带有闪蒸给料器的汽车排气后处理系统技术方案

公开了一种用于道路车辆的排气后处理系统。该排气后处理系统包括还原剂混合器，其带有混合罐和闪蒸给料器，该闪蒸给料器配置成将经加热且加压的还原剂注射到混合罐中，用于在穿过混合罐的所有排气气体上进行分配。

【技术实现步骤摘要】
带有闪蒸给料器的汽车排气后处理系统
本公开涉及用于汽车应用的排气后处理系统，具体是涉及包括在排气后处理系统中的混合装置。更具体地，本公开涉及注射器，其用于将诸如尿素溶液之类的还原剂注射到排气流中与排气流混合，从而使还原剂与排气气体之间的化学反应还原排气气体中的氮氧化物(NOx)。
技术实现思路
根据本公开的道路车辆包括产生排气气体的内燃发动机和配置成在将排气气体释放到大气中之前对其进行处理的排气后处理系统。排气后处理系统可包括许多部件，比如，柴油氧化催化器(DOC)、柴油颗粒过滤器(DPF)、选择性催化还原单元(SCR)和还原剂混合器。还原剂混合器包括混合罐和闪蒸给料器，该混合罐限定排气通道的至少一部分，用于在其中接收排气气体流。闪蒸给料器被安装到混合罐并且配置成通过形成在混合罐中的注射孔注射还原剂。闪蒸给料器包括：给料器主体、给料器入口以及给料器出口，在还原剂注射到排气流中之前，还原剂在给料器主体中被调节，给料器入口与给料器主体联接，给料器出口与给料器主体联接。给料器主体限定闪蒸室，在闪蒸室中布置有至少一个加热器以加热还原剂并由此增加闪蒸室内的压力。给料器入口限定入口通道，该入口通道通至闪蒸室，以允许来自相关联的还原剂槽罐的还原剂进入。给料器出口限定出口通道，该出口通道从闪蒸室通至混合罐的排气通道中。给料器出口包括压力激活的出口阀，该出口阀阻挡或允许流通过出口通道。压力激活的出口阀配置成当达到闪蒸室内的预定压力时从常闭位置运动到打开位置，以将经加热的还原剂通过出口通道从闪蒸室排出到排气通道中。以这种方式，在还原剂混合器的使用期间，还原剂在预选压力和期望温度下被注射而与混合罐中的排气气体混合。考虑例示了目前所设想的实施本公开的最佳模式的示例性实施例，本公开的附加特征对于本领域技术人员将变得明显。附图说明具体实施方式部分具体参考附图，附图中：图1是包括内燃机和排气后处理系统的道路汽车车辆的立体图，该排气后处理系统带有闪蒸给料器，该闪蒸给料器配置成将还原剂递送到发动机排气气体中，以在排气气体被排入大气之前处理排气气体；图2是根据本公开的闪蒸给料器的第一实施例的剖视示意图，示出了闪蒸给料器包括：(i)限定闪蒸室的给料器主体；以及(ii)位于闪蒸室上游的孔板，且孔口的尺寸设计成允许还原剂进入闪蒸室中并限制还原剂回流离开闪蒸室；图2A是根据本公开的闪蒸给料器的第二实施例的剖视示意图，示出了闪蒸给料器包括限定闪蒸室的给料器主体和连接杆，该连接杆在入口阀与出口阀之间延伸，以使入口阀和出口阀随着闪蒸室内的压力变化而一致地运动；图3是根据本公开的闪蒸给料器的第三实施例的剖视示意图，其包括给料器主体、联接至给料器主体的侧壁的给料器入口以及联接至给料器主体的底壁的给料器出口；图4是根据本公开的闪蒸给料器的第四实施例的剖视示意图，其包括给料器主体、联接至给料器主体的底壁的给料器入口以及联接至给料器主体的底壁的给料器出口；图5是排气后处理系统的一部分的侧视图，示出了还原剂混合器，其中，闪蒸给料器安装于混合器罐；图6是另一排气后处理系统的一部分的侧视图，其包括安装于排气导管的闪蒸给料器和在该闪蒸给料器下游的第二给料器；图7是另一排气后处理系统的一部分的侧视图，其包括安装于排气导管的闪蒸给料器和在该闪蒸给料器下游的第二给料器；图8是另一种汽车车辆的立体图，其包括内燃机和排气后处理系统，该排气后处理系统带有位于车辆的发动机舱内的上游还原剂混合器和包括下游还原剂混合器；图9是图8所示的排气后处理系统的一部分的侧视图，示出了上游还原剂混合器中包括的闪蒸给料器和下游还原剂混合器中包括的第二给料器；图10是另一排气后处理系统的一部分的侧视图，示出了上游还原剂混合器中包括的闪蒸给料器和下游还原剂混合器中包括的第二给料器；图11是排气后处理系统的一部分的侧视图，示出了闪蒸给料器，其配置成将还原剂供应到上游还原剂混合器和下游还原剂混合器两者；图12是可以包括在图1和图8所示的车辆中的各种部件和装置的示意图，其中，排气后处理系统包括还原剂槽罐、还原剂泵、闪蒸给料器和加热器控制单元；图13示出了图12中的加热器控制单元的示意图；以及图14是可包括在图1和图8所示的车辆中的各种部件和装置的示意图，其带另一排气后处理系统。