CN111315972A - 流动反向混合器组件 - Google Patents

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Abstract

一种用于车辆排气系统的混合器组件，其包括壳体，壳体具有通过通道部分彼此连接的入口部分和出口部分。入口挡板位于入口部分处，而出口挡板位于出口部分处。入口挡板和出口挡板是不同心的。喷射器壳体在入口挡板下游附连到壳体，而喷雾引导件安装在喷射器壳体内。喷雾引导件具有喷雾入口和将喷雾引导到通道部分中的喷雾出口。

Description

流动反向混合器组件
背景技术
排气系统引导由发动机产生的热排气通过各种排气部件以减少排放并控制噪声。排气系统可包括柴油颗粒过滤器(DPF)，其构造为在排气气体进入下游排气系统部件之前从排气流中去除颗粒污染物。该系统还可包括DPF上游的柴油氧化催化剂(DOC)，其将排气气体污染物、例如一氧化碳转化成诸如二氧化碳和水的物质。在一种已知的构造中，排气系统包括具有定量加料器的喷射系统，定量加料器在DPD/DOC下游并且在选择性催化还原(SCR)催化器上游将还原剂、例如尿素喷射到排气气体中。混合器位于DPF/DOC下游并且在SCR催化器上游。定量加料器安装到混合器的外周表面，混合器构造成在排气流进入SCR催化器之前将发动机排气气体与由定量加料器喷射的尿素混合。
在一种已知的构造中，各种部件处于直列式串联构造中。然而，某些紧凑封装约束可能导致直列式构造被拆分成彼此平行的两个单独模块。这种类型的结构则需要流动反向装置。这种装置的添加进一步使封装复杂化并且增加成本。
发明内容
根据一个示例性实施例，一种用于车辆排气系统的混合器组件包括壳体，壳体具有通过通道部分彼此连接的入口部分和出口部分。入口挡板位于入口部分处，而出口挡板位于出口部分处。入口和出口挡板是不同心的。喷射器壳体在入口挡板下游附连到壳体，而喷雾引导件安装在喷射器壳体内。喷雾引导件具有喷雾入口和将喷雾引导到通道部分中的喷雾出口。
在另一示例性实施例中，车辆排气系统组件包括沿着第一轴线延伸的第一排气部件组件、沿着与第一轴线间隔开且平行于其的第二轴线延伸的第二排气部件组件、以及将第一排气部件组件的部件出口连接到第二排气部件组件的部件入口的混合器。混合器包括混合器壳体，混合器壳体具有通过通道部分彼此连接的入口部分和出口部分。混合器还包括定位在入口部分处的入口挡板和定位在出口部分处的出口挡板，其中，入口挡板与第一轴线同心，并且出口挡板与第二轴线同心。喷射器组件包括在入口挡板下游附连到混合器壳体的喷射器壳体并包括安装在喷射器壳体内的锥体。锥体具有接收来自喷射器的喷雾的锥体入口，并且具有将喷雾引导到通道部分中的锥体出口。
从以下说明书和附图能最佳地理解本发明的这些和其它特征，以下是简要说明。
附图说明
图1示出具有混合器的车辆排气系统的一个示例。
图2示出图1所示的混合器的立体图。
图3是示出图2所示的混合器的入口挡板和出口挡板的端视图。
图4是与图2所示的混合器一起使用的一个示例喷射组件的侧剖图。
图5A是图2所示的混合器的外罩套和混合器的立体图。
图5B示出图5A所示的罩套的罩套出口。
图5C示出图5A所示的罩套的罩套入口。
图6示出具有混合器的车辆排气系统的另一示例。
图7示出图6所示的混合器的立体图。
图8是示出图7所示的混合器的入口挡板和出口挡板的端视图。
图9是与图7所示的混合器一起使用的一个示例喷射组件的侧剖图。
图10A是图7所示的混合器的外罩套和混合器的立体图。
图10B示出图10A所示的罩套的罩套出口。
图10C示出图10A所示的罩套的罩套入口。
图11是具有内壁构造的混合器的示意图。
图12示出具有混合器的车辆排气系统的另一示例。
图13示出图12所示的混合器的立体图。
图14是示出图13所示的混合器的入口挡板和出口挡板的端视图。
图15是与图13所示的混合器一起使用的一个示例喷射组件的侧剖图。
图16A是图13所示的混合器的外罩套和混合器的立体图。
图16B示出图16A所示的罩套的罩套出口。
图16C示出图16A所示的罩套的罩套入口。
图17示出具有混合器的车辆排气系统的另一示例。
图18示出图17所示的混合器的立体图。
图19是示出图18所示的混合器的入口挡板和出口挡板的端视图。
图20是与图18所示的混合器一起使用的一个示例喷射组件的侧剖图。
图21A是图18所示的混合器的内壁和混合器的立体图。
图21B示出图21A所示的罩套的内壁出口。
图21C示出图21A所示的罩套的内壁入口。
具体实施方式
图1示出了车辆排气系统12，该车辆排气系统将发动机(未示出)产生的高温排气气体引导通过各种排气部件，以如已知地减少排放并控制噪音。在图1所示的示例中，第一排气部件组件14沿着第一轴线A1延伸，而第二排气部件组件16沿着与第一轴线A1间隔开且平行于其的第二轴线A2延伸。混合器18将第一排气部件组件14的部件出口连接到第二排气部件组件16的部件入口。此外，由于排气部件组件14、16的平行构造，混合器18还用作流动反向装置。
