CN215719045U - 混合器以及发动机排气后处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种混合器以及发动机排气后处理系统。其中，所述混合器包括进气管，包括进气导流结构，包括第一进气区与第二进气区，将所述进气管的进气通道分割为第一腔室部，第二腔室部；所述进气管的管壁具有喷射器安装孔，所述喷射器安装孔对应所述第二腔室部的区域；出气管，其中，所述进气管与所述出气管非共轴线地布置；以及盖体，限定从所述进气管进入的气流至所述出气管的流动路径，所述盖体包括进气部、出气部以及连接所述进气部与所述出气部的连接部，所述进气部对应所述进气管，所述出气部对应所述出气管。

Description

混合器以及发动机排气后处理系统

技术领域

本实用新型涉及排气处理领域，尤其涉及一种混合器以及发动机排气后处理系统。

背景技术

发动机排气后处理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(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。定量加料器(doser)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。但现有的混合器仍存在改进之处，例如需要进一步提高排气与尿素混合的均匀性、降低尿素结晶等等。

因此，本领域需要一种混合均匀性好、尿素结晶率低的混合器以及氮氧化物排放少的发动机排气后处理系统。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种混合器。

本实用新型的另一个目的是提供一种发动机排气后处理系统。

根据本实用新型一个方面的一种混合器，用于发动机排气后处理系统，包括：进气管，包括位于所述进气管的进气通道的进气导流结构，包括第一进气区与第二进气区，将所述进气管的进气通道分割为第一腔室部，第二腔室部；所述第一进气区包括高度上升的螺旋结构，以构造进气通道的一部分为所述第一腔室部，所述第一进气区还包括位于该螺旋结构侧部的第一窗口，通过该窗口连通所述第一腔室部与所述第二腔室部；所述进气管的管壁具有喷射器安装孔，所述喷射器安装孔对应所述第二腔室部的空间；出气管，其中，所述进气管与所述出气管非共轴线地布置；以及盖体，限定气流从所述进气管至所述出气管的流动路径，所述盖体包括进气部、出气部以及连接所述进气部与所述出气部的连接部，所述进气部对应所述进气管，所述出气部对应所述出气管。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述进气导流结构的第二进气区包括多个第二窗口，使得所述进气管的部分气流被设置为先进入第一腔室部后从所述第一窗口进入所述第二腔室部，另一部分气流被设置为直接从所述第二窗口进入所述第二腔室部。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述混合器具有喷射器安装座，安装于所述喷射器安装孔，所述喷射器安装座的轴线与所述进气管的中心偏心设置，并与所述进气管的轴线垂直。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述进气管、出气管与所述盖体之间具有隔板，隔板具有进气口与出气口，所述第二腔室部与所述盖体的进气部之间通过所述进气口连通，所述进气部与所述隔板限定第三腔室部；所述盖体的出气部与所述进气管通过所述出气口连通。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述进气口包括第一进气口与第二进气口，所述第一进气口占所述进气通道的截面积30％-60％，所述第二进气口相邻于所述第一进气口，所述第一进气口为主进气口，所述第二进气口为次要进气口，所述第一进气口对应所述盖体的所述进气部；所述出气口占所述出气管的出气通道的截面积80％以上。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述隔板上设置有导流板件，所述导流板件位于所述第一进气口的边缘区域，用于导引于所述第一进气口输出的气流。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述盖体的连接部具有多个出气端部与所述出气部连接，使得混合器内混合的气流在所述出气部分叉为多股进入所述出气管。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述盖体的进气部与所述连接部的进气端部限定的流路结构为高度上升的螺旋流路结构。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述盖体的所述连接部的进气端部的高度高于所述盖体的所述连接部的出气端部的高度。

在所述混合器的一个或多个实施例中，所述盖体的连接部具有两对称设置的出气端部，所述出气端部与所述出气部限定的流路结构为高度下降的螺旋流路结构。

根据本实用新型一个方面的一种发动机排气后处理系统，包括喷射器，以及如以上任意一项所述的混合器，所述喷射器安装于所述喷射器安装孔，将还原剂液体向所述混合器喷洒。

在所述排气后处理系统的一个或多个实施例中，所述排气后处理系统包括第一部、第二部以及混合器，所述第一部连接所述混合器的进气管，所述第二部连接所述混合器的出气管，所述第一部、第二部与所述混合器构成U型结构的排气后处理系统。

