本發(fā)明涉及scr熱管理技術(shù)，具體涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)的排氣節(jié)流裝置及一種具有這種排氣節(jié)流裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

以尿素為還原劑的scr技術(shù)作為控制車(chē)用柴油機(jī)尾氣排放的重要手段，在發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，其對(duì)改善由柴油汽車(chē)尾氣造成的大氣污染發(fā)揮著重要作用。

由于釩基催化劑具有抗硫性強(qiáng)、活性溫度范圍寬、經(jīng)濟(jì)性等特點(diǎn)，因而其普遍應(yīng)用于柴油機(jī)的尾氣nox凈化。scr催化劑的溫度是影響排放的關(guān)鍵因素，雖然釩基催化劑活性溫度范圍寬，但在排氣溫度過(guò)低情況下釩基催化劑活性會(huì)變得很差，使得低溫情況下催化劑轉(zhuǎn)化效率低，這進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中由于排溫過(guò)低而出現(xiàn)排放惡化的問(wèn)題。

因而，存在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中scr熱管理技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是至少解決上述缺陷與不足之一，該目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一方面，本發(fā)明提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)的排氣節(jié)流裝置，所述排氣節(jié)流裝置設(shè)置于scr后處理裝置前端的排氣管，并且所述排氣節(jié)流裝置包括：

支撐在所述排氣管內(nèi)部的中心軸；

多個(gè)扇葉軸，所述多個(gè)扇葉軸分別沿徑向方向從外側(cè)穿透所述排氣管并以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式插置在所述中心軸內(nèi)；

多個(gè)扇葉，每個(gè)扇葉分別固定地設(shè)置在對(duì)應(yīng)的所述扇葉軸上；以及

設(shè)置在所述排氣管外部的扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)與所述多個(gè)扇葉軸聯(lián)接并且能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的指令來(lái)控制所述扇葉軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)所述扇葉的開(kāi)度。

進(jìn)一步地，所述扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括套設(shè)于所述排氣管外部的環(huán)形齒圈，所述環(huán)形齒圈與安裝在電機(jī)的電機(jī)軸上的齒輪嚙合并且能夠在所述電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，所述環(huán)形齒圈的內(nèi)周面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽，每個(gè)所述凹槽內(nèi)接納有一個(gè)撥叉構(gòu)件，每個(gè)所述撥叉構(gòu)件與相應(yīng)的所述扇葉軸聯(lián)接并且能夠帶動(dòng)所述扇葉軸。

進(jìn)一步地，所述撥叉構(gòu)件包括撥叉、與所述撥叉的一端固定連接的撥叉銷(xiāo)以及與所述撥叉的另一端固定連接的預(yù)加載的板簧。

進(jìn)一步地，所述撥叉銷(xiāo)以相對(duì)于所述扇葉軸不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式插置在所述扇葉軸的中心接納孔中，在所述環(huán)形齒圈未被驅(qū)動(dòng)的情況下，所述板簧與所述凹槽的第一壁面相抵靠，并且所述撥叉的與所述板簧相反的一側(cè)與所述凹槽的第二壁面相抵靠，所述第二壁面與所述第一壁面相對(duì)。

進(jìn)一步地，所述環(huán)形齒圈的內(nèi)周面上沿圓周方向等角度間隔地開(kāi)設(shè)有六個(gè)凹槽，并且所述排氣節(jié)流裝置包括六個(gè)扇葉。

進(jìn)一步地，所述排氣節(jié)流裝置還包括固定在所述排氣管外部的多個(gè)限位構(gòu)件，所述多個(gè)限位構(gòu)件設(shè)置在所述環(huán)形齒圈的兩側(cè)，以防止所述環(huán)形齒圈沿所述排氣管的延伸方向竄動(dòng)。

進(jìn)一步地，所述排氣節(jié)流裝置還包括預(yù)加載的彈性回復(fù)構(gòu)件，所述彈性回復(fù)構(gòu)件設(shè)置在所述環(huán)形齒圈的內(nèi)周面與所述排氣管的外壁之間，使得所述環(huán)形齒圈未被驅(qū)動(dòng)時(shí)回復(fù)至其初始位置。

