阅读说明：本技术 集成有消音结构的机动车发动机废气处理系统 (Motor vehicle engine exhaust treatment system integrated with silencing structure ) 是由 袁磊 何源 贾克斌 武鹏 钟警 于 2019-04-09 设计创作，主要内容包括：本申请公开了一种集成有消音结构的发动机废气处理系统,所述发动机废气处理系统包括多个用于废气处理模块,每个废气处理模块在其中限定气流能够经过的内部通道,并且所述多个废气处理模块依次串联,所述发动机废气处理系统还包括与所述多个废气处理模块中的最下游的废气处理模块的内部通道连通的出口管,其中,所述最下游的废气处理模块具有筒形外壳,所述出口管穿过所述筒形外壳的一个封闭端盖设置,所述消音结构至少部分地设置在所述筒形外壳中,所述消音结构包括：消音挡板,所述消音挡板形成有多个供气流经过的消音通孔并且在所述筒形外壳内固定于所述封闭端盖的上游。(An engine exhaust treatment system integrated with a muffler structure, the engine exhaust treatment system including a plurality of exhaust treatment modules, each exhaust treatment module defining an internal passage therein through which a gas flow can pass, and the plurality of exhaust treatment modules being serially connected in series, the engine exhaust treatment system further including an outlet pipe communicating with the internal passage of a most downstream exhaust treatment module of the plurality of exhaust treatment modules, wherein the most downstream exhaust treatment module has a cylindrical housing, the outlet pipe being disposed through one closed end cap of the cylindrical housing, the muffler structure being at least partially disposed in the cylindrical housing, the muffler structure including: a noise reduction baffle plate formed with a plurality of noise reduction through holes through which a gas flow passes and fixed upstream of the end cap in the cylindrical housing.)

集成有消音结构的机动车发动机废气处理系统

技术领域

本申请涉及集成有消音结构的发动机废气处理系统，还涉及配置有所述发动机废气处理系统的机动车。

背景技术

出于环境保护的要求，通常为机动车、特别是柴油车的发动机配备废气处理系统。废气处理系统具有多个废气处理模块，以便降低发动机废气中的对环境有害物质排放。

通常，机动车的发动机位于车头方向，而发动机排气管在机动车底盘下从发动机延伸到车尾，其中所述排气管还须绕过机动车的后轮轴布置。随着机动车发动机废气排放法规要求越来越严格，需要为机动车发动机废气处理系统配备的废气处理模块数量也越来越多。这样，导致在后轮轴之前没有足够的空间留下安***器。消音器是一种能够降低发动机废气噪音的装置，为了改善机动车驾驶员或乘客的体验，通常是一种必备的零部件。因此，如何在满足越来越严格的废气排放法规要求的前提下仍在机动车中合理设置消音器成为亟需解决的问题。

发明内容

本申请旨在提出了一种与发动机废气处理系统集成在一起的消音结构，从而在满足日益严格的废气排放法规的前提下，确保机动车驾驶员或乘客的乘坐舒适性。

根据本申请的一个方面，提供了一种集成有消音结构的发动机废气处理系统，所述发动机废气处理系统包括多个用于废气处理模块，每个废气处理模块在其中限定气流能够经过的内部通道，并且所述多个废气处理模块依次串联，所述发动机废气处理系统还包括与所述多个废气处理模块中的最下游的废气处理模块的内部通道连通的出口管，其中，所述最下游的废气处理模块具有筒形外壳，所述出口管穿过所述筒形外壳的一个封闭端盖设置，所述消音结构至少部分地设置在所述筒形外壳中，所述消音结构包括：消音挡板，所述消音挡板形成有多个供气流经过的消音通孔并且在所述筒形外壳内固定于所述封闭端盖的上游。这样，因为消音结构直接在发动机废气系统中集成，所以可以不再考虑外置消音器对机动车底盘结构影响而更加灵活地设计机动车的排气管的结构，从而使得发动机废气系统能够容纳更多数量的废气处理模块，满足越来越严格的废气排放法规要求。

可选地，所述消音挡板还包括连接通孔，所述出口管的一个端部在所述连接通孔中固定。这样，可以纵向缩短出口管的外伸长度，便于增加机动车底盘结构设计的灵活度。

可选地，所述消音挡板基本上垂直于所述筒形外壳的纵向轴线布置。这样，可以确保气流在从出口管排出之前尽量多地在外壳中来回反射。可选地，所述出口管与所述筒形外壳非同轴地设置。由此，尽量确保更多的气流在从出口管排出之前先经过消音挡板在外壳中进行反射。

