使用可变横截面折回式布置的柴油机排气处理液混合主体及其相关方法技术

一种后处理装置，其包括配置为接收排放气体的过滤器和配置为处理排放气体的选择性催化还原(SCR)系统。主体混合器布置在过滤器的下游以及在SCR系统的上游。主体混合器包括界定内部体积的壳体并包括至少第一通道、第二通道和第三通道。第一通道接收来自过滤器的排放气体流并朝向第二通道引导该排放气体流。第二通道沿着与第一方向相反的第二方向朝向第三通道重定向该流。第三通道沿着与第二方向相反的第三方向朝向SCR系统重定向该流。喷射口布置在壳体的侧壁上并且配置为将排气还原剂传送到内部体积中。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用可变横截面的折回式布置的柴油机排气处理液混合主体相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月22日提交的申请号为62/067,168的美国临时专利申请的优先权的利益，其内容通过引用以其整体并入本文。
本公开通常涉及用于内燃(IC)发动机的排气后处理系统(exhaustaftertreatmentsystem)。背景在IC发动机(例如，柴油动力发动机)中的燃烧过程中，硫与一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)同时形成为各种硫氧化物(SOx)。通常，排气中存在的SOx的总量的97％-99％包括二氧化硫(SO2)，并且1％-3％包括三氧化硫(SO3)。因此，具有较高硫含量的燃料往往产生更多量的SO3。例如，硫含量为1000ppm的燃料可形成约1-3ppm的SO3。排放后处理系统用于接收并处理由IC发动机产生的排放气体。常规排气后处理系统包括降低存在于排气中的有害排气排放物的水平的几个不同部件中的任一个。例如，柴油动力的IC发动机的某些排气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)催化器，以在氨(NH3)存在的情况下将NOx(以某个份额的NO和NO2)转化成无害氮气(N2)和水蒸汽(H2O)。通常在这种常规的后处理系统中，排气还原剂(例如，诸如尿素的柴油机排气处理液(dieselexhaustfluid))被注入到后处理系统内以提供氨源，并与排放气体混合在一起以部分地还原SOx和/或NOx气体。然后，排放气体的还原副产物流体地传送到被包括在SCR后处理系统中的催化器，以使大体上所有的SOx和NOx气体分解成从这种常规的SCR后处理系统排出的相对无害的副产物。SO3可与氨反应产生硫酸铵((NH4)2SO4)和硫酸氢铵(NH4HSO4)。在用于排放气体后处理(例如，柴油机排放气体)的常规的选择性催化还原系统中，尿素通常用作氨源，以用于还原包括在IC发动机的排放气体(例如，柴油机排放气体)中的SOx和NOx气体。传送到常规的后处理系统中的尿素或任何其它氨源可以沉积在后处理系统的侧壁和/或部件上。此外，后处理系统的效率可以取决于排气还原剂与排放气体的混合、排放气体的温度和/或排放气体所经历的背压。概述本文描述的实施方案通常涉及用于与IC发动机一起使用的排气后处理系统，并且特别地涉及包括主体混合器的排气后处理系统，该主体混合器用于将排气还原剂与排放气体混合。在一些实施方案中，后处理系统包括过滤器，该过滤器配置为接收排放气体，并当排放气体流动经过过滤器时从该排放气体大体上移除任何微粒。后处理系统还包括选择性催化还原(SCR)系统，其定位在过滤器的下游并且配置为处理流动经过该SCR系统的排放气体。主体混合器布置在过滤器的下游以及在SCR系统的上游。主体混合器包括界定内部体积的壳体。壳体构造成包括至少第一通道、第二通道和第三通道。第一通道构造成接收来自过滤器的排放气体流并朝向第二通道引导该排放气体流。第二通道构造成沿着大体上与第一方向相反的第二方向朝向第三通道重定向该流。第三通道构造成沿着大体上与第二方向相反的第三方向朝向SCR系统重定向该流。喷射口布置在壳体的侧壁上并且配置为将排气还原剂传送到内部体积中。在一些实施方案中，主体混合器配置为当排放气体流动经过第一通道、第二通道和第三通道时，将排气还原剂与排放气体混合。在一个实施方案中，第一间隔壁(firstpartitionwall)和第二间隔壁布置在由后处理系统界定的内部体积中，并定向成界定第一通道、第二通道和第三通道。在另一个实施方案中，第一间隔壁和第二间隔壁布置成彼此大体上平行。在另一个实施方案中，第一间隔壁和第二间隔壁大体上是弧形的。在另一组的实施方案中，用在后处理系统中的用于将引入到后处理系统中的还原剂与流动经过后处理系统的排放气体混合的混合器包括界定内部体积的壳体。壳体界定至少第一通道、第二通道和第三通道。第一通道构造成接收排放气体流并沿着第一方向朝向第二通道引导该流。