用于促进排气系统的恰当组装的系统和方法

摘要

公开了一种用于促进排气系统的恰当组装的系统和方法。该系统包括可连接到第二模块化排气处理单元(608)的第一模块化排气处理单元(600)。在一个端部，该第一模块化排气处理单元(600)包括实质上连续的轴环(604)，该实质上连续的轴环(604)在其中整合有第一对接元件(606)。该第二模块化排气处理单元(608)包括第二对接单元(614)，该第二对接单元(614)被设置成与第一对接元件(606)啮合。当被连接时，第一和第二对接元件(606，614)操作以转动地对准第一和第二模块化排气处理单元(600，608)并且对第一和第二模块化排气处理单元(600，608)恰当地排序。

说明书

发明背景

发明领域

本发明涉及排气处理系统，并且更具体地，涉及用于确保排气系统的 恰当组装(proper assembly)的装置、系统以及方法。

相关技术描述

在对安全、可靠以及环境友好的交通的需求的增长下，发动机性能变 得越来越重要。和达到安全、可靠以及环境友好的交通一致的是有效的排 气处理系统的实施。恰当地组装排气处理系统是提供有效的排气处理系统 的必要组成部分。

图1为现有技术的排气处理系统100的透视图。所描绘的系统100 包括流入子组件(inflow subassembly)140、第一中间子组件130、第二 中间子组件120、流出子组件(outflow subassembly)110以及一组子组件 紧固件160。系统100还包括用于感测流入子组件110和第二中间子组件 130中的压力的压力传感构件150。

排气处理系统100的性能取决于各种组件110、120、130和140的恰 当的排列次序(或者排序)和转动对准(rotational alignment)。例如，在 第一中间子组件130为催化转化器(catalytic converter)并且第二中间子 组件120为过滤器的一个实施方式中，错误地将过滤器120放置在催化转 换器130之前会致使从排放控制的立场看排气处理系统100无用。并且， 由于压力传感器150为实质上直线形的，并且在类似地转动地对齐的开口 处进入流出子组件110和第一中间子组件130。因此，流出子组件110和 第一中间子组件130必须恰当地对齐，以便压力传感器能恰当地进入子组 件110、130。在各种子组件110、120、130和140被不恰当地排序和排 列的场景中，排气处理系统100的效率则丧失。

发明概述

本发明是针对现有技术的现状，并且具体地，是针对现有技术中还没 有被当前可行的解决方案完全解决的问题和需要而发展起来的。因此，本 发明发展为提供一种用于确保排气系统的恰当组装的装置和系统，该装置 和系统能克服现有技术中的上面所讨论的缺点中的很多或全部。

在本发明的第一方面，用于促进排气系统的恰当组装的装置包括可以 连接到第二模块化排气处理单元的第一模块化排气处理单元。在一些实施 方式中，第一和第二模块化排气处理单元可以包括流入子组件、过滤器、 催化处理单元或流出子组件。第一模块化排气处理单元可以在其一个端部 包括实质上连续的轴环(substantial continuous collar)。第一对接元件可以 在预定位置被整合到实质上连续的轴环中。例如，在某些实施方式中，第 一对接元件可以包括凹槽、缺口(indentation)、突出部分、锯齿或孔。

第二模块化排气处理单元可以包括第二对接元件，该第二对接元件设 置成与第一对接元件啮合，以便在连接后转动地对准第一和第二模块化排 气处理单元。在一个实施方式中，第二对接元件被整合到第二实质上连续 的轴环中，该第二实质上连续的轴环耦合到第二模块化排气处理单元的一 个端部。该第二对接元件可以包括，例如，凹槽、缺口、突起部分、锯齿 或孔。

在某些实施方式中，第一对接元件可以包括唯一地对应于第二对接元 件的尺寸、形状和/或位置。另外，在一些实施方式中，该系统可以包括 密封垫(gasket)和/或紧固件，以密封第一和第二模块化排气处理单元之 间的连接。

