排氣混合器、系統和使用方法與流程

背景技術：

1、該部分中的陳述僅僅提供了與本公開相關的背景信息，而不會構成現有技術。

2、排氣排放需要進行監測并經過積極處理，以使被共同稱為nox的氮氧化物的形成最小化。一種這樣的處理方法包括在排氣流內提供還原劑(即，氨)，之后通過scr催化劑進行nox的催化還原，以形成氮氣和水。該催化反應所需的氨是通過將尿素水溶液流注入排氣流中而提供的，排氣流熱分解，以形成氨、氨前體和二氧化碳。然而，在較低溫度下，這種分解反應沒有以可觀的速率發生。這在柴油機排氣中尤其成問題，柴油機排氣的溫度通常比通過由汽油或其他輕烴驅動的內燃發動機產生的排氣溫度低得多。

3、需要在排氣系統內從尿素水溶液以適于在較低排氣溫度下將nox轉化為氮氣的量形成氨。

技術實現思路

1、提供該
技術實現要素：
是為了介紹構思的選擇，下面在具體實施方式中進一步描述這些構思。該發明內容不旨在標識要求保護的主題的關鍵或必要特征，也不旨在用于輔助限制要求保護的主題的范圍。

2、本公開涉及一種排氣混合器，所述排氣混合器包括能設置在管道內的多個混合元件，所述管道具有在混合器入口和混合器出口之間的流動路徑，排氣和還原劑和/或還原劑前體通過所述管道經由所述混合器入口流入所述排氣混合器中，所述排氣和所述還原劑經由所述混合器出口流出所述排氣混合器，所述多個混合元件中的至少一個混合元件能由外部電源加熱；所述多個混合元件布置在所述管道內，使得所述管道的與具有從所述混合器入口到所述混合器出口的直接線性流動路徑的所述流動路徑垂直確定的總面積小于所述管道的總面積的約10％。

3、在相關實施方式中，一種排氣處理系統包括：根據本文中公開的一個或更多個實施方式的混合器；以及一個或更多個排氣加熱器，所述排氣加熱器包括設置在所述管道的流動路徑內的多個加熱元件，其中，來自所述混合器的能量的最大操作輸出小于來自所述一個或更多個排氣加熱器的能量的最大操作輸出。

4、在其他實施方式中，一種方法包括以下步驟：

5、i)提供根據本文中公開的一個或更多個實施方式的排氣系統，所述排氣系統包括根據本文中公開的一個或更多個實施方式所述的排氣混合器；

6、ii)引導尿素水溶液和來自排氣源的包括一定量的nox的排氣通過排氣系統；以及

7、iii)基于來自一個或更多個傳感器和/或控制模塊的一個或更多個輸入，控制從所述外部電源到所述混合元件中的至少一個混合元件和/或所述排氣加熱器的電力方向，以達到這樣的溫度，該溫度足以在流過排氣系統的排氣中存在的nox的scr催化劑的情況下產生進行催化還原成scr催化劑下游的氮氣和水的量的氨。

技術特征：

1.一種排氣混合器，所述排氣混合器包括能設置在管道內的多個混合元件，所述管道具有在混合器入口和混合器出口之間的流動路徑，排氣和還原劑通過所述管道經由所述混合器入口流入所述排氣混合器中，所述排氣和所述還原劑經由所述混合器出口流出所述排氣混合器，所述混合元件中的至少一個混合元件能由外部電源加熱；

2.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的兩個或更多個混合元件能由所述外部電源獨立地加熱。

3.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的至少一個混合元件基本上垂直于所述流動路徑布置。

4.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的至少一個混合元件圍繞所述流動路徑內的點徑向地布置。

5.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的至少一個混合元件沿著所述混合元件的長度從所述流動路徑內的靠近所述管道的點延伸到所述管道的中心點處或超過所述管道的中心點的點。

6.根據權利要求5所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的一個或更多個混合元件沿著所述混合元件的長度具有梯形形狀，在所述梯形形狀中，所述混合元件在第一端部處的寬度大于所述混合元件在第二端部處的寬度。

7.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的至少一個混合元件基本上是平面的，并且相對于所述管道的中心線以約20°至約70°的角度定向。

8.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件被布置成沿著所述混合器入口與所述混合器出口之間的所述流動路徑布置的多排。

9.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件相互電連通，從而形成從電力入口到地或到另一混合元件的單個電路。

10.根據權利要求1所述的排氣混合器，所述排氣混合器還包括一個或更多個安裝附件，所述安裝附件與所述多個混合元件中的一個或更多個混合元件的一部分成一體并背離所述一部分延伸，所述安裝附件被布置成將所述多個混合元件定位和固定在所述管道內。

11.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，至少一個混合元件包括沿著所述混合元件的長度的蜿蜒路徑，所述蜿蜒路徑至少部分地由部分地穿過所述混合元件的寬度布置且穿過所述混合元件的厚度設置的多個橫向凹槽以及沿著所述混合元件的所述長度的一部分穿過所述混合元件的所述厚度設置的至少一個縱向凹槽形成。

12.根據權利要求10所述的排氣混合器，其中，沿著所述混合元件的長度確定的所述多個橫向凹槽中的兩個或更多個橫向凹槽之間的間距和/或與所述混合元件的所述長度垂直地確定的從所述混合元件的第一邊緣到所述縱向凹槽的距離不同于從所述混合元件的第二相對邊緣到所述縱向凹槽的距離。

13.根據權利要求10所述的排氣混合器，其中，所述橫向凹槽和/或所述縱向凹槽中的一個或更多個凹槽終止于直徑大于所述凹槽的寬度的圓形孔中。

14.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的一個或更多個混合元件具有大于或等于約0.5mm的厚度。

15.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，所述多個混合元件中的一個或更多個混合元件包括一個或更多個噴嘴、流動轉向器、翅片、附件、孔、橫截面輪廓、彎曲部、扭曲部或其組合。

16.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，至少一個混合元件的至少一部分包括：

17.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，至少一個混合元件的表面的至少一部分包括：

18.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，至少一個混合元件包括：具有第一電阻的第一部分；以及具有與所述第一電阻不同的第二電阻的第二部分，使得當電流流過所述元件時，所述第一部分被加熱至比所述第二部分高的溫度。

19.根據權利要求1所述的排氣混合器，其中，至少一個混合元件包括多個區域，其中，至少一個區域包括相對于所述多個區域中的另一個區域不同的金屬或金屬合金、金屬泡沫、3d打印結構、添加制造結構或其組合。

20.根據權利要求1所述的排氣混合器，所述排氣混合器還包括未加熱混合元件，所述未加熱混合元件沿著所述流動路徑直接在所述混合器出口之后。

21.一種排氣處理系統，所述排氣處理系統包括排氣混合器，所述排氣混合器包括能設置在管道內的多個混合元件，所述管道具有在混合器入口和混合器出口之間的流動路徑，排氣和還原劑通過所述管道經由所述混合器入口流入所述排氣混合器中，所述排氣和所述還原劑經由所述混合器出口流出所述排氣混合器，所述多個混合元件中的至少一個混合元件能由外部電源加熱；

技術總結
用于控制來自內燃發動機的NO<subgt;x</subgt;排放的分段式加熱尿素混合器和排氣系統包括多個元件，至少一個混合元件能由外部電源獨立地加熱至高于另一元件溫度的溫度。還公開了使用排氣混合器的方法以及還包括控制器的排氣混合器系統。

技術研發人員：M·馬蘇迪,S·諾爾費山,N·A·波利亞科夫
受保護的技術使用者：埃米索爾公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21