第二通道构造成沿着大体上与第一方向相反的第二方向朝向第三通道重定向该流。第三通道构造成沿着大体上与第二方向相反的第三方向朝向壳体的出口重定向该流。喷射口界定在壳体的侧壁上并且构造成允许将还原剂引入到壳体中。在另一组实施方案中，促进还原剂与流动经过包括至少SCR系统的后处理系统的排放气体混合的方法包括，将混合器定位在SCR系统的上游。混合器包括界定内部体积的壳体。壳体包括至少第一通道、第二通道、第三通道和喷射口，该喷射口在靠近第一通道处界定在壳体的侧壁上。还原剂通过喷射口引入到第一通道中。排放气体流动到第一通道中。第一通道构造成沿着第一方向朝向第二通道引导该流。第二通道构造成沿着大体上与第一方向相反的第二方向朝向第三通道重定向该流。第三通道构造成沿着大体上与第二方向相反的第三方向朝向SCR系统重定向该流。应认识到，前述概念和在下面更详细讨论的另外的概念(假定这样的概念不相互不一致)的所有组合被设想为本文所公开的专利技术主题的一部分。特别是，出现在本公开末尾的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的专利技术主题的一部分。附图简述从结合附图进行的下面的描述和所附权利要求中，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分明显。应理解，这些附图只描绘根据本公开的几个实施方式且因此不应被考虑为其范围的限制，本公开将以额外的特殊性和细节通过使用附图而被描述。图1是根据实施方案的包括主体混合器的后处理系统的示意性框图。图2A是根据实施方案的主体混合器的前视图，并且图2B示出了图2A的主体混合器的沿着线A-A截取的侧视横截面图。图3A是根据实施方案的主体混合器的前视图，并且图3B示出了图3A的主体混合器的沿着线B-B截取的侧视横截面图。图4是根据另一个实施方案的主体混合器的侧视横截面图。图5是根据另一个实施方案的主体混合器的侧视横截面图。图6是根据另一个实施方案的主体混合器的侧视横截面图。图7是使用混合器促进还原剂与排放气体混合的方法的实施方案的示意性流程图。在整个下面的详细描述中参考了附图。在附图中，相似的符号一般标识相似的部件，除非上下文另有规定。在详细描述、附图和权利要求中描述的例证性实施方式并不意味着是限制性的。可利用其它实施方式，且可做出其它变化，而不偏离这里提出的主题的精神或范围。将容易理解，如在本文大体所述和在附图中示出的本公开的方面可在各种不同的配置中被布置、代替、组合和设计，其中所有配置被明确地设想并构成本公开的一部分。各种实施方案的详细描述本文描述的实施方案通常涉及用于与IC发动机一起使用的排气后处理系统，并且特别地涉及包括主体混合器的排气后处理系统，该主体混合器用于将排放气体与排气还原剂混合。本文描述的实施方案相较于常规的后处理系统可以提供多个优点，包括例如：(1)主体混合器中的排气还原剂(例如，诸如尿素的柴油机排气处理液)与排放气体(例如，柴油机排放气体)的有效混合；(2)减少主体混合器的侧壁上的排气还原剂沉积物(例如，尿素沉积物)；(3)降低流动经过后处理系统的排放气体的背压，从而提高燃油经济性并降低操作成本；(4)增加排放气体在后处理系统中的停留时间，允许排气还原剂与排放气体更好地混合；(5)减少混合排放气体与排气还原剂所需的空间；(6)提升保温性；和(7)降低整体成本。图1示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后处理系统，包括：过滤器，其配置为接收排放气体并从流动经过所述过滤器的所述排放气体大体上移除任何微粒；选择性催化还原系统，其定位在所述过滤器的下游并且配置为处理流动经过所述选择性催化还原系统的所述排放气体；和主体混合器，其布置在所述过滤器的下游以及在所述选择性催化还原系统的上游，所述主体混合器包括：壳体，其界定内部体积，所述壳体包括至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道构造成接收来自所述过滤器的所述排放气体的流并沿着第一方向朝向所述第二通道引导所述流，所述第二通道构造成沿着大体上与所述第一方向相反的第二方向朝向所述第三通道重定向所述流，所述第三通道构造成沿着大体上与所述第二方向相反的第三方向朝向所述选择性催化还原系统重定向所述流；和喷射口，其布置在所述壳体的侧壁上并且配置为将排气还原剂传送到所述内部体积中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.22 US 62/067,1681.