CN110023603A - 用于后处理系统的管道混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了用于后处理系统(100)的管道混合器(10)，其用于还原剂和废气的混合。所述管道混合器(10)包括具有第一端(14)和第二端(16)的中空主体(12)，所述主体(12)围绕混合通道(22)；定位在所述主体(12)的所述第一端(14)处的喷射器安装件(34)；设置在所述主体(12)上的穿孔(46)以用于排气流进入所述混合通道(22)中；定位在所述主体(12)上的方向元件(48)，其用于朝向所述喷射器安装件(34)引导排气流，所述方向元件(48)定位于所述第一端(14)与所述穿孔(46)之间，其中每个方向元件(48)包括入口(50)和引导件(52)，所述入口形成于所述主体(12)上，用于排气流的进入，所述引导件设置于所述主体(12)的内表面(17)上，所述引导件(52)具有用于排气流离开的出口(54)。

Description

用于后处理系统的管道混合器
技术领域
本公开涉及内部气体燃烧发动机中的排气后处理系统，具体地说，涉及后处理系统中的还原剂和排气的混合，且更具体地说，涉及用于后处理系统中的还原剂和排气混合的管道混合器。
背景技术
出于减少从内燃机的燃烧室排出的废气中含有的氮氧化物(NOx)的目的，可在车辆中提供排气后处理系统。在某些排气后处理系统中，还原剂可喷射到排气流中。还原剂可以是以液滴喷射的液体尿素。液体尿素可以在各种位置处喷射，例如在排气管道的直段的中心处或在排气管道中的弯管处。
NOx的有效减少取决于尿素液滴与废气的适当混合。尿素沉积的积聚可能妨碍尿素和废气的适当混合。此外，喷雾分布可以取决于废气的流动状况。在低排气流动条件中在喷射器尖端处增加的沉积可减少尿素液滴的喷雾分布。具体而言，通过弯管喷射系统，喷雾分布变化可能受到排气流动状况的极大影响，从而导致弯头处存在沉积问题。
US8899022B2公开了一种废气后处理装置，其具有：弯曲排气管；混合管，其在排气管弯曲处具有封闭端，并且在其相对端处具有与排气管至少部分接触的钟形加宽部分；和连接到混合管封闭端中的容器的尿素喷嘴，以用于将添加剂喷射到废气中。流入混合管中的废气可流过混合管套中的穿孔。流入管套中的穿孔中的废气的部分导致废气流集中在中心混合管处。
CN103573351A公开了一种混合装置，其用于对内燃机的排气系统中的废气进行后处理。混合装置包括壳体和布置在壳体内部的内管，壳体具有入口开口，所述入口开口具有入口。内管具有形成于其中的混合区域。计量装置布置在壳体的端面上以供应液体和/或液体-气体混合物。在其侧表面上的内管设置有检修孔，废气通过所述检修孔引入到混合区域中。引导构件设置在相应的开口处。引导构件将排气流引导到混合区域中。
本公开旨在至少部分地改进或克服现有技术系统中的一个或多个方面。
发明内容
本公开描述了用于后处理系统的管道混合器。所述管道混合器包括具有第一端和第二端的中空主体，所述主体围绕混合通道；位于所述主体的所述第一端处的喷射器安装件；设置在所述主体上的穿孔，以用于排气流进入所述混合通道中；定位在所述主体上的方向元件，所述方向元件用于朝向所述喷射器安装件引导排气流，所述方向元件定位在所述第一端与所述穿孔之间，其中每个方向元件包括入口和引导件，所述入口形成于所述主体上，用于排气流的进入，所述引导件设置于所述主体的内表面上，所述引导件具有用于排气流离开的出口。
附图说明
当结合附图阅读时，本公开的前述和其他特征以及优点将从以下各种实施例的描述中得到更全面地了解，其中：
图1是根据本公开的管道混合器的等距视图；
图2是图1的管道混合器的侧视图；
图3是图2的管道混合器的横截面图；
图4是图2的管道混合器中的方向元件的横截面图；
图5是包括图1管道混合器的后处理系统的横截面图。
具体实施方式
本公开大体上涉及用于组装到燃烧发动机中的后处理系统的管道混合器。管道混合器可改善还原剂和排气的混合。
