CN106246308B - 后处理排气分离器和/或偏转器 - Google Patents

后处理排气分离器和/或偏转器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种后处理排气分离器和/或偏转器。排气弯头包括界定排气弯头的上游部分的上游侧壁、界定排气弯头的下游部分的下游侧壁以及偏转器。上游部分配置为接收上游废气。偏转器被联接至排气弯头上游的上游侧壁，并且配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气的一部分远离排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入该区域中。偏转器可以减少和/或防止在下游侧壁上形成还原剂沉积物。在某些实施方式中，还可以包括排气辅助流动分离器以引导由排气弯头的上游部分接收的上游废气的一部分经过配给开口。

Description

后处理排气分离器和/或偏转器
技术领域
本申请一般地涉及用于内燃发动机的后处理***的领域。
背景技术
对于内燃发动机，例如柴油发动机，氮氧化物(NOx)化合物可以在排气中排出。为了减少NOx排放物，可以实施SCR过程以在催化剂和还原剂的协助下将NOx化合物转化为更中性的化合物，比如双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以包括在排气***的催化剂室中，比如车辆或发电单元的排气***的催化室。在催化剂室之前，通常将诸如无水氨、氨水或尿素的还原剂引入废气流中。为了将还原剂引入废气流中用于SCR过程，SCR***可以通过配给模块(dosing module)配给还原剂或以其它方式引入还原剂，该配给模块将还原剂蒸发或喷洒到催化剂室上游的排气***的排气管道中。SCR***可以包括一个或多个传感器以监测排气***内的情况。
发明内容
本文中描述的实施方式涉及用于为注入的还原剂提供排气辅助，且在某些情况下提供流动的偏转和/或重新方向的设备。某些排气后处理***包括用于排气***的弯头(elbow)，该弯头包括弯头安装的配给模块。弯头可以包括排气辅助流动分离器(exhaustassisted flow separator)，以用于使上游废气的一部分转向以辅助增大注入的还原剂的速度，从而降低和/或消除注入的还原剂冲击弯头和/或下游分解室的侧壁的可能性。排气辅助流动分离器使上游废气的一部分转向以环绕注入的还原剂，并且迫使该还原剂经过用于增强混合和蒸发的开口。在某些情况下，除排气辅助流动分离器之外或替代排气辅助流动分离器，可以提供偏转器，以防止上游废气使注入的还原剂朝向侧壁偏转。偏转器包括一定长度的材料以在上游废气围绕弯头的弯曲部分流动时使上游废气转向或辅助上游废气，同时还减少和/或大体上防止上游废气使注入的还原剂朝向后处理壁偏转，从而降低了还原剂沉积物产生和/或生长的可能性。在某些情况下，除通过偏转器使上游废气偏转之外，通过排气辅助流动分离器向注入的还原剂提供的增加的速度和/或混合的组合可以大体上减少和/或防止还原剂沉积物产生和/或生长。
一个实施方式涉及一种排气弯头，所述排气弯头包括界定排气弯头的上游部分的上游侧壁、界定排气弯头的下游部分的下游侧壁以及偏转器。上游部分配置为接收上游废气。偏转器被联接至排气弯头上游的上游侧壁，并且配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气的一部分远离排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入该区域中。
在某些实施方式中，偏转器防止在排气弯头的与接收上游废气的流动方向相对的下游侧壁上形成还原剂沉积物。在某些实施方式中，偏转器是平板、弯曲板、管的弧形部分或翼型件(airfoil)中的一种。在某些实施方式中，偏转器的一部分围绕排气弯头的内部的区域弯曲，来自配给模块的注入的还原剂被注入该区域中。在某些实施方式中，偏转器与排气弯头的下游部分的竖直中心轴线纵向地对准。在某些实施方式中，偏转器位于相对于弯头的下游部分的竖直中心轴线成一角度处。该角度可以在相对于竖直中心轴线的-45度与+45度之间，-30度与+30度之间，或-15度与+15度之间。在某些实施方式中，偏转器包括转向叶片(turning vane)，所述转向叶片配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气从第一方向重新定向至第二方向。
另一个实施方式涉及一种排气后处理部件，所述排气后处理部件包括界定排气弯头的上游部分的上游侧壁、界定排气弯头的下游部分的下游侧壁、排气辅助流动分离器以及偏转器。上游部分配置为接收上游废气。排气辅助流动分离器被联接至排气弯头的上游侧壁，并且包括配给开口。排气辅助流动分离器配置成引导由排气弯头的上游部分接收的上游废气的第一部分经过配给开口。偏转器被联接至排气辅助流动分离器，并且配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气的第二部分远离排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入该区域中。
