CN105452624B - 轴流式雾化模块 - Google Patents

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Abstract

一种用于处理发动机排气的排气处理部件，该排气处理部件包括壳体，该壳体包含入口和出口。混合装置位于该壳体内、在该入口与该出口之间，并且该混合装置包括：与该出口连通的外壳、具有第一端和第二端的分解管、以及邻近于该第二端布置的流动反向装置。该第一端从该外壳延伸并且被配置成用于接收来自该入口的排气、并且被配置成用于接收试剂排气处理流体。该第二端被定位在该外壳内。该流动反向装置被配置成将该排气与试剂排气处理流体的混合物沿预定方向引导到该外壳之中，该流动反向装置使排气的流动方向反向而朝向该分解管的第一端返回。

Description

轴流式雾化模块
技术领域
本披露涉及包括排放气体混合装置的排气后处理系统。
背景技术
此部分提供与本披露相关的背景信息，其并不一定是现有技术。
排气后处理系统可以在排气流穿过各种排气后处理部件之前将试剂排气处理流体定量给送到排气流中。例如，可以在排气穿过选择性催化还原(SCR)催化器之前将尿素排气处理流体定量给送到排气流中。然而，当排气与尿素排气处理流体已经充分混合时，SCR催化器才是最有效的。
发明内容
此部分提供本披露的总体概述、并且不是其全部范围或其全部特征的全面披露。
本披露提供了一种用于处理发动机排气的排气处理部件，该排气处理部件包括壳体，该壳体包含入口和出口。混合装置位于该壳体内、在该入口与该出口之间，并且该混合装置包括：与该出口连通的外壳、具有第一端和第二端的分解管、以及邻近于该第二端布置的流动反向装置。该第一端从该外壳延伸并且被配置成用于接收来自该入口的排气、并且被配置成用于接收试剂排气处理流体。该第二端被定位在该外壳内。该流动反向装置被配置成将该排气与试剂排气处理流体的混合物沿预定方向引导到该外壳之中，该流动反向装置使排气的流动方向反向而朝向该分解管的第一端返回。
从本文所提供的描述中将清楚其他适用范围。本概述中的说明和具体实例仅旨在用于展示的目的而并非旨在限制本披露的范围。
附图说明
在此描述的附图仅用于所选择实施例的而不是对所有可能实施方式的说明性目的，并且不旨在限制本披露的范围。
图1是根据本披露原理的排气系统的示意性表示；
图2是根据本披露原理的排气处理部件的透视图；
图3是图2中所展示的排气处理部件的透视侧视图；
图4是图2中所展示的排气处理部件的透视前视图；
图5是沿图4中的线5-5截取的截面视图；
图6是沿图4中的线6-6截取的截面视图；
图7是根据本披露的第一示例性实施例的混合组件的透视图；
图8是图7中所展示的混合组件的分解透视图；
图9是图7中所展示的混合组件的截面视图；
图10是根据本披露的第二示例性实施例的混合组件的透视图；
图11是图10中所展示的混合组件的流动反向装置和分散装置的透视图；
图12是图11中所展示的分散装置处于组装状态下的透视图；
图13是图11中所展示的分散装置处于未组装状态下的另一个透视图；
图14是根据本披露的第三示例性实施例的混合组件的透视图；
图15是图14中所展示的混合组件的流动反向装置和分散装置的透视图；
图16是图15中所展示的分散装置的透视图；
图17是根据本披露的第四示例性实施例的混合组件的透视图；
图18是图17中所展示的混合组件的局部透视图；
图19是图17的透视截面视图；
图20是根据本披露的第五示例性实施例的混合组件的透视图；
图21是图10中所展示的混合组件的分解透视图；
图22是根据本披露原理的排气处理部件的透视图；
图23是图22中所展示的排气处理部件的截面视图；
图24是根据本披露原理的排气后处理系统的透视图；
图25是形成了图24中所展示的排气后处理系统的一部分的排气处理部件的透视图；
图26是图25中所展示的排气处理部件的另一个透视图；
图27是图25中所展示的排气处理部件的透视顶视图；
图28是图25中所展示的排气处理部件的透视侧视图；
图29是图25中所展示的排气处理部件的截面透视图；
图30是图25中所展示的排气处理部件的截面视图；
图31是根据本披露原理的排气处理部件的透视侧视图；并且
图32是图31中所展示的排气处理部件的截面视图。
在附图的各视图中，对应的参考号表示对应的部分。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例性实施例。
图1示意性地展示了根据本披露的排气系统10。排气系统10可以至少包括与燃料源(未示出)联通的发动机12，一旦消耗掉，燃料就产生排放气体，排放气体排入具有排气后处理系统16的排气通道14。可以在发动机12的下游布置一对排气处理部件18和20，该对排气处理部件可以包括催化剂涂覆的基材或过滤器22和24。催化剂涂覆的基材或过滤器22和24可以是以下各项的任何组合：柴油微粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化器(DOC)、选择性催化还原(SCR)部件、贫NOx催化器、氨逃逸催化器、或本领域技术人员已知的任何其他类型的排气处理装置。如果使用的是DPF，则它可以是催化剂涂覆的。
尽管本披露并未要求，但排气后处理系统16可以进一步包括诸如增热装置或燃烧器26的部件以便增加经过排气通道14的排放气体的温度。提高排放气体的温度有利于实现在寒冷天气条件下以及在发动机12启动时点燃在排气处理部件18中的催化剂、以及在排气处理基材22或24是DPF时开始排气处理部件18的再生。
