專利名稱：環(huán)式還原劑混合器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)，并且更具體地涉及采用用于NOx還原技術(shù)的還原劑的排氣后處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在用于動(dòng)力系統(tǒng)的排氣處理或后處理系統(tǒng)中可包括選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)，以除去或還原來自發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的氮氧化物(NOx或NO)排放物。SCR系統(tǒng)使用被導(dǎo)入排氣系統(tǒng)中的還原劑，例如尿素。美國(guó)專利US 7，581，387公開了一種包括用于使尿素與排氣流混合的混合葉片的混合系統(tǒng)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種包括構(gòu)造成將還原劑導(dǎo)入排氣管道中的噴射器和配置在排氣流中的環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)。


圖I是包括發(fā)動(dòng)機(jī)和帶有混合器的后處理系統(tǒng)的動(dòng)力系統(tǒng)的概略圖。圖2是混合器的正視圖。圖3是混合器的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。圖4是混合器的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。圖5是混合器的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。圖6是混合器的另一個(gè)實(shí)施例的正視圖。圖7是加入了混合器的雙支管后處理系統(tǒng)的概略圖。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，動(dòng)力系統(tǒng)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)12和用于處理由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的排氣流16的后處理系統(tǒng)14。發(fā)動(dòng)機(jī)12可包括其他未示出的特征結(jié)構(gòu)，例如控制器、燃料系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、周邊設(shè)備、傳動(dòng)系構(gòu)件、渦輪增壓器、排氣再循環(huán)系統(tǒng)等。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是任何類型的發(fā)動(dòng)機(jī)(內(nèi)燃、氣體、柴油、氣態(tài)燃料、天然氣、丙烷等)，可以具有任何尺寸，帶有任何數(shù)量的氣缸，并且采用任何構(gòu)造(“V”型、直列、徑向等)。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以用于驅(qū)動(dòng)任何機(jī)器或其他裝置，包括公路卡車或車輛、野外卡車或機(jī)械、運(yùn)土設(shè)備、發(fā)電機(jī)、航天應(yīng)用、機(jī)車應(yīng)用、海洋應(yīng)用、泵、靜止設(shè)備或其他發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用。后處理系統(tǒng)14包括排氣管道18和選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)20。SCR系統(tǒng)20包括SCR催化劑22、混合管道24、混合器26和還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28。SCR催化劑22包括配置在基底上的催化劑材料。基底可由堇青石、碳化硅、其他陶瓷或金屬組成?；卓砂ǘ鄠€(gè)貫通的通道并且可形成蜂窩結(jié)構(gòu)。