在某些实施方式中，排气辅助流动分离器配置为经由上游废气的第一部分增大注入的还原剂的速度。在某些实施方式中，排气辅助流动分离器包括配给部分和废气分离部分。配给部分包括具有配给开口的基部和侧壁，并且排气辅助流动分离器通过配给部分的侧壁被联接至排气弯头的上游侧壁。废气分离部分包括成角度的基部。在某些实施方式中，废气分离部分还包括一个或多个侧壁，并且排气辅助流动分离器还通过废气分离部分的一个或多个侧壁被联接至排气弯头的上游侧壁。在某些实施方式中，偏转器防止在排气弯头的与接收上游废气的流动方向相对的下游侧壁上形成还原剂沉积物。在某些实施方式中，偏转器是平板、弯曲板、管的弧形部分或翼型件中的一种。在某些实施方式中，偏转器位于相对于弯头的下游部分的竖直中心轴线成一角度处。该角度可以在相对于竖直中心轴线的-45度与+45度之间，或-15度与+15度之间。在某些实施方式中，偏转器包括转向叶片，所述转向叶片配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气从第一方向重新定向至第二方向。
然而，另一个实施方式涉及一种方法，所述方法包括为排气***提供排气弯头。排气弯头包括界定排气弯头的上游部分的上游侧壁和界定排气弯头的下游部分的下游侧壁。上游部分配置为接收上游废气。该方法包括将排气辅助流动分离器联接至排气弯头的上游侧壁。排气辅助流动分离器包括配给开口，并且配置成引导由排气弯头的上游部分接收的上游废气的第一部分经过配给开口。该方法还包括将偏转器联接至排气辅助流动分离器的一部分。偏转器配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气的第二部分远离排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入该区域中。
在某些实施方式中，该方法还包括将排气弯头的上游部分的上游端部联接至排气***的上游部分；和将排气弯头的下游部分的下游端部联接至排气***的下游部分。在某些实施方式中，该方法还包括将配给模块联接至排气弯头的配给模块安装部分。在某些实施方式中，排气辅助流动分离器配置为经由上游废气的第一部分增大注入的还原剂的速度。在某些实施方式中，偏转器防止在排气弯头的与接收上游废气的流动方向相对的下游侧壁上形成还原剂沉积物。
附图说明
一个或多个实施方式的细节在下文在附图和描述中进行阐述。本公开的其它特征、方面和优点从描述、附图以及权利要求中将变得明显，在附图中：
图1是用于排气***的具有示例性还原剂输送***的示例性选择性催化还原***的示意性框图；
图2是排气辅助流动分离器的实施方式的透视图；
图3是排气***的具有弯头安装的配给模块和图2的排气辅助流动分离器的弯头的局部横截面图；
图4是排气***的具有弯头安装的配给模块和偏转器的弯头的正视图；
图5是排气***的具有弯头安装的配给模块、图4的偏转器和排气辅助流动分离器的弯头的局部横截面图；以及
图6是描绘用于制造用于排气***的图5的弯头的过程的流程图，该弯头具有图2的排气辅助流动分离器和图4的偏转器。
应该意识到的是，为了说明的目的，一些附图或全部附图是示意性的表示。为了说明一个或多个实施方式的目的而提供附图，其中要明确理解的是，这些附图将不用来限制权利要求的范围或含义。
具体实施方式
以下是涉及用于为注入的还原剂提供排气辅助且在某些情况下提供流动的偏转和/或重新定向的方法、装置和***的各种概念和其实施的更详细的描述。以上引入的以及在以下更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种方式实施，因为所描述的概念不限于任何特定的实施方式。提供特定的实施和应用的实例主要是为了说明的目的。
I.综述
排气***可以设置为用于若干不同的内燃发动机应用，例如道路和越野车辆(onand off road vehicle)、采矿设备、发电机等。某些排气***可以包括用于处理作为燃烧过程的一部分所产生的废气的后处理***。例如，某些排气***包括选择性催化还原***以处理废气内的NOx排放物。此类***可以包括液体配给模块，例如尿素或柴油排放流体配给模块，以用于将还原剂注入流过排气***的废气中，例如注入分解室中。还原剂液滴经历蒸发、热分解以及水解的过程，以在排气***的分解室内形成气态氨。还原剂液滴与排气混合并且蒸发，以便将气态氨均匀地分配至下游催化剂。在某些情况下，例如在排气***无大小和/或构造约束的情况下，长的直的分解室可以与安装至侧壁的配给模块一起使用，以将还原剂注入分解室中。配给模块的侧壁安装可以允许还原剂朝向分解室的中间被注入，并且沿着分解室的长度流动，以允许充分的混合、蒸发、热分解和水解以出现在催化剂例(如SCR催化剂)的上游。
在某些情况下，配给模块的侧壁安装可能是不可能的，例如由于大小和/或构造约束。例如，后处理***可以位于具有有限的容量和/或构造约束的发动机室中，该发动机室可能仅能够容纳弯头安装的配给模块。在其他情况下，例如为了减小和/或压缩后处理***的大小或将将弯头分解室集成到单一的SCR主体或包装件中，弯头安装的配给模块的使用可能是可优选的。当废气流过排气***的包括用于注入还原剂的弯头安装的配给模块的弯头时，在注入的还原剂上游的废气可以造成注入的还原剂流向弯头和/或下游排气***部件(例如分解室)的侧壁，和/或与该弯头和/或下游排气***部件(例如分解室)的侧壁碰撞。当液体还原剂与废气***的侧壁碰撞时，可能发生沉积物产生或生长。对于高的废气流的情况，废气对注入的还原剂的影响可进一步增大沉积物产生和/或生长风险。对于某些侧壁材料，例如不锈钢，除了和/或代替潜在地增大背压、减少和/或扰乱废气和注入的还原剂的混合、和/或降低得到的气态氨和废气的混合物的均匀性，还原剂沉积物还可能导致侧壁材料的腐蚀。焊接腐蚀可能导致渗漏和/或导致潜在的结构失效模式。沉积物产生和/或生长方面的消除和/或减少对于某些后处理***可能是有利的。
