专利名称：排气后处理系统的制作方法
技术领域：
本实用新型总的来说涉及汽车领域，更具体地，涉及排气后处理系统。
背景技术：
车辆由于各种原因可能要将流体喷雾引入内燃机的气流中。例如，柴油机可以使用排气后处理系统来减少诸如氮氧化合物(NOx)的气态化合物。一种方法包括将诸如尿素水溶液的还原剂注射进入选择性催化反应(SCR)催化剂上游的排气系统。当注射进入气流时，尿素分解为可被捕获并储存在下游SCR催化剂表面的氨(NH3)。当排气流过SCR催化剂时，储存的氨催化NOx还原为氮气(N2)和水(H2O)。已经提出了用于确保尿素溶液与废气流适当混合的各种系统。例如，US 2010/0132344描述了允许喷射进废气流内的液体喷雾混合的静态混合器。该静态混合器包括多个导向叶片板，其创建了配置为多行以形成适应排气管几何结构的环形的格栅开口。该导向叶片板相对于静态混合器的平面是倾斜的(优选在40度至60度之间)并且远离混合器平面突出。
实用新型内容本实用新型的发明人已经认识到上述系统的各种问题。具体地，静态混合器的特定结构依赖于喷雾喷嘴与废气流的特定配置，诸如在排气管的弯头处喷射液体喷雾。因此，液体喷雾与废气流方向一致地喷射并且静态混合器位于喷射器的下游以经由偏斜的导向叶片板引起波动，这会引起流体喷雾与废气的混合。通常，弯头需要更长的混合长度来实现与废气流同轴的喷雾方向。因此，这种配置不能包括在排气系统尺寸受限制的较小车辆的应用中。如此，解决上述问题的一种示例性方式是提供一种接收来自非气流方向的流体喷雾并将液体喷雾重新引导为遵循气流方向的流体喷射雾化器。通过这种方式，可以将流体注入废气流，而无需将流体喷射雾化器定位在弯头处和/或弯头的下游。具体地，流体喷射雾化器可包括多个水平板条，其中，每个水平板条都与废气流方向一致。此外，每个水平板条都可以在至少在一个维度上具有不同的尺寸和/或每个水平板条都可以在流体喷射雾化器的上游侧相对于另一个水平板条具有偏斜位置。该结构能够从非气流方向接收来自流体喷雾的液滴。因此，由于所得到的流体喷射雾化器的几何结构，流体喷射雾化器可以适用于任意车辆应用。因此，由于具有各种不同位置/定位的流体喷射雾化器的兼容性和所得到的喷射目标角度，该流体喷射雾化器可以适用于任何车辆应用。此外，所得到的几何结构可以减小流体喷射液滴的大小并且可以在排气通道的混合区域内分散液滴。注意，水平板条可以以任意适当的几何结构来配置，用于接收流体喷雾以及将流体喷射液滴带至流体喷射雾化器的下游侧。例如，水平板条可以为百叶窗结构、堆叠结构、嵌套结构、渐进式结构和/或层级结构。此外，根据足迹的大小和/或结构，流体喷射雾化器的特定几何结构可以被配置为容纳任意适当的喷雾足迹。此外，如果需要的话，流体喷射雾化器可以位于弯头的下游。根据本实用新型的一个方面，提供了一种排气后处理系统，包括催化剂；喷射器，位于催化剂的上游；以及流体喷射雾化器，位于催化剂和喷射器之间，流体喷射雾化器包括多个水平板条，每个水平板条都至少在一个维度上具有不同尺寸，使得较小的水平板条至少部分地嵌入较大的水平板条内。优选地，催化剂是选择性催化还原催化剂。优选地，喷射器在催化剂的上游喷射还原剂，还原剂在非气流方向上进行喷射。优选地，还原剂对准流体喷射雾化器。优选地，还原剂的喷雾足迹在流体喷射雾化器的上游侧冲击流体喷射雾化器。优选地，流体喷射雾化器的上游侧为渐进式结构。优选地，多个水平板条被嵌套和堆叠，使得较小的水平板条至少部分地嵌入较大的水平板条并在垂直方向上堆叠在所述较大的水平板条的顶部，其中，多个水平板条包括用于将多个嵌套的水平板条相互焊接的垂直部分。优选地，流体喷射雾化器进一步包括形成在嵌套和堆叠的多个水平板条之间的多个通道。优选地，多个通道将流体喷射液滴夹带至流体喷射雾化器的下游侧。优选地，夹带的流体喷射液滴从下游侧释放到催化剂上游和流体喷射雾化器下游的排气通道的混合区域中。优选地，流体喷射雾化器减小通过喷射器喷射的流体喷射液滴的尺寸。根据本实用新型的另一方面，提供了一种发动机系统，包括喷射器；以及流体喷射雾化器，位于喷射器的下游的发动机空气通道内，流体喷射雾化器包括与发动机空气通道的发动机气流方向一致的多个通道，多个通道形成层叠阶梯以在非气流方向上接收来自喷射器的流体喷雾。优选地，多个通道形成在多个水平板条之间，多个水平板条至少部分地相互嵌套以形成所多个通道，其中，多个水平板条中的每一个都包括用于将嵌套的多个水平板条相互焊接的垂直部分。优选地，多个水平板条中的一个的上游侧的位置相对于多个水平板条中的另一个的上游侧的位置偏斜。优选地，喷射器在非气流方向上朝向所述流体喷射雾化器的中心区域喷射流体喷雾，使得流体喷雾的液滴尺寸由于接触多个水平板条而减小，夹带液滴穿过多个通道中的每一个的长度到达流体喷射雾化器的下游侧，以向发动机空气通道的混合区域释放。根据本实用新型的又一方面，提供了一种流体喷射雾化器，包括多个部分嵌套的板条；在多个部分嵌套的板条的每个之间成形的多个通道；以及将流体喷射雾化器固定至发动机空气通道内壁的固定机构。优选地，多个部分嵌套的板条与流过发动机空气通道的废气流方向一致。优选地，多个部分嵌套的板条包括水平部分和垂直部分，垂直部分提供用于将多个嵌套的板条相互焊接的界面。