依据本发明的用于促进排气系统的恰当组装的系统的一个可选择的 实施方式可以包括第一和第二模块化排气单元，其中第一模块化排气单元 包括实质上圆柱形的主体，该实质上圆柱形的主体具有耦合到其一个端部 的环形圈(annular ring)。在一些实施方式中，该环形圈可以具有实质上 与第一模块化排气处理单元的一个端部匹配的周边。该环形圈可以进一步 包括多个第一对接元件，该多个第一对接元件与其整合到一起，以便第一 对接元件中的每一个在环形圈上具有一个预定的、唯一的位置。第一对接 元件中的每一个可以包括，例如，凹槽、缺口、突起部分、锯齿或孔。

第二模块化排气处理单元可以连接到第一模块化排气处理单元并且 可以包括多个第二对接元件，该多个第二对接元件设置成与多个第一对接 元件啮合，以在连接后，转动地对准第一和第二模块化排气处理单元并对 第一和第二模块化排气处理单元恰当地排序。第二对接元件中的每一个可 以包括，例如，凹槽、缺口、突起部分、锯齿或孔。在某些实施方式中， 第一对接元件中的每一个可以包括唯一地对应于第二对接元件中的每一 个的尺寸或形状。密封垫和/或紧固件可以密封第一和第二模块化处理单 元之间的连接。

还提出了一种用于促进排气系统的恰当组装的方法。所公开的实施方 式中的方法实质上包括对于执行上面关于所描述的系统的操作提到的功 能的必要的步骤。该方法可以包括：提供第一模块化排气处理单元；形成 实质上连续的轴环，该实质上连续的轴环具有实质上与第一模块化排气处 理单元的一个端部匹配的周边；在预定的位置将第一对接元件整合到实质 上连续的轴环中；以及将该实质上连续的轴环连接到第一模块化排气处理 单元的一个端部。

该方法可以进一步包括：提供可连接到第一模块化排气处理单元的第 二模块化排气处理单元，其中，该第二模块化排气处理单元包括设置成与 第一对接元件啮合的第二对接元件。最后，该方法可以包括：将第一和第 二模块化排气处理单元连接，以使得第一和第二对接元件啮合以便转动地 对准第一和第二模块化排气处理单元。

在某些实施方式中，连接第一和第二模块化排气处理单元，以使第一 和第二对接元件以恰当的顺序与第一和第二模块化排气处理单元啮合。在 一个实施方式中，第一模块化排气处理单元包括实质上圆柱形的主体。依 据此实施方式的一个方面，形成实质上连续的轴环的步骤包括形成圆筒， 该圆筒的直径实质上对应于第一模块化排气处理单元的端部的直径；以及 沿着圆筒的长度将第一对接元件整合在预定的位置。在一个实施方式中， 该方法进一步包括：密封第一和第二模块化排气处理单元之间的连接。

本发明的各种实施方式提供了对应的特征和优势。贯穿本说明书中对 于特征、优势或类似语言的引用不意味着可以通过本发明实现的所有的特 征和优势应该在本发明的任何单个实施方式中。相反，涉及到特征和优势 的语言应被理解为意思是，结合一个实施方式所描述的特定的特征、优势 或特性被包括在本发明的至少一个实施方式中。因此，贯穿本说明书中对 于特征和优势以及类似的语言的讨论可以但是并非必然地指的是相同的 实施方式。

此外，本发明的所描述的特征、优势以及特性可以被以任何合适的方 式组合在一个或多个实施方式中。本领域相关技术人员应认识到，可以在 不带有某个具体的实施方式的一个或更多个具体特征或优势时实践本发 明。在其它例子中，可能不在本发明的所有实施方式中都出现的附加的特 征和优势可能在某些实施方式中被认识到。

本发明的这些特征和优势通过接下来的描述和附加的权利要求将变 得更加完全地明显，或者可以通过下文所阐释的本发明的实践被学习。

附图简述

为了容易地理解本发明的优势，将参照附图中示出的具体实施方式对 上文中简要地描述的本发明进行更加具体的描述。应理解，这些附图只描 绘了本发明的有代表性的实施方式，因此不应被认为限制本发明的范围， 本发明将通过使用附图以附加的特性和细节被描述和解释，其中：

