紧凑型蒸发和混合装置的制作方法

本发明涉及一种用于废气后处理系统的液体蒸发和气体混合装置，该装置用于将来自废气后处理系统的废气流与蒸发的液体还原剂混合。此外，本发明涉及一种来自内燃机的废气的后处理系统，其中该装置被结合在该内燃机中。此外，本发明涉及一种包括本发明的装置以及后处理系统的车辆。本发明还涉及使用本发明的装置用于将来自内燃机的废气流与蒸发的液体还原剂混合。

背景技术：

1、实现来自定量给料模块的尿素水溶液的有效蒸发、将所产生的还原剂产物(例如氨)均匀混合到废气中、以及此后在催化部件上的均匀分布是废气后处理系统领域中的已知难题。已经提出了几个发明来实现这一点，同时使尿素沉积的风险最小化、使背压最小化以及使空间需求最小化。包括选择性催化还原(scr)系统的废气后处理系统可以包括在内燃机的下游，以去除或减少来自发动机的氮氧化物(nox)排放。scr系统包括将还原剂引入到废气流。添加混合器以帮助蒸发、分解和混合在废气流中的还原剂。充分混合可通过确保还原剂的均匀分布而有助于性能，这使得催化反应能够在催化剂的横截面上均匀地进行，从而使氨泄露和排放的氮氧化物(nox)最小化。us2010139258涉及废气混合系统，并且更具体地涉及用于scr系统的混合系统。国际专利申请pct/ep2019/061541涉及一种不同的混合装置，该混合装置涉及一种用于蒸发液体喷雾且随后混合到来自内燃机的废气中的装置，该装置包括壳体，该壳体包括位于壳体内的导流装置。

技术实现思路

1、本发明解决了用于后处理系统的现有技术混合系统的许多问题，同时使其自身与现有的混合系统不同。本发明得到的是紧凑的混合系统，其不仅满足功能要求，而且也易于制造，可采用多个不同类型的定量给料模块，例如径向定量给料，例如从第一、第二和/或第三混合室的每个端部，可采用多个定量给料模块，并且可针对不同的催化剂直径进行调整。本发明涉及一种新型的紧凑型蒸发和气体混合装置，该装置用于构成车辆的废气后处理系统的一部分。在后处理系统中，从车辆发动机排出的有害废气穿过氧化催化剂，例如柴油氧化催化剂(doc)和/或微粒过滤器(例如柴油微粒过滤器(dpf))，然后进入本发明的紧凑型气体混合装置。

2、本发明的混合装置允许液体还原剂(例如尿素水溶液)蒸发，并且随后将蒸发的还原剂与废气混合，同时使在废气流过包括本发明的装置的废气后处理系统的方向上的空间需求最小化。该装置可使包括本发明的装置的废气后处理系统将改进的废气和还原剂的混合物散布在选择性催化还原(scr)催化剂或过滤器上的scr催化剂的表面上，以将氮氧化物(nox)还原成无害的氮气和水。在这方面，尿素水溶液在压力下经由还原剂定量给料模块被喷射到混合系统中以形成液体喷雾，该液体喷雾暴露于装置中的快速移动的废气流，从而增强蒸发。

3、在第一方面，本发明提供一种用于废气后处理系统的液体蒸发和气体混合装置，该装置用于将来自废气后处理系统的废气流与蒸发的液体还原剂混合，该装置包括壳体，该壳体限定纵向轴线并且具有接收废气流的上游入口和分配混合的废气流和蒸发的还原剂的下游出口，并且该装置包括：

4、a)第一混合室，该第一混合室适于使所述室内的废气流涡旋，并且具有至少一个用于接收废气流的入口和至少一个出口，

5、b)第二混合室，该第二混合室适于使所述室内的废气流涡旋，并且具有至少一个用于接收废气流的入口和至少一个出口，

6、c)定量给料模块，该定量给料模块用于将液体还原剂喷射到该第一室或该第二室或第一室和第二室两者中以用于蒸发并与该废气流混合，

7、d)第三混合室，该第三混合室与所述第一混合室的至少一个出口流体密封地连通，并且与该第二混合室的至少一个出口流体密封地连通，并且具有用于分配与蒸发的还原剂混合的废气流的至少一个出口，

8、e)挡板，该挡板位于该上游入口的下游并与该第三混合室的至少一个出口流体密封地连通，并且任选地与该第一和/或第二混合室的至少一个入口流体密封地连通，并且防止来自该上游入口的废气流绕过该第一、第二和第三混合室。

9、在一个实施例中，蒸发的液体还原剂是蒸发的尿素水溶液。

10、在另一个实施例中，在e)中，挡板位于上游入口的下游，并与第三混合室的至少一个出口流体密封地连通，并防止来自上游入口的废气流绕过第一、第二和第三混合室。

11、在另一个实施例中，在e)中，挡板位于第一混合室和第二混合室的下游，与第三混合室的至少一个出口流体密封地连通，并且防止来自上游入口的废气流绕过第一、第二和第三混合室。

