本公開(kāi)大體上涉及用于與內(nèi)燃(ic)發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用的后處理系統(tǒng)。
背景
排氣后處理系統(tǒng)用于接收并處理由發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如ic發(fā)動(dòng)機(jī))產(chǎn)生的廢氣。常規(guī)廢氣后處理系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)不同的部件中的任何一個(gè)，以降低存在于廢氣中的有害排氣排放物的水平。例如，用于柴油驅(qū)動(dòng)ic發(fā)動(dòng)機(jī)的某些排氣后處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(scr)系統(tǒng)，該選擇性催化還原(scr)系統(tǒng)包括催化劑，該催化劑調(diào)配成在氨(nh3)存在下將nox(一定比例的no和no2)轉(zhuǎn)化成無(wú)害的氮?dú)?n2)和水蒸氣(h2o)。
通常，諸如柴油機(jī)排放流體(例如，尿素水溶液)的還原劑作為氨源引入到后處理系統(tǒng)中。還原劑促進(jìn)廢氣的成分通過(guò)包括在scr系統(tǒng)中的催化劑來(lái)分解。還原劑到后處理系統(tǒng)的管道中的輸送通常由廢氣流協(xié)助進(jìn)行，以實(shí)現(xiàn)還原劑與廢氣的有效混合并且減少還原劑沉積物。
可包括在還原劑噴射組件中的一個(gè)或多個(gè)噴射器用于將還原劑引入到廢氣流中。大型發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生大量的廢氣，并且因而需要大量的還原劑引入到廢氣流中。這通常通過(guò)使用多個(gè)噴射器來(lái)實(shí)現(xiàn)，以將多個(gè)還原劑流在多個(gè)點(diǎn)處引入廢氣流中。然而，廢氣協(xié)助輸送還原劑常用于還原劑引入并且對(duì)于經(jīng)由單個(gè)噴射器引入還原劑是最佳的，廢氣協(xié)助輸送還原劑不相似地過(guò)渡到還原劑的多點(diǎn)噴射。
簡(jiǎn)單地增加引入點(diǎn)的數(shù)目可導(dǎo)致差的還原劑噴霧特性、差的輸送以及還原劑和廢氣流的低效混合，例如，由于引入點(diǎn)處的交叉流，以及第一引入點(diǎn)處的第一還原劑噴霧與第二引入點(diǎn)處的第二引入噴霧的不利的相互作用。這可以導(dǎo)致后處理系統(tǒng)的部件內(nèi)的增加的還原劑沉積物，從而增加背壓。增加的背壓和差的混合最終可導(dǎo)致降低nox的轉(zhuǎn)化效率、增加維修成本以及最終后處理系統(tǒng)失效。
概述
本文所描述的實(shí)施方案大體上涉及用于增強(qiáng)還原劑與廢氣流在排放管道內(nèi)混合并且減少還原劑沉積物的系統(tǒng)和方法。特別地，本文所描述的各個(gè)實(shí)施方案提供安裝在排放管道的側(cè)壁上的安裝板。安裝板構(gòu)造成安裝一個(gè)或多個(gè)噴射器并且將進(jìn)入安裝板的一個(gè)或多個(gè)流體通道的廢氣的至少一部分劃分成指向相反方向的至少一對(duì)廢氣流。該至少一對(duì)廢氣流在引入到排放管道的廢氣流動(dòng)路徑中之前與一個(gè)或多個(gè)還原劑流結(jié)合，該一個(gè)或多個(gè)還原劑流經(jīng)過(guò)界定在安裝板中的安裝板開(kāi)口引入。
在第一組實(shí)施方案中，后處理系統(tǒng)包括scr系統(tǒng)，該scr系統(tǒng)包括用于分解由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣的成分的至少一種催化劑。排放管道流體聯(lián)接到scr系統(tǒng)，并且構(gòu)造成將廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)輸送到scr系統(tǒng)。排放管道在排放管道的側(cè)壁上界定排放管道開(kāi)口。安裝板定位在排放管道開(kāi)口內(nèi)。安裝板包括界定在安裝板中的多個(gè)流體通道。該多個(gè)流體通道定位在流動(dòng)穿過(guò)排放管道的廢氣的廢氣流動(dòng)路徑內(nèi)。至少一個(gè)安裝板開(kāi)口界定成穿過(guò)安裝板。安裝板開(kāi)口在多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口的下游與多個(gè)流體通道中的至少一對(duì)流體連通。多個(gè)流體通道中的每一個(gè)構(gòu)造成使至少一對(duì)廢氣流從多個(gè)流體通道的入口接收并且引導(dǎo)到相應(yīng)的安裝板開(kāi)口，使得至少一對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)相應(yīng)的出口。至少一對(duì)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前與穿過(guò)安裝板開(kāi)口引入的還原劑結(jié)合。
