CN212454587U - 混合器以及包括其的排气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种混合器及包括其的排气系统。其中，所述混合器包括外壳体、第一隔板，包括进气开口和出气开口，所述进气开口和出气开口不同心；第二隔板；喷射器座，在所述第一隔板的进气开口相邻的位置连接所述外壳体；其中，所述外壳体、第一隔板限定所述混合器的内部空间，所述混合器内部空间包括进气区，出气区以及连接两者的通道区；第一隔板的进气开口位于所述进气区，第一隔板的出气开口位于所述出气区；所述通道区具有气流通道；所述第二隔板具有朝向喷射器座的轴线一侧的凸起，形成局部截面变小的气流通道。

Description

混合器以及包括其的排气系统

技术领域

本实用新型涉及汽车排气净化领域，特别涉及一种混合器以及包括其的排气系统。

背景技术

发动机排气系统通过各种上游排气部件对由发动机产生的热的排气进行处理以减少排放污染物。各种上游排气部件可包括下述部件中的一个或多个：管、过滤器、阀、催化器、消声器等。例如上游排气处理部件将排气引导到具有入口和出口的柴油氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)中。柴油氧化催化器的下游可设置有柴油颗粒捕获器(Diesel Particulate Filter,DPF)。柴油氧化催化器与可选的柴油颗粒过滤器的下游为具有入口和出口的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)催化器。出口将排气通至下游排气部件。混合器(mixer)定位在DOC的出口或DPF的下游、SCR催化器的入口的上游。在混合器内，排气产生涡旋(swirling)运动或旋转运动。喷射器(injector)用于将诸如尿素水溶液之类的还原剂从SCR催化器的上游喷射到排气流中使得混合器能够将尿素和排气充分地混合在一起，排出至SCR催化器中进行还原反应生成氮气和水，以降低发动机的氮氧化物排放。

在混合器中，从喷射器喷射的尿素喷雾液滴，需要充分分解与排气均匀混合，避免发生尿素结晶，同时也要产生足够的涡旋(swirling)运动或旋转运动，以在SCR催化器中充分附着在催化剂表面。

由于在车辆内空间布置的要求，排气系统除了单个管道直列式(inline)结构之外，还可以多个管道并列的结构，例如U型结构的布置形式，其需要对混合器结构进行相应的改进，以减少尿素结晶。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种混合器，以减少尿素结晶。

本实用新型的另一个目的在于提供一种排气系统，以降低发动机的氮氧化物的排放。

根据本实用新型一个方面的一种混合器，用于车辆排气系统，包括外壳体；第一隔板，包括进气开口和出气开口，所述进气开口和出气开口不同心；第二隔板；喷射器座，在所述第一隔板的进气开口相邻的位置连接所述外壳体；其中，所述外壳体、第一隔板限定所述混合器的内部空间，所述混合器内部空间包括进气区，出气区以及连接两者的通道区；第一隔板的进气开口位于所述进气区，第一隔板的出气开口位于所述出气区；所述通道区具有气流通道；所述第二隔板具有朝向喷射器座的轴线一侧的凸起，形成局部截面变小的气流通道。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述气流通道的外壳体具有向通道区的突出部，所述外壳体的突出部构成的通道高度从第一高度降低至第二高度。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述第二隔板立于所述第一隔板，从进气区延伸至出气区，将所述通道区分隔为第一气流通道和第二气流通道，所述凸起形成所述第一气流通道的局部截面变小。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述进气开口包括第一开口；所述混合器还包括第一内挡板，所述第一内挡板立于所述第一隔板且相邻于所述第一开口；所述第一内挡板的一侧顶部至所述外壳体形成第一进气窗，迫使从所述第一开口进入的排气从所述第一进气窗进入所述第一气流通道。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述第一内档板的侧面具有第一内档板开口，包括一个或一个以上开口，所述第一内档板开口的位置位于所述第一内档板的下游段，使从所述第一开口进入的排气可从所述第一内档板开口进入所述第一气流通道。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述出气区包括第二内档板，所述第二内档板立于所述第一隔板，从所述出气区的上游端起延伸，与所述第二隔板不接触。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述出气区包括一个或一个以上的内挡片，所述内挡片位于所述第一气流通道的下游区域，所述内挡片的延伸方向与所述第一气流通道的延伸方向非平行地设置。

