混合器以及废气后处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机废气后处理系统，尤其涉及一种混合器以及废气后处理系统。


背景技术：

2.发动机废气后处理系统通过各种上游废气部件对由发动机产生的热的废气进行处理以减少排放污染物。各种上游废气部件可包括下述部件中的一个或多个：管、过滤器、阀、催化器、消声器等。例如上游废气部件将废气引导到具有入口和出口的柴油氧化催化器(diesel oxidation catalyst,doc)中。柴油氧化催化器的下游可设置有柴油颗粒捕获器(diesel particulate filter,dpf)。柴油氧化催化器与可选的柴油颗粒过滤器的下游为具有入口和出口的选择性催化还原反应器(selective catalytic reduction,scr)。出口将废气通至下游废气部件。混合器(mixer)定位在doc的出口或dpf的下游、scr的入口的上游。废气进入混合器内，喷射器(injector)用于将尿素水溶液喷雾从scr的上游喷射到废气流中使得混合器能够将尿素和废气充分均匀地混合在一起，排出至scr中进行还原反应生成氮气和水，以降低发动机的氮氧化物排放。
3.但现有的混合器仍存在改进之处，例如需要进一步提高废气与尿素混合的均匀性、降低尿素结晶等等。
4.因此，本领域需要一种混合均匀性好、尿素结晶率低的混合器以及氮氧化物排放少的发动机废气后处理系统。


技术实现要素：

5.本实用新型的一个目的是提供一种混合器。
6.本实用新型的另一个目的是提供一种发动机废气后处理系统。
7.根据本实用新型一个方面的一种混合器，用于发动机废气后处理系统，包括：壳体，所述壳体具有进气口、出气口以及喷射口；以及混合件，提供混合器的混合通道，所述混合件的一端的端口与所述喷射口对应，使得喷射的喷雾从所述端口进入所述混合通道，所述混合通道的自该端口起的侧面的外围具有孔洞结构，所述混合通道的侧面与所述进气口连通，使得废气经过所述孔洞结构从混合通道的侧面进入所述混合通道。
8.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述混合件包括锥形段，所述孔洞结构包括所述锥形段的多孔壁面，所述锥形段的小端的端口与所述喷射口对应。
9.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述锥形段的多孔壁面包括第一多孔区域、第二多孔区域，所述第一多孔区域相对于所述第二多孔区域更靠近所述锥形段的小端，所述第一多孔区域的孔的孔径小于所述第二多孔区域的孔的孔径，第一多孔区域、第二多孔区域的孔的等效直径均小于12mm。
10.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述孔洞结构还包括多孔挡板，所述多孔挡板在所述锥形段的多孔壁面朝所述进气口的一侧相邻设置，使得废气经过所述多孔挡板
后再经过所述多孔壁面进入所述混合通道。
11.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述多孔挡板的多孔区域与所述锥形段的多孔壁面的长度对齐。
12.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述混合器还包括分隔件，所述分隔件将所述壳体内的空间分隔为第一腔室、第二腔室，所述第一腔室包括所述进气口，所述第二腔室包括所述出气口，所述第一腔室、第二腔室通过所述分隔件的连通口连通；所述混合件的另一端的端口与所述连通口对应。
13.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述分隔件包括位于所述混合件一侧的第一板体、位于所述混合件另一侧的第二板体，以及连接所述第一板体、第二板体的第三板体，所述第三板体具有所述连通口，所述混合件包括混合件连接段，与所述第三板体焊接；所述混合件的多孔挡板包括多孔挡板连接段，与所述第三板体焊接。
14.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述分隔件的第一板体、第二板体、第三板体呈台阶结构，所述第一板体、第二板体分别从所述第三板体朝相反的方向垂直地延伸。
