用于短混合长度的混合器

摘要

一种用于排气处理系统的混合器，该混合器包括支撑体部，该支撑体部限定混合腔。多个第一刀片被布置为单排，且沿横向轴线布置。第一刀片的每个从上游边缘以相对于横向轴线的第一排角度朝向混合腔的第一侧边缘表面延伸到下游边缘。多个第二刀片被布置为单排，且沿横向轴线布置。第二刀片的每个从上游边缘以相对于横向轴线的第二排角度朝向混合腔的第二侧边缘表面延伸到下游边缘。该第一排角度小于第二排角度。第一刀片的排从第二刀片的排轴向地间隔开。

说明书

技术领域

本公开大体涉及一种用于在车辆的排气处理系统中混合还原剂到排气 流中的混合器。

背景技术

该排气处理系统，特别地用于具有柴油发动机的车辆，可包括选择性催 化还原(SCR)催化转化器。该SCR催化转化器与还原剂相互作用，还原剂通 过被布置在SCR催化转化器的上游的注射器引入排气流中。在SCR催化转 化器中该还原剂在催化剂下与排气中的氮氧化物相互作用以将排气中的碳 氧化物转化成为氮和水。该还原剂可包括尿素和水的混合物。该排气处理系 统包括混合器，该混合器被布置在还原剂注射器的下游且在SCR催化转化 器的上游。该混合器混合和/或蒸发还原剂进入排气流。

发明内容

一种用于车辆的排气处理系统的混合器被提供。该混合器包括支撑体 部，该支撑体部限定大体矩形的混合腔。该混合腔限定流体流动路径，该流 体流动路径沿混合器的纵向轴线布置。该混合腔包括下表面，从下表面间隔 开且相对的上表面，在下表面和上表面之间延伸的第一侧边缘表面，和在下 表面和上表面之间延伸且与第一侧边缘表面相对的第二侧边缘表面。多个第 一刀片被布置为单排，且在混合腔的下表面和上表面之间延伸。该第一刀片 的单排沿横向轴线布置。横向轴线大体垂直地于纵向轴线。第一刀片的每个 从上游边缘以相对于横向轴线的第一排角度、沿纵向轴线朝向混合腔的第一 侧边缘表面延伸到下游边缘。多个第二刀片被布置为单排，且在混合腔的下 表面和上表面之间延伸。该第二刀片的单排沿横向轴线布置。第二刀片的每 个从上游边缘以相对于横向轴线的第二排角度、沿纵向轴线朝向混合腔的第 二侧边缘表面延伸下游边缘。该第一排角度不同于第二排角度。该第一刀片 的单排沿纵向轴线从第二刀片的单排轴向地间隔开一排间距离。

一种用于处理来自车辆的发动机的排气流的排气处理系统也被提供。该 排气处理系统包括流动结构，该流动结构限定用于排气流的流体流动路径。 选择性催化还原(SCR)催化转化器与用于接收排气流的流体流动路径流体连 通。注射器在SCR催化转化器的上游与流体流动路径流体连通。该注射器 可操作以将还原剂注入排气流。混合器被布置在注射器的下游且在SCR催 化转化器的上游。该混合器可操作以混合还原剂和排气流。该混合器包括支 撑体部，该支撑体部在流体流动路径中限定大体矩形的混合腔。该混合腔沿 混合器的纵向轴线布置。该混合腔包括下表面，从下表面间隔开且相对的上 表面，在下表面和上表面之间延伸的第一侧边缘表面，和在下表面和上表面 之间延伸且与第一侧边缘表面相对的第二侧边缘表面。多个第一刀片被布置 为单排，且在混合腔的下表面和上表面之间延伸。该第一刀片的单排沿横向 轴线布置。横向轴线大体垂直地到纵向轴线。第一刀片的每个从上游边缘以 相对于横向轴线的第一排角度沿纵向轴线朝向混合腔的第一侧边缘表面延 伸到下游边缘。多个第二刀片被布置为单排，且在混合腔的下表面和上表面 之间延伸。该第二刀片的单排沿横向轴线布置。第二刀片的每个从上游边缘 以相对于横向轴线的第二排角度沿纵向轴线朝向混合腔的第二侧边缘表面 延伸到下游边缘。该第一排角度小于第二排角度。该第一刀片的单排沿纵向 轴线从第二刀片的单排轴向地间隔开一排间距离。

因此，该第一刀片的单排和第二刀片的单排蒸发还原剂且混合还原剂进 入排气流，而且在第二刀片的排的下游造成漩涡流动。该混合器提供了沿纵 向轴线的短混合长度和低压力降，且能便宜地制造。该混合器实现了进入排 气流的高还原剂蒸发率，其减少沉积且提供了高氮氧化物(NOx)转化率。