优选地，流体喷射雾化器包括在垂直方向上从水平部分延伸的两个垂直部分。优选地，多个部分嵌套的板条中的每一个被部分嵌套，使得每一个部分嵌套的板条都与另一个嵌套的板条的垂直部分连接，其中，多个通道形成在多个部分嵌套的板条之间，多个通道被配置为夹带通过对准流体喷射雾化器的喷射器喷射进入发动机空气通道的流体喷射液滴。通过本实用新型的技术方案，可以减小流体喷射液体的大小并且在排气通道的混合区域内分散液滴。应当理解，提供上面的综述是为了以简化的形式引入将在下面的详细说明书中进一步描述的概念的集合。这并不意味着是识别要求保护主题的关键或必要特征，其范围由说明书之后的权利要求来唯一地限定。另外，所要求保护的主题不局限于解决上面提到的或在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
图1示出了根据本实用新型实施例的用于内燃机的示例性排气系统的示意图。图2示出了可包括在图1所示示例性排气系统中的示例性排气后处理系统的示意图。图3示出了根据本实用新型实施例的可包括在图2的示例性后处理系统中的流体喷射雾化器的立体图。图4示出了图3的流体喷射雾化器的另一个立体图。图5示出可包括在图1的示例性排气系统中的另一个示例性排气后处理系统的示意图。图6示出了根据本实用新型实施例的可包括在图5的示例性后处理系统中的流体喷射雾化器的立体图。图7示出了图6的流体喷射雾化器的另一个立体图。
具体实施方式
以下说明涉及一种排气后处理系统，其包括催化剂、位于催化剂上游的喷射器以及位于催化剂和喷射器之间的流体喷射雾化器。根据一个实施例，流体喷射雾化器包括多个以如下方式配置的水平板条多个水平板条中的每一个均与废气流方向一致，并且可接收来自非气流方向的流体喷雾以将流体喷雾重新引导至气流方向。这种配置使得排气系统具有任意适当的配置。此外，由于因此所得到的几何结构，该系统与传统设计相比实现更紧凑的设计且具有较轻的重量。此外，水平板条可具有任意适当的配置以用于接收流体喷雾并将流体喷射液滴带至流体喷射雾化器的下游侧。例如，水平板条可以是百叶窗结构、堆叠结构、嵌套结构、渐进式结构和/或层级结构。此外，根据足迹(footprint)的大小和几何结构，流体喷射雾化器的特定几何结构可被配置为接收任何适当的流体喷射足迹。此外，如果需要的话，流体喷射雾化器可位于弯头的下游。图1示出了用于运输内燃机110所产生的废气的排气系统100。作为一个非限制性实例，发动机110包括通过燃烧空气和柴油的混合物产生机械输出的柴油机。可选地，发动机110可包括其他类型的发动机，诸如汽油燃烧发动机。在一些实施例中，发动机110可配置在车辆的推进系统中。然而，在其他实施例中，例如，发动机110可以在诸如发电机的固定应用中操作。尽管排气系统100可以适用于固定应用，但是应当理解，本文所述的排气系统100尤其适用于车辆应用，特别地是降低废气和还原剂的混合区域的长度。排气系统100可以包括下列中的一个或多个用于接收由发动机110的一个或多个气缸产生的废气的排气歧管120、配置在排气歧管120下游的用于容纳液体还原剂的混合区域130、配置在混合区域130下游的选择性催化还原(SCR)催化剂140以及配置在催化剂140下游的噪声抑制装置150。此外，排气系统110可以包括用于与各种排气系统部件流体连接的多个排气管或排气通道。例如，如图1所示，排气歧管120可以通过一个或多个排气通道162和164与混合区域130流体连接。催化剂140可以通过排气通道166与噪声抑制装置150流体连接。最后，可允许废气经由排气通道168从噪声抑制装置150流向周围环境。注意，尽管未在图1中示出，但是排气系统100可以包括配置在催化剂140的上游或下游的颗粒过滤器和/或柴油氧化催化剂。此外，应当理解，排气系统100可以包括两种或多种催化剂。在一个实例中，催化转换器140可包括多个催化剂块。在另一个实例中，可以使用每一个均具有多个催化剂块的多个排放控制系统。在一个实例中，催化转换器140可以是二兀催化剂。在一些实施例中，混合区域130与上游排气管道164相比可包括更大的横截区域或流动区域。混合区域130可以包括第一部分132和第二部分134。混合区域130的第一部分132可包括用于将液体选择性地喷入排气系统的喷射器136。作为一个非限制性实例，由喷射器136喷射的液体可以包括诸如氨或尿素的液体还原剂。此外，液体还原剂可储存在储罐176内，并且例如使用泵172经由导管174供给喷射器136。混合区域130的第二部分134可被配置成适应第一部分132和催化剂140之间的横截区域或流动区域的变化。注意，催化剂140可包括用于还原由发动机110的燃料燃烧产生的NOx和其他燃烧产物的任意适当的催化剂。注意，就车辆应用而言，排气系统100可配置在车辆底盘的下侧。此外，应当理解，排气通道可以包括一个或多个弯头或弯曲部分以适应特定车辆配置。此外，应当理解，在一些实施例中，排气系统100可以包括未在图1中示出的其他部件或者可以省略上述部件。此外，排气系统100可以包括用于提供例如表示废气空燃比的各种传感器。因此，应当理解，排气系统100可以包括一个或多个UEGO(宽域型氧)传感器、双态氧传感器或EG0、HEG0(加热型EGO)、N0X传感器、HC传感器、CO传感器和微粒物质传感器。