還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28可包括還原劑30、還原劑源32、泵34、閥36、還原劑管線38和噴射器40。還原劑30經(jīng)由泵34從還原劑源32被抽吸并且經(jīng)由閥36來控制向噴射器40的輸送。也可通過泵34的運(yùn)轉(zhuǎn)來控制還原劑30的流動(dòng)?；旌瞎艿?4是還原劑30被導(dǎo)入的排氣管道18的區(qū)段?；旌瞎艿?4包括內(nèi)壁25和外壁27?；旌瞎艿?4還由內(nèi)寬29限定。還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28還可包括用于解凍凍結(jié)的還原劑30、防止還原劑30凍結(jié)或防止還原劑30過熱的熱管理系統(tǒng)。還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28的構(gòu)件也可以是絕熱的，以防止還原劑30過熱。還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28還可包括用于導(dǎo)入壓縮空氣以協(xié)助在還原劑噴霧44中形成小液滴的空氣輔助系統(tǒng)?？諝廨o助系統(tǒng)也可被用來在未使用時(shí)對(duì)還原劑管線38和其他還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28構(gòu)件驅(qū)送還原劑30。還原劑30來自噴射器40的噴嘴或噴射器末端42，以形成還原劑噴霧44或者以其他方式導(dǎo)入排氣流16或SCR催化劑22中。噴射器末端42的位置可以使得沿混合管道24和混合器26的中心線直接向下引導(dǎo)還原劑噴霧44。 后處理系統(tǒng)14也可包括柴油氧化催化劑(DOC)46、柴油顆粒過濾器(DPF)48和凈化催化劑50。DOC 46和DPF 48可以如圖所示位于同一個(gè)罐中或者是分開的。SCR催化劑22和凈化催化劑50也可如圖所示位于同一個(gè)罐中或者是分開的。后處理系統(tǒng)14構(gòu)造成從排氣流16除去、收集或轉(zhuǎn)化不希望有的成分。DOC 46將一氧化碳(CO)和未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)轉(zhuǎn)化成二氧化碳(C02)。DPF 48收集顆粒物質(zhì)或炭煙。SCR催化劑22構(gòu)造成在存在還原劑30的情況下減少還原排氣流16的NOx的量。還可包括熱源52，以從DPF 48除去炭煙，熱管理SCR催化劑22、DOC 46或凈化催化劑50，以從SCR催化劑22除去硫，或者除去可能已形成的還原劑30的沉淀物。熱源52可體現(xiàn)為燃燒器、用于在DOC 46上形成放熱反應(yīng)的碳?xì)浠衔镉?jì)量供給系統(tǒng)、電加熱元件、微波裝置或其他熱源。熱源52也可體現(xiàn)為使發(fā)動(dòng)機(jī)12在產(chǎn)生升高的排氣流16溫度的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)。熱源52也可體現(xiàn)為排氣中的背壓閥或另一個(gè)制約裝置，以使排氣流16溫度升高。在圖示的實(shí)施例中，排氣流16離開發(fā)動(dòng)機(jī)12，繞開或經(jīng)過熱源52，經(jīng)過DOC 46、DPF 48，然后經(jīng)過SCR系統(tǒng)20，并且然后經(jīng)由排氣管道18經(jīng)過凈化催化劑50。也可在SCR系統(tǒng)20上游、下游或其內(nèi)部設(shè)置其他排氣處理裝置。在圖示的實(shí)施例中，SCR系統(tǒng)20位于DPF 48下游并且DOC 46位于DPF 48上游。熱源52位于DOC 46上游。凈化催化劑50位于SCR系統(tǒng)20下游。在其他實(shí)施例中，這些裝置可采用各種次序布置并且可組合在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，SCR催化劑22可與DPF 48組合，其中催化劑材料沉淀在DPF 48上。雖然其他還原劑30是可能的，但尿素是最普遍的還原劑30的源。尿素還原劑30分解或水解成氨(NH3)并且然后被吸收或以其他方式存儲(chǔ)在SCR催化劑22中?；旌瞎艿?4可以很長(zhǎng)，以協(xié)助還原劑30的混合或均勻分配到排氣流16中并提供用于尿素還原劑30轉(zhuǎn)化成NH3的停留時(shí)間。NH3通過NOx還原成氮?dú)?N2)而在SCR催化劑22中被消耗。凈化催化劑50可體現(xiàn)為氨氧化催化劑(AMOX)。凈化催化劑50構(gòu)造成捕獲、存儲(chǔ)、氧化、還原和/或轉(zhuǎn)化可滑過或穿過SCR催化劑22的NH3。凈化催化劑50也可構(gòu)造成捕獲、存儲(chǔ)、氧化、還原和/或轉(zhuǎn)化其他存在的成分。
