[發明專利]多階段混合器

有效

• 申請號: 201780086658.0
• 申請日: 2017-12-14
• 公開（公告）號: CN110267731B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: I.H.薩夫奇;A.阿伊爾迪茲
• 申請（專利權）人: 福特汽車薩納伊股份有限公司
• 主分類號: F01N3/28
• 分類號: F01N3/28;B01D53/92;B01D53/94
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 董均華;譚祐祥

本發明涉及被放置在存在于排氣系統中的管道（B）中的多階段混合器（1），用于以三個階段混合排氣和尿素（U）流，從而將其轉換為不均勻流結構（D），所述不均勻流結構（D）以打旋和不穩定兩者方式前進，具有旋流或反向旋流特征（G）和橫流特征（C）。

技術領域

本發明涉及多階段混合器，所述多階段混合器被放置存在于排氣系統中的管道中，用于以三個階段混合排氣和尿素流，從而將其轉換為不均勻流結構，所述不均勻流結構以打旋和不穩定兩者方式前進，具有旋流和橫流特征。

背景技術

在內燃機中，在燃燒之后形成一些排氣。在由于燃燒而形成的排氣內，還發現了對于環境和人類健康有害的氣體。直接從交通工具排氣管道排放對于環境和人類健康有害的氣體是非法和危險的。由于燃燒而形成的有害氣體通過特定階段（諸如，過濾、再燃燒和改善燃燒過程等）被消除。這防止了直接從排氣系統排放有害氣體，并且降低了排放值。

一些實施例可用于改善燃燒功能，并且改善燃燒質量，以便降低排氣排放值。在這些實施例中的一些中，空氣被引導到排氣系統中，以增加氧氣量，并且改善燃燒質量。近年來，各種催化劑（還原氣體和/或液體）被注入到排氣系統中，以便降低排放值，尤其是對于重型商用交通工具。最常用的液體催化劑是尿素。所注入的氣體和液體必須與排氣均勻混合，使得其可與排氣有效地反應。如果不可實現充分和有效的混合，則還原液體和氣體中的一些在其可進行化學反應之前被排放。非常重要的是，被注入到排氣系統中的還原液體以平衡和適當方式混合。此外，所注入的液體需要在其達到排氣中存在的催化劑之前進行分解。在排氣系統中，使用了混合器，以便混合和分解此類還原液體。所述混合器總體上被稱為尿素混合器。排氣系統中使用的混合器直接影響被噴射到排氣系統中的液體的分解和混合性能，并且允許控制從排氣系統排放的氣體的排放值。重要的技術細節和顯著的技術問題是，混合器要求在系統中非常良好地混合尿素和排氣，并且在尿素達到催化劑之前分解尿素。

如今，具有不同技術特征和不同結構的各種混合器被用于重型商用交通工具中。許多所述現有技術混合器具有簡單的結構，并且由于其結構而不可提供充分的混合。現有技術中使用的并且具有復雜結構的混合器由于其對于系統壓力的不利影響和液晶在其上的積聚而因此不是優選的。尿素是具有可結晶結構的還原劑，并且只要其未與排氣良好混合，則其可在排氣系統中結晶和積聚。尿素被噴射到排氣系統中，并且與排氣進行水解和熱解反應，并且由于所述反應而形成氨。因此，通過尿素反應減少了排氣中存在的顆粒。所述尿素反應發生得非常緩慢。非常重要的是，延長反應時間，以確保有效地發生化學反應。利用根據本申請的專利，允許排氣以不同的流動特征流動，使得可延長可用于尿素反應的反應時間。利用根據本申請的專利，借助于橫流結構通過將排氣流維持在強烈不穩定的流動特征中，延長了可用于尿素反應的時間段。

排氣系統中使用的混合器要求在系統中不導致壓力損失，同時確保液滴以最有效的方式分解。為了使混合器有效地分解還原液體（諸如，尿素），混合器要求以不同的特征形成排氣流。為了使混合器以最大效率操作，非常重要的是，其將排氣流轉換為不均勻流、旋流和橫流。現有技術中使用的混合器不可提供充分的混合，因為其僅形成單一流動結構。根據本申請的專利通過將排氣流轉換為不均勻流、旋流和橫流而提供最大混合水平。利用根據本申請的專利，旨在使還原液體（尿素）在其達到催化劑之前分解。因此，在催化劑上避免了源自尿素的晶體的積聚。利用根據本申請的專利，旨在使還原液體的化學結構中不存在變化，同時其可完全執行其催化劑功能。以此方式，確保了尿素可以最大水平執行其功能。

在本領域的已知狀態下遇到的美國專利文獻第US8745978號中，描述了被研發用于混合排氣與尿素的混合器裝置。由于此混合器被放置在管道中，因此旨在適當地混合尿素與排氣。由于所述專利文獻涉及噴射系統之前的使用，因此尿素積聚的可能性相當低。由根據本申請的專利解決的技術問題相當不同。利用根據本申請的專利，旨在解決在噴射系統之后遇到的尿素積聚問題。利用根據本申請的專利，旨在借助于排氣和尿素流而清掃在噴射系統之后積聚的微米級液滴。為此目的，確保了排氣流以允許清掃的角度前進，使得通過清掃而去除可導致結晶的液滴。