CN115135404A - 用于后处理系统中的混合器 - Google Patents

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阿楚塔·蒙纳努尔
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Abstract

一种后处理系统包括：壳体；SCR系统，其设置在壳体中。混合器设置在SCR系统的上游，并包括：毂；管状构件，其围绕毂周向设置并限定还原剂进入端口；以及多个叶片，其从毂延伸到管状构件，使得在相邻叶片之间限定开口。多个叶片使排气沿周向方向涡旋。还原剂喷射器沿横向轴线在SCR系统上游设置在壳体上，并构造成将还原剂通过还原剂进入端口添入到流过壳体的排气中。还原剂与周向方向相反地相对于横向轴线以非零角添入，以实现虚拟拦截。混合器中心轴线相对于壳体的壳体中心轴线径向偏移。

Description

用于后处理系统中的混合器
相关申请的交叉引用
本申请要求2020年2月27日提交的美国临时申请第62/982,354号的权益，该美国临时申请的全部公开内容据此通过引用并入。
技术领域
本公开总体上涉及用于与内燃发动机一起使用的后处理系统。
背景
排气后处理系统用于接收和处理诸如内燃发动机的发动机产生的排气。传统的排气后处理系统包括几种不同的部件中的任何几种，以降低排气中存在的有害排气排放的水平。例如，用于柴油动力内燃发动机的某些排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)系统，该系统包括SCR催化剂(catalyst)，该催化剂配制为在氨(NH3)存在时用于将NOX(某些比例的NO和NO2)转化为无害的氮气(N2)和水蒸气(H2O)。
通常，诸如柴油机排气处理液(例如尿素水溶液)的还原剂作为氨源添入到后处理系统中。还原剂促进了通过SCR催化剂对排气的成分的分解。然而，如果还原剂基本上不与排气混合，添入的还原剂可能会不完全分解并导致在后处理系统的壁或各种部件上形成还原剂沉积。随着时间的推移，还原剂沉积会积聚并导致SCR催化剂的SCR催化转化效率(CE)降低。为了促进混合，使用混合器或将还原剂喷射器安装成从排气的流动轴线偏移。然而，还原剂沉积的形成仍然是后处理系统的一个挑战。
概述
本文描述的实施方式总体上涉及用于促进还原剂与流过后处理系统的排气的混合并减少还原剂沉积的混合器。具体地说，本文描述的实施方式包括多叶片混合器，多叶片混合器包括中心毂，中心毂限定了从后处理壳体的纵向轴线径向偏移的流动通道，并且本文描述的实施方式包括还原剂喷射器，还原剂喷射器相对于后处理系统的横向轴线以非零角添入还原剂，并且与由混合器引起的排气旋转的周向方向相反。
在一些实施方式中，用于处理由发动机产生的排气的成分的后处理系统包括：壳体，其限定壳体中心轴线；选择性催化还原(SCR)系统，其设置在壳体中；混合器，其在SCR系统上游设置在壳体中，混合器包括毂、管状构件和多个叶片，管状构件围绕毂周向设置并限定还原剂进入端口，多个叶片从毂延伸到管状构件，从而在多个叶片的相邻叶片之间限定开口，以允许排气流过所述开口，使得多个叶片使排气相对于排气流动路径沿周向方向涡旋；以及还原剂喷射器，其沿着壳体的横向轴线在SCR系统上游设置在壳体上，并被构造成将还原剂通过还原剂进入端口添入到流过壳体的排气中，还原剂与周向方向相反地相对于横向轴线以非零角添入，其中混合器的通过毂限定的混合器中心轴线在壳体中位于混合器上游的位置处相对于壳体中心轴线径向偏移。
在一些实施方式中，混合器中心轴线从壳体中心轴线水平地偏移。
在一些实施方式中，混合器中心轴线从壳体中心轴线竖直地偏移。
在一些实施方式中，非零角相对于横向轴线在5度到60度的范围内。
在一些实施方式中，在还原剂进入端口附近在管状构件中限定辅助开口。
在一些实施方式中，壳体限定圆形、正方形、矩形、卵形、椭圆形或多边形的横截面。
在一些实施方式中，混合器还包括从管状构件的上游端的边缘径向向外延伸并固定到壳体的内表面的凸缘。
在一些实施方式中，后处理系统还包括：从毂延伸到管状构件的阻挡构件。