图1为一种现有技术的排气处理系统的一个实施方式的透视图；

图2为依据本发明的排气处理系统的一个实施方式的透视图；

图3为依据本发明的排气处理子组件的一个实施方式的透视图；

图4为依据本发明的排气处理子组件的一个实施方式的横截面图；

图5为依据本发明的排气处理子组件的一个实施方式的透视图；

图6为依据本发明的某些实施方式的第一和第二模块化排气处理单 元的透视图；

图7A-7C为依据本发明的整合到实质上连续的轴环中的第一对接元 件的可选择的实施方式的俯视图；以及

图8为依据本发明的某些实施方式的用于促进排气系统的恰当组装 的各步骤的流程图。

发明详述

贯穿本说明书引用的“一个实施方式”或类似的语言的意思是，结合 该实施方式描述的具体特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施 方式中。因此，贯穿本说明书的短语“在一个实施方式中”、“在一实施方 式中”及类似语言的出现可能但是并非必然地都指的是相同的实施方式。

在本文中使用时，术语“实质上连续的轴环”指的是单独的、毗连的 轴环，其沿着其长度不具有实质上的中断。在一些实施方式中，该实质上 连续的轴环可以包括整合在其中的特征，比如突出部分、缺口、孔、凹槽 或类似物，如参照下面的图7A-7C更详细地描述的那样。

图2为依据本发明的排气处理系统200的一个实施方式的透视图。所 描绘的系统200包括流入子组件240、第一中间子组件230、第二中间子 组件220、流出子组件210、子组件密封垫260以及子组件紧固件250。 在某些实施方式中，系统200也可以包括类似于图1的压力感测构件150 的压力感测构件。系统200的各种部件确保依据预选的子组件顺序(或次 序)和转动对准来恰当地组装子组件210、220、230、240。在某些实施 方式中，当完全地组装时，排气处理系统200看起来实质上类似于图1 的系统。

流入子组件240接收发动机排气。第一中间子组件选择性地与流入子 组件240配合，并且与流入子组件240转动地对准，并且接收来自于流入 子组件240的排气。类似地，该第二中间中间子组件220选择性地与第一 中间子组件230配合，并且与第一中间子组件230转动地对准，并且接收 来自于第一中间子组件230的排气。同样，流出子组件210依据预选的对 准选择性地与第二中间子组件220配合，并且接收来自于第二中间子组件 220的排气。

如进一步在图3、4和5中示教的那样，在某些实施方式中，子组件 210、220、230和240经过对接元件(比如突出部分或凹槽)确保恰当组 装，其中该对接元件的尺寸、形状和位置与特定的、邻近的子组件的对接 元件(比如对应的凹槽或突出部分)配合。在子组件210、220、230、240 被配合之前，密封垫260可以被定位在子组件210、220、230、240中的 每一个的配合点处，以便确保不会发生气体泄漏。一旦子组件210、220、 230、240被配合并且密封垫260就位，紧固件250或类似装置可以被放 置在每个密封垫上并且将子组件210、220、230、240中的每个的配合紧 固(见图1)。在所描绘的实施方式中，每个紧固件250包括将紧固件250 束紧在毗连的子组件的周边的上的夹紧构件254。

图3为依据本发明的排气处理子组件300的一个实施方式的透视图。 所描绘的子组件300包括排气处理单元310、第一配合周边320、突出部 分322、第二配合周边330、凹槽332以及凹槽边缘334。排气处理子组 件300的各种部件通过依据预选的子组件顺序和转动对准要求选择性的 配合来确保恰当地与邻近的子组件340、350组装。

当配合后，排气处理单元310从上游单元340接收排气并且向下游单 元350提供排气。该排气处理单元310可以包括各种排气处理子组件，比 如催化转换器或过滤器。因此，排气处理单元310的特定的排放功能不是 本发明的必要方面。