在第二組實(shí)施方案中，一種用于使廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)的連通到至少一個(gè)后處理部件的排放管道組件包括排放管道。排放管道構(gòu)造成將發(fā)動(dòng)機(jī)流體聯(lián)接到至少一個(gè)后處理部件。排放管道在排放管道的側(cè)壁上界定排放管道開(kāi)口。安裝板定位在排放管道開(kāi)口內(nèi)。安裝板包括界定在安裝板中的多個(gè)流體通道。多個(gè)流體通道定位在流動(dòng)穿過(guò)排放管道的廢氣的廢氣流動(dòng)路徑內(nèi)。至少一個(gè)安裝板開(kāi)口界定成穿過(guò)安裝板。安裝板開(kāi)口在多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口的下游與多個(gè)流體通道中的至少一對(duì)流體連通。多個(gè)流體通道中的每一個(gè)構(gòu)造成使至少一對(duì)廢氣流從入口接收并且引導(dǎo)到出口，使得至少一對(duì)廢氣流從多個(gè)流體通道的入口接收并且引導(dǎo)到至少一個(gè)安裝板開(kāi)口，使得至少一對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口。至少一對(duì)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前與穿過(guò)至少一個(gè)安裝板開(kāi)口引入的還原劑結(jié)合。
在第三組實(shí)施方案中，一種用于安裝多個(gè)還原劑引入單元的安裝板包括界定成穿過(guò)安裝板的多個(gè)安裝板開(kāi)口。多個(gè)流體通道界定在安裝板內(nèi)。多個(gè)安裝板開(kāi)口在多個(gè)流體通道的至少一部分的入口的下游流體聯(lián)接到多個(gè)流體通道的至少一部分。安裝板在排放管道的排放管道開(kāi)口內(nèi)是可定位的，使得多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口定位在廢氣的由排放管道界定的廢氣流動(dòng)路徑內(nèi)。多個(gè)安裝板開(kāi)口中的每一個(gè)構(gòu)造成接收來(lái)自多個(gè)還原劑引入單元中的至少一個(gè)還原劑引入單元的還原劑。此外，多個(gè)流體通道構(gòu)造成將兩個(gè)廢氣流從多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口接收和引導(dǎo)到相應(yīng)的安裝板開(kāi)口，使得該對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口。兩個(gè)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前與通過(guò)多個(gè)還原劑引入單元中的至少一個(gè)引入到相應(yīng)的安裝板開(kāi)口中的還原劑結(jié)合。
在第四組實(shí)施方案中，一種用于增強(qiáng)還原劑與廢氣在排放管道內(nèi)混合的方法包括提供在排放管道中的排放管道開(kāi)口。安裝板定位在排放管道開(kāi)口中。安裝板包括界定在安裝板中的多個(gè)流體通道。多個(gè)流體通道定位在排放管道的廢氣流動(dòng)路徑內(nèi)。至少一個(gè)安裝板開(kāi)口界定成穿過(guò)安裝板。安裝板開(kāi)口在多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口的下游與多個(gè)流體通道中的至少一對(duì)流體連通。至少一個(gè)還原劑引入單元安裝在安裝板上。至少一個(gè)還原劑引入單元的安裝將至少一個(gè)還原劑引入單元流體聯(lián)接到至少一個(gè)安裝板開(kāi)口。將還原劑經(jīng)由至少一個(gè)還原劑引入單元引入到安裝板開(kāi)口中。廢氣流動(dòng)穿過(guò)排放管道。流動(dòng)引起廢氣的至少一部分進(jìn)入多個(gè)流體通道中的每一個(gè)。廢氣的該部分劃分成流動(dòng)穿過(guò)多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的至少一對(duì)廢氣流。多個(gè)流體通道構(gòu)造成使至少一對(duì)廢氣流從多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口引導(dǎo)到相應(yīng)的安裝板開(kāi)口，使得至少一對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口。該對(duì)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前與還原劑結(jié)合。
應(yīng)理解，前述構(gòu)思和以下更詳細(xì)討論的另外的構(gòu)思(假定這類(lèi)構(gòu)思不相互不一致)的全部組合被設(shè)想為是本文所公開(kāi)的創(chuàng)造性主題的一部分。特別地，在本公開(kāi)的結(jié)尾處出現(xiàn)的所要求保護(hù)的主題的所有組合被設(shè)想為是本文所公開(kāi)的創(chuàng)造性主題的一部分。
附圖簡(jiǎn)述
根據(jù)以下描述和所附權(quán)利要求，結(jié)合附圖，本公開(kāi)的前述特征和其它特征將變得更充分地明顯。應(yīng)理解，這些附圖僅描繪了根據(jù)本公開(kāi)的數(shù)個(gè)實(shí)現(xiàn)方式并且因此不應(yīng)被認(rèn)為限制了其范圍，通過(guò)使用附圖將利用另外的具體說(shuō)明和細(xì)節(jié)來(lái)描述本公開(kāi)。
圖1a是根據(jù)實(shí)施方案的后處理系統(tǒng)的示意圖，該后處理系統(tǒng)包括具有定位在其上的安裝板的排放管道；且圖1b是包括在圖1a的后處理系統(tǒng)中的安裝板的仰視圖。
圖2是后處理系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方案的一部分的透視圖。
圖3是圖2的后處理系統(tǒng)的一部分的放大圖，其中圖2中的箭頭a表示安裝在排放管道上的安裝板從排放管道移除。
圖4是圖2和圖3的安裝板的橫截面圖，示出了界定在其內(nèi)的多個(gè)流體通道。
圖5是第一混合器的正視圖，該第一混合器在圖2中的由箭頭b表示的位置處定位在圖2的排放管道中。