在所述排气后处理系统的一个或多个实施例中，所述第一部包括排气后处理系统的进气口，所述第二部包括排气后处理系统的出气口，所述进气口以及所述出气口为端锥结构；所述第一部、第二部分别与所述混合器通过卡箍连接固定。

在所述排气后处理系统的一个或多个实施例中，所述还原剂液体为尿素溶液。

本实用新型的进步效果包括但不限于，通过进气管、盖体、喷射器安装孔的结构设置，使得排气与尿素喷雾的较高速度混合，并且混合距离较长，优化排气与喷射入混合空间的尿素溶液的喷雾之间的混合效果，减少尿素结晶；采用上述混合器的排气后处理系统氮氧化物处理高效，排放少。

附图说明

本实用新型的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得更加明显，需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制，其中：

图1是一实施例的发动机排气后处理系统的结构示意图。

图2是一实施例的混合器与喷射器的主视角的结构示意图。

图3是图2所示的结构的仰视角的结构示意图。

图4是图2所示的结构的俯视角的结构示意图。

图5是图2所示的结构的后视角的结构示意图。

图6是一实施例的混合器与喷射器的分解结构示意图。

图7是一实施例的混合器的进气导流结构的示意图。

图8是一实施例的混合器的盖体的结构示意图。

图9是一实施例的混合器的隔板的结构示意图。

附图标记：

100-排气后处理系统

10-第一部

101-DOC

102-DPF

103-进气口

20-第二部

201-SCR催化器

202-出气口

303、304-卡箍

1-混合器

2-喷射器

3-进气管

31-第一腔室部

32-第二腔室部

33-喷射器安装孔

301-隔热材料层

302-隔热罩

4-出气管

401-隔热材料层

402-隔热罩

5-盖体

51-进气部

510-螺旋流路结构

52-出气部

530-螺旋流路结构

53-连接部

531-进气端部

532、533-出气端部

6-进气导流结构

61-第一进气区

610-螺旋结构

611-第一窗口

62-第二进气区

622-第二窗口

7-喷射器安装座

8-隔板

81-进气口

811-第一进气口

812-第二进气口

82-出气口

9-导流板件

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，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。

需要注意的是，以下描述中如“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。

参考图1所示，在一实施例中，排气后处理系统100包括第一部10、第二部20、以及混合器1，三者构成紧凑的U型结构的排气后处理系统。其中，排气经过第一部10的处理从混合器1的进气部进入混合器，喷射器2将还原剂液体，一般为尿素溶液喷洒入混合器内，排气与尿素在混合器内发生混合，并产生涡旋运动或旋转运动，涡旋的气体从混合器的出气部排出进入第二部20。第一部10可以包括柴油氧化催化器101(Diesel Oxidation Catalyst,DOC)，用于处理排气中的未燃碳氢以及一氧化碳，还可以包括柴油氧化催化器101的下游可设置有柴油颗粒捕获器102(Diesel Particulate Filter,DPF)，用于降低排气中的颗粒。第二部20可以包括选择性催化还原(SCR)催化器201。如图1所示的，排气后处理系统100位于第一部10的进气口103、位于第二部20的出气口203 均采用端锥结构，气体均匀性较好。柴油颗粒捕获器102、选择性催化还原催化器201与混合器采用卡箍303、304连接固定，便于拆卸，切换，整体尺寸紧凑，接口统一法兰连接，可有效满足装车装配的需求。

参考图2至图6，在一实施例中，混合器1包括进气管3、出气管4、以及盖体5。如图1、图2所示的，进气管3与出气管4非共轴线地布置，盖体5 限定从进气管3进入的气流至出气管4的流动路径，盖体5包括进气部51、出气部52以及连接进气部51与出气部52的连接部53，进气部51对应进气管3，出气部52对应出气管4。

参考图2至图6所示的，进气管3包括位于进气管的进气通道的进气导流结构6，包括第一进气区61与第二进气区62，将进气管3的进气通道分割为第一腔室部31，第二腔室部32；第一部61包括高度上升的螺旋结构610，以构造进气管3的进气通道的一部分为所述第一腔室部31，如图7所示的，第一进气区61还包括位于该螺旋结构610侧部的第一窗口611，通过该第一窗口 611连通第一腔室部31与第二腔室部32；进气管3的管壁具有喷射器安装孔 33，喷射器安装孔33对应第二腔室部32的区域，喷射器2喷射尿素溶液的喷雾至第二腔室部32。如此的有益效果在于，经过DPF的排气气流在进气管3 经过螺旋结构610在第一腔室部31旋转加速通过第一窗口611进入第二腔室部32，使得尿素溶液的喷雾与排气气流充分混合，并且从进气管3的第二腔室尿素喷雾与排气即开始混合过程，混合距离长，进一步优化两者的混合效果，并且也减少尿素的结晶，采用以上实施例介绍的混合器的排气后处理系统氮氧化物处理高效，排放少。

