[发明专利]旋流混合式尾气后处理箱及系统

说明书

用于处理发动机尾气的后处理箱包括第一到第三空腔(2、3、4)、用于分别将尾气流和尾气处理液的射流输入到第一空腔(2)中的尾气入口构件(14)和处理液入口构件(15)，以及延伸至第二空腔(3)并开通于第三空腔(4)的管状处理辅助元件(9)。所述尾气入口构件(14)以允许在第一空腔(2)中产生尾气流的旋流运动的定向布置，并且处理液入口构件(15)以允许处理液流入尾气流的旋流中并在其中混合的定向布置。尾气后处理系统包括这种后处理箱和处理液喷射装置。

技术领域

本发明涉及一种用于处理从发动机，特别是柴油发动机，排出的尾气的后处理系统。

背景技术

发动机尾气含有有害成分。为了减少尾气中有害成分的排放量，一方面，为了抑制有害成分的产生，发动机技术不断升级和改进，另一方面，选择适当的后处理技术以减少尾气中有害成分的量。

例如，可以使用选择性催化还原(SCR)将柴油发动机尾气中的氮氧化物(NO_x)的量减少50％或更多。典型的SCR模块将尿素的水溶液喷射到热尾气中。尿素的水溶液在尾气流中雾化并蒸发以产生可用作反应剂的NH₃。NH₃在催化剂的帮助下与氮氧化物和氧反应形成无害的二氧化碳、氮气和水。

根据现有技术，SCR模块通常组装到发动机的尾气管。为了提高尿素溶液的蒸发速度，可以在尾气管中设置静态混合器。尿素溶液射流撞击静态混合器，因此尿素溶液液滴被分解成更小的大小，其可以更快速地蒸发。静态混合器还可以在尾气管中产生较小的尿素溶液液滴和尾气的混合物的湍流，这进一步导致尿素溶液的快速蒸发。为了使尿素溶液完全蒸发并与氮氧化物反应，SCR模块必须安装在距尾气管的末端足够长的位置上。这需要大的安装空间。

近年来开发出长度减小的箱型SCR模块。尿素的水溶液和尾气在箱型SCR模块中沿着多次改变方向的路径混合。但是，仍然有空间同步优化箱型SCR模块的大小和混合程度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于发动机尾气的尾气后处理系统，其具有减小的大小和增加的混合程度。

为此，本发明一方面提供了一种用于处理发动机尾气的后处理箱，其包括：

壳体，其限定第一空腔、在第一空腔下方的第二空腔和在第二空腔旁边的第三空腔，第二空腔通过其中具有开口的分隔板与第一空腔分隔开，第三空腔与第二空腔分隔开但仍处于与第二空腔流体连通；

尾气入口构件和处理液入口构件，所述尾气入口构件和所述处理液入口构件安装到所述壳体，用于分别将尾气流和尾气处理液射流输入到所述第一空腔中；以及

管状处理辅助元件，其延伸穿过第二空腔并开通于第三空腔；

其中，所述尾气入口构件以允许在所述第一空腔中产生所述尾气流的旋流运动的定向布置；以及

其中，所述处理液入口构件以允许所述尾气处理液流入所述尾气流的旋流中并在其中混合的定向布置。

根据本发明的可能实施例，处理液入口构件在其通向第一空腔的开口处限定喷射方向，所述喷射方向具有垂直于尾气在处理液入口构件前方的流动方向的第一方向分量以及沿着尾气在处理液入口构件前方的流动方向的第二方向分量。

根据本发明的可能实施例，尾气在第一空腔中以多层的形式形成旋流，并且处理液入口构件位于面朝向旋流的上层、特别是顶层的高度处。

根据本发明的可能实施例，尾气入口构件和处理液入口构件设置为彼此相邻，分别具有基本上水平的中心轴线，并且分隔板也基本水平。

根据本发明的可能实施例，所述开口是圆形孔，并且所述尾气入口构件的中心轴线沿所述开口的径向偏离所述开口的中心。

根据本发明的可能实施例，尾气入口构件和处理液入口构件都设置邻近在壳体的顶壁。