CN106437982B - 轴进轴出筒式后处理总成 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：包括顺次连接的氧化催化转换器、颗粒捕集器、尿素喷射混合单元和选择性催化还原转化器，所述氧化催化转换器前端连接进气端盖，所述选择性催化还原转化器的尾端连接出气端盖。本发明的结构紧凑，能将DOC、DPF、SCR、尿素喷射混合单元有效集成在一起，并确保DOC、DPF、SCR能稳定高效工作，尿素在SCR端面均匀分布，无尿素结晶情况出现。

Description

轴进轴出筒式后处理总成
技术领域
本发明涉及一种满足国六排放标准的轴进轴出筒式后处理总成，属于柴油机尾气后处理技术领域。
背景技术
随着柴油车尾气污染物排放限值的越来越严格，仅凭借发动机机内净化已经无法满足新的尾气排放标准。到国五、国六阶段，排放限值对排气污染物中的PM（颗粒物）及NOx（氮氧化物）含量有了更苛刻的要求，因此需要借助DOC（氧化催化转换器）、DPF（颗粒捕集器）以及SCR（选择性催化还原转化器）的共同作用，来对柴油车尾气进行净化处理。现有的柴油车筒式净化器结构分散，占用空间大，装车通用性不强。特别对于轴进轴出筒式净化器，无法将DOC、DPF、SCR与尿素喷射混合单元集成在同一个筒体内，无法保证较高的尿素混合均匀性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种满足国六排放标准的轴进轴出筒式后处理总成，其结构紧凑，能将DOC、DPF、SCR、尿素喷射混合单元有效集成在一起，并确保DOC、DPF、SCR能稳定高效工作，尿素在SCR端面均匀分布，无尿素结晶情况出现。
按照本发明提供的技术方案：轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：包括顺次连接的氧化催化转换器、颗粒捕集器、尿素喷射混合单元和选择性催化还原转化器，所述氧化催化转换器前端连接进气端盖，所述选择性催化还原转化器的尾端连接出气端盖。
作为本发明的进一步改进，所述氧化催化转换器包括DOC筒体和DOC载体，所述DOC筒体前端连接进气端盖，所述DOC载体设置在DOC筒体内；所述颗粒捕集器包括DPF筒体和DPF载体，所述DPF筒体前端与DOC筒体后端连接，所述DPF载体设置于DPF筒体中；所述尿素喷射混合单元包括喷射筒体、尿素喷嘴、Z型隔板、旋流混合孔管和混合器，所述喷射筒体前端与DPF筒体后端连接，所述尿素喷嘴安装在喷射筒体靠近前端的位置处，所述Z型隔板、旋流混合孔管和混合器设置在喷射筒体内，Z形隔板安装在尿素喷嘴内端，所述旋流混合孔管安装在Z形隔板底部，所述混合器设置在喷射筒体后端；所述选择性催化还原转化器包括SCR筒体和SCR载体，所述SCR筒体前端与喷射筒体后端连接，至少一级SCR载体设置在SCR筒体内，所述SCR筒体后端连接出气端盖。
作为本发明的进一步改进，所述DOC筒体包括外筒体、内筒体和保温棉，内筒体设置在外筒体内并焊接连接，内筒体与外筒体之间填设保温棉；所述DPF筒体、喷射筒体和SCR筒体的结构与DOC筒体结构相同，所述进气端盖与氧化催化转换器的外筒体焊接连接，所述出气端盖与选择性催化还原转化器的外筒体焊接连接；所述Z型隔板与尿素喷射混合单元的内筒体焊接连接，所述旋流混合孔管一端与Z字型隔板焊接连接，另一端与尿素喷射混合单元的内筒体分别焊接连接，所述混合器与尿素喷射混合单元的内筒体焊接连接。
作为本发明的进一步改进，所述DOC筒体、DPF筒体、喷射筒体和SCR筒体之间分别通过可拆式V型抱箍连接。
作为本发明的进一步改进，所述进气端盖和出气端盖均为锥形筒体。
作为本发明的进一步改进，所述混合器采用四叶片式混合器。
作为本发明的进一步改进，所述颗粒捕集器的前端进口处和后端出口处分别设置有压差传感器。
作为本发明的进一步改进，所述氧化催化转换器的前端进口处和后端出口处分别设置有第一温度传感器。
