具有集成铸造环的紧凑的直列式入口的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年5月9日提交的美国临时申请号62/333,464的权益。以上申请的披露内容通过引用结合于此。

本披露涉及柴油机排气后处理装置。

背景技术：

此部分提供与本披露相关的背景信息，其不一定是现有技术。

排气处理装置(例如，催化转化器、柴油机氧化催化器、柴油机颗粒过滤器等等)可以用于各种应用中以处理从内燃发动机排出的排气。许多排气处理装置包括相对较重的部件，例如，陶瓷基板或用于处理排气的催化剂床。用于将排气处理装置联接至车辆的系统必须承受大范围的外部输入，例如，当车轮进入和离开道路上的坑洞时。

典型的排气处理装置通过多个焊接支架或焊带来固定到车身底部或者车架上。虽然这些安排可能足够支撑以往的排气处理装置，但单独将支撑支架焊接到排气处理装置的成本和复杂度是不令人期望的。取决于使用的支架的数量及其位置，可能引起应力集中，应力集中可能对排气处理装置的使用寿命造成负面影响。此外，夹具的使用可能在安装方面引起额外的挑战来确保排气处理装置和夹具的适当取向，以便绕过其他车辆部件。

一种已知的排气处理装置包括入口端，该入口端形成为随后联接至金属板壳体上的铸件。该铸件包括用于排气处理装置的安装构造。不幸的是，由于整个入口组件由铸造部件形成，所以热量易于从排气处理装置的内部传递至铸造入口组件的外表面。大多数终端用户和原始装备制造商优选隔热安排，在该隔热安排处，处理装置的外部温度保持低于预先确定的最大温度。另外，铸件相对较大、重且昂贵。因而，可能有益的是提供一种包括成本有效的整体安装系统的改善的排气处理装置，该整体安装系统具有足够的热防护。

技术实现要素：

根据本主题披露的一个方面，一种用于车辆的排气后处理系统包括圆柱形内壳、圆柱形外壳、外端盖、金属安装构件和内端盖。内壳被配置成用于引导排气。外壳被布置在内壳周围。外壳形成距内壳的第一间隙。外端盖封闭外壳的开放端。外端盖包括中心壁和周边部分。周边部分包括轴向延伸的径向内壁、从径向内壁延伸的周壁、以及从周壁延伸并与径向内壁相反的轴向延伸的径向外唇缘。径向内壁、周壁和径向外唇缘限定凹部。安装构件被部分地布置在凹部中。安装构件被配置成与排气处于流体连通。安装构件包括环形本体和中心孔口。内端盖包括轴向延伸唇缘。轴向延伸唇缘被联接至安装构件以封闭安装构件的中心孔口。安装构件和内端盖封闭内壳的开放端。

根据本主题披露的另一个方面，一种用于车辆的排气后处理系统包括圆柱形内壳、圆柱形外壳、内端盖、金属安装构件和外端盖。内壳被配置成用于引导排气。外壳形成距内壳的第一间隙。内端盖封闭外壳的开放端。内端盖包括第一轴向延伸唇缘。内端盖被固定到内壳。外端盖被固定到内端盖。外端盖包括第二轴向延伸唇缘。外端盖和内端盖协作以包封安装构件。第一轴向延伸唇缘被夹在外壳与第二轴向延伸唇缘之间。

根据本主题披露的又另一个方面，一种用于车辆的排气后处理系统包括内壳、外壳、内端盖、外端盖和安装构件。内壳被配置成用于引导排气。内壳包括第一轴向延伸唇缘。外壳在第一轴向延伸唇缘处被固定到内壳。外壳与内壳形成第一间隙。外端盖封闭内壳的开放端。外端盖具有第二轴向延伸唇缘。金属安装构件被封闭在由外端盖、内端盖和内壳限定的环形区中。内端盖被固定到安装构件或内壳中的一者上。第一轴向延伸唇缘被夹在外壳与第二轴向延伸唇缘之间。

