一種混合器及定量供給系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型總體上涉及一種還原劑定量供給系統(tǒng)，具體來說，涉及一種具有交錯排列噴射器的還原劑定量供給系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]各種內燃發(fā)動機，包括柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、氣體燃料發(fā)動機以及本領域已知的其它發(fā)動機，會排出復雜的空氣污染物混合物。這些空氣污染物可以包括但不僅限于:氣態(tài)化合物，例如氮氧化物(NOx)。由于人們環(huán)境意識的增強，廢氣排放標準變得更加嚴格，發(fā)動機的放量可根據發(fā)動機的型號、發(fā)動機的尺寸和/或發(fā)動機的級別來控制。為確保符合這些化合物的排放規(guī)定，一些發(fā)動機制造商已經實施一種方法，即選擇性催化還原法(SCR) ο
[0003]SCR是一種將還原劑(通常為尿素/水溶液)注入發(fā)動機的廢氣流中并吸附在催化劑上的方法。還原劑與廢氣中的N0X&生反應，從而形成水(H2O)和氮元素(N2)。雖然SCR方法行之有效，但當還原劑噴射到較冷的排氣系統(tǒng)壁上時，會發(fā)生冷凝現象。冷聚現象會產生污染噴射器的沉淀并引起注射系統(tǒng)的過早磨損及損壞。此外，冷凝后的還原劑可能會不再具有減少規(guī)定排放物的效果。
[0004]美國公開了一種典型劑量系統(tǒng)，專利公開號為2013/0104531，發(fā)明人是Cho等，公開時間為2013年5月2日(以下稱為“531公開專利”)?！?31公開專利”明確地描述了一種具有排氣歧管、SCR以及靜態(tài)混合器的系統(tǒng)，其中，靜態(tài)混合器連接在排氣歧管與SCR之間。靜態(tài)混合器包括外管、內管以及通道單元。外管與排氣歧管焊接在一起。內管設置在外管中，并與外管保持恒定間隙。通道單元設置在內管內側，并且包括多個縱向的導向通道及面向傾斜的尿素噴射器接頭的進氣段。導向通道具有多個以預定間隔隔開的水平通道板并包括多個可加速混合的通孔。所述通道板的端點設置了多個葉片，葉片在每層板的反方向構成一定角度。通道單元的進氣口相對于內管的軸線傾斜。
[0005]盡管“531公開專利”公開的系統(tǒng)可以通過內外壁分隔減少冷凝并且通過通孔和葉片加速混合，但是該系統(tǒng)可能仍然不是最佳。具體來說，因為該系統(tǒng)在單一位置(即，僅在尿素噴射器的接頭處)處接收尿素，所以尿素的注射可能太濃或太過集中，不利于排出氣流中的有效液滴分散。此外，通道板的幾何結構可能不足以充分將注入的尿素混入廢氣。

【發(fā)明內容】

[0006]本實用新型旨在提供一種具有交錯排列噴射器的還原劑定量供給系統(tǒng)及混合器，以克服上面所述的缺點中的一個或多個和/或現有技術的其他問題。
[0007]—方面，本實用新型涉及一種混合器，所述混合器包括位于指定的流體注射路徑內并基本上與通過所述混合器的流動方向平行的沖擊底板；所述混合器還包括沿著沖擊底板的縱向邊緣連接的第一側壁、沿著沖擊底板的相反縱向邊緣連接的第二側壁，以及在第一和第二側壁之間延伸的多個擱架；所述多個擱架中的每一個都具有加速混合注入的流體的多個葉片；所述多個擱架中的一個或多個可以沿流體流向的反方向向上延伸不同的距離。
[0008]優(yōu)選的，離所述沖擊底板近的所述多個擱架在上游延伸的距離比離所述沖擊底板遠的所述多個擱架在上游延伸的距離長。
[0009]進一步的，所述多個擱架呈V形，每個擱架的頂點的朝向背離所述沖擊底板；并且，所述混合器還包括:中心分隔器，其沖擊底板開始通過所述多個擱架中每一個擱架的頂點延伸；多個分流翅片，其形成于所述中心分隔器的后緣，所述分流翅片向第一和第二側壁相對突出。
[0010]優(yōu)選的，所述多個擱架與所述沖擊底板之間間隔大致相等的距離。
[0011]進一步的，所述沖擊底板、第一側壁和第二側壁中的每個具有多個匯流葉片，所述多個匯流葉片促進注入流體的向內運動。
[0012]又進一步的，所述混合器還包括設置于所述多個擱架端部的多個混合翅片。
[0013]其中，所述第一側壁和第二側壁分別與所述沖擊底板形成內鈍角。
[0014]再進一步的，所述混合器還包括容納所述沖擊底板、所述第一側壁和第二側壁的柱形通道部分，其中:在所述第一側壁和第二側壁之間形成中央流動路徑；在所述柱形通道部分和所述沖擊底板、所述第一側壁和第二側壁之間分別形成外部流動路徑。