在一个示例构造中，第一排气部件组件14包括柴油颗粒过滤器(DPF)20和位于DPF20上游的柴油氧化催化器(DOC)22。DPF20构造为在排气气体进入下游排气系统部件之前从排气气体流中去除微粒污染物。DOC 22将废气气体污染物、例如一氧化碳转化成例如二氧化碳和水的物质。在一个示例中，第二排气部件组件16包括选择性催化还原(SCR)催化器24。如已知的，SCR技术允许在氧化气氛中发生氮氧化物(NOx)还原反应。使用还原剂、例如尿素来降低NOx的水平。还原剂与NOx反应，将污染物转化为氮气、水和少量二氧化碳(CO2)。
在一种示例构造中，排气系统10包括具有喷射器或定量加料器28的喷射系统26(图4)，喷射器或定量加料器28在DPF 20下游且在SCR催化器24上游喷射还原剂、例如尿素和水的溶液到排气气体中。混合器18定位在SCR催化器24上游，并且将发动机排气气体和所喷射的还原剂混合。定量加料器28安装于混合器18的外周表面。
在一个示例性实施例中，混合器18具有混合器壳体30，其包括通过图2所示的通道部分36彼此连接的入口部分32和出口部分34。在一个示例中，通道部分36相对于混合器壳体30的中心偏移，并且大致沿着壳体30的周边边缘延伸。入口挡板38位于入口部分32处，而出口挡板40位于出口部分34处。由于平行的排气部件构造，入口挡板38和出口挡板40是不同心的。入口挡板38与第一轴线A1同心，而出口挡板40与第二轴线A2同心。喷射器壳体42在入口挡板38下游附连到混合器壳体30。定量加料器28在外部安装到喷射器壳体42，并且将还原剂喷射到安装在喷射器壳体42内的喷雾引导件44中。喷雾引导件44具有喷雾入口和喷雾出口，喷雾入口接收来自定量加料器28的喷射流体，喷雾出口将流体喷雾引导到通道部分36中。
在一个示例中，入口部分32和出口部分34具有由通道部分36连接的镜像的螺旋形状。在一个示例中，通道部分36包括矩形截面的平直管道。入口部分32接收来自DPF 20的出口、通过入口挡板38的排气气体。在图3所示的一个示例中，入口挡板38包括平坦的穿孔挡板。入口挡板38包括各种类型的开口、槽、孔口等，并且构造成将一定百分比的排气气体引导到混合器18的不同区域。在一个示例中，入口挡板38包括至少一个主开口46、小于主开口46的至少一个副开口48、以及小于副开口48的多个第三开口50。
大部分排气气体流经主开口46，主开口是邻近混合器壳体上游螺旋的最低部分的敞开区域。副开口48将流动引导到喷射器壳体42中，喷射器壳体将排气气体转向到喷雾引导件44中，喷雾引导件围罩喷雾流，并将喷雾推入通道部分36中，然后进入混合器壳体30的出口部分34中。多个第三开口50包括入口挡板38中的一系列穿孔的槽或孔，其允许来自DPF20的排气气体进入喷雾区域，且促进液滴分解。排气和喷雾混合物流经通道部分36，直到混合物遇到混合器壳体30中的下游螺旋形状为止，在该处混合物被迫围绕螺旋流动并且刚好在通入SCR 24的面的入口之前通过出口挡板40离开。在一个示例中，出口挡板40包括螺旋挡板，其进一步促进均匀分布的混合物。在一个示例中，在出口挡板40和SCR面之间存在至少25mm的间隙，该间隙允许气体和流体的混合物均匀地分布在SCR表面上。
在一个示例中，主开口46的位置和尺寸构造为控制并引导离开DPF 20的排气气体中的30-80％进入混合器壳体30内、在喷雾出口上游的容积中。入口挡板38中的多个第三开口50邻近喷雾出口定位以允许离开DPF 20的排气气体中的10-20％开始将喷雾分解成氨气。副开口48包括用于将5-20％的排气气体馈送到喷雾引导件44的槽。槽位于入口挡板38的周边处，并且与喷射器壳体42内限定的喷雾引导腔相邻。
如上所述，混合器壳体30包括上游螺旋，其特征为入口部分32的螺旋形上表面。在一个示例中，螺旋的螺距正好是混合器壳体30的高度，使得螺旋的最低部分在下部分和入口挡板表面之间形成小间隙，使得排气气体不能从主开口直接旁通到出口挡板40。该螺旋有助于引导离开入口挡板38中的主开口46的排气气体经过喷射喷雾区域。
在一个示例中，喷雾引导件44包括锥体52(图4)，其安装在喷射器壳体42内并且从锥体入口54延伸到锥体出口56。锥体入口54由第一横截面面积限定，第一横截面面积小于锥体出口56处的第二横截面面积。喷射器壳体42在混合器壳体30的外侧延伸，并且包括圆柱形形状，使得壳体42同心地围绕锥体52。喷射器壳体42将排气气体从入口挡板38中的副开口48沿着锥体52的外表面向上引导至壳体42的在定量加料器安装位置处的内侧表面。因此，流体将进入位于锥体52的较小直径且敞开端部处的锥体入口54。
旋流锥体偏转板58在锥体出口56附近附连到锥体52的大直径敞开端部，以将锥体52支承在混合器18中。偏转板58还将喷射器壳体42内的主混合器容积(接纳来自主开口46和第三开口50的排气气体)与锥体容积(接纳来自副开口48的排气气体)分开，以将5-20％的排气流引入到锥体入口54中。
在一个示例中，通道部分36包括管道，管道是混合器壳体30的平直部段，并且与喷射喷雾同轴。在一个示例中，管道横截面是矩形的，并且具有与通入后处理排气系统的入口管相同的横截面面积。在一个示例中，管道的宽度是混合器18的宽度的一半，并且高度是基于锥体52的封装确定的；然而，为了封装的目的，高度调整为尽可能小，同时还提供正确的横截面面积。
如上所述，混合器壳体30的出口部分34包括下游螺旋，该下游螺旋是入口部分32的上游螺旋的镜像。螺旋表面引导来自通道部分36的排气气体以分布在出口挡板40上，并且然后通过出口挡板40的主开口60离开。螺旋的最低部分接触出口挡板40，以形成用于排气气体的引导壁，并且防止排气气体直接流经主开口60和绕过下游螺旋部段中的混合效应。
