具有螺旋通道设计的还原剂喷嘴
技术领域
本发明涉及一种排气处理系统，且更具体地，涉及一种将还原剂溶液注入到排气处理系统内的流体路径中的喷嘴。
背景技术
内燃机，诸如柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机和本领域已知的其它发动机，排放复杂的组分混合物。这些组分可以包括氮氧化物(NOx)，例如NO和NO2。由于对避免环境污染的关注增加，废气排放标准变得更加严格，并且可以根据发动机尺寸、发动机类别和/或发动机类型来调节从发动机排放的NOx的量。为了确保符合这些化合物的规定，以及减少对环境的有害影响，一些发动机制造商已经实施了称为选择性催化还原(SCR)的策略。SCR是其中使用一个或多个喷嘴将气态和/或液态还原剂(最通常为尿素((NH2)2CO)选择性地添加到发动机排气中的工艺。注入的还原剂分解成氨(NH3)，与排气中的NOX反应，形成水(H2O)和双原子氮(N2)。
2016年4月21日发布的Inoue的美国专利申请公开第2016/0108838号(以下称为‘838参考文献)描述了一种旨在抑制尿素沉积和生长的喷嘴。‘838参考文献的喷嘴包括开口，加压空气从该开口排出。排出的加压空气从开口沿喷嘴的侧表面前进，并到达尿素溶液离开喷嘴的喷射口。‘838参考文献解释了加压空气用于从喷嘴去除尿素溶液，并且在这样做时，使尿素溶液在喷射口附近的累积最小化。
虽然‘838参考文献的喷嘴可能试图抑制尿素在喷嘴端口处的生长，但抑制可能不是最佳的。例如，‘838参考文献的侧表面是弯曲的并且在喷嘴外部。这种外表面可能无法引导或以其他方式将至少一些加压空气引向尿素溶液喷射口。结果，尿素溶液可能积聚在喷嘴尖端并可能堵塞喷射口，妨碍喷嘴的性能。另外，因为加压空气从与尿素混合的空气源虹吸空气，所以可以减少可用于与尿素溶液混合的空气量或与尿素混合的空气的速度。结果，可以阻碍尿素在喷嘴内的雾化。此外，该‘参考文献描述了具有多个不同且组装好的部件的喷嘴，并且这种喷嘴构造可以增加喷嘴的尺寸、复杂性、组装时间和/或制造成本。
本发明的示例性实施例旨在克服上述一个或多个缺陷。
发明内容
在本发明的示例性实施例中，喷嘴包括：具有第一入口和第二入口的第一端、具有多个出口的第二端、从喷嘴的第一端延伸到喷嘴的第二端的外表面、设置在该外表面上的多个叶片，且多个叶片中的至少一个叶片从喷嘴的第一端延伸到喷嘴的第二端。多个叶片可以包括侧壁和径向最外表面。该喷嘴进一步包括壳体，该壳体包括第一端、第二端、以及内表面，该内表面从该壳体的第一端延伸至该壳体的第二端并且联接至该多个叶片中的单独叶片的径向最外表面上。多个通道围绕喷嘴的外表面设置，其中多个通道可以至少部分地由多个叶片中的第一叶片的第一侧壁、与第一侧壁相对的多个叶片中的第二叶片的第二侧壁、喷嘴的外表面和壳体的内表面限定。
在本发明的另一个示范性实施例中，喷嘴包括：第一端，其包括第一入口和第二入口；第二端，其包括多个出口；外表面，其从第一端延伸至第二端；以及多个叶片，其被布置在外表面上。多个叶片可以从第一端延伸到第二端，并且多个叶片中的每个叶片沿着喷嘴的外表面形成多个通道中的相应通道的一部分。
在本发明的又一个示范性实施例中，排气系统包括被配置成用于接收来自发动机的排气的排气管，位于该排气管内的喷嘴，以及流体连接至该喷嘴以将还原剂和空气供应至该喷嘴的供应管线。喷嘴包括：第一端、第二端、从第一端延伸到第二端的外表面、位于第二端的多个喷射出口、以及沿外表面设置并从外表面径向向外延伸的多个叶片。多个叶片可以从喷嘴的第一端延伸到第二端，并且多个叶片中的各个叶片形成沿着喷嘴的外表面布置的多个通道中的相应通道的一部分。多个叶片可以围绕喷嘴的中心纵向轴线从喷嘴的第一端螺旋地延伸到喷嘴的第二端。
附图说明
图1是排气处理系统的透视图，示出了根据本发明的示范性实施例的示范性喷嘴和示范性喷嘴壳体。
图2是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的俯视透视图。
图3是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的仰视透视图。
图4是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的侧视图。
图5是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的俯视图。
图6是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的仰视图。
图7是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴壳体的俯视透视图。
图8是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴壳体的仰视透视图。
图9是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴壳体的侧视图。
图10是图1的喷嘴和喷嘴壳体的透视图，示出了根据本发明的示范性实施例的布置在喷嘴壳体内的喷嘴。
图11是图1的喷嘴和喷嘴壳体的侧视图，示出了根据本发明的示范性实施例的布置在喷嘴壳体内的喷嘴。
图12是图1的喷嘴和喷嘴壳体的俯视图，示出了根据本发明的示范性实施例的布置在喷嘴壳体内的喷嘴。
图13是图1的喷嘴和喷嘴壳体的仰视图，示出了根据本发明的示范性实施例的布置在喷嘴壳体内的喷嘴。
图14是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的截面图。
图15是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴内的负空间的透视图。
图16是根据本发明的示例性实施例图15的负空间的透视图。
图17是根据本发明的示例性实施例图15的喷嘴的俯视透视图。
图18是根据本发明的示例性实施例图1的喷嘴的内腔的截面图，示出了空气和还原剂的定向流动。
具体实施方式
本发明总体上涉及用于将还原剂和空气的混合物注入到排气流中的喷嘴。只要可能，在附图中将使用相同的附图标记来表示相同或相似的特征。在附图中，附图标记的最左边的数字标识该附图标记首次出现的附图。
图1示出了示例排气系统100。出于本发明的目的，排气系统100被描绘和描述为与柴油燃料内燃机一起使用。然而，可以设想，排气系统100可以体现为可与任何其它类型的内燃机一起使用的任何排气系统，诸如汽油或气体燃料动力发动机，或由压缩或液化天然气、丙烷或甲烷作燃料的发动机。