在一些实施方式中，多个叶片围绕管状构件的圆周的130度和230度之间的部分从毂延伸到管状构件。
在一些实施方式中，多个通孔穿过阻挡构件被限定。
在一些实施方式中，穿过多个叶片中的至少一个叶片限定狭缝。
在一些实施方式中，一种用于后处理系统的组件包括：毂；管状构件，其周向地围绕毂设置并限定还原剂进入端口；以及多个叶片，其从毂延伸到管状构件，使得在多个叶片的相邻叶片之间限定开口，以允许排气流过所述开口，从而多个叶片使排气相对于排气的排气流动路径沿周向方向涡旋，混合器的通过毂限定的混合器中心轴线被构造成在混合器的上游的位置处相对于混合器可定位于其内的壳体的壳体中心轴线径向偏移，其中还原剂进入端口与排气流动路径的中心部分轴向对齐，并且构造成允许还原剂与周向方向相反地相对于中心部分以非零角添入。
在一些实施方式中，混合器中心轴线从壳体中心轴线水平地偏移。
在一些实施方式中，混合器中心轴线从壳体中心轴线竖直地偏移。
在一些实施方式中，非零角相对于横向轴线在5度到60度的范围内。
在一些实施方式中，在还原剂进入端口的附近在管状构件中限定辅助开口。
在一些实施方式中，组件还包括：从毂延伸到管状构件的阻挡构件。
在一些实施方式中，多个叶片围绕管状构件的圆周的130度和230度之间的部分从毂延伸到管状构件。
在一些实施方式中，多个通孔穿过阻挡构件被限定。
在一些实施方式中，通过多个叶片中的至少一个叶片限定狭缝。
应认识到，前述构思和以下更详细讨论的附加构思(在这些构思不是相互矛盾的前提下)的所有组合被设想为本文公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开的结尾中的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。
附图简述
本公开的前述和其他特征将通过结合附图的以下描述和所附权利要求变得更加明显。需要理解的是这些附图仅描绘了依据本公开的几种实施方式，并因此不应被认为是对其范围的限制，将通过使用附图以另加的特异性和细节来描述本公开。
图1是根据一个实施方式的后处理系统的示意图。
图2是沿图1中的A-A线截取的图1中的后处理系统的壳体的前视剖视图，示出了设置在壳体中的混合器和由安装在壳体上的还原剂喷射器所产生的喷雾锥体。
图3是根据另一实施方式的沿图1中的A-A线截取的图1中的后处理系统的壳体的前视剖视图，示出了设置在壳体中的混合器和由安装在壳体上的还原剂喷射器所产生的喷雾锥体。
图4是根据再一实施方式的沿图1中的A-A线截取的图1中的后处理系统的壳体的前视剖视图，示出了设置在壳体中的混合器和由安装在壳体上的还原剂喷射器所产生的喷雾锥体。
图5是根据又一实施方式的沿图1中的A-A线截取的图1中的后处理系统的壳体的前视剖视图，示出了设置在壳体中的混合器和由安装在壳体上的还原剂喷射器所产生的喷雾锥体。
图6是图5的混合器的前视透视图。
图7是计算流体力学(CFD)模拟，显示了排气通过图6的混合器的流动流线。
图8是根据一个实施方式的混合器的前视透视图。
图9是根据另一实施方式的混合器的侧视透视图。
图10是根据一个实施方式的用于制造后处理系统的方法的示意性流程图。
在全部以下的详细描述中，参考了附图。在附图中，相似的符号通常标识相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实施方式并不意味着是限制性的。在不背离本文所呈现的主题的精神或范围的情况下，可以使用其他实施方式，并且可以做出其他改变。将容易理解的是，如本文大体描述和在图中示出的本公开的各方面可以以多种不同的构造来设置、替换、组合和设计，所有这些都被明确地考虑并成为本公开的一部分。
详细描述
本文描述的实施方式大体上涉及混合器，用于促进还原剂与流过后处理系统的排气的混合并减少还原剂沉积。具体地说，本文描述的实施方式包括多叶片混合器以及还原剂喷射器，多叶片混合器包括中心毂，中心毂限定了从后处理壳体的纵向轴线径向偏移的流动通道，还原剂喷射器相对于后处理系统的横向轴线以非零角添入还原剂，并且添入方向与由混合器引起的排气的周向涡旋方向相反。
