混合器及尾气处理单元的制作方法

本实用新型涉及发动机尾气的处理，尤其涉及用于使尾气与尾气处理液混合的混合器以及包括这种混合器的尾气处理单元。

背景技术：

发动机在运行时会产生具有较高含量的氮氧化物的尾气，这种尾气不能直接排放到大气中，而是需要通过尾气处理系统进行处理之后才能排放到大气中。对于柴油车而言，对柴油机排放的尾气进行处理的一种有效技术是采用选择性催化还原(scr)方法来降低发动机排放的尾气中氮氧化物的含量。scr方法通过在选择性催化还原后处理系统的尾气处理单元中使用尾气处理液(通常是尿素水溶液)来对尾气进行处理。这种尾气处理单元通常包括混合器，其具有开设于侧壁上的尾气处理液入口以及开设于底板上的尾气入口。在尾气通过尾气入口进入混合器的同时尾气处理液通过尾气处理液喷嘴从尾气处理液入口以喷流的方式被受控地喷射到混合器内。在混合器内，尾气处理液与热的尾气混合形成漩涡，从而蒸发并发生热解和水解反应，产生氨气(nh3)，随后氨气与尾气在催化器的催化作用下发生反应。

在尾气处理单元中，混合器根据应用需要可以被以底板基本平行于水平面的取向设置就位。在这种情况下，如果被喷射到混合器内的尾气处理液没有被尾气充分地蒸发，则其会积聚从而形成液滴。由于混合器的上述取向，尾气处理液的液滴会通过底板上的尾气入口从混合器滴落到位于其下方的装置(例如，柴油颗粒过滤器(dpf))中，进而在该装置中结晶并因此堵塞该装置(例如，堵塞dpf的孔道)，导致尾气处理单元的性能下降甚至发生故障。

因而，迫切需要对现有的混合器进行改进。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种用于使尾气与尾气处理液混合的混合器。这种混合器在被以底板基本平行于水平面的取向设置就位时，能够阻止未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口流出该混合器。

根据本实用新型的一方面，提供一种混合器，所述混合器用于使尾气与尾气处理液混合，所述混合器包括壳体，所述壳体包括：

底板；

与所述底板相反的顶板；以及

在所述顶板与所述底板之间延伸的侧壁；

所述底板、所述顶板和所述侧壁限定混合腔室，所述底板开设有与所述混合腔室连通的尾气入口，并且所述侧壁开设有与所述混合腔室连通的尾气处理液入口；

所述混合器还包括被连接到所述尾气处理液入口的尾气处理液喷嘴，所述尾气处理液喷嘴用于沿着喷射路径向所述混合腔室内喷射尾气处理液；

其特征在于，所述喷射路径与所述壳体的交点在所述底板上的正投影不与所述尾气入口交叠。

优选地，所述喷射路径与所述壳体的交点在所述侧壁上。

优选地，所述壳体还包括在所述混合腔室内从所述侧壁和/或所述底板延伸的一个或多个挡板，并且所述喷射路径与所述壳体的交点在所述一个或多个挡板上。

优选地，所述底板的面向所述混合腔室的内表面上形成有阻挡部，以将未被蒸发的尾气处理液限制在所述混合腔室内。

优选地，所述阻挡部呈以下形式中的至少一种：

在所述底板界定所述尾气入口的边沿处朝着所述混合腔室内部延伸的卷边或凸缘；

至少部分地形成在所述底板的所述内表面上的坡面或凸起部；以及

所述底板至少部分地相对于所述侧壁倾斜一定角度。

优选地，当被用于使尾气与尾气处理液混合时，所述混合器以所述底板基本平行于水平面的取向设置。

优选地，所述混合器还包括在所述混合腔室内设置在所述尾气处理液入口与所述顶板之间的中间板，所述中间板限定中间板开口，以将所述混合腔室分隔成彼此连通的第一腔室和第二腔室。

优选地，所述中间板开口位于所述喷射路径与所述壳体的交点的正上方。

优选地，所述混合器还包括在所述第一腔室内设置在所述底板和所述中间板之间的至少一个导流板，所述至少一个导流板被构造成使尾气在从进入所述混合器到与尾气处理液混合所经过的空间进一步变小。

优选地，所述至少一个导流板包括第一导流板和第二导流板，所述第一导流板和所述第二导流板在所述喷射路径两侧彼此面对地延伸，而不与所述喷射路径交叠。

据本实用新型的另一方面，提供一种尾气处理单元，其特征在于，所述尾气处理单元包括氧化催化器、scr催化器以及前述的混合器。

在发动机尤其是柴油机尾气后处理系统中使用根据本实用新型混合器以将尾气与尾气处理液混合。这种混合器被构造成当以底板基本平行于水平面的取向被设置就位时，能够阻止未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口流出该混合器，从而保护位于该混合器下方的装置免受尾气处理液的液滴的影响，并保证尾气处理单元的可靠运行。此外，这种混合器还能够促进被喷射到该混合器中的尾气处理液被尾气蒸发。本申请还涉及包括这种混合器的尾气处理单元，其可用于对发动机尤其是柴油机排放的尾气进行处理，以降低尾气中氮氧化物的含量。