从本文所提供的说明将清楚其他适用范围。应该理解，本说明和具体实例仅旨在用于例示目的，而不是旨在限制本披露的范围。

附图说明

本文中所述的附图仅用于例示目的，而不是旨在以任何方式限制本披露的范围。

图1是根据本主题披露构造的排气后处理系统的侧视图；

图2是图1的排气后处理系统沿线2-2截取的截面视图；

图3是图1的排气后处理系统的端视图；

图4是图1的排气后处理系统的入口室沿图3的线4-4截取的截面视图；

图5是图4的排气后处理系统的安装组件的详细截面视图；

图6是安装组件沿图3的线6-6截取的详细截面视图；

图7是根据本主题披露构造的另一个金属安装构件的端视图；

图8是根据本主题披露构造的另一个金属安装组件的详细视图；

图9是根据本主题披露构造的另一个安装组件的详细视图；并且

图10是根据本主题披露构造的另一个安装组件的详细视图。

贯穿附图的若干视图，相应的参考数字指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参照附图更全面地描述多个示例实施例。

提供了多个示例实施例从而使得本披露将是详尽的，并将其范围充分地告知本领域的技术人员。阐述了许多特定的细节，例如特定的部件、装置和方法的实例，以提供对本披露的实施例的详尽理解。对本领域的技术人员来说显然地不必采用特定的细节，而可以用多种不同的形式实施示例实施例、并且这些特定的细节都不应解释为是对本披露的范围的限制。在一些示例实施例中，对周知过程、周知装置结构、以及周知技术不做详细描述。

本文所使用的术语仅是出于描述特定示例实施例的目的而并不旨在限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”可以旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。术语“包括”、“含有”、“包含”和“具有”都是包括性的并且因此指定所陈述特征、整合物、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或加入一种或多种其他特征、整合物、步骤、操作、元件、部件和/或它们的集合。本文所描述的这些方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们按所讨论或展示的特定顺序执行，除非特别指出执行顺序。还应当理解的是，可以采用另外的或替代性的步骤。

当一个元件或层涉及“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“联接到”另一元件或层时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到该另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当一个元件涉及“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，就可能不存在中间元件或层。用于描述这些元件之间关系的其他词语应当以类似的方式进行解释(例如，“之间”与“直接之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目的一项或多项的任意和所有组合。

虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用来描述不同的元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该受这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或部分区分开。术语如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文使用时并不暗示序列或顺序，除非上下文明确指出。因此，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不脱离示例实施例的传授内容。

空间相关术语，例如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中是为了使得对如这些附图中所展示的一个元件或特征相对另一个或多个元件或者一个或多个特征的关系的描述易于阐释。空间相关术语可以旨在涵盖除了在附图中描述的取向之外的、装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果装置在这些附图中被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。该装置可以被另外定向(旋转90度或在其他取向)，并且本文所使用的空间相关描述符做出相应的解释。

图1至图6描绘了用于处理来自发动机的排气流的示例系统10(“排气后处理系统”)。通过非限制性举例的方式，系统10包括一个或多个排气处理元件，例如，doc催化器12、dpf整体材料14和src催化器16。可以使用其他排气处理元件来代替doc催化器12、dpf整体材料14和src催化器16。附图中描绘的排气处理装置的安排仅是为了说明性目的。doc催化器12、dpf整体材料14和src催化器16可以与维修夹具互连。

系统10包括具有圆柱形内壳32和圆柱形外壳34的壳体30，该圆柱形外壳被布置在内壳32周围(在图4中最佳示出)。内壳32的内表面36限定用于排气的内部室或流动路径38。流动路径38在排气入口40与排气出口42之间延伸，该排气入口被布置在系统10的第一端41处，该排气出口被布置在系统10的第二端43处。然而，在另一个实例(未示出)中，排气入口可以被布置在第二端上，并且排气出口可以被布置在第一端上。排气在入口处40进入并且流动到入口室44中。入口室44流体地连接至扩散器46。扩散器46使排气穿过一个或多个附加喷射器(未示出)、还原剂混合器48以及排气处理元件(即，doc催化器12、dpf整体材料14和src催化器16)引导至出口42。

现在参见图3，提供了系统10的从包括安装子组件50的第一端41来看的端视图。安装子组件50包括金属安装构件52、内端盖54、内壳32(在图5中示出)以及外壳34(在图5中示出)。安装构件52可以具有环形形状并且包括中心孔口58。如在图4至图6中最佳示出的，内端盖54延伸穿过安装构件52的中心孔口58。

回到图3，安装构件52的第一端表面59包括安装构造，该安装构造可以包括多个轴向间隔开的孔口60。这些孔口60中的每一者可以包括多个螺纹(未示出)。这些孔口60容纳用于将系统10安装至车辆上的对应多个紧固件(未示出)。孔口60可以包括具有深度的螺纹(未示出)，这个深度被控制成小于安装构件厚度62(在图5和图6中示出)的距离，使得孔口60不提供使排气逃离入口室44的泄漏路径。