还原剂沉积是后处理系统运行中的一个重要问题。还原剂沉积可在SCR系统或后处理系统的其他组件中积聚，并导致SCR系统的SCR催化转化效率(CE)降低且背压增加。已使用各种混合器来促进还原剂与排气的混合，以减少还原剂沉积。其他解决方案使用了不对称安装的还原剂喷射器。然而，由于在安装了还原剂喷射器的空腔中存在流动再循环，因而这种还原剂喷射器可增加在还原剂喷射器尖端处形成还原剂沉积的风险。此外，当使用具有大锥角的喷雾时，不对称安装的还原剂喷射通常在不增加还原剂端口(还原剂喷射器安装在其中)的尺寸的情况下不能避免冲击该端口的壁。增加还原剂端口的尺寸可以增加排气辅助流量，即排气在横向于主气流的方向上通过还原剂端口的流量。这反过来可以减少来自主流的排气气流拦截喷雾液滴的影响，从而促进还原剂混合并减少还原剂沉积，因为进入较大还原剂端口的较大流量的排气减少了主流的流量并削弱了主流。
相比之下，用于将还原剂与排气混合的混合器的各种实施方式可提供一个或更多个优点，包括例如：(1)在下游还原剂喷射器的入口处输送高度均匀流动和高度均匀的还原剂分布；(2)降低压降；(3)允许在不同操作条件下动态控制还原剂液滴的空间分布；(4)允许集成宽的还原剂喷雾锥角；和(5)减少还原剂喷射器的尖端附近的流动再循环，从而减少对称安装的还原剂喷射器的尖端附近以及混合器中和下游SCR系统中还原剂沉积的风险。
图1是根据一个实施方式的后处理系统100的示意图。后处理系统100被构造为接收排气(例如来自发动机10的柴油机排气)并处理排气的成分(例如颗粒物质、NOX、CO、CO2)。后处理系统100包括还原剂储存罐110、还原剂添入组件112、混合器120和SCR系统150，并且还可以包括氧化催化剂142和过滤器144。
发动机10可以包括例如柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、双燃料发动机、生物柴油发动机、E85发动机或任何其他合适的发动机。在一些实施方式中，发动机10包括柴油发动机。发动机10燃烧燃料并产生包括NOX、CO、CO2和其他成分的排气。
后处理系统100包括壳体101，后处理系统100的部件设置在壳体101中。壳体101可由刚性、耐热和耐腐蚀材料形成，例如，不锈钢、铁、铝、金属、陶瓷或任何其它合适的材料。壳体101可以具有任何合适的横截面，例如，圆形、正方形、矩形、卵形、椭圆形、多边形或任何其他合适的形状。壳体101限定壳体中心轴线AL。在一些实施方式中，壳体101可以具有圆形横截面且壳体中心轴线AL是纵向延伸穿过壳体101的中心点(即与壳体101的外周等距的点)的轴线。在壳体101具有非圆形横截面(例如正方形、矩形、卵形、椭圆形、多边形或任何其他合适的横截面)的其他实施方式中，壳体中心轴线AL是纵向延伸穿过由壳体101限定的横截面形状的几何中心或质心(即由壳体101限定的横截面形状中的所有点的算术平均值的位置)的轴线。
入口导管102流体耦合到壳体101的入口，并构造成接收来自发动机10的排气并将排气连通到由壳体101限定的内部容积。此外，出口导管104可耦合到壳体101的出口，并构造成将已处理的排气排放到环境中(例如经处理以去除微粒物质和/或减少由SCR系统150产生的排气中包括的如NOX气体、CO、未燃烧的碳氢化合物等的排气的成分)。
第一传感器103可以定位在入口导管102中。第一传感器103可以包括NOX传感器，其被构造为测量包括在流入SCR系统150的排气中的NOX气体的量，并且第一传感器103可以包括物理传感器或虚拟传感器。在各种实施方式中，温度传感器、压力传感器、氧传感器或任何其他传感器也可以定位在入口导管102中，以便确定流过后处理系统100的排气的一个或更多个操作参数。
第二传感器105可以定位在出口导管104中。第二传感器105可以包括第二NOX传感器，其被构造为确定在通过SCR系统150之后排放到环境中的NOx气体的量。在其他实施方式中，第二传感器105可包括颗粒物质传感器，该颗粒物质传感器被构造为确定被排放到环境中的排气中的颗粒物质的量。在其他实施方式中，第二传感器105可以包括氨传感器，其被构造为测量流出SCR系统150的排气中氨的量，即测定氨泄露。这可以用作SCR系统150的催化转化效率的测量，用于调节要添入到SCR系统150中的还原剂的量，和/或调节SCR系统150的温度，以便允许SCR系统150有效地使用氨来催化分解流经SCR系统的排气中所包含的NOX气体。在一些实施方式中，氨氧化(AMOX)催化剂可位于SCR系统150的下游，以便分解SCR系统150下游的排气中的任何未反应氨。