在另一方面本发明提供了一种用于车辆的排气处理系统的混合器，所述 混合器包括：

支撑体部，所述支撑体部相对大体矩形混合腔，所述混合腔相对流体流 动路径，所述流体流动路径沿纵向轴线被布置，其中所述混合腔包括下表面， 从下表面间隔开且与下表面相对的上表面，在下表面和上表面之间延伸的第 一侧边缘表面，和在下表面和上表面之间延伸且与第一侧边缘表面相对的第 二侧边缘表面；

多个第一刀片，被布置为单排且在混合腔的下表面和上表面之间延伸， 其中所述第一刀片的单排沿横向轴线布置，所述横向轴线大体垂直于纵向轴 线；

其中，第一刀片的每个从上游边缘沿纵向轴线以相对于横向轴线的第一 排角度朝向混合腔的第一侧边缘表面延伸到下游边缘；

多个第二刀片，被布置为单排且在混合腔的下表面和上表面之间延伸， 其中所述第二刀片的单排沿横向轴线布置；

其中，第二刀片的每个从上游边缘沿纵向轴线以相对于横向轴线的第二 排角度朝向混合腔的第二侧边缘表面延伸到下游边缘；

其中第一刀片的单排沿纵向轴线从第二刀片的单排轴向地间隔开一排 间距离；以及

其中所述第一排角度不同于第二排角度。

优选地，所述排间距离大于5毫米。

优选地，所述第一排角度小于第二排角度。

优选地，多个第一刀片的每个被布置为使得从每个相应第一刀片的上游 边缘延伸到下游边缘的线相对于横向轴线形成打开侧角度，且相对于横向轴 线形成第一排角度，其中所述打开侧角度和第一排角度是互补的角度，所述 打开侧角度是钝角，且所述第一排角度是锐角。

优选地，多个第二刀片的每个被布置为使得从每个相应第二刀片的上游 边缘延伸到下游边缘的线相对于横向轴线形成打开侧角度，且相对于横向轴 线形成第二排角度，其中所述打开侧角度和第二排角度是互补的角度，所述 打开侧角度是钝角，且所述第二排角度是锐角。

优选地，在横向轴线和每个相应的第一刀片之间的第一排角度在沿横向 轴线的第一轴向方向打开，在横向轴线和每个相应的第二刀片之间的第二排 角度在沿横向轴线的第二轴向方向打开，其中所述第一轴向方向与第二轴向 方向相反。

优选地，所述第一排角度在35°和60°之间，且第二排角度在35°和 60°之间。

优选地，所述第一排角度等于45°，且第二排角度等于50°。

优选地，所述多个第一刀片的每个包括第一刀片长度，所述第一刀片长 度在相应的第一刀片的上游边缘和下游边缘之间被测量，且所述的多个第二 刀片的每个包括第二刀片长度，所述第二刀片长度在相应的第二刀片的上游 边缘和下游边缘之间被测量，其中所述第一刀片长度小于第二刀片长度。

优选地，所述第一刀片长度在5毫米和15毫米之间，且第二刀片长度 在20毫米和30毫米之间。

优选地，所述第一刀片长度等于12毫米，且第二刀片长度等于24毫米。

优选地，多个第一刀片的每个相邻对沿横向轴线从彼此间隔开第一间隙 距离，且多个第二刀片的每个相邻对沿横向轴线从彼此间隔开第二间隙距 离，其中所述第一间隙距离小于第二间隙距离。

优选地，所述第一间隙距离在5毫米和15毫米之间，且第二间隙距离 在10毫米和20毫米之间。

优选地，所述第一间隙距离等于12毫米，且第二间隙距离等于14毫米。

优选地，所述多个第一刀片中的一个的下游边缘沿横向轴线与多个第二 刀片中的一个的上游边缘大体对齐，其距纵向轴线大约相等的距离。

本发明的另一方面提供了一种用于处理来自车辆的发动机的排气流的 排气处理系统，所述排气处理系统包括：

流动结构，限定用于排气流的流体流动路径；

选择性催化还原(SCR)催化转化器，与用于接收排气流动的流体流动路 径流体连通；

注射器，被布置为在SCR催化转化器的上游与流体流动路径流体连通， 且可操作以将还原剂38注入排气流；

混合器，被布置在注射器的下游和SCR催化转化器的上游，且可操作 以混合还原剂与排气流，其中所述混合器包括：

支撑体部，其限定大体矩形混合腔，所述混合腔在流体流动路径中，所 述流体流动路径沿纵向轴线布置，其中所述混合腔包括下表面，从下表面间 隔开且与其相对的上表面，在下表面和上表面之间延伸的第一侧边缘表面， 和在下表面和上表面之间延伸且与第一侧边缘表面相对的第二侧边缘表面；