第一配合周边320选择性地与上游排气处理子组件340的上游配合周 边346配合。在所描绘的实施方式中，第一配合周边320包括呈突出部分 322的形式的对接元件，并且上游配合周边346包括呈上游凹槽342和上 游凹槽边缘(recess rim)344的形式的对接元件。该上游凹槽342具有特 定的尺寸、形状以及位置，以接收排气处理单元310的突出部分322，该 突出部分322与下游排气处理单元350的突出部分352形成对照。

类似地，排气处理单元310的第二配合周边330与下游排气处理单元 350的下游配合周边354配合。所描绘的第二配合周边330包括呈凹槽332 和凹槽边缘334的形式的对接元件。凹槽332具有特定的尺寸以接收下游 突出部分352，类似于突出部分322和上游凹槽342。因此，突出部分322、 352和凹槽332、342的尺寸起作用以确保子组件310、340、350的选择 性的配合和转动对准。在包括多个子组件的一个实施方式中，每个子组件 可以执行一种类似策略，以确保将每个子组件恰当地组装在整个排气处理 系统200中(见图2)。

因为第一配合周边320和上游配合周边346之间的配合以及第二配合 周边330和下游配合周边354之间的配合在所描绘的实施方式中实质上类 似，所以接下来将公开、示教以及启用(enable)第一配合周边320和上 游配合周边346之间的配合，并因此推理地公开、示教以及启用第二配合 周边330和下游配合周边354之间的配合。

因此，一旦突出部分322被上游凹槽342所接收，则上游凹槽边缘 344由于所接收的突出部分322与上游边缘344接触而阻止两个排气处理 单元310、340转动。因此，具有特定尺寸、形状以及位置的突出部分322 和对应的上游凹槽342能确保恰当的配合和转动对准，因为带有太大的突 出部分的另一个子组件将不能配合到上游凹槽342中，并且带有太小的突 出部分的另一个子组件将允许子组件的轻微转动，这指示子组件的不恰当 的顺序或排序。

在某些实施方式中，与所描绘的实质上的矩形形成对照，突出部分 322和对应的上游凹槽342的形状可以为实质上的三角形、八边形等等。 因此，对接元件(即突出部分322和凹槽342)的尺寸、形状以及位置不 需要是特定的，只要尺寸、形状以及位置能确保选择性的子组件配合以及 转动对准即可。

图4为依据本发明的排气处理系统400的一个实施方式的横截面图。 所描绘的子组件400包括带有第一配合周边320和第二配合周边330的排 气处理单元310。示出了图3中的子组件的横截面图，以强调本发明的一 个实施方式的特定细节。

因此，突出部分322被具有特定尺寸、形状以及位置的上游凹槽342 所接收。该凹槽342为由上游凹槽边缘344产生的空间，该上游凹槽边缘 344转动地对准并可选择地配合排气处理单元310、340，只有突出部分 322可以恰当地配合到上游凹槽342中，与另一个排气处理单元的突出部 分形成对照(见图2)。

在所描绘的实施方式中，突出部分322和凹槽342两者为实质上矩形 形状并且为互补的尺寸。实现了选择性的配合、恰当地排列次序或排序， 因为只有突出部分322将恰当地配合到凹槽342中。所有其它突出部分将 具有不同的尺寸、形状或位置。实现了转动对准，因为只有当突出部分 322被配合在凹槽342内，第一配合周边320和上游配合周边346才可以 配合。因此，本发明通过要求系统内的子组件的选择性的配合和转动对准 来确保排气系统的恰当的组装。

图5为依据本发明的一种排气处理子组件500的一个实施方式的透视 图。对比图3和图4中示出的子组件，该所描绘的子组件500示教了带有 多个突出部分522和凹槽552的实施方式。因此，所示出的实施方式仅仅 是通过选择性的配合和转动对准来确保排气处理子组件的恰当的组装的 很多可能的实施方式中的一个。

类似于图3的子组件，排气处理单元510的第一配合周边520与上游 单元540的配合周边544配合。同样，排气处理单元510的第二配合周边 530与下游单元550的配合周边554配合。然而，不像图3的子组件，所 描绘的子组件500示出了分别呈第一组突出部分522和第二组凹槽532 的形式的第一和第二对接元件。