進(jìn)一步地，所述排氣節(jié)流裝置還包括設(shè)置在所述扇葉軸的伸出端與所述排氣管的內(nèi)周面之間的密封圈。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)包括設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管上的scr后處理裝置以及設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述scr后處理裝置之間的排氣節(jié)流裝置，所述排氣節(jié)流裝置為上述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)的排氣節(jié)流裝置。

進(jìn)一步地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)還包括設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)與所述排氣節(jié)流裝置之間的兩位三通閥，所述兩位三通閥能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的指令信號(hào)將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣選擇性地通入所述scr后處理裝置或旁通到大氣中。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

(1)低負(fù)荷工況時(shí)，通過(guò)調(diào)小扇葉開(kāi)度，提高了排氣背壓，進(jìn)而提高了排氣溫度：排氣背壓在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)排氣溫度影響較為明顯，由于低負(fù)荷工況下空燃比很高，對(duì)燃油消耗量影響較小，在尿素噴射量不變的情況下，能夠有效提高低負(fù)荷工況下scr催化劑的轉(zhuǎn)化效率，對(duì)于越來(lái)越苛刻的排放法規(guī)具有積極作用；

(2)扇葉開(kāi)度調(diào)小時(shí)，尾氣的流通面積減少，改變了尾氣的流動(dòng)方向，提高了尾氣流動(dòng)速度，改善了尾氣與尿素的混合：扇葉在一定范圍內(nèi)開(kāi)度減小時(shí)，流經(jīng)扇葉的廢氣流速有所增加，廢氣成旋渦狀流入scr后處理裝置，scr載體前端速度均勻性有所提高，混合后的尿素粒徑有所降低，有利于尿素的混合；

(3)通過(guò)安裝二位三通閥將不需要處理的尾氣旁通到大氣中，能夠防止scr催化劑溫度下降過(guò)快：將不需要處理的尾氣旁通到大氣中，防止scr催化劑溫度下降過(guò)快，在不噴尿素時(shí)，此時(shí)廢氣的溫度低且nox含量可以忽略不計(jì)，但若將其通入scr后處理裝置中，會(huì)使scr催化劑表面的溫度降低加快，當(dāng)負(fù)荷上升時(shí)溫度上升慢，影響轉(zhuǎn)化效率。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1示意性地示出了本發(fā)明實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)；

圖2示意性地示出了本發(fā)明實(shí)施方式的用于發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)的排氣節(jié)流裝置的主視圖；

圖3示意性地示出了本發(fā)明實(shí)施方式的排氣節(jié)流裝置的俯視立體圖；

圖4示意性地示出了本發(fā)明實(shí)施方式的排氣節(jié)流裝置的環(huán)形齒圈的主視圖；

圖5示意性地示出了介于排氣節(jié)流裝置的環(huán)形齒圈與排氣管之間的彈性回復(fù)構(gòu)件的后視圖；

圖6示意性地示出了本發(fā)明實(shí)施方式的排氣節(jié)流裝置的分解立體圖，其中為了清楚起見(jiàn)，未示出電機(jī)及安裝在電機(jī)的電機(jī)軸上的齒輪。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖6描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的用于發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)的排氣節(jié)流裝置及具有這種排氣節(jié)流裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)。

如圖1所示，該發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)包括設(shè)置于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管1上的scr后處理裝置以及設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與scr后處理裝置之間的排氣節(jié)流裝置100。另外，該發(fā)動(dòng)機(jī)scr熱管理系統(tǒng)還包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)與排氣節(jié)流裝置之間的兩位三通閥v，兩位三通閥v能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ecu)的指令信號(hào)將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣選擇性地通入scr后處理裝置或旁通到大氣中。排氣節(jié)流裝置100例如安裝在scr后處理裝置前端排氣管的直管段，例如距離scr后處理裝置入口300mm左右。

