用于混合排氣和處理流體的混合器及車輛排氣后處理裝置的制造方法
【專利摘要】本公開提供了用于混合排氣和處理流體的混合器及車輛排氣后處理裝置。該混合器包括：殼體，其具有前端、沿混合器縱向方向與所述前端相對的后端、以及從所述前端延伸至所述后端的周壁；前蓋，用于部分地封閉所述前端，在所述前蓋上形成有間隔開的用于接收排氣的排氣入口和用于安裝處理流體噴射器的噴射器安裝座；和排氣擋板，設置在所述殼體內所述前蓋的后方，且成形為將來自所述排氣入口的排氣分流成兩路渦旋支流，并允許所述兩路渦旋支流以及來自所述噴射器的處理流體行進穿過所述排氣擋板。所述車輛排氣后處理裝置包括所述混合器以及反應器。所述反應器設置成從殼體的后端接收混合流體，促使混合流體在其內發(fā)生化學反應，從而凈化排氣。
【專利說明】
用于混合排氣和處理流體的混合器及車輛排氣后處理裝置
技術領域
[0001]本公開一般性地涉及用于內燃機的排氣處理系統(tǒng)，更具體地涉及用于混合排氣和處理流體的混合器及車輛排氣后處理裝置。
【背景技術】
[0002]全球針對內燃機排放的法規(guī)日益嚴格。通過改進內燃機的燃燒技術本身已很難滿足當前嚴格的排放標準。因此，在各種內燃機系統(tǒng)特別是使用內燃機的車輛中已較普遍地采用排氣后處理裝置來進一步減少排放。
[0003]一種典型的可用于減少氮氧化物(NOx)排放的車輛排氣后處理裝置通常包括用于混合排氣和處理流體的混合器及其下游促使排氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應的反應器。如本領域技術人員習知的，處理流體典型地為還原劑流體(例如氨水或氨氣)或還原劑前體(例如尿素水溶液或其他含氮化合物的適當流體)；而反應器典型地為選擇性催化還原(SCR)裝置，其內設置有催化劑，以促使排氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應。例如，在處理流體為尿素水溶液的情況下，尿素水溶液噴入混合器后，將與具有較高溫度的排氣混合，發(fā)生水解/熱解反應生成氨氣;氨氣與排氣的混合流體流入SCR裝置后，排氣中的氮氧化物可與氨氣發(fā)生還原反應，生成對環(huán)境無害的氮氣和水。
[0004]此類車輛排氣后處理裝置的關鍵技術包括在混合器內將處理流體與排氣充分混合以保證氣態(tài)形式的還原劑均勻分布在排氣中，以及使得混合器具有較小的壓降以免產生過大的背壓。因此，在現有技術的大多數混合器中，是以徑向噴射方式(或稱正交噴射方式)將處理流體噴射到排氣流中以相互混合。這里所用的術語“徑向噴射方式”指的是將處理流體以基本上垂直于排氣行進方向的方向噴射至混合器中與排氣進行混合。然而，在這種流體噴射方式中，通常需要將噴射器設置在混合器的周壁上，這不但導致混合器徑向占用空間增大，而且容易出現漏氣及其他故障。
[0005]近年來，為克服徑向噴射混合器的上述缺陷，已研發(fā)出采用同向噴射方式(或稱縱向噴射方式或軸向噴射方式)的混合器。在這類同向噴射混合器中，處理流體以基本上平行于排氣行進方向的方向噴射至混合器中。這種噴射方式允許將噴射器設置在混合器的前端(即，帶有排氣入口的那一端)，而不必將其設置在混合器的周壁上。
[0006]然而，在現有技術的同向噴射混合器中，較難保證處理流體與排氣充分混合，較難平衡壓降與混合均勻度指標。而且，由于這類混合器可能具有較復雜的內部結構和/或要求較大的內部混合空間，導致其未必能夠真正減少混合器的徑向占用空間。
[0007]進一步地，在現有技術的采用尿素水溶液作為處理流體的混合器中，尿素水溶液在混合器內表面或噴射器末端處可能出現尿素結晶問題，這對混合器的正常工作會產生不利影響。特別地，噴射器末端的尿素結晶易導致噴射器堵塞，使得整個排氣后處理裝置出現嚴重故障。對于這樣的同向噴射式混合器而言，由于噴射器末端至混合器排氣入口的間距可能較小，且噴射器末端缺少排氣氣流的法向擾動，使得在此類混合器中噴射器末端的尿素結晶問題尤為嚴重。
[0008]此外，各種不同內燃機在排氣溫度、排氣量、排氣流速、NOx濃度等方面可能具有較大差異。這些差異會對混合器內的流體混合產生不同影響。為保證對不同類型內燃機的排氣進行有效處理，現有技術中一種類型的混合器可能具有相應的排氣后處理裝置，這些裝置通常僅能適用于一種內燃機或少數幾種排氣特性相似的內燃機。這使得這些混合器及其相應的排氣后處理裝置通用性較差。

【發(fā)明內容】