在一个示例中，出口挡板40包括螺旋形状，螺旋形状与混合器壳体30的下游螺旋的形状具有完全相同的螺距和旋转方向。在一个示例中，出口挡板40包括至少一个主开口60和多个槽或副开口62，该多个槽或副开口62相对于出口挡板40的中心沿径向方向延伸。出口挡板40还可根据需要包括附加开口64，以进一步促进排气气体流动。在一个示例中，主开口60尺寸设计成接纳60-80％之间的排气流，并且副开口包括在主开口60之前、周向地均匀间隔开的两个至四个径向定向的槽。这些槽允许废气流的剩余部分离开出口挡板40到达SCR 24。这种构造有助于更高效地将排气气体和氨气分布在SCR上。
在一个示例中，混合器18包括至少部分地围绕通道部分36的一部分延伸的外罩套66。如图2和图5A-C所示，在一个示例性实施例中，罩套66从入口挡板38附近的位置沿着通道部分36延伸，并且围绕壳体30的出口部分34的大部分延伸。排气气体流通过形成在入口挡板38的外边缘中的至少一个开口或槽68(图3)和壳体30中的槽74进入罩套66。在一个示例中，槽68周向地定位在副开口48和第三开口50之间。排气气体流通过正好在出口挡板40上游的槽72离开罩套66。
图6至图10C示出了混合器118的另一示例性实施例。混合器118具有混合器壳体130，其包括通过通道部分136彼此连接的入口部分132和出口部分134，如图7所示。在一个示例中，通道部分136相对于混合器壳体130的中心偏移，并且大致沿着壳体130的周边边缘延伸。入口挡板138定位在入口部分132处，而出口挡板140定位在出口部分134处，其中入口挡板138和出口挡板140是不同心的。入口挡板138与第一轴线A1同心，而出口挡板140与第二轴线A2同心。喷射器壳体142在入口挡板138下游附连到混合器壳体130。定量加料器28在外部安装到喷射器壳体142，并且将还原剂喷射到安装在喷射器壳体142内的喷雾引导件144中。喷雾引导件144具有喷雾入口和喷雾出口，喷雾入口接纳来自定量加料器28的喷射喷雾，而喷雾出口将流体喷雾引导到通道部分136中。
在一个示例中，入口部分132和出口部分134具有由通道部分136连接的镜像的螺旋形状。在一个示例中，通道部分136包括矩形截面的平直管道。入口部分132接收来自DPF20的出口、通过入口挡板138的排气气体。在图8所示的一个示例中，入口挡板138包括平坦的穿孔挡板。入口挡板138包括各种类型的开口、槽、孔口等，并且构造成将一定百分比的排气气体引导到混合器118的不同区域。在一个示例中，入口挡板138包括至少一个主开口146、小于主开口146的至少一个副开口148、以及小于副开口148的多个第三开口150。
流入口挡板138也可包括形成在入口挡板138的外边缘中的至少一个开口或槽168(图8)，其用于将排气气体引导到外罩套166中。槽168定位在穿孔的第三开口150附近和上游螺旋附近，并且槽168引导排气气体流进入罩套166中的与壳体130的主通道分离的副通道。流被引导沿着通道部分136的外表面，并在下游螺旋处在混合器118的相对端部处返回进入混合器壳体130中。罩套166中的排气气体加热混合器壳体130的外壁以防止形成沉积物，该外壁在内侧受到喷雾撞击。
大部分排气气体流经主开口146，主开口是邻近混合器壳体上游螺旋的最低部分的敞开区域。副开口148将流动引导到喷射器壳体142中，喷射器壳体将排气气体转向到喷雾引导件144中，喷雾引导件围罩喷雾流，并将喷雾推入通道部分136中，然后进入混合器壳体130的出口部分134中。多个第三开口150包括入口挡板138中的一系列穿孔的槽或孔，其允许来自DPF 20的排气气体进入喷雾区域，且促进液滴分解。排气和喷雾混合物流经通道部分136，直到混合物遇到混合器壳体130中的下游螺旋形状为止，在该处混合物被迫围绕螺旋流动并且刚好在通入SCR 24的面的入口之前通过出口挡板140离开。在一个示例中，在出口挡板140和SCR面之间存在至少25mm的间隙，该间隙允许混合物均匀地分布在SCR表面上。
在一个示例中，主开口146的位置和尺寸构造为控制并引导离开DPF 20的排气气体中的30-80％进入混合器壳体130内、在喷雾出口上游的容积中。入口挡板138中的多个第三开口150邻近喷雾出口定位以允许离开DPF 20的排气气体中的10－20％开始将喷雾分解成氨气。副开口148将5-20％的排气气体馈送到喷雾引导件144。另一槽168定位在入口挡板138的周边处，并且周向地在副开口148与第三开口150之间。槽168允许排气流与主流动路径分开地进入经加热的罩套166，并且在混合器118的相对端处返回进入上壳体130。罩套166中的排气气体加热上壳体130的外壁，在该处存在内侧上的喷雾撞击。在一个示例中，入口挡板138的周边中的槽168接纳5-20％的排气流，并将该流引入到经加热的外罩套166中。