排气处理单元510的三个突出部分522具体地在尺寸、形状、位置和 数量方面对应于上游排气处理单元540的三个上游凹槽542。类似地，排 气处理单元510的四个凹槽532具体地在尺寸、形状、位置和数量方面对 应于下游排气处理单元550的四个下游突出部分552。因此，在组装过程 中，下游排气处理单元550不能被错误地排列次序或排序成紧挨着上游排 气处理单元540，因为下游排气处理单元550需要四个凹槽，而上游排气 处理单元540仅提供了三个凹槽542。

在某些实施方式中，突出部分522、552的数量和尺寸可以变化。在 其它实施方式中，排气处理单元510提供不同类型的对接元件。例如，一 个对接元件可以包括一组突出部分522，该组突出部分522与在排气处理 单元510的一侧的上游凹槽542对应(如所描绘的那样)，并且另一个对 接元件可以包括锯齿形边缘(serrated edge)，该锯齿形边缘对应于下游排 气处理单元的锯齿形边缘(未示出)。因此，具有不同类型的对接元件的 排气处理单元可以经过选择性的配合和强制性的转动对准来充分地实现 确保排气处理系统的恰当组装的任务。换言之，对接元件不需要是特定的 类型或式样来完成确保排气处理系统的恰当组装的一般任务。

现在参照图6，本发明的实施方式可以包括可以被选择性地连接到彼 此的多个模块化排气处理单元600。如先前所讨论的那样，模块化排气处 理单元600可以包括，例如，流入子组件、过滤器、催化转换器、流出子 组件或类似物。在一些实施方式中，第一模块化排气处理单元600可以包 括耦合到实质上连续的轴环604的一个端部602。在其它实施方式中，该 实质上连续的轴环604和第一模块化排气处理单元600可以为整体式的单 元，其中该实质上连续的轴环604从第一模块化排气处理单元600的一个 端部602延伸。

该实质上连续的轴环604可以是圆形的、正方形的、椭圆形的、三角 形的，或者可以包括本领域技术人员所知的任何其它形状。然而，在任何 情况下，该实质上连续的轴环604形成不具有可辨认的开端或末尾的整个 地封闭的空间，虽然它可以包括用焊接、粘合剂或其它连接特征(adjoining feature)接合的一个或更多个接缝。以此种方式，该实质上连续的轴环 604通过最少化组成部件以及实施和使用所必需的步骤来促进容易生产 和组装。

第一对接元件606可以被整合到实质上连续的轴环604中，以促进第 一和第二模块化排气处理单元600、608的转动对准和/或恰当的排序。具 体地，第一对接元件606可以唯一地与第二对接元件614兼容，其中该第 二对接元件614被整合到第二模块化排气处理单元608中。在一个实施方 式中，该第二对接元件614被整合到第二实质上连续的轴环612中，该第 二实质上连续的轴环612耦合到第二模块化排气处理单元608的端部 610。该第一和第二对接元件606、614可以被设置成在连接之后转动地对 准第一和第二模块化排气处理单元600、608。另外，在一些实施方式中， 第一和第二对接元件606、614可以起到确保第一和第二模块化排气处理 单元600、608被恰当地排序的作用。

为此目的，第一和第二对接元件606、614中的每一个可以包括唯一 地与另一个兼容的尺寸、形状和/或位置。在一个实施方式中，例如，第 一对接元件606可以包含尺寸和位置唯一的缺口，以容纳包含类似尺寸和 位置的突出部分的第二对接元件614。在其它实施方式中，第一对接元件 606可以包含，例如，突出部分、凹槽、锯齿、孔或类似物。同样地，第 二对接元件614可以包含突出部分、凹槽、锯齿、孔或类似物，其具有唯 一地与第一对接元件606兼容的尺寸、形状和/或位置。在操作过程中， 第一和第二对接元件606、614可以彼此啮合，以便在连接之后转动地对 准第一和第二模块化排气处理单元600、608，并在一些情况下，对第一 和第二模块化排气处理单元600、608恰当地排序。