作为本发明的进一步改进，所述选择性催化还原转化器的前端进口处和后端出口处分别设置有第二温度传感器。
作为本发明的进一步改进，所述出气端盖上设置有NOx传感器。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1）、本发明将氧化催化转换器、颗粒捕集器、尿素喷射混合单元和选择性催化还原转化器有效集成在一个筒式净化器中，结构紧凑可靠，装车通用性好。
2）、本发明通过DOC氧化HC（碳氢化合物）、CO（一氧化碳）等污染物，DPF捕集发动机产生的烟灰，SCR还原污染物中的NOx等污染物，使柴油车尾气排放满足国五及国六排放标准。
2）、本发明的后处理为轴进轴出，氧化催化转换器端面气流均匀性和燃油均匀性好，为后面颗粒捕集器的安全再生提供保证。
3）、本发明中的颗粒捕集器可实现可拆卸，拆卸方式灵活，方便颗粒捕集器定期拆除吹灰后重新安装使用。
4）本发明中的尿素喷射混合单元将尿素喷嘴、旋流混合孔管、混合器集成在一起，结构紧凑，尿素与气流混合效果好，SCR载体端面的NH3均匀性系数可达到0.95以上，发生尿素结晶风险小。
5）、本发明中的DOC筒体、DPF筒体、喷射筒体和SCR筒体载体均采用内外双层筒体中间填充保温棉的结构，保温性能良好，节省成本。
附图说明
图1为本发明实施例的外观立体结构示意图。
图2为本发明实施例的结构主视图。
图3为图2的俯视图。
图4为本发明实施例的结构主剖视图。
图5为本发明实施例的立体结构剖视图之一。
图6为本发明实施例的立体结构剖视图之二。
图7为尿素喷射混合单元的结构主剖视图。
图8为尿素喷射混合单元的立体结构剖视图之一。
图9为尿素喷射混合单元的立体结构剖视图之二。
附图标记说明：1-进气端盖、2-氧化催化转换器、3-颗粒捕集器、4-尿素喷射混合单元、5-选择性催化还原转化器、6-出气端盖、7-可拆式V型抱箍、8-载体压差传感器、9-第一温度传感器、10-第二温度传感器、11- NOx传感器、12-外筒体、13-保温棉、14-内筒体、2.1-DOC筒体、2.2-DOC载体、3.1-DPF筒体、3.2-DPF载体、4.1-喷射筒体、4.2-尿素喷嘴、4.3-Z型隔板、4.4-旋流混合孔管、4.5-混合器、5.1-SCR筒体、5.2-SCR。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中的轴进轴出筒式后处理总成主要由顺次连接的氧化催化转换器2、颗粒捕集器3、尿素喷射混合单元4和选择性催化还原转化器5，所述氧化催化转换器2前端连接进气端盖1，所述选择性催化还原转化器5的尾端连接出气端盖6。
如图1~图6所示，本实施例中，所述氧化催化转换器2主要由DOC筒体2.1和DOC载体2.2组成，所述DOC筒体2.1前端连接进气端盖1，所述DOC载体2.2设置在DOC筒体2.1内。所述DOC筒体2.1主要由外筒体12、内筒体14和保温棉13组成，内筒体14设置在外筒体12内并焊接连接，内筒体14与外筒体12之间填设保温棉13，所述进气端盖1与氧化催化转换器2的外筒体12焊接连接。
如图1~图6所示，本实施例中，所述颗粒捕集器3主要由DPF筒体3.1和DPF载体3.2组成，所述DPF筒体3.1前端通过可拆式V型抱箍7与DOC筒体2.1后端连接，所述DPF载体3.2设置于DPF筒体3.1中。所述DPF筒体3.1的结构与DOC筒体2.1相同。
如图1~图9所示，本实施例中，所述尿素喷射混合单元4主要由喷射筒体4.1、尿素喷嘴4.2、Z型隔板4.3、旋流混合孔管4.4和混合器4.5组成，所述喷射筒体4.1前端通过可拆式V型抱箍7与DPF筒体3.1后端连接，所述尿素喷嘴4.2安装在喷射筒体4.1靠近前端的位置处，所述Z型隔板4.3、旋流混合孔管4.4和混合器4.5设置在喷射筒体4.1内，Z形隔板安装在尿素喷嘴4.2内端，所述旋流混合孔管4.4安装在Z形隔板底部，所述混合器4.5设置在喷射筒体4.1后端。所述混合筒体的结构与DOC筒体2.1相同，所述Z型隔板4.3与尿素喷射混合单元4的内筒体14焊接连接，所述旋流混合孔管4.4一端与Z字型隔板焊接连接，另一端与尿素喷射混合单元4的内筒体14分别焊接连接，所述混合器4.5与尿素喷射混合单元4的内筒体14焊接连接。