后处理系统100可以包括各种其他部件，例如位于SCR系统150上游的氧化催化剂142(例如柴油氧化催化剂)，并且该氧化催化剂142构造成分解排气中所包含的未燃烧的碳氢化合物和/或CO。在一些实施方式中，过滤器144可以设置在氧化催化剂的下游和SCR系统150的上游，并构造成从排气中去除颗粒物质(例如烟尘、碎片、无机颗粒等)。
如本文所述，SCR系统150被配制成在存在还原剂时分解流经SCR系统的排气的成分。在一些实施方式中，SCR系统150可包括选择性催化还原过滤器(SCRF)。SCR系统150包括催化剂，该催化剂配制成用于催化NOX气体分解。可以使用任何合适的催化剂，例如，基于铂、钯、铑、铈、铁、锰、铜、钒的催化剂，任何其他合适的催化剂，或其组合。催化剂可以设置在合适的衬底上，例如，陶瓷(例如堇青石)或金属(例如铬铝钴耐热钢(kanthal))整体式芯体，其可以例如，限定蜂窝结构。涂层(washcoat)也可以用作SCR系统150的载体材料。这种涂层材料可以包括，例如，氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、任何其他合适的涂层材料，或其组合。
还原剂喷射器156在SCR系统150上游设置在壳体101上，并构造成将还原剂添入到流过壳体101的排气中。还原剂喷射器156对称地安装在壳体101的侧壁上，使得还原剂喷射器156安装成与壳体101的横向轴线AT轴向对准，例如，安装在限定在壳体101中的还原剂端口中，即与流过壳体101的排气的排气流动路径的中心部分对准。如本文所述，术语“横向轴线”意味着壳体101的垂直于壳体101的壳体中心轴线AL的轴线。在各种实施方式中，还原剂喷射器156可以包括具有预设直径的喷嘴，并且构造成将还原剂的喷雾锥体SC添入排气中。
还原剂储存罐110被构造成存储还原剂。还原剂被配制成促进排气的成分(例如排气中包含的NOX气体)的分解。可以使用任何合适的还原剂。在一些实施方式中，排气包括柴油机排气，并且还原剂包括柴油机排气处理液。例如，柴油机排气处理液可以包括尿素、尿素的水溶液、或包含氨的任何其他流体、副产物或本领域已知的任何其他柴油机排气处理液(例如以
Figure BDA0003809171800000081
的名称销售的柴油机排气处理液)。例如，还原剂可包括具有特定比的尿素与水的含水尿素溶液。在一些实施方式中，还原剂可以包括尿素水溶液，该尿素水溶液包括按质量计32.5％的尿素和按质量计67.5％的去离子水，包括按质量计40％的尿素和按质量计60％的去离子水，，或任何其他合适比例的尿素与去离子水。
还原剂添入组件112流体地耦合到还原剂储存罐110。还原剂添入组件112被构造成选择性地将还原剂添入到排气中。还原剂添入组件112可以包括各种结构，例如，泵、阀、筛网、过滤器等，以促进从还原剂储存罐110接收还原剂并将其输送到SCR系统150。
混合器120在SCR系统150上游设置在壳体101中，靠近还原剂喷射器156，并被构造为促进由还原剂喷射器156添入的还原剂与排气的混合。现在还参考图2，混合器120包括毂122。在一些实施方式中，毂122可以是实心的。在其他实施方式中，毂122可限定通道以允许一部分排气流过其中。
管状构件124周向地围绕毂122设置。管状构件124的形状可以是圆柱形的。外部管状构件124的直径可以小于壳体101的直径。外部管状构件124可具有大致圆形的横截面并限定大致线性的排气流动路径。在其它实施方式中，外部管状构件124可以具有其它横截面形状，并且经过外部管状构件的气体流动路径可以是线性的或非线性的。例如，管状构件124可以具有圆锥形、截头圆锥形、空气动力学或其他形状。在一些实施方式中，管状构件124构造为文丘里体。在这些实施方式中，管状构件124在其入口处的直径可大于管状构件124的出口处的直径。