可选地，所述最下游的废气处理模块是柴油颗粒过滤器模块，其包括在所述筒形外壳内固定在所述消音挡板上游的过滤滤芯。这样，过滤滤芯也可以作为消音结构的一部分，用于消除气流振动产生的高频噪音分量。

可选地，附加的消音挡板在所述消音挡板的上游并与其隔开地固定在所述筒形外壳中，所述附加的消音挡板也形成有多个消音通孔。这样，进一步增强消音效果。

可选地，所述出口管在所述消音挡板与所述封闭端盖之间的区段中形成有多个供气流经过的开口。因为增加了气流在从废气处理系统排出之前的反射次数，所以进一步提高了消音效果。

可选地，所述出口管从所述封闭端盖伸出的端部为横截面逐渐变大的扩口形状。由于可以降低排出的气流的流速，所以可以降低振动噪音分量。

根据本申请的另一个方面，还提供了一种机动车、特别是柴油车，包括发动机以及与所述发动机的废气出口端相连的排气管，其中，前述的发动机废气处理系统在所述排气管内串联连接。

采用本申请的上述技术手段，可以降低机动车底盘结构设计的难度，从而确保包括更多数量的废气处理模块的废气处理系统能够在底盘中布置，在满足越来越严格的废气排放法规要求的同时降低排气噪音。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：

图1示意性示出了根据本申请的一个实施例的集成有消音结构的发动机废气处理系统，其中所述发动机废气处理系统已经安装在机动车的排气管中；

图2示意性示出了如图1所述的发动机废气处理系统的一部分的放大图；

图3示意性示出了如图2所示的发动机废气处理系统中的消音结构的一部分；

图4示意性示出了根据本申请的另一个实施例的集成有消音结构的发动机废气处理系统的一部分；并且

图5(a)和图5(b)分别示意性示出了采用根据本申请的集成有消音结构的发动机废气处理系统在发动机运行时的噪音测量结果。

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示。

图1示意性示出了根据本申请的一个实施例的集成有消音结构的发动机废气处理系统100。在本申请的上下文中，发动机废气处理系统100可以是机动车、特别是柴油车的发动机的废气处理系统。发动机废气处理系统100在机动车、特别是柴油车的排气管10中串联连接并构成的排气管10的一部分。在本申请的上下文中，术语“串联连接”意味着发动机废气处理系统100具有气体可以流经的内部通道与排气管的其余区段串联，从而发动机废气在流经整个排气管的过程中必然流经所述内部通道。

进一步如图1所示，排气管10包括管段20。所述管段20能够与(未示出)发动机的废气出口端相连。排气管10还包括发动机废气处理系统100，其位于管段20的下游。例如，管段20的一个端部上形成有法兰210，并且在发动机废气处理系统100上也设有一个对应的法兰110，从而两个法兰210和110通过螺栓相连能够确保管段20与发动机废气处理系统100的串联。与法兰110纵向相反地，发动机废气处理系统100包括一个出口管120，该出口管例如可以与排气管10的其它管段(未示出)相连。

发动机废气处理系统100包括依次串联相接的多个废气处理模块。在本申请的上下文中，术语“废气处理”指的是减少或消除发动机废气中机动车排放法规中所规定的有害物质的技术。因此，废气处理模块指的是利用所述技术对发动机废气进行处理的模块。以柴油发动机为例，这些废气处理模块可以是氧化型催化器(DOC)模块、选择性催化还原(SCR)模块、和柴油颗粒过滤器(DPF)模块等。应当清楚的是，每个模块中形成有内部通道，从而在所有模块依次串联后所有内部通道彼此相通，以便气体能够流经所述通道被处理。

这些废气处理模块能够依据需要以任何合适的次序彼此串联。在本申请描述的实施例中，柴油颗粒过滤器模块作为最下游的废气处理模块示出；但是，在替代实施例中，最下游的废气处理模块还可以例如是选择性催化还原模块或者其它(未提到的)模块。

进一步参考图2，示出了发动机废气处理系统100的最下游的废气处理模块为柴油颗粒过滤器模块130。该模块130包括外壳1301以及在所述外壳1301内安装在的过滤滤芯1302。外壳1301呈筒形，限了模块130的内部通道，并且过滤滤芯1302位于该内部通道中，从而经由发动机废气处理系统100处理的发动机废气可以在内部通道中经过滤滤芯1302过滤。

发动机废气处理系统100的集成的消音结构至少部分地设置在筒形外壳1301中。例如，在外壳1301内，于过滤滤芯1302的下游固定地设置一消音挡板140。例如，消音挡板140是平板并且具有与筒形外壳1301的内轮廓向匹配的外周形状。消音挡板140能够通过过盈配合、焊接或者其它合适的方式固定在筒形外壳1301的内壁上。