具體地，在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪后端和scr后處理裝置(也稱(chēng)之為“scr催化消聲器”)的前端排氣管引出一支管，并在支管引出處安裝一個(gè)二位三通閥v、例如二位三通電磁閥，通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元發(fā)出的指令信號(hào)來(lái)控制二位三通閥v。在scr催化劑溫度低于尿素起噴溫度的前提下，當(dāng)scr催化劑溫度高于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制二位三通閥v實(shí)現(xiàn)b路關(guān)閉、a路打開(kāi)，從而將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣旁通到大氣中，隨著scr催化劑溫度的不斷降低，當(dāng)scr催化劑溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制二位三通閥v實(shí)現(xiàn)b路打開(kāi)、a路關(guān)閉，從而將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通入scr后處理裝置，使得來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣對(duì)scr催化劑起到保溫作用；當(dāng)scr催化劑溫度高于尿素起噴溫度時(shí)，則發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元控制二位三通閥v持續(xù)保持b路打開(kāi)、a路關(guān)閉，使排氣正常地進(jìn)入scr后處理裝置，如圖1所示。其中，scr后處理裝置的載體前端和后端的排氣溫度分別借助溫度傳感器s1和溫度傳感器s2測(cè)得，如圖1所示。然后，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型，找出scr催化劑溫度與scr后處理裝置載體前端和后端的排氣溫度之間的關(guān)系，從而得到scr催化劑的溫度。

通過(guò)安裝二位三通閥將不需要處理的尾氣旁通到大氣中，能夠防止scr催化劑溫度下降過(guò)快：在scr催化劑溫度低于尿素起噴溫度情況下，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通過(guò)a路旁通到大氣中，此時(shí)scr催化劑溫度不斷降低，當(dāng)scr催化劑溫度低于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣溫度時(shí)，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通過(guò)b路通入scr后處理裝置中，加熱scr催化劑，從而對(duì)scr催化劑起到保溫作用。

如圖2至圖6所示，排氣節(jié)流裝置100設(shè)置于scr后處理裝置前端的排氣管1，并且包括支撐在排氣管1內(nèi)部的中心軸2、多個(gè)扇葉軸3、多個(gè)扇葉4以及設(shè)置在排氣管1外部的扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5，如圖2及圖6所示。多個(gè)扇葉軸3分別沿徑向方向從外側(cè)穿透排氣管1(例如以氣密的方式穿透排氣管)并以可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式插置在中心軸2內(nèi)。每個(gè)扇葉4分別固定地設(shè)置在對(duì)應(yīng)的扇葉軸3上。扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5與多個(gè)扇葉軸3聯(lián)接并且能夠根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元的指令來(lái)控制扇葉軸3的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)扇葉4的開(kāi)度。中心軸2例如由三根支柱支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管1的中央處。

另外，扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5包括套設(shè)于排氣管1外部的環(huán)形齒圈51。特別地，環(huán)形齒圈51與環(huán)形件51’是一體成型的以形成整體的環(huán)形齒圈，或者環(huán)形齒圈51與環(huán)形件51’分別成型后再組裝在一起，如圖6所示。環(huán)形齒圈51與安裝在電機(jī)e的電機(jī)軸es上的齒輪g嚙合并且能夠在電機(jī)e的驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)，環(huán)形齒圈51的內(nèi)周面上開(kāi)設(shè)有多個(gè)凹槽10、例如六個(gè)凹槽，每個(gè)凹槽510內(nèi)接納有一個(gè)撥叉構(gòu)件52，每個(gè)撥叉構(gòu)件52與相應(yīng)的扇葉軸3聯(lián)接并且能夠帶動(dòng)扇葉軸3。例如，總共提供六個(gè)撥叉構(gòu)件、六個(gè)扇葉軸以及六個(gè)扇葉。

另外，撥叉構(gòu)件52包括撥叉521、與撥叉521的一端固定連接的撥叉銷(xiāo)522以及與撥叉521的另一端固定連接的預(yù)加載的板簧523。撥叉銷(xiāo)522以相對(duì)于扇葉軸3不可轉(zhuǎn)動(dòng)的方式插置在扇葉軸3的中心接納孔中，例如，撥叉銷(xiāo)522和扇葉軸3的中心接納孔呈形狀互補(bǔ)的多邊形形狀，例如四邊形。在環(huán)形齒圈51未被驅(qū)動(dòng)的情況下，板簧523與凹槽510的第一壁面511相抵靠，撥叉521的與板簧523相反的一側(cè)與凹槽510的第二壁面512相抵靠，第二壁面512與第一壁面511相對(duì)。例如，在環(huán)形齒圈51被安裝在電機(jī)e的電機(jī)軸es上的齒輪g驅(qū)動(dòng)的情況下，環(huán)形齒圈51的轉(zhuǎn)動(dòng)使得凹槽510內(nèi)的板簧523被壓縮，這進(jìn)而使得撥叉521轉(zhuǎn)動(dòng)并且因此使得撥叉銷(xiāo)522轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)與撥叉銷(xiāo)522以不可相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的方式聯(lián)接的扇葉軸3轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)扇葉4轉(zhuǎn)動(dòng)，從而調(diào)節(jié)扇葉4的開(kāi)度。

