CN105275554A - 带排气混合器的scr后处理装置 - Google Patents

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许睦旬
王芳兰
陶涛
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Abstract

本发明公开了一种带排气混合器的SCR后处理装置，包括尿素喷射系统、连接SCR总成的排气混合器，其特征在于，所述排气混合器包括内管和外管，内管固定在外管中，内管外壁与外管内壁间形成一个气流夹层；所述尿素喷射系统包括设置在外管外侧前端的喷嘴座，喷嘴通过喷嘴座将尿素溶液喷射在内管中与发动机排出的废气混合。本发明能够使尿素水溶液喷雾液滴与发动机尾气更加充分地混合，形成更加均匀的NH3分布，从而提高NOx的转化效率，减少NH3泄漏，同时减少结晶、沉积物的形成。

Description

带排气混合器的SCR后处理装置
技术领域
本发明涉及汽车排气系统，尤其涉及一种汽车尾气SCR(选择性催化还原)处理装置，能有效的减少尿素在排气管道内结晶，同时提高发动机排气与尿素混合的均匀性。
背景技术
伴随着商用车尾气排放国Ⅳ法规的实施，选择性催化还原(SCR)后处理装置已经普遍在商用车上使用。目前的车用SCR后处理装置要求在满足发动机性能要求的前提下，尽可能的降低NOx排放和减少尿素结晶。虽然SCR后处理装置正在大规模的推广和应用，但仍有较多的问题有待解决，其中较突出的问题便是尿素结晶和尿素分布均匀性差的问题。研究表明排气管路中尿素结晶和尿素分布均匀性差问题对SCR后处理装置的整体性能和耐久性能有重要的影响。主要会导致以下四方面的问题：一、排气管路中尿素结晶会导致管路堵塞，排气背压升高，发动机的性能降低，排放恶化。二、NH3分布不均匀会导致在催化剂载体局部区域NH3过多而造成NH3泄漏，而在NH3稀少区域则造成NOx转化效率过低。三、长时间的NH3分布不均匀会导致催化剂老化程度不均匀，从而影响催化剂的寿命和SCR系统的性能。四、由于NH3在载体上的浓度不一致，反应速率相差较大，从而导致载体工作温度分布不均匀，使载体因为热膨胀不均匀而产生应力，从而导致载体破碎。
发明内容
本发明针对传统车用SCR后处理装置存在尿素结晶和尿素分布均匀性差的问题，提供了一种车用SCR后处理装置，不仅可以减少尿素在排气管内的结晶现象，还能有效的改善NH3在排气中的分布均匀性，提高SCR后处理装置的转化效率。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种带排气混合器的SCR后处理装置，包括尿素喷射系统、连接SCR总成的排气混合器，其特征在于，所述排气混合器包括内管和外管，内管固定在外管中，内管外壁与外管内壁间形成一个夹层；所述尿素喷射系统包括设置在外管外侧前端的喷嘴座，喷嘴通过喷嘴座将尿素溶液喷射在内管中与发动机排出的废气混合。
上述方案中，所述内管的外壁设有导流结构。该导流结构为6个螺旋状叶片，与外管内壁形成6个流体通道。
所述内管后端沿周向开多个安装槽，所述外管后端内壁设有与各内管安装槽位置对应、数量相同的多个限位台，内管通过安装槽与限位台的装配被固定在外管中。
所述的排气混合器与SCR总成连接之间设有密封垫，通过卡箍及紧固件将排气混合器与SCR总成密封连接。
本发明的优点是：
1、通过将尿素溶液喷射在排气混合器内管的内部，提高接触排气混合器内管的尿素溶液的温度，从而加速尿素溶液的蒸发和热解。
2、在混合器内管和外管之间形成流道，并形成旋流，可以有效提高排气管壁面气流的旋流强度和气流的径向速度，能够使尿素水溶液喷雾液滴与发动机尾气更加充分地混合，形成更加均匀的NH3分布，从而提高NOx的转化效率，减少NH3泄漏，同时减少结晶、沉积物的形成。
3、结构简单，使用方便，易于推广。
附图说明
图1为本发明装置主视图。
图2为图1的剖视图。
图3为图1中排气混合器的俯视图。
图4为图3的B-B剖视图。
图5为排气混合器内管示意图。
图6为排气混合器外管示意图。
附图中的标号和代表的器件名称：1、排气混合器；2、紧固件；3、SCR总成；4、喷嘴；5、喷嘴座；6、密封垫；7、卡箍；8、法兰；9、排气混合器内管；10、排气混合器外管；11、安装孔；12、叶片；13、安装槽；14、限位台。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施对本发明做进一步详细描述。
参照图1和图2，一种带排气混合器的SCR后处理装置，包括连接SCR总成3一端的排气混合器1，其中设有尿素喷射系统。
尿素喷射系统包括喷嘴4和喷嘴座5。喷嘴4安装在喷嘴座5上，喷嘴座5安装在排气混合器1外管10外侧靠近法兰8的安装孔11上。喷嘴将尿素溶液喷射在排气混合器1的内管9内部流体区域，与发动机的排气混合。
排气混合器1与SCR总成3连接之间设置了密封垫6，防止废气发生泄漏，同时通过卡箍7和紧固件2将排气混合器1与SCR总成3连在一起。
参照图3和图4，排气混合器包法兰8、内管9和外管10。内管9固定在排气混合器1外管10的内部，法兰8焊接在排气混合器1的两端。内管9的外壁面与外管10的内壁面形成一个夹层，从而使内管9不与外界空气直接接触，因此内管9的内表面温度明显高于外管10的内表面的温度。相比传统的将尿素溶液直接喷射在排气管内侧的方式，此排气混合器可以加速尿素溶液的蒸发和热解，避免排气管内结晶的出现。由于内管9的外侧设计了螺旋状的导流结构(图5)，从而使外管10与内管9之间夹层形成旋流，有效提高排气管壁面气流的旋流强度。当内管9的内外的气流混合时，由于夹层内气流具有更大的旋流强度，所以会提高整体气流的旋流强度和气流的径向速度，从而提高尿素与发动机的排气混合的均匀性。
参照图5，内管9内部光滑，并具有较高的光洁度，外部做成螺旋状的6个导流叶片12，与外管内壁形成6个流体通道，用于提高气流的旋流强度，一端沿周向开多个安装槽13用于与外管10装配。
参照图6，外管10内表面具有较高的光洁度，下部焊接与内管安装槽位置对应、数量相同的多个限位台14，用于和内管9一端的安装槽13吻合装配。
本发明可有效的减少尿素溶液在排气管内的结晶，并可以提高尿素与发动机排气混合的均匀性。

