[发明专利]一种用于排气后处理系统的可重构的双金属混合器及其使用方法

说明书

技术领域

本发明示范性的实施例涉及一种用于排气后处理系统的可重构的混合器和，更特别地，涉及一种使用这类混合器来增强系统性能的排气系统，尤其更特别地，涉及使用它们的方法。

背景技术

内燃机排气后处理系统使用氧化催化剂(OC)，选择性催化还原催化剂(SCR)，颗粒过滤器(PF)和其它排气后处理系统。在这些系统中，OC装置频繁地使用固定在其上游的碳氢(HC)喷射器来喷射碳氢化合物，通常为燃料，到排气流中以为OC中氧化反应提升排气流的温度；例如当PF需要再生时。有效地使用在OC中的HC是尤其重要的，因为其直接影响了发动机的效率(如，燃油经济性)和发动机和排气后处理系统的排放性能，还因为未燃HC(HC泄露)的排放是受到法律限制的。为了确保HC在使用HC喷射器的系统中的有效利用，这些系统频繁地在喷射器的下游使用混合器，该混合器也被称为蒸发器或者汽化器，以确保喷射到系统中的燃料被完全地蒸发并散布到排气流中使得其可以在OC中被最大可能范围的氧化。这些混合器被设计来增强排气流中的紊流以提供HC的混合和分散。然而对该目的的影响在于，混合器同时也在排气流中产生了与流体路径的部分堵塞和预定紊流的生成相关联的背压。由于混合器被永久地设置在这些系统中，因此甚至当不喷射HC和并不需要使用它们时，混合器都会产生背压并影响流动。

其它混合器也与其它排气后处理装置一起结合使用。例如，SCR催化装置频繁地使用尿素SCR(U-SCR)催化剂，其需要在上游喷射尿素，例如尿素水溶液到排气流中。U-SCR催化剂和其它下游的排气后处理装置的性能，耐久性和运行成本强烈地依靠喷射到排气流中的流体的混合度和发散度。混合器也使用在这些装置的上游来增加喷射到排气流中的液体的发散度和增加用于催化反应的氨水产物。甚至当尿素不被喷射也不需要使用的时候，这些混合器也会产生不需要的系统背压和紊流。

因此，迫切地需要具有所必要的混合功能同时能减少系统背压的混合器和采用该混合器并使用混合方法的排气后处理系统。

发明内容

在本发明的一个示范性实施例中，提供了一种用于排气后处理系统的混合器。所述混合器包括被构造来布置在排气后处理系统的排气管道中、并位于排气后处理装置的上游的本体部。混合器还包括布置在本体部上的、在展开位置和缩回位置之间可逆地移动的翼型部，其中翼型部在展开位置提供了对排气流的展开阻力，在缩回位置提供了对排气流的缩回阻力，展开阻力大于缩回阻力，本体部和翼型部一起组成了混合器。混合器进一步包括可操作地连接到混合器的双金属偶，其被构造来从缩回位置向展开位置可逆地移动翼型部。

在本发明的另一个示范性实施例中，提供了一种内燃机的排气后处理系统。所述系统包括构造来与内燃机流体连接以通过排气管道接收来自发动机的排气的排气后处理装置。所述系统还包括定位在排气后处理装置上游的混合器，所述混合器包括被构造来布置在排气管道中的本体部和布置在本体部上的、在展开位置和缩回位置之间可逆地移动的翼型部，其中翼型部在展开位置提供了对排气流的展开阻力，在缩回位置提供了对排气流的缩回阻力，展开阻力大于缩回阻力。所述系统进一步包括定位在混合器上游的喷射器，所述喷射器被构造来喷射还原剂到排气流中。

在本发明的另一个示范性实施例中，提供了一种内燃机的排气后处理系统的运行方法。所述方法包括，布置混合器到排气后处理系统的排气管道中，所述混合器包括被构造来布置在排气管道中的本体部，包含活性材料的翼型部被布置在本体部上，在活性材料的激活下，其可逆地在展开位置和缩回位置之间移动。在展开位置，翼型部提供了对排气流的展开阻力，在缩回位置提供了缩回阻力，其中展开阻力大于缩回阻力。所述方法还包括运行内燃机来在排气管道中产生排气流。所述方法进一步包括激活活性材料来移动翼型部到展开位置。进一步地，所述方法包括通过定位在混合器上游的喷射器开始进入到排气管道中的还原物质的喷射。进一步地，所述方法还包括去激活双金属偶活性材料来移动翼型部到缩回位置。

本发明上述的特点和优点以及其它特点和优点将从下面参考相应附图的具体描述中变得显而易见。

本发明还提供了以下方案：

1、一种用于排气后处理系统的混合器，包括：

本体部，其被构造来布置在排气后处理装置上游的排气后处理系统的排气管道中；

翼型部，其布置在本体部上并可在展开位置和缩回位置之间可逆地移动，其中所述翼型部在展开位置提供了对排气流的展开阻力，在缩回位置提供了对排气流的缩回阻力，所述展开阻力大于所述缩回阻力，所述本体部和翼型部包括混合器；和