为协助对发动机12所产生的排放加以还原，排气后处理系统16可以包括定量给送模块28以用于周期性地将排气处理流体定量给送到排气流中。如图1中所展示的，定量给送模块28可以是定位在排气处理部件18上游，并且可运行来将排气处理流体注入到排气流中。就此而言，定量给送模块28是借助于入口管线34与试剂储箱30和泵32处于流体连通的以便将诸如柴油燃料或尿素的排气处理流体定量给送到排气处理部件18和20上游的排气通道14中。定量给送模块28还可以经由返回管线36与试剂储箱30连通。返回管线36允许任何未被定量给送进入排气流的排气处理流体得以返回试剂储箱30。排气处理流体通过入口管线34、定量给送模块28、和返回管线36的流动还协助了冷却定量给送模块28从而使得定量给送模块28不会过热。尽管附图中并未展示，但定量给送模块28可以被构型成包括在定量给送模块28周围传送冷却剂以对其加以冷却的冷却套。
有效地处理该排气流的所需的排气处理流体量可以随负荷、发动机转速、排放气体温度、排放气体流量、发动机燃料注入正时、所希望的NOx还原、气压计压力、相对湿度、EGR比率以及发动机冷却剂温度而变化。可以在排气处理部件18的下游定位NOx传感器或量计38。NOx传感器38可运行来将指明该排气NOx含量的信号输出给发动机控制单元40。可以经发动机/车辆的数据总线从发动机控制单元40将所有或者一些发动机运行参数提供给试剂电子定量给送控制器42。试剂电子定量给送控制器42也可以作为发动机控制单元40的一部分包括在内。如图1指示的，可以通过各传感器测量排放气体温度、排放气体流量和排气背压以及其他车辆运行参数。
有效处理排气流所需的排气处理流体的量也可能取决于发动机12的大小。就此而言，使用在火车机车、海洋应用、以及固定式应用中的大型柴油发动机可能具有超过单一定量给送模块28能力的排气流速。因而，尽管仅展示了单一定量给送模块28来用于排气处理流体的定量给送，但应理解的是本披露想象了将多重定量给送模块28用于试剂注入。
参见图2至图6，展示了排气处理部件18和20的示例性构型。如在图2中最佳示出，排气处理部件18和20被安排成彼此平行。然而，应理解的是，在不背离本披露范围的情况下，可以将排气处理部件18和20安排成基本上共轴。
排气处理部件18可以包括壳体44、入口46、和出口48。入口46可以与排气通道14连通，并且出口48可以与排气处理部件20连通。虽然出口48被展示为直接连接至排气处理部件20上，但是应理解的是，另外的导管(未示出)可以定位在出口48与排气处理部件20之间。该另外的导管可以是非线性的，使得穿过该导管的排气流必须在进入排气处理部件20中之前转弯。壳体44可以是圆柱形的并且可以包括支撑DOC 52的第一区段50和支撑DPF 56的第二区段54。尽管DOC 52被展示成位于DPF 56上游，但应理解的是在不背离本披露范围的情况下可以将DPF 56定位在DOC 52的上游。壳体44的对置末端可以包括端盖58和60以用于气密性地密封壳体44。端盖58和60可以是滑动配合的并且分别焊接至第一区段50和第二区段54上。第一区段50和第二区段54可以被夹具62紧固。使用夹具62允许容易地移除DOC 52或DPF 56以便维修、清洁、或更换这些部件。来自排气通道14的排气将进入入口46、穿过DOC52和DPF 56、并且在进入排气处理部件20之前离开出口48。
排气处理部件20基本上类似于排气处理部件18。就此而言，排气处理部件20可以包括壳体64、入口66、和出口68。入口66是与排气处理部件18的出口48连通的，并且出口68可以是与排气通道14的下游区段连通的。
壳体64可以是圆柱形的并且可以支撑SCR 70和氨逃逸催化器72。SCR优选地被定位在氨逃逸催化器72的上游。壳体64的对置末端可以包括端盖74和76以用于气密性地密封壳体64。端盖74和76可以是滑动配合的并且焊接至壳体64上。替代地，端盖74和76可以通过夹具(未示出)紧固至壳体64上。来自排气处理部件18的出口48的排气将进入入口66、穿过SCR 70和氨逃逸催化器72、并且在进入排气通道14的下游区段之前离开出口68。
定量给送模块28可以在定位在端盖74上靠近入口66的位置处。定量给送模块28可运行来在排气流穿过SCR 70之前将还原剂(例如尿素排气处理流体)注入该排气流中。将发生该排气和排气处理流体的充分相互混合以便在该混合物穿过SCR 70的过程中优化NOx从该排气流中的去除。为了有助于该排气流与该尿素排气处理流体的相互混合，可以将混合组件80定位在入口66的下游和SCR 70的上游。混合组件80被定位成靠近定量给送模块28，使得定量给送模块28可以将尿素排气处理流体直接定量给送到混合组件80中，在该混合组件中该流体可以与该排气流混合。
图7至图9展示了混合组件80的第一示例性实施例。混合组件80包括分解管82，该分解管包括可以紧固至端盖74上的第一端部分84和被定位成靠近SCR 70的第二端部分86。分解管82可以是基本上圆柱形性的，而径向膨胀的部分88被定位在第一端部分84与第二端部分86之间。径向膨胀的部分88包括：使分解管82膨胀的呈锥形膨胀部分90；圆柱形部分92，该圆柱形部分位于呈锥形膨胀部分90下游、具有的直径大于第一端部分84和第二端部分86的直径；以及使分解管82变窄的呈锥形变窄部分94。应理解的是，在不背离本披露范围的情况下，第一端部分84和第二端部分86可以具有不同的直径。还应理解的是，本披露不需要呈锥形变窄部分94。即，径向膨胀的部分88可以延伸跨过第二端部分86的整个长度。