多个叶片126从毂122的外表面延伸到管状构件124，使得开口127限定在相邻叶片126之间，以允许排气的主要流线流过其中。在一些实施方式中，多个叶片126可以包括一组上游叶片和一组下游叶片。叶片126可以从毂向管状构件124倾斜一个角度(例如在10度至80度的范围内)，以便当排气在相对于排气流动路径的周向方向(例如顺时针方向)流过开口127时，在排气中引起涡旋。凸缘128从管状构件124的上游端的边缘径向向外延伸。凸缘128可固定(例如焊接、或经由螺钉、螺母、螺栓、铆钉等耦合)到壳体101的内表面，以将混合器120安装在壳体101中。
在一些实施方式中，阻挡或以其他方式阻碍排气流动的阻挡构件125围绕气体流动路径的一部分延伸，该气体流动路径的该部分未被多个叶片126围绕其延伸的部分覆盖。在混合器120包括一组上游叶片的一些实施方式中，阻挡构件125可位于还原剂进入端口131的上游，位于还原剂进入端口131所在的混合器120的一侧。如图2所示，阻挡构件125可包括从毂122延伸出的壁。在其它实施方式中，阻挡构件125可以是与多个叶片126分离的部件。在一些实施方式中，叶片126可围绕管状构件124的圆周的130°和230°之间的部分延伸。在其它实施方式中，叶片126可围绕管状构件124的圆周的170°和190°之间的部分延伸。在还有的其它实施方式中，叶片126可围绕管状构件124的圆周的约180°的部分延伸。
还原剂进入端口131限定在管状构件124中，并构造成允许将还原剂添入到流过混合器120的排气的排气流动路径中。在一些实施方式中，还原剂进入端口131可以限定在多个叶片的上游。在混合器120包括一组上游叶片和一组下游叶片的一些实施方式中，还原剂进入端口131可以限定在该组上游叶片和该组下游叶片之间。还原剂进入端口131与排气流动路径的中心部分轴向对齐(例如与横向轴线AT对齐)并且构造成允许还原剂与周向方向相反地相对于中心部分以非零角添入。例如，沿着壳体101的横向轴线AT安装的还原剂喷射器156构造成通过还原剂进入端口131将还原剂与排气涡旋的周向方向相反地相对于横向轴线AT以非零角添入排气中。在一些实施方式中，管状构件124还限定还原剂进入端口131附近的辅助开口133，并且该辅助开口133构造成允许辅助排气气流在壳体101和管状构件124之间流过。辅助气流可进一步促进还原剂与排气的混合，并减少例如还原剂进入端口中的还原剂沉积。
由还原剂喷射器产生的还原剂喷雾锥体是多分散的，并且具有有限的宽度。虽然喷雾锥角(即喷雾锥体的展开角)是衡量喷雾足迹范围的一个有用的尺度，但另一个评估滴粒尺寸分布的分散程度的有用尺度是相对跨度因子(RSF)。RSF定义为还原剂的最大液滴尺寸和最小液滴尺寸之差与平均液滴尺寸之比，并且是还原剂喷雾中还原剂液滴尺寸相对于平均液滴尺寸范围的指标。RSF越大，说明喷雾越多分散。RSF的变化会影响还原剂与排气的混合。
为了促进混合由可具有宽范围的RSF的对称安装的还原剂喷射器156添入的喷射的还原剂，混合器120的通过毂122限定的混合器中心轴线AM相对于壳体101的壳体中心轴线AL径向偏移，使得在壳体101中位于混合器120上游的位置处的排气的流动轴线也从混合器中心轴线AM偏移。限定在多个叶片126之间的多个开口127除了引起排气中的涡旋之外，还由于混合器中心轴线AM从壳体中心轴线AL偏移而改变排气的流动轴线。开口127引导几个主要的拦截排气气流，以选择性地改变还原剂喷雾液滴的轨迹并重新分配它们。通过基于应用改变多个叶片126的叶片角度和/或取向，可以最佳地重新分配具有各种RSF的喷雾。对称安装的还原剂喷射器156减少了靠近还原剂喷射器156的尖端的流动再循环，从而减少了还原剂沉积的风险并允许大的喷雾锥角。
以这种方式，混合器120通过改变排气的流动轴线、增加混合和减少还原剂沉积来提供还原剂液滴的多级斜向虚拟拦截(multistage oblique virtual interception)。虚拟拦截是指混合器120在不使用飞溅板或固体装置的情况下产生拦截还原剂喷雾的排气气流的能力。虚拟拦截选择性地改变还原剂液滴的轨迹，并重新分配还原剂液滴。特别地，混合器120被构造成提供斜向虚拟拦截，因为还原剂喷雾相对于由多个叶片126产生的一个或更多个主排气气流以非零角或斜角引入(如图3所示)。
