CN105715340B - 用于后处理系统的混合系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种用于后处理系统的混合系统。混合系统包括混合管。混合管设置为与排气导管流体连通。混合系统还包括定位在混合管上的喷射位置处的还原剂喷射器。混合系统还包括定位在喷射位置下游的混合器组件。混合器组件包括以连续布置方式设置的多个混合元件，使得多个混合元件中的每个设置在彼此的下游。

Description

用于后处理系统的混合系统
技术领域
本发明涉及一种混合系统，更具体地，涉及一种用于后处理系统的混合系统。
背景技术
后处理系统与发动机系统相关联。后处理系统被构造为在排气流进入大气之前处理并还原排气流中存在的氮氧化物(NOX)。为了还原NOX，后处理系统可以包括还原剂输送模块、还原剂喷射器、和选择催化还原(SCR)模块。
还原剂喷射器被构造为将还原剂喷射到流经后处理系统的混合管的排气中。为了改进NOX转化的水平，必须实现还原剂与排气更好的流动分布和混合。混合元件固定在混合管内侧，使得可以在混合管的较短长度内实现排气中增加的湍流和改进的还原剂分布。
但是，有时混合元件可以提供还原剂颗粒收集在其上的表面，从而形成固体沉积。沉积形成转而可以使得发动机上的背压增大并且降低混合元件的总体效率。另外，后处理系统的功能性也会受影响，导致NOX转化能力下降且氨泄漏增加。
美国专利No.8272777描述了一种用于混合排气系统的排气管中的排气流与流体的方法，其中，流体是借助于喷射装置喷射到排气管中。排气流在排气管中在喷射装置的区域内沿着平行于排气管的流动方向被引导。流体被直接喷射在偏转元件上，偏转元件在排气管中沿着中心喷射方向布置，该中心喷射方向偏离流动方向一角度，其中借助于设置在偏转元件上且至少部分地相对于流动方向调升一角度的至少一个钣金零件，排气流相对于流动方向从其流动方向转向至中心分布方向。
发明内容
在本发明的一种实施方式中，公开一种用于后处理系统的混合系统。混合系统包括混合管。混合管被设置为与排气导管流体连通。混合系统还包括定位在混合管上的喷射位置处的还原剂喷射器。混合系统还包括定位在喷射位置下游的混合器组件。混合器组件包括以连续布置方式(in a series arrangement)设置的多个混合元件，使得多个混合元件中的每个设置在彼此的下游。
通过以下描述和附图将清楚本发明的其它特征和方面。
附图说明
图1是根据本发明的实施方式的具有关联在其中的后处理系统的示例性发动机系统的示意图；
图2是根据本发明的实施方式的图1的后处理系统的混合管的一部分的内部透视图；
图3、4和5是根据本发明的一些实施方式的与图2的混合组件相关联的各个混合元件的透视图；
图6和7是根据本发明的一些实施方式的第一混合元件的透视图；
图8是根据本发明的其它实施方式的具有另一混合组件的图1的混合管的一部分的内部透视图；
图9是与图8的混合组件相关联的混合元件的透视图；和
图10是根据本发明的一些其它实施方式的具有另一混合组件的图1的混合管的一部分的内部透视图。
具体实施方式
只要有可能，整个附图中使用的相同附图标记表示相同或类似部件。参照图1，图示出根据本发明的一种实施方式的示例性发动机系统100的示意图。发动机系统100包括发动机102，其可以是内燃发动机，诸如往复活塞发动机或燃气涡轮发动机。发动机102是火花点火式发动机或压燃发动机，诸如柴油发动机、均质压燃发动机、或反应性控制压燃发动机、或本领域已知的其它压燃发动机。发动机102可以被供以以下燃料：汽油、柴油燃料、生物柴油、二甲醚、乙醇、天然气、丙烷、氢气、其组合、或本领域已知的任何其它燃烧燃料。
发动机102可以包括其它部件(未示出)，诸如燃料系统、进气系统、包括传输系统的驱动系等。发动机102可以用以向包括但不限于公路卡车、越野卡车、运土机、发电机等任意机器提供动力。相应地，发动机系统100可以与包括但不限于运输、建筑、农业、林业、发电和材料处理的产业相关联。