现在参照图7A-7C，依据本发明的某些实施方式的实质上连续的轴环 604使得第一对接元件606能在多个唯一的位置被快速地和容易地整合在 轴环604中，从而简化用于产生多个唯一的轴环604的生产步骤。实际上， 本发明的此特征使得能够快速和容易地生产轴环604或具有轴环604的整 体式的模块化排气处理单元600，其中该轴环604是定做的以便和特定的 发动机平台一起使用，同时最小化用来和一种发动机平台一起使用的部件 被用于另一种平台的风险。

如图7A-7C中所示，实质上连续的轴环604可以包括具有沿着其周 边的预定的位置的多个第一对接元件606。该多个第一对接元件中的每一 个可以通过在预定的位置冲压、模塑、变形、弯曲或以其它形式成形实质 上连续的轴环604的一部分而被整合到实质上连续的轴环604中。

每个对接元件606可以以相对于实质上连续的轴环604向内的或向外 的方向被整合。当第一对接元件606被以相对于实质上连续的轴环604 向内的方向整合时，具有实质上对应的位置的第二对接元件614可以以相 对于第二实质上连续的轴环612向外的方向被整合，该第二实质上连续的 轴环612被耦合到第二模块化排气处理单元608的一个端部610或与第二 模块化排气处理单元608的一个端部610连续。以此种方式，第一和第二 对接元件606、614可以彼此啮合，以在连接之后，转动地对准第一和第 二模块化排气处理单元600、608。

在一个实施方式中，如图7A中所示，第一对接元件606可以包含设 置成容纳具有类似的尺寸、形状和位置的突出部分的凹槽。在另一个实施 方式中，如图7B中所示，第一对接元件606可以包含突出部分，该突出 部分被整合成从实质上连续的轴环604向外突出并且被设置成与对应的 凹槽啮合。而在另一个实施方式中，如图7C中所示，第一对接元件606 可以包括被整合成从实质上连续的轴环604向内突出的突出部分。在另外 的实施方式中，实质上连续的轴环604可以包括具有组合的尺寸、形状、 位置和/或定向的第一对接元件606。

现在参照图8，用于促进排气系统的恰当组装的方法800可以包括： 步骤802，提供第一模块化排气处理单元；步骤804，形成实质上连续的 轴环；步骤810，将第一对接元件整合到轴环中；以及步骤812，将实质 上连续的轴环连接到第一模块化排气处理单元。可选择地，该实质上连续 的轴环和第一模块化排气处理单元可以形成整体式的单元。

实质上连续的轴环可以具有实质上与第一模块化排气处理单元的端 部匹配的周边。例如，当第一模块化排气处理单元为实质上圆柱形时，该 实质上连续的轴环可以通过步骤806以及步骤808来产生，其中步骤806 形成其周边实质上对应于第一模块化排气处理单元的周边的圆筒，而步骤 808沿着圆筒的长度将第一对接元件整合在预定的位置。整合第一对接元 件的步骤808可以包括在预定的位置冲压、模塑、变形、弯曲或以其它形 式成形圆筒的一部分。

该方法可以进一步包括步骤814，提供第二模块化排气处理单元，其 中第二模块化排气处理单元可以连接到第一模块化排气处理单元。该第二 模块化排气处理单元可以进一步包括第二对接元件，该第二对接元件设置 成与第一对接元件啮合。该方法接下来可以包括步骤816，连接第一和第 二模块化排气处理单元，以使第一和第二对接元件啮合以便转动地对准第 一和第二模块化排气处理单元，以及在一些情况下，对第一和第二模块化 排气处理单元恰当地排序。在一个实施方式中，该方法进一步包括步骤 818，用比如密封垫和/或紧固件密封第一和第二模块化排气处理单元之间 的连接。

在不背离本发明的精神或基本特征下，可以以其它特定的形式实施本 发明。所描述的实施方式的所有方面应被考虑为仅是说明性的而非限制性 的。因此，本发明的范围通过附加的权利要求来指示而不是通过前面的描 述来指示。在权利要求的对等的意思和范围内的所有的变化应包括在它们 的范围内。