[发明专利]全旋转混合器

说明书

披露了一种用于车辆排气系统的混合器，该混合器包括：混合器本体，该混合器本体限定了混合器中央轴线、并且具有入口和出口，该入口被配置成用于接收发动机排放气体。该混合器进一步包括：被定位在该混合器本体内的上游挡板；以及被在该混合器本体内定位成在沿着该混合器中央轴线的方向上与该上游挡板间隔开的下游挡板。配量给送器限定了配量给送器轴线并且被定位成用于将还原剂喷洒到该上游挡板与该下游挡板之间的区域中，使得还原剂与排放气体的混合物离开该出口。该混合物在离开该出口之前移动穿过至少360度的旋转流动路径。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2016年4月19日提交的美国专利申请号15/132,464的优先权，该申请是要求于2015年6月12日提交的美国专利申请号14/737,533的优先权的部分继续申请，该美国专利申请要求于2015年4月30日提交的美国临时专利申请号62/155,007的优先权。

背景技术

排气系统将发动机产生的热的排放气体传导穿过多个不同的排气组件，以减少排放并控制噪音。排气系统包括在选择性催化还原(SCR)催化器上游注入柴油排气处理流体(DEF)或还原剂、例如尿素与水的溶液的注入系统。混合器被定位在SCR催化器的上游、并且将发动机排放气体和尿素转化产物进行混合。

该混合器包括具有入口开口的上游挡板和具有出口开口的下游挡板，其中该上游挡板和下游挡板被外周缘壁环绕。配量给送器安装在该外周缘壁内形成的开口处，以用于将DEF喷洒到排气流中。该喷雾倾向于具有较大的液滴大小，以提供高的喷洒穿透性，使得液滴遍布整个混合器截面。然而，较小的液滴大小是优选的，因为具有较小直径的液滴比较大直径的液滴更快速地蒸发。

由于封装限制，重要的是通过将混合器的长度最小化来为混合器提供紧凑构型。典型地，具有短长度的混合器也具有大的排气流截面积。这在使用较小的液滴大小时是不利的，因为液滴并不倾向于充分穿透到排气流中。因此，具有所希望的较短的混合长度与所希望的较小的喷雾液滴大小彼此相冲突。液滴不仅必须具有高的喷洒穿透性，液滴还必须均匀地分布。

在US 8661792中阐述的一种已知的紧凑混合器构型中，入口开口和出口开口相对于彼此定向成使得流动路径从入口开口到出口开口提供300度旋转。虽然这个旋转度数利于穿透和分布，但是希望的是在不增大混合器长度的情况下进一步改善混合性能。

发明内容

在一个示例性实施例中，一种用于车辆排气系统的混合器，该混合器包括：混合器本体，该混合器本体限定了混合器中央轴线、并且具有入口和出口，该入口被配置成用于接收发动机排放气体。该混合器进一步包括：被定位在该混合器本体内的上游挡板；以及被在该混合器本体内定位成在沿着该混合器中央轴线的方向上与该上游挡板间隔开的下游挡板。配量给送器限定了配量给送器轴线并且被定位成用于将还原剂喷洒到该上游挡板与该下游挡板之间的区域中，使得还原剂与排放气体的混合物离开该出口。该混合物在离开该出口之前移动穿过至少360度的旋转流动路径。

在上述事项的另外的实施例中，该上游挡板包括：第一部分；与该第一部分在沿着该混合器中央轴线的方向上偏离的第二部分；以及从该第一部分过渡到该第二部分的第三部分，并且其中该上游挡板包括至少一个主要入口开口；并且该下游挡板包括：第一部分；与该第一部分在沿着该混合器中央轴线的方向上偏离的第二部分；以及从该第一部分过渡到该第二部分的第三部分，并且其中该下游挡板包括至少一个主要出口开口。

在上述任一项的另外的实施例中，延伸板被在该混合器本体内定位在该下游挡板下游，该延伸板包括至少一个主板出口开口，使得从在该上游挡板与下游挡板之间、在该配量给送器轴线处的上游位置到该主板出口开口的中央轴线处的下游位置，该混合物经历了至少390度旋转。

在上述任一项的另外的实施例中，该上游挡板和该下游挡板中的至少一者包括至少一个次要开口，该至少一个次要开口包括唇缘，并且其中该唇缘背离该上游挡板和该下游挡板中的对应一者延伸来限定以下唇缘高度：该唇缘高度为该上游挡板和该下游挡板中的该对应一者的材料厚度的至少三倍。