继续参考图3、图6以及图7，在一个或多个实施例中，进气导流结构6 的第二进气区62包括多个第二窗口622，使得进气管3的气流大部分进入第一腔室部31，经过螺旋结构610的旋转加速后通过第一窗口611进入第二腔室部 32与尿素喷雾混合；另一部分气流直接从第二窗口622进入第二腔室部32。第二窗口622的结构可以是例如图6、图7所示的多个孔，如此可以调整背压，并且对第二腔室部32内过早触壁的尿素喷雾的喷束进行加热保温，使得尿素充分分解、热解，减少尿素结晶。

如图2至图6所示的，在一些实施例中，混合器1具有喷射器安装座7，安装于喷射器安装孔33，喷射器安装座7的轴线X1与进气管3的中心C1偏心设置，即喷射器安装座7的轴线与中心C1不重合，并且垂直于进气管3的轴线，如此可以使得尿素喷束与排气更为充分地混合。

继续参考图2至图6，以及图9，在一些实施例中，进气管3、出气管4 与盖体5之间具有隔板8，隔板8具有进气口81与出气口82，第二腔室部32 与盖体5的进气部51之间通过进气口81连通，进气部51与隔板6限定第三腔室部34；盖体5的出气部52与进气管4通过出气口82连通，如此可以进一步加强从第二腔室部32输出的排气与尿素喷雾的混合气体的旋转运动更强。进气口81包括第一进气口811与第二进气口812，第一进气口811占进气管3 进气通道的截面积30％-60％，例如图9所示的，截面积50％，即半开口结构，第二进气口812相邻于第一进气口811，第一进气口811为主进气口，第二进气口812为次要进气口，即第一进气口811的进气量远大于第二进气口812，第二进气口812的结构可以是如图9所示的小孔结构。采用第一进气口811与第二进气口812组合的结构，可以避免气流死区，使得排气与尿素喷雾的混合气体在混合器充分流动混合。而出气口82占出气管4的出气通道的截面积80％以上，例如图9所示的，截面积100％，即全开口结构，如此可以降低背压，并且使得排出的混合气体从出气管4均匀流入SCR催化器201。另外，以上实施例介绍的另一部分气流直接从第二窗口622进入第二腔室部32，也可以对落于隔板8的尿素喷雾的喷束进行加热保温，使得尿素充分分解、热解，减少尿素结晶。

参考图6所示的，在一实施例中，混合器1具有导流板件9，其设置于隔板8上，导流板件9位于第一进气口811的边缘区域，用于导引于第一进气口 811输出的气流沿着旋转气流的方向，使得排气与尿素喷雾的混合气流在混合器中的旋转流动稳定。

参考图2、图4至图6以及图8所示，在一些实施例中，盖体5的具体结构可以是，盖体5的进气部51与连接部53的进气端部531限定的流路结构为高度上升的螺旋流路结构510，即气流从进气管3输出后沿着螺旋上升的路径流动，如此使得混合气流的旋转运动增强，使得排气与尿素喷雾的混合效果更优。盖体5的连接部53的进气端部531的高度高于盖体5的连接部53的出气端部532的高度，如此使得混合气体下沉地流过连接部53限定的流路，进一步增强气流的加速作用，提高混合效果。连接部53具有多个出气端部532、533 与出气部52连接，混合器3内混合的气流在出气部52分叉为多股进入出气管 4，如图4、图8所示的，出气端部532、533可以是对称设置，出气端部532、 533与出气部限定的流路结构为高度下降的螺旋流路结构530，即混合气体以螺旋下降的运动从出气管4输出，如此使得从混合器1流出至SCR催化器201 的气流的具有旋转运动较强，并且排气与尿素分解还原成份NH3气体的均匀性好。

参考图6所示的，在一实施例中，盖体5的具体结构可以是包括内层外盖501、第一隔热罩502以及位于两者之间的第一隔热材料层503。如此可以对混合器起到保温作用，有利于尿素喷雾的分解，以及保证混合气流具有适合的温度以利于后续的选择性催化还原反应的过程。另外，如图6所示的，进气管3、出气管4的外围分别包围有隔热材料层301、401，以及用于安装隔热材料层 301、401的隔热罩302、402构成的隔热结构。如此也可以使得混合器的保温效果较佳，利于排气与尿素喷雾的混合，防止尿素结晶，以及利于后续的选择性催化还原反应。