也可包括控制器和傳感器系統(tǒng)，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)12、熱源52、還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28和動(dòng)力系統(tǒng)10或其應(yīng)用中的其他構(gòu)件?；旌掀?6包括環(huán)繞部件或環(huán)54。環(huán)54如圖所示是平坦的，具有超環(huán)面形狀和矩形截面，類似于墊圈。在其他實(shí)施例中，環(huán)54可具有各種其他截面，包括圓形。環(huán)54包括正面表面(face surface) 55、內(nèi)表面56和外表面57。環(huán)54由在排氣流16的流動(dòng)方向上的厚度58、內(nèi)徑60、外徑61和環(huán)寬度62限定。環(huán)寬度62是形成環(huán)54的部件的寬度并且是內(nèi)徑60與外徑61之差的一半。環(huán)54的內(nèi)徑60限定中央開口 64。由于環(huán)54可以是平坦的，所以環(huán)的表面可以貫穿厚度58是一致的并與正面表面55相同。橫向平面65穿過混合器并切割混合管道24。橫向平面65包括與它平行的平面群組。橫向平面65可沿著正面表面55布置或者可延伸穿過混合器26的另一個(gè)部分。橫向平面65可垂直于排氣流16，如圖所示。橫向平面65也可垂直于混合管道24的內(nèi)壁25。在其他實(shí)施例中，橫向平面65可與排氣流16和內(nèi)壁26成各種角度配置。 雖然將環(huán)54描述和示出為超環(huán)面和圓形的并具有“直徑”，但環(huán)54也可以是矩形的、八邊形的、三角形的或任何其他形狀。環(huán)54的形狀可與混合管道24的內(nèi)周一致并且可相應(yīng)與容納它的混合管道24的形狀的至少一部分匹配。環(huán)54也可具有不同于混合管道24的形狀并且尺寸適于配合在混合管道24內(nèi)(例如，環(huán)54可具有配合在圓形混合管道24內(nèi)的正方形形狀)。環(huán)寬度62可以是或不是恒定的。環(huán)54的外形也可不同于內(nèi)部形狀(例如，外形可以是圓形的，而內(nèi)部形狀和中央開口 64可以是矩形的)。混合器26也可包括將環(huán)54與混合管道24的內(nèi)壁25分開的間隔件66。間隔件66也可用來安裝環(huán)54。環(huán)54的外表面57與內(nèi)壁25之間的分隔限定間隙68。間隙68可以是環(huán)形的或者具有不同形狀。間隙68可具有間隙寬度70。間隙寬度70在環(huán)54周圍可以是或不是恒定的。在一些實(shí)施例中，在環(huán)54的一些部位可以不存在間隙68。以下提供混合器26的一些尺寸情況。這些尺寸情況可取決于在不同的動(dòng)力系統(tǒng)10之間會(huì)有所改變的大量變量。例如，適當(dāng)?shù)幕旌掀?6尺寸可取決于排氣流16速度、混合管道24尺寸、發(fā)動(dòng)機(jī)12負(fù)載循環(huán)、發(fā)動(dòng)機(jī)12背壓要求、還原劑噴霧44液滴尺寸、還原劑噴霧44速率。為了說明這些變量，在比率方面限定以下尺寸并提供范圍。間隙寬度70可以是大約1/8英寸。在其他實(shí)施例中，間隙寬度70可以介于1/16與1/4英寸之間。在另外的其他實(shí)施例中，間隙寬度70可以介于1/16與1/2英寸之間。間隙寬度70的尺寸也可以是內(nèi)寬29的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，間隙68沿著橫向平面65的面積可以是混合管道沿著橫向平面65的面積的大約I. 3%。在其他實(shí)施例中，間隙68沿著橫向平面65的面積可以介于混合管道沿著橫向平面65的面積的O. 