在一个示例中，外部安装的罩套166具有L形横截面，其沿着混合器壳体130的通道部分136包封混合器壳体130的一侧和顶部，并且遵循与混合器壳体130的出口部分134相同的曲率和螺距。在一个示例中，在罩套166和壳体130之间存在5-10mm的间隙，以在罩套166内形成副流动通道。混合器壳体130中在入口部分132处的槽170接纳来自入口挡板138中的槽168的排气气体，并且出口部分134中的槽172允许流在出口挡板140上游从经加热的罩套166离开。如上所述，罩套166用于利用5-20％的排气气体加热混合器壳体130的外侧。
作为对经加热的罩套166的替代，内壁174(图11)可用于提供混合器壳体130内的经加热的表面。在一个示例中，混合器壳体130的内表面与内壁174之间的间隙176为5-10mm。内壁174延伸混合器壳体130的整个高度，从喷雾引导件144延伸到混合器壳体130的出口部分134，并且在旋转100度进入混合器壳体130的出口部分134之后遵循螺旋形状而终止。约5-20％的排气气体在离开进入出口部分134之前将被引导从入口挡板140中的槽168通过内壁174与壳体130的内表面之间的间隙176。
如上所述，混合器壳体130包括上游螺旋，其特征为入口部分132的螺旋形上表面。在一个示例中，螺旋的螺距正好是混合器壳体130的高度，使得螺旋的最低部分在下部分和入口挡板表面之间形成小间隙，使得排气气体不能从主开口旁通到出口挡板140。该螺旋有助于引导离开入口挡板138中的主开口446的排气气体经过喷射喷雾区域。
在一个示例中，喷雾引导件144包括锥体152(图9)，其安装在喷射器壳体142内并且从锥体入口154延伸到锥体出口156。锥体入口154由第一横截面面积限定，第一横截面面积小于锥体出口156处的第二横截面面积。喷射器壳体142在混合器壳体130的外侧延伸，并且包括圆柱形形状，使得壳体142同心地围绕锥体152。喷射器壳体142将排气气体从入口挡板138中的副开口148沿着锥体152的外表面向上引导至壳体在定量加料器安装位置处的内侧表面。然后，流体进入位于锥体152的较小直径且敞开端部处的锥体入口154。
旋流锥体偏转板158在锥体出口附近附连到锥体152的大直径敞开端部，以将锥体152支承在混合器18中。偏转板158还将喷射器壳体142内的主混合器容积(接纳来自主开口146和第三开口150的排气气体)与锥体容积(接纳来自副开口148的排气气体)分开，以将5-20％的排气流引入到锥体入口154中。
在一个示例中，通道部分136包括管道，管道是混合器壳体130的平直部段，并且与喷射喷雾同轴。在一个示例中，管道横截面是矩形的，并且具有与通入后处理排气系统的入口管相同的横截面面积。在一个示例中，管道的宽度是混合器18的宽度的一半，并且高度是基于锥体152的封装确定的；然而，为了封装的目的，高度调整为尽可能小，同时还提供正确的横截面面积。
如上所述，混合器壳体130的出口部分134包括下游螺旋，该下游螺旋是入口部分132的上游螺旋的镜像。螺旋表面引导来自通道部分136的排气气体以分布在出口挡板140上，并且然后通过出口挡板140的主开口160离开。螺旋的最低部分接触出口挡板140，以形成用于排气气体的引导壁，并且防止排气气体直接流经主开口160和绕过下游螺旋部段中的混合效应。
在一个示例中，出口挡板140包括至少一个主开口160和多个副开口或槽162，该多个副开口或槽162相对于出口挡板140的中心沿径向方向延伸。在一个示例中，出口挡板140包括平坦的板，并且至少一个主开口160包括多个开口160，多个开口160形成在平坦的出口挡板140的大致一半面积上的穿孔的孔型式。在一个示例中，主开口160尺寸设计成接纳60-80％之间的排气流，并且副开口包括周向上彼此均匀间隔开的两个径向定向的槽162。槽162允许废气流的剩余部分离开出口挡板140到达SCR24。这种构造有助于更高效地将排气气体和氨气分布在SCR上。
在一个示例中，各槽162具有围绕它们的周边的突出部178，突出部沿与流动相反的方向向上延伸2-5mm，其将尿素保持在混合器壳体130的出口部分134内侧。这促进改善的尿素分解为氨气，并且防止液体行进槽162朝向SCR 24，这可能导致沉积物形成。
图12至图16C示出了混合器218的另一示例性实施例。混合器218具有混合器壳体230，其包括通过通道部分236彼此连接的入口部分232和出口部分234，如图13所示。在一个示例中，通道部分236相对于混合器壳体230的中心偏移，并且大致沿着壳体230的周边边缘延伸。入口挡板238定位在入口部分232处，而出口挡板240定位在出口部分234处，其中，入口挡板238和出口挡板240是不同心的。入口挡板238与第一轴线A1同心，而出口挡板240与第二轴线A2同心。喷射器壳体242在入口挡板238下游附连到混合器壳体230。定量加料器28在外部安装到喷射器壳体242，并且将还原剂喷射到安装在喷射器壳体242内的喷雾引导件244中。喷雾引导件244具有喷雾入口和喷雾出口，喷雾入口接纳来自定量加料器28的喷雾，而喷雾出口将喷雾引导到通道部分236中。
在一个示例中，入口部分232和出口部分234具有由通道部分236连接的镜像的、凹入压印形状280。在一个示例中，凹入压印部280位于入口部分232和出口部分234的中心处，使得升高的壁部分282至少部分地围绕入口部分232和出口部分234的外周延伸。
