用于紧凑式系统的废气混合器

摘要

一种混合器包括多个沿纵轴线延伸的叶片。这些叶片布置成单排，并且沿横轴线彼此轴向地间隔开。每个叶片限定一个窗口。每个叶片包括上游部分和下游部分。每个叶片包括在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间形成内叶片角的窗口处的弯曲部。叶片的单排布置成包括第一叶片组和第二叶片组。第一叶片组中每个叶片的内叶片角沿横轴线朝向第一轴向方向。第二叶片组中每个叶片的内叶片角沿横轴线朝向第二轴向方向。

权利要求

1.一种用于车辆的废气处理系统的混合器，所述混合器包括：

支撑体，其限定基本上呈矩形的混合室，所述混合室限定沿纵轴线设置的流体流动路径，其中所述混合室包括下表面、与所述下表面间隔开且与其相对的上表面、在所述下表面与所述上表面之间延伸的第一侧向边缘表面以及在所述下表面与所述上表面之间延伸且与所述第一侧向边缘表面相对的第二侧向边缘表面；

多个叶片，其在所述混合器的所述下表面和所述上表面之间延伸，并且布置成单排，沿基本上与所述纵轴线垂直的横轴线彼此轴向地间隔开；

其中多个叶片的每个沿所述纵轴线从上游边缘延伸到下游边缘；

其中所述多个叶片的每个均限定窗口，所述窗口具有上游窗口边缘和沿所述纵轴线与所述上游窗口边缘间隔开的下游窗口边缘，使得所述多个叶片的每个均包括设置在其各自的上游边缘与其各自的上游窗口边缘之间的上游部分，和设置在其各自的下游窗口边缘与其各自的下游边缘之间的下游部分；并且其中所述多个叶片的每个包括在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间形成内叶片角的弯曲部。

2.根据权利要求1所述的混合器，其中所述多个叶片的每个的所述内叶片角介于90°与

130°之间。

3.根据权利要求1所述的混合器，其中所述多个叶片的每个的所述上游部分伸出以相对于所述横轴线形成上游内角和互补的上游外角，并且其中所述上游内角是介于45°与65°之间的锐角。

4.根据权利要求3所述的混合器，其中所述多个叶片的每个的所述下游部分伸出以相对于所述横轴线形成下游内角和互补的下游外角，并且其中所述下游内角是介于45°与65°之间的锐角。

5.根据权利要求4所述的混合器，其中所述上游内角和所述下游内角彼此相等。

6.根据权利要求1所述的混合器，其中所述多个叶片的每个的所述上游部分限定在其各自的上游边缘与其各自的上游窗口边缘之间测量的上游长度，其中所述多个叶片的每个的所述下游部分限定在其各自的下游窗口边缘与其各自的下游边缘之间测量的下游长度，并且其中所述上游长度小于所述下游长度。

7.根据权利要求1所述的混合器，其中所述多个叶片的每个中的所述弯曲部均限定具有介于3.0mm与11.0mm之间的半径的圆弧。

8.根据权利要求1所述的混合器，其中所述多个叶片的每个均包括与所述支撑体的所述上表面相邻设置的上桥部分，并且所述上桥部分在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间延伸。

9.根据权利要求8所述的混合器，其中所述多个叶片的每个均包括与所述支撑体的所述下表面相邻设置的下桥部分，并且所述下桥部分在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间延伸。

10.根据权利要求1所述的混合器，其中所述多个叶片的所述单排布置成包括第一叶片组和第二叶片组，其中所述第一叶片组中所述多个叶片的每个的所述内叶片角沿所述横轴线朝向第一轴向方向，并且其中所述第二叶片组中所述多个叶片的每个的所述内叶片角沿所述横轴线朝向第二轴向方向。

说明书

用于紧凑式系统的废气混合器

技术领域

[0001] 本发明一般涉及用于车辆废气处理系统中将还原剂混合到废气流中的混合器。

背景技术

[0002] 废气处理系统，特别是用于具有柴油发动机的车辆，可以包括选择性催化还原(SCR)催化转化器。SCR催化转化器通过设置在SCR催化转化器上游的喷射器，与被引入废气流中的还原剂发生反应。还原剂通过SCR催化转化器中的催化剂与废气中的氮氧化物发生反应，以将废气中的氮氧化物转化成氮气和水。还原剂可以包括尿素和水的混合物。废气处理系统包括混合器，该混合器设置在还原剂喷射器的下游和SCR催化转化器的上游。混合器将还原剂混合并且/或者蒸发到废气流中。