5%與5%之間、O. 1%與10%之間或O. 7%與2%之間。環(huán)寬度62可以是大約2英寸。在其他實(shí)施例中，環(huán)寬度62可介于I與3英寸之間。在另外的其他實(shí)施例中，環(huán)寬度62可介于O. 5與5英寸之間。環(huán)寬度62的尺寸也可以是內(nèi)寬29的函數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，環(huán)寬度62可以是內(nèi)寬29的大約10%。在其他實(shí)施例中，環(huán)寬度62可以介于內(nèi)寬29的5%與15%之間或2%與25%之間。間隙寬度70和環(huán)寬度62也可選擇成根據(jù)內(nèi)寬29實(shí)現(xiàn)中央開口 64的給定尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，中央開口 64沿著橫向平面65的面積可以是混合管道24沿著橫向平面65的面積的大約62%。在其他實(shí)施例中，中央開口 64沿著橫向平面65的面積可以介于混合管道24沿著橫向平面65的面積的50 %與70 %之間、40 %與80 %之間、30 %與80 %之間或20%與90%之間。環(huán)54可以由金屬板構(gòu)成，并且因此厚度58可以比較小，不過它可以是各種尺寸。在一個(gè)實(shí)施例中，該厚度可以小于I (一)英寸。在另一個(gè)實(shí)施例中，該厚度可以小于1/4英寸。厚度58也可小于環(huán)寬度62。圖2-6示出了具有如下所述的各種特征的 混合器26的各種實(shí)施例。混合器26可包括文中描述的特征的任何組合。圖2將環(huán)54作為實(shí)心表面示出。圖2還示出間隔件66可由將環(huán)54與內(nèi)壁25分離并安裝或連接到內(nèi)壁25的點(diǎn)焊72形成。圖3示出了環(huán)54可包括穿過正面表面55的一個(gè)或多個(gè)開口 73。開口 73可具有在環(huán)54上的各種位置并且可形成各種圖案。圖3還示出間隔件66可由從環(huán)54的外表面57延伸的接片(tab) 74形成。接片74的遠(yuǎn)端然后可焊接、插入或以其他方式連接到混合管道24，以將環(huán)54與內(nèi)壁25分離并安裝或連接到內(nèi)壁25，并且形成間隙68。圖4示出了混合器26可包括延伸到中央開口 64中的中央結(jié)構(gòu)76。這些中央結(jié)構(gòu)76可從環(huán)54的內(nèi)表面56或從另一個(gè)位置或本體延伸。中央結(jié)構(gòu)76可體現(xiàn)為大的部件、小的金屬絲或絲網(wǎng)。圖5示出了可在混合器26上增加導(dǎo)流板78。導(dǎo)流板78包括導(dǎo)流板開口 80和偏轉(zhuǎn)器82。偏轉(zhuǎn)器82與排氣流16成小于90度的角度配置并由此引導(dǎo)排氣流16以一定角度通過導(dǎo)流板開口 80。導(dǎo)流板78可通過彎曲切口 84或沖壓扇形部(scallop)86而形成。圖6示出偏轉(zhuǎn)器82也可由間隔件66或中央結(jié)構(gòu)76形成。圖I示出了混合器26在混合管道24中的位置?；旌掀?6在距噴射器末端42的混合器距離88處配置在內(nèi)壁25內(nèi)?；旌掀骶嚯x88可以是這樣的當(dāng)還原劑噴霧44到達(dá)環(huán)54時(shí)，噴霧44在其膨脹時(shí)的尺寸大致為中央開口 64的尺寸。圖7示出了混合器26可用于雙支管后處理系統(tǒng)90中。雙支管后處理系統(tǒng)90包括接收排氣流16和來自還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28的還原劑30的第一和第二 SCR支管91和92。來自混合管道24的排氣流16在排氣管道18的分隔區(qū)段93中被分割或分隔。分隔區(qū)段93可位于混合器26下游的分隔距離94處。分隔距離94可比混合器距離88長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，分隔距離可以是內(nèi)寬29的函數(shù)。分隔距離94可以是內(nèi)寬29的大約I. 2倍。在其他實(shí)施例中，分隔距離94可為內(nèi)寬29的多于I. 2倍、I與2倍之間或I與3倍之間。