[0009]本公開的一個目的是要提供一種用于混合排氣和處理流體的混合器和一種車輛排氣后處理裝置，其不但利于以較小壓降實現處理流體與排氣充分混合，而且結構緊湊，可減少混合器和車輛排氣后處理裝置的徑向占用空間。
[0010]本公開的一個進一步的目的是要在本公開的混合器中減少或消除至少在噴射器末端出現的尿素結晶問題，從而保證本公開的混合器和車輛排氣后處理裝置運行可靠，減少維護頻次。
[0011]本公開的另一個進一步的目的是要在本公開的混合器中減少或消除排氣對處理流體噴射產生的影響，以保證本公開的混合器和車輛排氣后處理裝置可較好地適用于多種可能具有不同排氣特性的內燃機。
[0012]一方面，本公開提供了一種用于混合排氣和處理流體的混合器，其包括:
[0013]殼體，其具有前端、沿所述混合器的縱向方向與所述前端相對的后端、以及從所述前端延伸至所述后端的周壁；
[0014]前蓋，用于部分地封閉所述前端，在所述前蓋上形成有間隔開的用于接收排氣的排氣入口和用于安裝處理流體噴射器的噴射器安裝座;和
[0015]排氣擋板，設置在所述殼體內所述前蓋的后方，且成形為將來自所述排氣入口的排氣分流成兩路渦旋支流，并允許所述兩路渦旋支流以及來自所述噴射器的處理流體行進穿過所述排氣擋板。
[0016]可選地，所述前蓋被制成獨立于所述殼體的構件，其可拆卸地或固定地安裝于所述殼體的前端;或者所述前蓋與所述殼體被制成一體式構件。
[0017]可選地，所述排氣擋板包括分流部，所述分流部在所述前蓋上的投影與所述排氣入口的至少一部分重疊。
[0018]可選地，所述分流部呈柱形。
[0019]可選地，延伸經過所述排氣入口中心和所述前蓋中心的直線的至少一部分處于所述分流部在所述前蓋上的投影的輪廓區(qū)域內。
[0020]可選地，所述分流部的頂端面向所述前蓋的一側朝所述前蓋凸出或所述分流部面向所述前蓋的一側朝所述前蓋傾斜，從而使得所述分流部的頂端比其底端更加接近所述前至
ΠΠ O
[0021]可選地，所述分流部成形為從其頂端至其底端具有漸縮的輪廓。
[0022]可選地，所述排氣擋板進一步包括舌狀部，其從所述分流部的頂端朝所述前蓋延伸，以阻擋排氣流向所述噴射器安裝座。
[0023]可選地，所述舌狀部具有朝來自所述排氣入口的排氣彎曲的弧形橫截面。
[0024]可選地，所述舌狀部的寬度大于或等于所述分流部的頂端的寬度。
[0025]可選地，所述舌狀部的前端接近所述排氣入口的鄰近所述噴射器安裝座的邊緣。
[0026]可選地，所述舌狀部通過形成在所述舌狀部前端的凸片固定至所述前蓋。
[0027]可選地，所述排氣擋板進一步包括兩個周向區(qū)段，其分別從所述分流部的兩側沿所述殼體的周向方向延伸，從而允許所述兩路渦旋支流以及所述處理流體穿過形成于所述分流部與所述兩個周向區(qū)段之間的開口行進。
[0028]可選地，所述兩個周向區(qū)段鄰近所述分流部底端的區(qū)域的寬度大于所述兩個周向區(qū)段其他區(qū)域的寬度。
[0029]可選地，所述兩個周向區(qū)段的遠端之間形成間隔缺口。
[0030]可選地，所述兩個周向區(qū)段之一或兩者上形成有一個或多個孔洞。
[0031]可選地，所述混合器進一步包括促混裝置，其設置在所述殼體內所述排氣擋板的后方，且配置成促進來自所述噴射器的處理流體與所述排氣的兩路渦旋支流混合成混合流體，并允許所述混合流體穿過所述促混裝置行進，繼而流出所述殼體的后端。
[0032]可選地，所述促混裝置實現為促混擋板。
[0033]可選地，所述促混擋板包括:通道，在所述通道的起始處形成有主出口 ；和盤形端面，其形成在所述通道的面向所述排氣擋板的表面，用于阻擋所述處理流體和所述兩路渦旋支流，且促進所述處理流體與所述兩路渦旋支流混合。
[0034]可選地，所述主出口平行于所述混合器的縱向方向。
[0035]可選地，所述盤形端面包括:阻擋面，其面向所述前蓋上所述噴射器安裝座所處的區(qū)域，用于阻擋噴射在其上的處理流體，且進一步混合所述處理流體和所述兩路渦旋支流；和渦流面，其占據所述盤形端面的其余區(qū)域，且呈螺旋傾斜，以進一步混合已混合的處理流體和兩路渦旋支流，并將混合后的處理流體和兩路渦旋支流導入所述主出口。
[0036]可選地，所述阻擋面和/或所述渦流面上形成有一個或多個開口。
[0037]可選地，在至少一個所述開口的周圍形成有環(huán)形臺肩，以防止處理流體的液膜直接流過該開口。
[0038]可選地，所述混合器進一步包括環(huán)形護套，其設置在所述殼體內所述噴射器安裝座的周圍，以避免處理流體在所述噴射器的末端結晶。