附图说明

图1是用于发动机尤其是柴油机尾气后处理系统的典型尾气处理单元的局部剖视图；

图2a是用于图1所示的尾气处理单元的传统混合器的示意性底侧透视图，并且图2b是该混合器的局部剖视图，其中该混合器被剖开以示出其内部的结构；

图3a至图3e示意性地示出了根据本实用新型的第一实施例的混合器，其中，图3a和图3b分别是该混合器的底侧透视图和顶侧透视图，图3c是该混合器的局部剖视图，图3d是该混合器的沿着其纵向轴线截取的横截面图，并且图3e是该混合器的沿着图3d中的线a-a截取的横截面图；

图4a示意性地描绘了图2a至图2b所示的传统混合器中的尾气处理液喷嘴的喷射路径，并且图4b和图4c示意性地描绘了图3a至图3e所示的混合器中的尾气处理液喷嘴的喷射路径；

图5a至图5e示意性地示出了根据本实用新型的第二实施例的混合器，其中，图5a和图5b分别是该混合器的局部剖视图，图5c是该混合器的沿着其纵向轴线截取的横截面图，图5d是该混合器的沿着图5c中的线b-b截取的横截面图，并且图5e是该混合器的沿着图5c中的线c-c截取的横截面图；以及

图6a至图6e示意性地示出了根据本实用新型的第三实施例的混合器，其中，图6a和图6b分别是该混合器的局部剖视图，图6c是该混合器的沿着其纵向轴线截取的横截面图，图6d是该混合器的沿着图6c中的线d-d截取的横截面图，并且图6e是该混合器的沿着图6c中的线e-e截取的横截面图。

具体实施方式

下面结合示例详细描述本实用新型的优选实施例。本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本实用新型形成任何限制。

如在本文中使用的，术语“基本平行于水平面”是指偏离地面或水平面20°以内、15°以内、10°以内、5°以内、3°以内、2°以内、1°以内，或者与地面或水平面实质上平行。术语“竖直方向”是指与地面或水平面垂直的方向，并且术语“基本平行于竖直方向”是指偏离竖直方向20°以内、15°以内、10°以内、5°以内、3°以内、2°以内、1°以内，或者与竖直方向实质上平行。

如图1所示，用于发动机尤其是柴油机尾气后处理系统的典型尾气处理单元1包括外壳3，该外壳3具有开设于底部部分的进气端口5和开设于顶部部分的排气端口7，并且具有沿着外壳3的纵向延伸的纵向轴线9。尾气处理单元1通常以纵向轴线9基本平行于竖直方向的取向在柴油机尾气后处理系统中设置就位。进气端口5与柴油机的排气相连通以用于接收柴油机排放的尾气，并且排气端口7用于将经处理的尾气排出尾气处理单元1。尾气处理单元1还可以包括在外壳3内沿着尾气流动方向依次设置的柴油机氧化催化器(doc)11、柴油颗粒过滤器(dpf)13、混合器15和scr催化器17。继续参考图1，混合器15被以底板基本平行于水平面的取向设置在外壳3内。在尾气流经混合器15的同时尾气处理液通过尾气处理液喷嘴(未在图1中示出)以喷流的方式被喷射到混合器15内。在混合器15内，尾气处理液与热的尾气混合形成漩涡，从而蒸发并发生热解和水解反应，产生氨气(nh3)，随后氨气与尾气在scr催化器17的催化作用下发生反应。

应理解到，图1所示的尾气处理单元1所包括的部件仅是示例性的，而非限制性的。在其它的部分实施例中，scr及dpf可以选择性设置或合并设置。还应理解到，除了图1所示的尾气处理单元1，柴油机尾气后处理系统还可以包括用于储存诸如尿素水溶液的尾气处理液的储罐、用于喷射尾气处理液的喷嘴、连接在储罐和喷嘴之间的用于输送尾气处理液的输送装置、各种类型的传感器等，这些部件协作以实现柴油机尾气后处理系统的功能。