在一些实施方式中，如图2所示，混合器中心轴线AM从壳体101的壳体中心轴线AL水平偏移距离x(例如在0毫米至20毫米的范围内)。还原剂喷射器156相对于壳体101的横向轴线AT对称地安装并且构造成相对于壳体101的横向轴线AT以约0度的角度添入还原剂，使得由还原剂喷射器156产生的喷雾锥体SC的中心轴线与横向轴线AT对齐。
图3示出了根据另一实施方式的设置在壳体101中的混合器220。如关于混合器120所描述的，混合器220包括毂222、管状构件224、多个叶片226、阻挡构件225和凸缘228。然而，与混合器120不同的是，混合器220的混合器中心轴线与壳体101的壳体中心轴线AL对齐，且还原剂喷射器156构造成相对于壳体101的横向轴线AT以非零角α(例如，在5度至60度的范围内)添入还原剂。
图4示出了安装在壳体101中的混合器120，如关于图2所描述的。与图2不同，还原剂喷射器156构造成相对于壳体101的横向轴线AT以5度至60度范围内的角度α添入还原剂。
图5示出了安装在壳体101中的混合器120，使得混合器120的混合器中心轴线AM也从壳体101的壳体中心轴线AL竖直地偏移。例如，混合器120的混合器中心轴线可以从壳体中心轴线AL径向偏移距离R(例如在0毫米至15毫米的范围内)，并且位于与横向轴线AT的角度β处在30度到60度的范围内。
如本文前面所述，除了由于流过限定在相邻叶片126之间的开口127的排气部分而产生的主要拦截排气气流之外，由于流过管状构件124中的辅助开口133的排气部分而获得一个或更多个辅助排气气流。来自一个或更多个辅助气流的动量有助于以不同的喷雾锥角和具有不同RSF的还原剂喷雾锥体动态地辅助或对抗主拦截排气气流的动量。例如，图6示出安装在如图5所示的壳体101中的混合器120的侧视透视图。还原剂进入端口131限定在管状构件124中，以允许将还原剂添入到流过混合器120的排气的流动路径中，并且辅助开口133限定在还原剂进入端口131附近。
图7示出了流过混合器120的排气的主要流线和辅助流线的流动流线。辅助流线的动量在不同的流动条件下在不同程度上影响还原剂喷雾锥体并改变还原剂喷雾轨迹，这实现了对还原剂喷雾轨迹和均匀性的动态控制的能力。因此，一个或更多个辅助气流可以通过辅助开口引入，以允许在不同操作条件下对还原剂喷雾液滴的空间分布进行更密切的动态控制。
因此，还原剂喷雾的斜向虚拟拦截和混合器中心轴线AM的径向偏移的各种组合是可行的，以达到所需的排气与还原剂喷雾动量的比例。以这种方式，可以实现排气中液滴的最优空间分布。所有这样的构造都是预期的，并且应该理解为被本申请中描述的各种实施方式所涵盖。
在各种实施方式中，混合器可构造成提供多个辅助排气气流。例如，根据另一实施方式，图8示出混合器320的前视透视图。混合器320包括：管状构件324；多个叶片326，其包括从毂322延伸到管状构件324的一组上游叶片和一组下游叶片；凸缘328，其从管状构件324的上游端的边缘径向向外延伸；以及阻挡构件325，其耦合至与下游叶片326相关联的毂322。还原剂喷射器设置成将还原剂喷雾锥体SC添入多个叶片326中的上游叶片和下游叶片326之间。位于喷雾锥体SC添入位置附近的阻挡构件325限定了多个穿过其中的通孔329。通过流过通孔329的排气产生多个辅助排气气流，进一步促进还原剂与排气的混合并减少还原剂沉积。
图9示出了根据另一实施方式的混合器420的前视透视图。混合器包括毂422、管状构件424、从毂422延伸到管状构件424的多个叶片426、同样从毂422延伸到管状构件424的阻挡构件425、以及从管状构件424上游端的边缘径向向外延伸的凸缘428。混合器420的混合器中心轴线可以从壳体的纵向轴线径向偏移，其中混合器420设置在壳体中。还原剂进入端口431在多个叶片426上游限定在管状构件424中，还原剂的喷雾锥体通过还原剂进入端口431添入到流过混合器420的排气的流动路径中。狭缝429穿过多个叶片426中的叶片426a限定，该叶片426a位于远离还原剂进入端口431的位置。除了通过毂422产生的辅助排气气流之外，狭缝429也产生辅助排气气流，以促进混合并减少还原剂沉积。尽管图9示出了仅一个叶片426a限定狭缝429，但在其他实施方式中，多个叶片426中的多于一个叶片，例如2个、3个、4个或所有叶片，可以限定穿过其中的一个或更多个狭缝。