[0039]可選地，所述排氣入口從一排氣彎管接收排氣。
[0040]另一方面，本公開提供了一種車輛排氣后處理裝置，包括:
[0041 ]根據本公開任一實施例的混合器;和
[0042]反應器，設置成從所述殼體的后端接收混合流體，促使所述混合流體在其內發(fā)生化學反應，從而凈化所述混合流體中的排氣。
[0043]可選地，所述處理流體為尿素水溶液，其在所述混合器內與排氣混合后生成氨氣；且所述反應器為選擇性催化還原裝置，其內設置有至少一級用于促使排氣中的氮氧化物與所述氨氣進行還原反應的催化器。
[0044]在根據本公開的混合器中，噴射器安裝座設置在混合器的前蓋上，且排氣擋板是沿混合器的縱向方向設置在混合器內，使得排氣在混合器內首先被分流成主要的兩路渦旋支流后，再與處理流體主要在促混裝置處或其鄰近位置處發(fā)生混合。這實現了一種新的同向噴射式混合器及相應的車輛排氣后處理裝置，其不但利于以較小壓降實現處理流體與排氣充分混合，而且結構緊湊，可有效減少混合器和車輛排氣后處理裝置的徑向占用空間。
[0045]根據本公開一些實施例的混合器設置有特別設計的排氣擋板和/或促混裝置。這些特別設計的部件不但利于在本公開的混合器中以較小壓降實現處理流體與排氣充分混合，有利于減少或消除至少噴射器末端處的尿素結晶問題，從而保證本公開的混合器和車輛排氣后處理裝置運行可靠，維護頻次減少；而且還有利于消除或減少排氣對處理流體噴射產生的影響，允許本公開的混合器和車輛排氣后處理裝置更好地適用于多種具有不同排氣特性的內燃機。
【附圖說明】
[0046]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式對本公開的一些實施例進行詳細描述。附圖中相同的附圖標記標示了相同或類似的部件或部分。本領域技術人員應理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0047]圖1是根據本公開一個實施例的混合器的示意性立體圖；
[0048]圖2是根據本公開一個實施例的混合器的示意性部分剖除立體圖；
[0049]圖3是根據本公開一個實施例的混合器的、沿其豎直縱向中央平面截取的示意性剖視圖；
[0050]圖4是根據本公開一個實施例的混合器的示意性前視圖；
[0051]圖5是根據本公開一個實施例的混合器的、去除前蓋后的示意性前視圖；
[0052]圖6是根據本公開一個實施例的混合器的示意性立體圖，其中該混合器的排氣入口被連接至一個排氣彎管；
[0053]圖7是根據本公開一個實施例的混合器的、未將噴射器安裝至前蓋的示意性立體圖；
[0054]圖8是根據本公開一個實施例的混合器的排氣擋板的示意性立體圖；
[0055]圖9是根據本公開一個實施例的混合器的排氣擋板的示意性前視圖；
[0056]圖10是根據本公開一個實施例的混合器的促混裝置的示意性立體圖；
[0057]圖11是根據本公開一個實施例的混合器的促混裝置的示意性前視圖；
[0058]圖12是根據本公開一個實施例的車輛排氣后處理裝置的示意性立體圖；
[0059]圖13是根據本公開一個實施例的車輛排氣后處理裝置的示意性部分剖除立體圖。
【具體實施方式】
[0060]圖1至圖5以不同的視圖示出了根據本公開實施例的混合器100。該混合器100優(yōu)選用在車輛排氣后處理裝置中混合排氣和處理流體(例如尿素水溶液)，以形成在下游反應器中進行反應的混合流體。
[0061]如圖1-3所示，混合器100—般性地包括殼體110，其例如可呈大致圓筒形。殼體110具有前端111、沿混合器100的縱向方向與前端111相對的后端119、以及從前端111延伸至后端119的周壁115。而且，混合器100還包括前蓋120，其用于部分地封閉前端111，用于接收排氣的排氣入口 121和用于安裝處理流體噴射器130的噴射器安裝座125(參見圖7)可間隔地形成在前蓋120上。如本領域技術人員可認識到的，排氣入口 121可從軸向延伸的排氣管(未示出)接收排氣。然而，如圖6所示，在一些實施例中排氣入口 121也可從一個排氣彎管135接收排氣。排氣彎管135可具有任意適當的彎曲角度，以將混合器100的排氣入口 121連接到它的上游裝置(例如柴油顆粒過濾器)。具體地，在圖6所示的實施例中，排氣彎管135可為一直角彎管，其可將沿徑向流動的排氣改變成沿軸向流動的排氣。