在所述混合器的一个或多个实施例中，还包括喷射引导部，所述喷射引导部具有喷射入口以及喷射出口，所述喷射入口与所述喷射器座相邻，以引导喷射液体经过所述喷射引导部的引导进入所述第一气流通道；在所述进气区内设置有第三内挡板，所述第三内挡板与所述外壳体和所述第一隔板之间提供第一容置空间，所述喷射入口位于所述第一容置空间内，所述进气开口具有第二开口，所述第二开口位于所述第一容置空间的下方，使得排气可从所述第二开口进入所述第一容置空间，所述喷射引导部具有排气引导入口，所述第一容置空间内的排气通过所述排气引导入口进入从所述喷射入口，继而通过所述喷射引导部进入所述第一气流通道。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述进气开口具有第三开口；所述进气开口具有第四开口，所述第四开口为第一隔板上一个或一个以上开口。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述喷射器座的轴线与所述第一气流通道的延伸方向的夹角为0-30°。

根据本使用新型另一个方面的一种排气系统，包括如以上任意一项所述的混合器以及喷射器，所述喷射器安装于所述喷射器座，从所述喷射器喷洒还原剂溶液至所述混合器。

在所述排气系统的一个或多个实施例中，所述还原剂溶液为尿素溶液。

在所述排气系统的一个或多个实施例中，所述排气系统包括第一部以及第二部，所述第一部连接所述进气开口，所述第二部连接所述出气开口，所述第一部与所述第二部的轴线平行。

本实用新型的进步效果包括但不限于：

通过在第二隔板设置凸起，使得喷射进入气流通道的尿素液滴被撞击分解；同时也可增强气流运动，使得尿素液滴与排气充分混合，两者协同作用，防止尿素液滴聚集以及尿素结晶。

附图说明

本实用新型上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1A以及图1B为一实施例的排气系统的结构示意图。

图2为一实施例的混合器的外部结构示意图。

图3为一实施例的混合器的进气隔板与出气隔板的结构示意图。

图4为一实施例的喷射器座以及喷射引导部在混合器内的结构示意图。

图5A至图5C为一实施例的混合器的从不同视角的透过外壳体的内部结构示意图。

图6为一实施例的混合器在出气区附近的朝向上游的视角的局部结构图。

图7为一实施例的混合器在进气区附近的朝向下游的视角的局部结构图。

具体实施方式

下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本发明的保护范围进行限制。

另外，如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个或多个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

如图1A以及图1B所示，排气系统100可以是U型结构，即排气系统100的第一部10与第二部20的轴线平行，两者通过混合器1连接。发动机产生的排气从排气系统100的第一部10的进气口进入，经过混合器1与还原剂溶液，一般是尿素溶液混合，之后进入第二部20，进行SCR，将排气中的氮氧化物转化为氮气和水，从第二部20的出气口排出。

参考图2以及图3，混合器1包括外壳体11、第一隔板120，第一隔板120包括进气开口12以及出气开口13。进气开口12与排气系统100的第一部10连接，出气开口13与排气系统100的第二部20连接，即进气开口12与出气开口13的轴线也为平行地设置，但不以此为限，还可以适用于其它并列排列结构的排气系统，只要是进气开口12与出气开口13非同心设置即可。经过第一部10处理的排气从进气开口12流入混合器1，在混合器1内充分混合的气体从出气开口13涡旋地流出，进入第二部20。

参考图4以及图5A至图5C，混合器1的外壳体11、第一隔板120限定混合器1的内部空间，定义为第一空间14，第一空间14包括进气区141，出气区142以及连接两者的通道区140；进气开口12的可以包括第一开口121、第二开口122、第三开口123以及第四开口124，一部分排气从第一开口121进入第一空间14，第一开口121即位于进气区141，但不以此为限，也可以是更多或者更少部分的进气开口12位于进气区，进气开口的具体数目以及种类也不以上述介绍为限。类似地，出气开口13可以是具有第五开口131、第六开口132，可以理解到，出气开口的具体形式也不以图中所示为限，满足形成涡旋运动的要求即可。出气开口13的大部分第五开口131以及第六开口132位于出气区142，但不以此为限。混合器1的内部还包括有第二隔板15，第二隔板15可以是立于第一隔板120，其从进气区141延伸至出气区142，将通道区140分隔为第一气流通道1401和第二气流通道1402。外壳体11外部，进气开口12相邻的位置连接有喷射器座16，喷射器座16用于安装喷射器，从喷射器喷洒还原剂溶液至混合器1内部，其喷洒方向由喷射器座16的轴线L1的方向决定。通道区140具有气流通道143，喷射器座16的轴线L1经过气流通道143，因此从喷射器喷洒的尿素溶液的绝大部分落入气流通道143并充分分解，与进气隔板12进入排气在气流通道143完成混合。如图2以及图5A至图5C所示的，位于气流通道143的外壳体11具有突出部171，第二隔板15具有朝向喷射器座的轴线L1一侧的凸起172，外壳体11的突出部171的高度从第一高度H1降低至第二高度H2，第二隔板15的凸起172段构成的气流通道的局部宽度从第一宽度W1收缩至第二宽度W2。对于图示的实施例而言，即第一气流通道1401的局部截面变小。如此设置的有益效果在于，可以使得喷射进入气流通道的尿素液滴在缩口段171、172被撞击分解；同时，设置缩口段171、172也可增强该位置的气流运动，使得尿素液滴与排气充分混合，两者协同作用，防止尿素液滴聚集以及形成尿素结晶。