本文描述的实施方式涉及排气后处理***，该排气后处理***包括用于排气***的弯头，该弯头包括弯头安装的配给模块。在某些实施方式中，弯头包括排气辅助流动分离器，以用于使上游废气的一部分转向，以辅助增大注入的还原剂的速度，从而降低和/或消除注入的还原剂冲击弯头和/或下游分解室的侧壁的可能性。排气辅助流动分离器使上游废气的一部分转向，以环绕还原剂喷射雾锥(reductant spray cone)并且迫使还原剂穿过用于增强混合和蒸发的开口。
在某些情况下，偏转器可以设置成防止上游废气使注入的还原剂朝向后处理壁偏转。除排气辅助流动分离器之外和/或独立于该排气辅助流动分离器，可以设置偏转器。偏转器包括一定长度的材料以在上游废气围绕弯头的弯曲部分流动时使上游废气转向或辅助上游废气，同时还减少和/或大体上防止上游废气使注入的还原剂朝向后处理壁偏转，从而降低了还原剂沉积物产生和/或生长的可能性。在某些情况下，偏转器可以是一件实心的材料，例如金属的片和/或弯曲部分，以使上游废气流偏转。在其他情况下，偏转器可以包括穿孔、狭槽、网孔、叶片和/或其他材料，以允许减少量的废气流过偏转器或围绕偏转器流动。偏转器的长度可以基于用于弯头的注入的还原剂必须行进以充分地混合、蒸发、热分解和水解以使得与侧壁的接触不形成还原剂沉积物的距离。
在某些情况下，除通过偏转器使上游废气偏转之外，通过排气辅助流动分离器向注入的还原剂提供的增加的速度和/或混合的组合可以大体上减少和/或防止还原剂沉积物产生和/或生长。
在某些实施方式中，具有集成的配给模块的排气分解弯头可以被内在化至较大的后处理主体，同时仍允许对有用的配给器的适当的可达性。分解弯头的该单一的封装集成允许减少的空间要求并且允许分解室壁的进一步绝缘以降低沉积物的风险。排气辅助流动分离器被联接至排气弯头的上游侧壁，并且包括配给开口。排气辅助流动分离器配置成将由排气弯头的上游部分接收的上游废气的第一部分导引经过配给开口。偏转器被联接至排气辅助流动分离器，并且配置为使由排气弯头的上游部分接收的上游废气的第二部分远离排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入该区域中。
II.后处理***的综述
图1描绘了用于排气***190的具有示例性还原剂输送***110的后处理***100。后处理***100包括柴油颗粒过滤器(DPF)102、还原剂输送***110、分解室或反应器104、SCR催化剂106以及传感器150。
DPF 102配置为从在排气***190中流动的废气中去除颗粒物质，例如烟尘。DPF102包括进口和出口，在进口处接收废气，在使颗粒物质大体上从废气中被滤除和/或将颗粒物质转化成二氧化碳后，废气在出口处排出。
分解室104配置为将还原剂例如尿素或柴油排放流体(DEF)转化为氨。分解室104包括具有配给模块112的还原剂输送***110，该配给模块112配置为将还原剂配给到分解室104中。在某些实施方式中，还原剂被注入SCR催化剂106的上游。然后还原剂液滴经过蒸发、热分解以及水解过程，以在排气***190内形成气态氨。分解室104包括处于与DPF 102流体连通以接收包含NOx排放物的废气的进口和用于废气、NOx排放物、氨和/或剩余的还原剂流动到SCR催化剂106的出口。
分解室104包括安装到分解室104的配给模块112，使得配给模块112可以将还原剂配给到在排气***190中流动的废气中。配给模块112可以包括置于配给模块112的一部分和分解室104的安装有配给模块112的一部分之间的绝缘体114。配给模块112流体地联接到一个或多个还原剂源116。在某些实施方式中，泵118可以用来给来自还原剂源116的还原剂增压以便输送到配给模块112。
配给模块112和泵118也电气地或通信地联接到控制器120。控制器120配置为控制配给模块112以将还原剂配给到分解室104内。控制器120还可以配置为控制泵118。控制器120可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其组合。控制器120可以包括存储器，该存储器可以包括但不限于电子存储器、光存储器、磁存储器或能够给处理器、ASIC、FPGA等提供程序指令的任何其他储存设备或传输设备。存储器可以包括存储器芯片、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、闪存或控制器120可以从其读取指令的任何其他合适的存储器。指令可以包括来自任何合适的编程语言的代码。
SCR催化剂106配置为通过加速氨和废气的NOx之间的成为双原子氮、水和/或二氧化碳的NOx还原过程来辅助NOx排放物的还原。SCR催化剂106包括与分解室104处于流体流通的进口和与排气***190的端部处于流体连通的出口，从该进口接收废气和还原剂。
排气***190还可包括与排气***190处于流体流通的柴油氧化催化剂(DOC)(例如，在SCR催化剂106的下游或DPF 102的上游)，以氧化废气中的碳氢化合物和一氧化碳。