第一端部分84可以被穿孔而使得第一端部分84包括多个第一穿孔96。第一穿孔96围绕第一端部分84的圆周、其大小可以改变并且有助于产生紊流并增大排气流在进入分解管82时的速度。尽管本披露不需要，但是可以将被穿孔的套环98围绕第一端部分84定位并且紧固至其上，该穿孔过的套环包括被形成为长形槽缝100的多个第二穿孔。被穿孔的套环98包括圆柱形部分102，该圆柱形部分具有的直径比第一端部分84的直径大。圆柱形部分102径向地变窄成轴向延伸凸缘104，该轴向延伸凸缘可以通过焊接、钎焊、或本领域技术人员已知的任何其他牢固附接方法在靠近径向膨胀的部分88的位置处被固定地联接至分解管82上。
长形槽缝100的尺寸可以大于第一穿孔96。长形槽缝100可以被定向在不同方向上，这些方向包括与分解管82的轴线平行的方向以及与分解管82的轴线正交安排的方向。然而，应理解的是，在不背离本披露范围的情况下，可以将每个长形槽缝100定向在同一方向上。类似于第一穿孔96，长形槽缝100有助于产生紊流并增大排气流在进入分解管82时的速度。
混合组件80包括位于第二端部分86处的流动反向装置106。流动反向装置106可以固定至第二端部分86上、或可以被挡板(未示出)支撑，该挡板在靠近第二端部分86的终止边缘108的位置处将流动反向装置106紧固至端盖74上。流动反向装置106是基本上杯形构件110，该构件中形成有中央突出部112。流动反向装置106具有的直径大于分解管82的第二端部分86的直径，使得当排气流进入杯形构件110中时，该排气流被强制在反方向上朝壳体64的入口66流回。该排气流的反向有助于该试剂排气处理流体与排气流在该排气流达到SCR 70之前相互混合。
流动反向装置106可以包括多个偏转构件114，以用于进一步有助于试剂排气处理流体与该排气流的相互混合。偏转构件114可以被形成为多个叶片，这些叶片从流动反向装置106的外壁118的内表面116径向地向内延伸。叶片114除了径向地向内延伸之外还可以是相对于分解管82的轴线成角度的以便进一步在排气流离开流动反向装置106时引导该排气流。叶片114可以是平坦构件、或可以是略微弯曲的。尽管叶片114被展示为紧固至流动反向装置106的内表面116上，但是应理解的是，叶片114可以紧固至分解管82的第二端部分86上。
如在图6中所示，混合组件80可以被安排在与入口66的轴线正交的方向上。因此，排气流将在被引向SCR 70之前垂直地进入混合组件80中。当排气流进入分解管82的第一端84时，该排气流的速度可以增大并且该排气流的流动由于第一穿孔和第二穿孔96和100而变得扭曲。当该排气进入径向膨胀的部分88时，流动可能趋向于保持是沿着分解管82的轴线。虽然排气流的速度可能减慢，但是该速度仅减慢到确保排气与试剂排气处理流体令人满意地相互混合的最小程度。就此而言，径向膨胀的部分88使排气流中由穿孔96和100所产生的紊流分散，这有助于将任何潜在的速度损失最小化。下表1中汇总了排气流在排气处理部件20内的各个区域处的峰值速度。
区域 峰值速度(m/S)
A 84
B 120
C 102
D 102
E 120
F 120
G 25
表1
如在表1和图6中可以看到，当排气流从入口66进入时，该排气可以具有84m/s的峰值速度(区域A)。当该排气进入混合组件80而穿过套环98和分解管82的第一端部分84时，速度可以增大(区域B)。区域B中的速度增大在由定量给送模块28所注入的排气处理流体的速度与流经穿孔96和100的排放气体之间产生大的速度差。该大排气流的速度差导致了比该排气处理流体的表面张力特征更大的空气动力，这将导致排气处理流体的液滴破碎和雾化。
接着，当该排气进入径向膨胀的部分88时，该排气可以略微减慢(区域C和D)。当该排气离开径向膨胀的部分并且进入流动反向装置106中时，速度接着可以增大(区域E和F)。该排气速度可以接着在排气到达SCR 70时减小(区域G)。由于排气速度在该排气处理流体被定量给送至该排气流处的位置(区域B)增大、并且在其离开流动反向装置106时增大，所以该排气和排气处理流体可以被充分地相互混合以确保该排气处理流体的令人满意的雾化。
无论如何，当排气流在径向膨胀的部分88(区域D)中时，低速流的区120出现在与分解管82的内壁122相邻的位置处(图9)。这些区120在排气流穿过径向膨胀的部分88时环绕该排气流并且有助于防止内壁122被该试剂排气处理流体润湿。防止内壁122被润湿就防止了或至少基本上最小化了固体尿素沉积物在内壁122上的积聚。
当排气流进入分解管82的第二端部分86中时，该排气流的速度将再次增大并且当其进入和离开流动反向装置106时仍然增大。在进入流动反向装置106时，该排气流的流动方向将朝向入口66反向回去。当排气流离开该流动反向装置106时，排气将被叶片114引导，这将有助于排气与试剂排气处理流体的进一步相互混合。另外，该排气流可以撞击分解管82的呈锥形变窄部分94，这可能进一步有助于将该排气流引导离开混合组件80。接着该排气流自由地流动朝向SCR 70。
