表面55之間限定的環(huán)形容積49。排氣流起到冷卻導管41以及入口裝置頂蓋34和本體32的作用。隨著排氣流動，發(fā)動機排氣的一部分沿著燃燒流動路徑130行進。沿著燃燒流動路徑130行進的排氣流動穿過孔口 62。在燃燒器工作期間，燃料和生氧器通過噴射器24供應到第一燃燒室54。第一點火器26在第一燃燒室54內(nèi)產(chǎn)生火焰。沿著燃燒流動路徑130行進的排氣通過火焰加熱，并且排氣中攜帶的未燃燒的燃料可以被火焰點燃和/或在第二燃燒室61內(nèi)被第二點火器28點燃。排氣的未通過孔口 62的其余部分可以具有沿著旁路流動路徑132行進的特征。排氣在孔口 62下游穿過導管41與本體32之間的容積部分49流動。穿過旁路流動路徑132流動的排氣冷卻導管41和本體32，并且被供給到混合區(qū)域134，以便與離開燃燒流動路徑130的燃燒流結(jié)合。混合板36橫過旁路流動路徑132延伸，從而限制旁路流動路徑132的可用的流動區(qū)域。多個細長孔口 138延伸穿過混合板36從而限定出口 88。出口 88與軸線90同軸地布置?；旌习?6可以固定到殼體30的內(nèi)表面。混合板36可以包括多個指狀部140，從而增強湍流和溫度分布。出于示例和說明的目的提供了以上對實施方式的描述。其并非詳盡的或無意于限定本公開。特定實施方式的各個元件或特征通常不限于該特定的實施方式，而是在可應用的情況下能夠互換并且能夠在所選取的實施方式中使用，即使沒有具體地示出或描述。同一方式還可以以多種形式改變。這些變型不應當被認為偏離本公開，并且期望所有這些變型都被包括在本公開的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于處理來自發(fā)動機的排氣流的排氣處理裝置，所述排氣處理裝置包括: 入口裝置殼體，所述入口裝置殼體具有用于接收來自發(fā)動機的排氣流的入口裝置開口，所述入口裝置開口沿著第一軸線對準； 主殼體，所述主殼體包括圓筒形本體部分，所述圓筒形本體部分限定了沿平行于所述第一軸線延伸的第二軸線對準的排氣出口和處理區(qū)域，所述入口裝置殼體與所述主殼體的外表面流體連通并且固定到所述主殼體的所述外表面，所述入口裝置殼體包括特型壁，所述特型壁包括與所述入口裝置開口相對地定位的端部、橫向于所述第一軸線延伸穿過所述壁的孔口、位于所述入口裝置開口的相對兩側(cè)上的發(fā)散的側(cè)壁部分、以及具有減小的橫截面的頸部，所述頸部定位在所述入口裝置開口的下游且在所述孔口的上游；以及 聯(lián)接到所述主殼體并用于處理流經(jīng)所述處理區(qū)域的排氣的部件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理裝置，其中所述孔口包括細長形狀。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣處理裝置，其中所述部件包括用于將燃料噴射到所述處理區(qū)域中的噴射器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的排氣處理裝置，還包括用于使所述處理區(qū)域中的燃料燃燒的點火器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣處理裝置，其中所述主殼體包括入口裝置頂蓋，所述入口裝置頂蓋固定到所述圓筒形本體部分以關(guān)閉所述主殼體的一端，所述噴射器安裝到所述入口裝置頂蓋以沿所述第二軸線噴射燃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的排氣處理裝置，其中所述特型壁的與所述孔口相對的部分包括徑向向外傾斜的部分，所述徑向向外傾斜的部分與徑向向內(nèi)傾斜的部分相交于拐點處，所述拐點沿軸向定位在所述入 口裝置開口的下游且在所述孔口的上游邊緣的上游，以使所述排氣流改變方向穿過孔口。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣處理裝置，其中所述拐點與所述孔口的所述上游邊緣間隔開一距離，所述距離在所述孔口的短軸尺寸的15%到55%的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣處理裝置，還包括另一個點火器，所述另一個點火器聯(lián)接到所述主殼體并且定位在前述點火器的下游，以使流經(jīng)所述入口裝置殼體的排氣中的未燃燒燃料燃燒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理裝置，其中所述入口裝置殼體包括沿周邊接縫固定至彼此的第一和第二沖壓鋼外殼。