在某些实施方式中，DPF 102可以位于分解室或反应管104的下游。例如，DPF 102和SCR催化剂106可以组合成为单一单元。在某些实施方式中，配给模块112可以代替地位于涡轮增压器的下游或涡轮增压器的上游。
传感器150可以联接到排气***190以检测流经排气***190的废气的状态。在某些实施方式中，传感器150可以具有布置于排气***190内的一部分，例如，传感器150的末端可以延伸至排气***190的一部分内。在其他实施方式中，传感器150可以通过另一个导管(例如从排气***190延伸的样品管)接收废气。虽然传感器150被描绘为位于SCR催化剂106的下游，但应该理解的是，传感器150可以位于排气***190的其他位置处，包括DPF 102的上游、DPF 102内、DPF 102和分解室104之间、分解室104内、分解室104和SCR催化剂106之间、SCR催化剂106内或SCR催化剂106的下游。另外，两个或更多个传感器150可以用于检测废气的状态，例如，两个、三个、四个、五个或六个传感器150，其中每个传感器150位于排气***190的前述位置之一处。
III.示例性排气后处理分离器
排气后处理***(例如图1的排气***190)包括配给模块，以将化学还原剂(例如，尿素、柴油排放流体等)注入分解室中并在分解室中分解该化学还原剂。还原剂与废气混合并且蒸发，以便将得到的废气和气态氨混合物均匀地分配至下游催化剂。对于具有弯头安装的配给模块的排气***，排气围绕弯头流动，同时还原剂从配给模块被注入。在某些情况下，在注入的还原剂上游的废气可能导致注入的还原剂流向弯头和/或下游分解室的侧壁和/或与该侧壁碰撞。当液体还原剂与废气***的侧壁碰撞时，可能发生沉积物产生或生长。对于高的废气流动情况，废气对注入的还原剂的影响可能进一步增大沉积物产生和/或生长风险。
图2描绘了排气辅助流动分离器200，以用于将分离的上游废气与注入的还原剂一起和/或围绕注入的还原剂提供，以减少和/或防止还原剂沉积物产生和/或生长。排气辅助流动分离器200将上游废气的一部分与注入的还原剂一起提供，以增大注入的还原剂的流动速度和/或以增强注入的还原剂的混合和蒸发。换言之，当剩余的上游废气在弯头的下游腿部中遇到注入的还原剂和废气的混合物时，通过上游废气赋予注入的还原剂的增大的流动速度可以减少注入的还原剂和废气的混合物的偏转量。减少的偏转可以减少和/或大体上防止注入的还原剂冲击侧壁，从而减少和/或大体上防止还原剂沉积物的形成。另外，与注入的还原剂一起提供的上游废气部分可以打旋和/或以其他方式与注入的还原剂混合，并且升高注入的还原剂的温度。在弯头中遇到剩余的上游废气之前，增加的混合和温度增强了注入的还原剂混合且蒸发成气态氨和废气的混合物，从而还减少和/或大体上防止注入的还原剂冲击侧壁以及形成还原剂沉积物。
排气辅助流动分离器200包括废气分离部分210和配给部分250。废气分离部分210包括用于使上游废气的至少一部分朝向配给部分250转向的成角度的基部212。成角度的基部212可以是平板、弯曲板(平行和/或垂直于上游废气流的轴线)、和/或用于使上游废气的一部分转向的任何其他构造。在某些实施方式中，成角度的基部212的角度和/或长度可以基于待转向的上游废气的量。例如，成角度的基部212的角度和/或长度可以基于入口孔面积和/或总排气流的百分比来选择。入口孔面积是在垂直于上游废气流的平面中形成于成角度的基部212与废气***的弯头的上游侧壁(例如图3的弯头270的上游侧壁274)之间的面积。
在某些实施方式中，废气分离部分210包括自成角度的基部212延伸的一个或多个侧壁214，以辅助上游废气的转向。一个或多个侧壁214可以联接和/或附接至废气***的弯头的上游侧壁(例如图3的弯头270的上游侧壁274)的一部分。
配给部分250配置为收集来自废气分离部分210的分离的上游废气并导引该分离的上游废气围绕来自废气***的弯头的弯头安装的配给模块的还原剂喷射雾锥。配给部分250包括侧壁254和基部252。侧壁254和基部252当被联接或附接至废气***的弯头的一部分时收集分离的上游废气并且导引该分离的上游废气围绕还原剂喷射雾锥。
在图2中所示的实施方式中，基部252包括配给开口256，还原剂喷射雾锥的注入的还原剂和分离的上游废气流动通过该开口256。配给开口256可以是圆形开口、长圆形开口、蛋形开口、泪珠状开口、方形开口、三角形开口、矩形开口等。配给开口256可以与配给模块的注射器尖端对准，和/或配给模块的注射器尖端可以相对于配给开口256偏移。分离的上游废气经由配给部分250被朝向配给模块的注射器尖端引导，并且然后被迫通过穿过配给部分250的基部254形成的配给开口256。在还原剂配给期间，排气流和还原剂经过配给开口256的迅速掺合产生了掺合的还原剂和废气流，这可以赋予注入的还原剂额外的速度，增加了废气和注入的还原剂经过配给开口256的混合，和/或升高注入的还原剂的温度，以增强注入的还原剂的蒸发。由于较大的还原剂蒸发、改进的混合和/或注入的还原剂与弯头和/或分解室的侧壁的减少的撞击，这导致后处理***的增强的性能。在某些实施方式中，配给开口256可以包括用于增大分离的上游废气流的紊流的紊流器。在其他实施方式中，配给开口256可以包括完全带凸缘的唇缘、局部凸缘或其他形成的特征。此外，实施方式可以涉及多于一个配给模块，该配给模块可以通过单个或多个配给开口256配给。