现在参见图10至图13，将描述第二示例性混合组件200。混合组件200类似于图7至图9所展示的混合组件80。因此为清晰起见，在此省略了对各个组件共用的部件的描述。混合组件200包括偏转装置202，该偏转装置包括多个偏转构件204。如在图13中最佳示出，偏转装置202可以是由金属(例如，铝、钢、钛)、或本领域技术人员已知的任何其他材料的长形条206形成的。偏转构件204是与长形条206一体的(即，整体)并且被形成为平坦的接片，这些接片从长形条206、从长形条206中形成的多个切口208径向地向外弯折。
可以将偏转构件204设计成以类似于叶片114的方式起作用。就此而言，当排气流离开流动反向装置106时，该排气将被偏转构件204引导，这将有助于该排气与试剂排气处理流体的进一步相互混合。如在图12和图13中最佳示出，切口208是相对于一段长形条206成角度的。当偏转构件204从长形条206向外弯折时，偏转构件204也相对于混合组件200的轴线成角度，这可以用来在排气流离开流动反向装置106时沿多个预定方向引导该排气流。
偏转构件204可以具有基本上等于分解管82的第二端部分86与流动反向装置106的外壁118之间的距离的长度。替代地，偏转构件204可以具有小于第二端部分86与外壁118之间的距离的长度。在另一个替代方案中，偏转构件204可以各自具有终端伸出部210，该终端伸出部对偏转构件204提供了大于第二端部分86与外壁118之间的距离的长度。终端伸出部210接着可以抵接流动反向装置106的外壁118的终端212，这有助于将偏转装置202相对于流动反向装置106进行定位。通过提供位置来将每个接片焊接、钎焊、或紧固到流动反向装置106上(如果希望的话)，终端伸出部210还可以有助于将偏转装置202紧固至流动反向装置106上。
现在参见图14至图16，展示了第三示例性混合组件300。混合组件300基本上类似于图7至图9所示的混合组件80。因此为清晰起见，在此省略了对各个组件共用的部件的描述。虽然图14中未展示套环98，但是应理解的是，混合组件300可以包括套环98。混合组件300包括偏转装置302，该偏转装置包括多个偏转构件304。如在图15中最佳示出，偏转装置302可以是由金属(例如，铝、钢、钛)、或本领域技术人员已知的任何其他材料的环形环306形成的。偏转构件304是与环形环306一体的(即，整体)并且被形成为平坦的接片，这些接片可以从环形环、从环形环306中形成的多个切口308轴向地向外弯折。虽然偏转构件304被展示为在朝向流动反向装置106的内部310的方向上弯折，但是应理解的是，偏转构件304可以在背离内部310的方向上弯折。
可以将偏转构件304设计成以类似于叶片114的方式起作用。就此而言，当排气流离开流动反向装置106时，该排气将被偏转构件304引导，这将有助于该排气与试剂排气处理流体的进一步相互混合。偏转构件304也可以相对于混合组件300的轴线成角度，这可以用来在排气流离开流动反向装置106时沿多个预定方向引导该排气流。
一旦偏转构件304弯折到所希望的方向，偏转装置的内环312和外环314将被限定。内环312可以用于通过焊接、钎焊、或本领域技术人员已知的任何其他固定方法以任何方式将偏转装置302紧固至分解管82的第二端部分86上。偏转装置302还可以包括从外环314向外延伸的轴向延伸凸缘316。轴向延伸凸缘316可以对应于流动反向装置106的终端212(图11)并且与终端212重叠，使得轴向延伸凸缘316可以通过焊接、钎焊、或已知的任何其他附接方法紧固至流动反向装置106上。
现在参见图17至图19，展示了第四示例性实施例。混合组件400类似于图7至图9所展示的混合组件80。因此为清晰起见，在此省略了对各个组件共用的部件的描述。混合组件400包括位于第二端部分86处的流动反向装置106，该流动反向装置是基本上杯形构件，该基本上杯形构件中形成有中央突出部。与以上所描述的偏转构件204和304相比，混合组件400可以包括联接在流动反向装置106与分解管82之间的流动分散盖402。
流动分散盖402包括将流动分散盖402联接至流动反向装置106上的第一轴向延伸唇缘404以及将流动分散盖402联接至分解管82上的第二轴向延伸唇缘406。具有多个通孔410的被穿孔的锥形环408位于轴向延伸唇缘404与406之间。类似于第一穿孔96和第二穿孔100，通孔410有助于产生紊流并且增大排气流在离开流动反向装置106时的速度。通孔410的大小和形状可以用任何所希望的方式来确定。就此而言，虽然通孔410被展示为圆形，但是应理解的是，通孔可以是任何形状，包括方形、矩形、三角形、卵形等等。锥形环408可以包括与第一轴向延伸唇缘404相邻的第一部分412和与第二轴向延伸唇缘406相邻的第二部分414。
分流环416可以被定位在第二部分414与分解管82之间。如在图19中最佳示出，分流环416包括联接至分解管82上的圆柱形部分418以及背离圆柱形部分418在分解管82与圆锥形环408之间延伸的成角度凸缘420。可以将成角度凸缘420以任何希望来进一步有助于使流量从混合组件400中分流出去的角度进行定位。就此而言，成角度凸缘可以是相对于圆柱形部分418成25度至75度范围内、优选在35度至65度范围内的角度，并且最优选地成一个角度。
在进入流动反向装置106时，该排气流的流动方向将朝向入口66反向回去。当该排气流离开流动反向装置106时，该排气将被分流环416引导穿过通孔410离开，这将有助于该排气与试剂排气处理流体的进一步相互混合。接着该排气流自由地流动朝向SCR 70。