示例性排气系统100包括调节燃烧副产物的部件。排气102可以由发动机(未示出)产生，并且可以经由排气管106的排气入口104进入排气系统100。在进入排气系统100时，排气102可以沿箭头108的方向在排气管106内通过，并且可以经由排气出口110离开排气系统100。
排气系统100可以包括处理系统112，该处理系统从排气102去除受调节成分和/或作用于这些受调节成分。即，在排气管106内，排气102可以经历一个或多个处理过程。例如，处理方法可包括将NO转化为NO2。
在放大视图114中更详细地示出了处理系统112的一部分。在其它部件中，处理系统112可包括构造成将还原剂溶液喷射到排气102中的喷嘴116。喷嘴116可以包括第一端118和第二端120。喷嘴116的第一端118可以流体地位于喷嘴116的第二端120的上游。
在一些情况下，喷嘴116可以位于喷嘴壳体122内。如图1所示，喷嘴116的第二端120可以穿过喷嘴壳体122中的开口伸出，使得喷嘴116的第二端120可以暴露于喷嘴壳体122外部的排气102。
示例性处理系统112还可以包括供应管线124。喷嘴116可在喷嘴116的第一端118处且经由一个或一个以上配件或联结器流体地连接到供应管线124。例如，喷嘴116的第一端118可包括配置成从供应管线124接收还原剂和/或空气的一个或多个入口或端口。供应管线124可以在由排气管106形成的内部通道内的任何位置(例如，固定位置)处支撑喷嘴116。在一些示例中，喷嘴116可以基本上居中地布置在排气管106内。在其它示例中，喷嘴116可以被布置成邻近和/或邻近排气管106的壁(例如，邻近和/或邻近形成排气管106的内部通道的壁)。
供应管线124可以被配置成向喷嘴116馈送用于处理排气102的流体和/或气体。在一些示例中，供应管线124可以包括多个不同的供应管线(例如，供应管线124可以包括双管)，例如压缩空气管线，以及可以与压缩空气管线分开的还原剂供应管线。在这样的示例中，压缩空气管线可以将压缩空气供应到喷嘴116并且还原剂供应管线可以将还原剂供应到喷嘴116。在一些示例中，由喷嘴116接收的还原剂可以包括气态或液态还原剂。例如，还原剂可以是氨气、液化无水氨、碳酸铵、氨盐溶液、或烃，例如柴油燃料，其能够通过喷嘴116喷射或以其它方式推进并进入排气102。处理系统112还可以包括被配置成经由供应管线124供应压缩空气的压缩机(未示出)，以及被配置成经由供应管线124供应还原剂的一个或多个储器和泵(未示出)。在一些实施例中，所供应的压缩空气的量和/或还原剂的量可以取决于排气102的流速、发动机的运行状态(例如，rpm)、排气102的温度、排气102中NOx的浓度、和/或处理系统112或发动机的一个或多个其它运行条件。例如，当排气102的流速减小时，可操作地连接到泵的控制器或其它控制部件(未示出)可以控制泵以相应地减小供应到喷嘴116(并由此引入到排气102中)的还原剂和/或空气的量。可替代地，随着排气102的流速增加，控制器或其它控制部件可以增加供应到喷嘴116的还原剂和/或空气的量。
在一些实施例中，喷嘴116可以位于排气系统100和/或其它处理系统内的选择性催化还原SCR系统的下游。此外，排气系统100和/或处理系统112可以包括一个或多个氧化催化剂、混合特征、颗粒过滤器(例如，柴油颗粒过滤器(DPF))、SCR基底、氨还原催化剂、以及被配置成进一步增强还原NOX的效率的其它装置。虽然仅示出了一个喷嘴116联接至供应管线124，但是在一些实施例中，排气系统100和/或处理系统112可以包括多于一个喷嘴116。另外，喷嘴116的第二端120可以被取向成使得还原剂溶液可以基本上与排气管106内的排气102的流动成一条直线地和/或基本上在与排气管108内的排气104的流动相同的方向上分散。一个或多个喷嘴116可以沿着排气系统100的基本上直的区段(例如，在排气管106的基本上直的区段内)将还原剂溶液注入到排气102中以改善还原剂溶液与排气102的混合和/或增加还原剂溶液与排气102中的NOx之间的反应水平。此外，排气系统100和/或处理系统112可以包括多于一个的供应管线124，并且排气系统100可以包括具有定位在其中的一个或多个喷嘴116和/或一个或多个供应管线124的任何数量的排气管106。
在一些示例中，喷嘴116可以包括在第一端118和第二端120之间延伸的一个或多个通道126。在这样的例子中，至少一个通道126可以从喷嘴116的第一端118延伸到第二端120。如下面将参照至少附图2更详细地描述的，喷嘴116可以包括多个叶片，这些叶片具有侧壁和远离喷嘴116的外表面布置的径向最外表面。一个或多个通道126可配置成接收靠近喷嘴116的第一端118的排气102。例如，图1说明喷嘴116的第一端118可包括可大于供应管线124的宽度的宽度，或喷嘴116的第一端118流体地联结到供应管线124的位置。因此，排气102可以在喷嘴116的第一端118处进入通道126，可以在通道126内并且沿着喷嘴116的外表面流动。排气102可在喷嘴116的第二端120附近离开通道126。在一些实施例中，通道126可以是围绕喷嘴116的中心纵向轴线从喷嘴116的第一端118到喷嘴116的第二端120的螺旋形(图2-6)。在一些示例中，一个或多个通道126可以在靠近喷嘴116的第一端118的第一位置处具有第一横截面积，并且在靠近喷嘴116的第二端120的第二位置处具有小于第一横截面积的第二横截面积。
如在此详细讨论的，喷嘴116可配置成便于还原剂和空气的混合以雾化还原剂。喷嘴116还可配置成将还原剂和空气的溶液从喷嘴116的第二端120分散到排气102中。更具体地，在喷嘴116内，空气和还原剂可以通过还原剂撞击撞击表面而混合在一起。该过程可导致还原剂破碎成细颗粒或液滴。喷嘴116还可形成和/或构造成引导所供应的空气与还原剂颗粒在喷嘴116内的混合，这可进一步促进还原剂的雾化。在这样的例子中，空气和还原剂可以在喷嘴116内混合以形成还原剂溶液。喷嘴116还可配置成通过布置在喷嘴116的第二端120处的出口将还原剂溶液分散和/或以其它方式引导到排气102中。因此，当还原剂溶液分散到排气102中时，还原剂溶液可与排气102中的NOx(例如，NO和/或NO2)反应以形成水(H2O)和元素氮(N2)。
在一些实施例中，喷嘴116的第二端120处的出口(或供给出口的通道)可以是螺旋形的，以进一步增强空气和还原剂的混合，赋予离开喷嘴116的还原剂溶液圆形流动，或改变排气102内的还原剂溶液的羽流尺寸。在一些实例中，还原剂溶液可从喷嘴116的第二端120分散成大致圆锥形羽流。另外，如将在此更详细地描述的，通道126和流过通道126的排气102可以帮助从喷嘴116的第二端120去除过量的还原剂，由此防止还原剂结晶和堵塞出口。