为了减小安装构件52的质量并且提供改善的热传递阻力，安装构件52可以包括轴向间隔开的减薄区66。减薄区66包括从第一端表面59延伸一段小于厚度62的距离的凹陷。虽然减薄区66被示出位于孔口60之间，但是本领域技术人员将认识到，减薄区66可以位于不需要结构支撑的任何区域中。现在参见图4和图5，通过非限制性举例的方式，虽然减薄区66可以具有梯形截面，但是本领域技术人员将认识到，减薄区可以具有各种不同的其他几何形状，例如，矩形或半椭圆形。在其他实例中，减薄区66可以不是彼此相同的。减薄区66中的第二安装构件厚度68可以小于邻近区域中的第一安装构件厚度62。在一些实例中，第二安装构件厚度68在每个减薄区66处可以是不同的。

参照图4至图6，系统10的入口室44至少部分地由安装组件70限定。安装组件70包括内壳32、外壳34、安装构件52、内端盖54和外端盖72。内壳和外壳32、34以及内端盖和外端盖54、72可以包括金属。

安装构件52包括限定中心孔口58的圆柱形径向内表面74。圆柱形径向外表面76包括凸缘78。凸缘78的尺寸通过径向延伸台阶80来设定。径向延伸台阶80可以用作引导件以使安装构件52在入口室44中居中并且在内壳与外壳32、34之间设定距离或第一间隙82。径向延伸台阶80至少部分地闭合在内壳32与外壳34之间的第一间隙82。

内端盖54包括轴向延伸的中心突出部84和轴向延伸唇缘86。中心突出部84可以用于将内端盖54安装在入口室44中。内端盖54的轴向延伸唇缘86的径向外表面88被附接到安装构件52的径向内表面74上。第一焊缝90可以将安装构件52密封地联接至内端盖54。

外端盖72包括中心壁92和周边部分93。周边部分93包括轴向延伸的径向内壁94、轴向延伸的径向外唇缘96以及径向延伸的周壁98，该径向外唇缘与径向内壁94相反，该周壁在径向内壁94与径向外唇缘96之间延伸并且基本上平行于中心壁92。周边部分93限定凹部100，该凹部的大小和形状被确定成补充安装构件52。凹部100可以具有环形形状。周边部分93部分地包裹在安装构件52周围，使得安装构件52部分地布置在凹部100中。外端盖72的径向内壁94邻近于安装构件52的径向内表面74。外端盖72的周壁98邻近于安装构件52的第一端表面59。外端盖72的径向外唇缘96邻近于安装构件52的凸缘78。第二焊缝102将安装构件52的凸缘78的径向外表面103密封地联接到外端盖72的径向外唇缘96的径向内表面104上。

外端盖72的周壁98封闭安装构件的减薄区66，如在图4和图5中示出的。如在图6中示出，外端盖72的周壁98包括与安装构件52的该多个轴向间隔开的孔口60对准的多个轴向间隔开的孔口106以容纳该多个紧固件(未示出)。

第二间隙108由内端盖54和外端盖72限定。第二间隙108的尺寸是由内端盖54的中心突出部84设定的。本领域技术人员将认识到中心突出部84可以替代性地布置在外端盖72上以设定第二间隙108。内端盖54和外端盖72均相对较薄且轻质，以改善车辆的燃料经济性。

外端盖72接合外壳34以封闭外壳34的开放端109。第三焊缝110被布置在外壳34的径向内表面112与外端盖72的径向外表面114之间以将外壳34密封地联接至安装构件。安装构件52和内壳32在一起以封闭内壳32。第四焊缝116被布置在内壳32的径向内表面118与安装构件52的径向外表面76之间以将内壳32密封地联接至安装构件52。安装构件52的与第一端表面59相反的第二端表面119和安装构件52的径向内表面74的一部分暴露于入口室44并且形成入口室44的一部分。因而，安装构件52被配置成与排气处于流体连通。

安装构件52和内端盖54引导排气穿过系统的流动。外端盖72可以改善系统10的美感。通过非限制性举例的方式，外端盖72可以包括其他替代性的几何形状(未示出)，例如，平面或向外延伸的凸起，从而改善热力性能。