圖6是第二混合器的正視圖，該第二混合器在圖2中的由箭頭c表示的位置處定位在圖2的排放管道中。
圖7是圖2的排放管道和安裝板和廢氣流的流動(dòng)路徑的計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(cfd)模型，廢氣流的流動(dòng)路徑穿過(guò)流體通道行進(jìn)且還原劑穿過(guò)圖2至圖3的安裝板的安裝板開(kāi)口引入，使得廢氣在引入到由圖2的排放管道界定的廢氣流動(dòng)路徑之前與還原劑結(jié)合。
圖8是在圖2的排放管道的廢氣流動(dòng)路徑中并且流動(dòng)穿過(guò)第一混合器和第二混合器后與穿過(guò)圖2的安裝板引入的還原劑混合的廢氣的各個(gè)流的流動(dòng)路徑的另一個(gè)cfd模型。
圖9是減小液滴尺寸并且增強(qiáng)使用安裝板引入到排放管道中的還原劑的混合的方法的實(shí)施方案的示意性流程圖。
貫穿以下詳細(xì)描述對(duì)附圖做出參考。在附圖中，類(lèi)似的符號(hào)通常表示類(lèi)似的部件，除非上下文另有指示。在詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中描述的說(shuō)明性實(shí)現(xiàn)方式并不意味著限制?？衫闷渌鼘?shí)現(xiàn)方式，并且可做出其它變化，而不偏離本文所提出的主題的精神或范圍。將容易理解的是，如本文中大體描述的和在附圖中圖示的本公開(kāi)的方面可以以多種多樣的不同構(gòu)型來(lái)布置、取代、組合和設(shè)計(jì)，其全部被明確地設(shè)想并形成本公開(kāi)的部分。
各個(gè)實(shí)施方案的詳細(xì)描述
本文所描述的實(shí)施方案大體上涉及用于增強(qiáng)還原劑與廢氣流在排放管道內(nèi)混合并且減少還原劑沉積物的系統(tǒng)和方法。特別地，本文所描述的各個(gè)實(shí)施方案提供安裝在排放管道的側(cè)壁上的安裝板。安裝板構(gòu)造成安裝一個(gè)或多個(gè)噴射器并且將進(jìn)入安裝板的一個(gè)或多個(gè)流體通道的廢氣的至少一部分劃分成指向相反方向的至少一對(duì)廢氣流。至少一對(duì)廢氣流在引入到排放管道的廢氣流動(dòng)路徑中之前與一個(gè)或多個(gè)還原劑流結(jié)合，該一個(gè)或多個(gè)還原劑流通過(guò)界定在安裝板中的安裝板開(kāi)口引入。
包括聯(lián)接到其的安裝板的排放管道的實(shí)施方案可以提供益處，這些益處包括例如：(1)為安裝多個(gè)噴射器提供專(zhuān)用的安裝板；(2)接收流動(dòng)穿過(guò)排放管道的廢氣流的部分并且將廢氣劃分成至少兩個(gè)廢氣流，該至少兩個(gè)廢氣流在引入到排放管道中之前與通過(guò)安裝板的安裝板開(kāi)口引入的還原劑結(jié)合，從而防止還原劑沖擊到排放管道的側(cè)壁上并且減少還原劑沉積物；(3)提供了由廢氣協(xié)助的還原劑到排放管道的廢氣流動(dòng)路徑中的橫向流動(dòng)，這提高還原劑的液滴或其它形式的噴霧滲透到流動(dòng)通過(guò)排放管道的廢氣中；(4)減小了由安裝在安裝板上的多個(gè)噴射器引入的多個(gè)還原劑多個(gè)噴霧之間的干涉；以及(5)減小還原劑液滴尺寸，并且在安裝板下游提供一個(gè)或多個(gè)混合器，以增強(qiáng)還原劑與廢氣的混合。
圖1是根據(jù)實(shí)施方案的后處理系統(tǒng)100的示意圖。后處理系統(tǒng)100構(gòu)造成接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)10(例如，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、生化柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等)的廢氣(例如，柴油機(jī)廢氣)，并且分解由發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的廢氣中所包括的成分(例如，nox氣體)。后處理系統(tǒng)100包括排放管道102、安裝板120、scr系統(tǒng)150以及可選的混合器140。
scr系統(tǒng)150包括調(diào)配成選擇性地減少?gòu)U氣的一種或多種催化劑?？墒褂萌魏魏线m的催化劑，比如，例如基于鉑、鈀、銠、鈰、鐵、錳、銅、釩的催化劑、任何其它合適的催化劑或其組合。催化劑可布置在合適的基片(諸如例如陶瓷的(例如，堇青石)或金屬的(例如，鉻鋁鈷耐熱鋼)整體芯)上，該整體芯可以例如界定蜂窩狀結(jié)構(gòu)。涂層(washcoat)也可以用作用于催化劑的載體材料。這樣的涂層材料可以包括例如氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、任何其它合適的涂層材料或其組合。廢氣(例如，柴油機(jī)廢氣)可在催化劑之上和周?chē)鲃?dòng)，使得包括在廢氣中的任何nox氣體進(jìn)一步減少，以產(chǎn)生大致上沒(méi)有一氧化碳和nox氣體的廢氣。
雖然顯示為包括scr系統(tǒng)150，但后處理系統(tǒng)100還可以包括其它部件，例如本文所描述的混合器140、微粒過(guò)濾器、氧化催化器(例如，柴油機(jī)氧化催化器或氨氧化催化器)、溫度傳感器、氧傳感器、nox傳感器、氨傳感器和/或任何其它部件。