图3描绘了废气***的弯头270的局部横截面，该弯头270包括配置为接收来自排气***的上游部分的废气的上游部分272和配置为向废气***的下游部分提供气态氨和废气的混合物的下游部分276。图3的弯头270是90度弯头，使得上游部分272和下游部分276相对于彼此成90度定位。也可以使用其他角度的弯头，例如在上游部分272与下游部分276之间形成在15度至165度之间、在30度至150度之间、在45度至135度之间、在60度至120度之间、在75度至105度之间等的角度的弯头。上游部分272由上游侧壁274界定且下游部分276由下游侧壁278界定。在某些实施方式中，上游侧壁274和下游侧壁278界定管状的上游部分272和下游部分276(例如，具有在垂直于废气的上游流的平面中的圆形的和/或长圆形的横截面)。在其他实施方式中，上游部分272和下游部分276具有方形横截面、三角形横截面和/或任何其他几何形状的横截面。弯头270包括用于将配给模块安装和/或联接至弯头270的配给模块安装部分280。配给模块安装部分280包括开口，注入的还原剂290可以通过该开口被配给至弯头270的内部282中。
如通过方向箭头284、286、288所示出的，在第一方向284上流动的上游废气由上游部分272接收，并且经由弯头270被进行重新定向以在第二方向288上流动至下游部分276中，以被提供至排气***的下游部分。当还原剂通过联接至配给模块安装部分280的配给模块被注入时，在弯头270的内部282中的注入的还原剂290遇到流过弯头270的上游废气。在某些实施方式中，在第一方向284和/或中间方向286上流动的上游废气可以使注入的还原剂290朝向下游侧壁278和/或排气***的下游部件(例如分解室)的侧壁偏转和/或以其他方式朝向下游侧壁278和/或排气***的下游部件(例如分解室)的侧壁推动注入的还原剂290。
图2的排气辅助流动分离器200被联接至弯头270的上游侧壁274的一部分。废气分离部分210将上游废气的一部分292与剩余的上游废气分离，该剩余的上游废气通过第一方向箭头284示出。如上所述，上游废气的部分292通过废气分离部分210被引导至通过配给部分250界定的区域内。配给部分250引导分离的上游废气朝向配给模块的注射器尖端并且然后迫使分离的上游废气通过穿过配给部分250的基部254形成的配给开口256。在还原剂配给期间，排气流和还原剂经过配给开口256的迅速掺合导致了掺合的还原剂和废气流。这可能赋予注入的还原剂额外的速度，增加废气和注入的还原剂经过配给开口256的混合，和/或升高注入的还原剂的温度，以增强注入的还原剂的蒸发。由于较大的还原剂蒸发、改进的混合和/或注入的还原剂与弯头和/或分解室的侧壁的减少的撞击，这导致后处理***的增强的性能。
IV.示例性排气后处理偏转器
图4描绘了排气***的弯头300，其中偏转器310布置在弯头300内并且配置成使上游废气的一部分偏转远离通过配给模块注入弯头300中的还原剂。弯头300可以具有与图3的弯头270大体上相似的结构。在所示的实施方式中，偏转器310位于弯头300的上游部分的一部分内以使上游废气的至少一部分偏转和/或重新定向为朝向弯头300的下游部分，以减少遇到注入的还原剂的上游废气的量。偏转器310可以减少和/或大体上防止例如由于上游废气流的动量导致的上游废气使注入的还原剂偏转朝向弯头300的下游侧壁和/或排气***的下游部件(例如分解室)的侧壁。
偏转器310可以是平板、弯曲板(凸的和/或凹的)、管的弧形部分、管的3面矩形部分、翼型件、穿孔板、带槽的板等。偏转器310的第一部分被联接至弯头和/或另一个部件(例如图2的排气辅助流动分离器200)的上游部分的侧壁，并且偏转器310的第二部分延伸至由弯头300的上游部分形成的通路内，废气流过该通路。在某些实施方式中，偏转器310被联接至弯头300的上游部分的上游侧壁，并且围绕弯头300的内部区域的一部分弯曲，还原剂通过配给模块被注入该部分中。因此，偏转器310使上游废气流围绕注入的还原剂偏转，使得来自上游废气的动量未被转移至注入的还原剂以使所注入的还原剂朝向弯头300的下游侧壁和/或排气***的下游部件(例如分解室)的侧壁偏转。
在某些实施方式中，偏转器310与弯头的下游部分的竖直中心轴线320纵向地对准。在其他实施方式中，偏转器310位于相对于弯头300的下游部分的竖直中心轴线320的一定角度处。例如，偏转器310的角度可以在相对于弯头300的下游部分的竖直中心轴线320的-75度与+75度之间、-60度与+60度之间、-45度与+45度之间、-30度与+30度之间、-15度与+15度之间和/或其组合。
偏转器310相对于弯头300的下游部分的竖直中心轴线320的正角指的是偏转器310的朝向弯头300的上游部分且远离弯头300的下游部分的竖直中心轴线320的角度。因此，偏转器310可以倾斜至弯头300的上游部分中。偏转器310至弯头300的上游部分中的倾斜可以适应注入的还原剂的锥体的膨胀，同时使废气围绕注入的还原剂偏转。
偏转器310相对于弯头300的下游部分的竖直中心轴线320的负角指的是偏转器310的远离弯头300的上游部分且朝向弯头300的下游部分的竖直中心轴线320的角度。因此，偏转器310可以倾斜至弯头300的下游部分中。偏转器310至弯头300的下游部分中的倾斜可以辅助将上游废气导引和/或重新定向至弯头300的下游部分中，同时减少偏转器310对排气***的背压的影响。