第一隔绝物120可以被布置在内壳32与外壳34之间的第一间隙82中。安装构件52的径向延伸台阶80将第一隔绝物密封在第一间隙82内。第二隔绝物122可以存在于在内端盖54与外端盖72之间的第二间隙108中。第一隔绝物和第二隔绝物120、122降低系统10在该系统的径向外表面124(在图1中示出)处的温度。

图7展示了替代性的安装构件140。安装构件140包括环142和中心区段144。安装构件140包括安装构造，该安装构造可以是多个螺纹孔口146，该多个螺纹孔口周向地布置在环142周围并且在中心区段144上。安装构件140被配置成联接至一个或多个内端盖148。内端盖148与安装构件140以与图1至图6中的安装组件52类似的方式相联接。然而，内端盖148的形状被确定成与补充安装构件140的几何形状。例如，在示出的安装构件140中，包括两个内端盖148，从而闭合安装构件140中的半圆形空间150。本领域技术人员将认识到可以使用多于两个内端盖。此外，通过非限制性举例的方式，安装环可以是“u”、“c”、“s”、“y”、“x”或“h”形的或者甚至可以是由薄壁内端盖互连的两个或更多个单独区分开的更厚的安装垫片。

图8描绘了用于排气处理装置的替代性安装组件170。安装组件170包括内端171和外端172。安装组件还包括圆柱形内壳173、圆柱形外壳174、金属安装构件176、内端盖178和外端盖180。安装构件176可以类似于图1至图6的安装构件52，并且它因此可以具有环形形状并且包括圆柱形径向内表面182和径向外表面186，该圆柱形径向内表面限定中心孔口184，该径向外表面包括凸缘188，类似于图1至图6的系统10的径向内表面74、中心孔口58、径向外表面76和凸缘78。凸缘188的尺寸通过径向延伸台阶190来设定。

外端盖180包括中心壁192和周边部分194，该周边部分的形状和大小被确定成补充安装构件176。周边部分194包括轴向延伸的径向内壁196、轴向延伸的径向外唇缘198以及径向延伸的周壁200，该径向外唇缘与径向内壁196相反，该周壁在径向内壁196与径向外唇缘198之间延伸。周边部分194包括与图1至图6的系统10的外端盖72的凹部100类似的凹部202。安装构件176部分地布置在凹部202内。

内端盖178包括中心部分204和环形周边部分206，该环形周边部分的大小和形状被确定成补充安装构件176。周边部分206包括从中心部分204延伸的径向内壁208、从径向内壁208延伸的径向延伸的周壁210、从周壁210延伸的轴向延伸的径向外壁212、从径向外壁212延伸的径向延伸台阶214、以及从径向延伸台阶214延伸的轴向延伸唇缘216。中心部分204、周壁210和台阶214可以彼此平行。周边部分206限定凹部218。安装构件176部分地布置在凹部218内。

安装构件176被完全封闭在由内端盖178和外端盖180限定的环形区220中。内端盖178封闭外壳174的开放端221以及内壳173的开放端222。第一焊缝223被布置在外壳174的开放端221的径向内表面224与内端盖178的轴向延伸唇缘216的径向外表面226之间，从而将内端盖178密封地联接至外壳174。第二焊缝228被布置在内壳173的径向内表面230与内端盖178的径向外壁212的径向外表面232之间，从而将内端盖178密封地联接至内壳173。第三焊缝234被布置在内端盖178的轴向延伸唇缘216的径向内表面236与外端盖180的径向外唇缘198的径向外表面238之间，从而将内端盖178密封地联接至外端盖180。第四焊缝240可以被布置在外端盖180的径向外唇缘198的径向内表面242与安装构件176的凸缘188的径向外表面244之间。因而，三重焊缝246由外壳174、第一焊缝223、内端盖178的轴向延伸唇缘216、第三焊缝234、以及外端盖180的径向外唇缘198形成。内端盖178的轴向延伸唇缘216被夹在外端盖180的径向外唇缘198与外壳174的开放端221之间。本领域技术人员将理解到可以颠倒上述顺序以形成替代性的三层接头。

三重焊缝246将安装构件176从由内壳173限定的内部室248流体地隔离，由此减小或消除空气泄漏的可能性。三重焊缝246还将安装构件176从内壳173与外壳174之间的第一间隙250隔离。第一间隙250可以包括第一隔绝物252。第二间隙254由内端盖178和外端盖180限定。第二间隙154可以包括第二隔绝物256。

