[发明专利]排气混合器元件以及用于混合的方法

说明书

技术领域

本发明的示例性实施例涉及内燃发动机，尤其涉及内燃发动机的排气后处理系统。

背景技术

内燃发动机(尤其是柴油发动机)的制造商面临着遵守关于氮氧化物(尤其是一氧化氮)以及未燃烧的或部分氧化的碳氢化合物(如一氧化碳)、颗粒物、或其它污染物的当前和未来排放标准的挑战性任务。为了降低柴油发动机的污染物的排放，一种排气后处理系统被使用以降低来自发动机的排气内的污染物。

排气后处理系统典型地包括一个或多个后处理装置，例如氧化催化剂、催化转化器、混合器元件以及排放流体喷射器。用于柴油发动机的排放流体喷射器(也被称为柴油机排放流体喷射器或DEF喷射器)能够向排气流喷射尿素或其它合适的氨基流体，以提高催化转化器的能效。此外，混合器元件有时候被用来增进尿素和排气的混合，以改善催化转化器的运行。由于排放标准的提高，因此期望在进入催化转化器之前改善尿素和排气的混合。被设计用来改善尿素和排气的混合的排气后处理装置可能具有增加的系统总长度，由此带来关于目前日益复杂的运输工具的封装问题。

发明内容

在一个示例性实施例中，提供了一种混合器元件，其被放置于内燃发动机排气歧管和催化转化器之间。该混合器元件包括：从内燃发动机接收排气流的管状导管；被配置成在第一旋转方向上引起排气流的第一涡流的第一混合器；以及在第一混合器下游设置于管状导管中的喷射器，该喷射器被配置成将柴油排放流体流喷射到排气流中。混合器元件还包括定位于喷射器下游的第二混合器以及定位于第二混合器下游的第三混合器，第三混合器被配置成在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上引起排气流和柴油排放流体的混合物的第二涡流。

在另一个示例性实施例中，提供了一种用于在混合器元件中散布尿素流的方法，其中该方法包括：从内燃发动机接收排气流进入到混合器元件中；在混合器元件的第一区域中在第一旋转方向上引起排气流的第一涡流；以及在第一区域下游将尿素流体喷射到排气流中。该方法进一步包括：在混合器元件的第二区域中形成尿素流体和排气流的径向分量，其中该第二区域位于该第一区域的下游；以及，在与第一旋转方向相反的第二旋转方向上引起流体和排气流的混合物的第二涡流，其中第二涡流形成于第二区域下游。

本发明还提供了以下技术方案：

1、一种混合器元件，所述混合器元件被放置于内燃发动机排气歧管和催化转化器之间，所述混合器元件包括：

管状导管，所述管状导管接收来自所述内燃发动机的排气流；

第一混合器，所述第一混合器被配置成在第一旋转方向上引起所述排气流的第一涡流；

喷射器，所述喷射器在所述第一混合器下游设置于所述管状导管中，所述喷射器被配置成将柴油机排放流体喷射到所述排气流中；

第二混合器，所述第二混合器定位于所述喷射器的下游；以及

定位于所述第二混合器下游的第三混合器，所述第三混合器被配置成在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上引起所述排气流和所述柴油机排放流体的混合物的第二涡流。

2、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述第二混合器被配置成引起柴油机排放流体的径向流。

3、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，来自所述第三混合器的所述排气流和所述柴油机流体的混合物流包括轴向和切向的流分量。

4、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述第一混合器包括螺旋式混合器，并且所述第三混合器包括螺旋式混合器。

5、如方案4所述的混合器元件，其特征在于，所述第三混合器相对于所述第一混合器具有大致相反的取向。

6、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述第一混合器包括螺旋式混合器，并且所述第三混合器包括涡旋式混合器。

7、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述第三混合器包括具有贯穿孔的涡旋叶片，以改善柴油机排放流体液滴的破碎。

8、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述第二混合器包括冲击混合器。

9、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述第一涡流包括小于第二轴向流分量的第一轴向流分量，其中所述第二轴向流分量比所述第一轴向流分量距所述管状导管的轴线更近。

10、如方案1所述的混合器元件，其特征在于，所述柴油机排放流体包括尿素。

11、一种用于在混合器元件中散布尿素流的方法，所述方法包括：

接收来自内燃发动机的排气流进入到所述混合器元件中；