多个第一刀片，被布置为单排且在混合腔的下表面和上表面之间延伸， 其中所述第一刀片的单排沿横向轴线布置，所述横向轴线大体垂直于纵向轴 线；

其中，第一刀片的每个从上游边缘以相对于横向轴线的第一排角度沿纵 向轴线朝向混合腔的第一侧边缘表面延伸到下游边缘；

多个第二刀片，被布置为单排且在混合腔的下表面和上表面之间延伸， 其中所述第二刀片的单排沿横向轴线布置；

其中，第二刀片的每个从上游边缘以相对于横向轴线的第二排角度沿纵 向轴线朝向混合腔的第二侧边缘表面延伸到下游边缘；

其中第一刀片的单排沿纵向轴线从第二刀片的单排轴向地间隔开一排 间距离；以及

其中所述第一排角度小于第二排角度。

优选地，所述多个第一刀片的每个包括第一刀片长度，所述第一刀片长 度在相应的第一刀片的上游边缘和下游边缘之间被测量，且所述的多个第二 刀片的每个包括第二刀片长度，所述第二刀片长度在相应的第二刀片的上游 边缘和下游边缘之间被测量，其中所述第一刀片长度小于第二刀片长度。

优选地，多个第一刀片的每个相邻对沿横向轴线从彼此间隔开第一间隙 距离，且多个第二刀片的每个相邻对沿横向轴线从彼此间隔开第二间隙距 离，其中所述第一间隙距离小于第二间隙距离。

优选地，所述排间距离大于5毫米；

第一排角度等于45°；

第二排角度等于50°；

第一刀片长度等于12毫米；

第二刀片长度等于24毫米；

第一间隙距离等于12毫米；以及

第二间隙距离等于14毫米。

优选地，所述多个第一刀片中的一个的下游边缘沿横向轴线与多个第二 刀片中的一个的上游边缘大体对齐，其距纵向轴线大约相等的距离。

当结合附图时，从下面的用于执行如所附权利要求限定的本学说的一些 最佳方式和其它实施例的具体描述可容易地明白本学说的上述特征和优点， 以及其它特征和优点。

附图说明

图1是车辆的发动机和排气处理系统的示意性平面图。

图2是当从平行于混合器的纵向轴线和横向轴线的平面观察时，排气处 理系统的混合器的示意性横截面图。

图3是当从布置在横向轴线上且与纵向轴线垂直的平面观察时，混合器 的示意性横截面上游视图。

图4是当从布置在横向轴线上且与纵向轴线垂直的平面观察时，混合器 的示意性横截面下游视图。

具体实施方式

本领域技术人员将会理解诸如“上方”、“下方”、“上”、“下”、“顶部”、 “底部”等术语被用于描述附图，且并不对本公开范围有任何限制，本发明 的范围由所附权利要求限定。而且，本教导在这里以功能和/或逻辑单元部件 和/或各种处理步骤的术语描述。应该理解这样的单元部件可包括任何数量的 硬件，软件和/或固件部件，其被配置为执行指定的功能。

参考图1，其中在多个视图中相同的标号指示相同的部件，排气处理系 统大体在20处示出。该排气处理系统20包括流动结构22，该流动结构22 被联接到车辆的发动机24。该发动机24可包括但不限于柴油发电机24。发 动机24的多个汽缸内的点燃的燃料产生排气流。该流动结构22接收排气流， 且限定用于排气流的流体流动路径26。排气流沿箭头28所示的方向被引导 穿过排气处理系统20的流动结构22。该排气处理系统20处理排气以减少不 期望的排放，且从排气移除颗粒物质，也就是烟灰。

该排气处理系统20可包括氧化催化剂30，该氧化催化剂30被布置为与 用于接收排气流的流体流动路径26流体连通。该氧化催化剂30包括流过式 蜂窝状结构，该蜂窝状结构覆盖有化学催化剂。该化学催化剂可包括贵金属， 包括但不限于铂或鈀。当加热到起燃温度时该化学催化剂与排气中的氧化反 应物(比如一氧化碳和未燃碳氢化合物)相互作用，从而减少不期望的排放。 该氧化催化剂30可包括任何适当的类型的氧化催化剂30，且可以以符合特 定设计参数所需的任何适当的方式设置尺寸或配置。