10.一種用于處理來自發(fā)動機的排氣流的排氣處理裝置，所述排氣處理裝置包括: 入口裝置殼體，所述入口裝置殼體具有用于接收來自發(fā)動機的排氣流的入口裝置開口，所述入口裝置開口沿著第一軸線對準； 主殼體，所述主殼體包括圓筒形本體部分，所述圓筒形本體部分限定了沿平行于所述第一軸線延伸的第二軸線對準的排氣出口和處理區(qū)域，所述入口裝置殼體與所述主殼體的外表面流體連通并且固定到所述主殼體的所述外表面，所述入口裝置殼體包括特型壁，所述特型壁包括與所述入口裝置開口相對地定位的端部和橫向于所述第一軸線延伸穿過所述壁的孔口，其中所述特型壁的與所述孔口相對的部分包括徑向向外傾斜的部分，所述徑向向外傾斜的部分與徑向向內(nèi)傾斜的部分相交于拐點處，所述拐點沿軸向定位在所述入口裝置開口的下游且在所述孔口的上游邊緣的上游，以使所述排氣流改變方向穿過所述孔口 ；以及 聯(lián)接到所述主殼體并用于處理流經(jīng)所述處理區(qū)域的排氣的部件。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的排氣處理裝置，其中所述部件包括用于將燃料噴射到所述處理區(qū)域中的噴射器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣處理裝置，還包括用于使所述處理區(qū)域中的燃料燃燒的點火器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的排氣處理裝置，其中所述主殼體包括入口裝置頂蓋，所述入口裝置頂蓋固定到所述圓筒形本體部分以關(guān)閉所述主殼體的一端，所述噴射器安裝到所述入口裝置頂蓋以沿所述第二軸線噴射燃料。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的排氣處理裝置，其中所述孔口包括細長形狀。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的排氣處理裝置，還包括另一個點火器，所述另一個點火器聯(lián)接到所述主殼體并且定位在前述點火器的下游，以使流經(jīng)所述入口裝置殼體的排氣中的未燃燒燃料燃燒。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的排氣處理裝置，其中所述拐點與所述孔口的所述上游邊緣間隔開一距離，所述距離在所述孔口的短軸尺寸的15%到55%的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的排氣處理裝置，還包括固定到所述本體部分的混合板，以便混合離開所述排氣處理裝置的氣體。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的排氣處理系統(tǒng)，還包括定位在所述主殼體內(nèi)的導管，所述噴射器在所述導管內(nèi)噴 射燃料，通過所述入口裝置殼體的排氣分成從延伸穿過所述導管的孔口中通過的燃燒部分和在所述主殼體與所述導管之間流動的旁路部分。
全文摘要
一種排氣處理裝置，其包括入口裝置殼體，其中入口裝置殼體具有用于從發(fā)動機接收排氣流的入口裝置開口，所述入口裝置開口沿著第一軸線對準。主殼體包括圓筒形本體部分，所述圓筒形本體部分限定沿平行于第一軸線延伸的第二軸線對準的處理區(qū)域和排氣出口。所述入口裝置殼體與所述主殼體的外表面流體連通并且固定到所述主殼體的所述外表面。所述入口裝置殼體包括特型壁，所述特型壁包括與所述入口裝置開口相對地定位的端部、橫向于所述第一軸線延伸穿過所述壁的孔口、位于所述入口裝置開口的相對兩側(cè)上的發(fā)散側(cè)壁部分、以及具有減小的橫截面的頸部，所述頸部定位在所述入口裝置開口的下游且在所述孔口的上游。一部件聯(lián)接到所述主殼體并用于處理流經(jīng)所述處理區(qū)域的排氣。
文檔編號F01N3/28GK103210194SQ201180054751
公開日2013年7月17日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月18日
發(fā)明者查爾斯·貝爾, 梅根·維卡雅斯茲, 道格拉斯·奧特羅姆普克 申請人:田納科汽車營運公司