[0062]在一個實施例中，為了減少混合器100的徑向占用空間，前蓋120的經過排氣入口121中心的半徑方向與前蓋120的經過噴射器安裝座125中心的半徑方向之間的夾角可設置成大于約90°且小于約180°。在一些實施例中，該夾角可為例如120°、135°或150°。更進一步地，噴射器安裝座125優(yōu)選可形成在前蓋120的排氣入口 121的斜上方，以便在減少混合器100的徑向占用空間同時有利于處理流體與排氣的混合。
[0063]在本公開的一些實施例中，前蓋120優(yōu)選可形成為一個獨立于殼體110的構件，其可拆卸地或固定地安裝于殼體110的前端111。在這樣的實施例中，由于前蓋120獨立于殼體110，因而允許前蓋120在形狀構造、制造材料、制造工藝和蓋體厚度等方面具有較大的設計/選擇自由。這不但便于對混合器殼體內的部件進行安裝和維護，而且使得排氣入口 121和噴射器安裝座125在具有靈活布局同時不易漏氣。然而，本領域技術人員應認識到，在一些替代性實施例中，可將前蓋120與殼體110形成為一個一體式構件以簡化制造工藝，節(jié)約成本。
[0064]圖7示意性地示出了根據本公開一個實施例的混合器100的、其上未安裝噴射器的前蓋120。在如圖1-3及圖7所示的一些實施例中，排氣入口 121可形成在前蓋120的一個偏心區(qū)域中，且優(yōu)選地，前蓋120可被布置成使得排氣入口 121位于前蓋120的下部中央。也就是說，例如在排氣入口 121成形為圓筒形管狀部的情況下，其中央軸線可被定位在前蓋120的豎直縱向中央平面的較低位置處。然而本領域技術人員將認識到，在一些替代性實施例中，排氣入口 121可形成在前蓋120的其他適當部分中，例如斜下部、中心部、等等。
[0065]噴射器安裝座125可成形為具有安裝孔126和圍繞安裝孔126的安裝環(huán)面127。噴射器安裝座125被配置成使得噴射器130能夠方便地通過例如安裝板132等構件以合適的定向可拆卸地安裝到前蓋120的噴射器安裝座125，從而以合適的噴射方向噴射出處理流體。
[0066]本公開的混合器100還包括排氣擋板140，其設置在殼體110內前蓋120的后方，且成形為將來自排氣入口 121的排氣分流成兩路渦旋支流，并允許這兩路渦旋支流以及來自噴射器130的處理流體穿過排氣擋板140行進(參見圖3)。
[0067]圖8和圖9分別是根據本公開實施例的混合器100的排氣擋板140的示意性立體圖和示意性前視圖。排氣擋板140包括柱形分流部141，所述柱形可為圓柱形或棱柱形(例如三棱柱形)。在一個實施例中，分流部141具有處于同一平面內的兩條側根緣142、面向前蓋120的脊部145，以及分別從兩條側根緣142延伸至脊部145的導流面148。分流部141被設計成使得其在前蓋120上的投影與排氣入口 121的至少一部分重疊。例如，如圖4所示，在一些實施例中，分流部141在前蓋120上的投影是與一個包含排氣入口 121的半徑的區(qū)域重疊。在一些替代性實施例中，分流部141在前蓋120上的投影可與一個并不經過排氣入口 121的中心的區(qū)域重疊，只要該分流部141能夠將來自排氣入口 121的排氣分流成上文提到的兩路渦旋支流皆可。
[0068]在圖4所示的優(yōu)選實施例中，延伸經過排氣入口121中心和前蓋120中心的直線的至少一部分處于分流部141在前蓋120上的投影的輪廓區(qū)域內。在一個實施例中，在排氣入口 121位于前蓋120下部中央的情況下，脊部145優(yōu)選可基本上處于混合器100的豎直縱向中央平面內。
[0069]分流部141面向前蓋120的一側被設計成朝前蓋120傾斜，從而使得分流部141的頂端比其底端更加接近前蓋120。在一個實施例中，如圖3所示，分流部141的脊部145從其底端至其頂端朝前蓋120傾斜。替代性地，分流部141頂端面向前蓋120的一側朝前蓋120凸出。而且，從前蓋120處觀察，整個分流部141可成形為從其頂端至其底端具有漸縮的輪廓。
[0070]具有上述形狀的分流部141單獨地或者與舌狀部151和/或周向區(qū)161段(其將在后文詳細描述)結合地，可將來自排氣入口 121的基本上大多數排氣有效地分流成既有向上運動分量也有沿縱向向前運動分量的兩路渦旋支流，從而避免排氣和處理流體在噴射器末端附近過早混合，這不但有利于減少排氣對處理流體噴射的影響，且有利于減少或消除噴射器末端附近的尿素結晶問題。