该排气处理系统20还可包括选择性催化还原(SCR)系统32。该SCR系 统32被布置为与用于接收排气流动的流体流动路径26流体连通。该SCR 系统32被布置在氧化催化剂30的下游。该SCR系统32包括注射器34和 SCR催化转化器36。该注射器34被布置为在SCR催化转化器36上游与流 体流动路径26流体连通，且可操作以将还原剂38注入排气流。该还原剂38 可包括但不限于尿素和水的混合。该还原剂38常常被称为柴油机排放流体 (DEF)。

SCR系统32还包括混合器40。该混合器40被布置在注射器34的下游 且在SCR催化转化器36的上游。该混合器40可操作以混合和/或蒸发还原 剂38进入排气流。当通过排气被加热时，还原剂38形成氨水。该SCR催 化转化器36包括化学催化剂，该化学催化剂导致或促进由还原剂38产生的 氨水和排气中的NOx(氮氧化物)之间的化学反应以形成氮气和水汽。

该排气处理系统20还可包括颗粒过滤器42。颗粒过滤器42从发动机 24的废气过滤颗粒物质，即，烟灰。该颗粒过滤器42可包括一个或多个基 板44，所述基板限定多个孔，排气必须流动通过所述多个孔。在排气流动穿 过孔时，颗粒物质收集在基板44上。颗粒过滤器42有时被再生，以去除被 收集的颗粒物质。颗粒过滤器42的再生包括加热颗粒过滤器42到足以燃烧 收集的颗粒物质为二氧化碳的温度。

参照图2至4，混合器40包括支撑体部46。该支撑体部46可直接地由 排气处理系统20的流动结构22限定，或可为独立的制品，其被布置在流动 结构22内和/或以其他方式附接到流动结构22。该支撑体部46限定混合腔 48。该混合腔48被布置为在用于排气流的流体流动路径26内和/或形成流体 流动路径26的一部分。该混合腔48沿纵向轴线50延伸，该纵向轴线50大 体平行于穿过混合腔48的流体流动路径26。如图3和4中最佳示出，该混 合腔48包括垂直于纵向轴线50的横截面，该横截面为大体矩形形状，其中 混合腔48的横截面的宽度大体比混合腔48的横截面的高度更大。该混合腔 48包括下表面52和上表面54，该上表面54从下表面52间隔开。该混合腔 48还包括第一侧边缘表面56和第二侧边缘表面58，该第一侧边缘表面56 在下表面52和上表面54之间延伸，该第二侧边缘表面58在下表面52和上 表面54之间延伸。该第二侧边缘表面58与第一侧边缘表面56相对。

参照图2，该混合腔40包括多个第一刀片60和多个第二刀片62。该多 个第一刀片60被布置为单排64。第一刀片60的每个在混合腔48的下表面 52和上表面54之间延伸。该第一刀片60的单排64沿横向轴线66布置或沿 横向轴线66延伸。该横向轴线66大体垂直于纵向轴线50以至该横向轴线 66和纵向轴线50形成大体平行于混合腔48的上表面54和/或下表面52的 平面。

第一刀片60的每个从上游边缘68沿纵向轴线50朝向混合腔48的第一 侧边缘表面56延伸。第一刀片60的每个相对于横向轴线66以第一排角度 72从上游边缘68延伸到下游边缘70。多个第一刀片60的每个被布置为使 得从每个相应第一刀片60的上游边缘68延伸到下游边缘70的线相对于横 向轴线66形成打开侧角度74，且还相对于横向轴线66形成第一排角度72。 每个相应的第一刀片60的打开侧角度74和第一排角度72是互补的角度， 也就是角度合计为180°。每个第一刀片60的打开侧角度74是钝角，且每 个第一刀片60的第一排角度72是锐角。

如图2中的最佳示出，多个第二刀片62被布置为单排76。第二刀片62 的每个在混合腔48的下表面52和上表面54之间延伸。该第二刀片62的单 排76沿横向轴线66延伸和/或沿横向轴线66布置。

第二刀片62的每个从上游边缘78沿纵向轴线50朝向混合腔48的第二 侧边缘表面58延伸。第二刀片62的每个相对于横向轴线66以第二排角度 82从上游边缘78延伸到下游边缘80。多个第二刀片62的每个被布置为使 得从每个相应第二刀片62的上游边缘78延伸到下游边缘80的线相对于横 向轴线66形成打开侧角度84，且还相对于横向轴线66形成第二排角度82。 每个相应的第二刀片62的打开侧角度84和第二排角度82是互补的角度， 也就是角度合计180°。每个第二刀片62的打开侧角度84是钝角，且每个 第二刀片62的第二排角度82是锐角。