雙支管后處理系統(tǒng)90也可包括將排氣流16輸送至還原劑供應(yīng)系統(tǒng)28的第一和第二進(jìn)入支管95和96。來自第一和第二進(jìn)入支管95和96的排氣流16在排氣管道18的合并區(qū)段97中被分割或分隔。第一和第二進(jìn)入支管95和96被示出為包括DPF 48和DOC 46，但可以不包括上述任何一者，或者可以包括其他構(gòu)件。在一個(gè)實(shí)施例中，第一和第二進(jìn)入支管95和96不包括DPF 48。第一和第二進(jìn)入支管95和96也可被示出為相對(duì)于第一和第二 SCR支管91和92成直角配置，但可以成各種其他角度配置或可以線性地配置。雙支管后處理系統(tǒng)90也可被容納在帶有分隔排氣流的內(nèi)壁的盒結(jié)構(gòu)中。
混合器26構(gòu)件可由鋼或任何其他各種材料構(gòu)成?；旌掀?6也可涂覆有協(xié)助還原劑30轉(zhuǎn)化或水解成NH3的材料。工業(yè)實(shí)用件混合器26有助于將還原劑30均勻地分配或混合到排氣流16中，促進(jìn)還原劑30轉(zhuǎn)化成NH3，并且防止沉淀物的形成?；旌掀?6還應(yīng)該便宜、小并且形成最低背壓。然而，這些特征常常互相沖突。例如，較大和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)可在將還原劑30均勻地分配到排氣流16中和促進(jìn)還原劑30轉(zhuǎn)化成NH3方面有效但不便宜，占據(jù)過多的空間，并且常常形成大量背壓。將還原劑30均勻地分配到排氣流16中通過將NH3均勻地引導(dǎo)到SCR催化劑的所有通道而提高了 SCR系統(tǒng)20的效率并因此能發(fā)生大量轉(zhuǎn)化。將還原劑30均勻地分配到排氣流16中也可減少實(shí)現(xiàn)較大的效率所需的還原劑30的量。將還原劑30均勻地分配到排氣流16中還可防止將過多NH3引導(dǎo)到可導(dǎo)致NH3滑過的一部分SCR催化劑區(qū)域。當(dāng)還原劑30未迅速分解成NH3時(shí)可能形成沉淀物，并且聚集還原劑30的厚層。這 些層可隨著越來越多的還原劑30被噴射或收集而積累，這可具有阻止分解成NH3的冷卻作用。結(jié)果，還原劑30升華成晶體或者以其他方式轉(zhuǎn)變成固體組分而形成沉淀物。沉淀物組分可包含縮二脲(NH2C0NHC0NH2)或三聚氰酸((NHCO) 3)或另一種組分，取決于溫度和其他條件。這些沉淀物可形成在還原劑噴霧44撞擊、沉淀或停滯的區(qū)域內(nèi)或表面上。這些沉淀物可對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)有不利影響。沉淀物可阻塞排氣流16流動(dòng)，導(dǎo)致較高的背壓并降低發(fā)動(dòng)機(jī)12和后處理系統(tǒng)14性能和效率。沉淀物也可中斷還原劑30流動(dòng)和混合到排氣流16中，由此減少分解成NH3并降低NOx還原效率。沉淀物的形成還消耗了還原劑30，使噴射的控制更難并且潛在地降低了 NOx還原效率。沉淀物還可能腐蝕和降解SCR系統(tǒng)20的構(gòu)件。限制背壓增加也很重要。高背壓會(huì)危害發(fā)動(dòng)機(jī)12性能。高背壓還可引起沉淀物形成和排氣泄漏。環(huán)54可形成有限的背壓，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)較高的還原劑30混合到排氣流16中的程度。中央開口 64的大尺寸限制了制約并且還形成排氣流16的翻滾(tumbling)，這種翻滾對(duì)于使還原劑30混合到排氣流16中有效。許多其他混合器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了通過旋流混合或形成高紊流水平。這些混合器具有復(fù)雜和龐大的結(jié)構(gòu)，并且因此往往很昂貴并產(chǎn)生背壓。相反，已發(fā)現(xiàn)通過環(huán)54實(shí)現(xiàn)的翻滾對(duì)于混合有效，同時(shí)生產(chǎn)起來也便宜，并且不會(huì)產(chǎn)生其他混合器那么大的量的背壓。環(huán)54的平坦形狀通過切割便宜的簡(jiǎn)單板材而有利于其制造。更復(fù)雜的混合器需要昂貴的更復(fù)雜的切割、彎曲和焊接。可采用間隙68以允許排氣流16流過，同時(shí)仍實(shí)現(xiàn)上述翻滾效果。