现在参见图20和图21，展示了第五示例性实施例。混合组件500基本上类似于图7至图9所示的混合组件80。因此为清晰起见，在此省略了对各个组件共用的部件的描述。混合组件500包括位于分解管82的第二端部分86处的流动反向装置502，该流动反向装置是基本上杯形构件，该基本上杯形构件中形成有中央突出部503。流动反向装置502可以包括在其外壁506中形成的多个流动偏转构件504。偏转构件504是与流动反向装置502一体的(即，整体)并且被形成为平坦的接片，这些接片从外壁506、从外壁506中形成的多个切口508径向地向外弯折。可以将偏转构件504设计成以类似于叶片114的方式起作用。就此而言，当排气流穿过切口508离开流动反向装置502时，该排气流将变得紊乱且被偏转构件504引导，这将有助于该排气与试剂排气处理流体的进一步相互混合。
混合组件500可以进一步包括被定位在流动反向装置502的终端512与分解管82之间的分散环510。分散环510可以是由金属(例如，铝、钢、钛)、或本领域技术人员已知的任何其他材料的环形环514形成的。圆柱形凸缘516可以背离环形环514轴向地延伸。圆柱形凸缘516可以用已知的任何方式而被焊接、钎焊、或紧固至分解管82上。环形环514包括在其中形成的多个扇贝形凹陷518。凹陷518用作出口端口以允许排气流离开混合组件500。相应地，该排气流可以穿过切口508离开、或可以穿过凹陷518离开。相邻的凹陷518可以被环形环514的凸台部分520隔开。每个凸台部分520的、被定位成与圆柱形凸缘516相反的终端522可以在轴向方向上弯折以提供抵接表面，该抵接表面可以在分散环510被紧固至分解管82上之前将分散环510相对于流动反向装置502定位。
在进入流动反向装置502时，该排气流的流动方向将朝向入口66反向回去。当排气流离开流动反向装置502时，该排气可以穿过切口508离开并且被偏转构件504偏转到所希望的方向上，或者该排气流可以穿过在分散环510中形成的多个凹陷518离开。与该排气流离开混合组件500时的位置无关，该排气流在流动朝向SCR 70之前进一步与试剂排气处理流体相互混合。
虽然每个混合组件是相对于在包含单一SCR 70的排气处理部件20中的使用进行描述的，但是本披露不限于此。如在图22和图23中最佳示出，混合组件可以用于具有一对SCR 70的排气处理部件20中。图22展示了一对被安排成平行的排气处理部件18和20。排气处理部件18类似于之前所描述的实施例，所以省略了其描述。
如在图23中最佳示出的排气处理部件20包括混合组件80(或以上所描述的任何其他混合组件)，以用于混合由定量给送模块28定量给送到该排气流中的排气处理流体。排气处理部件20包括与一对端盖602和604连通的一对壳体600。端盖602和604可以通过焊接而紧固至壳体600上、或者可以通过夹具(未示出)紧固至壳体600上。混合组件80和定量给送模块28被紧固在导管606中，该导管提供排气处理部件18与排气处理部件20之间的连通。导管606可以包括第一部分608和第二部分610，这两个部分各自分别包括凸缘612和614，这两个凸缘可以通过焊接、或通过夹具(未示出)来紧固。每个壳体600支撑多个排气处理部件基材618，这些基材可以是SCR、氨逃逸催化器、和用于处理排气与排气处理流体的混合物的过滤器的组合。
当排气进入混合组件80时，尿素排气处理流体可以由定量给送模块28直接定量给送到混合组件80中。当排气与排气处理流体的混合物行进穿过分解管82和流动反向装置106时，该排气处理流体和排气流将在穿过排气处理部件基材618之前充分相互混合。混合组件80可以包括偏转构件或叶片114，以便有助于将排气与排气处理流体相互混合。由于在该示例性实施例中使用了一对各自包括排气处理部件基材618的壳体600，所以可以将叶片114定位在流动反向装置106内以确保将基本上等量的排气流被引导至每个壳体600中。即，应理解的是，偏转构件114(以及每个示例性实施例中的偏转构件)可以被定向和定位成将排气引导至所希望的方向。以此方式，排气可以被排气处理部件基材618适当地处理。
现在参见图24至图30，展示了包括排气处理部件702和704的示例性排气处理组件700。如在图24中最佳示出，排气处理部件702和704被安排成彼此平行。然而，应理解的是，在不背离本披露范围的情况下，可以将排气处理部件702和704安排成基本上共轴。
排气处理部件702可以包括壳体706、入口708、和出口710。入口708可以与排气通道14连通，并且出口710可以与排气处理部件704连通。虽然出口710被展示为直接连接至排气处理部件704上，但是应理解的是，另外的导管(未示出)可以定位在出口710与排气处理部件704之间。该另外的导管可以是非线性的，使得穿过该导管的排气流必须在进入排气处理部件704中之前转弯。
壳体706可以是圆柱形的并且可以包括支撑DOC 714的第一区段712和支撑混合组件718的第二区段716(图29和图30)。DOC 714可以例如用DPF或催化剂涂覆的DPF替代，而并不背离本披露的范围。壳体706的对置末端可以包括端盖720和722以用于气密性地密封壳体706。端盖720和722可以是滑动配合的并且分别焊接至第一区段712和第二区段716上。第一区段712和第二区段716可以被夹具724紧固。替代地，第一区段712和第二区段716可以是滑动配合的或焊接的，而并不背离本披露的范围。使用夹具724允许容易地移除DOC 714或混合组件718以便维修、清洁、或更换这些部件。可以将穿孔挡板725直接定位在入口708的下游并且在DOC 714的上游。来自排气通道14的排气将进入入口708、穿过穿孔挡板725、DOC714和混合组件718、并且在进入排气处理部件704之前离开出口710。