虽然本公开描述了多种混合器，但本文描述的系统和方法可以包括2019年6月14日提交的美国专利申请第16/442,014号中描述的任何混合器，该美国专利申请的整个公开内容通过引用并入本文。
图10是根据一个实施方式的用于制造后处理系统(例如后处理系统100)的方法500的示意性流程图。方法500包括：在502，提供用于后处理系统的壳体(例如壳体101)。在504，将SCR系统(例如SCR系统150)设置在壳体中。在506，将混合器(例如混合器120、220、320、420)在SCR系统150上游设置在壳体101中。混合器包括毂(例如毂122、222、322、422)和周向地围绕毂设置并限定还原剂进入端口的管状构件(例如管状构件124、224、324、424)。多个叶片(例如多个叶片126、226、326、426)从毂延伸到管状构件，使得开口限定在多个叶片的相邻叶片之间以允许排气流过其中。多个叶片构造成使排气相对于排气流动路径沿周向方向涡旋。混合器设置成使得混合器的通过毂限定的混合器中心轴线相对于壳体的壳体中心轴线径向偏移，使得在壳体中位于混合器上游位置处的排气的流动轴线也从混合器中心轴线偏移。在508处，将还原剂喷射器(例如，还原剂喷射器156)沿壳体的横向轴线在SCR系统上游设置在壳体上。还原剂喷射器被构造成与排气旋转的周向方向相反地相对于横向轴线以非零角将还原剂通过还原剂进入端口添入到流过壳体的排气中。
应注意，如本文用于描述各种实施方式的术语“示例”意图指示，这类实施方式是可能的实施方式的可能的示例、代表和/或例证(并且这类术语不意图意味着这类实施方式必须是特别的或极好的示例)。
如本文所用，术语“大约”和“约”通常指所述值的正负10％。例如，大约0.5将包括0.45和0.55，大约10将包括9至11，大约1000将包括900至1100。
本文使用的术语“耦合”等是指两个构件直接或间接地彼此连接。这种连接可以是固定的(例如永久的)或可移动的(例如可拆卸的或可释放的)。这种连接可以通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此一体形成为单个整体来实现，或者通过两个构件或两个构件和任何附加的中间构件彼此附接来实现。
重要的是注意到，各种示例性实施方式的结构和设置仅仅是说明性的。虽然在本公开中只详细描述了几个实施方式，但审阅本公开的本领域技术人员将容易认识到，很多修改是可能的(例如在各种元件的大小、尺寸、结构、形状和比例、参数的值、安装布置、材料的使用、颜色、定向等上的变化)，而实质上不偏离本文所描述的主题的新颖性教导和优点。此外，应当理解，来自本文公开的一个实施方式的特征可以与本文公开的其它实施方式的特征组合，如本领域中的普通技术人员应理解的。也可在各种示例性实施方式的设计、操作条件和设置上做出其它替代、修改、变化和省略，而不偏离本实施方式的范围。
虽然本说明书包含很多特定的实施细节，但这些不应被解释为对任何实施方式的范围或可被要求保护内容的限制，而是解释为特定实施方式的特定实现方式所特有的特征的描述。本说明书在单独的实现方式的上下文中描述中的某些特征也可以在单个实现方式中组合实现。相反，在单个实现方式的上下文中描述中的各种特征也可以在多个实现方式中单独实现或在任何合适的子组合中实现。此外，尽管上述特征可以描述为在某些组合中起作用，甚至最初是这样要求保护的，但在某些情况下，来自要求保护的组合的一个或更多个特征可以从该组合中删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变化。

Claims (20)

1.一种用于处理由发动机产生的排气的成分的后处理系统，包括：
壳体，其限定壳体中心轴线；