参照图1，发动机系统100包括流体地连接至发动机102的排气歧管的后处理系统104。后处理系统104被构造为处理离开发动机102的排气歧管的排气流。排气流包含排放化合物，其可以包括氮氧化物(NOX)、未燃碳氢化合物、颗粒物、和/或本领域已知的其它燃烧产物。后处理系统104可以被构造为在NOX、未燃碳氢化合物、颗粒物、其组合、或排气流中存在的其它燃烧产物离开发动机系统100之前对其进行捕集或转化。
在图示的实施方式中，后处理系统104包括流体地连接至发动机102的排气导管108的第一模块106。在发动机运行过程中，第一模块106被布置为在内部接收来自排气导管108的发动机排气。第一模块106可以包含各种排气处理装置，诸如柴油氧化催化器(DOC)110和柴油颗粒过滤器(DPF)112，但也可以使用其它装置。第一模块106和在其中发现的部件是可选的，并且可以从不需要由第一模块106提供的排放处理功能的各种发动机应用中省略。
在图示的实施方式中，由发动机102提供给第一模块106的排气流首先可以通过DOC 110并且接着在进入混合管114之前通过DPF 112。后处理系统104包括还原剂供给系统116。还原剂由还原剂喷射器118喷射到混合管114中。还原剂可以是流体，诸如柴油机排气处理液(DEF)。还原剂可以包括尿素、氨、或本领域已知的其它还原制剂。
参照图1，还原剂供给系统116包括还原剂箱117。还原剂被容纳在还原剂箱117内。与还原剂箱117有关的诸如尺寸、形状、位置和所使用的材料等参数可以根据系统设计和要求改变。另外，还原剂喷射器118可以通信地联接至控制器(未示出)。基于从控制器接收的控制信号，来自还原剂箱117的还原剂由泵组件119提供至还原剂喷射器118。随着还原剂被喷射到混合管114中，还原剂与通过混合管114的排气流混合，并且被运载至第二模块124。另外，混合管114被构造为使第一模块106与第二模块124流体地互连，使得来自发动机102的排气流可以顺序地通过第一模块106和第二模块124，然后在连接于第二模块124下游的管路(stack)126处被释放。混合管114限定纵向轴线A-A’。第二模块124包含选择催化还原(SCR)模块128和氨氧化催化器(AMOX)130。SCR模块128操作以在存在氨的情况下处理离开发动机102的排气，氨是在喷射到混合管114中的排气内的含尿素溶液降级之后提供的。AMOX 130用以在离开管路126之前转化来自SCR模块128的下游流的任何氨泄漏。
另外，为了促进还原剂与排气流的混合，混合系统200可以与后处理系统104相关联。混合系统200设置在混合管114的一部分内。可以喷射到混合管114内的还原剂的量可以基于发动机运行状况被适当地计量。这里公开的后处理系统104作为非限制性例子提供。将理解，后处理系统104可以相对于排气歧管以各种布置和/或组合设置。后处理系统设计中的这些和其它变化在不偏离本发明的范围的情况下是可能的。现在将参照图2-7解释说明混合系统200。
图2图示出根据本发明的一种实施方式的具有位于其中的混合系统200的混合管114的部分的侧透视图。混合系统200包括混合器组件202。混合器组件202定位在喷射位置203下游和SCR模块128上游(参照图1)。这里使用的术语“喷射位置”是指混合管114上的位置，在该位置，还原剂喷射器118将还原剂喷射到混合管114中。混合器组件202包括多个混合元件。
如图2所示，混合器组件202包括三个混合元件，即，第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208。混合元件204、206和208以连续布置方式提供，使得混合元件204、206和208中的每个设置在彼此的下游。第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208可以彼此间隔开，使得连续混合元件204、206和208各自之间的距离“X1”、“X2”、“X3”可以沿着由箭头“F”示出的排气流方向改变。第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208中的每个被构造为辅助改进在穿过其的排气和还原剂的通道上还原剂与排气流的混合。