在某些实施方式中，偏转器310的部分相对于弯头300的下游部分的竖直中心轴线320可以是成正角的和成负角的，例如具有正角以使流动围绕注入的还原剂转向但是具有例如转向叶片的凸出的端部的凹形板。在某些实施方式中，多个转向叶片可以并入偏转器310中以辅助上游废气的重新定向，同时还使上游废气流围绕注入的还原剂和/或远离注入的还原剂偏转。在其他实施方式中，偏转器310可以包括穿孔、网孔、小翼(winglet)等。
对于排气动量方向从上游部分变化至下游部分的90度弯头而言，偏转器310可以减小和/或大体上防止上游废气使注入的还原剂偏转至弯头300的下游部分的侧壁中和/或下游排气部件(例如分解室)的侧壁中。通过减小和/或大体上防止注入的还原剂偏转至下游侧壁中，偏转器310还减小和/或大体上防止还原剂沉积物的形成。由于较大的还原剂蒸发、改进的混合和/或注入的还原剂与弯头和/或分解室的侧壁的撞击减少，这导致后处理***的增强的性能。在某些实施方式中，偏转器310还可以将涡流诱导至流过弯头300的偏转的废气中，从而进一步增强混合和蒸发。
V.示例性排气后处理分离器和偏转器
图5描绘了排气***的弯头500的局部横截面，该弯头500包括配置为接收来自废气***的上游部分的废气的上游部分502和配置为向废气***的下游部分提供气态氨和废气的混合物的下游部分506。弯头500包括图2-图3的排气辅助流动分离器200和位于弯头500内的图4的偏转器310。图5的弯头500是90度弯头，使得上游部分502和下游部分506相对于彼此成90度定位。也可以使用其他角度的弯头，例如在上游部分502与下游部分506之间形成在15度至165度之间、在30度至150度之间、在45度至135度之间、在60度至120度之间、在75度至105度之间等的角度的弯头。上游部分502由上游侧壁504界定且下游部分506由下游侧壁508界定。在某些实施方式中，上游侧壁504和下游侧壁508界定管状的上游部分502和下游部分506(例如，具有在垂直于废气的上游流的平面中的圆形的和/或长圆形的横截面)。在其他实施方式中，上游部分502和下游部分506具有方形横截面、三角形横截面和/或任何其他几何形状的横截面。弯头500包括用于将配给模块安装和/或联接至弯头500的配给模块安装部分510。配给模块安装部分510包括开口，注入的还原剂520可以通过该开口所被配给至弯头500的内部512中。
如通过方向箭头514、516、518所示出的，在第一方向514上流动的上游废气由上游部分502接收，并且经由弯头500重新定向成在第二方向518上流动至下游部分506中，以被提供至废气***的下游部分。在无偏转器310的情况下，当还原剂通过联接至配给模块安装部分510的配给模块被注入时，在弯头500的内部512中的注入的还原剂520遇到流过弯头500的上游废气。在某些实施方式中，在第一方向514和/或中间方向516上流动的上游废气可以使注入的还原剂520朝向下游侧壁508和/或排气***的下游部件(例如分解室)的侧壁偏转，和/或以其他方式朝向下游侧壁508和/或排气***的下游部件(例如分解室)的侧壁推动注入的还原剂520。
偏转器310被联接至弯头500的上游侧壁504的一部分，并且使上游废气流的部分524围绕注入的还原剂520和/或远离注入的还原剂520偏转和/或转向。因此，偏转器310可以减少和/或大体上防止上游废气使注入的还原剂520偏转至弯头500的下游部分506的下游侧壁508中和/或下游排气部件(例如分解室)的侧壁中。通过减少和/或大体上防止注入的还原剂520偏转至下游侧壁中，偏转器310还减小和/或大体上防止还原剂沉积物的形成。由于较大的还原剂蒸发、改进的混合和/或注入的还原剂与弯头500和/或分解室的下游侧壁508的撞击减少，这导致后处理***的增强的性能。在某些实施方式中，偏转器310还可以将涡流诱导至流过弯头500的偏转的废气中，从而进一步增强混合和蒸发。
图2的排气辅助流动分离器200还被联接至弯头500的上游侧壁504的一部分。废气分离部分210将上游废气的一部分522与剩余的上游废气分离，该剩余的上游废气通过第一方向箭头514示出。上游废气的部分522通过废气分离部分210被引导至通过配给部分250界定的区域内。配给部分250引导分离的上游废气朝向配给模块的注射器尖端，并且然后迫使分离的上游废气通过穿过配给部分250的基部形成的配给开口。在还原剂配给期间，排气流和还原剂经过配给开口的迅速掺合导致了掺合的还原剂和废气流，这可以赋予注入的还原剂520额外的速度，增加废气和注入的还原剂520经过配给开口的混合，和/或升高注入的还原剂520的温度，以增强注入的还原剂的蒸发。由于较大的还原剂蒸发、改进的混合和/或注入的还原剂520与弯头500和/或分解室的下游侧壁508的撞击减少，这导致后处理***的增强的性能。
在某些实施方式中，排气辅助流动分离器200和偏转器310可以被联接在一起和/或形成为单件。例如，偏转器310可以被焊接至排气辅助流动分离器200的基部和/或成角度的基部，以从排气辅助流动分离器200延伸。在其他实施方式中，偏转器310可以被用作排气辅助流动分离器200的废气分离部分210的成角度的基部。
VI.制造具有分离器和偏转器的排气***弯头的方法