這種流過防止否則將形成沉淀物的還原劑30的停滯聚集。這種流過還有助于減少背壓。如果間隙68過大，則上述翻滾效果可能受到阻礙，因?yàn)榇罅苛鲃?dòng)將僅在環(huán)54周圍進(jìn)行而不是經(jīng)中央開口64翻滾。如果間隙68過小，則所述流過可能不足以防止沉淀物或?qū)崿F(xiàn)背壓的顯著減少。間隙68可沿著沿環(huán)54的外表面57的周邊定位，因?yàn)檫@是還原劑將聚集的部位。在一些實(shí)施例中，間隙68可僅位于環(huán)54的底部，還原劑30否則會(huì)聚集在這里?；旌掀?6與噴射器末端42的混合器距離88可影響沉淀物的形成和混合效力。如果混合器距離88過短，則還原劑噴霧44將集中在小的空間中，因?yàn)閲婌F44還沒有膨脹。相應(yīng)地，還原劑噴霧44可僅通過中央開口 64的精確中央部。由于噴霧44將集中在小的空間中并且僅通過中央開口的中心，所以上述翻滾效果可能不會(huì)起作用，并且還原劑30混合到排氣流16中可能不會(huì)達(dá)到期望的程度。如果混合器距離88過長(zhǎng)，則還原劑噴霧44將已膨脹到較大的體積并且可在轉(zhuǎn)化為NH3前撞擊在環(huán)54或內(nèi)壁25上。這種撞擊可能導(dǎo)致如上所述形成沉淀物?？刹捎瞄_口 73來幫助減少背壓并且還可減輕重量。也可使用開口 73來形成還原劑30聚集的流過和排出區(qū)域，由此防止沉淀物。中央結(jié)構(gòu)76可幫助使還原劑噴霧44碎化和霧化，由此有助于轉(zhuǎn)化為NH3。中央結(jié)構(gòu)76還可將可幫助轉(zhuǎn)化為NH3的紊流導(dǎo)入排氣流16中。中央結(jié)構(gòu)76可以不形成沉淀物，因?yàn)樗鼈兾挥诰哂懈吡魉俸透邷囟鹊膮^(qū)域內(nèi)。中央結(jié)構(gòu)76還可增加混合器26的剛性和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度?？刹捎脤?dǎo)流板78以除翻滾外還將旋流導(dǎo)入排氣流16中以用于另外的混合。在一些實(shí)施例中，導(dǎo)流板78可產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)旋流。與開口 73—樣，導(dǎo)流板78還可幫助減少背 壓并且還可減輕重量。也可使用導(dǎo)流板78來形成還原劑30聚集的流過和排出區(qū)域，由此防止沉淀物。混合器26也可適合于雙支管后處理系統(tǒng)90。雙支管后處理系統(tǒng)90常常與較大型的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)聯(lián)用。雙支管后處理系統(tǒng)90可允許使用較小的后處理基底。由于這些基底常常是復(fù)雜的陶瓷體，所以它們可采用較小的尺寸更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)。較小的尺寸還可改善包裝選擇并且改善跨基底面的流動(dòng)分布。由于混合器26導(dǎo)入有限的背壓，所以它可均勻地結(jié)合來自第一和第二進(jìn)入支管95和96的排氣流16。通過混合器26形成的翻滾還可幫助將排氣流16流動(dòng)分隔到第一和第二離開支管91和92中。極大地依賴于旋流和紊流的混合器可形成朝第一和第二離開支管91和92中的任一者的偏流。分隔距離94可影響排氣流16流動(dòng)均勻分隔到第一和第二離開支管91和92中并防止形成沉淀物。分隔距離94可影響排氣流16流動(dòng)均勻分隔到第一和第二離開支管91和92中。如果分隔距離94過短，則還原劑30可能沒有時(shí)間轉(zhuǎn)化成NH3并且來自混合器26的翻滾作用可能大。在分隔區(qū)段93前不良轉(zhuǎn)化成NH3可能隨著還原劑撞擊在壁上而產(chǎn)生沉淀物。大的翻滾可能導(dǎo)致偏向第一和第二離開支管91和92中的一者。如果分隔距離過長(zhǎng)，則可能引起雙支管后處理系統(tǒng)90的包裝困難并且可能導(dǎo)致?lián)p失激活SCR催化劑22和防止形成沉淀物所需的熱量。雖然上文將混合器26描述為協(xié)助將還原劑導(dǎo)入排氣流，但也可設(shè)想，混合器26可用來協(xié)助將任何各種物質(zhì)導(dǎo)入任何各種流動(dòng)中。