在一个示例中，通道部分236包括矩形截面的平直管道。入口部分232接纳来自DPF20的出口、通过入口挡板238的排气气体。在图14所示的一个示例中，入口挡板238包括平坦的穿孔挡板。入口挡板238包括各种类型的开口、槽、孔口等，并且构造成将一定百分比的排气气体引导到混合器218的不同区域。在一个示例中，入口挡板238包括至少一个主开口246、小于主开口246的至少一个副开口248、以及小于副开口248的多个第三开口250。
入口挡板238也可包括形成在入口挡板238的外边缘中的至少一个开口或槽268(图14)，其用于将排气气体引导到外罩套266中。槽268定位在穿孔的第三开口250附近，并且引导排气气体流进入罩套266中的与壳体230的主通道分离的副通道。流被引导沿着通道部分236的外表面，并在混合器118的相对端部处返回进入混合器壳体230中。罩套266中的排气气体加热混合器壳体230的外壁以防止形成沉积物，该外壁在内侧上受到喷雾撞击。
大部分排气气体流经主开口246，主开口是邻近混合器壳体上游凹入压印部280的最低部分的敞开区域。副开口248将流动引导到喷射器壳体242中，喷射器壳体将排气气体转向到喷雾引导件244中，喷雾引导件围罩喷雾流，并将喷雾推入通道部分236中并且进入混合器壳体230的出口部分234中。多个第三开口250包括入口挡板238中的一系列穿孔的槽或孔，其允许来自DPF 20的排气气体进入喷雾区域，且促进液滴分解。排气和喷雾混合物流经通道部分236，直到混合物遇到混合器壳体230中的下游凹入压印部280为止，在该处混合物被迫围绕凹入压印部流动并且刚好在通入SCR 24的面的入口之前通过出口挡板240离开。在一个示例中，在出口挡板240和SCR面之间存在至少25mm的间隙，间隙允许各气体的混合物均匀地分布在SCR表面上。
在一个示例中，主开口246的位置和尺寸构造为控制并引导离开DPF 20的排气气体中的30-80％进入混合器壳体230内、在喷雾出口上游的容积中。入口挡板238中的多个第三开口250邻近喷雾出口定位以允许离开DPF 20的排气气体中的10-20％开始将喷雾分解成氨气。副开口248包括用于将5-20％的排气气体馈送到喷雾引导件244的槽。槽位于入口挡板238的周边处，并且与喷射器壳体242内限定的喷雾引导腔相邻。在一个示例中，槽268位于入口挡板238的周边中并且接纳在5-20％之间的排气流，并将该流引入到经加热的外罩套266中。
在一个示例中，外部安装的罩套266具有L形横截面，其沿着混合器壳体230的通道部分236包封混合器壳体230的一侧和顶部，并且遵循与混合器壳体230的升高的壁部分282相同的曲率和螺距。在一个示例中，在罩套266和壳体230之间存在5-10mm的间隙，以在罩套266内形成副流动通道。混合器壳体230中在入口部分232处的槽270接纳来自入口挡板238中的槽268的排气气体，并且出口部分234中的槽272允许流在出口挡板240上游从经加热的罩套266离开。如上所述，罩套266用于利用5-10％的排气气体加热混合器壳体230的外侧。作为对经加热的罩套266的替代，如上所述的内壁174(图11)可用于提供混合器壳体230内的经加热的表面。
如上所述，混合器壳体230包括上游凹入压印部280，其形成在入口部分232中。在一个示例中，凹入压印部280的最低部分在该最低部分与入口挡板表面之间形成小间隙，使得排气气体不能从主开口246直接旁通到出口挡板240。凹入压印部280有助于引导离开入口挡板238中的主开口246的排气气体经过喷射喷雾区域。
在一个示例中，喷雾引导件244包括锥体252(图15)，其安装在喷射器壳体242内并且从锥体入口254延伸到锥体出口256。锥体入口254由第一横截面面积限定，第一横截面面积小于锥体出口256处的第二横截面面积。喷射器壳体242在混合器壳体230的外侧延伸，并且包括圆柱形形状，使得壳体242同心地围绕锥体252。喷射器壳体242将排气气体从入口挡板238中的副开口248沿着锥体252的外表面向上引导至壳体在定量加料器安装位置处的内侧表面。然后，流体进入位于锥体252的较小直径且敞开端部处的锥体入口254。
旋流锥体偏转板258在锥体出口256附近附连到锥体252的大直径敞开端部，以将锥体252支承在混合器218中。偏转板258还将喷射器壳体242内的主混合器容积(接纳来自主开口246和第三开口250的排气气体)与锥体容积(接纳来自副开口248的排气气体)分开，以将5-10％的排气流引入到锥体入口254中。
在一个示例中，通道部分236包括管道，管道是混合器壳体230的平直部段，并且与喷射喷雾同轴。在一个示例中，管道横截面是矩形的，并且具有与通入后处理排气系统的入口管相同的横截面面积。在一个示例中，管道的宽度是混合器218的宽度的一半，并且高度是基于锥体252的封装确定的；然而，为了封装的目的，高度调整为尽可能小，同时还提供正确的横截面面积。
如上所述，混合器壳体230的出口部分234包括下游凹入压印部280，该下游凹入压印部是入口部分232的上游凹入压印部280的镜像。凹入压印部表面引导来自通道部分236的排气气体以分布在出口挡板240上，并且然后通过出口挡板240的一个或多个开口260离开。凹入压印部280的最低部分与出口挡板240略微隔开，以形成用于排气气体的引导壁，并且防止排气气体直接流经主开口260和绕过下游凹入压印部段中的混合效应。