图6描绘了流程600图，该流程图描绘了用于制造具有排气***的图5的弯头的过程，所述弯头具有图2的排气辅助流动分离器和图4的偏转器。该方法包括提供用于排气***的弯头(框610)。弯头可以以与图5的弯头500和/或图3的弯头270大体上相似的方式构造。在某些实施方式中，弯头可以是常备的排气弯头部件(stock exhaust elbowcomponent)和/或用于排气***的任何其他弯头。
流程600包括将排气辅助流动分离器联接至弯头的侧壁(框620)。排气辅助流动分离器可以以与图2-图3和/或图5的排气辅助流动分离器200大体上相似的方式构造。通过将排气辅助流动分离器200的侧壁214、254的一个或多个部分焊接、螺栓连接、夹持(clip)、夹紧(clamp)等至上游侧壁，排气辅助流动分离器可以被联接至弯头的上游侧壁。在其他实施方式中，排气辅助流动分离器可以与弯头和/或配给模块安装装置的侧壁一起铸制和/或形成。
流程600包括将偏转器联接至排气辅助流动分离器的一部分(框630)。偏转器可以以与图4-图5的偏转器310大体上相似的方式构造。通过将偏转器310的一个或多个部分焊接、螺栓连接、夹持、夹紧等至排气辅助流动分离器，偏转器可以被联接至排气辅助流动分离器。在其他实施方式中，偏转器可以与排气辅助流动分离器一起铸制和/或形成，以形成单一部件。
在某些实施方式中，流程600包括将弯头的上游端部联接至排气***的上游部分(框640)。弯头的上游端部可以经由焊接、螺栓连接、带连接、夹持、夹紧等被联接至排气***的上游部分。
在某些实施方式中，流程600包括将弯头的下游端部联接至排气***的下游部分(框650)。弯头的下游端部可以经由焊接、螺栓连接、带连接、夹持、夹紧等被联接至排气***的下游部分。
在某些实施方式中，流程600包括将配给模块联接至弯头的配给模块安装部分(框660)。配给模块可以经由焊接、螺栓连接、带连接、夹持、夹紧等被联接至弯头的配给模块安装部分。在某些实施方式中，配给模块的注射器尖端与排气辅助流动分离器的配给开口和/或其一部分对准。
虽然本说明书包含很多具体的实施细节，但这些不应该解释为对可要求保护的范围的限制，而是应解释为对特定于具体实施方式的特征的描述。本说明书中在单独的实施方式的上下文中所描述的某些特征还可以以组合的形式在单个实施方式中实施。相反地，在单个实施方式的上下文中所描述的各个特征也可以在多个实施方式中单独地实施或以任何合适的子组合实施。而且，虽然在上文可以将特征描述为以一定的组合起作用并且甚至最初要求如此保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况中可以从组合中删除，并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。
类似地，虽然操作在附图中以特定顺序被描绘，但是这不应当被理解为需要此类操作以所示出的特定顺序或以顺次的顺序执行，或需要执行全部说明的操作，以实施期望的结果。在某些环境中，上述实施方式中的各种***部件的分离不应当理解为在所有实施方式中都需要这样的分离，并且应当理解的是，所描述的部件和***通常可以被集成在单个产品中或封装至体现在有形介质上的多种产品中。
如本文所使用的，术语“大体上”以及相似的术语旨在具有与本公开的主题所属领域中的普通技术人员普遍的和接受的用法相一致的广泛的意义。阅读本公开的本领域的技术人员应当理解，这些术语旨在允许对描述和要求保护的某些特征的说明，而不将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应该解释为表示描述和要求保护的主题的非实质性或不重要的修改或改动被认为是在如所附权利要求中所列举的本发明的范围内。
如本文中使用的术语“联接”、“连接”以及类似的术语意指两个部件直接或间接地联结到彼此。这样的联结可以是固定的(例如，永久性的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的联结可以用彼此一体地形成为单个整体式主体的两个部件或两个部件和任何附加的中间部件实现，或用附接到彼此的两个部件或两个部件和任何附加的中间部件实施。
如本文中使用的术语“流体地联接”、“流体连通”以及类似术语意指两个部件或物体在有或没有中间部件或物体的情况下具有形成于两个部件或物体之间的路径，诸如水、空气、气态还原剂、气态氨等的流体可以在该路径中流动。用于使流体连通成为可能的流体联接部或构造的实例可以包括管道、通道或用于使流体能够从一个部件或物体流动至另一个部件或物体的任何其他合适的部件。
重要的是要注意，在各个示例性实施方式中示出的***的构造和布置在性质上只是说明性的而非限制性的。在所描述的实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改是期望被保护的。应该理解的是，一些特征可能不是必需的，并且没有该各个特征的实施方式可以设想为在本申请的范围内，该范围由以下的权利要求界定。当语言“一部分”被使用时，该项可以包括一部分和/或整个项，除非特别地声明与此相反。

Claims (20)

1.一种排气弯头，包括：
上游侧壁，其界定所述排气弯头的上游部分，所述上游部分配置成接收上游废气；
下游侧壁，其界定所述排气弯头的下游部分；
排气辅助流动分离器，其包括配给部分和废气分离部分，所述废气分离部分分离接收的上游废气的第一部分，所述配给部分包括侧壁和基部，所述基部包括配给开口，注入的还原剂和所述接收的上游废气的分离的第一部分经过所述配给开口配给到所述排气弯头的所述下游部分，所述配给部分的所述侧壁被联接至所述上游侧壁并且配置成收集所述接收的上游废气的所述分离的第一部分并导引该分离的第一部分围绕注入的还原剂的还原剂喷射雾锥；和