盡管如文中所述的本發(fā)明的實(shí)施例可以合并而不脫離以下權(quán)利要求的范圍，但對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將顯而易見的是，可以作出各種改型和變型。根據(jù)說明書和對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐，其他實(shí)施例對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說將顯而易見。應(yīng)該認(rèn)為說明書和示例僅為示范性的，本發(fā)明的真實(shí)范圍由以下權(quán)利要求和它們的等同方案指明。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14),包括 構(gòu)造成將還原劑(30)導(dǎo)入發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的排氣管道(24)中的噴射器(40)和配置在所述排氣管道(24)中的環(huán)(54)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述環(huán)(54)是平坦的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述環(huán)(54)是超環(huán)面的并具有矩形截面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述環(huán)(54)限定中央開口(64)，所述中央開口沿著所述排氣管道(24)的橫向平面(65)的面積介于所述橫向平面(65)在所述排氣管道(24)內(nèi)的面積的50%與70%之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述環(huán)(54)限定圍繞所述環(huán)(54)的周邊延伸的間隙(68)，所述間隙由所述環(huán)的外表面(57)與所述排氣管道(24)的內(nèi)壁(25 )之間的間隔件(66 )形成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述間隙(68)具有介于1/16與1/2英寸之間的寬度(70)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述間隙(68)具有介于所述排氣管道(24)的橫向平面(65)在所述排氣管道(24)內(nèi)的面積的O. 5%與5%之間的沿著所述橫向平面(65)的面積。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述環(huán)(54)位于距所述噴射器(40)的一定距離(88)處，使得當(dāng)所述還原劑(30)的噴霧(44)到達(dá)所述環(huán)(54)時(shí)，所述噴霧(44)不大于中央開口(64)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述排氣管道(24 )在所述環(huán)(54 )下游距所述環(huán)(54 )大于所述排氣管道(24 )的寬度(29 )的距離(94 )處分隔成2個(gè)或更多個(gè)支管(91，92)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)(14)，其中，所述環(huán)(54)包括多個(gè)開口(73)、偏轉(zhuǎn)器(82)和延伸到所述環(huán)(54)中的中央開口(64)內(nèi)的中央結(jié)構(gòu)(76)。
全文摘要
發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理系統(tǒng)包括配置在排氣管道中的環(huán)。該環(huán)有助于由噴射器導(dǎo)入的還原劑的導(dǎo)入和轉(zhuǎn)化。
文檔編號(hào)F01N3/28GK102933810SQ201180027335
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月5日
發(fā)明者Y·T·布伊, 古玉祥, 孫金輝 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司