在一个示例中，出口挡板240包括平坦的板，并且多个开口260形成在平坦的出口挡板240的大致一半面积上的穿孔的孔型式。
图17至图21C示出了混合器318的另一示例性实施例。混合器318具有混合器壳体330，其包括通过通道部分336彼此连接的入口部分332和出口部分334，如图18所示。在一个示例中，通道部分336相对于混合器壳体330的中心偏移，并且大致沿着壳体330的周边边缘延伸。入口挡板338定位在入口部分332处，而出口挡板340定位在出口部分334处，其中，入口挡板338和出口挡板340是不同心的。入口挡板338与第一轴线A1同心，而出口挡板340与第二轴线A2同心。喷射器壳体342包括到入口挡板338下游的混合器壳体330中。定量加料器28在外部安装到喷射器壳体342，并且将还原剂喷射到安装在喷射器壳体342内的喷雾引导件344中。喷雾引导件344具有喷雾入口和喷雾出口，喷雾入口接纳来自定量加料器28的喷雾，而喷雾出口将喷雾引导到通道部分336中。
在一个示例中，入口部分332和出口部分334具有通过通道部分336连接的镜像的、凹入压印形状380。在一个示例中，凹入压印部380位于入口部分332和出口部分334的中心处，使得升高的壁部分382至少部分地围绕入口部分332和出口部分334的周边延伸。
在一个示例中，通道部分336包括矩形截面的平直管道。入口部分332接纳来自DPF20的出口、通过入口挡板338的排气气体。在图19所示的一个示例中，入口挡板338包括平坦的穿孔挡板。入口挡板338包括各种类型的开口、槽、孔口等，并且构造成将一定百分比的排气气体引导到混合器318的不同区域。在一个示例中，入口挡板338包括至少一个主开口346、小于主开口346的至少一个副开口348、以及小于副开口348的多个第三开口350。
在一个示例中，混合器318包括位于混合腔中的内壁374，并且内壁374通过间隙376从外壳体330的内表面向内间隔开(图21A-C)。在一个示例中，入口挡板338包括形成在入口挡板338的外边缘中的至少一个开口或槽368(图19)，其用于将排气气体引导到形成在壳体330的内表面与内壁374之间的间隙376中。槽368定位在穿孔的第三开口350附近，并且引导排气气体流进入形成在间隙376中的副通道，其与壳体330的主内腔分开。流被引导沿着内壁374的面向外的表面，并在混合器的相对端部处返回进入混合器壳体330的主腔中。间隙376中的排气气体加热内壁374以防止在内壁374的面向内的表面上形成沉积物，该面向内的表面经受喷雾撞击。
大部分排气气体流经主开口346，主开口是邻近混合器壳体上游凹入压印部380的最低部分的敞开区域。副开口348将流动引导到喷射器壳体342中，喷射器壳体将排气气体转向到喷雾引导件344中，喷雾引导件围罩喷雾流，并将喷雾推入通道部分336中并且进入混合器壳体330的出口部分334中。多个第三开口350包括入口挡板338中的一系列穿孔的槽或孔，其允许来自DPF 20的排气气体进入喷雾区域，且促进液滴分解。排气和喷雾混合物流经通道部分336，直到混合物遇到混合器壳体330中的下游凹入压印部380为止，在该处混合物被迫围绕凹入压印部流动并且刚好在通入SCR 24的面的入口之前通过出口挡板340离开。在一个示例中，在出口挡板340和SCR面之间存在至少25mm的间隙，间隙允许各气体的混合物均匀地分布在SCR表面上。
在一个示例中，主开口346的位置和尺寸构造为控制并引导离开DPF 20的排气气体的30-80％进入混合器壳体330内、在喷雾出口上游的容积中。入口挡板338中的多个第三开口350位于邻近喷雾出口，以允许离开DPF 20的排气气体中的10-20％以开始将喷雾分解成氨气。副开口348包括用于将5-10％的排气气体馈送到喷雾引导件344的槽。槽位于入口挡板338的周边处，并且与喷射器壳体342内限定的喷雾引导腔相邻。在一个示例中，附加的槽368位于入口挡板338的周边处，并且接纳在5-10％之间的排气流，并将该流引入到间隙376中。
在一个示例中，内壁374从喷雾引导件344的出口沿着混合器壳体330的通道部分336延伸，并且接着遵循与在入口部分332和/或出口部分334处的混合器壳体330的升高的壁部分382相同的曲率和螺距。在一个示例中，在内壁374和壳体330之间存在5-10mm之间的间隙376，以在混合器318内提供副流动通道。壁入口370接纳来自入口挡板338中的槽368的排气气体，并且将排气气体引导到间隙376中。出口部分234中的壁出口372允许流动从出口挡板340上游的间隙376离开。如上所述，内壁374提供副排气气体流动路径，其接纳5-10％的排气气体以加热内壁374。此外，应理解的是，内壁374也可替代于或附加于在上述示例中的任一个中公开的外罩套构造来使用。
如上所述，混合器壳体330包括上游凹入压印部380，其形成在入口部分332中。在一个示例中，凹入压印部380的最低部分形成在该最低部分与入口挡板表面之间的小间隙，使得排气气体不能从主开口346直接旁通到出口挡板340。凹入压印部380还有助于引导离开入口挡板338中的主开口346的排气气体经过喷射喷雾区域。
