[發明專利]尿素混合器

在審

• 申請號: 201710574631.8
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107642395A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 張小鋼
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;F01N3/20
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司11245
• 代理人: 趙志剛,趙蓉民

技術領域

本說明書整體涉及用于尿素混合器的方法和系統。

背景技術

用于后處理發動機排氣的一種技術利用選擇性催化還原(SCR)來使排氣中的NO_x和氨(NH₃)之間發生某些化學反應。通過將尿素噴射到排氣通道中來將NH₃引入SCR催化劑上游的發動機排氣系統中，或者在上游催化劑中生成NH₃。尿素在高溫條件下會熵分解成NH₃。SCR有助于NH₃和NO_x之間的反應，以將NO_x轉化成氮(N₂)和水(H₂O)。然而，如本發明人所認識到的那樣，在將尿素噴射到排氣路徑時可出現問題。在一個示例中，尿素可不良地混合到排氣流中(例如，排氣流的第一部分具有比排氣流的第二部分高的尿素濃度)，這可導致不良的SCR涂層以及在排放物(例如，NO_x)與SCR之間的不良的反應。另外，過度混合和攪拌排氣中的尿素同樣能夠引起諸如沉積物增加的問題。

解決不充分的混合的嘗試包括在尿素噴射器下游和SCR上游引入混合裝置，使得排氣流可以更均勻。解決尿素混合的其他嘗試包括固定的混合設備。Cho等人在美國2013/0104531中示出一個示例方法。其中，靜電混合器被定位在用于噴射尿素的輔助管下游的排氣通道中。排氣流過排氣通道，并在流過靜態混合器之前與尿素噴射結合。

然而，本發明人已經認識到此類系統的潛在問題。作為一個示例，由于通過混合器的排氣流出的方向性不能充分混合層流排氣流，因此上述靜態混合器呈現有限的混合能力。排氣通道內部的靜態混合器也具有制造和包裝的限制。不同的排氣通道幾何形狀需要改變用于混合器的靜態混合器的制造以緊密地配合在排氣通道內。另外，Cho的靜態混合器不會在主排氣通道外部提供通道用于使排氣的一部分與尿素噴射混合。由此，Cho的靜態混合器可過度攪拌尿素噴射，這可導致尿素沉積和SCR涂層不良。

發明內容

在一個示例中，上述問題可以由包括定位在排氣通道內部的凹板的混合器來解決，該凹板具有將排氣通道流體地聯接到具有尿素噴射器的輔助通道的開口，并且其中輔助通道流體地聯接到中空環，中空環物理地聯接到排氣通道的外表面，并且其中，中空環相對于進入的發動機排氣流的方向在凹板的上游。以這種方式，與不具有混合器的排氣管相比，排氣流的距離增加，使得混合進一步增強。

作為一個示例，排氣通過沿凹板的最小直徑定位的開口被接收，并且被傳導至輔助通道的第一管中。輔助通道將來自定位在排氣通道中的第一管的排氣傳導至輔助通道的第二管，輔助通道的第二管具有定位在排氣管內部的第一部分和定位在排氣管外部的第二部分。第二管進一步包括定位在第二管與排氣管外部的第三管之間的交叉點處的尿素噴射器。第三管被配置為使排氣和尿素混合物流到中空環，其中混合物可流到環形室，環形室不間斷地圍繞排氣管的外部定位。混合物可經由沿排氣管的對應于中空環位置的一部分定位的多個孔眼流入排氣通道中。一旦混合物在排氣通道中，它就可流向凹板，在凹板處混合物可流過開口或流過通向SCR裝置的多個孔眼。以這種方式，可以增加排氣通道中的尿素分散，從而改善SCR裝置的總體還原。

應當理解，提供上述發明內容是為了以簡化形式介紹在具體實施方式中進一步描述的所選概念。這并非意味著確立所要求保護的主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍由隨附權利要求唯一地限定。此外，所要求保護的主題不限于解決上述或在本公開的任何部分中提到的任何缺點的實施方式。

附圖說明

圖1示出具有混合器的發動機的示意圖。

圖2示出沿排氣通道定位的混合器的等軸視圖。

圖3示出混合器的下游到上游正視圖。

圖4示出混合器的橫截面圖，其中示例排氣流被傳導通過混合器。

圖2至圖4大致按比例示出，但可使用其他相對尺寸。

具體實施方式