图1到图3图示了管道混合器10。管道混合器10可以为细长的且可具有纵向轴线A。管道混合器10可具有中空主体12。主体12可具有第一端14和第二端16。主体12可具有外表面15和内表面17。在实施例中，主体12的形状可以是圆柱形的。
参考图3，第一端14可具有第一开口18。在实施例中，第一开口18可以是圆形的。第二端16可具有第二开口20。在实施例中，第二开口20可以是圆形的。
第一开口18和第二开口20的平面可垂直于纵向轴线A。纵向轴线A可延伸穿过第一开口18和第二开口20的相应中心点。第一开口18和第二开口20的平面可相互平行。
主体12可具有形成混合通道22的中空孔。废气可在混合通道22中与还原剂混合。主体12可围绕混合通道22。混合通道22可在第一开口18与第二开口20之间延伸。混合通道22可基本上垂直于第一开口18和第二开口20的相应平面。
参考图1和图2，管道混合器10可具有裙部24。裙部24可以定位在主体12的第二端16处。裙部24可以环绕第二开口20。裙部24可以从主体12延伸。裙部24可相对于主体12倾斜。裙部24可以远离纵向轴线A倾斜。裙部24可以具有自由边缘28。自由边缘28可以沿着裙部24的远侧部分延伸。
管道混合器10可具有腿部26。腿部26可以从裙部24延伸。腿部26可以从裙部24的自由边缘28延伸。腿部26可具有第一腿部部分30和第二腿部部分32。第一腿部部分30可将第二腿部部分32连接到裙部24。在实施例中，管道混合器10可具有至少3个腿部26。腿部26可以在裙部24上相互成角度地间隔开。
第一腿部部分30可以基本上平行于裙部24。在实施例中，第一腿部部分30可以与裙部24齐平。当裙部24相对于纵向轴线A倾斜时，第一腿部部分30可相对于纵向轴线A倾斜至相同的量值。
第二腿部部分32可相对于第一腿部部分30基本上倾斜。第二腿部部分32可相对于裙部24基本上倾斜。第二脚部部分32可基本上平行于主体12。第二腿部部分32可基本上平行于纵向轴线A。第二腿部部分32可相对于裙部24与纵向轴线A间隔更远。第二腿部部分32可相对于主体12的外表面15与纵向轴线A间隔更远。
参看图1和图2，管道混合器10可具有喷射器安装件34。喷射器安装件34可定位在主体12的第一端14处。参考图3，喷射器安装件34可在第一开口18处插入到主体12中。喷射器安装件34可具有基部36和顶点38。喷射器安装件34可以是基本上截头圆锥形形状。基部36可以相对于顶点38具有更大的直径。
基部36的尺寸可设定成适合于第一开口18。基部36可具有肩部37，所述肩部的直径大于第一开口18的直径。肩部37可在第一开口18上方延伸。肩部37可邻接第一端14的边缘以限制喷射器安装件34插入到第一开口18中。在实施例中，喷射器安装件34可仅在第一开口18处被焊接。肩部37可在第一开口18处焊接。
参看图3，喷射器安装件34可以为中空的。喷射器安装件34可具有喷射室40。还原剂可通过喷射室40喷射到管道混合器10中。喷射室40可以是与混合通道22连续的。喷射的还原剂可以从喷射室40移动到混合通道22中。喷射室40可以是基本上截头圆锥形形状。
喷射室40的内壁41可以从基部36倾斜到顶点38。喷射室40的内壁41可相对于主体12的内表面17倾斜。
喷射器安装件34可具有第一孔口42和第二孔口44。第一孔口42可以定位在顶点38处。第一孔口42可允许还原剂喷射器(未示出)的喷射器尖端进入以用于喷射还原剂。
第二孔口44可以定位在基部36处。第二孔口44可以与第一孔口18间隔开。第二孔口44可设置在进入混合通道22的中途。第二孔口44可以将喷射室40连接到混合通道22。第二孔口44可以与混合通道22同心。纵向轴线A可以延伸穿过第二孔口44的中心点。
在顶点38处，喷射器安装件34可具有喷射器安装件35。喷射器安装件35可允许安装还原剂喷射器(未示出)。喷射器安装件35可包括第一孔口42。喷射器安装件35还可包括用于与还原剂喷射器连接的螺栓孔39。