图9描绘了用于排气处理装置的替代性安装组件280。安装组件280包括内端282和外端284。安装组件280还包括圆柱形内壳286、圆柱形外壳288、金属安装构件290、内端盖292和外端盖294。安装构件290可以类似于图1至图6的安装构件52。安装构件290可以具有环形形状并且包括圆柱形的径向内表面296和径向外表面300，该径向内表面限定中心孔口298，该径向外表面包括凸缘302，相应地类似于图1至图6的系统10的径向内表面74、中心孔口58、径向外表面76和凸缘78。凸缘302的尺寸通过径向延伸台阶304来设定。

外端盖294包括中心壁306和周边部分308，该周边部分具有轴向延伸的径向内壁310、轴向延伸的径向外唇缘312以及径向延伸的周壁316，该径向外唇缘与径向内壁314相反，该周壁在径向内壁310与径向外唇缘312之间延伸。周边部分308包括与图1至图6的系统10的外端盖72的凹部100类似的凹部317。凹部317的大小和形状被确定成补充安装构件290。安装构件290部分地布置在凹部317内。

内端盖292包括中心部分318和环形周边部分320，该环形周边部分的大小和形状被确定成补充安装构件290。周边部分320包括从中心部分318延伸的径向内壁322、从径向内壁322延伸的径向延伸的周壁324、以及从周壁324延伸的轴向延伸的径向外唇缘326。中心部分318和周壁324可以彼此平行。周边部分320限定凹部328，该凹部的大小和形状被确定成补充安装构件290。安装构件290被部分地布置在凹部328中。

内壳286包括圆柱形本体330、邻近于圆柱形本体330的径向延伸的环形壁332、以及邻近于圆柱形本体330的轴向延伸唇缘334。环形壁332和轴向延伸唇缘334被布置在内壳268的开放端335处。安装构件290被完全封闭在由外端盖294、内端盖292和内壳286限定的环形区336中。

第一焊缝338被布置在外壳288的开放端342的径向内表面340与内壳286的轴向延伸唇缘334的径向外表面344之间。第一焊缝338将外壳288密封地联接至内壳286。第二焊缝346被布置在内壳286的轴向延伸唇缘334的径向内表面348与外端盖294的径向外唇缘312的径向外表面350之间。第二焊缝346将内壳286密封地联接至外端盖294。第三焊缝352被布置在外端盖294的径向外唇缘312的径向内表面354与安装构件290的径向内表面296之间。第三焊缝352将外端盖294密封地联接至安装构件290。第四焊缝356被布置在内壳286的圆柱形本体330的径向内表面358与内端盖292的径向外唇缘326的径向外表面360之间。第四焊缝356将内壳286密封地联接至内端盖292。内壳286的轴向延伸唇缘334被夹在外壳288的开放端342与外端盖294的径向外唇缘312之间。本领域技术人员将认识到可以颠倒上述顺序。

外壳288、第一焊缝338、内壳286的轴向延伸唇缘334、第二焊缝346、以及外端盖294的径向外唇缘312形成三重焊缝362。该三重焊缝362将安装构件290的邻近于外端盖294的周壁314的第一面364从由内壳286限定的内部室366流体地隔离，由此减小或消除空气泄漏的可能性。三重焊缝362还将安装构件从由内壳286和外壳288限定的第一间隙368隔离。第一间隙368可以包括第一隔绝物370。由内端盖292和外端盖294限定的第二间隙372可以包括第二隔绝物374。

图10描绘了用于排气处理装置的替代性安装组件380。安装组件380类似于图9的安装组件280。具体地，安装组件380包括内壳382、外壳384、金属安装构件386、以及外端盖388，分别类似于图9的安装组件280的内壳286、外壳288、安装构件290、以及外端盖294。安装组件380还包括内端盖390，该内端盖具有与图9的内端盖292不同的几何形状。更具体地，内端盖390包括中心部分392、从中心部分392延伸的径向内壁394、以及从径向内壁394延伸的周壁396。中心部分392、径向内壁394、以及周壁396可以类似于图9的安装组件280的中心部分318、径向内壁322、以及周壁324。焊缝398可以被布置在周壁396与内壳382之间以将内端盖390固定至内壳382。

以上对这些实施例的说明是出于例示和说明的目的提供的。并不旨在是穷尽的或限制本披露。具体实施例的单独的要素或特征通常并不局限于该具体实施例，而是在适用时是可互换的、并且可以用在甚至并未明确示出或描述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化不应视作是脱离本披露，并且所有这样的改动都旨在包含在本披露的范围之内。