排放管道102流體聯(lián)接到scr系統(tǒng)150和發(fā)動(dòng)機(jī)10。排放管道可以包括金屬的(例如，鋁、不銹鋼、鐵、合金等)導(dǎo)管或管，并且構(gòu)造成將廢氣從發(fā)動(dòng)機(jī)10輸送到scr系統(tǒng)150。例如，排放管道102可以流體聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的排放岐管(未示出)以接收由發(fā)動(dòng)機(jī)10產(chǎn)生的廢氣。圖1示出了流體聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的單個(gè)排放管道102。在其它實(shí)施方案中，多個(gè)排放管道102可以流體聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)10。例如，后處理系統(tǒng)100可以具有多個(gè)組，其中每個(gè)組包括排放管道102、scr系統(tǒng)150和本文所描述的任何其它部件。
排放管道開(kāi)口界定在排放管道102的側(cè)壁104上，安裝板120定位在排放管道102內(nèi)。圖1b示出了安裝板120的仰視圖。安裝板120可使用任何合適的聯(lián)接機(jī)構(gòu)聯(lián)接到界定在排放管道102中的排放管道開(kāi)口，例如，焊接(例如，電弧焊接、點(diǎn)焊接、氣焊接、熱焊接等)、熔接、利用膠合劑或卡扣配合連結(jié)、或者使用緊固件(例如，螺釘、螺栓、鉚釘?shù)?聯(lián)接。安裝板120到排放管道102的側(cè)壁的聯(lián)接形成大體上無(wú)泄漏的密封，使得廢氣不可從安裝板120和排放管道102的排放管道開(kāi)口之間的結(jié)合部逸出。
如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)“無(wú)泄漏的”理解為包含氣密性密封(即，不透氣的密封)以及不透液體的密封。術(shù)語(yǔ)“大體上”當(dāng)與“無(wú)泄漏的”結(jié)合使用時(shí)意在表達(dá)雖然總體流體不滲透性是令人滿(mǎn)意的，但由于制造公差或其它實(shí)踐方面的考慮(諸如，例如，施加到密封件和/或流體內(nèi)的壓力)，即使在“大體上無(wú)流體泄漏的”密封下可能發(fā)生一些最小的泄漏。在其它實(shí)施方案中，安裝板120可以與排放管道102整體形成。
安裝板120包括安裝板開(kāi)口129、第一流體通道124a和第二流體通道124b(本文統(tǒng)稱(chēng)為“一對(duì)流體通道124”)。該對(duì)流體通道124中的每一個(gè)界定入口122，該入口用于接收流動(dòng)經(jīng)過(guò)排放管道102的廢氣流動(dòng)路徑的廢氣的至少一部分。安裝板開(kāi)口129定位在入口122的下游并且流體聯(lián)接到該對(duì)流體通道124中的每一個(gè)。
雖然圖1示出了包括一個(gè)安裝板開(kāi)口129和一對(duì)流體通道124的安裝板120，但在其它實(shí)施方案中，安裝板120可以包括多個(gè)安裝板開(kāi)口129(例如，2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)或甚至更多個(gè))。此外，多個(gè)安裝板開(kāi)口129中的每一個(gè)開(kāi)口可以流體連接多個(gè)流體通道124的至少一部分。例如，多個(gè)安裝板開(kāi)口129中的每一個(gè)安裝板開(kāi)口129可以流體連接多個(gè)流體通道，例如兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)或甚至更多個(gè)流體通道。
如圖1b中所示，該對(duì)流體通道124將流動(dòng)經(jīng)過(guò)該對(duì)流體通道123的入口122的廢氣劃分成兩個(gè)廢氣流或一對(duì)廢氣流。例如，后處理系統(tǒng)100還可以包括定位在安裝板120上(例如，使用緊固件聯(lián)接)的噴射器130(或其它還原劑引入單元)。噴射器130流體連接到安裝板120的安裝板開(kāi)口129。噴射器130構(gòu)造成經(jīng)由還原劑引入組件112接收來(lái)自還原劑儲(chǔ)存罐110的還原劑，還原劑引入組件112可以包括例如泵、閥、管道等，該泵、閥、管道等構(gòu)造成將來(lái)自還原劑儲(chǔ)存罐110的還原劑輸送到噴射器130。
可使用任何合適的還原劑。在一些實(shí)施方案中，廢氣可以包括柴油機(jī)廢氣，并且還原劑可以包括柴油機(jī)排放流體。柴油機(jī)排放流體可包括尿素、尿素的水溶液、或包括氨、副產(chǎn)物的任何其它流體，或如本領(lǐng)域中已知的任何其它柴油機(jī)排放流體(例如，以名稱(chēng)
噴射器130是可操作的，以將還原劑(例如，還原劑流或噴霧)經(jīng)過(guò)安裝板120的安裝板開(kāi)口129噴射或以其它方式引入到排放管道102的廢氣流動(dòng)路徑中。在其中安裝板120包括多個(gè)安裝板開(kāi)口129的各個(gè)實(shí)施方案中，多個(gè)噴射器130可以定位在安裝板120上。多個(gè)噴射器130中的每一個(gè)可以與安裝板120的多個(gè)安裝板開(kāi)口129中的至少一個(gè)流體連通，使得多個(gè)還原劑流或還原劑噴霧穿過(guò)本文所描述的安裝板120引入到排放管道中。
該對(duì)流體通道124(或其它形式的多個(gè)流體通道)構(gòu)造成接收流動(dòng)經(jīng)過(guò)廢氣流動(dòng)路徑的廢氣的至少一部分并且將一對(duì)廢氣流從流體通道的入口122引導(dǎo)到安裝板開(kāi)口129，使得該對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)開(kāi)口129。例如，在特定的實(shí)施方案中，該對(duì)流體通道124構(gòu)造成，使得該對(duì)廢氣流在相反的方向上(即，相對(duì)于彼此成180度角)到達(dá)安裝板開(kāi)口129。在其它實(shí)施方案中，該對(duì)流體通道124可以構(gòu)造成，使得該對(duì)廢氣流相對(duì)于彼此成任何其它角度到達(dá)安裝板開(kāi)口129，例如相對(duì)于彼此成30度、45度、60度、75度、90度、105度、120度、135度、150度或165度，包括其間的所有范圍和值。