在一些实施例中，喷嘴116和/或喷嘴壳体122可以使用3D印刷技术或其他类型的增材制造(例如，铸造模制)来制造。然而，可以设想，上述喷嘴116的一个或多个部件可替代地由其它工艺制造。另外，喷嘴116和/或喷嘴壳体122可由多种材料制成，包括铬、镍、不锈钢、合金、陶瓷等。这些材料还可以是抗腐蚀和防粘材料，以防止还原剂在喷嘴116上和/或喷嘴116内积聚。
图2示出了喷嘴116的俯视部透视图，为了清楚起见省略了喷嘴壳体122。喷嘴116的外表面200可以在喷嘴116的第一端118和喷嘴116的第二端120之间延伸。外表面200可以是具有圆角和边缘的连续光滑表面。如图2所示，在一些示例中，喷嘴116的第一端118处的外表面200可以是基本上圆柱形的，而喷嘴116的第二端120处的外表面200可以是基本上圆锥形的或基本上圆顶形的。照此，在一些示范性实施例中，喷嘴116的第一端118可以具有第一截面积，并且喷嘴116的第二端120可以具有小于喷嘴116的第一端118的第一截面积的第二截面积。
喷嘴116可包括一个或多个从外表面200径向延伸的叶片202。一个或多个叶片202可以沿着外表面200从喷嘴116的第一端118延伸到喷嘴116的第二端120。叶片202可包括第一和第二(例如，相对的)侧壁204，以及远离喷嘴116的外表面200布置的径向最外表面206。侧壁204可以从喷嘴116的外表面200延伸到径向最外表面206。如图2所示，叶片202可以沿着喷嘴116的纵向轴线208的方向从喷嘴116的第一端118螺旋地延伸(例如，以螺形、弯曲和/或以其他基本上螺旋的方式或方向延伸)到喷嘴116的第二端120。纵向轴线208可居中地位于喷嘴内。这样，各个叶片202的径向最外表面206可以在第二端120处会聚到或朝向纵向轴线208。另外，叶片202可以包括螺旋长度，侧壁204沿着该螺旋长度延伸。即，侧壁204可以在纵向轴线208的方向上以基本上螺旋的方式或方向从第一端118延伸到第二端120，并且沿着叶片202的长度延伸。
叶片202可以限定一个或多个通道126的至少一部分。如图2所示，通道126可以包括沿着喷嘴116的纵向轴线208从喷嘴116的第一端118延伸到喷嘴116的第二端120的多个成角度的或弯曲的螺旋流动通道。通道126可以形成多个通道，排气102的一部分可以流过这些通道。通道126可以形成在相邻叶片202之间。也就是说，各个通道126可以设置在相邻叶片202的侧壁204之间。换句话说，各个通道126可以设置在外表面上彼此相邻布置的叶片202之间。如上所述，一个或多个通道126可以从喷嘴116的第一端118延伸到喷嘴116的第二端120，并且当叶片202的径向最外表面206会聚在喷嘴116的第二端120时，相邻侧壁204之间的距离可以减小。这样，在喷嘴的第一端118处的通道126的横截面积可以大于在喷嘴116的第二端120处的通道126的横截面积。换言之，相邻叶片202的相邻侧壁204之间的距离可以随着叶片202在纵向轴线206的方向上并且沿着喷嘴116的外表面200从喷嘴116的第一端118延伸到第二端120而减小。
喷嘴116的第二端120可以包括用于将还原剂溶液分散到排气102中的一个或多个喷射通道出口210。喷射通道出口210可以形成在喷嘴116的外表面200上。各个喷射通道出口210可以布置在相邻叶片202的相邻侧壁204之间。在一些实施例中，喷射通道出口210可以围绕喷嘴116的纵向轴线208(例如，中心纵向轴线)基本上均匀地分布。如下所述，喷嘴116可以包括相应的流动通路和/或通道，以将还原剂溶液从喷嘴116的内腔内引导到一个或多个喷射通道出口210。
通道126(或叶片202)的螺旋特性可有助于消除在喷嘴116的第二端120附近或在喷嘴116的第二端120处和/或在喷射通道出口210处累积的还原剂溶液或还原剂副产物。即，当排气温度、排气速度和/或还原剂喷射速度低时，还原剂溶液的液滴可以在喷嘴116的第二端120处和/或喷射通道出口210内累积。如果不进行处理，这种沉积物的形成可以是不可逆的过程，并且会阻止还原剂溶液流出堵塞的喷射通道出口210。堵塞可能阻碍NOX转化过程。因此，通道126可以使排气102的流动转向以产生穿过喷嘴116的第二端120的排气102的涡流。
在一些情况下，因为喷嘴116的第二端120可以包括比喷嘴116的第一端118更小的横截面积，所以低压区域(例如，停滞区域)可以邻近喷嘴116的第二端120形成。该低压区域可导致还原剂溶液积聚在第二端120处和/或喷射通道出口210内。当排气102流过喷射通道出口210时，通过通道126的废气流102可产生文丘里效应，从而起到将还原剂溶液从喷射通道出口210抽出的作用，以减少可能在喷嘴116内和/或喷嘴116上发生的结晶。
另外，通道126的横截面积的减小可以增加在通道126内流动的排气102的速度。减小横截面积可有助于减小或消除还原剂在喷嘴116内和/或喷嘴116上的累积。也就是说，在排气102的流量可能较低的情况下，通道126的螺旋特性和减小的横截面可以增加排气102通过通道126的速度。该增加的速度可以有助于将还原剂溶液从喷射通道出口210抽出和/或可以基本上阻止还原剂溶液在喷嘴116的第二端120处收集。此外，在一些实施例中，通道126的构型可以引起进入排气102中并且围绕喷嘴116的纵向轴线208的涡旋作用。当还原剂溶液离开喷射通道出口210时，该涡旋作用可增加还原剂的雾化。
图3示出了喷嘴116的仰视透视图，更详细地示出了喷嘴116的第一端118。喷嘴118的第一端120可以包括空气通道入口300和还原剂通道入口302，空气通道入口300被配置成接收来自供应管线124的空气，还原剂通道入口302与空气通道入口300分离并且被配置成接收来自供应管线124的还原剂。如图所示，空气通道入口300和还原剂通道入口302可以是由喷嘴116限定的基本上环形的流体入口。例如，空气通道入口300可以基本上绕还原剂通道入口302延伸并且可以基本上类似于围绕还原剂通道入口302(例如，与还原剂通道入口302同心)的圈或环。还原剂通道入口302可以基本上居中地位于喷嘴116内，并且可以基本上与喷嘴116的纵向轴线208同心。
在一些示例中，空气通道入口300可以流体地连接到由喷嘴116限定的空气通道304。空气通道入口300可以被配置成向空气通道304供应从供应管线124接收的空气。此外，还原剂通道入口302可以流体地连接到由喷嘴116限定的还原剂通道306。在这些示例中，还原剂通道入口302可以被配置成向还原剂通道306供应由供应管线124接收的还原剂。在示范性实施例中，空气通道304和/或还原剂通道306可以从喷嘴116的第一端118朝向喷嘴116的第二端120延伸，以分别将空气和还原剂引导到喷嘴116的内腔中。在内腔中，空气和还原剂可以混合以形成上述还原剂溶液。还原剂溶液可被引导通过一个或多个喷射通道出口210离开喷嘴116的第二端120。喷嘴116的第一端118可以被配置成经由包括在第一端118中的螺纹、经由卡扣配合、经由压缩配合、和/或经由一个或多个上述联接器将喷嘴116联接到供应管线124。