Claims (6)

1.一种带排气混合器的SCR后处理装置，包括尿素喷射系统、连接SCR总成的排气混合器，其特征在于，所述排气混合器包括内管和外管，内管固定在外管中，内管外壁与外管内壁间形成一个气流夹层；所述尿素喷射系统包括设置在外管外侧前端的喷嘴座，喷嘴通过喷嘴座将尿素溶液喷射在内管中与发动机排出的废气混合。
2.如权利要求1所述的带排气混合器的SCR后处理装置，其特征在于，所述内管的外壁设有导流结构。
3.如权利要求2所述的带排气混合器的SCR后处理装置，其特征在于，所述导流结构为螺旋状叶片。
4.如权利要求3所述的带排气混合器的SCR后处理装置，其特征在于，所述螺旋状叶片为6个，与外管内壁形成6个流体通道。
5.如权利要求1所述的带排气混合器的SCR后处理装置，其特征在于，所述内管后端沿周向开多个安装槽，所述外管后端内壁设有与各内管安装槽位置对应、数量相同的多个限位台，内管通过安装槽与限位台的装配被固定在外管中。
6.如权利要求1所述的带排气混合器的SCR后处理装置，其特征在于，所述的排气混合器与SCR总成连接之间设有密封垫，通过卡箍及紧固件将排气混合器与SCR总成密封连接。
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