继续参考图3至图5C，在一个或多个实施例，进气区141的具体结构可以是，混合器1还包括第一内挡板151，第一内挡板151立于第一隔板120，相邻于第一开口121，第一内挡板151的一侧顶部至外壳体11提供第一进气窗C1，迫使从第一开口121进入的排气从第一进气窗C1进入第一气流通道1401。设置第一内挡板151，构造第一进气窗C1的有益效果在于，通过迫使从第一开口121进入的排气从第一进气窗C1进入第一气流通道1401，减少从第一开口121进入的排气直接冲击进入第一气流通道1401的尿素喷束，而是越过第一内挡板151后通过第一进气窗C1较为缓和地尿素喷束混合，以提高尿素喷雾与排气的混合效果。

参考图5A以及图5C，在一些实施例中，第一内挡板151的具体结构可以是，第一内挡板151的板体具有第一内挡板开口1510，第一内挡板开口1510的位置位于第一内挡板151的下游段，。如此一来，从第一开口121进入的排气可从第一内挡板开口1510进入气流通道143。可以理解到，第一内挡板开口1510的具体开口数量可以是图中所示的一个开口，但不以此为限，也可以是多个小开口。如此设置的有益效果在于可以进一步优化尿素喷雾与排气的混合效果，其原理在于，发明人在实践中发现，进入第一气流通道1401的尿素喷束的其中一支会主要打在第一内挡板151的下游端附近，应加强该区域的气流运动，以更好地将尿素喷雾与排气进行混合。

继续参考图5A至图5C，在一实施例中，混合器1还可以包括第二内档板152，第二内档板152立于第一隔板120，位于出气区142，从出气区142的上游端起延伸，但与第二隔板15非接触地设置，如此设置的有益效果在于，由于在出气区142将存在较为强烈的气流涡旋运动，设置第二内挡板152将出气区142与通道区140分隔，可以防止出气区142的气流涡旋对通道区140的气体运动产生扰流，以保证在通道区140尿素喷雾的分解以及与排气的充分混合。

继续参考图5A至图5C，在一些实施例中，混合器1还可以包括一个或一个以上的内挡片153，内挡片153位于第一气流通道1401的下游区域，内挡片153的延伸方向与第一气流通道1401的延伸方向非平行地设置，例如图5A所示的夹角的角度，但不以此为限。如此设置有利于将第一气流通道1401的气流顺利导入出气区142，并且可以在附近形成气流涡旋，加强在第一气流通道1401下游区域的气流涡旋，保证尿素喷雾在该区域与排气的混合效果，减少尿素结晶。

参考图3以及图4，在一个或多个实施例中，混合器1还可以包括喷射引导部161，喷射引导部161具有喷射入口1611以及喷射出口1612，一般而言，喷射入口1611为喷射引导部161的小端，喷射出口1612为喷射引导部162的大端，喷射入口1611与喷射器座16相邻，以引导喷射的尿素喷雾经过喷射引导部161的引导进入第一气流通道1401。在进气区141内设置有第三内挡板162，第三内挡板162与外壳体11、以及第一隔板120之间提供第一容置空间144，喷射入口1611位于第一容置空间144内，第二开口122位于第一容置空间144的下方，使得排气可从第二开口122进入第一容置空间144，继而从喷射入口1611进入喷射引导部161。从图3可以看出，第二开口122的面积较小，且气流运动需要经过排气引导入口1621以及喷射入口1611才能进入喷射引导部161，如此可以起到对喷射器的预热作用，以及对喷束的预热，但又不至于导致过多的排气直接冲击破坏尿素喷束。另外，在一些实施例中，喷射器座16的轴线L1与第一气流通道1401的延伸方向的夹角为0-30°，以优化尿素喷束第一气流通道1401中的混合效果。