图4示出了喷嘴116的侧视图。如图所示，喷嘴116可以基本上关于纵向轴线208对称。如上所述，在喷嘴116的第一端118处的外表面200可以是基本上圆柱形的，并且在喷嘴116的第二端120处的外表面200可以是基本上圆锥形的、基本上圆顶形的、和/或任何其他构型。此外，图4示出了喷嘴116的维度(例如，宽度或直径)可以从第一端118到第二端120在尺寸上减小。
叶片202显示为从喷嘴116的外表面200径向向外延伸。如上所述，叶片202可包括从喷嘴116的外表面200延伸到叶片202的径向最外表面206的第一和第二侧壁204。叶片202的径向最外表面206可以限定喷嘴116的外周。如图所示，外周可类似于大致截头圆锥形状、大致半球形、大致圆锥形状和/或其任何组合。
两个或多个叶片202的相应径向最外表面206可在喷嘴116的第二端120处沿着纵向轴线208会聚。布置在叶片202的相邻侧壁204之间的可以是单独的喷射通道出口210，用于将还原剂溶液分散到排气102中。另外，在一些实施例中，在从喷嘴116的外表面200径向向外延伸到叶片202的相应径向最外表面206的方向上测量的相应侧壁204的高度可以随着叶片202在纵向轴线208的方向上从喷嘴116的第一端118延伸到喷嘴116的第二端120而减小。也就是说，在沿着纵向轴线208的方向上，在喷嘴116的第一端118处，叶片202的径向最外表面206可以被布置成与外表面相距第一径向距离200，并且在喷嘴116的第二端120处，同一叶片202的径向最外表面206可以被布置成与外表面200相距小于第一距离的第二径向距离。
叶片202的会聚可以将排气102引导至喷嘴116的第二端120。排气102可以经过喷射通道出口210上方并且移除还原剂溶液或帮助将还原剂溶液分散到排气管106中。此外，由于通道126的横截面积减小，当排气102从喷嘴116的第一端118到第二端120流过通道126时，通过通道126的排气102的速度可以增加。速度的增加通常可以帮助从喷嘴116去除还原剂溶液，并且可以防止由各个喷射通道出口210附近的还原剂溶液的累积引起的喷射通道出口210的堵塞。另外，通道126的螺旋结构可以减少还原剂溶液在喷嘴116内和/或喷嘴116上的积聚。如图所示，单独的通道126可以布置在第一叶片202的侧壁204和第二叶片202的侧壁204之间，其中第一叶片202的侧壁204和第二叶片202的侧壁204彼此面对。
图5示出了从第二端120看到的喷嘴116的俯视图。第二端120可以包括用于将还原剂溶液分散到排气102中的喷射通道出口210。喷射通道出口210可以包括多个截面形状或尺寸。例如，喷射通道出口210可以是大致圆锥形、大致圆形、大致梯形、大致正方形、大致矩形、大致卵形和/或任何其它形状。在一些示范性实施例中，在喷嘴116内部形成的将还原剂溶液引导至喷射通道出口210的喷射通道出口210和/或喷射通道/通路可以是螺旋形的、成角度的、和/或以其他方式在喷嘴116的第二端120处在径向远离纵向轴线208的方向上取向。即，在一些示例中，喷射通道出口210和/或喷射通道可以成角度和/或以其它方式构造成引导还原剂溶液远离喷嘴116的纵向轴线208(图4)。这种构造可有助于将还原剂溶液分散在排气102内，在喷嘴116内混合空气和还原剂，和/或调节由喷嘴116分散的羽流的尺寸。另外，将还原剂溶液引导至喷射通道出口210的通道的螺旋特性可导致还原剂溶液以围绕纵向轴线208的涡旋运动离开喷嘴116。
在一些示例中，喷射通道出口210可以围绕第二端120并且围绕纵向轴线208(图4)基本上均匀地分布和/或径向地间隔开)。另外，各个喷射通道出口210可以在直径上彼此相对，使得还原剂溶液可以基本上均匀地分散到排气102(图1)中。另外，各个喷射通道出口210可布置在相邻叶片202之间或相邻叶片202的相邻侧壁204之间。此外，尽管在图5示出了八个喷射通道出口210，喷嘴116可以包括多于或少于八个喷射通道出口210。例如，喷嘴116可包括12个喷射通道出口210或4个喷射通道出口210。
如图5所示，两个或多个叶片202的相应径向最外表面206可在喷嘴116的第二端120处会聚。在一些实施例中，叶片202可在第二端120处沿着喷嘴116的纵向轴线208或在喷嘴116的纵向轴线208处会聚。如上所述，假定叶片202的径向最外表面206可以会聚，则介于相邻叶片202和/或相邻叶片202的相邻侧壁204之间的截面距离可以从第一端118到第二端120并且在沿着纵向轴线208的方向上减小。例如，图5示出了在喷嘴116的第一端118处，叶片202可以分开距离500(例如，相邻叶片202的相对侧壁204之间的距离)。当叶片202沿着纵向轴线208从喷嘴116的第一端118朝向第二端120延伸时，如图5，示出了叶片202可以分开小于距离500(例如，相邻叶片202的相对侧壁204之间的距离)的距离502。然而，尽管图5示出了从第一端118和第二端120之间的特定位置(例如，相对侧壁204的相应中点)测量的距离502，应当理解，距离502仅表示布置在叶片202之间的一个示例性距离，以示出叶片202在喷嘴116的第二端120处的径向最外表面206的会聚。
此外，叶片202从喷嘴116的第一端118到第二端120的螺旋长度可以在围绕喷嘴116的纵向轴线208的旋转角度范围内延伸(例如，约15度、约20度、约30度等)。另外，叶片202可以沿着纵向轴线208以恒定轨迹螺旋，或者叶片202的部分可以沿着纵向轴线208以不同轨迹螺旋。
相应叶片202的径向最外表面206可在第一端118处与喷嘴116的外表面200间隔开。因此，叶片202可形成通道126的入口。虽然为了清楚起见，喷嘴壳体122已经从图5中省略，但应当理解，喷嘴壳体122可以形成本文所述的每个相应通道126的一部分。喷嘴116的第一端118处的径向相对的叶片202的径向最外表面206之间(例如，从其延伸)的线性距离可以大于喷嘴116的第一端118处的两个径向相对的点之间的外表面200的线性距离。换言之，图5示出了设置在点506和点508之间的线性距离504，点508在第一端118处与喷嘴116的外表面200上的点506径向相对。相对地，线性距离510可以设置在第一端118处的第一叶片202的径向最外表面206上的点512和第一端118处的第二叶片202的径向最外表面206上的径向相对点514之间。直线距离510可以大于直线距离510以形成通道126的入口。