[0071]在本公開的一些進一步的實施例中，排氣擋板140優(yōu)選進一步包括舌狀部151，其從分流部141的頂端朝前蓋120延伸，以阻擋排氣朝噴射器安裝座125流動，具體地是阻擋處于舌狀部151面向分流部141 一側的排氣直接流動到舌狀部151的相反側。例如，在排氣入口121位于前蓋120下部中央的情況下，舌狀部151可阻擋舌狀部151下方的排氣向上流動。舌狀部151可有效避免排氣和處理流體在噴射器末端附近過早混合，有效減少或消除噴射器末端的尿素結晶問題。
[0072]在一些更進一步的實施例中，舌狀部151可具有朝向分流部141凸出的弧形橫截面。具體地，舌狀部151具有朝來自排氣入口 121的排氣彎曲的弧形橫截面。在一個實施例中，舌狀部151的寬度基本上大于或等于分流部141頂端的寬度。
[0073]舌狀部151被設計成使得舌狀部151的前端接近排氣入口121的鄰近噴射器安裝座125的邊緣。在一個實施例中，舌狀部151的延伸方向設置成相對于包含分流部141的兩條側根緣142的平面形成一大于或等于90°且小于135°的夾角，以使舌狀部151的一部分可處于排氣入口 121與噴射器安裝座125之間?？稍谏酄畈?51的前端形成凸片156，舌狀部151可通過凸片156固定至前蓋120。凸片156可水平地向前延伸，以插入前蓋120中，例如插入前蓋120中形成的插接槽128中，以保持排氣擋板140的舌狀部151固位可靠，從而防止舌狀部151出現因排氣沖擊導致振動等問題。
[0074]在本公開的一些替代性實施例中，舌狀部151也可被設計為其他形狀(例如平直板形)或形成獨立于排氣擋板140的另一部件。此外，在一些不具有舌狀部151的替代性實施例中，為了減少或消除噴射器末端出現的諸如尿素結晶等問題，例如可在前蓋120面向排氣擋板140的一側，在噴射器末端的周圍設置一個環(huán)形護套。
[0075]在本公開的一些進一步的實施例中，排氣擋板140優(yōu)選可進一步包括兩個周向區(qū)段161，其分別從分流部141的兩側，具體地是從分流部141的兩個側根緣142沿殼體110的周向方向延伸。藉此，可在分流部141與兩個周向區(qū)段161之間形成開口 164，從而允許兩路渦旋支流以及來自噴射器125的處理流體行進穿過開口 164。兩個周向區(qū)段161鄰近分流部141底端的區(qū)域的寬度大于這兩個周向區(qū)段161其他區(qū)域的寬度。具體地，如圖3、圖8和圖9中較好地示出的，分流部141的兩個側根緣142、舌狀部151的根部邊緣、以及兩個周向區(qū)段161基本上處于同一橫向豎直平面內。
[0076]在本公開的一些更進一步的實施例中，為了降低背壓，如圖9所示，可沿圓周方向在兩個周向區(qū)段161各自的遠端之間形成間隔缺口 163。替代性地或附加地，為了降低背壓，也可分別在兩個周向區(qū)段161之一或兩者中形成一個或多個孔洞166。
[0077]進一步地，本公開的混合器100可包括促混裝置180，其設置在殼體110內排氣擋板140的后方，且配置成促進來自噴射器130的處理流體與排氣的兩路渦旋支流混合以形成混合流體，并允許混合流體穿過促混裝置180行進，隨后流出殼體110的后端119。
[0078]在本公開的一些進一步的實施例中，最好如圖10-11所示，促混裝置180可為促混擋板180 ’，其成形為使得穿過排氣擋板140的處理流體噴射在其上，以促進處理流體與流至促混擋板180’的兩路渦旋支流混合形成混合流體，并允許混合流體穿過促混擋板180’行進，繼而流出殼體110的后端119。
[0079]在本公開的一些更進一步的實施例中，如圖10-11所示，促混擋板180 ’可包括:通道195(參見圖3)，在通道195的起始處具有主出口 198;以及盤形端面181，其形成在通道195面向排氣擋板140的一側，用于阻擋處理流體與兩路渦旋支流，且促進處理流體與兩路渦旋支流混合。
[0080]盤形端面181可包括用于阻擋噴射在其上的處理流體的阻擋面182。在一個實施例中，阻擋面182面向前蓋120上噴射器安裝座125所處的區(qū)域。被阻擋的處理流體與排氣的兩路渦旋支流在阻擋面182上進一步混合。
[0081]盤形端面181可進一步包括渦流面192，其占據所述盤形端面的其余區(qū)域。渦流面192可低于阻擋面182。渦流面192呈螺旋傾斜，以允許對已混合的處理流體和兩路渦旋支流進行進一步的混合，并將混合后的處理流體和兩路渦旋支流導入主出口 198。