在一个示例中，喷雾引导件344包括锥体352(图20)，其安装在喷射器壳体342内并且从锥体入口354延伸到锥体出口356。锥体入口354由第一横截面面积限定，第一横截面面积小于锥体出口356处的第二横截面面积。喷射器壳体342直接被包括到混合器壳体330中以提供紧凑的构造，并且至少部分地围绕锥体352以便于将排气流引导到锥体入口354中。喷射器壳体342将排气气体从入口挡板338中的副开口348沿着锥体352的外表面向上引导至壳体在定量加料器安装位置处的内侧表面。然后，流体进入位于锥体352的较小直径且敞开端部处的锥体入口354。
旋流锥体偏转板358在锥体出口356附近附连到锥体352的大直径敞开端部，以将锥体352支承在混合器318中。偏转板358还将喷射器壳体342内的主混合器容积(接纳来自主开口346和第三开口250的排气气体)与锥体容积(接纳来自副开口348的排气气体)分开，以将5-10％的排气流引入到锥体入口354中。混合器318也包括一个或多个入口偏转器378和一个或多个出口偏转器380，它们用于改善液滴分解和减少沉积物。入口偏转器378位于喷雾上游，并且限制排气气体流到主管道的较低部分。由于入口偏转器378导致的较小的开口面积，排气流具有增大的速度，这促进了液滴分解为气体。
在一个示例中，通道部分336包括管道，管道是混合器壳体330的平直部段，并且与喷射喷雾同轴。在一个示例中，管道横截面是矩形的，并且具有与通入后处理排气系统的入口管相同的横截面面积。在一个示例中，管道的宽度是混合器318的宽度的一半，并且高度是基于锥体352的封装确定的；然而，为了封装的目的，高度调整为尽可能小，同时还提供正确的横截面面积。
如上所述，混合器壳体330的出口部分334包括下游凹入压印部380，该下游凹入压印部是入口部分332的上游凹入压印部380的镜像。凹入压印部表面引导来自通道部分336的排气气体以分布在出口挡板340上，并且然后通过出口挡板340的一个或多个开口360a、360b离开。凹入压印部380的最低部分与出口挡板340略微隔开，以形成用于排气气体的引导壁，并且防止排气气体直接流经开口360a、360b和绕过下游凹入压印部段中的混合效应。在一个示例中，出口挡板340包括平坦的板，并且开口360a包括第一多个开口360，其形成在平坦的出口挡板340的整个面积的大致一半上的穿孔的孔型式。开口360b包括位于出口挡板340的相对的一半中的槽或孔。
在各个示例中，混合器包括单件式上壳体或外壳体，其包括经由平直通道彼此连接的入口部分和出口部分。入口部分联接到上游排气部件，而出口部分联接到不与上游排气部件同心的下游排气部件。入口部分和出口部分构造为使得它们是彼此的镜像。通道从入口部分和出口部分的中心偏移，并且沿着外壳体的一个边缘延伸以将镜像的入口部分和出口部分彼此连接。各混合器包括与通道部分同轴的喷雾喷射器。每个混合器包括外罩套和/或内壁，外罩套和/或内壁沿着通道部分延伸，并且形成副流动路径，副流动路径加热混合器内的经受喷雾撞击的区域，使得沉积物形成减少。各混合器也包括入口挡板，入口挡板构造为将进入的排气气体分成被引导到混合器的不同区域中的子部分。这种构造提供了非常紧凑的布置，而同时仍然提供足够的混合能力和减少的沉积物形成。
如上所述，本发明通过将还原剂与排气气体的混合集成到U形混合器壳体中而提供了一种紧凑的系统，该U形混合器壳体用于将DOC/DPF连接到SCR/SCRF催化器。示例性混合器壳体构造为具有偏移的通道，其连接镜像图形形状入口部分/出口部分，以形成切向流动，切向流动通过优化的入口挡板和出口挡板促进SCR/SCRF上游的高效混合。
前面的描述在本质上是示例性的而不是限制性的。在不一定脱离本发明的实质的情况下，对所公开的示例的改型和修改对于本领域技术人员而言会变得明了。给予本申请的法律保护范围只能通过研究以下权利要求来确定。
尽管在所示示例中示出了各特征的组合，但是并非需要组合它们所有以实现本申请的各个实施例的益处。换而言之，根据本申请的一实施例设计的系统将不必包括在附图中的任一张中示出的所有特征或在各附图中示意性地示出的所有部分。此外，一个示例实施例的所选择的特征可以与其它示例实施例的所选择的特征组合。

Claims (24)

1.一种用于车辆排气系统的混合器组件，包括：
壳体，所述壳体具有通过通道部分彼此连接的入口部分和出口部分；
位于所述入口部分处的入口挡板；
位于所述出口部分处的出口挡板，其中，所述入口挡板和所述出口挡板不是同心的；
喷射器壳体，所述喷射器壳体在所述入口挡板下游附连到所述壳体；以及
安装在所述喷射器壳体内的喷雾引导件，其中，所述喷雾引导件具有喷雾入口和将喷雾引导到所述通道部分中的喷雾出口。
2.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分和所述出口部分是彼此的镜像。
3.如权利要求2所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分和所述出口部分具有螺旋形状。
4.如权利要求2所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分和所述出口部分具有凹入压印部。
5.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，所述通道部分包括平直的管道部段。