图2a、图2b和图4a示意性地示出了图1的尾气处理单元1中的传统混合器15。混合器15包括大致圆筒形的壳体，该壳体包括顶板(未示出)、与顶板相反的底板21以及在顶板和底板21之间延伸的侧壁23。顶板和底板21彼此基本平行地延伸。顶板、底板21和侧壁23一起限定混合腔室24。侧壁23开设有与混合腔室24连通的尾气处理液入口27，并且底板21开设有与混合腔室24连通的尾气入口31。混合器15还包括被连接到尾气处理液入口27的尾气处理液喷嘴25(图4a)，其用于沿着喷射路径向混合腔室24内喷射尾气处理液。在尾气通过尾气入口31进入混合腔室24的同时尾气处理液通过尾气处理液喷嘴25以喷流的方式被喷射到混合腔室24内。壳体还包括在混合腔室24内从底板21延伸的一个或多个挡板29。挡板29与尾气处理液喷嘴25的喷射路径相交，使得尾气处理液的喷流撞击在挡板29上(如图4a所表示)，从而使尾气处理液变成更小的液滴以利于尾气的蒸发。挡板29被设置在尾气入口31的正上方。也就是说，尾气处理液喷嘴25的喷射路径与挡板29的交点在底板21上的正投影与尾气入口31交叠甚至重合。

如上文所述，混合器15在尾气处理单元1中被以底板21基本平行于水平面的取向设置就位。在这种情况下，如果被喷射到混合腔室24中的尾气处理液没有被尾气充分地蒸发，则尾气处理液会在挡板29上积聚从而形成液滴。由于重力，尾气处理液的液滴会(如箭头33所示地)通过尾气入口31从混合器15滴落到位于混合器15下方的dpf13中，进而在dpf13中结晶并因此堵塞dpf13的孔道，从而导致尾气处理单元1的性能下降甚至发生故障。

为了解决上述技术问题，本申请提出了一种新型的混合器，这种混合器被构造成当其被以底板基本平行于水平面的取向设置就位时，能够阻止未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口流出该混合器。

图3a至图3e以及图4b和图4c示意性地示出了根据本实用新型的第一实施例的混合器101。如图3a至图3c所示，混合器101包括大致圆筒形的壳体，该壳体包括底板105、与底板105相反的顶板107以及在底板105和顶板107之间延伸的侧壁109。底板105和顶板107可以彼此基本平行地延伸。顶板107、底板105和侧壁109一起限定混合腔室108。侧壁109开设有与混合腔室108连通的尾气处理液入口111，底板105开设有与混合腔室108连通的尾气入口113，并且顶板107开设有与混合腔室108连通的尾气出口114。混合器101还包括被连接到尾气处理液入口111的尾气处理液喷嘴125(在图4b和图4c中示意性地示出)，其用于沿着喷射路径向混合腔室108内喷射尾气处理液。在尾气通过尾气入口113进入混合腔室108的同时尾气处理液通过尾气处理液喷嘴125以喷流的方式被喷射到混合腔室108内。在混合腔室108内，尾气处理液与热的尾气混合形成漩涡，从而蒸发并发生热解和水解反应，产生氨气(nh3)，随后氨气与尾气从尾气出口115排出混合腔室108。

转到图3d和图3e以及图4b和图4c，与图2a和图2b所示的传统混合器15不同，混合器101的尾气处理液喷嘴125的喷射路径与壳体的交点在底板105上的正投影不与尾气入口113交叠。这使得壳体上的未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴不会直接通过尾气入口113流出混合器101，而是被底板105阻挡，因而阻止了未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口113流出混合器101。被阻挡在底板105上的尾气处理液的液滴随后可以被热的尾气蒸发。在一种示例中，尾气处理液喷嘴125的喷射路径与壳体的交点可以在侧壁109上。在另一种示例中，壳体还可以包括在混合腔室108内从侧壁109和/或底板105延伸的一个或多个挡板，其被设计成使尾气处理液在撞击时变成更小的液滴以利于尾气的蒸发，例如图2a和图2b所示的挡板。在这种情况下，尾气处理液喷嘴125的喷射路径与壳体的交点可以在这种挡板上。

现在转到图4a至图4c，各视图中的虚线分别表示混合器15的尾气处理液喷嘴25和混合器101的尾气处理液喷嘴125的喷射路径，并且圆圈示意性地表示喷射路径与壳体的交点的位置。如上文讨论的，在混合器15中，尾气处理液喷嘴25的喷射路径与挡板29的交点在底板21上的正投影与尾气入口31交叠甚至重合。而在混合器101的一种示例中，尾气处理液喷嘴125的喷射路径与壳体的交点可以在侧壁109上。这使得尾气处理液喷嘴125的喷射路径与壳体的交点在底板105上的正投影不与尾气入口113交叠，从而阻止未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口113流出混合器101。

另外，这种构型还使得尾气处理液的喷流从进入混合器101到发生撞击的距离变长。由于尾气处理液的喷流大致呈圆锥形的形状，这种距离变长使得喷流撞击面积变大，从而促进尾气处理液能够更多地分散为小液滴，从而促进尾气处理液被热的尾气蒸发。在一种示例中，如图4c所示，尾气处理液喷嘴125的喷射路径可以基本上沿着混合腔室108内的径向相对的方向。在其它示例中，如图4b所示，尾气处理液喷嘴125的喷射路径也可以相对于混合腔室108内的径向相对的方向偏移。