如图1~图6所示，本实施例中，所述选择性催化还原转化器5主要由SCR筒体5.1和SCR载体5.2组成，所述SCR筒体5.1前端通过可拆式V型抱箍7与喷射筒体4.1后端连接，两级SCR载体5.2设置在SCR筒体5.1内，所述SCR筒体5.1后端连接出气端盖6。所述出气端盖6与选择性催化还原转化器5的外筒体12焊接连接。
本发明中，由于DOC筒体2.1、DPF筒体3.1、喷射筒体4.1和SCR筒体5.1均为双层保温结构，这样可以对废气进行保温，提高SCR反应的转换效率，降低尿素结晶风险。由于DOC筒体2.1、DPF筒体3.1、喷射筒体4.1和SCR筒体5.1之间分别通过可拆式V型抱箍7连接，拆掉可拆式V型抱箍7后，就可取出DPF载体3.2，对DPF载体3.2进行吹灰维护，维护后原路装回即可。
如图1~图6所示，本实施例中，所述进气端盖1和出气端盖6均优选设置为锥形筒体。所述混合器4.5采用四叶片式混合器。
如图1~图6所示，所述颗粒捕集器3的前端进口处和后端出口处分别设置有压差传感器8，通过压差传感器8可以检测颗粒捕集器3内部积载的碳的含量，以给发动机ECU信号，启动DPF再生程序。本实施例中，两个压差传感器8分别安装在氧化催化转换器2和尿素喷射混合单元4上。
如图1~图6所示，所述氧化催化转换器2的前端进口处和后端出口处分别设置有第一温度传感器9，第一温度传感器9用以检测DOC的起燃温度和燃后温度。本实施例中，两个第一温度传感器9分别安装在进气端盖1和氧化催化转换器2上。
如图1~图6所示，所述选择性催化还原转化器5的前端进口处和后端出口处分别设置有第二温度传感器10，第二温度传感器10用以检测SCR载体5.2前后端面的温度，用以给发动机ECU信号，以确定在合适的温度时喷射尿素，与SCR催化剂反应清除废气中的NOx。本实施例中，两个第二温度传感器10分别安装在选择性催化还原转化器5和出气端盖6上。
如图1~图6所示，所述出气端盖6上设置有NOx传感器11，NOx传感器11用于检测尾气中NOx污染是否满足排放标准。
本发明的工作过程及工作原理如下：
发动机废气由进气端盖1进入，然后进入DOC载体2.2，在催化剂的作用下，发生氧化还原反应，净化废气中的HC和CO成分；接着废气进入DPF载体3.2，通过DPF载体3.2的颗粒捕集与过滤作用，净化废气中的碳烟颗粒成分；之后，废气气流进入尿素喷射混合单元4。在Z型隔板4.3的导流作用下，气流从旋流混合孔管4.4上端的旋流叶片进入旋流混合孔管4.4内部，气流在旋流混合孔管4.4内部发生强烈的旋转，此时，尿素喷嘴4.2将尿素溶液喷射到旋转气流的正中心，尿素溶液与废气气流发生混合；然后，混合气流通过旋流混合孔管4.4下端的小孔流出，小孔的节流作用使尿素溶液与废气再次发生混合，混合气流接着进入到四叶片式混合器。四叶片式混合器将混合气流分成四股独立的气流，在叶片的导流作用下，混合气流再次发生强烈的旋转，增强废气与尿素溶液的混合。四股混合气流从四叶片式混合器流出时，会相互发生碰撞，形成强烈的紊流，之后，进入一级SCR载体5.2端面。
混合气流进入两级SCR载体5.2后，在催化剂的催化作用下，NH3与NOX发生选择性还原反应，生成HO2与N2，净化废气中大部分NOX。最后，被净化的废气通过出气端盖6进入大气中。通过DOC、DPF、SCR的催化处理，排出废气中的污染物含量能达到国五、国六排放标准。

Claims (9)

1.轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：包括顺次连接的氧化催化转换器（2）、颗粒捕集器（3）、尿素喷射混合单元（4）和选择性催化还原转化器（5），所述氧化催化转换器（2）前端连接进气端盖（1），所述选择性催化还原转化器（5）的尾端连接出气端盖（6）;