参考图1到图3，管道混合器10可具有穿孔46。穿孔46可设置在主体12上以用于排气流进入混合通道22中。排气可通过穿孔46流入管道混合器10中。每个穿孔46可在外表面15与内表面17之间延伸。
穿孔46可以以阵列45设置在主体12上。阵列45可定位于第一端14与第二端16之间。阵列45可以居中设置在主体12上，位于第一端14与第二端16之间。阵列45的相对端可以与第一端14和第二端16间隔开。在阵列45的相对端处的穿孔46可以与第一端14和第二端16间隔开。
阵列45可包括成列地纵向布置在主体12上的穿孔46。穿孔46的各列可以基本上平行于纵向轴线A。穿孔46的各列可在主体12周围并置。
参考图1到图3，管道混合器10可包括方向元件48。方向元件48可以定位在主体12上，以用于朝向喷射器安装件34引导排气流。方向元件48可以径向地布置在主体12上。方向元件48可以在主体12上相互成角度地间隔开。
方向元件48可周向围绕主体12成串联地定位。在另一个实施例中，方向元件48可以相对于喷射器安装件34同心地布置。
方向元件48可以定位在第一端14与穿孔46之间。方向元件48可以定位在第一端14与阵列45中的末端一排穿孔46之间。在实施例中，方向元件48可以邻近第一端14定位。在另一个实施例中，方向元件48可以是径向向内突出的。
参考图3，方向元件48可以邻近第二孔口44定位。第二孔口44可设置在方向元件48与第一开口18之间。在另一个实施例中，方向元件48可以相对于第二孔口44同心地布置。
参照图4，每个方向元件48可以包括入口50、引导件52和出口54。入口50可以形成于主体12上以用于排气流进入。排气可以通过入口50流入方向元件48中。引导件52可以设置在主体12的内表面17上。引导件52可包括出口54。出口54可以实现排气流的离开。引导件52可以将排气流从入口50朝向出口54引导。
参照图1和图2，入口50可具有尖顶点56和弯曲的基部58。入口50可以具有基本上泪滴形的形状。入口50可相对于纵向轴线A轴向定向。尖顶点56可面向穿孔46，且弯曲的基部58可面向第一端14。尖顶点56和弯曲的基部58可以帮助排气的气动流进入方向元件48中。入口50可以具有从主体12的外表面15到主体12的内表面17的斜切表面57。斜切表面57可以降低排气流入方向元件48的阻力。
参考图3，引导件52可被构造成沿着喷射器安装件34的内壁41引导排气流。出口54可定位成沿着喷射器安装件34的内壁41引导排气流。在实施例中，引导件52可被构造成相对于主体的内表面17将排气流转向25度到35度。优选地，引导件52可以被构造成相对于主体12的内表面17将排气流转向30度。
引导件52沿着线性方向可以是细长的。引导件52可具有基本上平行于主体12的纵向轴线A的中心轴线B。相互邻近的方向元件48的中心轴线B可以基本上平行。
引导件52可具有从主体12的内表面17延伸且在入口50上方的基本上弓形形状。在实施例中，引导件52可具有截头的扁长形状。出口54可定位在引导件52的截头点处。
引导件52具有封闭端60。封闭端60可以与出口54相对地定位。封闭端60可面向穿孔46。引导件可以具有侧壁62。侧壁62可以从封闭端60延伸到出口54。侧壁62可具有围绕出口54的边缘64。侧壁62可从封装端60到出口54扩张。
参考图4，引导件52可具有在入口50上方延伸的弯曲结构。在实施例中，从入口50的平面到引导件52的内表面66的距离D可从封闭端60到出口54增加。内表面66可以与入口50接界。内表面66可以从封闭端60延伸到边缘64。
引导件52可围绕通道68。内表面66可包围在入口50与出口54之间延伸的通道66。通道68可以具有相对于主体12的纵向轴线A倾斜的中心线C。
图5图示了后处理系统100。后处理系统100可包括具有入口路径104和出口路径106的排气管道102。排气管道102可以通过后处理系统传送排气流。入口路径104可以将第一排气流108远离发动机(未示出)传送。出口路径106可以将第二排气流109传送到排气管(未示出)。