排气处理部件704基本上类似于排气处理部件702。就此而言，排气处理部件704可以包括壳体726、入口728、和出口730。入口728是与排气处理部件702的出口710连通的，并且出口730可以是与排气通道14的下游区段连通的。
壳体726可以是圆柱形的并且可以支撑SCR 732和氨逃逸催化器734。SCR 732优选地被定位在氨逃逸催化器734的上游。壳体726的对置末端可以包括端盖736和738以用于气密性地密封壳体726。端盖736和738可以是滑动配合的并且焊接至壳体726上。替代地，端盖736和738可以通过夹具(未示出)紧固至壳体726上。来自排气处理部件702的出口710的排气将进入入口728、穿过SCR 732和氨逃逸催化器734、并且在进入排气通道14的下游区段之前离开出口730。
定量给送模块28可以在定位在端盖722上靠近出口710的位置处。如在之前描述的实施例中，定量给送模块28可运行来在排气流穿过SCR 732之前将还原剂(例如尿素排气处理流体)注入该排气流中。将发生该排气和排气处理流体的充分相互混合以便在该混合物穿过SCR 732之前优化NOx从该排气流中的去除。为了有助于该排气流与该尿素排气处理流体的相互混合，可以将混合组件718定位在DOC 714的下游和SCR 732的上游。混合组件718被定位成靠近定量给送模块28，使得定量给送模块28可以将尿素排气处理流体直接定量给送到混合组件718中，在该混合组件中该流体可以与该排气流混合。
图29和图30最佳地展示了混合组件718。类似于之前描述的实施例，混合组件718包括分解管82，该分解管包括可以紧固至端盖722上的第一端部分84和被定位成靠近DOC714的第二端部分86。分解管82可以是基本上圆柱形性的，而径向膨胀的部分88被定位在第一端部分84与第二端部分86之间。流动反向装置740位于第二端部分86处。除了分解管82被固定到端盖722上之外，混合组件718可以通过穿孔支撑板742被支撑在壳体706内。
支撑板742包括环绕了孔口746的环形中央部分744，该孔口是由固定至分解管82上的轴向延伸凸缘748限定的。支撑板742的环形外部分750包括用于允许排气流经其中的多个通孔752。外部分750还包括用于将支撑板742固定至壳体706上的轴向延伸凸缘754。可以在该环形中央部分744与环形外部分750之间定位轴向延伸的肩台部分756。肩台部分756为混合组件718的圆柱形外壳758提供了安装表面。外壳758包括固定至肩台部分756上的近端760以及固定至流动反向装置740上的远端762。径向延伸的安装凸缘764接收出口710的末端766。
如图30中最佳所示，排气流将进入入口708、经过穿孔挡板725、并且进入DOC 714。在排气离开DOC 714之后，排气将接近混合组件718。虽然本披露不作要求，但混合组件718可以是固定至流动反向装置740的外表面770上的杯形鼻部768。杯形鼻部768可以包括锥形的、半球形的、或椭球形的外表面772，该外表面在与排气接触时将引导排气围绕该混合组件718。杯形鼻部768还可以具有相对于排气方向而言的凹形表面。此外，杯形鼻部768可以具有在外表面772上形成的多个凸起的或凹入的特征(例如，隆起或陷窝，未示出)。虽然杯形鼻部768被展示为是固定至流动反向装置740上，但应理解的是，杯形鼻部768可以由支撑板(未示出)支撑在靠近流动反向装置740的位置处。例如，可以使用类似于支撑板742的具有允许排气流动的通孔752的支撑板，其中环形中央部分744限定了杯形鼻部768而不是孔口746。
在经过了混合组件718周围之后，排气将穿过支撑板742的通孔752。在穿过了支撑板742之后，排气可以穿过穿孔96和100进入混合组件718。为了辅助将排气给送到混合组件718中，端盖722可以限定将排气引导到混合组件718中的多个弯曲表面(例如，类似于流动反向装置740，未示出)。在进入了分解管82之后，排气流将暴露给由定量给送模块28定量给送到混合组件718中的排气处理流体(例如，尿素)。在排气流经了分解管82之后，排气将被流动反向装置740沿反方向引导到外壳758之中。接着排气可以通过出口710离开外壳758并且进入排气处理部件704，SCR 732和氨逃逸催化器734被定为在该排气处理部件处。
根据上述构型，排气流将在排气处理部件702内被迫反转方向两次。也就是说，排气流将在进入混合组件718时第一次反转方向，并且排气将由于与流动反向装置740接触而第二次反转方向。由于排气流在前行经过排气处理部件702时反转方向两次，因此排气流将变得扭曲，这增大了使排气处理流体与排气在排气进入SCR 732之前相混合的能力。由于排气处理流体与排气的混合增加，SCR 732从排气中去除NOx的功效可以增大。
虽然在图29和图30中未展示出，但应理解的是，流动反向装置740可以包括多个偏转构件，如叶片114。替代地，可以在排气处理部件702中使用混合组件200、300、400和500中的任一者，而并不背离本披露的范围。