該對(duì)流體通道124彼此平行地定位，如圖1b中所示。在安裝板120包括多個(gè)流體通道124的實(shí)施方案中，多個(gè)流體通道124中的每一個(gè)可以彼此平行地定位。使該對(duì)廢氣流在不同的方向上引入(例如在相反的方向上引入)導(dǎo)致該對(duì)廢氣流在相反的方向上到達(dá)安裝板開(kāi)口129，該對(duì)廢氣流在引入由排放管道102界定的廢氣流動(dòng)路徑中之前與穿過(guò)安裝板開(kāi)口129引入的還原劑結(jié)合。流動(dòng)經(jīng)過(guò)該對(duì)流體通道124的廢氣與經(jīng)過(guò)安裝板開(kāi)口129引入的還原劑結(jié)合，并且迫使還原劑進(jìn)入廢氣流動(dòng)路徑中，從而增強(qiáng)混合并且防止還原劑沖擊排放管道102的側(cè)壁104。因?yàn)檫€原劑在排放管道102的側(cè)壁104上的直接沖擊可增加還原劑的沉積物，因此廢氣協(xié)助將還原劑引入到由安裝板120提供的廢氣流動(dòng)路徑中顯著阻止或防止了沖擊并因此減少了還原劑沉積物。
從相反反向接近的該對(duì)廢氣流與引入安裝板開(kāi)口129中的還原劑的結(jié)合可以產(chǎn)生廢氣還原劑到廢氣流動(dòng)路徑中的橫向流動(dòng)。該橫向流動(dòng)可以提高還原劑的液滴或其它形式的噴霧滲透到流動(dòng)經(jīng)過(guò)排放管道102的廢氣中。在廢氣流的協(xié)助下使還原劑穿過(guò)安裝板120引入減小了由安裝在安裝板120上的多個(gè)噴射器130引入的多個(gè)還原劑多個(gè)噴霧之間的干涉。該對(duì)廢氣流與還原劑的結(jié)合還減小了形成還原劑噴霧的液滴的尺寸，還原劑噴霧引入到由排放管道102界定的廢氣流動(dòng)路徑中，從而增強(qiáng)了還原劑與廢氣的混合。
安裝板120可以由任何合適的材料(例如，諸如不銹鋼、鐵等的金屬)形成，并且使用任何合適的工藝(例如，鑄造、成形等)形成。在各個(gè)實(shí)施方案中，安裝板120可以包括聯(lián)接在一起(例如，焊接在一起)以形成安裝板120的第一部分和第二部分。安裝板開(kāi)口129或多個(gè)安裝板開(kāi)口129可以界定成穿過(guò)第一部分和第二部分，使得安裝板開(kāi)口129界定成穿過(guò)安裝板120。該對(duì)流體通道124或多個(gè)流體通道124可以界定在第一部分和/或第二部分中。第一部分與第二部分的聯(lián)接使多個(gè)流體通道的入口122流體聯(lián)接到出口。
在一些實(shí)施方案中，混合器140還可以在scr系統(tǒng)150的上游定位在排放管道102中?；旌掀?40可以包括翼片混合器(tabmixer)、渦流誘導(dǎo)設(shè)備、任何其它混合器、或其組合?；旌掀?40可以包括板、葉片、側(cè)壁、漩渦發(fā)生器、紊流發(fā)生器通路、鈍部(bluff)或構(gòu)造成增強(qiáng)還原劑與廢氣混合的任何其它特征。例如，混合器可以包括翼片混合器，該翼片混合器構(gòu)造成將還原劑的流動(dòng)分布在排放管道的橫截面上，和/或減小還原劑的液滴尺寸?；旌掀?40還可以包括渦流發(fā)生設(shè)備，該渦流發(fā)生設(shè)備構(gòu)造成增加還原劑和廢氣在排放管道中的停留時(shí)間，從而增強(qiáng)廢氣與還原劑的混合。
圖2是后處理系統(tǒng)200的另一個(gè)實(shí)施方案的一部分的透視圖。后處理系統(tǒng)包括彼此大體上相似的第一后處理組200a和第二后處理組200b。后處理系統(tǒng)200構(gòu)造成接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10)的廢氣(例如，柴油機(jī)廢氣)并且分解由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的廢氣中所包括的成分(例如，nox氣體)。后處理系統(tǒng)200的第一后處理組200a和第二后處理組200b中的每一個(gè)均包括排放管道202、安裝板220、第一噴射器230a、第二噴射器230b和第三噴射器230c(本文統(tǒng)稱(chēng)為“噴射器230”)、第一混合器240和第二混合器242(見(jiàn)圖6)。后處理系統(tǒng)200還可包括一個(gè)或多個(gè)部件，諸如，例如scr系統(tǒng)(例如，scr系統(tǒng)150)，該scr系統(tǒng)包括在后處理系統(tǒng)200的第一后處理組200a和第二后處理組200b中的每一個(gè)中，或構(gòu)造成接收來(lái)自后處理系統(tǒng)200的第一后處理組200a和第二后處理處200b中的每一個(gè)的廢氣。
排放管道202包括入口201，該入口201構(gòu)造成聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)10)以接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣(例如，柴油機(jī)廢氣)。排放管道202的出口203聯(lián)接到第一混合器240。圖2將包含在第一后處理組200a和第二后處理組200b中的排放管道202示出為具有大體上“u形形狀”，使得經(jīng)由入口201進(jìn)入排放管道202的廢氣以約180度的角度重新定向到出口203。在其它實(shí)施方案中，排放管道202可以是大體上直的、彎曲的、成角度折曲的、或具有任何其它合適的形狀。排放管道202、第一混合器240和第二混合器242中的每一個(gè)均安裝在框架206上?？蚣?06可以包括橫條、桿、聯(lián)接裝置(例如，孔口或通孔，以接收緊固件或焊接部位)或任何其它固定機(jī)構(gòu)，以允許排放管道202、第一混合器240、第二混合器242和/或后處理系統(tǒng)200的任何其它部件固定在其上。