当包括这些传感器时，各种传感器可位于排气系统100内的任意适当的位置。例如，各种传感器中的一个或多个可位于催化剂140的上游。作为另一个实例，各种传感器中的一个或多个可位于催化剂140的下游。此外，各种传感器中的一个或多个可位于例如催化剂140处。排气系统可以包括点火催化剂和底部催化剂以及排气歧管、上游和/或下游空燃比传感器。图2以纵向横截面更为详细地示出了混合区域130的侧视图。混合区域130的中心纵轴表示为200。喷射器136被示为通过喷射器凸台210与混合区域130的第一部分132的壁板连接。在该实例中，喷射器136在排气通道的流动区域外。通过这种方式，喷射器可以免受由高温废气所引起的热退化。此外，由于喷射器可以经由喷射器凸台设置在排气通道的壁板外，所以可以减少由喷射器引起的废气流的中断。响应于经由通信线路214从发动机110的电子控制系统接收的控制信号，喷射器136可通过混合区域的壁板上的开口喷射由管道212供给的液体。可以从储存罐经由上述中间泵通过管道212向喷射器136提供液体。注意，泵也可以被发动机110的电子控制系统控制以向喷射器136适当地供给增压还原剂。喷射器136可以被定向以沿着喷射轴线216以喷雾形式向流体喷射雾化器220喷射还原剂。作为一个非限制性实例，流体喷射雾化器220可以包括类似百叶窗的结构以对喷射的还原剂进行定向并利于喷雾分解为细小液滴。因此，流体喷射雾化器220可包括多个例如相对于轴线200水平排列的水平板条。通过这种方式，流体喷射雾化器220的水平板条可以与穿过混合区域130的废气流平行。具有百叶窗结构的流体喷射雾化器220的非限制性实例会参考图2至图3更为详细地描述。在一些实施例中，喷射轴线216可与由喷射器136提供的喷雾图案的中心一致。由喷射器136提供的喷雾图案可以包括任何适当的用于改善还原剂与废气的混合率和蒸发率的图案。例如，喷射器可提供形成薄板形、实体锥形、空心锥形、多锥形等的喷雾。喷射轴线216可指向流体喷射雾化器220的特定区域。作为一个非限制性实例，喷射轴线216可与流体喷射雾化器220的中心(其也与纵向轴线200 —致)相交。在该实例中，喷射器凸台210被配置为将喷射器136与排气系统的壁板连接，使得喷射轴线216相对于纵向轴线200形成表示为230的角度。作为一个非限制性实例，角度230可以大致为45度的角度。作为另一个实例，角度230可以是20度和55度之间的角度。例如，角度230可以大致为30度。然而，应当理解，还可以使用其他适当的角度。注意，上述角度可以是参照特定的流动条件。例如，上述喷射轴线216的角度可以参照无废气的条件测量。随着废气流的增加，由喷射器提供的喷雾图案可以随着由废气夹带的液体还原剂而变化。在一些实例中，与排气系统相关联的几何约束可用于提高执行还原剂与废气的蒸发和混合的速率，使得还原剂在到达催化剂之前被充分雾化。此外，一些排气系统结构可要求喷雾内的液滴小于特定尺寸以实现液体进入废气的蒸发和/或混合的特定速率。作为一个非限制性实例，对于一些排气系统，喷雾内液滴的直径可以是50微米或更小。例如，液滴的直径可以小至20微米以有效地适应下游的SCR催化剂。然而，注射器的价格会随着喷雾所提供的液滴尺寸的减小而成比例地增加。因此，为了降低喷射器的成本，期望提高混合率和蒸发率，使得可以使用提供具有较大液滴的喷雾的喷射器。此外，应该减少壁表面上的还原剂和排气系统的催化剂的沉积以避免这些表面上形成液体蒸发沉淀物。流体喷射雾化器220可配置有多个百叶窗或水平板条，用于沿着基本比喷射轴线216更加平行于废气流的轨迹重新定向流体喷射。通过这种方式，喷雾可用于下游的排气后处理。作为一个实例，可以优化流体喷射雾化器220以在进入诸如SCR催化剂140的下游设备之前改善喷雾在混合区域截面上的分散。此外，流体喷射雾化器220可以提高液体喷雾液滴的分解/分散，因为液体喷雾会撞击百叶窗或水平板条。图2所示的流体喷射雾化器220可以包括以238表示的纵向宽度或厚度并且可以至少部分地占用混合区域130的第一部分132的截面区域或流动区域。应当理解，图2所示的实施例通过实例的方式提供，因此不意味着构成限制。因此，后处理系统可包括与如图所示混合区域130内的部件不同的附加和/或可选部件。作为一个实例，混合区域130可包括上游混合设备，其被配置为在废气流中引起波动或增加波动以改善下游喷射液体的混合。[0050]此外，在一些实施例中，如果需要的话，混合设备可配置在流体喷射雾化器220的下游。例如，下游混合设备可包括在排气通道的扩展区域内，诸如混合区域130的第二部分134。作为一个非限制性实例，下游混合设备可包括螺旋形结构以促使废气和夹带的喷射液体的液滴经过较长的路径或者围绕混合设备，这可以增加液体的蒸发时间。通过这种方式，可以改善废气和喷射液体的混合，从而缩短混合区域的长度，其中，混合区域在本文限定为喷射器和SCR催化剂的表面之间的距离。所得到的混合率和液体蒸发率的增加可用于使喷射器提供的液体喷雾的液滴的尺寸增加，从而至少在一些条件下使喷射器的成本降低。图3示出了流体喷射雾化器220沿图2中的线3_3截取的截面图，图4示出了流体喷射雾化器220沿图2中的线4-4截取的截面图。