参考图5A至图7，在一些实施例中，第三开口123位于第二气流通道1402内，为第二气流通道1402提供排气，在第二气流通道1402中的排气比例较小，约占排气的5％左右，其作用在于加热第二隔板15，以增强其对尿素喷雾液滴的分解以及破碎作用。

承上可知，采用上述实施例介绍的混合器以及排气系统的有益效果在于，通过在第二隔板设置凸起，使得喷射进入气流通道的尿素液滴被撞击分解；同时设置凸起也可增强气流运动，使得尿素液滴与排气充分混合，两者协同作用，防止混合器内尿素液滴聚集以及形成尿素结晶，提高排气系统处理氮氧化物的效率，满足氮氧化物排放要求。

本发明虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本发明权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种混合器，用于车辆排气系统，其特征在于，所述混合器包括

外壳体；

第一隔板，包括进气开口和出气开口，所述进气开口和出气开口不同心；

第二隔板；

喷射器座，在所述第一隔板的进气开口相邻的位置连接所述外壳体；

其中，所述外壳体、第一隔板限定所述混合器的内部空间，所述混合器内部空间包括进气区，出气区以及连接两者的通道区；第一隔板的进气开口位于所述进气区，第一隔板的出气开口位于所述出气区；所述通道区具有气流通道；所述第二隔板具有朝向喷射器座的轴线一侧的凸起，形成局部截面变小的气流通道。

2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述气流通道的外壳体具有向通道区的突出部，所述外壳体的突出部构成的通道高度从第一高度降低至第二高度。

3.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述第二隔板立于所述第一隔板，从进气区延伸至出气区，将所述通道区分隔为第一气流通道和第二气流通道，所述凸起形成所述第一气流通道的局部截面变小。

4.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述进气开口包括第一开口；所述混合器还包括第一内挡板，所述第一内挡板立于所述第一隔板且相邻于所述第一开口；所述第一内挡板的一侧顶部至所述外壳体形成第一进气窗，迫使从所述第一开口进入的排气从所述第一进气窗进入所述第一气流通道。

5.如权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述第一内挡板的侧面具有第一内档板开口，包括一个或一个以上开口，所述第一内档板开口的位置位于所述第一内档板的下游段，使从所述第一开口进入的排气可从所述第一内档板开口进入所述第一气流通道。

6.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述出气区包括第二内档板，所述第二内档板立于所述第一隔板，从所述出气区的上游端起延伸，与所述第二隔板不接触。

7.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述出气区包括一个或一个以上的内挡片，所述内挡片位于所述第一气流通道的下游区域，所述内挡片的延伸方向与所述第一气流通道的延伸方向非平行地设置。

8.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，还包括喷射引导部，所述喷射引导部具有喷射入口以及喷射出口，所述喷射入口与所述喷射器座相邻，以引导喷射液体经过所述喷射引导部的引导进入所述第一气流通道；在所述进气区内设置有第三内挡板，所述第三内挡板与所述外壳体和所述第一隔板之间提供第一容置空间，所述喷射入口位于所述第一容置空间内，所述进气开口具有第二开口，所述第二开口位于所述第一容置空间的下方，使得排气可从所述第二开口进入所述第一容置空间，所述喷射引导部具有排气引导入口，所述第一容置空间内的排气通过所述排气引导入口进入从所述喷射入口，继而通过所述喷射引导部进入所述第一气流通道。

9.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述进气开口具有第三开口；所述进气开口具有第四开口，所述第四开口为第一隔板上一个或一个以上开口。

10.如权利要求3所述的混合器，其特征在于，所述喷射器座的轴线与所述第一气流通道的延伸方向的夹角为0-30°。

11.一种排气系统，其特征在于，包括如权利要求1-10任意一项所述的混合器以及喷射器，所述喷射器安装于所述喷射器座，从所述喷射器喷洒还原剂溶液至所述混合器。

12.如权利要求11所述的排气系统，其特征在于，所述还原剂溶液为尿素溶液。

13.如权利要求11所述的排气系统，其特征在于，所述排气系统包括第一部以及第二部，所述第一部连接所述进气开口，所述第二部连接所述出气开口，所述第一部与所述第二部的轴线平行。

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