发明内容

[0003] 提供了用于车辆的废气处理系统的混合器。混合器包括支撑体。支撑体包括基本上呈矩形的混合室，该混合室限定沿纵轴线设置的流体流动路径。混合室包括下表面、与下表面间隔开且与其相对的上表面、在下表面与上表面之间延伸的第一侧向边缘表面、以及在下表面与上表面之间延伸且与第一侧向边缘表面相对的第二侧向边缘表面。多个叶片在混合室的下表面与上表面之间延伸。多个叶片布置成单排，并且沿基本上垂直于纵轴线的横轴线彼此轴向地间隔开。多个叶片的每个沿纵轴线从上游边缘延伸到下游边缘。多个叶片的每个限定一个窗口。窗口包括上游窗口边缘和沿纵轴线与上游窗口边缘间隔开的下游窗口边缘。多个叶片的每个包括设置在其各自的上游边缘与其各自的上游窗口边缘之间的上游部分、和设置在其各自的下游窗口边缘与其各自的下游边缘之间的下游部分。多个叶片的每个包括在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间形成内叶片角的弯曲部。

[0004] 还提供了流体混合器。流体混合器包括具有基本上呈矩形的混合室的支撑体，该混合室限定沿纵轴线设置的流体流动路径。混合室包括下表面、与下表面间隔开且与其相对的上表面、在下表面与上表面之间延伸的第一侧向边缘表面、以及在下表面与上表面之间延伸且与第一侧向边缘表面相对的第二侧向边缘表面。多个叶片在混合室的下表面与上表面之间延伸。多个叶片布置成单排，并且沿基本上垂直于纵轴线的横轴线彼此轴向地间隔开。多个叶片的每个沿纵轴线从上游边缘延伸到下游边缘。多个叶片的每个限定具有上游窗口边缘和沿纵轴线与上游窗口边缘间隔开的下游窗口边缘的窗口。多个叶片的每个包括设置在其各自的上游边缘与其各自的上游窗口边缘之间的上游部分、和设置在其各自的下游窗口边缘与其各自的下游边缘之间的下游部分。多个叶片的每个包括与支撑体的上表面相邻设置的上桥部分，并且该上桥部分在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间延伸。多个叶片的每个包括与支撑体的下表面相邻设置的下桥部分，并且该下桥部分在其各自的上游部分与其各自的下游部分之间延伸。窗口被设置在上桥部分与下桥部分之间。多个叶片的每个包括弯曲部，该弯曲部由其各自的上桥部分与其各自的下桥部分所限定。多个叶片的每个中的弯曲部形成其各自的上游部分与其各自的下游部分之间的内叶片角。多个叶片的单排布置成包括第一叶片组和第二叶片组。第一叶片组中多个叶片的每个的内叶片角沿横轴线朝向第一轴向方向。第二叶片组中多个叶片的每个的内叶片角沿横轴线朝向第二轴向方向。

[0005] 因此，多个叶片的朝向和构造将还原剂蒸发并将还原剂混合到废气流中，此外还在多个叶片的下游产生回旋流。混合器提供了沿具有较低压力降的纵轴线的短混合长度，并且其制造并不昂贵。混合器实现了较高的进入废气流的还原剂蒸发率，这减少了沉积物并提供了较高的氮氧化物(NOx)转化率。

[0006] 从结合附图时作出的以下对实施本教导的最佳方式的详细描述中，本教导的上面特征和优点以及其它特征和优点是容易显而易见的。

附图说明

[0007] 图1是车辆的发动机和废气处理系统的示意性平面图。

[0008] 图2是废气处理系统的混合器的示意性截面图，如沿与混合器的纵轴线和横轴线平行的平面所视。

[0009] 图3是混合器的示意性截面图。

[0010] 图4是混合器的叶片的示意性透视图。

[0011] 图5是展平在平面上的叶片的示意性平面图。

具体实施方式

[0012] 本领域的普通技术人员将会认识到，术语比“上面”、“下面”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等等，仅描述性地用于图中，而不表示对本发明范围的限制，本发明范围如由所附权利要求所限定。

[0013] 参照图1，其中相同的附图标记表示多个视图中相同的部分，废气处理系统一般以20示出。废气处理系统20包括耦合到车辆的发动机24的流动结构22。发动机24可以包括，但不限于柴油发动机24。燃料在发动机24的多个气缸(未示出)内点火，从而产生了废气流。流动结构22接收废气流，并且限定废气流的流体流动路径26。废气流在由箭头28指示的方向上被引导通过废气处理系统20的流动结构22。废气处理系统20处理废气以减少不期望的排放物，并且从废气中除去颗粒物质，即：烟灰。

[0014] 废气处理系统20可以包括设置成与用于接收废气流的流体流动路径26流体连通的氧化催化剂30。氧化催化剂30包括覆盖有化学催化剂的流通式蜂窝结构。化学催化剂可以包括贵金属，其包括但不限于铂或钯。当被加热到起燃温度时，化学催化剂与废气中的反应物(比如：一氧化碳和未经燃烧的烃)相互作用并将其氧化从而减少了不期望的排放物。氧化催化剂30可以包括任何合适类型的氧化催化剂30，并且可以以满足特定设计参数所需的任何合适的方式来设计尺寸和构造。