首先参照图3，其示出了俯视图2的轴200的混合区域130的截面图。如此，流体喷射雾化器220位于混合区域130的内部空间内，因此可以被壁板132圆周环绕。如图所示，流体喷射雾化器220可包括以百叶窗结构配置的多个水平板条302。此夕卜，多个水平板条302可以在嵌套结构堆叠在另一个的顶部。如图所示，多个水平板条302中的每一个都可嵌入另一个之中，使得较小的水平板条至少部分地嵌入另一个较大的水平板条中。因此，多个水平板条302中的每一个都至少在一个维度上具有不同的尺寸。例如，多个水平板条302中的每一个都可以在沿水平轴测量的水平长度上不同。图3所示实施例示出了具有在另一个的顶部堆叠并至少部分地嵌入另一个之中的5个水平板条302的流体喷射雾化器；然而,应当理解,流体喷射雾化器220可以包括任意适当数量的水平板条。例如，流体喷射雾化器220可以包括多于5个的水平板条。作为另一个实例，流体喷射雾化器220可以包括少于5个的水平板条。正如本文所使用的，水平方向是指与气流方向(例如，沿轴线200)和垂直方向正交的方向。如此，水平方向和垂直方向可以限定穿过混合区域130的横截面，诸如沿线3-3截取的横截面，该横截面与废气流动方向垂直。多个水平板条302可以堆叠使得每个水平板条的水平长度随着板条在垂直方向上堆叠而降低，其中，最小的水平板条是最靠近喷射器136的水平板条。例如，堆叠的水平板条可以形成金字塔状结构，其中，金字塔的“顶部”比配置在金字塔“底部”的最大的水平板条更靠近喷射器136。如图所示，水平板条304可具有最长的水平长度并在垂直方向上距离燃料喷射器136最远。此外，堆叠中的每个连续的水平板条的水平长度可以减小，并且位于“顶部”的水平板条306具有最短水的平长度。如图所示，每个水平板条都可以包括在与水平板条基本垂直的方向上延伸的一个或多个垂直部分308。例如，每个水平板条都可以包括在水平板条的相对端垂直延伸的两个垂直部分308。例如，垂直部分308可以在垂直方向上延伸以包裹另一个水平板条的一部分。作为另一个实例，垂直部分308可以提供用于将一个水平板条与另一个水平板条连接的表面。例如，一个水平板条的垂直部分可以焊接至另一个水平板条的垂直部分。因此，垂直部分可以是用于将多个水平板条的每一个焊接在一起以形成整体百叶窗结构的界面。如此，水平板条304可以为基础板条，每个连续的板条位于先前水平板条的垂直部分之间，其中，多个水平板条中的每一个均在垂直部分的位置处相互焊接在一起。[0060]流体喷射雾化器220还可以包括多个通道310。如图所示，每个通道310都可以通过两个邻近水平板条之间的体积空间构成。因此，图3所示的实施例包括4个通道310。然而，应当理解，流体喷射雾化器220可以包括任意适当数量的通道而不偏离本实用新型的范围。因此，流体喷射雾化器220并不限于图3所示的4个通道。通道310可以使废气流在气流方向上穿过流体喷射雾化器220。此外，通道310可以夹带来自喷射的流体喷射中的液滴。因此，通道310可以使废气流和液滴流在气流方向上穿过流体喷射雾化器的长度。通过这种方式，通道310以及水平板条302在废气流中具有流线型的姿态。流体喷射雾化器220可进一步包括顶部流体流动区域312和底部流体流动区域314。区域312和314可被配置为使废气流和/或液滴流与通道310类似。如下更为详细地描述，由于流体喷雾的足迹可对准流体喷射雾化器，所以区域312和314可以是用于废气流的通道并且可以包括最小量的流体喷射液滴。换句话说，通道310可以是用于废气流和液滴流的通道，然而区域312和314可以是用于废气流的通道。因此，在一些实施例中，区域312和314可以不包括流体喷射液滴。流体喷射雾化器220还可以包括用于将流体喷射雾化器220与壁板132固定的一个或多个固定机构316。例如，一个或多个固定机构可以是一个或多个与水平板条连接的板，用于将流体喷射雾化器焊接至混合区域的内壁。如图所示，例如，流体喷射雾化器220可以包括与水平板条304连接的焊接板318，用于将雾化器焊接至混合区域的壁板。在一些实施例中，焊接板318可以焊接至水平板条304的底面319并且焊接至混合区域壁板132。然而，应当理解，第一焊接板318可以焊接或以另外的固定方式连接至混合区域壁板132。附加或可选地，例如通过将水平板条306的垂直部分308直接焊接至壁板132，流体喷射雾化器220可以被焊接至混合区域壁板132。如图所示，该方案可包括与水平板条306的每个垂直部分308对应的两个焊接位置。在这种情况下，通过由焊接至壁板132的垂直部分308限定的区域，可以在水平板条306和壁板132之间形成附加通道311。应当理解，通道311可以与上述通道310类似。然而，应当理解，通道311可以在一定程度上不同。特别地，例如，通道311与通道310相比可与更大的横截区域相关。应当理解，流体喷射雾化器220可以以任意适当的方式焊接至壁板132。此外，流体喷射雾化器220可以以任意适当的方式在壁板132内定向。例如，流体喷射雾化器220可以从图3所示实施例旋转180度。换句话说，流体喷射雾化器220可以上下翻转并且水平板条306的垂直部分308可以焊接至壁板132的相对面。通过这种方式，流体喷射雾化器220可以翻转使得多个水平板条302仍旧基本与气流方向平行。