应当注意，喷射到排气流中的还原剂通常处于液态。混合系统200的混合元件204、206和208中的每个被构造为使喷射到排气流中的还原剂消散并蒸发，使得在进入SCR模块128之前，还原剂处于气态且与排气流均质混合。
混合器组件202的第一混合元件204与第二混合元件206不同。参照图2和3，第一混合元件204是主混合元件，并且实施为流动会聚和冲击混合器。第一混合元件204包括第一对侧壁210和底壁212。第一对侧壁210从底壁212向上竖向延伸。第一混合元件204的第一对侧壁210和底壁212中的每个包括设置在其上的多个突片214。突片214朝向第一混合元件204的内侧开口。第一混合元件204还包括第二对侧壁205。第二对侧壁205从第一对侧壁210的上边缘207向上竖向延伸。
图3图示出第一混合元件204的前透视图。第一混合元件204还包括具有多个架子213的排架211。架子213水平地布置在第一混合元件204内。同时，架子213中的每个彼此平行，并且也平行于底壁212。架子213中的一些被安装使得它们在第一对侧壁210之间延伸并联接至第一对侧壁210。而剩余的架子213在第二对侧壁205之间延伸且联接至第二对侧壁205。另外，架子213中的每个包括设置在其上的多个突片215。基于系统要求，突片215可以相对于架子213的表面向上或向下延伸。
第一混合元件204还包括多个附接突片217。附接突片217可以设置在第一混合元件204上的不同位置处，以便将第一混合元件204安装在混合管114内。应当注意，架子213的数量、突片215的数量和定向、和附接突片217的数量可以基于系统要求改变。
现在参照图2，第一混合元件204设置在距喷射位置203的最佳距离“X1”处，使得还原剂在喷射到排气流中时可以接触第一混合元件204的突片214、215。这里公开的距离“X1”被限定为喷射位置203与排架211的下游边缘219之间的距离。在一个例子中，距离“X1”可以大约在10至13英寸或13至15英寸之间。例如，距离“X1”可以大约等于14英寸。
现在参照图2和4，混合器组件202包括第二混合元件206。第二混合元件206实施为挡叶(flapper)混合器。第二混合元件206被构造为以上下方式混合还原剂与排气流。参照图4，第二混合元件206包括具有内表面218和外表面220的环形壁216。壁216的外表面220设有多个突出部222。突出部222辅助将第二混合元件206安装在混合管114内(如图2所示)。在图示的实施方式中，四个突出部222从壁216的外表面220延伸。应当注意，突出部222的数量可以基于系统要求改变。
第二混合元件206包括多个第一支撑构件224。第一支撑构件224沿着第一方向B-B’延伸。在该例子中，第一支撑构件224附接在第二混合元件206的壁216的内表面218之间。另外，多个第一支撑构件224中的每个彼此平行。第二混合元件206还包括第二支撑构件226。这里公开的第二混合元件206包括一对第二支撑构件226，但是第二支撑构件226的数量可以依据操作要求改变。第二支撑构件226沿着第二方向C-C’延伸，使得第二方向C-C’垂直于第一方向B-B’。第二支撑构件226也附接在第二混合元件206的壁216的内表面218之间，并且彼此平行。