15.在所述混合器的一个或多个实施例中，所述壳体的轴向两端的端口分别为所述进气口、所述出气口，所述喷射口设置于所述壳体的侧壁。
16.根据本实用新型一个方面的一种发动机废气后处理系统，包括如以上任意一项所述的混合器，以及喷射器，所述喷射器对应所述喷射口安装，使得所述喷射器喷射的尿素溶液喷雾从所述混合件的一端的端口进入所述混合通道。
17.在所述废气后处理系统的一个或多个实施例中，所述废气后处理系统为直列式废气后处理系统或者u型废气后处理系统。
18.本实用新型的进步效果包括但不限于，通过在混合通道自该端口起的侧面的外围具有孔洞结构，使得废气从混合通道的侧面四周较为均匀地进入混合通道，避免废气直接从混合通道的侧面进入冲击刚进入混合通道的喷雾的喷束，以及避免大部分废气直接从混合通道的侧面最接近进气口的位置进入混合通道，提高了在废气与尿素喷雾在混合器中的混合均匀性，使得尿素充分热解，降低尿素结晶率；采用上述混合器的发动机废气后处理系统氮氧化物处理高效，排放少。
附图说明
19.本实用新型的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，需要注意的是，附图均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制，其中：
20.图1是一实施例的发动机废气后处理系统的结构示意图。
21.图2是图1所示的发动机废气后处理系统的结构框图。
22.图3是一实施例的混合器与喷射器的结构示意图。
23.图4是一实施例的混合器的混合件、多孔挡板以及分隔件的组合结构示意图。
24.图5是一实施例的混合器的混合件的结构示意图。
25.图6是一实施例的混合器的多孔挡板的结构示意图。
26.图7是一实施例的混合器的分隔件的结构示意图。
27.附图标记：
28.100
‑
废气后处理系统
29.101
‑
柴油氧化催化器
30.102
‑
柴油颗粒捕获器
31.103
‑
选择性催化还原反应器
[0032]1‑
混合器
[0033]
11
‑
壳体
[0034]
c1
‑
第一腔室
[0035]
c2
‑
第二腔室
[0036]
111
‑
进气口
[0037]
112
‑
出气口
[0038]
113
‑
安装座
[0039]
12
‑
混合件
[0040]
t
‑
混合通道
[0041]
120
‑
锥形段
[0042]
1201
‑
多孔壁面
[0043]
12011
‑
第一多孔区域
[0044]
12012
‑
第二多孔区域
[0045]
1202
‑
小端
[0046]
121、122
‑
端口
[0047]
123
‑
混合件连接段
[0048]
13
‑
孔洞结构
[0049]
131
‑
多孔挡板
[0050]
1310
‑
多孔区域
[0051]
1311
‑
多孔挡板连接段
[0052]
14
‑
分隔件
[0053]
140
‑
连通口
[0054]
141
‑
第一板体
[0055]
142
‑
第二板体
[0056]
143
‑
第三板体
[0057]2‑
喷射器
具体实施方式
[0058]
下述公开了多种不同的实施所述的主题技术方案的实施方式或者实施例。为简化公开内容，下面描述了各元件和排列的具体实例，当然，这些仅仅为例子而已，并非是对本实用新型的保护范围进行限制。
[0059]
需要注意的是，以下描述中如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本技术至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个或多个实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本技术的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可
以进行适当的组合。
[0060]