所得到的流体喷射雾化器的几何结构可以增加流体喷射分散，使得流体喷射的液滴尺寸例如接触到多个水平板条而减小。此外，由于上述几何结构，流体喷射雾化器可以改善液滴与废气流的混合，使得混合区域沿气流方向的长度减小。流体喷射雾化器可以位于混合区域内，以接收来自喷射器136的喷雾足迹。例如，图4示出了从喷射器136的透视方向观察的流体喷射雾化器220的另一个视图。特别地，该立体图可以是沿图2中的线4-4截取的平面。因此，可以从喷射器凸台210向下朝废气流穿过混合区域130的方向来查看流体喷射雾化器220。如图所示，图4所示立体图的部分视野可以是由喷射器凸台内壁402画出的轮廓，而视野的另一部分可以包括例如混合区域壁板132。如图所示，喷雾足迹404可以撞击流体喷射雾化器220的中心区域。通过这种方式，喷射的流体可以瞄准与喷雾足迹404 —致的中心区域，以使流体喷射液滴与废气流的混合最大化。如上所述，例如，喷射的流体可以从非气流方向(诸如沿着喷射轴线216)撞击流体喷射雾化器。如图所示，流体喷射雾化器220可以为堆叠的百叶窗结构，使得每个通道310都暴露给流体喷雾。图2示出了流体喷射雾化器220的堆叠百叶窗结构的侧视图。由于堆叠的百叶窗结构，如上所述，一个水平板条的一部分可以嵌入另一个水平板条的至少一部分之中。参照图2和图4，多个水平板条302可以嵌套和堆叠，使得水平板条在流体喷射雾化器220的上游侧406和下游侧408彼此齐平。换句话说，多个水平板条302中的每一个均可以具有类似的纵向长度(例如沿轴线200测量的长度)并且每个水平板条都可以至少部分地嵌入另一个水平板条，使得每个板条的垂直部分和水平部分在流体喷射雾化器220的上游侧和下游侧彼此齐平。例如，如图2最佳示出的，多个水平板条302可以堆叠在下游侧408，使得每个水平板条在垂直方向上对齐。换句换说，多个水平板条中的每一个的下游侧均可以相互齐平。因此，水平板条中的每一个都可以具有与纵向长度238相等的纵向长度。通过这种方式，流体喷雾可以撞击流体喷射雾化器的中心区域，使得喷雾足迹404在上游侧406撞击。流体喷雾可以冲击流体喷射雾化器，使得流体喷雾分解为充分小的液滴。例如，喷射器136可以喷射包括直径约为80-100微米的粗尿素液滴的流体喷雾。一旦撞击流体喷射雾化器，粗尿素液滴的尺寸可减小为例如直径约为20-50微米的液滴。因此，由于流体喷射雾化器的几何机构，粗液滴可以在尺寸上减小，使得液滴更加细微。应当理解，上面所述仅提供作为减小液滴尺寸的一个非限制性实例，并且其他减小液滴尺寸的方法也是可能的而不偏离本实用新型的范围。此外，应当理解，流体喷射雾化器的几何结构可被配置为在尺寸和几何结构方面容纳任何适当的流体喷射足迹。例如，流体喷射雾化器可以通过实体锥形喷雾、空心锥形喷雾、多流喷雾等减小还原剂喷雾液滴尺寸。多个通道310可以夹带更细微的液滴，使得废气流携带更细微的液滴穿过通道310。更细微的液滴可以在气流方向上流经流体喷射雾化器的纵向长度。流体喷射雾化器的特定几何结构可以使得更细微的液滴在下游侧408处离开流体喷射雾化器，使得更细微的液滴在混合区域130内更好地分散。换句话说，由于混合区域130内足够充分的喷雾分散，更细微的液滴可以从流体喷射雾化器中释放使得混合加强。因此，废气和更细微液滴尺寸的均匀混合可以供给下游SCR催化剂。因此，可以在废气中充分减少N0X。通过这种方式，多个水平板条302可以与气流方向对齐并且可被配置为接收来自非气流方向的流体喷雾。例如，图2所示的喷射轴线216沿着非气流方向。如本文所使用的，非气流方向可以是不是气流方向的任意方向。例如，本文所述的水平方向和垂直方向可以是非气流方向的实例。应当理解，流体喷射雾化器220可以通过实例提供，并因此不能理解为限定。如此，流体喷射雾化器220可以具有其他适当的几何结构而不偏离本实用新型的范围。例如，多个水平板条可以以渐进式结构配置。例如，图5示出了包括流体喷射雾化器520的混合区域130的侧视图。应当理解，图5与图2类似，因此类似的部件具有类似的参考标号。为了简洁起见，这种部件将不再重复描述。简而言之，喷射器136可以定向以沿着喷射器轴线216以喷雾形式向流体喷射雾化器520喷射还原剂。作为一个非限制性实例，流体喷射雾化器520可以包括渐进式结构的类似百叶窗结构，以重新定向喷射的还原剂并促进喷雾分解为较小的液滴。因此，流体喷射雾化器520可以包括多个关于轴线200水平对齐的水平板条，例如，每个水平板条都是错开的或者相对于另一个水平板条偏移。通过这种方式，流体喷射雾化器520的水平板条可以与穿过混合区域130的废气流平行。具有渐进式结构的类百叶窗结构的流体喷射雾化器520的非限制性实例将参照图6至图7更为详细地描述。在一些实施例中，喷射轴线216可与喷射器136提供的喷雾足迹的中心一致。由喷射器136提供的喷雾足迹可以包括用于改善还原剂与废气的混合率和蒸发率的任意适当的图案。例如，喷射器可提供形成板形、实体锥形、空心锥形、多锥形等的喷雾。喷射轴线216可以指向流体喷射雾化器520的特定区域。作为一个非限制性实例，喷射轴线216可与流体喷射雾化器520的中心(其还与纵向轴向200 —致)相交。