具体实施方式示例性的道路车辆10包括发动机12和根据本公开的排气后处理系统14，例如如图1中所示。示意性地，发动机12是内燃机，其配置成燃烧燃料并排出排气气体，排气气体通过由排气导管17限定的排气通道16携送，由排气后处理系统14处理，然后释放到大气中。排气后处理系统14配置成在将排气气体释放到大气之前还原排气气体中的各种流出物，比如氮氧化物(NOx)。在示意性实施例中，排气后处理系统14包括多个排气后处理装置，比如是，柴油氧化催化器(DOC)18、柴油颗粒过滤器(DPF)20、和选择性催化还原单元(SCR)22以及还原剂混合器24。排气气体穿过或经过每个后处理装置，以去除或还原不同的流出物。还原剂混合器24安装在SCR的上游，并且配置成将还原剂(例如是尿素溶液)注射并混合到排气气体中。还原剂与排气气体的化学反应发生在还原剂混合器24的下游SCR22中，以在排气气体释放到大气中之前还原NOx。还原剂混合器24包括混合罐26和闪蒸给料器28、228，如图2和2A中所示。混合罐26与排气通道16流体联接，以接收流过其中的排气气体。还原剂在车辆10上存储在还原剂槽罐30中，并被引导至闪蒸给料器28、228进行加热，然后被闪蒸给料器28、228排出到由混合罐26限定的混合室32中。图2中示出了闪蒸给料器28的第一实施例，其包括给料器主体34、给料器入口36和给料器出口38。给料器主体34包括壳体40和至少一个加热器44，壳体40限定闪蒸室42，至少一个加热器44布置在闪蒸室42中，以加热还原剂并由此增加闪蒸室内42的压力。给料器入口36联接至给料器主体34并限定入口通道46，该入口通道46通至闪蒸室42，以允许来自还原剂槽罐30的还原剂进入。给料器出口38联接至给料器主体34并限定出口通道48，该出口通道48从闪蒸室42通至混合罐26的混合室32中，并因此通至排气通道16。给料器入口36包括限定入口通道46的入口管50和在入口通道46内联接至入口管50的孔板52，如图2中所示。孔板52布置在入口管50中，以限制通过入口通道46的流量，其形成为包括孔口54，用于允许还原剂从还原剂槽罐30进入闪蒸室42中。入口通道46具有第一截面面积，而孔口54具有小于第一截面面积的第二截面面积。孔口54的尺寸设计成当闪蒸室42内的压力低于预定压力时允许还原剂通过孔板52进入闪蒸室42中。孔口54的尺寸也设计成当闪蒸室42内的压力等于或高于预定压力时限制还原剂从闪蒸室42回流通过孔口54而远离闪蒸室42。给料器出口38包括出口管56和压力激活的出口阀58，出口本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于道路车辆的排气后处理系统中的还原剂混合器，所述还原剂混合器包括：/n混合罐，所述混合罐限定用于在其中接收排气气体流的排气通道的至少一部分；以及/n闪蒸给料器，所述闪蒸给料器安装于所述混合罐且配置成通过形成在所述混合罐中的注射孔注射还原剂，所述闪蒸给料器包括：(i)给料器主体，所述给料器主体限定闪蒸室，所述闪蒸室中布置有至少一个加热器，以加热还原剂，并由此增加所述闪蒸室内的压力；(ii)联接至所述给料器主体的给料器入口，所述给料器入口限定入口通道，所述入口通道通至所述闪蒸室，以允许还原剂从相关联的还原剂槽罐进入；以及(iii)联接至所述给料器主体的给料器出口，所述给料器出口限定出口通道，所述出口通道从所述闪蒸室通至所述混合罐的所述排气通道，其中，所述给料器出口包括压力激活的出口阀，所述压力激活的出口阀阻挡或允许通过所述出口通道的流量，所述压力激活的出口阀配置成，在所述道路车辆中的所述还原剂混合器的使用期间，当达到所述闪蒸室内的预定压力时从常闭位置运动到打开位置，以将经加热的还原剂从所述闪蒸室通过所述出口通道排放到所述排气通道中，用于与所述排气通道中的排气气体混合。/n