[0082 ] 具體地，渦流面192的起始邊緣191與阻擋面182的結束邊緣187對齊。起始邊緣191朝渦流面192的中心傾斜，最高點處于徑向最外側點。渦流面192呈螺旋形地延伸至其結束邊緣197。在阻擋面182的起始邊緣183與渦流面192的結束邊緣197間形成一個壁面。主出口198可形成在阻擋面182的起始邊緣183與渦流面192的結束邊緣197之間的這個壁面上。在一個實施例中，主出口 198平行于混合器100的縱向方向。至少大部分混合流體可行進穿過主出口 198并流出殼體110的后端119。渦流面192用于進一步促進處理流體與兩路渦旋支流混合并形成渦流。
[0083]優(yōu)選地，如圖10-11所示，阻擋面182可以是與渦流面192沿不同螺旋線延伸的螺旋面，其中阻擋面182的延伸螺旋線的螺旋角優(yōu)選小于渦流面192的延伸螺旋線的螺旋角。
[0084]在一些替代性實施例中，阻擋面182也可為與渦流面192沿相同螺旋線延伸的螺旋面;或者阻擋面182可以是處于豎直平面內的一個扇形平面。
[0085]在一些進一步的實施例中，為了減少背壓，可分別在阻擋面182和/或渦流面192中形成一個或多個開口184、186、194、196。而且，在至少一個開口184，、194的周圍可分別形成有環(huán)形臺肩189或199，以防止處理流體的液膜直接流過開口 184、194。開口 184、186，、194、196可包括以下的一個或多個:在阻擋面182中形成的至少一個開口 184;在渦流面192中形成的、沿其延伸螺旋線方向間隔排列的多個開口 194;以及在阻擋面182和渦流面192的周緣部形成的沿周向方向間隔排列的多個外圍開口 186，196。
[0086]優(yōu)選地，在阻擋面開口 184和渦流面開口 194的周圍分別形成有環(huán)形臺肩189、199。這些環(huán)形臺肩189、199不但可防止處理流體在阻擋面182和渦流面192上形成的液膜直接流過這些開口，而且能夠對阻擋面182和渦流面192上流動的流體進行擾動，從而有利于排氣與處理流體充分/完全混合，以獲得良好的混合均勻度，由此獲得良好的還原劑均勻度(例如氨均勻度)。
[0087]本領域技術人員應認識到，促混裝置180也可采用促混擋板180’之外的其他形式的促混裝置。例如，在一些替代性實施例中，促混裝置180可以是具有其他結構/形狀、不含任何活動部件的擋板型促混裝置;或者可以是帶有某種活動部件的促混裝置，例如混流風
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[0088]圖3和圖9還示出了在根據本公開一個實施例的混合器100中，來自噴射器130的處理流體(由箭頭C標示)和來自排氣入□ 121的排氣(由箭頭A標示)如何流動。來自噴射器130的處理流體噴射到前蓋120、排氣擋板140以及殼體110之間的空間中。在這一空間中，處理流體進一步分散成更小的液滴，繼而行進穿過排氣擋板140的開口 164。由于舌狀部151會阻擋排氣向上流動與處理流體混合，處理流體具有更遠的距離進一步分散，且因此防止了過早混合。來自排氣入口 121的排氣被分流成兩路渦旋支流(在圖3和圖9中由箭頭B標示)，這兩路渦旋支流會與處理流體在排氣擋板140、促混擋板180 ’和殼體110之間的空間中以及促混擋板180’的表面上發(fā)生混合。在前蓋120、排氣擋板140以及殼體110之間的空間中，來自排氣入口 121的排氣中撞上分流部141和/或舌狀部151的那部分排氣會被反彈并形成無序流。僅有約10%的排氣會繞過分流部141和/或舌狀部151向上流向噴射器安裝座125，這避免了處理流體在噴射器安裝座125附近結晶?；旌虾蟮奶幚砹黧w和排氣之后將行進穿過通道195到達后端119。
[0089]應認識到，排氣擋板140和促混擋板180’可獨立或結合使用，以促進處理流體與排氣混合。
[0090]圖12至圖13以不同的視圖示出了根據本公開另一實施例的車輛排氣后處理裝置200。車輛排氣后處理裝置200可包括根據本公開任一實施例的混合器100;以及反應器210，其設置成從殼體110的后端119接收混合流體，促使混合流體在其內發(fā)生化學反應，從而凈化混合流體中的排氣。車輛排氣后處理裝置200通常可為使用柴油發(fā)動機的車輛的排氣后處理裝置。
[0091]反應器210可為選擇性催化還原裝置，其例如可為大致圓筒形。反應器210內設置有至少一級用于促使排氣中的氮氧化物與氨氣進行還原反應的催化器215。在一些替代性實施例中，根據需要，反應器210也可為任何其他適當的反應器或催化器。在本公開的各種技術方案中，由于反應器210本身是本領域技術人員容易實現的，因此本文對其具體結構本身不予贅述。