图5还示出了叶片202可以相对于纵向轴线208以弯曲的方式从喷嘴116的外表面200向外延伸。在一些示例中，叶片202和/或侧壁204可以围绕喷嘴116的纵向轴线208以略微弯曲的方式向外延伸，沿顺时针或逆时针方向取向。这些叶片202可以相对于彼此以基本上相同的量弯曲，并且这些叶片202可以被布置成彼此分开基本上相同的量(例如，在外表面200上并且围绕纵向轴线208基本上等距地间隔开)。也就是说，第一叶片202和第二叶片202可以围绕纵向轴线208从喷嘴116的第一端118到第二端120弯曲基本相同的量。在这样的示例中，通道126可以基本上均匀地将排气102引导到喷嘴116的第二端120上。叶片202和/或侧壁204还可以具有基本上均匀的厚度，并且可以在沿着叶片202的螺旋长度的类似位置处以基本上相等的长度从喷嘴116的外表面200径向向外延伸。此外，尽管图5示出了包括八个通道126和八个叶片202的喷嘴116，喷嘴116可以包括多于或少于八个通道126或八个叶片202。
图6示出了从喷嘴116的第一端118看到的喷嘴116的仰视图。如图6所示，在一些示例中，空气通道304可以分叉、分支或以其它方式分成由喷嘴116限定的多个空气通路600，例如四个空气通路600。这就是说，尽管图3(如上所述)示出了具有大致圆柱形形状的空气通道304，空气通道304可以在基本上沿纵向轴线208的方向上延伸到喷嘴116中预定长度，并且可以分支到由喷嘴116限定的两或更多个空气通路600中。每个空气通路600可包括由喷嘴116限定并可以构造成接收来自空气通道304的空气的相应空气通路入口602。在一些示范性实施例中，空气通路600和空气通路入口602可以围绕喷嘴116的纵向轴线208基本上均匀地分布，使得空气通路600可以基本上在直径上彼此相对。
如图6所示，一个或多个空气通路600可以包括在空气通路入口602处的截面区域，该截面区域可以类似于基本上弯曲的和/或基本上卵形的形状。当空气通路600沿朝向喷嘴116的第二端120的方向朝着喷嘴116的内腔延伸时，一个或多个空气通路600可以逐渐变细(例如，可以减小直径)到相应的空气通路出口。另外，空气通路600可以是弯曲的、斜切的、截头圆锥形的、和/或它们的任意组合。
空气通路600可构造成将经由空气通路入口602接收的空气朝向喷嘴116的内腔引导，其中空气可与由还原剂通道306供应的还原剂混合。另外，因为空气通路600的横截面积在尺寸上随着空气通路600朝向内腔600前进而减小，所以当空气接近喷嘴116的第二端120时，穿过相应空气通路600的空气速度可增加。因此，当注入到内腔中时，空气可以以增加的速度与还原剂混合以增加还原剂的雾化。在一些实施例中，每个空气通路600可以包括彼此类似的尺寸和形状，使得每个空气通路600从空气通道304接收基本上相等量的空气。进而，通过具有类似的尺寸和/或形状，由各自空气通路600供应的空气可以与还原剂基本上均匀地混合，这潜在地导致喷嘴116的内腔内的基本均匀的雾化。此外，尽管在图6中示出了分支成四个空气通路600的示范性空气通道304，喷嘴116可包括多于或少于四个空气通路600。例如，在一些示例中，喷嘴116可以包括多于或少于十二个空气通路600。
图7示出了喷嘴壳体122的俯视透视图。喷嘴壳体122可以包括第一端700和第二端702。喷嘴壳体122的外表面704可以从第一端700延伸到第二端702。如图所示，外表面704可以从第一端700到第二端702弯曲或逐渐变细。
在第二端702处，喷嘴壳体122可以包括孔口706。孔口706可以是基本上圆形的、基本上卵形的和/或任何其他形状，并且孔口706可以被配置成用于接纳喷嘴116的第二端120。即，简要返回图1，并且如在此详细讨论的，喷嘴116的第二端120可以延伸穿过和/或超过孔口706，使得喷嘴116的第二端120可以被布置在喷嘴壳体122的外部。
图8示出了从第一端700看到的喷嘴壳体122的仰视图。如图所示，喷嘴壳体122可以从第一端700向第二端702逐渐变细，从而减小横截面尺寸。
喷嘴116的第一端700可以包括具有直径802的孔口800。另外，喷嘴壳体122可包括与外表面704相对布置的内表面804。喷嘴壳体122可包括在外表面704和内表面804之间延伸的厚度。内表面804在喷嘴壳体122的第一端700和第二端702之间或者在孔口706和孔口800之间延伸。
如将在此讨论的，在一些实施例中，喷嘴116和喷嘴壳体122可以联接在一起。例如，喷嘴壳体122可构造成位于由叶片202的径向最外表面206形成的喷嘴116的外周上。这样，在图11中更详细地示出，孔口800的直径802可以基本上等于线性距离510，以允许喷嘴壳体122在组装过程中装配在喷嘴116上。
图9示出了喷嘴壳体122的侧视图。喷嘴壳体122可以关于喷嘴壳体122的纵向轴线900对称，并且在一些示例中，当喷嘴壳体122联接到喷嘴116时，喷嘴壳体122的纵向轴线900可以基本上与喷嘴116的纵向轴线208共线。喷嘴壳体122可以包括从第一端700到第二端702并且沿着纵向轴线900逐渐变细的外表面704。
图10示出了喷嘴116的透视图，示出了布置在喷嘴116的一部分上的喷嘴壳体122。在制造过程中，喷嘴壳体122的第一端700可以在叶片202的径向最外表面206上从喷嘴116的第二端120朝向第一端118前进。反过来，当叶片202的径向最外表面206与喷嘴壳体122的内表面804接触时，喷嘴116的第一端118可以与喷嘴壳体122的第一端700对准。换句话说，在制造过程中，当喷嘴壳体122的第一端700朝向喷嘴116的第一端118前进时，喷嘴壳体122的内表面804可以在相应叶片202的相应径向最外表面206上下降。
给定喷嘴壳体122从第一端700到第二端702的锥度，喷嘴壳体122的内表面804可以搁置在叶片202的径向最外表面206上，由此防止喷嘴壳体122进一步朝向喷嘴116的第一端118前进。另外，因为喷嘴壳体122的第二端702包括孔口706，所以喷嘴壳体122的第二端120可以延伸穿过孔口704，从而允许还原剂溶液离开喷射通道出口210并且进入排气102中。喷嘴116和喷嘴壳体122可以使用粘合剂、紧固件、焊接件等彼此固定。在一些实施例中，喷嘴壳体122可以可移除地附接至永久地附接至喷嘴116。另外，在一些情况下，喷嘴116和喷嘴壳体122可以被制造为单个部件。在喷嘴壳体122联接到喷嘴116的实施例中，喷嘴壳体122可以帮助在通道126内朝向喷嘴116的第二端120引导排气102。特别地，在这样的示例中，喷嘴壳体122的内表面804可以形成一个或多个相应通道126的至少一部分，以帮助将排气102从喷嘴116的第一端118朝向喷嘴116的第二端120引导。