12、在另一个实施例中，分配单元位于挡板的下游，并且适于使来自挡板的与蒸发的还原剂混合的废气流涡旋，该分配单元包括在该单元中的至少一个开口，用于与出口连通以分配混合的废气流和蒸发的还原剂。典型地，分配单元包括涡旋挡板和流动偏转装置，用于使来自挡板的与蒸发的还原剂混合的废气流偏转和形成涡流。在另一个实施例中，涡旋挡板和挡板包括重新定向区域，该重新定向区域用于将来自偏转装置的与蒸发的还原剂混合的废气流重新定向到出口，以分配混合的废气流和蒸发的还原剂。

13、在另一个实施例中，涡旋挡板包括沿该涡旋挡板的周边布置的多个开口。

14、在另一个实施例中，流动偏转装置被布置成使废气流的流动沿大致向后的方向偏转。

15、在另一个实施例中，流动偏转装置包括在该流动偏转装置的中心的锥形凸部。

16、在另一个实施例中，第一混合室和第二混合室具有相同的构造。

17、第一混合室和第二混合室被构造成将废气流导入第三混合室，例如如图1-图6所示。在优选实施例中，第一混合室和第二混合室位于第三混合室的每一侧上，并且第一、第二和第三混合室限定纵向轴线，该纵向轴线基本上垂直于壳体的纵向轴线。

18、在另一个实施例中，第一混合室和第二混合室包括具有多个开口的圆柱形管和位于室的外周上的涡旋装置。在一个示例中，涡旋装置是螺旋元件。

19、在另一个实施例中，第一混合室和第二混合室包括具有多个开口的螺旋形管，适于引起废气流的涡流。

20、在另一个实施例中，第一混合室和第二混合室包括圆柱形管，该圆柱形管具有多个开口和涡流增强叶片。

21、当分配单元包括涡旋挡板时，涡旋挡板固定到流动偏转装置上，并且适于引起沿该壳体的纵向轴线的涡旋。

22、在另一个实施例中，本发明的装置包括一个第一混合室、一个第二混合室、一个第三混合室、一个定量给料模块和一个挡板。

23、在另一个实施例中，第三混合室位于第一混合室和第二混合室之间，限定纵向轴线，该纵向轴线垂直于壳体的纵向轴线。

24、在另一个实施例中，第三混合室适于沿该壳体的纵向轴线排出与蒸发的还原剂混合的废气流。

25、在另一个实施例中，第一混合室适于使废气流在第一混合室内顺时针涡旋，并且第二混合室适于使废气流在第二混合室内逆时针涡旋。

26、在另一个实施例中，第一混合室适于使废气流在第一混合室内逆时针涡旋，并且第二混合室适于使废气流在第二混合室内顺时针涡旋。

27、在另一个实施例中，本发明的装置包括涡旋挡板，该涡旋挡板位于重新定向区处并固定到流动偏转装置、特别是流动偏转装置外部。通常，涡旋挡板还包括开口和/或涡旋叶片。优选地，涡旋挡板也被固定到挡板。

28、在另一个实施例中，本发明的装置包括用于将液体还原剂喷射到第一室中的一个定量给料模块。

29、在另一个实施例中，本发明的装置包括用于将液体还原剂喷射到第二室中的一个定量给料模块。

30、在另一个实施例中，本发明的装置包括用于将液体还原剂喷射到第一室中的一个定量给料模块和用于将液体还原剂喷射到第二室中的一个定量给料模块。典型地，定量给料模块是压力雾化器。或者，所述定量给料模块是空气辅助雾化器。定量给料模块可以是主动加热或不加热。

31、在另一个实施例中，定量给料模块相对于壳体的纵向轴线以径向方式布置。

32、在另一个实施例中，第三混合室被设计成使得出口不会阻塞来自第一混合室和第二混合室的流动。

33、在另一个实施例中，本发明的装置包括至少一个附加的定量给料模块。通常，可以存在两个或两个以上定量给料模块。

34、在第二方面，本发明涉及一种内燃机废气的后处理系统，其特征在于，包括至少一种本发明以及上述任一实施例所述的装置。

35、在第二方面的一个实施例中，后处理系统还包括颗粒过滤器。典型地，dpf。

36、在第二方面的另一个实施例中，后处理系统还包括scr催化剂。典型地，scr催化剂在过滤器上。

37、在第二方面的另一个实施例中，后处理系统还包括氧化催化剂，例如doc。

38、在第二方面的另一个实施例中，后处理系统还包括氨泄漏催化剂。

39、在第二方面的另一个实施例中，后处理系统以线性方式布置。或者，后处理系统以转向方式布置。

40、在第三方面，本发明涉及本发明以及上述任一实施例所述的至少一种装置在用于将来自内燃机的废气流与蒸发的液体还原剂混合中的用途。

41、在一个实施例中，内燃机是柴油发动机。

42、在另一个实施例中，内燃机是奥托(otto)发动机。

43、在另一个实施例中，内燃机是阿特金森(atkinson)发动机。

44、在第四方面，本发明涉及一种车辆，其特征在于，该车辆包括本发明以及上述任一实施例所述的一种后处理系统。

45、在一个实施例中，车辆由柴油发动机提供动力。

46、在另一个实施例中，车辆由奥托发动机提供动力。

47、在另一个实施例中，车辆由阿特金森发动机提供动力。

48、在另一方面，本发明涉及本发明以及上述任一实施例所述的至少一种装置在构造用于废气的后处理系统中的用途。

49、本发明的其它目的和优点将从下面的描述和权利要求中显现。