第二混合元件206还包括第一组翼(fin)元件228和第二组翼元件230。翼元件228、230具有梯形形状。替代地，翼元件228、230可以具有供混合目的的本领域已知的任何其它形状。翼元件228、230附接至第二混合元件206的第一支撑构件224并且从该第一支撑构件224延伸。另外，翼元件228、230中的每个以成角度的方式附接至第一支撑构件224。翼元件228、230相对于第二混合元件206的竖向轴线Y-Y’的倾斜度被限定为翼角度“α”。另外，在图示的实施方式中，翼元件228、230相对于轴线Y-Y’成锐角。更具体地，第一组翼元件228具有翼角度“α”，使得翼元件228从第一支撑构件224向上延伸。而第二组翼元件230具有翼角度“α”，使得翼元件230从第一支撑构件224向下延伸。在一个例子中，翼角度“α”可以大约位于±1°至60°之间。但是，翼角度“α”的值并不限于此，并且可以基于系统要求改变。应当注意，附接至第二混合元件206的翼元件228、230的数量也可以基于期望的翼密度改变。这里使用的术语“翼密度”是基于特定混合元件每单位面积设置的翼元件的数量计算的。
如图2所示，第二混合元件206设置在第一混合元件204的下游，处于使得还原剂可以接触第二混合元件206的翼元件228、230的位置。相应地，第二混合元件206设置在距第一混合元件204的下游边缘232的最佳距离“X2”处。距离“X2”被限定为第一混合元件204的下游边缘232和第二混合元件206的上游边缘234之间的距离。在一种实施方式中，距离“X2”可以大约在0.5至2.5英寸或2.5至5英寸之间。例如，距离“X2”可以大约等于2英寸。
现在参照图2和5，混合器组件202包括第三混合元件208。第三混合元件208沿着排气流方向“F”(参照图2)安装在第二混合元件206的下游。第三混合元件208被构造为以水平或左右方式将还原剂与排气流混合。第三混合元件208可以实施为挡叶混合器，并且具有类似于之前在该部分解释说明的第二混合元件206的结构特征。如图2所示，第三混合元件208以与第二混合元件206在混合管114内的定向相比不同的定向安装。第三混合元件208相对于混合管114的纵向轴线A-A’的时钟角度为90°。这里使用的术语“时钟角度(clocking)”被限定为混合元件相对于混合元件与混合管114的附接的角度定向。
参照图5，第三混合元件208相对于纵向轴线A-A’的时钟角度90°使得第三混合元件208的第一支撑构件236沿着第二方向C-C’竖向延伸，与第二混合元件206的第一支撑构件224沿着第一方向B-B’水平延伸(参照图4)相比照。同样，第三混合元件208包括从第一支撑构件236延伸并且附接至其的第一组翼元件238和第二组翼元件240。第一组翼元件238和第二组翼元件240相对于轴线Z-Z’成角度。另外，第三混合元件208的第二支撑构件242沿着第一方向B-B’延伸。第三混合元件208还包括用于将第三混合元件208安装在混合管114内的突出部245。
另外，在示例性实施方式中，第三混合元件208的翼密度相较于第二混合元件206的翼密度可以更大，使得第三混合元件208的翼元件238、240的数量相较于第二混合元件206的翼元件228、230的数量更多。在一些实施方式中，第二混合元件206和第三混合元件208中的每个的翼元件228、230、238、240的翼角度“α”也可以改变。在一个例子中，第三混合元件208的翼元件238、240的翼角度“α”可以小于第二混合元件206的翼元件228、230的翼角度“α”(参照图4和5)。
为了使还原剂与排气流更好地混合和分层，第三混合元件208设置在混合管114内的最佳位置处，使得还原剂可以接触第三混合元件208的翼元件238、240，而非第三混合元件208的壁244。相应地，第三混合元件208设置在混合管114中位于距第二混合元件206的距离“X3”处(参照图2)。更特别地，距离“X3”被限定为第二混合元件206的上游边缘234与第三混合元件208的上游边缘246之间的距离。在一种实施方式中，距离“X3”可以大约在5至7英寸或7至10英寸之间。例如，距离“X3”可以大约等于8英寸。在示例性实施方式中，混合组件202还可以包括预混合器(未示出)。预混合器可以定位在第一混合元件204的上游，并且可以被构造为向进入混合管114的排气流施加轻微的湍流。