图11示出了喷嘴116的透视图，示出了布置在喷嘴116的一部分上的喷嘴壳体122。如图所示，喷嘴116的第二端120可以在喷嘴壳体122的第二端702处突出或延伸穿过孔口706。如上所述，喷嘴壳体122可在叶片202的径向最外表面206上滑动，直到喷嘴壳体122的第一端700不再朝向喷嘴116的第一端118前进。因此，喷嘴壳体122的内表面804可以搁置在叶片202的径向最外表面206上。这样，沿着内表面804，相应叶片的径向最外表面206可以邻接喷嘴壳体122。这样，叶片202的曲率和内表面804的曲率可以基本上类似，使得叶片202的径向最外表面206可以沿着叶片202的长度(例如，基本上沿着叶片202的整个长度)邻接喷嘴壳体122的内表面804。在一些实施例中，喷嘴壳体122的第一端700和喷嘴116的第一端118可以是共面的。
图12示出了喷嘴116的俯视图，示出了喷嘴116的第二端120在喷嘴壳体122的第二端702处延伸穿过孔口706。另外，孔口706可构造成引导流过通道126的排气102离开通道126并经过喷射通道出口210。也就是说，各个通道126可包括邻近喷嘴壳体122的第二端702的相应出口，由此排气102可围绕喷嘴116的纵向轴线208以涡旋性质离开通道126。排气102可以经过相应的喷射通道出口210。
图13示出了喷嘴116的仰视图，示出了与喷嘴壳体122对接的叶片202。更具体地，图13示出了叶片202的径向最外表面206可以基本上与喷嘴壳体122的内表面804齐平地对齐。这样，排气102可以经由通道126从喷嘴116的第一端118通向第二端120。在此构造中，每个相应通道126可与由喷嘴116形成的其余通道126基本上流体分离。
在喷嘴116和喷嘴壳体122联接在一起的实施例中，单独的通道126可以在多个侧面上封闭：在一个侧面(例如，第一侧面)上的外表面200；在一个侧面(例如，第二横向侧面)喷嘴壳体122的内表面804；以及在两个侧面上的相邻叶片202的侧壁204(例如，第一叶片202的第一侧壁204和与第一叶片202的第一侧壁204相对的第二叶片202的第二侧壁204)。这样，各个通道126可以基本上彼此流体分离。另外，图13示出了各个通道126可以包括邻近喷嘴116的第一端118和喷嘴壳体122的第一端700的相应入口，由此排气102可以进入通道126。
如上所述，叶片202可以围绕纵向轴线208从第一端118到第二端120成螺旋形，以引起通过通道126进入排气102的涡旋运动。通道126的螺旋特性可通过将还原剂溶液从喷射通道出口210抽出而有助于减少还原剂溶液在喷射通道出口210处的结晶。另外，由于通道126逐渐变细，通道126内的排气102可以增加速度以去除还原剂。
图14示出了联接在一起的喷嘴116和喷嘴壳体122的截面图。如图14所示，喷嘴116可以限定布置在喷嘴116的外表面200内部的内腔1400。如图所示，内腔1400可布置在喷嘴116的第一端118和第二端120之间，但在一些情况下，可布置成比喷嘴116的第一端118更靠近第二端120。
内腔1400可以由喷嘴116形成，并且可以由底端1402、与底端1402相对的顶端1404和由喷嘴116形成的侧壁1406限定。在这样的示例中，侧壁1406可以从内腔1400的底端1402延伸到顶端1404。在一些示例中，内腔1400可以包括结构1408和室1410。例如，结构1408可以基本上居中地位于内腔1400内，并且结构1408可以基本上居中地与喷嘴116的纵向轴线208对齐。在一些情况下，结构1408可以从内腔1400的底端1402朝向内腔1400的顶端1404延伸。然而，在一些实施例中，结构1408可以从内腔1400的顶端1404或侧壁1406延伸。
如图14所示，在一些实例中，结构1408可包括具有撞击表面1412的第一侧和与第一侧相对的具有大致圆锥形顶部1414的第二侧。在一些示例中，撞击表面1412可以是基本上凹形的并且可以包括基本上圆锥形表面、基本上半球形表面和/或其组合。在一些示例中，撞击表面1412可以相对于垂直于喷嘴116的纵向轴线208延伸的轴线或平面以等于约15度、约30度、约45度和/或任何其它值的锐角夹角取向。
结构1408进一步也可包括从结构1408的第一侧邻近撞击表面1412延伸的一个或多个立柱、柱或支腿1416。支腿1416可以在还原剂通道306上方或相对于还原剂通道306偏置或支撑结构1408的撞击表面1412。例如，支腿1416可以将结构1408联接到底端1402、顶端1404和/或侧壁1406，以从内腔1400的底端1402或远离还原剂通道出口1418以任何期望的距离支撑撞击表面1412。在一些实施例中，结构1408可以包括围绕还原剂通道306基本上等距间隔(即，间隔开大约90度)的四个支腿1416。然而，在一些实施例中，结构1408可以包括多于或少于四个支腿1416。例如，结构1408可以包括三个支腿1416。另外，间隙或间隔可设置在相邻支腿1416之间。
在一些示范性实施例中，还原剂通道306的中心线可以与结构1408的撞击表面1412的中心点(或中心线)对齐。在此类示例中，喷嘴116的纵向轴线208可以基本上居中地穿过撞击表面1412并且穿过还原剂通道306。另外，在一些实施例中，撞击表面1412可以包括与还原剂通道306类似的宽度。然而，在一些实施例中，撞击表面1412的宽度可以大于还原剂通道306的宽度以解决离开还原剂出口1418的还原剂的膨胀。
如上所述，喷嘴116可包括通路600(图6)，其终止于出口，并且每个空气通路600的相应出口可构造成将空气从空气通路600引导到内腔1400中。例如，每个空气通路600可以包括相应的空气通路入口602(图6)和将空气分散到内腔1400中的相应的空气通路出口1420。在一些实施例中，空气通路600可以终止于内腔1400的侧壁1406处，并且在这样的实施例中，侧壁1406可形成将空气排放到内腔1400中的空气通路出口1420。
在一些实施例中，一个或多个空气通路出口1420的取向可以基本上垂直于还原剂通道306和/或还原剂通道出口1418。换言之，还原剂可轴向地和/或在基本上垂直于喷嘴116的纵向轴线208延伸的方向上进入内腔1400，而空气可径向地和/或在基本上垂直于喷嘴116的纵向轴线208延伸的方向上进入内腔1400。另外，空气通路出口1420可以围绕内腔1400的周边基本上相等地间隔开。
内腔1400的顶端1404可以会聚(例如，具有比底端1402更小的直径)以将还原剂溶液引导并加速到喷射通道出口210。即，顶端1404可以朝向喷嘴116的纵向轴线208会聚。在此详细讨论的是，通道可以将还原剂溶液从室1410引导到喷射通道出口210。