在该实例中，如上所述，喷射器凸台210可配置为将喷射器136与排气系统的壁板连接，使得喷射轴线216相对于纵向轴线200形成以230表示的角度。与流体喷射雾化器220类似，流体喷射雾化器520可配置有多个百叶窗或水平板条，用于沿着基本比喷射轴线216更加平行于废气流的轨迹重新定向液体喷雾。通过这种方式，喷雾可准备用于下游的排气后处理。作为一个实例，可以优化流体喷射雾化器520以在进入诸如SCR催化剂140的下游设备之前改善混合区域截面上的喷雾分散。此外，由于撞击百叶窗或水平板条，流体喷射雾化器520可以提高液体喷雾液滴的分解/分散。图5所示流体喷射雾化器520可以包括538表示的纵向宽度或厚度，并且可以至少部分地占用混合区域130的第一部分132的横截面区域或流动区域。在一些实施例中，如图5所示，流体喷射雾化器520的每个水平板条可以具有不同的纵向宽度或厚度。因此，流体喷射雾化器520可以包括例如在流体喷射雾化器的上游侧错开而在下游侧不错开的多个水平板条。因此，例如水平板条可以在下游侧垂直对齐。在一些实施例中，流体喷射雾化器520的每个水平板条都可具有相似的纵向宽度或厚度。因此，流体喷射雾化器520可包括例如在流体喷射雾化器的上游侧和下游侧错开的多个水平板条。应当理解，多个水平板条中的每一个的纵向宽度都可以是任意的适当的宽度。此夕卜，应当理解，多个水平板条在图5中不必按比例绘制。相反，流体喷射雾化器520是为了便于理解而示为渐进式结构的百叶窗结构。应当理解，图5所示实施例通过实例的方式提供，因此并不意味着构成限定。因此，后处理系统可包括与图中所示混合区域130内的部件不同附加和/或可选部件。作为一个实例，混合区域130可以包括上游混合设备和/或下游混合设备以改善上述下游喷射液体的混合。图6示出了流体喷射雾化器520沿图5中的线6_6截取的截面图，图7示出了流体喷射雾化器520沿图5中的线7-7截取的截面图。首先参照图6，示出了俯视图5的轴200的混合区域130的截面图。如此，流体喷射雾化器520位于混合区域130的内部空间内，因此可以被壁板132圆周环绕。如图所示，流体喷射雾化器520可包括以渐进式百叶窗结构配置的多个水平板条602。此外，多个水平板条可以相互堆叠。图7示出了渐进式百叶窗结构的流体喷射雾化器520的另一个立体图。再次参照图6，与多个水平板条302类似，多个水平板条602中的每一个都可嵌入另一个中，使得较小的水平板条至少部分地嵌入另一个较大的水平板条中。因此，多个水平板条602中的每一个至少在一个维度上具有不同的尺寸。例如，多个水平板条602中的每一个都可以在纵向长度上不同，其中该长度沿着气流方向(例如，轴线200)测量。换句话说，例如，一个水平板条的位置相对于另一个水平板条的位置可以偏斜或错开。如此，多个水平板条602可被配置为接收来自非气流方向的流体喷射。例如，如上所述，如图5所示的喷射轴线216沿着非气流方向。图6所示实施例示出了具有相互堆叠并至少部分地相互嵌入的5个水平板条602的流体喷射雾化器；然而，应当理解，流体喷射雾化器520可以包括任意适当数量的水平板条。例如，流体喷射雾化器520可以包括多于5个的水平板条。作为另一个实例，流体喷射雾化器520可以包括少于5个的水平板条。多个水平板条602可以堆叠，使得每个水平板条的纵向长度都随着板条在垂直方向上堆叠而减小，其中，最短的板条(例如，纵向长度最小)是最靠近喷射器136的水平板条。例如，堆叠的水平板条可以形成金字塔状结构，其中，金字塔的“顶部”比配置在金字塔的“底部”的最长水平板条更靠近喷射器136。如图所示，水平板条604可以在水平方向上更宽并且在垂直方向上距离燃料喷射器136最远。此外，堆叠中的每个连续水平板条可以在水平方向的宽度上减少并且位于“顶部”的水平板条606在水平方向上具有最小宽度。如图所示，每个水平板条都可以包括在与水平板条基本垂直的方向上延伸的一个或多个垂直部分608。例如，每个水平板条都可以包括在水平板条的相对端垂直延伸的两个垂直部分608。例如，垂直部分608可以在垂直方向上延伸以环绕另一个水平板条的一部分。作为另一个实例，垂直部分608可以提供用于将一个水平板条与另一个水平板条连接的表面。例如，与上述流体喷射雾化器220类似，可以通过将每个水平板条的垂直部分焊接在一起而将每个水平板条焊接至另一个水平板条。流体喷射雾化器520可进一步包括与流体喷射雾化器220的通道310类似的多个通道610。如图所示，每个通道610都可以由两个相邻水平板条之间的体积空间构成。因此，图6所示实施例包括4个通道610。然而,应当理解,流体喷射雾化器520可以包括任意适当数量的通道而不偏离本实用新型的范围。因此，流体喷射雾化器520并不局限于图6中示出的4个通道。通道610能够使废气流在气流方向上流经流体喷射雾化器520。此外，通道610可以夹带来自喷射的流体喷雾的液滴。因此，通道610可以使废气流和液滴流在气流方向上流经流体喷射雾化器的长度。通过这种方式，通道610以及水平板条602在废气流中具有流线型的姿态。流体喷射雾化器520还可以包括顶部流体流动区域612和底部流体流动区域614。区域612和614可被配置为使废气流和/或液滴流流过通道610，如上文参照图3描述的通道310和区域312和314类似。