参考图1以及图2所示，在一实施例中，废气后处理系统100可以是直列式结构，即直列式废气后处理系统。包括沿轴线方向从上游至下游依次分布的柴油氧化催化器101(diesel oxidation catalyst,doc)，柴油颗粒捕获器102(diesel particulate filter,dpf)，混合器1以及选择性催化还原反应器103(selective catalytic reduction,scr)。以上介绍的柴油氧化催化器、柴油颗粒捕获器为本领域的惯用术语，但不限于doc、dpf只能用于柴油机的废气后处理系统。参考图1以及图2所示，废气依次经过柴油氧化催化器101处理废气中的未燃碳氢以及一氧化碳，柴油颗粒捕获器102处理废气中的颗粒污染物后，再进入混合器1，与喷射器2喷洒的尿素溶液的喷雾混合，混合气流从混合器1流出后进入选择性催化还原反应器103，在催化剂的作用下混合气流进行还原反应生成氮气和水，处理废气中的氮氧化物。可以理解到，废气后处理系统100不限于以上介绍的，例如在一些废气后处理系统中，也可以省去颗粒捕获器102。废气后处理系统也不限于图中所示的直列式结构，例如也可以是u型结构，即混合器1的一侧近似垂直地连接柴油颗粒捕获器102、柴油氧化催化器101，另一侧近似垂直地连接选择性催化还原反应器103，构成u型结构的废气后处理系统。
[0061]
如图3所示的，混合器1包括壳体11以及位于壳体11内部的混合件12。壳体11具有混合器1的进气口111、出气口112以及喷射口(由于附图视角原因在图中不可视)。壳体11的轴向两端分别为进气口111、出气口112，喷射口设置于壳体11的侧壁。
[0062]
废气从进气口111进入，在混合件12与尿素喷雾混合后从出气口112排出。如图3所示的，喷射口设置有安装座113，在安装座113设置有喷射器2，向混合器内喷射尿素喷雾，即喷射器2对应喷射口安装。混合件12提供尿素喷雾与废气的混合通道t。如图3至图5所示的，混合件12的一端的端口121与喷射口对应，使得从喷射器2喷出的尿素喷雾从端口121进入混合通道t，混合通道t的自该端口121起的侧面的外围具有孔洞结构13，混合通道的侧面与进气口111连通，如图4所示的，废气的流动方向以箭头的方向为示例，废气经过孔洞结构13从混合件12的侧面，即混合通道t的侧面进入混合通道t。
[0063]
如此的有益效果在于，通过在混合通道自该端口起的侧面的外围具有孔洞结构13，使得废气可以从混合通道的侧面四周较为均匀地进入混合通道t，避免废气气流从混合通道的侧面直接进入冲击刚喷入混合通道的尿素喷雾喷束，以及避免大部分废气直接从混合通道的侧面最接近进气口的位置进入混合通道，使得尿素喷雾充分延伸以及与四周的废气均匀混合，提高了在废气与尿素喷雾在混合器中的混合均匀性，使得尿素充分热解，降低尿素结晶率，另外，由于废气与尿素喷雾混合均匀充分，并且尿素充分热解，使得发动机废气后处理系统的scr的氮氧化物处理高效，发动机废气后处理系统的排放少。
[0064]
继续参考图3、图4以及图5所示的，在一些实施例中，混合件12可以包括锥形段120，孔洞结构130包括锥形段120的多孔壁面1201，锥形段120的小端1202的端口与喷射口对应，即喷射器2喷射的尿素喷雾从锥形段120的小端1202的端口进入混合通道，采用锥形段的结构可以适应尿素喷雾的喷束的延伸，促进废气与尿素喷雾的充分混合。
[0065]
继续参考图5所示的，在一实施例中，锥形段120的具体结构还可以是，多孔壁面1201包括第一多孔区域12011、第二多孔区域12012，第一多孔区域12011相对于第二多孔区域12012更靠近锥形段的小端1202，第一多孔区域12011的孔的孔径小于第二多孔区域12012的孔的孔径，如此可以设置可以在保证混合均匀性的前提下，减少多孔区域可能导致
的背压增大的风险，即靠近小端1202的第一多孔区域12011更为接近尿素喷束进入混合件12的初始阶段，采用孔径更小的第一多孔区域12011可以更好地防止废气直接冲击喷束，以及使得废气从四周更为均匀地与尿素喷束混合，而尿素喷束至对应第二多孔区域12012时已经有部分与废气混合，因此第二多孔区域12012的孔径可以相对于第一多孔区域12011适当增大，以减小排气背压。一般而言，第一多孔区域12011、第二多孔区域12012的孔的等效直径均小于12mm，以保证防止废气冲击喷束的效果，此处的“等效直径”指的是该直径对应的孔面积，孔的结构除了圆孔之外，还可以是其它形状的孔，第一多孔区域12011、第二多孔区域12012的长度比例，以及孔的直径的最小直径，可以根据具体的混合效果、背压等因素灵活决定，可以通过仿真、实验等方式决定最优值。