在本发明的替代实施方式中，如图6和7所示，附接表面602与第一混合元件604、第二混合元件606和第三混合元件608相关联。附接表面602被构造为使第一混合元件604、第二混合元件606和第三混合元件608彼此联接。第一混合元件604、第二混合元件606和第三混合元件608的设计特征与之前参照图2至5解释说明的第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208的设计特征相似。如图6和7所示，附接表面602的数量可以是三个，并且通过延伸第一混合元件604的第一对侧壁610和底壁612而形成。附接表面602被设置为使得由附接表面602中的每个如此形成和包围的空间614被构造为在其中接收第二混合元件606和第三混合元件608。另外，附接表面602的长度“L”可以基于第二混合元件606和第三混合元件608的安装位置改变。
替代地，附接表面602可以被成形为杆(bar)构件。一个或多个这种杆构件可以与混合元件604、606、608相关联，以便使混合元件604、606、608彼此联接。另外，在另一实施方式中，附接表面602可以通过仅延伸第一混合元件604的第一对侧壁610而不延伸第一混合元件604的底壁612而实施。
图8图示出本发明的另一实施方式，其中，混合元件中的每个彼此不同。在该实施方式中，混合系统500的混合器组件502包括第一混合元件504和第二混合元件506，其结构特征类似于参照图2至4图示且解释说明的第一混合元件204和第二混合元件206的结构特征。同样，第一混合元件504设置在距喷射位置503的距离“Y1”处。距离“Y1”可以大约在10至12英寸或12至15英寸之间。在一个例子中，距离“Y1”可以大约等于11.5英寸。另外，第二混合元件506安装在距离“Y2”处。距离“Y2”限定为第一混合元件504的下游边缘532与第二混合元件506的上游边缘534之间的距离。距离“Y2”可以大约在1至2.5英寸或2.5至5英寸之间。在一个例子中，距离“Y2”可以大约等于4英寸。
除了第一混合元件504和第二混合元件506之外，混合器组件502可以包括预混合器547。预混合器547实施为升压器。预混合器547被构造为在还原剂喷射到混合管114中之前向进入混合管114的排气流施加轻微湍流。预混合器547设置在距第一混合元件504的距离“Y4”处。更特别地，距离“Y4”可以被限定为预混合器547的下游边缘548与第一混合元件504的上游边缘550之间的距离。距离“Y4”可以大约在1至2英寸或2至4英寸之间。在一个例子中，距离“Y4”可以大约等于3英寸。
现在参照图8和9，混合器组件502包括第三混合元件508。在该实施方式中，第三混合元件508实施为旋涡式混合器。如图9所示，第三混合元件508包括第一杆构件552和第二杆构件554。第一杆构件552和第二杆构件554以剪式布置连接。第一杆构件552和第二杆构件554的每端包括附接至其的叶片556。在图示的实施方式中，第三混合元件508包括四个这种叶片556；但是，基于系统要求，第三混合元件508可以包括多于四个叶片556。同样，叶片556与杆构件552、554的附接角度可以改变，以便实现还原剂与排气流的最佳混合。还应当注意，为了还原剂与排气流的更好混合，第三混合元件508的时钟角度可以与附图所示不同。
如图8所示，第三混合元件508安装在混合管114内，以便实现还原剂的蒸发并且还提供还原剂与排气流的接近于均匀的混合。第三混合元件508设置在距第二混合元件506的距离“Y3”处。更特别地，距离“Y3”被限定为第二混合元件506的上游边缘534与第三混合元件508的上游边缘546之间的距离。距离“Y3”可以大约在10至15英寸或15至25英寸之间。在一种实施方式中，距离“Y3”可以大约等于15英寸。
