[发明专利]具有主动热传递的双壁混合器

说明书

本发明涉及一种具有主动热传递的双壁混合器。车辆排气系统包括外壳体，外壳体限定围绕轴线的内腔；入口挡板，入口挡板构造成将发动机排气引导到内腔中，喷射器，喷射器构造成将流体喷到内腔中以与发动机排气混合；以及内壁，内壁与外壳体的内表面径向向内间隔开以限定间隙。内壁具有面向轴线的冲击侧部和面向间隙的非冲击侧部。至少一个加热元件与非冲击侧部相关联以对内壁进行主动加热来减少在冲击侧部上形成喷雾沉积物。

技术领域

排气系统通过各种排气部件传导由发动机产生的热排气以减少排放物并且控制噪音。排气系统包括喷射系统，该喷射系统在选择性催化还原(SCR)催化器的上游喷射流体比如柴油机排气处理液(DEF)或还原剂比如尿素和水的溶液。混合器定位在SCR催化器的上游并且将发动机排气与尿素转化的产物混合。喷射系统包括将尿素喷到排气流中的计量器。尿素在到达SCR催化器之前应被尽可能地转化成氨(NH3)。因此，液滴的喷射尺寸在实现这个目标中起重要作用。

背景技术

本行业正朝着提供更紧凑的排气系统的方向发展，这导致系统的体积减小。喷射较大尺寸的液滴的系统在用于更紧凑的系统构型时可能不能提供充分的尿素转化。因此，对于这些更紧凑的构型需要更小液滴尺寸的计量器。

由于表面接触面积增加，因此液滴尺寸越小，转化成氨的效率越高。然而，通过小液滴计量器产生的喷雾易受再循环流的影响。通常，位于计量器的梢部处的区域具有再循环流的涡流。该涡流将喷雾液滴朝向混合器的壁推动并且推动到计量器的梢部上，这形成了沉积物的起始位点。沉积物随着时间的推移积聚并且能够对系统操作产生不利影响。潜在的不利影响可能包括：在主动柴油微粒过滤器(DPF)再生期间氨均匀指数较低、混合器压降增加或氨排放量较高。

发明内容

在一个示例性实施方式中，提供了一种车辆排气系统，该车辆排气系统包括外壳体，外壳体限定围绕轴线的内腔；入口挡板，入口挡板构造成将发动机排气引导到内腔中；喷射器，喷射器构造成将流体喷到内腔中以与发动机排气混合；以及内壁，内壁与外壳体的内表面径向向内间隔开以限定间隙。内壁具有面向轴线的冲击侧部和面向间隙的非冲击侧部。至少一个加热元件与非冲击侧部相关联以对内壁进行主动加热来减少在冲击侧部上形成喷雾沉积物。

在上述实施方式的进一步实施方式中，至少一个加热元件包括厚膜加热器。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，厚膜加热器包括正温度系数电阻加热器。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，至少一个加热元件包括陶瓷加热器。

在另一示例性实施方式中，提供了一种减少在车辆排气系统的混合器中形成喷雾沉积物的方法，该方法包括提供如所述的外壳体和内壁并且使用与内壁的非冲击侧部相关联的至少一个加热元件来对内壁进行主动加热以减少在冲击侧部上形成喷雾沉积物。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，沿着内壁的非冲击侧部施加厚膜加热器以提供加热元件。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，厚膜加热器粘贴至内壁的非冲击侧部。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，厚膜加热器印刷在内壁的非冲击侧部上。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，在外壳体与内壁之间的间隙中形成径向外部排气通道，并且由内壁的冲击侧部限定径向内部排气通道，加热元件定位在径向外部排气通道内，并且附接至内壁的非冲击侧部。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，入口挡板具有用于将发动机排气引导到径向内部排气通道中的至少一个第一开口和用于将发动机排气引导到径向外部排气通道中的至少一个第二开口。

在上述任一实施方式中的进一步实施方式中，厚膜加热器包括定位在间隙内的电加热器，并且电源通过至少一个电连接件附接至电加热器使得电源在内壁的温度低于预定的温度时施加第一电力水平并且在内壁的温度高于预定的温度时施加小于第一电力水平的第二电力水平。