流体喷射雾化器520还可以包括用于将流体喷射雾化器520与壁板132固定的一个或多个固定机构616。例如，一个或多个固定机构可以是一个或多个与水平板条连接的板件，用于将流体喷射雾化器焊接至混合区域的内壁。如图所示，例如，流体喷射雾化器520可以包括与水平板条604连接的第一焊接板618，用于将雾化器焊接至混合区域壁板。在一些实施例中，第一焊接板618可以焊接至水平板条604的底面619并且焊接至混合区域壁板132。然而，应当理解，第一焊接板618可以焊接或以其他固定方式连接至混合区域壁板132。另外或可选地，流体喷射雾化器520可以包括与水平板条606连接的第二焊接板620，用于将雾化器焊接至混合区域壁板。如图所示，第二焊接板620可以与水平板条606的垂直部分608的顶部表面621连接并且焊接至混合区域132。在该方案中，附加通道611可形成在水平板条606和第二焊接板620之间。应当理解，通道611可以与已经描述的通道610类似。然而，还应当理解，通道611可以在一定程度上不同。此外，应当理解，第二焊接板620可焊接或以其他固定方式连接至混合区域壁板132。此外，与图6所示实施例相比，第一和第二焊接板618和620可以与流体喷射雾化器520的其他部分连接。例如，一个或多个第一和第二焊接板可以与水平板条的侧面622和/或水平板条的垂直部分连接。应当理解，固定机构可以与流体喷射雾化器520的任意适当部分以及混合区域壁板132的任意适当部分连接，而不偏离本实用新型的范围。所得到的流体喷射雾化器的几何结构可以增加流体喷射分散，使得例如流体喷射的液滴尺寸接触多个水平板条而减小。此外，由于上述几何结构，流体喷射雾化器可以改善液滴与废气流的混合，使得混合区域可以沿气流方向的长度减小。流体喷射雾化器可位于混合区域内，以接收来自喷射器136的喷雾足迹。例如，图7示出了从喷射器136的透视方向观察的流体喷射雾化器520的另一个视图。特别地，该立体图可以是沿图5中的线7-7截取的平面。因此，可以从喷射器凸台210向下朝向废气流穿过混合区域130来查看流体喷射雾化器520。如图所示，图7所示立体图的部分视野可以是由喷射器凸台内壁702画出的轮廓，然而视野的另一部分可通过例如混合区域壁板132画出。如图所示，与上面的图4类似，喷雾足迹704可以撞击流体喷射雾化器520的中心区域。通过这种方式，喷射的流体可以瞄准与喷雾足迹704—致的中心区域，以使流体喷射液滴与废气流的混合最大化。如上所述，例如，喷射的流体可以从诸如沿着喷射轴线216的非气流方向撞击流体喷射雾化器。如图所示，流体喷射雾化器520可以为堆叠渐进式百叶窗结构，使得每个通道610都暴露给流体喷雾。图5示出了流体喷射雾化器520的渐进式百叶窗结构的侧视图。由于堆叠的渐进式百叶窗结构，一个水平板条的位置可以相对于另一个水平板条的位置偏移或错开。参照图5和图7，多个水平板条602可以堆叠，使得水平板条在流体喷射雾化器520的上游侧706形成阶梯。换句话说，通过从顶部台阶710 (例如，水平板条606)到底部台阶712 (例如，水平板条604)增加纵向宽度，多个水平板条602可以阶梯进行配置，其中每个阶梯都在垂直方向上堆叠在另一个的顶部。因此，水平板条604可具有比水平板条606更长的纵向长度，中间水平板条具有介于水平板条604长度值和水平板条606长度值之间的纵向长度。此外，如图5最佳示出的，多个水平板条602可以堆叠在下游侧708处，使得每个水平板条在垂直方向上对齐。换句话说，多个水平板条中的每一个的下游侧都可以彼此齐平。通过这种方式，流体喷射可以撞击流体喷射雾化器的中心区域，使得喷雾足迹704在上游侧706撞击。流体喷射可以冲击流体喷射雾化器，使得流体喷雾基本分解为较小的液滴。例如，喷射器136可以喷射包括直径约80-100微米的粗尿素液滴的流体喷雾。一旦撞击流体喷射雾化器，粗尿素液滴可以在尺寸上减小至例如直径约为20-50微米的液滴。因此，由于流体喷射雾化器的几何机构，粗大液滴可以在尺寸上减小以使得液滴更加细微。应当理解，上面所述仅提供作为减小液滴尺寸的一个非限制性实例，并且其他液滴尺寸减小的方法也是可能的而不偏离本实用新型的范围。此外，应当理解，流体喷射雾化器的几何结构可被配置为在尺寸和几何结构方向接收任意适当的流体喷射足迹。例如，流体喷射雾化器可以通过实体锥形喷雾、空心锥形喷雾、多流喷雾等减小还原剂喷雾液滴尺寸。多个通道610可以夹带更细微的液滴，使得废气流携带更细微的液滴穿过通道610。更细微的液滴可以在气流方向上流经流体喷射雾化器的长度。流体喷射雾化器的特定几何结构可以使更细微的液滴在下游侧708离开流体喷射雾化器，使得更细微的液滴在混合区域130内更好地分散。换句话说，由于在混合区域130内足够充分的喷雾分散，更细微的液滴可以从流体喷射雾化器中释放以使混合加强。因此，废气和更细微液滴尺寸的均匀混合可以供给下游SCR催化剂。因此，可以从废气中充分减少N0X。此外，应当理解，本实用新型的流体喷射雾化器可以包括在任意排气系统中。由于流体喷射雾化器经由诸如一个或多个焊接板的一个或多个固定机构固定至混合区域的壁板，所以流体喷射雾化器可适合于任意尺寸的排气通道。