【技术特征摘要】
20190405 US 16/376,6831.一种用于道路车辆的排气后处理系统中的还原剂混合器，所述还原剂混合器包括：
混合罐，所述混合罐限定用于在其中接收排气气体流的排气通道的至少一部分；以及
闪蒸给料器，所述闪蒸给料器安装于所述混合罐且配置成通过形成在所述混合罐中的注射孔注射还原剂，所述闪蒸给料器包括：(i)给料器主体，所述给料器主体限定闪蒸室，所述闪蒸室中布置有至少一个加热器，以加热还原剂，并由此增加所述闪蒸室内的压力；(ii)联接至所述给料器主体的给料器入口，所述给料器入口限定入口通道，所述入口通道通至所述闪蒸室，以允许还原剂从相关联的还原剂槽罐进入；以及(iii)联接至所述给料器主体的给料器出口，所述给料器出口限定出口通道，所述出口通道从所述闪蒸室通至所述混合罐的所述排气通道，其中，所述给料器出口包括压力激活的出口阀，所述压力激活的出口阀阻挡或允许通过所述出口通道的流量，所述压力激活的出口阀配置成，在所述道路车辆中的所述还原剂混合器的使用期间，当达到所述闪蒸室内的预定压力时从常闭位置运动到打开位置，以将经加热的还原剂从所述闪蒸室通过所述出口通道排放到所述排气通道中，用于与所述排气通道中的排气气体混合。


2.根据权利要求1所述的还原剂混合器，其特征在于，所述给料器入口包括入口管，所述入口管限定所述入口通道和孔板，所述入口通道具有第一截面面积，所述孔板限定穿过其中的孔口，所述孔口具有小于所述第一截面面积的第二截面面积，并且其中，所述孔板布置在所述入口管中以限制通过所述入口通道的流量。


3.根据权利要求2所述的还原剂混合器，其特征在于，所述孔口的尺寸设计成当所述闪蒸室内的压力低于所述预定压力时允许还原剂通过所述孔板进入所述闪蒸室中，而当所述闪蒸室内的压力等于或高于所述预定压力时限制还原剂从所述闪蒸室通过所述孔口回流而远离所述闪蒸室。


4.根据权利要求2所述的还原剂混合器，其特征在于，所述闪蒸给料器还包括：(iv)冷却系统，所述冷却系统配置成选择性地冷却包括在所述闪蒸给料器中的部件的温度，所述冷却系统包括以下各部件中的至少一者：第一冷却器，所述第一冷却器联接至所述给料器入口的外表面并与所述孔板轴向对准；第二冷却器，所述第二冷却器联接至所述给料器主体；以及第三冷却器，所述第三冷却器联接至所述给料器出口并与所述压力激活的阀轴向对准。


5.根据权利要求1所述的还原剂混合器，其特征在于，所述压力激活的阀包括入口阀和连接杆，所述入口阀阻挡或允许通过所述入口通道的流量，所述连接杆将所述入口阀和所述出口阀机械地互连，所述连接杆配置成响应于所述压力激活的出口阀至打开位置的运动而使所述入口阀运动到关闭位置，并且响应于所述压力激活的出口阀至关闭位置的运动而使所述入口阀运动到打开位置。


6.根据权利要求5所述的还原剂混合器，其特征在于，所述闪蒸给料器还包括：(iv)冷却系统，所述冷却系统配置成选择性地冷却包括在所述闪蒸给料器中的部件的温度，所述冷却系统包括以下各部件中的至少一者：第一冷却器，所述第一冷却器联接至所述给料器入口的外表面并与孔板轴向对准；第二冷却器，所述第二冷却器联接至所述给料器主体；以及第三冷却器，所述第三冷却器联接至所述给料器出口并与所述压力激活的阀轴向对准。


7.一种排气后处理系统，包括：
排气导管，所述排气导管限定用于在其中接收排气气体流的排气通道；以及
第一还原剂混合器，所述第一还原剂混合器与所述排气导管流体联接并配置成接收排气气体并将还原剂注射入所述排气气体中，所述还原剂混合器包括：
混合罐，所述混合罐限定用于在其中接收所述排气气体的所述排气通道的至少一部分；以及
闪蒸给料器，所述闪蒸给料器安装于所述混合罐且配置成通过形成在所述混合罐中的注射孔注射还原剂，所述闪蒸给料器包括：(i)给料器主体，所述给料器主体限定闪蒸室，所述闪蒸室中布置有至少一个加热器，以加热还原剂，并由此增加所述闪蒸室内的压力；(ii)联接至所述给料器主体的给料器入口，所述给料器入口限定入口通道，所述入口通道通至所述闪蒸室，以允许还原剂从相关联的还原剂槽罐进入；以及(iii)联接至所述给料器主体...

【专利技术属性】
技术研发人员：E·C·金奈尔德，J·罗德，T·R·帕里什，A·欣德，M·甘地科塔，
申请(专利权)人：佛吉亚排放控制技术美国有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US