在实施例中，排气管道102可以成角度。入口路径104可相对于出口路径106倾斜。入口路径104可以基本上垂直于出口路径106。在另一实施例中，排气管道102可以是弯管。
后处理系统100可包括用于喷射还原剂的喷射器开口110。喷射器开口110可以定位在入口路径104与出口路径106之间。喷射器开口110可以定位在入口路径104和出口路径106的接合处。
管道混合器10可以定位在喷射器开口110处。管道混合器10的喷射器安装件34可以定位在喷射器开口110处。喷射器安装件35可以设置在排气管道102外部。喷射器安装件34可在喷射器开口110处插入。喷射器安装件35可通过喷射器开口110插入以设置在排气管道102外部。
管道混合器10的主体12可以基本上平行于出口路径106并且基本上横向于入口路径104。管道混合器10可从喷射器开口110延伸到出口路径106中。穿孔46的相应平面可基本上横向于入口路径104。阵列45可以基本上横向于入口路径104。
入口50的相应平面可以基本上横向于入口路径104。引导件52可基本上横向于入口路径104。引导件52的相应中心轴线B可以基本上横向于入口路径104。出口54的相应平面可以基本上平行于入口路径104。
主体12可以基本上平行于第二排气流109并且基本上横向于第一排气流108。第一排气流108可到达基本上垂直于主体12的管道混合器10，以便通过穿孔46移动到混合通道22中。
第一排气流108可以通过方向元件48移动，以便朝向喷射器安装件34转向。转向流112可通过喷射器室40移动。转向流112可沿着喷射器安装件34的内壁41移动。转向流112可朝向第一孔口42移动。转向流112可以朝向喷射器室40的中心流动。转向流112可朝向还原剂喷射器114的喷射器尖端51移动。喷射器尖端51可以通过第一孔口42插入。
还原剂可基本上平行于管道混合器10的纵向轴线A喷射。在实施例中，还原剂可为尿素。还原剂可以与混合通道22中的废气混合，可作为第二排气流109通过第二开口20离开管道混合器10。
技术人员将理解，前述实施例可以被修改或组合以获得本公开的管道混合器10和后处理系统100。
工业适用性
本公开描述了用于辅助还原剂和废气混合的管道混合器10。管道混合器10可以朝向喷射器室40引导废气流的一部分。排气的转向流112可促进还原剂与排气的混合，从而减少还原剂在喷射器室40的内壁41上的沉积。转向流112可以增大喷射器安装件34内的流速。有时，还原剂往往可能在喷射过程即将结束时滴落。增加的流速可有助于防止还原剂沉积在喷射器安装件34的内壁41上。
转向流112可以进一步帮助防止通过转向流112的流动路径沉积。排气流可以转向以便沿着喷射器安装件34的内壁41流动。转向流112可从内壁41的表面到达喷射器尖端，且可将喷射的还原剂从喷射器尖端51带离到管道混合器10的主体12中的混合通道22，从而改善还原剂的喷雾分布。
因此，如适用法律所允许的，本公开包括所附权利要求中叙述的主题的所有修改和等效内容。此外，除非本文另外指出，其所有可能变型的上述元件的任何组合均在本公开的涵盖范围内。
在任一权利要求中所述的技术特征后面跟随附图标记的情况下，引入这些附图标记的唯一目的是提高权利要求书的可理解性，因此，附图标记存在与否均不会对上述技术特征或任何权利要求元件的范围产生任何限制作用。
本领域的技术人员将认识到，可在不背离本公开或其本质特征的情况下，以其它特定形式实现本公开。因此，前述实施例在各方面都被视为说明性的，而非用来限制本文描述的公开内容。本发明的范围因此将由所附的权利要求书指出，而不是前面的描述，并且因此，所有在权利要求书等同物的含义和范围之内的变化旨在包含于本文中。

Claims (15)

1.一种用于后处理系统(100)的管道混合器(10)，所述管道混合器(10)包括：