如上所述，支腿1416可以从内腔1400的底端1402支撑撞击表面1412，以允许还原剂从结构1408的下方分散。此外，在结构1408包括一个以上支腿1416的情况下，间隙可将相邻支腿1416分开。在一些实施例中，空气通路出口1420可以被配置和取向成朝向布置在相邻支腿1416之间的间隙分散空气。在一些实施例中，每个空气通路出口1420可以被布置成与支腿1416之间的相应间隙相对和/或朝向该间隙取向。照此，空气通路出口1420可以被定位和/或取向成在还原剂从结构1408下方离开的位置处将空气注入内腔1400中。换言之，介于相邻腿部1416之间的间隙允许还原剂朝向侧壁1406径向分散。
支腿1416的形状和/或支腿1416在内腔1400内的位置可以使还原剂从还原剂通道306朝向侧壁1406通过时对还原剂的干扰最小化。
另外，喷嘴116可以包括多于四个空气通路600和相关联的空气通路出口1420。增加空气通路600的数量可以增加注入到内腔1400中的空气量，且这可以导致还原剂的雾化增加。空气通路600的数量可取决于喷嘴116的操作环境。例如，在排气102的流速或体积可能较高的应用中，包括更多的空气通路600可以增加还原剂的雾化和/或补偿增加的还原剂流速。
图15示出了喷嘴116的负空间1500的透视图。负空间1500可以表示与在三维(3D)印刷工艺或其它制造工艺中形成本发明的喷嘴116相关联的空隙或空隙空间。例如，图15所示的负空间1500的各种部件可以代表在示例3D打印过程中形成的空气通路600、内腔1400和/或喷嘴116的其它流动通道/通路。
负空间1500可以由顶部1502和底部1504限定，顶部1002可以对应于喷嘴116的第二端120，底部1004可以对应于喷嘴116的第一端118。此外，负空间1500可以包括与流体连接到喷射通道出口210的喷嘴116的通道相对应的喷射通道空隙空间1506。喷射通道空隙空间1506可以包括可以对应于喷射通道出口210的喷射通道出口空隙空间1508和喷射通道入口空隙空间1510，喷射通道入口空隙空间可以对应于馈送喷射通道出口210的喷射通道入口。在一些示范性实施例中，喷射通道空隙空间1506可以围绕喷嘴116的纵向轴线208是螺旋的。通过这种构造，当喷射通道从喷嘴入口朝向喷射通道出口210延伸时，喷射通道可以围绕喷嘴116的纵向轴线208螺旋。在一些实施例中，因为喷射通道可以朝向喷嘴116的第二端120并且沿着纵向轴线208螺旋，所以如图15示出了喷射通道空隙空间1506可以朝向空隙空间1500的顶部1502会聚。换句话说，在空隙空间1500的顶部1502处，距离1512从第一喷射通道入口空隙空间1510的中心点延伸到邻近第一喷射通道入口空隙空间1510的第二喷射通道入口空隙空间1510的中心点可以大于从第一喷射通道出口空隙空间1508的中心点延伸到邻近第一喷射通道出口空隙空间1508的第二喷射通道出口空隙空间1508的中心点的距离1514。这样，相应的喷射通道出口210可以不与相应的喷射通道入口同心或对齐。
喷射通道空隙空间1506还可以沿着喷射通道空隙空间1506的长度在喷射通道入口空隙空间1510与喷射通道出口空隙空间1508之间逐渐变细。例如，喷射通道空隙空间1506可以包括在喷射通道入口空隙空间1510处的第一截面面积和在喷射通道出口空隙空间1508处的第二截面面积，该第二截面面积可以小于第一截面面积。另外，喷射通道入口空隙空间1510的截面形状可以不同于喷射通道出口空隙空间1508的截面形状。例如，喷射通道入口空隙空间1510可以包括梯形形状，而喷射通道出口空隙空间1512可以包括基本上圆形形状。
喷射通道空隙空间1506形成具有螺旋特性的喷射通道，该喷射通道可以有助于向还原剂溶液赋予流体扭转并且可以进一步在排气管106内混合还原剂溶液。在一个实施例中，还原剂溶液的涡旋效应可以产生还原剂溶液的羽流，其足够大以延伸到例如排气管106的外周，并且可以有助于将还原剂溶液圆锥形地喷射到排气104中。在一些实施例中，喷射通道出口210从喷嘴116的纵向轴线208取向的角度可以调节还原剂溶液的羽流尺寸或涡旋运动。例如，根据喷嘴116的应用，可以调节喷射通道空隙空间1506和/或喷射通道出口空隙空间1508以产生窄羽流或宽羽流。另外，当还原剂溶液从喷射通道入口通过到喷射通道出口210时，喷射通道的横截面积的减小可将速度赋予还原剂溶液。增加的速度可以增强还原剂溶液的混合、雾化和分散。
位于负空间1500的底部1504处的可以是空气通道空隙空间1516，其可以对应于空气通道304。如上所述，在一些示例中，空气通道304可以分支到空气通路600中，包括引导空气进入内腔1400的四个空气通路600。因此，负空间1500可以包括空气通路空隙空间1518。例如，空气通路空隙空间1518可以包括第一部分1520、第二部分1522和第三部分1524。
每个空气通路空隙空间1518可以从空气通道空隙空间1516分支以接收空气。当空气通路空隙空间1518从第一部分1520朝向第二部分1522前进时，空气通路空隙空间1518可以向内逐渐变细并且截面面积减小。如图15所示，空气通路空隙空间1518、特别是第一部分1520，可以在多个方向上逐渐变细。当空气通路空隙空间1518接近喷嘴116的内腔1400时，空气通路空隙空间1518可以在第二空隙空间1522处弯曲。其中，空气通路空隙空间1518的第三部分1524可以向内并且朝向内腔1400延伸。
换言之，还原剂通道空隙空间1518可以形成基本上平行于喷嘴116的纵向轴线208的空气通道304。其中，空气可以从空气通道304通向空气通路600。第一部分1520可以基本上平行于纵向轴线208并且随着第一部分1520朝向空气通路空隙空间1518的第二部分1522前进而逐渐变细。空气通路空隙空间1518的第二部分1522可以朝向喷嘴116的纵向轴线208弯曲。空气通路空隙空间1518的第三部分1524可以基本上垂直于纵向轴线208。因此，在一些示范性实施例中，由于空气通道空隙空间1516和空气通路空隙空间1518的构型，空气通路600和/或空气通路出口1420可构造成沿大致垂直于纵向轴线208的方向和/或大致垂直于从还原剂通道306进入内腔1400的注入还原剂的流动方向(如图14所示)将空气引导到内腔1400中。在这样的示例中，还原剂通道出口1418和空气通路出口1420可以基本上彼此垂直。