另外，排氣節(jié)流裝置100還包括固定在排氣管1外部的多個(gè)限位構(gòu)件53，多個(gè)限位構(gòu)件53設(shè)置(例如，固定)在環(huán)形齒圈51的兩側(cè)，以防止環(huán)形齒圈51沿排氣管1的延伸方向竄動(dòng)。

另外，排氣節(jié)流裝置100還包括預(yù)加載的彈性回復(fù)構(gòu)件54，彈性回復(fù)構(gòu)件54設(shè)置在環(huán)形齒圈51的內(nèi)周面與排氣管1的外壁之間，使得環(huán)形齒圈51未被驅(qū)動(dòng)時(shí)回復(fù)至其初始位置。在電機(jī)e斷電的情況下，彈性回復(fù)構(gòu)件54使扇葉4自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)至全開(kāi)位置。彈性回復(fù)構(gòu)件54例如為環(huán)形彈簧。

另外，排氣節(jié)流裝置100還包括設(shè)置在扇葉軸3的伸出端與排氣管1的內(nèi)周面之間的密封圈(未示出)。在廢氣的擠壓下，密封圈貼在排氣管內(nèi)側(cè)，起到密封作用。

在scr催化劑溫度高于scr催化劑起燃溫度(在催化劑理論轉(zhuǎn)化效率曲線(xiàn)中，轉(zhuǎn)化效率為50％時(shí)對(duì)應(yīng)的溫度)時(shí)，定義此時(shí)扇葉4的開(kāi)度為全開(kāi)，使得扇葉4順著氣流方向而不產(chǎn)生阻力；當(dāng)scr催化劑溫度低于scr催化劑起燃溫度時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元根據(jù)標(biāo)定好的轉(zhuǎn)速排氣溫度map通過(guò)扇葉開(kāi)度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)5實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)扇葉4的開(kāi)度，當(dāng)scr催化劑溫度達(dá)到scr催化劑起燃溫度后，電機(jī)e斷電，環(huán)形齒圈51在彈性回復(fù)構(gòu)件54的作用下恢復(fù)到原來(lái)位置，從而帶動(dòng)扇葉4全開(kāi)。

當(dāng)scr催化劑溫度低于scr催化劑起燃溫度時(shí)，通過(guò)改變扇葉4的開(kāi)度降低尾氣的流通面積，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣背壓，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度，提高低負(fù)荷下發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓，影響發(fā)動(dòng)機(jī)掃氣，使氣缸進(jìn)氣量減少，燃燒變差，原機(jī)排放降低，燃油消耗量會(huì)有所增加，而燃油消耗量的增加會(huì)使噴油持續(xù)期延長(zhǎng)，排氣溫度升高，當(dāng)溫度高于scr催化劑起燃溫度時(shí)，扇葉恢復(fù)到全開(kāi)狀態(tài)，對(duì)尾氣流動(dòng)不產(chǎn)生阻力。通過(guò)試驗(yàn)證明，由于低負(fù)荷工況下空燃比很高，在背壓增加不是很大的情況下，進(jìn)氣量的減少對(duì)燃油消耗量影響很小，而此時(shí)scr催化劑溫度會(huì)有明顯的提高。

通過(guò)模擬計(jì)算，扇葉開(kāi)度在一定范圍內(nèi)減小時(shí)，流經(jīng)扇葉的廢氣流速有所增加，廢氣成旋渦狀流入scr后處理裝置，有利于尿素混合。通過(guò)試驗(yàn)并觀(guān)察速度矢量圖可以看出，scr載體前端混合氣速度有所提高，由于擾流作用混合后的尿素粒徑有所降低，說(shuō)明在一定范圍內(nèi)減小扇葉開(kāi)度有利于尿素混合，降低結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。