承上可知，采用上述实施例介绍混合器以及排气后处理系统的有益效果包括但不限于，通过进气管、盖体、喷射器安装孔的结构设置，使得排气与尿素喷雾的较高速度混合，并且混合距离较长，优化排气与喷射入混合空间的尿素溶液的喷雾之间的混合效果，减少尿素结晶；采用上述混合器的排气后处理系统氮氧化物处理高效，排放少。

本实用新型虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种混合器，用于发动机排气后处理系统，其特征在于，包括：

进气管，包括位于所述进气管的进气通道的进气导流结构，包括第一进气区与第二进气区，将所述进气管的进气通道分割为第一腔室部，第二腔室部；所述第一进气区包括高度上升的螺旋结构，以构造进气通道的一部分为所述第一腔室部，所述第一进气区还包括位于该螺旋结构侧部的第一窗口，通过该窗口连通所述第一腔室部与所述第二腔室部；所述进气管的管壁具有喷射器安装孔，所述喷射器安装孔对应所述第二腔室部的空间；

出气管，其中，所述进气管与所述出气管非共轴线地布置；以及

盖体，限定气流从所述进气管至所述出气管的流动路径，所述盖体包括进气部、出气部以及连接所述进气部与所述出气部的连接部，所述进气部对应所述进气管，所述出气部对应所述出气管。

2.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述进气导流结构的第二进气区包括多个第二窗口，使得所述进气管的部分气流被设置为先进入第一腔室部后从所述第一窗口进入所述第二腔室部，另一部分气流被设置为直接从所述第二窗口进入所述第二腔室部。

3.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述混合器具有喷射器安装座，安装于所述喷射器安装孔，所述喷射器安装座的轴线与所述进气管的中心偏心设置，并与所述进气管的轴线垂直。

4.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述进气管、出气管与所述盖体之间具有隔板，隔板具有进气口与出气口，所述第二腔室部与所述盖体的进气部之间通过所述进气口连通，所述进气部与所述隔板限定第三腔室部；所述盖体的出气部与所述进气管通过所述出气口连通。

5.如权利要求4所述的混合器，其特征在于，所述进气口包括第一进气口与第二进气口，所述第一进气口占所述进气通道的截面积30％-60％，所述第二进气口相邻于所述第一进气口，所述第一进气口为主进气口，所述第二进气口为次要进气口，所述第一进气口对应所述盖体的所述进气部；所述出气口占所述出气管的出气通道的截面积80％以上。

6.如权利要求5所述的混合器，其特征在于，所述隔板上设置有导流板件，所述导流板件位于所述第一进气口的边缘区域，用于导引于所述第一进气口输出的气流。

7.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述盖体的连接部具有多个出气端部与所述出气部连接，使得混合器内混合的气流在所述出气部分叉为多股进入所述出气管。

8.如权利要求1所述的混合器，其特征在于，所述盖体的进气部与所述连接部的进气端部限定的流路结构为高度上升的螺旋流路结构。

9.如权利要求8所述混合器，其特征在于，所述盖体的所述连接部的进气端部的高度高于所述盖体的所述连接部的出气端部的高度。

10.如权利要求9所述的混合器，其特征在于，所述盖体的连接部具有两对称设置的出气端部，所述出气端部与所述出气部限定的流路结构为高度下降的螺旋流路结构。

11.一种发动机排气后处理系统，其特征在于，包括喷射器，以及如权利要求1-10任意一项所述的混合器，所述喷射器安装于所述喷射器安装孔，将还原剂液体向所述混合器喷洒。

12.如权利要求11所述的排气后处理系统，其特征在于，所述排气后处理系统包括第一部、第二部以及混合器，所述第一部连接所述混合器的进气管，所述第二部连接所述混合器的出气管，所述第一部、第二部与所述混合器构成U型结构的排气后处理系统。

13.如权利要求12所述的排气后处理系统，其特征在于，所述第一部包括排气后处理系统的进气口，所述第二部包括排气后处理系统的出气口，所述进气口以及所述出气口为端锥结构；所述第一部、第二部分别与所述混合器通过卡箍连接固定。

14.如权利要求11所述的排气后处理系统，其特征在于，所述还原剂液体为尿素溶液。

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