选择性催化还原(SCR)系统，其设置在所述壳体中；
混合器，其在所述SCR系统上游设置在所述壳体中，所述混合器包括：
毂；
管状构件，其周向地围绕所述毂设置并限定还原剂进入端口；以及
多个叶片，其从所述毂延伸到所述管状构件，使得在所述多个叶片的相邻叶片之间限定开口，以允许所述排气流过所述开口，使得所述多个叶片使所述排气相对于所述排气的排气流动路径沿周向方向涡旋；和
还原剂喷射器，其沿着所述壳体的横向轴线在所述SCR系统上游设置在所述壳体上，并且构造成将还原剂通过所述还原剂进入端口添入到流过所述壳体的所述排气中，所述还原剂与所述周向方向相反地相对于所述横向轴线以非零角添入，
其中，所述混合器的通过所述毂限定的混合器中心轴线在所述壳体中位于所述混合器上游的位置处相对于壳体中心轴线径向偏移。
2.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述混合器中心轴线从所述壳体中心轴线水平地偏移。
3.根据权利要求2所述的后处理系统，其中，所述混合器中心轴线从所述壳体中心轴线竖直地偏移。
4.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述非零角相对于所述横向轴线在5度至60度的范围内。
5.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，在所述还原剂进入端口附近在所述管状构件中限定辅助开口。
6.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述壳体限定圆形、正方形、矩形、卵形、椭圆形或多边形的横截面。
7.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述混合器还包括从所述管状构件的上游端的边缘径向向外延伸并固定到所述壳体的内表面的凸缘。
8.根据权利要求1所述的后处理系统，还包括：
从所述毂延伸到所述管状构件的阻挡构件。
9.根据权利要求8所述的后处理系统，其中，所述多个叶片围绕所述管状构件的圆周的130度和230度之间的部分从所述毂延伸到所述管状构件。
10.根据权利要求8所述的后处理系统，其中，多个通孔穿过所述阻挡构件被限定。
11.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，穿过所述多个叶片中的至少一个叶片限定狭缝。
12.一种用于后处理系统的混合器，包括：
毂；
管状构件，其周向地围绕所述毂设置并限定还原剂进入端口；和
多个叶片，其从所述毂延伸到所述管状构件，使得在所述多个叶片的相邻叶片之间限定开口，以允许排气流过所述开口，使得所述多个叶片使所述排气相对于所述排气的排气流动路径沿周向方向涡旋，所述混合器的通过所述毂限定的混合器中心轴线被构造成在所述混合器的上游的位置处相对于所述混合器能够定位于其内的壳体的壳体中心轴线径向偏移；
其中，所述还原剂进入端口与所述排气流动路径的中心部分轴向对齐，并且构造成允许还原剂与所述周向方向相反地相对于所述中心部分以非零角添入。
13.根据权利要求12所述的混合器，其中，所述混合器中心轴线从所述壳体中心轴线水平地偏移。
14.根据权利要求13所述的混合器，其中，所述混合器中心轴线从所述壳体中心轴线竖直地偏移。
15.根据权利要求12所述的混合器，其中，所述非零角相对于所述混合器的横向轴线在5度至60度的范围内。
16.根据权利要求12所述的混合器，其中，在所述还原剂进入端口的附近在所述管状构件中限定辅助开口。
17.根据权利要求12所述的混合器，还包括：
从所述毂延伸到所述管状构件的阻挡构件。
18.根据权利要求17所述的混合器，其中，所述多个叶片围绕所述管状构件的圆周的130度和230度之间的部分从所述毂延伸到所述管状构件。
19.根据权利要求17所述的混合器，其中，多个通孔穿过所述阻挡构件被限定。
20.根据权利要求12所述的混合器，其中，穿过所述多个叶片中的至少一个叶片限定狭缝。
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