现在参见图31和图32，展示了排气处理部件800。排气处理部件800包括壳体802、入口804、和出口806。壳体802可以包括内部外壳807和外部外壳808。在内部外壳806与外部外壳808之间可以布置隔热材料810。入口804可以联接到排气通路14上并且包括内锥体812和外锥体814。在内锥体812与外锥体814之间可以布置隔热材料810。内锥体812可以固定至内部外壳807上，并且外锥体814可以固定至外部外壳808上。内锥体812可以首先固定至外锥体814上，并且接着入口804可以固定至内部壳体807和外部外壳808上。出口806可以包括固定至外部外壳808上的外套筒816并且包括内套筒818。内套筒818可以由气密性密封的一个或多个区段构造而成。在内套筒818与外套筒816之间可以布置隔热材料810。出口806可以从壳体802向外径向延伸，而入口804可以是与壳体802共轴的。
端盖820可以在壳体802的与入口804相反的一端处联接到壳体802上。定量给送模块28可以定位在端盖820上(或另外的凸缘(未示出)上)靠近出口806的位置处。如在之前描述的实施例中，定量给送模块28可运行来在排气流穿过SCR(未示出)之前将还原剂(例如尿素排气处理流体)注入该排气流中。将发生该排气和排气处理流体的充分相互混合以便在该混合物穿过该SCR之前优化NOx从该排气流中的去除。为了有助于该排气流与该尿素排气处理流体的相互混合，可以将混合组件718定位在入口804与出口806之间。混合组件718被定位成靠近定量给送模块28，使得定量给送模块28可以将排气处理流体直接定量给送到混合组件718中，在该混合组件中该流体可以与该排气流混合。
图32最佳地展示了在排气处理部件800中的混合组件718。混合组件718包括分解管82，该分解管包括可以紧固至端盖820上的第一端部分84和被定位成靠近入口804的第二端部分86。排气流将进入入口804并接近混合组件718。虽然本披露不作要求，但混合组件718可以包括被固定至流动反向装置740的外表面770上的杯形鼻部768。杯形鼻部768可以包括锥形的、半球形的、或椭球形的外表面772，该外表面在与排气接触时将引导排气围绕该混合组件718。杯形鼻部768还可以具有相对于排气方向而言的凹形表面。此外，杯形鼻部768可以具有在外表面772上形成的多个凸起的或凹入的特征(例如，隆起或陷窝，未示出)。在经过了混合组件718周围之后，排气将穿过支撑板742的通孔752。在穿过了支撑板742之后，排气可以穿过穿孔96进入混合组件718。虽然在图32中混合组件718被展示为不包括穿孔套环98，但应理解的是，所展示的实施例可以包括穿孔套环98，而并不背离本披露的范围。
在进入了分解管82之后，排气流将暴露给由定量给送模块28定量给送到混合组件718中的排气处理流体(例如，尿素)。在排气流经了分解管82之后，排气将被流动反向装置740沿反方向引导到外壳758之中。接着排气可以通过出口806离开外壳758并且进入可以定位有SCR的另一个排气处理部件(例如，图24中展示的排气处理部件)。
虽然在图32中未展示出，但应理解的是，流动反向装置740可以包括多个偏转构件，如叶片114。替代地，可以在排气处理部件800中使用混合组件200、300、400和500中的任一者，而并不背离本披露的范围。
根据上述构型，排气流将在排气处理部件800内被迫反转方向两次。也就是说，排气流将在进入混合组件718时第一次反转方向，并且排气将由于与流动反向装置740接触而第二次反转方向。由于排气流在前行经过排气处理部件800时反转方向两次，因此排气流将变得扭曲，这增大了使排气处理流体与排气在排气进入SCR之前相混合的能力。由于排气处理流体与排气的混合增加，该SCR从排气中去除NOx的功效可以增大。
此外应理解的是，排气处理部件800不包括DOC、DPF、SCR、或某一其他类型的排气处理基材。在没有任何这些装置的情况下，可以将部件800做成紧凑的。这样的设计允许用部件800对现有的包含SCR的排气后处理系统进行翻新，以辅助增大排气与尿素排气处理流体的混合。
应理解的是，可以在希望时对上述每种构型进行修改。例如，虽然图24中所展示的入口708被展示为具有90度的弯度，但本披露考虑了像图31中展示那样的共轴入口(即，入口804)或像入口728那样的径向定位的入口。类似地，出口710可以用共轴出口(类似于共轴入口804)或具有90度弯度的出口(类似于入口708)替代。可以对部件800进行类似的修改，而并不背离本披露的范围。
以上对这些实施例的描述是出于展示和描述的目的提供的。其并不旨在是详尽的或是限制本披露。具体实施例的单独的要素和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括在本披露的范围之内。

Claims (28)

1.一种用于处理发动机排气的排气处理部件，该排气处理部件包括：
包含入口和出口的壳体；以及
位于该壳体内、在该入口与该出口之间的混合装置，该混合装置包括：
与该出口连通的外壳；
具有第一端和第二端的分解管，该第一端从该外壳延伸并且被配置成用于接收来自该入口的排气并且被配置成用于接收一种试剂排气处理流体，并且该第二端被定位在该外壳内；以及
邻近于该第二端布置的流动反向装置，该流动反向装置被配置成将该排气与试剂排气处理流体的混合物沿预定方向引导到该外壳之中，
其中，该流动反向装置使该排气的流动方向反向而朝向该分解管的第一端返回；