虽然上述构型有助于阻止未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口113流出混合器101并且促进尾气处理液被尾气蒸发，但是由于混合器101被以底板105基本平行于水平面的取向设置，当未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴流到底板105上并积聚时，尾气处理液的液滴仍可能从尾气入口113流出混合器101。

为了进一步阻止尾气处理液的液滴从尾气入口113流出混合器101，混合器101的底板105的面向混合腔室108的内表面上可以形成有阻挡部，以将未被蒸发的尾气处理液限制在混合腔室108内。阻挡部能够以各种形式来实现。在图3a至图3e所示的示例中，在混合器101的底板105界定尾气入口113的边沿处可以形成有朝着混合腔室108内部延伸的卷边或凸缘115。在另一种示例中，混合器的底板的面向混合腔室的内表面上可以至少部分地形成有坡面或凸起部。在又一种示例中，混合器的底板可以至少部分地相对于混合器的侧壁倾斜一定角度。应理解到，阻挡部还可以呈任何其它形式，只要其能够将尾气处理液的液滴限制在混合腔室内，以阻止积聚在底板上的尾气处理液的液滴从尾气入口流出混合器。

图5a至图5e示意性地示出了根据本实用新型的第二实施例的混合器201。混合器201与混合器101的区别在于：混合器201还包括在混合腔室208内设置在尾气处理液入口211与顶板207之间的中间板217。中间板217可以基本平行于顶板207或底板205延伸。中间板217限定中间板开口219(图5c和图5e)，以将混合腔室208分隔成彼此连通的第一腔室208a和第二腔室208b。如图5c所示，中间板开口219在底板205上的正投影可以不与尾气入口213交叠，以使得在混合腔室208形成蜿蜒的气体流动路径，从而促进尾气与尾气处理液混合。在一种示例中，中间板开口219可以位于喷射路径与壳体的交点的正上方。混合器201还包括被连接到尾气处理液入口211的尾气处理液喷嘴(未示出)，其用于沿着喷射路径向混合腔室208a内喷射尾气处理液。在尾气通过尾气入口213进入第一腔室208a的同时尾气处理液通过尾气处理液喷嘴以喷流的方式被喷射到第一腔室208a内。喷射路径在第一腔室208a与壳体相交，使得尾气处理液的喷流撞击在壳体上，从而使得尾气处理液变成更小的液滴以利于被热的尾气蒸发。与混合器101相比，在混合器201中由于中间板217的存在，尾气在进入混合器201到与尾气处理液混合所经过的空间更小(第一腔室208a的体积小于混合腔室108的体积)，这使得尾气在混合腔室208中的热量更为集中，从而促进尾气处理液的蒸发。这提升了尾气处理液的蒸发效率并因而提高了混合器201的工作效率。

图6a至图6e示意性地示出了根据本实用新型的第三实施例的混合器301。混合器301与混合器201的区别在于：混合器301还包括被设置在底板305和中间板317之间的至少一个导流板。所述至少一个导流板被构造成使尾气在从尾气入口313进入混合器301到与尾气处理液混合所经过的空间进一步变小。图6a至图6e中示出了两块导流板：第一导流板321和第二导流板323。第一导流板321和第二导流板323在混合器301的尾气处理液喷嘴的喷射路径两侧彼此面对地延伸，而不与该喷射路径交叠。第一导流板319和第二导流板323的这种构型使尾气在从进入混合器301到与尾气处理液混合所经过的空间进一步变小。这能够使得尾气在第一腔室308a中的热量进一步集中，借此进一步促进尾气处理液的蒸发。这进一步提升了尾气处理液的蒸发效率并因而提高了混合器301的工作效率。应理解到，也可以设置更多或更少的导流板。

如上所述，在发动机尤其是柴油机尾气处理单元中使用根据本实用新型混合器以使尾气与尾气处理液混合。这种混合器被构造成当以底板基本平行于水平面的取向设置时，能够阻止未被尾气蒸发的尾气处理液的液滴从尾气入口流出该混合器，从而保护位于该混合器下方的装置免受尾气处理液的液滴的影响，并保证尾气后处理系统的可靠运行。此外，这种混合器还能够促进被喷射到该混合器中的尾气处理液被尾气蒸发。本申请还涉及包括这种混合器的尾气处理单元，其可用于对柴油机排放的尾气进行处理，以降低柴油机排放的尾气中氮氧化物的含量。

以上结合具体实施例对本实用新型进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本实用新型的限制。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本实用新型的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本实用新型的范围。