用于后处理系统的混合系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合系统，更具体地，涉及一种用于后处理系统的混合系统。
【背景技术】
[0002]后处理系统与发动机系统相关联。后处理系统被构造为在排气流进入大气之前处理并还原排气流中存在的氮氧化物(NOx)。为了还原NOx，后处理系统可以包括还原剂输送模块、还原剂喷射器、和选择催化还原(SCR)模块。
[0003]还原剂喷射器被构造为将还原剂喷射到流经后处理系统的混合管的排气中。为了改进NOxR化的水平，必须实现还原剂与排气更好的流动分布和混合。混合元件固定在混合管内侧，使得可以在混合管的较短长度内实现排气中增加的湍流和改进的还原剂分布。
[0004]但是，有时混合元件可以提供还原剂颗粒收集在其上的表面，从而形成固体沉积。沉积形成转而可以使得发动机上的背压增大并且降低混合元件的总体效率。另外，后处理系统的功能性也会受影响，导致NOxR化能力下降且氨泄漏增加。
[0005]美国专利N0.8272777描述了一种用于混合排气系统的排气管中的排气流与流体的方法，其中，流体是借助于喷射装置喷射到排气管中。排气流在排气管中在喷射装置的区域内沿着平行于排气管的流动方向被引导。流体被直接喷射在偏转元件上，偏转元件在排气管中沿着中心喷射方向布置，该中心喷射方向偏离流动方向一角度，其中借助于设置在偏转元件上且至少部分地相对于流动方向调升一角度的至少一个钣金零件，排气流相对于流动方向从其流动方向转向至中心分布方向。
【发明内容】
[0006]在本发明的一种实施方式中，公开一种用于后处理系统的混合系统。混合系统包括混合管。混合管被设置为与排气导管流体连通。混合系统还包括定位在混合管上的喷射位置处的还原剂喷射器。混合系统还包括定位在喷射位置下游的混合器组件。混合器组件包括以连续布置方式(in a series arrangement)设置的多个混合元件，使得多个混合元件中的每个设置在彼此的下游。
[0007]通过以下描述和附图将清楚本发明的其它特征和方面。
【附图说明】
[0008]图1是根据本发明的实施方式的具有关联在其中的后处理系统的示例性发动机系统的不意图；
[0009]图2是根据本发明的实施方式的图1的后处理系统的混合管的一部分的内部透视图；
[0010]图3、4和5是根据本发明的一些实施方式的与图2的混合组件相关联的各个混合元件的透视图；
[0011]图6和7是根据本发明的一些实施方式的第一混合元件的透视图；
[0012]图8是根据本发明的其它实施方式的具有另一混合组件的图1的混合管的一部分的内部透视图；
[0013]图9是与图8的混合组件相关联的混合元件的透视图；和
[0014]图10是根据本发明的一些其它实施方式的具有另一混合组件的图1的混合管的一部分的内部透视图。
【具体实施方式】
[0015]只要有可能，整个附图中使用的相同附图标记表示相同或类似部件。参照图1，图示出根据本发明的一种实施方式的示例性发动机系统100的示意图。发动机系统100包括发动机102，其可以是内燃发动机，诸如往复活塞发动机或燃气涡轮发动机。发动机102是火花点火式发动机或压燃发动机，诸如柴油发动机、均质压燃发动机、或反应性控制压燃发动机、或本领域已知的其它压燃发动机。发动机102可以被供以以下燃料:汽油、柴油燃料、生物柴油、二甲醚、乙醇、天然气、丙烷、氢气、其组合、或本领域已知的任何其它燃烧燃料。
[0016]发动机102可以包括其它部件(未示出)，诸如燃料系统、进气系统、包括传输系统的驱动系等。发动机102可以用以向包括但不限于公路卡车、越野卡车、运土机、发电机等任意机器提供动力。相应地，发动机系统100可以与包括但不限于运输、建筑、农业、林业、发电和材料处理的产业相关联。
[0017]参照图1，发动机系统100包括流体地连接至发动机102的排气歧管的后处理系统104。后处理系统104被构造为处理离开发动机102的排气歧管的排气流。排气流包含排放化合物，其可以包括氮氧化物(NOX)、未燃碳氢化合物、颗粒物、和/或本领域已知的其它燃烧产物。后处理系统104可以被构造为在Ν0Χ、未燃碳氢化合物、颗粒物、其组合、或排气流中存在的其它燃烧产物离开发动机系统100之前对其进行捕集或转化。