并且，该排气处理部件还包括在该分解管的第一端上游固定至该壳体的内表面上的支撑板，该支撑板限定了用于接收该分解管的孔口以及用于允许排气在进入该分解管的第一端之前流经其中的多个通孔。
2.如权利要求1所述的排气处理部件，其中在进入该分解管的第一端之后该排气流的方向反向。
3.如权利要求1所述的排气处理部件，进一步包括被固定至该流动反向装置的外表面上的杯形鼻部。
4.如权利要求3所述的排气处理部件，进一步包括围绕该第一端布置的套环，该套环包括接收该排气的多个穿孔。
5.如权利要求1所述的排气处理部件，其中流动反向装置包括用于将该排气与试剂排气处理流体互混的多个偏转构件。
6.如权利要求5所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件被形成为多个叶片，并且这些叶片被固定至该流动反向装置的内表面上。
7.如权利要求5所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件是由多个接片形成的，这些接片从围绕该流动反向装置的圆周形成的多个切口突出。
8.如权利要求7所述的排气处理部件，进一步包括分散环，该分散环具有固定在该分解管的第二端与该流动反向装置之间的多个扇贝形凹陷。
9.如权利要求5所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件是围绕被紧固在该分解管的第二端处的圆柱形环形成的。
10.如权利要求5所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件是围绕被紧固在该分解管的第二端与该流动反向装置之间的环形环形成的。
11.如权利要求5所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件包括被固定在该分解管的第二端处的分流环。
12.如权利要求11所述的排气处理部件，进一步包括紧固在该分解管的第二端与该流动反向装置之间的流动分散盖，该流动分散盖包括在其中形成的多个通孔。
13.如权利要求1所述的排气处理部件，其中，该分解管包括位于该第一端与第二端之间的径向膨胀的部分。
14.一种用于处理发动机产生的排气的排气处理部件，该排气处理部件包括：
壳体；
被定位在该壳体内的第一排气处理部件基材；
用于将试剂排气处理流体定量给送到该排气中的定量给送模块，该定量给送模块被紧固至该壳体上并且被定位在该第一排气处理部件基材的下游；以及
位于该壳体内并且被定位在该定量给送模块下游的混合装置，该混合装置包括：
外壳；
具有第一端和第二端的分解管，该第一端从该外壳延伸并且与该定量给送模块直接连通，该第二端被定位在该外壳内；
邻近于该第二端布置的流动反向装置，该流动反向装置将该排气与试剂排气处理流体沿预定方向引导到该外壳之中；以及
在该分解管的第一端上游固定至该壳体的内表面上的支撑板，该支撑板限定了用于接收该分解管的孔口以及用于允许排气在进入该分解管的第一端之前流经其中的多个通孔，
其中在进入该分解管的第一端之后该排气流的方向第一次反向；并且
该流动反向装置使该排气流的方向第二次反向而朝向该分解管的第一端返回。
15.如权利要求14所述的排气处理部件，进一步包括被固定至该流动反向装置的外表面上的杯形鼻部。
16.如权利要求15所述的排气处理部件，进一步包括围绕该第一端布置的套环，该套环包括接收该排气的多个第二穿孔。
17.如权利要求14所述的排气处理部件，其中流动反向装置包括用于将该排气与试剂排气处理流体互混的多个偏转构件。
18.如权利要求17所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件被形成为多个叶片，并且这些叶片被固定至该流动反向装置的内表面上。
19.如权利要求17所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件是由多个接片形成的，这些接片从围绕该流动反向装置的圆周形成的多个切口突出。
20.如权利要求19所述的排气处理部件，进一步包括分散环，该分散环具有固定在该分解管的第二端与该流动反向装置之间的多个扇贝形凹陷。
21.如权利要求17所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件是围绕被紧固在该分解管的第二端处的圆柱形环形成的。
22.如权利要求17所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件是围绕被紧固在该分解管的第二端与该流动反向装置之间的环形环形成的。
23.如权利要求17所述的排气处理部件，其中，这些偏转构件包括被固定在该分解管的第二端处的分流环。
24.如权利要求23所述的排气处理部件，进一步包括紧固在该分解管的第二端与该流动反向装置之间的流动分散盖，该流动分散盖包括在其中形成的多个通孔。
25.如权利要求14所述的排气处理部件，其中，该分解管包括位于该第一端与第二端之间的径向膨胀的部分。
26.如权利要求14所述的排气处理部件，其中，该第一排气处理部件基材是氧化催化器基材。
27.如权利要求26所述的排气处理部件，进一步包括在该壳体下游并被安排成与该第一排气处理部件平行的第二排气处理部件。
28.如权利要求27所述的排气处理部件，其中，该第二排气处理部件是SCR催化器基材。
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