如图2中所示，在横向轴线66和每个相应的第一刀片60之间的第一排 角度72在沿横向轴线66的第一轴向方向86中打开。在横向轴线66和每个 相应的第二刀片62之间的第二排角度82在沿横向轴线66的第二轴向方向 88中打开。该第一轴向方向86与第二轴向方向相反。因此，当在如图2的 页面中观察时，该第一刀片60向下游且向右方或朝第一侧边缘表面56成角 度，该第二刀片62向下游且向左方或朝向第二侧边缘表面58成角度。

该第一排角度72包括或限定一值，该值不同于第二排角度82的值。更 具体地说，该第一排角度72小于第二排角度82。优选地，该第一排角度72 在35°和60°之间，且第二排角度82在35°和60°之间。更具体地说， 该第一排角度72等于45°，且第二排角度82等于50°。

如图2中所示，该第一刀片60的单排64沿纵向轴线50从第二刀片62 的单排76轴向地间隔开排间距离90。因此，该第一刀片60的下游边缘70 沿纵向轴线50从第二刀片62的上游边缘78轴向地间隔开。优选地，该排 间距离90大于5毫米。更优选地，该排间距离90约等于10毫米。

如图2中所示，多个第一刀片60的每个包括第一刀片长度92，该第一 刀片长度在每个相应的第一刀片60的上游边缘68和下游边缘70之间被测 量。多个第二刀片62的每个包括第二刀片长度94，该第二刀片长度94在每 个相应的第二刀片62的上游边缘78和下游边缘80之间被测量。该第一刀 片长度92不同于第二刀片长度94。更具体地说，该第一刀片长度92小于第 二刀片长度94。优选地，该第一刀片长度92在5毫米和15毫米之间，第二 刀片长度94在20毫米和30毫米之间。更优选地，该第一刀片长度92等于 12毫米，且第二刀片长度94等于24毫米。

如图2中所示，多个第一刀片60的每个相邻对沿横向轴线66从彼此间 隔开第一间隙距离96。多个第二刀片62的每个相邻对沿横向轴线66从彼此 间隔开第二间隙距离98。该第一间隙距离96不同于第二间隙距离98。更具 体地说，该第一间隙距离96小于第二间隙距离98。优选地，该第一间隙距 离96在5毫米和15毫米之间，第二间隙距离98在10毫米和20毫米之间。 更优选地，该第一间隙距离96等于12毫米，且第二间隙距离98等于14毫 米。

由于第一间隙距离96不同于第二间隙距离98，第一刀片60的每个不能 沿横向轴线66与第二刀片62中的一个对齐。然而，多个第一刀片6的至少 一个的下游边缘70沿横向轴线66与多个第二刀片62的至少一个的上游边 缘78大体对齐。因此，第一刀片60的至少一个的下游边缘70和第二刀片 62的至少一个的上游边缘78从纵向轴线50间隔开大约相等的距离。如图2 中最佳示出，该最左侧第一刀片60和最左侧第二刀片62，如图2的页面上 所示，沿横向轴线66彼此大体对齐。

如图2中最佳示出，第一刀片60的排64和第二刀片62的排76不在混 合腔48的第一侧边缘表面56和第二侧边缘表面58之间居中。而是，第一 刀片60的排64和第二刀片62的排76朝向混合腔48的第一侧边缘表面56 或第二侧边缘表面58中的一个侧向偏移，也就是更靠近其中一个。如所示， 第一刀片的排64和第二刀片62的排76偏移为更靠近第一侧边缘表面56。 这在最左侧第一刀片60和最左侧第二刀片62(当在图2的页面上观察时)之 间相对于第二侧边缘表面58提供的路径比最右侧第一刀片60和最右侧第二 刀片62(当在图2的页面上观察时)之间相对于第一侧边缘表面56的路径更 大。第一刀片60的排64和第二刀片62的排76的该偏移配置帮助诱发布置 在第二刀片62的排76下游的漩涡流动。

本详细说明和附图是为了支持和描述本发明，但是本发明的保护范围由 权利要求书来限定。尽管用于执行本教导的一些最佳模式和其他实施例已经 详细地描述，存在用于实施所附权利要求中限定的本教导的各种替代设计和 实施例。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年8月21日提交的印度临时专利申请 No.864/KOL/2014的权益和申请日期，其全部内容通过参考并入于此。