图16示出了喷嘴116的负空间1500的截面图。如图16所示，空气通道空隙空间1516可以被配置成基本上圆柱形孔口或环形圈。在一些示例中，空气通道空隙空间1516可以延伸到空气通路空隙空间1518中，并且具体地，空气通路空隙空间1018的第一部分1520中。图16还示出了空气通路空隙空间1518可以在与还原剂通道空隙空间1600类似的方向上取向，还原剂通道空隙空间1200可以对应于还原剂通道306，并且可以基本上平行于喷嘴116的纵向轴线208。空气通路空隙空间1518可以在第二部分1522处或沿着第二部分1022弯曲并且在第三部分1524处朝向内腔1400向内取向。空气通路空隙空间1518的第三部分1524可以基本上垂直于喷嘴116的纵向轴线208延伸，并且可以朝向喷嘴116的内腔700取向。在一个实施例中，第二部分1522可以基本上垂直于第一部分1520(即，可以弯曲90度)，使得来自每个空气通路600的分散空气可以被取向成基本上垂直于从还原剂通道306离开的分散还原剂。如在负空间1500的顶部1502处所示，喷射通道空隙空间1506可以是遵循围绕喷嘴116的纵向轴线208螺旋的轨迹。在一个实施例中，喷射通道可以偏离喷嘴116的纵向轴线208成角度或取向。
图17示出了喷嘴116的负空间1500的俯视图。在图17中，每个空气通路空隙空间1518被示出为朝向喷嘴116的纵向轴线208取向，以在不同方向上将空气分散在内腔1400内。更具体地，各个空气通路空隙空间1518的第三部分1524可以基本上在直径上彼此相对，使得由各个空气通路600引导的空气在不同方向上与还原剂径向混合。另外，每个空气通路空隙空间1518的尺寸可以基本上类似，以基本上均匀地将空气分散在内腔1400内。
还如图17所示，喷射通道空隙空间1506可以围绕喷嘴116的纵向轴线208或空隙空间1500(未示出)的从喷射通道入口空隙空间1510到喷射通道出口空隙空间1508的纵向轴线成螺旋形。每个喷射通道可以包括相应的喷射通道空隙空间1506，喷射通道空隙空间1006具有从喷射通道入口空隙空间1510延伸到喷射通道出口空隙空间1508的相应的中心纵向轴线(未示出)。另外，在垂直于喷射通道空隙空间1506的纵向轴线的平面中测量的喷射通道空隙空间1506的直径、周长或截面可以从喷射通道入口空隙空间1510到喷射通道出口空隙空间1508减小。
图18示出了喷嘴116的截面图，示出了还原剂和空气在内腔1400内的流动模式。图18中的横截面图示出穿过两个空气通路600。如图18所示，还原剂通道306可将还原剂引导到内腔1400中，如箭头1800所示，在内腔700中还原剂可撞击结构1408的撞击表面1412。撞击表面1412的凹入特性可有助于增加还原剂的雾化速率。即，通过接触、撞击或以其它方式撞击凹形撞击表面1412，还原剂可以分解成相对小的颗粒。由于接触结构1408的撞击表面1412，还原剂可远离喷嘴116的纵向轴线208，朝向内腔1400的侧壁1406和/或朝向空气通路出口1420径向分散，如箭头1802所示。如上所述，并且如图18所示，撞击该撞击表面1412从结构1408下方经由介于相邻支腿1416之间的间隙1804径向分散还原剂。
空气通路600可以围绕还原剂通道306布置并且可以朝向内腔1400(或纵向轴线208)引导空气，如箭头1806所示，并且穿过空气通路600的空气可以经由空气通路出口1420离开空气通路600进入内腔1400，如箭头1808所示。此外，当还原剂撞击该撞击表面1412时，撞击表面1412的凹形几何形状可以基本上均匀地将还原剂分散到内腔1400中。这种基本上均匀的分散可以允许空气与还原剂均匀地混合。由于空气通路出口1420可围绕内腔1400径向分散，因此空气可从多个方向与还原剂混合。因此，在第一情况下，还原剂可以撞击该撞击表面1412并且朝向内腔1400的侧壁1406径向向外分散，并且在第二情况下，从空气通路600排出的空气可以与还原剂混合。
空气的径向注入以及空气与还原剂的混合可以朝向内腔1400和/或室1410的顶端1404引导或导入还原剂溶液。在室1410内，空气和还原剂可以混合以形成还原剂溶液。另外，结构708的锥形顶部的性质可在室1410内提供所需的涡流模式或效果。涡旋可进一步有助于混合还原剂溶液和/或进一步雾化还原剂。另外，室1410可以允许还原剂溶液膨胀并且潜在地减少还原剂溶液的结晶。这种膨胀可以最小化或消除喷射通道出口202的堵塞。
此外，空气可以以多个角度或方向离开空气通路出口1420。例如，空气可以在朝向内腔1400中心的方向上注入，或者空气通路出口1420可以朝向侧壁1406倾斜，以在内腔1400内引起涡旋运动。另外，尽管图18示出了空气通路出口1420可以与内腔1400的底端1402齐平和/或邻近，在一些示例中，空气通路出口1420可以在上方与内腔1400的底端1402间隔开。例如，空气通路出口1420可居中地布置在底端1402和撞击表面1412之间，以与还原剂径向混合。在与空气混合时，还原剂溶液可以朝向室1410漏斗化，如箭头1810所示。在室1410中，还原剂溶液可进一步混合并离开喷嘴116。
工业实用性
本发明的排气系统可以与具有处理系统的任何动力系统一起使用，以减少从内燃机产生的有害排放物的量。更具体地，本发明的喷嘴可用于需要还原剂、空气和废气的有效、均匀和彻底混合的任何液体/气体混合操作。尽管可应用于一系列处理装置/系统，但在一些情况下，所公开的处理系统和/或喷嘴可与SCR装置结合使用。所公开的喷嘴通过有效地雾化还原剂并将还原剂和空气的混合物分散在发动机的排气流中而有助于NOx的还原。
如上所述，在一些实施例中，通道126可以接收排气102并且将排气102引向喷嘴116的第二端120。另外，空气通道304和还原剂通道306可以分别从供应管线124接收空气和还原剂。在喷嘴116内，空气和还原剂可在内腔1400内混合以形成还原剂溶液。喷射通道流体地联接到内腔1400，以经由位于喷嘴116的第二端120处的喷射通道出口210分散还原剂溶液。通道126引导排气102的一部分越过喷射通道出口210，以去除还原剂溶液并防止还原剂在喷嘴116的第二端120处结晶。在一些情况下，通道126可以围绕喷嘴的纵向轴线208并且沿着纵向轴线208的方向从第一端118到第二端120成螺旋形以产生漩涡模式，该漩涡模式可以有助于雾化还原剂和/或去除喷嘴116的第二端120处的残余还原剂。通道126可以减小从喷嘴116的第一端118到第二端120的横截面积，以增加排气102通过通道126的速度。照此，喷嘴116可以增加还原剂与空气之间的混合并且可以减少还原剂在喷嘴116内或喷嘴116外部(例如，在喷嘴116的第二端120处)的结晶。喷嘴116还可以使用3D印刷技术由单件材料制造以减少制造和/或组装时间。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的排气系统进行各种修改和变化。通过考虑在此公开的排气系统的说明书和实践，其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。本说明书和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。