圖3是排放管道202的在圖2中用箭頭a指示的部分的放大圖。排放管道開(kāi)口204界定在排放管道202的側(cè)壁上，安裝板220定位在排放管道202內(nèi)。安裝板220包括第一部分221和第二部分223，該第一部分221和第二部分223聯(lián)接在一起(例如，焊接、螺紋連接、緊固、熔接、使用膠合劑聯(lián)接等)以形成安裝板220。安裝板220可使用任何合適的聯(lián)接方式聯(lián)接到界定在排放管道102中的排放管道開(kāi)口204，例如，焊接(例如，電弧焊接、點(diǎn)焊接、氣焊接、熱焊接等)、熔接、利用膠合劑或卡扣配合連結(jié)、或者使用緊固件(例如，螺釘、螺栓、鉚釘?shù)?聯(lián)接。安裝板120到排放管道102的側(cè)壁的聯(lián)接形成大體上無(wú)泄漏的密封，使得廢氣不可從安裝板120和排放管道開(kāi)口204之間的結(jié)合部逸出，如本文前面所描述的。在各個(gè)實(shí)施方案中，安裝板220可以整體地形成，例如鑄造。
安裝板220可以由任何合適的材料(例如，諸如不銹鋼、鐵等的金屬)形成，并且使用任何合適的工藝(例如，鑄造、成形、沖壓等)形成。安裝板220包括界定在安裝板220的第一部分221和第二部分223中的第一安裝板開(kāi)口229a、第二安裝板開(kāi)口229b和第三安裝板開(kāi)口229c(本文統(tǒng)稱(chēng)為“多個(gè)安裝板開(kāi)口229”)，使得多個(gè)安裝板開(kāi)口229界定成穿過(guò)安裝板220。多個(gè)安裝板開(kāi)口229沿著安裝板220的縱向軸線(xiàn)彼此平行地定位，該縱向軸線(xiàn)可以大體上平行于流動(dòng)穿過(guò)排放管道202的廢氣的廢氣流動(dòng)路徑。第一噴射器230a、第二噴射器230b和第三噴射器230c(本文統(tǒng)稱(chēng)為“多個(gè)噴射器230”)定位在安裝板220的第一部分221上并且流體聯(lián)接到第一安裝板開(kāi)口229a、第二安裝板開(kāi)口229b和第三安裝板開(kāi)口229c，第一噴射器230a、第二噴射器230b和第三噴射器230c分別構(gòu)造成經(jīng)過(guò)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229引入還原劑。
界定在安裝板220的第一部分221上的安裝特征225鄰近多個(gè)安裝板開(kāi)口229中的每一個(gè)。安裝特征225可以包括例如銷(xiāo)、孔口、通孔(例如，帶螺紋的通孔)、凹槽、凹口、凹痕、止動(dòng)件、狹槽或用于將多個(gè)噴射器230固定地安裝或聯(lián)接在安裝板220的第一部分221上的任何其它合適的安裝特征。墊圈232定位在多個(gè)噴射器230中的每一個(gè)噴射器230和第一部分221之間。墊圈225中的每一個(gè)圍繞多個(gè)安裝板開(kāi)口229中的每一個(gè)定位并且構(gòu)造成在多個(gè)噴射器230中的每一個(gè)噴射器230和相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229之間提供無(wú)泄漏的密封，以防止還原劑從多個(gè)噴射器230和多個(gè)安裝板開(kāi)口229之間泄漏。
多個(gè)噴射器230中的每一個(gè)構(gòu)造成將還原劑(例如，關(guān)于圖1所描述的任何還原劑)引入到多個(gè)安裝板開(kāi)口229中的相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229中，使得至少3個(gè)還原劑流穿過(guò)安裝板220引入到排放管道202的廢氣流動(dòng)路徑中，如本文所描述的。圖4是安裝板220的第二(底部)部分223的正視圖。第一安裝板開(kāi)口229a、第二安裝板開(kāi)口229b和第三安裝板開(kāi)口229c界定成穿過(guò)底部部分，使得由多個(gè)噴射器230引入的還原劑穿過(guò)安裝板220引入。第一對(duì)流體通道224a、第二對(duì)流體通道224b和第三對(duì)流體通道224c(本文統(tǒng)稱(chēng)為“成對(duì)的流體通道224”)界定在第二部分223和/或第一部分221中。
第一對(duì)流體通道224a包括第一入口222a，第二對(duì)流體通道224b包括第二入口222b，并且第三對(duì)流體通道224c包括第三入口222c(本文統(tǒng)稱(chēng)為“入口222”)。入口222構(gòu)造成接收和引導(dǎo)穿過(guò)成對(duì)的流體通道224的廢氣部分的一部分。成對(duì)的流體通道224流體連接到多個(gè)安裝板開(kāi)口229中的相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229，使得成對(duì)的廢氣流穿過(guò)成對(duì)的流體通道224朝向相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229被引導(dǎo)。
如圖4中所示，多個(gè)安裝板開(kāi)口229彼此平行地且沿著安裝板220的縱向軸線(xiàn)al定位。此外，多個(gè)流體通道224也彼此平行地定位。第一對(duì)流體通道224a彼此平行地且鄰近縱向軸線(xiàn)al且在縱向軸線(xiàn)al的兩側(cè)上定位。第二對(duì)流體通道224b相對(duì)于第一對(duì)流體通道224a遠(yuǎn)離縱向軸線(xiàn)al并且在第一對(duì)流體通道224a的兩側(cè)上彼此平行地定位。此外，第三對(duì)流體通道224c也在第二對(duì)流體通道224b的兩側(cè)上離縱向軸線(xiàn)al最遠(yuǎn)地彼此平行地定位。