中空主体(12)，所述中空主体具有第一端(14)和第二端(16)，所述主体(12)围绕混合通道(22)；
喷射器安装件(34)，所述喷射器安装件定位在所述主体(12)的所述第一端(14)处；
穿孔(46)，所述穿孔设置在所述主体(12)上，用于排气流进入所述混合通道(22)中；
方向元件(48)，所述方向元件定位在所述主体(12)上，用于朝向所述喷射器安装件(34)引导排气流，所述方向元件(48)定位于所述第一端(14)与所述穿孔(46)之间，其中每个方向元件(48)包括入口(50)和引导件(52)，所述入口形成于所述主体(12)上，用于排气流的进入，所述引导件设置于所述主体(12)的内表面(17)上，所述引导件(52)具有用于排气流离开的出口(54)。
2.根据权利要求1所述的管道混合器(10)，其中，所述引导件(52)被构造成沿着所述喷射器安装件(34)的内壁(41)引导排气流。
3.根据权利要求2所述的管道混合器(10)，其中，所述出口(54)定位成面向所述喷射器安装件(34)的所述内壁(41)。
4.根据权利要求1、权利要求2和权利要求3所述的管道混合器(10)，其中，所述引导件(52)沿着线性方向是细长的，所述引导件(52)具有基本上平行于所述主体(12)的纵向轴线(A)的中心轴线(B)。
5.根据权利要求4所述的管道混合器(10)，其中，所述引导件(52)具有与所述出口(54)相对的封闭端(60)，所述引导件(52)的侧壁(62)从所述封闭端(60)到所述出口(54)扩张。
6.根据权利要求5所述的管道混合器(10)，其中，从所述入口(50)的平面到所述引导件(52)的内表面(66)的距离(D)从所述封闭端(60)到所述出口(54)增大。
7.根据权利要求4、权利要求5或权利要求6所述的管道混合器(10)，其中，所述引导件(52)围绕用于排气流的通道(68)，所述通道(68)具有相对于所述主体(12)的所述纵向轴线(A)倾斜的中心线(C)。
8.根据权利要求4、权利要求5、权利要求6或权利要求7所述的管道混合器(10)，其中，所述引导件(52)具有截头的扁长形状。
9.根据权利要求4、权利要求5、权利要求6、权利要求7或权利要求8所述的管道混合器(10)，其中，所述方向元件(48)周向围绕所述主体(12)成串联地定位。
10.根据权利要求9所述的管道混合器(10)，其中，相互邻近的方向元件(48)的中心轴线(B)基本上平行。
11.一种后处理系统(100)，其包括：
排气管道(102)，所述排气管道具有入口路径(104)和出口路径(106)；
用于喷射还原剂的喷射器开口(110)，所述喷射器开口(110)定位在所述入口路径(104)与所述出口路径(106)之间；和
根据前述权利要求中任一项所述的管道混合器(10)，所述管道混合器(10)定位在所述喷射器开口(110)处。
12.根据权利要求11所述的后处理系统(100)，其中，所述管道混合器(10)的所述喷射器安装件(34)被定位成穿过所述喷射器开口(110)，使得所述喷射器安装件(35)设置在所述排气管道(102)外部。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的后处理系统(100)，其中，所述入口路径(104)基本上垂直于所述出口路径(106)，并且其中，所述管道混合器(10)的所述主体(12)基本上平行于所述出口路径(106)并且基本上横向于所述入口路径(104)。
14.根据权利要求11、权利要求12或权利要求13所述的后处理系统，其中，所述入口(50)的相应平面和所述引导件(52)的相应中心轴线(B)横向于所述入口路径(104)。
15.根据权利要求11、权利要求12、权利要求13或权利要求14所述的后处理系统，其中，所述出口(54)的相应平面平行于所述入口路径(104)。
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