[0092]在圖12-13所示的實施例中，反應器210的前端完全開放且通過法蘭220與混合器殼體110的后端119相連。然而，在一些替代性實施例中，反應器210的前端可通過套接方式或通過焊接方式與混合器殼體110的后端119相連?；蛘?，在另一替代性實施例中，混合器100的殼體110與反應器210的殼體可形成為一個整體式構件。也就是說，車輛排氣后處理裝置200可具有一個總殼體，其前部區(qū)段形成混合器100的殼體110，后部區(qū)段形成為反應器210的殼體。
[0093]此外，如本領域技術人員習知的，可根據需要在混合器100的殼體110和/或反應器210的殼體中設置一些傳感器安裝座126，226，以安裝一個或多個適當的傳感器，從而感測排氣、處理流體和/或混合流體的某些物理/化學參數。
[0094]需要強調的是，在根據本公開實施例的裝置或產品中，各部件是可以分解、組合和/或分解后重新組合的。這樣的分解、組合和/或重新組合應被視為本公開實施例的等同方案。而且，在上文對本公開實施例的描述中，針對一個實施例描述和/或示出的特征可按相同或類似的方式在一個或更多個其它實施例中使用，與其它實施例中的特征相組合，或替代其它實施例中的特征。
[0095]此外，本文所用的空間性或方向性術語“前、后、上方、向上、下方、向下、豎直、水平和橫向”以及任何其他的類似術語指的是附圖中所示的相應方向。換言之，用這些空間性或方向性術語來描述本公開的裝置時，其含義應相對于該裝置處于附圖所示的標準工作位置來解釋。
[0096]此外，本文使用的程度術語例如“基本”、“大約”和“大致”可被解釋成包括精確的參數或特性以及本領域技術人員能夠理解的合理偏差，偏差的程度不會對所公開方案的最終結果或功能造成實質影響。
[0097]最后，本領域技術人員應認識到，雖然本文已詳盡地示出和描述了多個示例性實施例，但是，在不脫離本公開精神和范圍的情況下，仍可直接確定或推導出符合本公開原理的許多其他變型或修改。因此，本公開的范圍應被理解和認定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【主權項】
1.一種用于混合排氣和處理流體的混合器(100)，包括: 殼體(110)，其具有前端(111)、沿所述混合器(100)的縱向方向與所述前端(111)相對的后端(119)、以及從所述前端(111)延伸至所述后端(119)的周壁(115); 前蓋(120)，用于部分地封閉所述前端(111)，在所述前蓋(120)上形成有間隔開的用于接收排氣的排氣入口(121)和用于安裝所述處理流體的噴射器(130)的噴射器安裝座(125);和 排氣擋板(140)，設置在所述殼體(110)內所述前蓋(120)的后方，且成形為將來自所述排氣入口(I21)的所述排氣分流成兩路渦旋支流，并允許所述兩路渦旋支流以及來自所述噴射器(140)的所述處理流體行進穿過所述排氣擋板(140)。2.根據權利要求1所述的混合器，其中 所述前蓋(120)形成為獨立于所述殼體(110)的構件，其可拆卸地或固定地安裝于所述殼體(110)的所述前端(111)；或者 所述前蓋(120)與所述殼體(110)形成為一體式構件。3.根據權利要求1所述的混合器，其中所述排氣擋板(140)包括分流部(141)，所述分流部(141)在所述前蓋(120)上的投影與所述排氣入口( 121)的至少一部分重疊。4.根據權利要求3所述的混合器，其中所述分流部(141)呈柱形。5.根據權利要求3所述的混合器，其中延伸經過所述排氣入口(121)中心和所述前蓋(120)中心的直線的至少一部分處于所述分流部(141)在所述前蓋(120)上的投影的輪廓區(qū)域內。6.根據權利要求3所述的混合器，其中所述分流部(141)的頂端面向所述前蓋(120)的一側朝所述前蓋(120)凸出或所述分流部(141)面向所述前蓋(120)的一側朝所述前蓋(120)傾斜，使得所述分流部(141)的所述頂端比其底端更加接近所述前蓋(120)。7.根據權利要求3所述的混合器，其中所述分流部(141)成形為從其頂端至其底端具有漸縮的輪廓。8.根據權利要求3所述的混合器，其中所述排氣擋板(140)進一步包括舌狀部(151)，所述舌狀部(151)從所述分流部(141)的所述頂端朝所述前蓋(120)延伸，以阻擋排氣流向所述噴射器安裝座(125)。9.