图10图示出本发明的又一实施方式。混合系统700的混合器组件702包括四个混合元件，即，第一混合元件704、第二混合元件706、第三混合元件708和第四混合元件710。混合元件704、706、708和710设置在喷射位置703的下游。另外，混合元件704、706、708和710在彼此的下游以连续布置方式设置。混合元件704、706、708和710中的每个具有相同类型，并且实施为挡叶混合器。混合元件704、706、708和710的结构特征类似于之前在该部分解释说明的挡叶混合器的结构特征。相应地，混合元件704、706、708和710中的每个分别包括第一组翼元件728、730、732、734和第二组翼元件736、738、740、742。
但是，应当注意，混合元件704、706、708和710中的每个被设计为使得混合元件704、706、708和710的至少一个参数可以沿着排气流方向“F”改变或调整。参数可以包括混合元件704、706、708和710相对于彼此的翼密度、翼角度“α”、时钟角度，或参数的任意组合。混合器组件702的第一混合元件704安装在混合管114内距喷射位置703的距离“Z1”处，使得第一混合元件704可以捕获低排气流速的还原剂并且可以防止还原剂接触第一混合元件704的圆形壁。
如附图中所示，第一混合元件704分为部分，即顶部部分744和底部部分746。第一混合元件704的顶部部分744实施为开放空间748。另外，第一混合元件704的底部部分746包括附接至其的翼元件728、736。第一混合元件704被构造为在大颗粒还原剂以低排气流速流经翼元件728、736时破碎大颗粒还原剂。然而，还原剂可以被允许在高排气流速过程中通过第一混合元件704的开放空间748。
第一混合元件704的翼元件728、736的翼角度“α”相较于设置在第一混合元件704下游的剩余混合元件706、708、710的翼角度“α”小。翼角度“α”被认定使得翼元件728、736可以促进大颗粒还原剂的破碎并且还促进还原剂与排气流的混合。另外，第一混合元件704的翼密度相较于剩余混合元件706、708、710的翼密度相对低。
混合器组件702的第二混合元件706安装在混合管114内距第一混合元件704的距离“Z2”处。距离“Z2”被认定使得还原剂颗粒以高排气流速击中翼元件730、738，而非第二混合元件706的圆形壁。另外，第二混合元件706被构造为继续破碎低排气流速的还原剂颗粒，并且还开始高排气流速的大颗粒还原剂的破碎。为此，第二混合元件706被设计为使得翼元件730、738在第二混合元件706的顶部部分处具有小的翼角度“α”。同样，第二混合元件706的翼密度在顶部部分处可以较低。在一种实施方式中，第二混合元件706的翼密度可以大于第一混合元件704的翼密度。在第二混合元件706的顶部部分处的翼元件730、738的布置可以促进高排气流速的大颗粒还原剂的破碎。
翼元件730、738的翼角度“α”可以朝向第二混合元件706的底部部分逐渐变大。同样，第二混合元件706的翼密度可以朝向第二混合元件706的底部部分逐渐增大。该布置可以允许已经以低排气流速通过第一混合元件704的小颗粒还原剂的连续破碎。
第三混合元件708安装在混合管114内距第二混合元件706的距离“Z3”处。距离“Z3”被优化和认定为使得可以在第三混合元件708上出现最小沉积形成并且可以获得还原剂与排气流的接近于均匀的混合。第三混合元件708被构造为破碎可能仍存在于排气流中的小颗粒还原剂并且开始还原剂与排气流的气相混合。
第三混合元件708包括翼元件732、740。在图示的实施方式中，翼元件732、740的翼角度“α”在第三混合元件708的顶部部分处相较于第二混合元件706的翼元件730、738的翼角度“α”较大。另外，翼角度“α”可以朝向第三混合元件708的底部部分逐渐更大。同样，第三混合元件708的翼密度可以被最佳选择为以便降低或最小化背压并且促进还原剂与排气流的均匀混合。翼密度可以从第三混合元件708的顶部部分至底部部分恒定；但是，第三混合元件708的翼密度可以相较于第二混合元件706的翼密度更大。
如附图所示，第三混合元件708安装在混合管114内相较于第二混合元件706在混合管114内以不同的角度定向。更特别地，第三混合元件708围绕纵向轴线A-A’具有特定的时钟角度。在一些例子中，翼元件732、740的翼角度“α”可以被优化为使得第三混合元件708可以围绕纵向轴线A-A’相对于第二混合元件706时钟角度大约达90°。第三混合元件708的时钟角度可以促进还原剂与排气流的气相混合。