偏转器，其被联接至所述排气辅助流动分离器的所述废气分离部分，所述偏转器配置为使由所述排气弯头的所述上游部分接收的所述上游废气的第二部分远离所述排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入所述区域中，其中所述偏转器具有管的弧形部分的形状。
2.如权利要求1所述的排气弯头，其中所述偏转器的一部分围绕所述排气弯头的所述内部的所述区域弯曲，来自配给模块的注入的还原剂被注入所述区域中。
3.如权利要求1所述的排气弯头，其中所述偏转器与所述排气弯头的所述下游部分的竖直中心轴线纵向地对准。
4.如权利要求1所述的排气弯头，其中所述偏转器位于相对于所述排气弯头的所述下游部分的竖直中心轴线成一角度处。
5.如权利要求4所述的排气弯头，其中所述角度在相对于所述上游侧壁下方的所述竖直中心轴线的-45度与+45度之间。
6.如权利要求4所述的排气弯头，其中所述角度在相对于所述上游侧壁下方的所述竖直中心轴线的-30度与+30度之间。
7.如权利要求4所述的排气弯头，其中所述角度在相对于所述上游侧壁下方的所述竖直中心轴线的-15度与+15度之间。
8.如权利要求1所述的排气弯头，其中所述偏转器包括转向叶片，所述转向叶片配置为使由所述排气弯头的所述上游部分接收的所述上游废气从第一方向重新定向至第二方向。
9.一种排气后处理部件，包括：
配给模块；
上游侧壁，其界定排气弯头的上游部分，所述上游部分配置成接收上游废气；
下游侧壁，其界定所述排气弯头的下游部分；
排气辅助流动分离器，其联接至所述排气弯头的所述上游侧壁，所述排气辅助流动分离器包括配给部分和废气分离部分，所述废气分离部分分离接收的上游废气的第一部分，所述配给部分包括侧壁和基部，所述基部包括配给开口，注入的还原剂和所述接收的上游废气的分离的第一部分经过所述配给开口配给到所述排气弯头的所述下游部分，所述配给部分的所述侧壁被联接至所述上游侧壁并且配置成收集所述接收的上游废气的所述分离的第一部分并导引该分离的第一部分围绕注入的还原剂的还原剂喷射雾锥；和
偏转器，其被联接至所述排气辅助流动分离器，所述偏转器配置为使由所述排气弯头的所述上游部分接收的所述上游废气的第二部分远离所述排气弯头的内部的区域偏转，来自所述配给模块的注入的还原剂被注入所述区域中，其中所述偏转器具有管的弧形部分的形状。
10.如权利要求9所述的排气后处理部件，其中所述排气辅助流动分离器包括多个配给开口。
11.如权利要求9所述的排气后处理部件，其中所述排气辅助流动分离器配置为经由所述上游废气的所述第一部分增大所述注入的还原剂的速度。
12.如权利要求9所述的排气后处理部件，其中所述废气分离部分还包括一个或多个侧壁，并且其中所述排气辅助流动分离器还通过所述废气分离部分的所述一个或多个侧壁被联接至所述排气弯头的所述上游侧壁。
13.如权利要求9所述的排气后处理部件，其中所述偏转器位于相对于所述排气弯头的所述下游部分的竖直中心轴线成一角度处。
14.如权利要求13所述的排气后处理部件，其中所述角度在相对于所述上游侧壁下方的所述竖直中心轴线的-45度与+45度之间。
15.如权利要求13所述的排气后处理部件，其中所述角度在相对于所述上游侧壁下方的所述竖直中心轴线的-15度与+15度之间。
16.如权利要求9所述的排气后处理部件，其中所述偏转器包括转向叶片，所述转向叶片配置为使由所述排气弯头的所述上游部分接收的所述上游废气的第三部分从第一方向重新定向至第二方向。
17.一种用于制造排气后处理部件的方法，所述方法包括：
提供用于排气***的排气弯头，所述排气弯头包括界定所述排气弯头的上游部分的上游侧壁和界定所述排气弯头的下游部分的下游侧壁，所述上游部分配置为接收上游废气；
将排气辅助流动分离器联接至所述排气弯头的所述上游侧壁，所述排气辅助流动分离器包括配给部分和废气分离部分，所述废气分离部分分离接收的上游废气的第一部分，所述配给部分包括侧壁和基部，所述基部包括配给开口，注入的还原剂和所述接收的上游废气的分离的第一部分经过所述配给开口配给到所述排气弯头的所述下游部分，所述配给部分的所述侧壁被联接至所述上游侧壁并且配置成收集所述接收的上游废气的所述分离的第一部分并导引该分离的第一部分围绕注入的还原剂的还原剂喷射雾锥；和
将偏转器联接至所述排气辅助流动分离器的一部分，所述偏转器配置为使由所述排气弯头的所述上游部分接收的所述上游废气的第二部分远离所述排气弯头的内部的区域偏转，来自配给模块的注入的还原剂被注入所述区域中，其中所述偏转器具有管的弧形部分的形状。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
将所述排气弯头的所述上游部分的上游端部联接至所述排气***的上游部分；和
将所述排气弯头的所述下游部分的下游端部联接至所述排气***的下游部分。
19.如权利要求18所述的方法，还包括：
将所述配给模块联接至所述排气弯头的配给模块安装部分。
20.如权利要求19所述的方法，其中所述排气辅助流动分离器配置为经由所述上游废气的所述第一部分增大所述注入的还原剂的速度。
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