[0015] 废气处理系统20可以进一步包括选择性催化还原(SCR)系统32。SCR系统32设置成与用于接收废气流的流体流动路径26流体连通。SCR系统32被设置在氧化催化剂30的下游。SCR系统32包括喷射器34和SCR催化转化器36。喷射器34设置成与SCR催化转化器36上游的流体流动路径26流体连通，并且可操作地用于将还原剂38喷射到废气流中。还原剂38可以包括，但不限于尿素和水的混合物。还原剂38通常被称为柴油机尾气处理液(DEF)。

[0016] SCR系统32进一步包括混合器40。混合器40设置在喷射器34的下游，并且在SCR催化转化器36的上游。混合器40可操作地用于将还原剂38混合并且/或者蒸发到废气流中。当被废气加热时，还原剂38形成氨。SCR催化转化器36包括导致或加速由还原剂38产生的氨与废气中的NOx(氮氧化物)之间的化学反应以形成氮气和水蒸气的化学催化剂。

[0017] 废气处理系统20可以进一步包括颗粒过滤器42。颗粒过滤器42从发动机24的废气中过滤颗粒物质，即：烟灰。颗粒过滤器42可以包括一个或多个限定多个孔的基底44，废气必须流过这些孔。当废气流过这些孔时，颗粒物质收集在基底44上。颗粒过滤器42有时被再生以除去所收集的颗粒物质。颗粒过滤器42的再生包括将颗粒过滤器42加热到足以使所收集的颗粒物质燃烧成二氧化碳的温度。

[0018] 参照图2和图3，混合器40包括支撑体46。支撑体46可以直接由废气处理系统20的流动结构22来限定，或者可以是设置在流动结构22内并且/或者以其它方式附连到流动结构22的单独制品。支撑体46限定了混合室48。混合室48设置在废气流的流体流动路径26中并且/或者形成其一部分。混合室48沿纵轴线50延伸，纵轴线50一般与通过混合室48的流体流动路径26平行。参照图3，混合室48包括垂直于纵轴线50的形状基本上呈矩形的截面，其中混合室48的截面的宽度52通常大于混合室48的截面的高度54。混合室48包括下表面56和与下表面56相隔开且与其相对的上表面58。混合室48进一步包括在下表面56与上表面58之间延伸的第一侧向边缘表面60，和在下表面56与上表面58之间延伸的第二侧向边缘表面62。第二侧向边缘表面62与第一侧向边缘表面60相对。

[0019] 参照图2和图3，混合器40包括多个叶片64。多个叶片64布置成单排66。如图3中所示，每个叶片64在混合室48的下表面56与上表面58之间延伸。如图2中最佳所示，叶片64的单排66沿横轴线68来设置或者延伸。叶片64沿横轴线68彼此互相轴向地间隔开。横轴线68基本上垂直于纵轴线50，从而使横轴线68和纵轴线50形成基本上与混合室48的或上表面58和/或下表面56平行的平面。

[0020] 参照图4和图5，每个叶片64沿上游边缘70与下游边缘72之间的纵轴线50延伸。每个叶片64限定一个窗口74。如图5中最佳所示，其中示出了展平在平面上的叶片64之一，每个各自的叶片64的窗口74包括上游窗口边缘76和下游窗口边缘78。下游窗口边缘78沿纵轴线50与上游窗口边缘76间隔开。多个叶片64的每个包括上游部分80和下游部分82。每个各自的叶片64的上游部分80设置在其各自的上游边缘70与其各自的上游窗口边缘76之间。每个各自的叶片64的下游部分82设置在其各自的下游窗口边缘78与其各自的下游边缘72之间。

[0021] 参照图4和图5，每个叶片64包括上桥部分84和下桥部分86。每个各自的叶片64的上桥部分84设置成与支撑体46的上表面58相邻，并且在其各自的上游部分80和其各自的下游部分82之间延伸。每个各自的叶片64的下桥部分86设置成与支撑体46的下表面56相邻，并且在其各自的上游部分80和其各自的下游部分82之间延伸。因此，如图5中最佳所示，窗口74由第一侧上的上桥部分84、和第二侧上的下桥部分86、第三侧上的上游部分80以及第四侧上的下游部分82所界定并限定。

[0022] 参考图5，多个叶片64的每个的上游部分80限定上游长度88。每个各自的叶片64的上游长度88在其各自的上游边缘70与其各自的上游窗口边缘76之间测量。每个叶片64的下游部分82限定下游长度90。每个各自的叶片64的下游长度90在其各自的下游窗口边缘78与其各自的下游边缘72之间测量。在这些图中所示且在本文所描述的示例性实施例中，上游长度88小于下游长度90。然而，应该理解的是此构造可以是相反的，其具有大于上游长度88的下游长度90。