6.如权利要求5所述的混合器组件，其特征在于，所述平直的管道部段具有矩形横截面。
7.如权利要求5所述的混合器组件，其特增在于，包括外罩套，所述外罩套围绕所述平直的管道部段的至少一部分。
8.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，所述入口挡板包括至少一个主开口、小于所述主开口的至少一个副开口、以及小于所述副开口的多个第三开口。
9.如权利要求8所述的混合器组件，其特征在于，所述喷雾引导件包括锥体，并且其中所述喷雾入口由小于喷雾出口处的横截面的横截面限定。
10.如权利要求9所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分接纳来自上游排气部件的排气气体，并且其中，所述排气气体的30-80％被引导通过所述主开口到在所述喷雾出口上游的容积。
11.如权利要求9所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分接纳来自上游排气部件的排气气体，并且其中，所述排气气体的5-10％被引导通过所述副开口，以将所述排气气体供应到所述喷雾入口，以在离开所述喷雾出口之前与喷射的喷雾混合。
12.如权利要求9所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分接纳来自上游排气部件的排气气体，并且其中，所述排气气体的10-20％被引导通过所述多个第三开口，以使离开所述喷雾出口的喷雾分解。
13.如权利要求8所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分接纳来自上游排气部件的排气气体，并且其中，所述入口挡板包括形成在所述入口挡板的周边中的至少一个槽，所述排气气体的5-10％通过所述至少一个槽被引导到至少部分地围绕所述通道部分的外罩套中。
14.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，通过所述入口挡板接纳的所述排气气体被朝向所述出口挡板引导，并且其中，所述出口挡板包括至少一个主开口和相对于所述出口挡板的中心沿径向方向延伸的多个槽，并且其中，所述排气气体的60-80％经由所述主开口离开所述壳体。
15.如权利要求14所述的混合器组件，其特征在于，所述多个槽包括周向上彼此间隔开的两至四个槽。
16.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，包括通过间隙与所述壳体的内表面间隔开的内壁，所述内壁从所述入口部分沿着所述通道部分延伸并且延伸到所述出口部分，以在所述壳体内限定副流动路径。
17.如权利要求1所述的混合器组件，其特征在于，所述入口部分、所述出口部分和所述通道部分由单件式壳体构成。
18.一种车辆排气系统组件，包括：
沿着第一轴线延伸的第一排气部件组件；
沿着第二轴线延伸的第二排气部件组件，所述第二轴线与所述第一轴线间隔开并且平行于所述第一轴线；
混合器，所述混合器将所述第一排气部件组件的部件出口连接至所述第二排气部件组件的部件入口，其中，所述混合器包括混合器壳体，所述混合器壳体具有通过通道部分彼此连接的入口部分和出口部分、位于所述入口部分处的入口挡板、以及位于所述出口部分处的出口挡板，并且其中，所述入口挡板与所述第一轴线同心，而所述出口挡板与所述第二轴线同心；以及
喷射器组件，所述喷射器组件包括在所述入口挡板下游附连至所述混合器壳体的喷射器壳体和安装在所述喷射器壳体内的锥体，其中，所述锥体具有接纳来自喷射器的喷雾的锥体入口，并且具有将所述喷雾引导到所述通道部分中的锥体出口。
19.如权利要求18所述的排气系统组件，其特征在于，所述通道部分包括平直的管道部段，并且其中所述入口部分和所述出口部分是彼此的镜像。
20.如权利要求18所述的排气系统组件，其特征在于，所述入口挡板包括至少一个主开口、小于所述主开口的至少一个副开口、以及小于所述副开口的多个第三开口，并且其中
离开所述第一排气部件组件的所述排气气体中的30-80％的被引导通过所述主开口到在喷雾出口上游的容积，
所述排气气体中的5-10％被引导通过所述副开口，以将所述排气气体供应到锥体入口，以及
所述排气气体中的10-20％被引导通过所述多个第三开口，以分解离开锥体出口的喷雾。
21.如权利要求20所述的排气系统组件，其特征在于，包括围绕所述通道部分的至少一部分的外罩套，并且其中，所述入口挡板包括形成在所述入口挡板的周边中的至少一个槽，所述排气气体中的5-10％通过所述至少一个槽被引导到所述外罩套中。
22.如权利要求18所述的排气系统组件，其特征在于，所述出口挡板包括至少一个主开口和多个径向延伸的槽，并且其中，所述排气气体中的60-80％经由所述主开口离开所述混合器壳体。
23.如权利要求18所述的排气系统组件，其特征在于，所述入口部分、所述出口部分和所述通道部分由单件式混合器壳体构成。
24.如权利要求18所述的排气系统组件，其特征在于，包括通过间隙与所述混合器壳体的内表面间隔开的内壁，所述内壁从所述入口部分沿着所述通道部分延伸并且延伸到所述出口部分，以在所述混合器壳体内限定副流动路径。
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