混合器组件702包括第四混合元件710。第四混合元件710可以被构造为继续排气流中存在的小颗粒还原剂的破碎，并且还可以促进还原剂与排气流的气态混合。另外，第四混合元件710安装在混合管114内距混合管114的出口750的距离“Z4”处。距离“Z4”可以被最佳认定为以便实现还原剂的最大蒸发并且还促进还原剂与排气流的接近于均匀的混合。
另外，第四混合元件710的翼元件734、742的翼角度“α”可以相较于第三混合元件708的翼元件732、740的翼角度“α”更大。第四混合元件710的翼密度可以被优化为以便最小化背压并且还促进还原剂与排气流接近于均匀的混合。应当注意，第四混合元件710的翼密度相较于第一混合元件704、第二混合元件706和第三混合元件708的翼密度可以为最高。另外，第四混合元件710的翼密度可以从第四混合元件710的顶部部分至底部部分为均匀的。还应当注意，翼元件734、742的翼角度“α”可以被优化为使得第四混合元件710可以围绕纵向轴线A-A’相对于第三混合元件708时钟角度大约达90°。第四混合元件710的时钟角度还可以促进还原剂与排气流的气相混合。工业实用性
还原剂与排气流的最佳分布以及混合管中还原剂的蒸发对于SCR模块的性能很重要。混合系统通常用于获得还原剂与排气流的均匀流动分布以及完全混合。但是，混合系统的不适当设计可能导致其上还原剂的固体沉积的形成增加。沉积形成可以导致发动机上的背压增大并且降低混合系统使还原剂与排气流混合的有效性，由此导致NOX转化能力降低以及氨泄漏增加。
本发明描述一种低成本混合系统200、500、700，其改进喷射在排气流中的还原剂的分层并且还提供在多级还原剂破碎布置中还原剂与排气流的最佳混合。混合系统200、500、700能够以最小或没有固体沉积的形成通过还原剂与排气流接近于均匀的分布改进NOX转化的水平。混合元件204、206、208、504、506、508、547、604、606、608、704、706、708、710中的每个在混合系统200、500、700内的定位分别可以被优化为以便通过还原剂的接近于均匀的分布实现较高的NOX转化水平。混合元件204、206、208、504、506、508、547、604、606、608、704、706、708、710相对于彼此和/或喷射位置203、503、703的定位分别还可以作为排气流速和还原剂颗粒直径的函数调整，以便控制还原剂的驻留时间和蒸发率。
同样，基于混合管114的长度的函数调整混合元件204、206、208、504、506、508、547、604、606、608、704、706、708、710中的每个的翼角度“α”、翼密度和定位是可能的，以便实现还原剂与排气流的最佳混合。另外，设计混合系统200、500、700的过程相较于当前设计更简单，因为还原剂与排气流的最佳混合和分布可以通过将均匀分布的功能分为在混合组件202、502、702中的每个中形成的多个混合级来实现。
另外，多个混合元件204、206、208、504、506、508、547、604、606、608、704、706、708、710的使用可以致使发动机系统100相较于当前设计更快地加热。这从还原剂沉积形成角度，特别是当发动机系统100从冷状况过渡至高温度状况时可能是有益的。本领域普通技术人员将理解本发明的混合系统200、500、700除了允许较少发展时间和一致接近混合管设计的发动机应用之外可以用在多个平台。该设计相较于当前设计也可以允许在较短的混合管长度内还原剂与排气流的混合。
虽然已经特别地参照上述实施方式示出并描述了本发明的实施方式，本领域技术人员将理解可以通过本发明的机器、系统和方法的修改设想到各种附加实施方式，而不背离本发明的精神和范围。这些实施方式应当被理解为落入基于权利要求及其任何等效确定的本发明的范围内。