成對(duì)的流體通道224可以?xún)H界定在第二部分223中，或界定在安裝板220的第一部分221和第二部分223中的每一個(gè)中。包括成對(duì)的獨(dú)特成形的凹槽和突出部的多個(gè)對(duì)齊特征227界定在安裝板220的第一部分221和第二部分223中的每一個(gè)中。多個(gè)對(duì)齊特征227可用于使第一部分221與第二部分223對(duì)齊，以便一旦第一部分221聯(lián)接到第二部分223以形成安裝板220時(shí)促進(jìn)多個(gè)流體通道224和多個(gè)安裝板開(kāi)口229相對(duì)于彼此合意地定位。
如圖4中所示，每對(duì)流體通道224將流入安裝板220中的廢氣劃分成兩個(gè)廢氣流或一對(duì)廢氣流。該對(duì)流體通道224中的每一個(gè)包括通向相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229的彎曲部分。該對(duì)流體通道224構(gòu)造成使該對(duì)廢氣流從多個(gè)入口222中的每一個(gè)引導(dǎo)到多個(gè)安裝板開(kāi)口229中的相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229，使得該對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229。如圖4中所示，成對(duì)流體通道224構(gòu)造成使得該對(duì)廢氣流在相反的方向上(即，相對(duì)于彼此成180度的角度)到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229。在其它實(shí)施方案中，該對(duì)流體通道224可以構(gòu)造成，使得該對(duì)廢氣流相對(duì)于彼此成任何其它角度到達(dá)出口，例如相對(duì)于彼此成30度、45度、60度、75度、90度、105度、120度、135度、150度或165度。
使該對(duì)廢氣流經(jīng)由該對(duì)流體通道224在不同的方向(例如在相反的方向)上引入導(dǎo)致了該對(duì)廢氣流從相反的方向上到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229，并且在引入由排放導(dǎo)管202界定的廢氣流動(dòng)路徑中之前與穿過(guò)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229引入的還原劑結(jié)合。廢氣協(xié)助還原劑經(jīng)由安裝板開(kāi)口229穿過(guò)安裝板220引入到廢氣流動(dòng)路徑中極大地減小了廢氣流在安裝板開(kāi)口229處的剪切作用(shearingeffect)。
該對(duì)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前與還原劑結(jié)合可以產(chǎn)生廢氣還原劑在廢氣流動(dòng)路徑中的橫向流動(dòng)。橫向流動(dòng)可以提高還原劑的液滴或其它形式的噴霧滲透到流動(dòng)穿過(guò)排放管道202的廢氣中。使還原劑穿過(guò)安裝板220引入減小了由安裝在安裝板220上的多個(gè)噴射器230引入的多個(gè)還原劑流或噴霧之間的干涉。該對(duì)廢氣流與還原劑結(jié)合以將還原劑穿過(guò)安裝板開(kāi)口229引入到廢氣流動(dòng)路徑中還減小了形成引入到廢氣流動(dòng)路徑中的還原劑噴霧的液滴的尺寸，從而增強(qiáng)了還原劑與廢氣的混合。
例如，圖7示出了廢氣協(xié)助穿過(guò)安裝板220引入的多個(gè)還原劑流引入到排放導(dǎo)管202中的cfd分析。還原劑液滴迅速與廢氣流混合并且不沖擊在排放管道202的側(cè)壁上，因而減少了還原劑沉積物在側(cè)壁上的形成。第一混合器240在安裝板220的下游定位在排放管道202中。圖5示出了第一混合器240的正視圖。第一混合器240包括翼片混合器，該翼片混合器包括多個(gè)翼片241，該多個(gè)翼片構(gòu)造成將流動(dòng)分布在排放管道202的整個(gè)橫截面上和/或減小還原劑的液滴尺寸。
第二混合器242定位在第一混合器240的下游并且包括渦流發(fā)生設(shè)備。第二混合器242包括葉片243或槳葉243，該葉片243或槳葉243構(gòu)造成在包括混合在其中的還原劑的廢氣流中形成渦流或漩渦。這增加了還原劑和廢氣在排放管道202中的停留時(shí)間，從而增強(qiáng)廢氣與還原劑的混合。
圖8是通過(guò)多個(gè)還原劑噴霧引入到排放管道的廢氣流動(dòng)路徑中的還原劑液滴的cfd模型。cfd模型表明，還原劑液滴在流動(dòng)穿過(guò)第一混合器240后被有效地分布并且與廢氣有效地混合。而且，在流動(dòng)穿過(guò)第二混合器242后，渦流在廢氣流動(dòng)路徑中產(chǎn)生。雖然，示出為包括第一混合器240和第二混合器242，第一混合器240包括翼片混合器，第二混合器242包括渦流發(fā)生設(shè)備，但除第一混合器240和第二混合器242外或者代替第一混合器240和第二混合器242，任何其它混合器或渦流發(fā)生設(shè)備可以包括在后處理系統(tǒng)中。
圖9是增強(qiáng)還原劑與廢氣混合并且減少引入到排放管道(例如，流體聯(lián)接到發(fā)動(dòng)機(jī)(例如發(fā)動(dòng)機(jī)10)的排放管道102或202)中的還原劑的還原劑沉積物的示例性方法300的示意性流程圖。方法300包括在302提供排放管道中的排放管道開(kāi)口。例如，可包括排氣閥的排放管道開(kāi)口204設(shè)置在排放管道202中。