[0066]
参考图3至图6所示的，在一些实施例中，孔洞结构13除了锥形段120的多孔壁面1201之外，还包括可以包括多孔挡板131，多孔挡板131在锥形段的多孔壁面1201朝进气口111的一侧相邻设置，使得废气经过多孔挡板131后再经过多孔壁面1201进入混合通道。可以理解到，设置多孔挡板131可以进一步减少废气对喷束的冲击。需要说明的是，虽然图3至图6所示的实施例的孔洞结构130包括多孔挡板131以及多孔壁面1201，但可以根据实际情况省去多孔挡板131，例如多孔壁面1201的孔洞足够密集均匀，孔径足够小，已经可以满足防止冲击以及混合均匀的实际需求，此时即无需设置多孔挡板131。若对于防止冲击以及混合均匀的需求进一步提高，则可以增加设置多孔挡板131，以进一步优化效果。另外，参考图3以及图4所示的，多孔挡板131的多孔区域1310与锥形段120的多孔壁面1201的长度对齐，可以理解到，此处的对齐指的是大致相同，而非严格地对齐。如此可以使得混合器1的装配更为简单，多孔挡板131、锥形段120在装配时多孔区域1310、多孔壁面1201对齐即可定位。但本领域技术人员可以理解到，多孔区域1310、多孔壁面1201的相对位置关系不限于对齐，可以通过改变两者的位置关系调节废气与尿素喷束的混合效果。
[0067]
参考图3至图7，在一个或多个实施例中，混合器1还包括有设置于壳体11内部的分隔件14，如图3所示的，分隔件14可以是焊接于壳体11的内壁面，分隔件14将壳体11内的空间分隔为第一腔室c1、第二腔室c2，第一腔室c1包括进气口111，第二腔室c2包括出气口112，第一腔室c1、第二腔室c2通过分隔件14的连通口140连通；混合件12的另一端的端口122与连通口140对应，即废气从第一腔室c1进入混合件，废气与尿素喷雾混合的混合气流从混合件12的另一端的端口122经过连通口140输出至第二腔室c2，以从出气口112输出。设置分隔件的有益效果在于，可以使得废气几乎全部从侧面流入混合件12内部，并且混合气流也几乎全部从出气口112流出，减少由于气流倒流等导致的废气气流以及混合气流的流动损失。
[0068]
继续参考图3至图7的，在一些实施例中，分隔件14的具体结构可以包括位于混合件12一侧的第一板体141、位于混合件12另一侧的第二板体142，以及连接第一板体141、第二板体142的第三板体143，第三板体143具有连通口140，混合件12包括混合件连接段123，与第三板体143焊接；混合件12的多孔挡板131包括多孔挡板连接段1311，与第三板体143焊接。如此可以使得混合器1易于加工组装，并且结构稳固。另外，如图4所示的，连通口140的结构还可以包括连接管，以更为稳固地连接混合件12以及多孔挡板131。在一些实施例中，参考图7所示的，第一板体141、第二板体142、第三板体143的结构可以呈台阶结构，第一板体141、第二板体142分别从第三板体143朝相反的方向垂直地延伸，如此设置的分隔件14结
构稳定。但本领域技术人员可以理解到，分隔件14的具体结构不以上述的台阶结构为限，例如也可以是平滑过渡地曲线连接，第一板体141、第二板体142、第三板体143连接形成类似s型的结构。
[0069]
承上可知，采用上述实施例介绍混合器以及废气后处理系统的有益效果包括但不限于，通过在混合通道自该端口起的侧面的外围具有孔洞结构，使得废气从混合通道的侧面四周较为均匀地进入混合通道，避免废气直接从混合通道的侧面进入冲击刚进入混合通道的喷雾的喷束，以及避免大部分废气直接从混合通道的侧面最接近进气口的位置进入混合通道，提高了在废气与尿素喷雾在混合器中的混合均匀性，使得尿素充分热解，降低尿素结晶率；采用上述混合器的发动机废气后处理系统氮氧化物处理高效，排放少。
[0070]
本实用新型虽然以上述实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化及修饰，均落入本实用新型权利要求所界定的保护范围之内。