Claims (12)

1.一种用于后处理系统的混合系统，所述混合系统包括：
与排气导管流体连通的混合管；
定位在所述混合管上的喷射位置处的还原剂喷射器；和
定位在所述喷射位置下游的混合器组件，所述混合器组件包括以连续布置方式设置的多个混合元件；
所述多个混合元件还包括第一混合元件，所述第一混合元件包括具有多个架子的排架，所述多个架子在所述混合管内水平地布置且彼此平行，所述多个架子位于经过所述混合管的排气流和还原剂的流动路径内的多个不同的架子位置处，使得所述多个架子中的第一个架子位于所述多个架子中的第二个架子的上游；
所述多个混合元件还包括第二混合元件，所述第二混合元件位于在所述第一混合元件的下游的第二位置处，以混合从所述第一混合元件接收的排气流和还原剂；并且
其中，所述第一混合元件是包括两个侧壁的流动会聚和冲击混合器，所述两个侧壁中的每个包括设置在其上的多个突片，所述第二混合元件是挡叶混合器或旋涡式混合器。
2.根据权利要求1所述的混合系统，还包括定位在所述喷射位置上游的预混合器元件。
3.根据权利要求1所述的混合系统，其中，所述多个混合元件还包括第三混合元件，其中所述第三混合元件是挡叶混合器。
4.根据权利要求3所述的混合系统，其中，所述第三混合元件的至少一个参数不同于所述第二混合元件的至少一个参数，所述至少一个参数包括翼密度、翼角度、附接角度、所述挡叶混合器围绕所述混合管的纵向轴线的时钟角度、或其组合。
5.根据权利要求4所述的混合系统，其中，所述翼密度或所述翼角度中的至少一个沿着排气流动方向从一个混合元件至另一混合元件增大。
6.根据权利要求1所述的混合系统，其中，所述多个混合元件还包括第三混合元件，其中所述第三混合元件是旋涡式混合器。
7.根据权利要求1所述的混合系统，其中，所述多个混合元件包括分隔开的至少三个混合元件，使得所述多个混合元件中的每个之间的距离沿着排气流动方向增大。
8.根据权利要求1所述的混合系统，其中，所述混合器组件定位在选择催化还原模块的上游。
9.一种用于后处理系统的混合系统，所述混合系统包括：
与排气导管流体连通的混合管；
定位在所述混合管上的喷射位置处的还原剂喷射器；和
定位在所述喷射位置下游的混合器组件，所述混合器组件包括以连续布置方式设置的多个混合元件，使得所述多个混合元件中的每个设置在彼此的下游；
其中，所述多个混合元件包括第一混合元件和第二混合元件；
其中，所述第一混合元件与所述第二混合元件是不同类型的混合元件；
其中，所述第一混合元件是包括两个侧壁的流动会聚和冲击混合器，所述两个侧壁中的每个包括设置在其上的多个突片；
其中，所述第二混合元件是挡叶混合器；
其中，所述多个混合元件还包括第三混合元件，其中所述第三混合元件是挡叶混合器；并且
其中，所述混合系统还包括至少一个附接表面，其中所述附接表面能够将所述第一混合元件、第二混合元件和第三混合元件彼此连接。
10.根据权利要求9所述的混合系统，其中，所述至少一个附接表面被成形为杆构件。
11.根据权利要求9所述的混合系统，其中，所述至少一个附接表面通过延伸所述第一混合元件的两个侧壁中的至少一个形成。
12.一种用于后处理系统的混合系统，所述混合系统包括：
与排气导管流体连通的混合管；
定位在所述混合管上的喷射位置处的还原剂喷射器；和
定位在所述喷射位置下游的混合器组件，所述混合器组件包括以连续布置方式设置的多个混合元件，使得所述多个混合元件中的每个设置在彼此的下游；
其中，所述多个混合元件中的每个具有相同类型；
其中，所述多个混合元件包括多个挡叶混合器；
其中，所述多个挡叶混合器中的每个的至少一个参数沿着排气流动方向变化；
其中，所述至少一个参数包括翼密度、翼角度、附接角度、所述挡叶混合器围绕所述混合管的纵向轴线的时钟角度、或其组合；并且
其中，所述翼密度或所述翼角度中的至少一个沿着排气流动方向从一个挡叶混合器至另一挡叶混合器增大。
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