所述氧化催化转换器（2）包括DOC筒体（2.1）和DOC载体（2.2），所述DOC筒体（2.1）前端连接进气端盖（1），所述DOC载体（2.2）设置在DOC筒体（2.1）内；所述颗粒捕集器（3）包括DPF筒体（3.1）和DPF载体（3.2），所述DPF筒体（3.1）前端与DOC筒体（2.1）后端连接，所述DPF载体（3.2）设置于DPF筒体（3.1）中；所述尿素喷射混合单元（4）包括喷射筒体（4.1）、尿素喷嘴（4.2）、Z型隔板（4.3）、旋流混合孔管（4.4）和混合器（4.5），所述喷射筒体（4.1）前端与DPF筒体（3.1）后端连接，所述尿素喷嘴（4.2）安装在喷射筒体（4.1）靠近前端的位置处，所述Z型隔板（4.3）、旋流混合孔管（4.4）和混合器（4.5）设置在喷射筒体（4.1）内，Z形隔板安装在尿素喷嘴（4.2）内端，所述旋流混合孔管（4.4）安装在Z形隔板底部，所述混合器（4.5）设置在喷射筒体（4.1）后端；所述选择性催化还原转化器（5）包括SCR筒体（5.1）和SCR载体（5.2），所述SCR筒体（5.1）前端与喷射筒体（4.1）后端连接，至少一级SCR载体（5.2）设置在SCR筒体（5.1）内，所述SCR筒体（5.1）后端连接出气端盖（6）。
2.如权利要求1 所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述DOC筒体（2.1）包括外筒体（12）、内筒体（14）和保温棉（13），内筒体（14）设置在外筒体（12）内并焊接连接，内筒体（14）与外筒体（12）之间填设保温棉（13）；所述DPF筒体（3.1）、喷射筒体（4.1）和SCR筒体（5.1）的结构与DOC筒体（2.1）结构相同，所述进气端盖（1）与氧化催化转换器（2）的外筒体（12）焊接连接，所述出气端盖（6）与选择性催化还原转化器（5）的外筒体（12）焊接连接；所述Z型隔板（4.3）与尿素喷射混合单元（4）的内筒体（14）焊接连接，所述旋流混合孔管（4.4）一端与Z字型隔板焊接连接，另一端与尿素喷射混合单元（4）的内筒体（14）分别焊接连接，所述混合器（4.5）与尿素喷射混合单元（4）的内筒体（14）焊接连接。
3.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述DOC筒体（2.1）、DPF筒体（3.1）、喷射筒体（4.1）和SCR筒体（5.1）之间分别通过可拆式V型抱箍（7）连接。
4.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述进气端盖（1）和出气端盖（6）均为锥形筒体。
5.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述混合器（4.5）采用四叶片式混合器。
6.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述颗粒捕集器（3）的前端进口处和后端出口处分别设置有压差传感器（8）。
7.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述氧化催化转换器（2）的前端进口处和后端出口处分别设置有第一温度传感器（9）。
8.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述选择性催化还原转化器（5）的前端进口处和后端出口处分别设置有第二温度传感器（10）。
9.如权利要求1所述的轴进轴出筒式后处理总成，其特征在于：所述出气端盖（6）上设置有NOx传感器（11）。
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