根據權利要求8所述的混合器，其中所述舌狀部(151)具有朝來自所述排氣入口(121)的排氣彎曲的弧形橫截面。10.據權利要求8所述的混合器，其中所述舌狀部(151)的寬度大于或等于所述分流部(141)的頂端的寬度。11.根據權利要求8所述的混合器，其中所述舌狀部(151)的前端接近所述排氣入口(121)的鄰近所述噴射器安裝座(125)的邊緣。12.根據權利要求8所述的混合器，其中所述舌狀部(151)通過形成在所述舌狀部(151)的前端的凸片(156)固定至所述前蓋(120)。13.根據權利要求3所述的混合器，其中所述排氣擋板(140)進一步包括兩個周向區(qū)段(161)，其分別從所述分流部(141)的兩側沿所述殼體(110)的周向方向延伸，從而允許所述兩路渦旋支流以及所述處理流體穿過形成于所述分流部(141)與所述兩個周向區(qū)段(161)之間的開口(164)行進。14.根據權利要求13所述的混合器，其中所述兩個周向區(qū)段(161)在鄰近所述分流部(141)底端的區(qū)域的寬度大于所述兩個周向區(qū)段(161)其他區(qū)域的寬度。15.根據權利要求13所述的混合器，其中所述兩個周向區(qū)段(161)的遠端之間存在間隔缺口(163)。16.根據權利要求13所述的混合器，其中所述兩個周向區(qū)段(161)之一或兩者上形成有一個或多個孔洞(I66)。17.根據權利要求1所述的混合器，進一步包括: 促混裝置(180)，其設置在所述殼體(110)內所述排氣擋板(140)的后方，且配置成促進來自所述噴射器(130)的所述處理流體與所述排氣的所述兩路渦旋支流混合成混合流體，并允許所述混合流體穿過所述促混裝置(180)行進，繼而流出所述殼體(110)的后端(119)。18.根據權利要求17所述的混合器，其中所述促混裝置(180)實現為促混擋板(180’)。19.根據權利要求18所述的混合器，其中所述促混擋板(180’)包括: 通道(195)，在所述通道(195)的起始處具有主出口( 198);和 盤形端面(181)，其形成在所述通道(195)的面向所述排氣擋板(140)的一側，用于阻擋所述處理流體和所述兩路渦旋支流，且促進所述處理流體與所述兩路渦旋支流混合。20.根據權利要求19所述的混合器，其中所述主出口(198)平行于所述混合器(100)的縱向方向。21.根據權利要求20所述的混合器，其中所述盤形端面(181)包括: 阻擋面(182)，其面向所述前蓋(120)上所述噴射器安裝座(125)所處的區(qū)域，用于阻擋噴射在所述阻擋面(182)上的處理流體，且進一步混合所述處理流體和所述兩路渦旋支流；和 渦流面(192)，其占據所述盤形端面(181)的其余區(qū)域，且呈螺旋傾斜，以允許進一步混合已混合的處理流體和所述兩路渦旋支流，并將所述混合后的所述處理流體和兩路渦旋支流導入所述主出口(198)。22.根據權利要求21所述的混合器，其中所述阻擋面(182)和/或所述渦流面(192)上形成有一個或多個開口(184，186，194，196)。23.根據權利要求22所述的混合器，其中在至少一個所述開口(184，194)的周圍形成有環(huán)形臺肩(189，199)，以防止所述處理流體的液膜直接流過所述開口( 184，194)。24.根據權利要求1所述的混合器，進一步包括環(huán)形護套，其設置在所述殼體(I10)內所述噴射器安裝座(125)的周圍，以避免所述處理流體在所述噴射器(130)的末端結晶。25.根據權利要求1所述的混合器，其中所述排氣入口(121)從一排氣彎管(135)接收所述排氣。26.—種車輛排氣后處理裝置(200)，包括: 根據權利要求1-25任一項所述的混合器(100);和 反應器(210)，設置成從所述殼體(110)的后端(119)接收混合流體，促使所述混合流體在其內發(fā)生化學反應，從而凈化所述混合流體中的所述排氣。27.根據權利要求26所述的車輛排氣后處理裝置，其中 所述處理流體為尿素水溶液，其在所述混合器(100)內與所述排氣混合后生成氨氣;且 所述反應器(210)為選擇性催化還原裝置，其內設置有至少一級用于促使所述排氣中 的氮氧化物與所述氨氣進行還原反應的催化器(215)。
【文檔編號】F01N3/28GK106014560SQ201610382557
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】路路
【申請人】佛吉亞排氣控制技術開發(fā)(上海）有限公司