[0018]在图示的实施方式中，后处理系统104包括流体地连接至发动机102的排气导管108的第一模块106。在发动机运行过程中，第一模块106被布置为在内部接收来自排气导管108的发动机排气。第一模块106可以包含各种排气处理装置，诸如柴油氧化催化器(DOC) 110和柴油颗粒过滤器(DPF) 112，但也可以使用其它装置。第一模块106和在其中发现的部件是可选的，并且可以从不需要由第一模块106提供的排放处理功能的各种发动机应用中省略。
[0019]在图示的实施方式中，由发动机102提供给第一模块106的排气流首先可以通过DOC 110并且接着在进入混合管114之前通过DPF 112。后处理系统104包括还原剂供给系统116。还原剂由还原剂喷射器118喷射到混合管114中。还原剂可以是流体，诸如柴油机排气处理液(DEF)。还原剂可以包括尿素、氨、或本领域已知的其它还原制剂。
[0020]参照图1，还原剂供给系统116包括还原剂箱117。还原剂被容纳在还原剂箱117内。与还原剂箱117有关的诸如尺寸、形状、位置和所使用的材料等参数可以根据系统设计和要求改变。另外，还原剂喷射器118可以通信地联接至控制器(未示出)。基于从控制器接收的控制信号，来自还原剂箱117的还原剂由栗组件119提供至还原剂喷射器118。随着还原剂被喷射到混合管114中，还原剂与通过混合管114的排气流混合，并且被运载至第二模块124。另外，混合管114被构造为使第一模块106与第二模块124流体地互连，使得来自发动机102的排气流可以顺序地通过第一模块106和第二模块124，然后在连接于第二模块124下游的管路(stack) 126处被释放。混合管114限定纵向轴线A-A’。第二模块124包含选择催化还原(SCR)模块128和氨氧化催化器(AMOX) 130。SCR模块128操作以在存在氨的情况下处理离开发动机102的排气，氨是在喷射到混合管114中的排气内的含尿素溶液降级之后提供的。AMOX 130用以在离开管路126之前转化来自SCR模块128的下游流的任何氨泄漏。
[0021]另外，为了促进还原剂与排气流的混合，混合系统200可以与后处理系统104相关联。混合系统200设置在混合管114的一部分内。可以喷射到混合管114内的还原剂的量可以基于发动机运行状况被适当地计量。这里公开的后处理系统104作为非限制性例子提供。将理解，后处理系统104可以相对于排气歧管以各种布置和/或组合设置。后处理系统设计中的这些和其它变化在不偏离本发明的范围的情况下是可能的。现在将参照图2-7解释说明混合系统200。
[0022]图2图示出根据本发明的一种实施方式的具有位于其中的混合系统200的混合管114的部分的侧透视图。混合系统200包括混合器组件202。混合器组件202定位在喷射位置203下游和SCR模块128上游(参照图1)。这里使用的术语“喷射位置”是指混合管114上的位置，在该位置，还原剂喷射器118将还原剂喷射到混合管114中。混合器组件202包括多个混合元件。
[0023]如图2所示，混合器组件202包括三个混合元件，即，第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208。混合元件204、206和208以连续布置方式提供，使得混合元件204、206和208中的每个设置在彼此的下游。第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208可以彼此间隔开，使得连续混合元件204、206和208各自之间的距离“XI ”、“X2”、“X3”可以沿着由箭头“F”示出的排气流方向改变。第一混合元件204、第二混合元件206和第三混合元件208中的每个被构造为辅助改进在穿过其的排气和还原剂的通道上还原剂与排气流的混合。