一种后处理系统，包括：过滤器，其配置为接收排放气体并从流动经过所述过滤器的所述排放气体大体上移除任何微粒；选择性催化还原系统，其定位在所述过滤器的下游并且配置为处理流动经过所述选择性催化还原系统的所述排放气体；和主体混合器，其布置在所述过滤器的下游以及在所述选择性催化还原系统的上游，所述主体混合器包括：壳体，其界定内部体积，所述壳体包括至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道构造成接收来自所述过滤器的所述排放气体的流并沿着第一方向朝向所述第二通道引导所述流，所述第二通道构造成沿着大体上与所述第一方向相反的第二方向朝向所述第三通道重定向所述流，所述第三通道构造成沿着大体上与所述第二方向相反的第三方向朝向所述选择性催化还原系统重定向所述流；和喷射口，其布置在所述壳体的侧壁上并且配置为将排气还原剂传送到所述内部体积中。2.根据权利要求1所述的后处理系统，其中所述主体混合器构造成当所述排放气体流动经过所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道时，将所述排气还原剂与所述排放气体混合。3.根据权利要求1所述的后处理系统，其中第一间隔壁和第二间隔壁布置在由所述壳体界定的所述内部体积中，所述第一间隔壁和所述第二间隔壁定向成界定所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道。4.根据权利要求3所述的后处理系统，其中所述第一间隔壁和所述第二间隔壁布置成彼此大体上平行。5.根据权利要求3所述的后处理系统，其中所述第一间隔壁和所述第二间隔壁大体上是弧形的。6.根据权利要求4所述的后处理系统，其中所述第一间隔壁的第一间隔壁第一端部与所述壳体的第一侧壁接触，所述第一间隔壁的与所述第一间隔壁第一端部相对的第一间隔壁第二端部远离第二侧壁，所述第二侧壁定位成与所述第一侧壁相对，并且其中所述第二间隔壁的第二间隔壁第一端部与所述第二侧壁接触，所述第二间隔壁的与所述第二间隔壁第一端部相对的第二间隔壁第二端部远离所述第一侧壁，使得所述第一间隔壁和所述第二间隔壁彼此部分地重叠，以界定所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道。7.根据权利要求5所述的后处理系统，其中所述第一间隔壁的第一间隔壁第一端部与所述壳体的第一侧壁接触，所述第一间隔壁远离所述第一侧壁弯曲，使得所述第一间隔壁的第一间隔壁第二端部定位成远离所述第一侧壁并远离第二侧壁，所述第二侧壁定位成与所述第一侧壁正交，并且其中所述第二间隔壁的第二间隔壁第一端部与所述第二侧壁接触，所述第二间隔壁远离所述第二侧壁弯曲，使得所述第二间隔壁的第二间隔壁第二端部定位成远离所述第一侧壁和所述第二侧壁，所述第一间隔壁第二端部和所述第二间隔壁第二端部定位成彼此靠近。8.根据权利要求7所述的后处理系统，其中所述第一间隔壁和所述第二间隔壁中的每个具有弧长度，使得所述第一间隔壁和所述第二间隔壁的至少一部分彼此重叠，以界定所述第一通道和所述第二通道。9.根据权利要求5所述的后处理系统，其中所述第一间隔壁的第一间隔壁第一端部与所述壳体的第一侧壁接触，所述第一间隔壁远离所述第一侧壁弯曲，使得所述第一间隔壁的第一间隔壁第二端部定位成远离所述第一侧壁并远离第二侧壁，所述第二侧壁与所述第一侧壁相对，并且其中所述第二间隔壁的第二间隔壁第一端部与所述第二侧壁接触，所述第二间隔壁远离所述第二侧壁弯曲，使得所述第二间隔壁的第二间隔壁第二端部定位成远离所述第一侧壁和所述第二侧壁。10.根据权利要求1所述的后处理系统，其中第一间隔壁、第二间隔壁和第三间隔壁定位在由所述壳体界定的所述内部体积中，所述第一间隔壁的第一间隔壁第一端部、所述第二间隔壁的第二间隔壁第一端部和所述第三间隔壁的第三间隔壁第一端部在靠近所述壳体的中心轴线处彼此接触，所述第一间隔壁、所述第二间隔壁和所述第三间隔壁远离所述中心轴线并远离彼此延伸，使得所述第一间隔壁的第一间隔壁第二端部、所述第二间隔壁的第二间隔壁第二端部和所述第三间隔壁的第三间隔壁第二端部在不同位置处与所述壳体的侧壁接触，从而将所述壳体分成所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道。11.根据权利要求10所述的后处理系统，其中所述壳体具有圆形横截面，并且其中所述第一通道、所述第二通道和所述第三通道具有包括所述壳体的所述圆形横截面的扇形部的横截面。12.一种用于在后处理系统中使用的混合器，所述混合器用于将引入到所述后处理系统中的还原剂与流动经过所述后处理系统的排放气体混合，所述混合器包括：壳体，其界定内部体积，所述壳体界定至少第一通道、第二通道和第三通道，所述第一通道构造成接收所述排放气体的流并沿着第一方向朝向所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·G·比希勒，道格拉斯·A·米切尔，赖安·M·约翰逊，詹姆斯·戈斯，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国,US