例如，只要流体喷射雾化器被定位使得流体喷射足迹冲击上述流体喷射雾化器，流体喷射雾化器就可以配置用于任意导管直径。通过这种方式，本实用新型的流体喷射雾化器适用于任意排气系统。此外，由于本实用新型的流体喷射雾化器包括多个与废气流方向一致的多个水平板条而不必扭转水平板条，所以可以减少结构应力。例如，现有设计可以使用切成段然后扭转使其与废气流对其的金属片。本实用新型提供的水平板条与废气流方向一致而不需扭转。相反，如上所述，流体喷射雾化器通过将板条堆叠在嵌套渐进式结构中来配置水平板条。此外，由于流体喷射雾化器将水平板条定位为与废气流方向一致，所以流体喷射雾化器可位于排气系统的任意适当位置。因此，本实用新型的流体喷射雾化器不限于基本靠近弯头的位置。然而，在一些实施例中，如果需要的话，流体喷射雾化器可以基本定位为靠近弯头。此外，应当理解，本文所述的流体喷射雾化器并不限于排气后处理系统。流体喷射雾化器可以在其他领域用于雾化流体喷射。例如，流体喷射雾化器可以在任意发动机空气通道中雾化流体喷射，排气通道仅提供作为一个非限制性实例。因此，流体喷射雾化器可以分散与发动机系统相关的流体喷射液滴而不偏尚本实用新型的范围。应当理解，本文公开的结构和配置在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应在限制性的意义上来理解，因为众多变型是可能的。例如，上面的技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的所有系统和结构以及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。所附权利要求特别指出被认为新颖和显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可能涉及“元件”或“第一元件”或等同称谓。这样的权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。可以通过对当前的权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。无论与原始权利要求相比在范围上更宽、更窄、相同还是不同，这些权利要求也被认作包括在本公开的主题内。
权利要求1.一种排气后处理系统,其特征在于,所述排气后处理系统包括催化剂；喷射器，位于所述催化剂的上游；以及流体喷射雾化器，位于所述催化剂和所述喷射器之间，所述流体喷射雾化器包括多个水平板条，每个水平板条都至少在一个维度上具有不同尺寸，使得较小的水平板条至少部分地嵌入较大的水平板条内。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述催化剂是选择性催化还原催化剂。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述喷射器在所述催化剂的上游喷射还原剂，所述还原剂在非气流方向上进行喷射。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述还原剂对准所述流体喷射雾化器。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述还原剂的喷雾足迹在所述流体喷射雾化器的上游侧冲击所述流体喷射雾化器。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述流体喷射雾化器的上游侧为渐进式结构。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述多个水平板条被嵌套和堆叠，使得较小的水平板条至少部分地嵌入较大的水平板条并在垂直方向上堆叠在所述较大的水平板条的顶部，其中，所述多个水平板条包括用于将多个嵌套的水平板条相互焊接的垂直部分。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述流体喷射雾化器进一步包括形成在嵌套和堆叠的所述多个水平板条之间的多个通道。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述多个通道将流体喷射液滴夹带至所述流体喷射雾化器的下游侧。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，夹带的流体喷射液滴从所述下游侧释放到所述催化剂上游和所述流体喷射雾化器下游的排气通道的混合区域中。
专利摘要本实用新型提供了一种排气后处理系统。在一个实施例中，该系统包括催化剂、位于催化剂上游的喷射器以及位于催化剂和喷射器之间的流体喷射雾化器。该流体喷射雾化器包括多个水平板条，其中，每个水平板条都具有不同尺寸，并且较小的水平板条至少部分地嵌入较大的水平板条。通过本实用新型的技术方案，可以减小流体喷射液体的大小并且在排气通道的混合区域内分散液滴。
文档编号F01N3/28GK202883058SQ20122053230
公开日2013年4月17日 申请日期2012年10月17日 优先权日2011年10月25日
发明者迈克尔·莱文, 富尔坎·扎法尔·谢赫 申请人:福特环球技术公司