在302，安裝板定位在排放管道開(kāi)口中。例如，安裝板120或220定位在界定在排放管道102或202的側(cè)壁中的排放管道開(kāi)口中。安裝板(例如，安裝板120或220)包括界定在其中的多個(gè)流體通道(例如，流體通道124或224)。多個(gè)流體通道定位在排放管道的廢氣流動(dòng)路徑內(nèi)。至少一個(gè)安裝板開(kāi)口(例如，安裝板開(kāi)口129或229)界定成穿過(guò)安裝板。該至少一個(gè)安裝板開(kāi)口在多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口(例如，入口122或222)的下游與多個(gè)流體通道中的至少一對(duì)流體連通，如本文所描述的。
在306，至少一個(gè)噴射器安裝在安裝板的外表面上。至少一個(gè)噴射器的定位將至少一個(gè)噴射器流體聯(lián)接到至少一個(gè)安裝板開(kāi)口。例如，多個(gè)噴射器230定位在安裝板220的第一部分221上，使得多個(gè)噴射器230中的每一個(gè)流體聯(lián)接到安裝板220的相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229。
在308，還原劑經(jīng)由該至少一個(gè)噴射器穿過(guò)安裝板引入到排放管道中。噴射器將還原劑穿過(guò)安裝板引入到排放管道的廢氣流動(dòng)路徑中。例如，多個(gè)噴射器230將還原劑穿過(guò)多個(gè)安裝板開(kāi)口229中的相應(yīng)的安裝板開(kāi)口229引入到廢氣流動(dòng)路徑中。
在310，廢氣流動(dòng)穿過(guò)排放管道。廢氣的流動(dòng)引起廢氣的至少一部分經(jīng)由多個(gè)流體通道的入口進(jìn)入多個(gè)流體通道(例如，多個(gè)流體通道124或224)中的每一個(gè)。廢氣的該部分劃分成流動(dòng)穿過(guò)多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的至少一對(duì)廢氣流。多個(gè)流體通道構(gòu)造成使至少一對(duì)廢氣流從多個(gè)流體通道中的每一個(gè)的入口引導(dǎo)到相應(yīng)的安裝板開(kāi)口(例如，安裝板開(kāi)口129或229)，使得該至少一對(duì)廢氣流從不同的方向到達(dá)相應(yīng)的安裝板開(kāi)口。該對(duì)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前在安裝板開(kāi)口處與還原劑結(jié)合。以這種方式，來(lái)自多個(gè)安裝板開(kāi)口中的每一個(gè)的還原劑在廢氣流的協(xié)助下引入到廢氣流動(dòng)路徑中。
在各個(gè)實(shí)施方案中，該對(duì)廢氣流包括可以彼此相反指向的兩個(gè)廢氣流。該對(duì)廢氣流在引入到廢氣流動(dòng)路徑中之前與還原劑結(jié)合產(chǎn)生還原劑到廢氣流動(dòng)路徑中的橫向流動(dòng)。
橫向流動(dòng)可以提高還原劑的液滴或其它形式的噴霧滲透到流動(dòng)通過(guò)排放管道(例如，排放管道102或220)的廢氣中。使還原劑穿過(guò)安裝板引入減小了由安裝在安裝板上的多個(gè)噴射器引入的多個(gè)還原劑噴霧之間的干涉。該對(duì)廢氣流與還原劑的結(jié)合還減小了形成引入到由排放管道界定的廢氣流動(dòng)路徑中的還原劑噴霧的液滴的尺寸，從而增強(qiáng)了還原劑與廢氣的混合。此外，廢氣協(xié)助還原劑引入到廢氣流動(dòng)路徑中還減小了還原劑到排放管道的側(cè)壁上的沖擊，從而減少了還原劑沉積物在側(cè)壁上的形成，如本文所描述的。
如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“聯(lián)接”、“連接”以及類(lèi)似術(shù)語(yǔ)是指兩個(gè)構(gòu)件彼此直接或間接的連結(jié)。這樣的連結(jié)可以是固定的(例如，永久性的)或可移動(dòng)的(例如，可移除的或可釋放的)。這樣的連結(jié)可以使用作為單個(gè)整體主體彼此一體地形成的兩個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)構(gòu)件和任何另外的中間構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)，或使用附接至彼此的兩個(gè)構(gòu)件或兩個(gè)構(gòu)件和任何另外的中間構(gòu)件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
重要的是應(yīng)注意，各個(gè)示例性實(shí)施方案的構(gòu)造和布置僅是說(shuō)明性的。盡管僅一些實(shí)施方案已經(jīng)在本公開(kāi)中詳細(xì)描述，但是查閱本公開(kāi)的本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解，許多修改是可能的(例如，在各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)的值、安裝布置、材料的使用、顏色、定向等方面的改變)，而不實(shí)質(zhì)上脫離本文中所描述的主題的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)。其它的替代、修改、變化和省略也可以在各種示例實(shí)施方案的設(shè)計(jì)、操作條件和布置方面做出，而不脫離本發(fā)明的范圍。