进一步如图3所示，在该消音挡板140内形成有多个消音通孔141。此外，该消音挡板140还设置一连接通孔142。该连接通孔142的直径明显大于消音通孔141的直径。优选地，该连接通孔142并不位于消音挡板140的几何中心。

出口管120的一个端部121能够连接至消音挡板140的连接通孔142。例如，出口管120的该端部121的直径稍微小于连接通孔142的内径，从而通过过盈配合的方式，出口管120的端部121能够牢固地卡在连接通孔142内。在替代的实施例中，出口管120的端部121也可以经由焊接或其它合适的方式与消音挡板140相连。

例如，外壳1301设有一个端盖150，例如该端盖可以通过过盈配合、焊接或者其它合适的方式固定至外壳1301。该端盖150仅仅形成有一个与连接通孔142形状和位置对应的通孔，从而出口管120穿过该通孔固定。

如图3所示，在外壳1301中，在过滤滤芯1302的下游以及端盖150的上游的空间131中设置消音挡板140，从而发动机废气流经过滤滤芯1302后能够在过滤滤芯1302与端盖150之间来回反射，并在此过程中反复经过消音挡板140中的消音通孔141。这样，空间131构成了一个亥姆霍兹(Helmholtz)共振腔，同时因为消音通孔141的存在，导致气流被多次衰减，从而相应降低气流的速度以及因而减少气流振动噪音的频率分量。这样，在亥姆霍兹共振腔内经过多次反射的气流在从出口管120的与端部121相反的端部122排出时，所产生的噪音分量将明显降低。

根据本申请的技术方案，出口管120因其横截面尺寸明显小于模块130或者外壳1301的横截面尺寸，所以出口管120可以绕开机动车的后轮轴布置。也就是说，本申请的发动机废气处理系统100将不再受限于机动车的后轮轴位置，从而能够确保满足越来越严格的排放法规要求被设计。此外，因为本申请的发动机废气处理系统100集成有消音结构，导致无需再为机动车排气管10配备专门的消音器，精简了机动车的底盘结构。

消音挡板140中的各消音通孔141的布置方式和/或直径尺寸设计以能够提供排气所需的必要的气流速度为佳。此外，虽然在所示的实施例中，消音挡板140为一个，但是本领域技术人员应当清楚，在可选的实施例中，在不显著影响气流速度的前提下，类似设计的附加的消音挡板140可以在空间131中布置。例如，在一个替代实施例中，设有多个消音通孔141的附加的消音挡板可以在如图2所示的消音挡板140上游和/或下游隔开地布置。

在另一个替代实施例中，出口管120在如图2所示的消音挡板140与端盖150之间的区段中可以形成有多个开口，从而气流也可以经过这些开口来回震荡，从而降低噪音分量。

图4示出了根据本申请另一个实施例的发动机废气处理系统200。与上述实施例、特别是与如图2所示的实施例相比，发动机废气处理系统200包括出口管220。该出口管220与如图2所示的出口管120的不同之处在于前者从封闭端盖伸出的端部220为横截面逐渐变大的扩口形状。如图所示，该出口管220的外露端部220呈喇叭口形状。这种设计确保了气流在经过喇叭口端部220时单位横截面的流速降低，进一步降低了可能产生的噪音分量。

图5(a)和图5(b)分别示意性示出了对于如图2所示的发动机废气处理系统100以及如图4所示的发动机废气处理系统200分别安装在同一排气管内时发动机运行时测量得到的废气噪音结果，其中，横坐标代表对应频率的噪音分量、左纵坐标代表发动机的转数(rpm，转/分)、右纵坐标的灰度级别代表噪音分贝数。从测量结果可以看出，在发动机处于正常运转过程中(800～3400rpm)，在大约400～3500Hz之间(如图中虚线框所示)的频率分量的噪音分贝显著降低，以此证明本申请的发动机废气处理系统在消除噪音方面的有效性。

在已经描述的实施例中，集成有消音结构的最下游的废气处理模块为带有过滤滤芯的柴油颗粒过滤器模块，这样，废气气流在经过过滤滤芯的过滤孔时，因为流速降低也起到了消除气流噪音的作用。另外，但是本领域技术人员应当清楚，在一替代的实施例中，柴油颗粒过滤器模块也可以由不具有任何芯材的模块替代，例如在外壳1301中没有过滤滤芯1302而仅仅设置用于喷射废气处理液的喷嘴位于消音挡板140上游。

尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。