[0015]另一方面，本實用新型還涉及一種定量供給系統(tǒng)，所述定量供給系統(tǒng)包括排氣通道和設置在排氣通道內的混合器；所述定量供給系統(tǒng)還包括在第一軸向位置的混合器的排氣通道上游內設置的至少一個第一還原劑噴射器，以及在不同于所述第一軸向位置的第二軸向位置的混合器的排氣通道上游內設置的至少一個第二還原劑噴射器。
[0016]優(yōu)選的，所述至少一個第一還原劑噴射器包括設置于所述第一軸向位置的兩個第一還原劑噴射器，所述兩個第一還原劑噴射器圍繞所述排氣通道的外圍間隔設置；所述至少一個第二還原劑噴射器包括設置于所述第二軸向位置的兩個第二還原劑噴射器，所述兩個第二還原劑噴射器圍繞所述排氣通道的外圍間隔設置；其中，所述兩個第一還原劑噴射器之間的間隔不同于所述兩個第二還原劑噴射器之間的間隔，且所述兩個第一還原劑噴射器比所述兩個第二還原劑噴射器更靠近所述混合器；并且，所述兩個第一還原劑噴射器比所述兩個第二還原劑噴射器更近地靠在一起；其中，所述兩個第一還原劑噴射器和所述兩個第二還原劑噴射器對稱地設置于混合器對稱面的相對兩側；所述兩個第一還原劑噴射器軸向位于所述混合器的上游一定距離處，所述距離與所述兩個第一還原劑噴射器以及所述兩個第二還原劑噴射器之間的軸向距離大約相等；所述兩個第一還原劑噴射器之間隔開一定夾角，所述夾角大約是所述兩個第二還原劑噴射器之間角間距的二分之一。
[0017]上述技術方案提供了用于減少下游催化劑處的NOx的柴油發(fā)動機應用。
【附圖說明】
[0018]圖1是具有定量供給系統(tǒng)的發(fā)動機的示意圖；
[0019]圖2是可以與圖1的定量供給系統(tǒng)一起使用的排氣通道的軸測圖；
[0020]圖3是可以與圖1的定量供給系統(tǒng)一起使用的混合器的剖視圖；
[0021]圖4是圖3中混合器的軸測圖。
【具體實施方式】
[0022]圖1說明典型發(fā)動機10。根據本實用新型所述，發(fā)動機10被描述成以柴油為燃料的內燃機。然而，發(fā)動機10可具體實施成任何類型的內燃機，如汽油發(fā)動機或以燃燒壓縮或液化天然氣、丙烷或甲烷為動力的氣態(tài)燃料發(fā)動機。發(fā)動機10包括發(fā)動機組12和多個活塞總成(未示出)，發(fā)動機組至少部分地限定多個氣缸14，而多個活塞總成設置在氣缸14內以形成多個燃燒室(未示出)。發(fā)動機10預計可包括任何數目的燃燒室，并且所述燃燒室可按直列式、“V”型、對置活塞式或者任何其它傳統(tǒng)結構來設置。
[0023]多個單獨的子系統(tǒng)可在發(fā)動機10內相關聯并且協作以便于產生動力。例如，發(fā)動機10可包括進氣系統(tǒng)16、排氣系統(tǒng)18以及定量供給系統(tǒng)20。進氣系統(tǒng)16可構造成將空氣或者空氣和燃料混合物引導到發(fā)動機10中以便燃燒。排氣系統(tǒng)18可以將燃燒副產物排放至大氣。定量供給系統(tǒng)20可用于減小由發(fā)動機10向大氣排放的規(guī)定組分。
[0024]進氣系統(tǒng)16可包括多個部件，所述部件用于調節(jié)壓縮空氣并將壓縮空氣導入到氣缸14中。例如，進氣系統(tǒng)16可包括位于一個或多個壓縮機24下游的空氣冷卻器22?？蛇B接壓縮機24以對導入并通過冷卻器22的進氣加壓。如果需要的話，進氣系統(tǒng)16可包括不同于上述部件的其他或附加部件，例如節(jié)氣閥、與每個氣缸14相關聯的可變閥驅動裝置、過濾部件、壓縮機旁通部件以及其它可被選擇性地加以控制以影響發(fā)動機10的空氣燃料比的已知部件。如果需要自然吸氣發(fā)動機，則壓縮機24和/或冷卻器22預計可被省去。
[0025]排氣系統(tǒng)18可包括多個部件，所述部件調節(jié)廢氣并將廢氣從氣缸14引導至大氣。例如，排氣系統(tǒng)18可包括排氣通道26和一個或多個由流過排氣通道26的廢氣驅動的渦輪機28。如果需要的話，排氣系統(tǒng)18可包括不同于上述部件的其他或附加的部件，例如旁通部件、廢氣壓縮或限制制動器、衰減裝置以及其它已知的部件。
[0026]渦輪機28用于接收離開發(fā)動機10的廢氣，并且可借助于公共軸連接到進氣系統(tǒng)16的一個或多個壓縮機24上以形成渦輪增壓器。在發(fā)動機10排出的熱廢氣通過渦輪機28并且膨脹推動所述渦輪機的葉片(未示出)時，渦輪機28旋轉并驅動與之連接的壓縮機24轉動以對進氣加壓。
[0027]定量給料系統(tǒng)20可包括在廢氣排放至大氣前從發(fā)動機10的排氣流中捕獲、催化、減少或以其他方式去除調整成分的部件。例如，定量給料系統(tǒng)20可包括連接在渦輪機28下游的還原設備30。
[0028]還原設備30可從渦輪機28接收排氣并還原排