[0023] 参照图2和图4，每个叶片64包括弯曲部92，弯曲部92形成在其各自的上游部分80与其各自的下游部分82之间的内叶片角94。在这些图中所示且在本文所描述的示例性实施例中，每个叶片64的上桥部分84和下桥部分86限定其各自的弯曲部92。然而，应该理解的是弯曲部92可以替代地由每个各自的叶片64的或者上游部分80或者下游部分82所限定。

[0024] 参照图2，每个叶片64中的弯曲部92限定了具有半径96的圆弧。优选地，每个各自的叶片64的圆弧的半径96介于3.0mm与11.0mm的范围之间。更优选地，每个叶片64中弯曲部92的半径96大约等于7.25mm。

[0025] 参照图2，每个叶片64的内叶片角94优选地介于90°与130°的范围之间。更优选地，每个叶片64的内叶片角94大约等于110°。然而，应该理解的是每个各自的叶片64的内叶片角可以不同于本文指出的示例性值。

[0026] 参照图2，每个叶片64的上游部分80伸出到与横轴线68相交处以相对于横轴线68形成上游内角98和互补的上游外角100。上游内角98是锐角，然而上游外角100是钝角。优选地，每个各自的叶片64的上游内角98介于45°与65°的范围之间。更优选地，每个叶片64的上游内角98大约等于55°。然而，应该理解的是每个各自的叶片64的上游内角98可以不同于本文指出的示例性值。

[0027] 参照图2，每个叶片64的下游部分82伸出到与横轴线68相交处以相对于横轴线68形成下游内角102和互补的下游外角104。下游内角102是锐角，然而下游外角104是钝角。优选地，每个各自的叶片64的下游内角102介于45°与65°的范围之间。更优选地，叶片64的下游内角102大约等于55°。然而，应该理解的是每个各自的叶片64的下游内角102可以不同于本文指出的示例性值。在这些图中所示且在本文所描述的混合器40的示例性实施例中，上游内角98和下游内角102彼此相等。然而，应该理解的是上游内角98和下游内角102可以彼此不同。

[0028] 参照图2和图4，窗口74限定由上游窗口边缘76、下游窗口边缘78、由上桥部分84限定的上窗口74、以及由下桥部分86限定的下窗口74之间的区域。在这些图中所示且在本文所描述的示例性实施例中，每个各自的叶片64的窗口74的更大百分比的区域设置在其各自的弯曲部92与其各自的下游窗口边缘78之间，而不是设置在其各自的上游窗口74与其各自的弯曲部92之间。因此，更多的窗口74设置在弯曲部92的下游而不是设置在弯曲部92的上游。

[0029] 如以上所指出的，叶片64布置成单排，该单排在第一侧向边缘表面60与第二侧向边缘表面62之间延伸。在单排66之内，每个叶片64沿横轴线68彼此互相轴向地间隔开。参照图2，单排66的叶片64布置成包括第一叶片64组106和第二叶片64组108。第一叶片64组106和第二叶片64组108跨越纵轴线50设置成彼此互为镜像。因此，安置第一叶片64组106中的叶片64以使得每个各自的叶片64中的弯曲部92在沿横轴线68的第一轴向方向110上打开，并且安置第二叶片64组108中的叶片64以使得每个各自的叶片64中的弯曲部92在沿横轴线68的第二轴向方向112上打开。因此，第一叶片64组106中的每个叶片64的内叶片角94沿横轴线68朝向第一轴向方向110，并且第二叶片64组108中的每个叶片64的内叶片角94沿横轴线68朝向第二轴向方向112。

[0030] 优选地，并且如这些图中所示，设置在第一叶片64组106中的叶片64的数量等于设置在第二叶片64组108中的叶片64的数量。然而，应该理解的是，设置在第一叶片64组106中的叶片64的数量可以不同于设置在第二叶片64组108中的叶片64的数量。如这些图中所示，第一叶片64组106包括三个叶片64，并且第二叶片64组108包括三个叶片64。然而，应该理解的是，第一叶片64组106和第二叶片64组108的每个中叶片64的数目或数量可以不同于这些图所示且在本文所描述的示例性数目。因此，第一叶片64组106和第二叶片64组108每个都可以包括多于或少于每个中所示的三个叶片64。

[0031] 具体实施方式和这些附图或图支持并描述了本发明，但本发明的范围仅由权利要求所限定。虽然用于实施本教导的某些最佳方式及其它实施例已经被详细描述了，但是仍存在用于实践所附权利要求书中限定的本发明的各种可选设计和实施例。