CN107299852A - 发动机排气后处理混合装置及其后处理装置与应用 - Google Patents

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Abstract

一种发动机排气后处理混合装置，其包括用以安装尿素喷嘴的安装座以及混合元件，所述混合元件包括混合管以及安装在所述混合管上的若干呈阶梯状的板片。所述发动机排气后处理混合装置还包括位于所述混合管的底部的细纤维元件，其中所述细纤维元件用以供所述排气以及所述尿素液滴穿过，以进一步增加所述尿素液滴的破碎以及蒸发。如此设置，本发明具有较强的抗结晶能力。本发明还涉及一种细纤维元件在该发动机排气后处理混合装置中的应用以及具有该混合装置的发动机排气后处理装置。

Description

发动机排气后处理混合装置及其后处理装置与应用
技术领域
本发明涉及一种发动机排气后处理混合装置及其后处理装置与应用，属于发动机排气后处理技术领域。
背景技术
当前业内都是用混合器金属结构来达到尿素液滴与排气的混合。通常，在混合器中设置多孔板、翅片等结构，让尿素液滴和金属结构的混合器发生碰撞从而使尿素液滴破碎成更小的液滴，以有利于在金属表面蒸发和热解。现状是由于排放法规的升级，使得当前尿素喷射策略更加激进，例如在更低的温度、更小的排气流量下就开始较大的尿素喷射量。这里存在一个热量守恒的关系，一个是尿素液滴蒸发和热解所需要的热量，一个是排气从上游所带来的热量。由于上述喷射策略的激进化，排气所承载的总热量和尿素溶液充分蒸发、热解所需要的热量之间的比值不断降低。行业里面用以一个叫EER的比值来描述这个热量之间的关系。一般来讲，EER值在150以上混合器的结晶风险极低。如果EER没有那么高，但是如果通过对混合器的结构进行优化，其抗结晶能力会有一定的提高，这也是业界绝大部分公司的研发方向，即如何优化混合器的结构设计。
请参图1及图2所示，在混合器3’中设置有开孔板1’。所述开孔板1’设有若干供排气与尿素液滴的混合物穿过的若干开孔2’。一方面，打在开孔板1’上的尿素液滴有利于实现其破碎以得到体积更小的尿素液滴，从而更利于其蒸发和热解。另一方面，为了保证开孔板1’具备足够的机械强度，开孔2’之间的材料部分是无法避免的。可以理解，在开孔板1’的背面，气流的流速相对比较低，容易形成局部的低速区M。理论和实验结果均证明，在该低速区M中发生尿素结晶的可能性极大。
因此，有必要提供一种新型的解决方案以解决上述技术难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗结晶能力较强的发动机排气后处理混合装置、一种细纤维元件在该发动机排气后处理混合装置中的应用以及具有该混合装置的发动机排气后处理装置。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种发动机排气后处理混合装置，其包括用以安装尿素喷嘴的安装座以及混合元件，所述尿素喷嘴用以向所述混合元件中喷射雾化的尿素液滴，所述混合元件包括混合管以及安装在所述混合管上的若干呈阶梯状的板片，所述混合元件用以将所述尿素液滴与排气进行混合，所述发动机排气后处理混合装置还包括位于所述混合管的底部的细纤维元件，其中所述细纤维元件用以供所述排气以及所述尿素液滴穿过，以进一步增加所述尿素液滴的破碎以及蒸发。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述发动机排气后处理混合装置包括壳体，所述安装座形成或者固定于所述壳体上；所述壳体设有排气进口，所述混合管设有与所述排气进口连通的若干进气孔。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合管的顶部设有靠近所述安装座的若干穿孔。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合管包括位于所述穿孔下方的缺口，所述板片插入在所述缺口中。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述混合管设有定位所述板片的若干狭槽。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述发动机排气后处理混合装置还包括连接在所述混合管的下方的连接管。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述细纤维元件为钢丝绒或者泡沫金属。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述发动机排气后处理混合装置设有固定所述细纤维元件的若干固定棒。
本发明还涉及一种细纤维元件在上述发动机排气后处理混合装置中的应用。
本发明还涉及一种发动机排气后处理装置，其包括上述的发动机排气后处理混合装置以及位于所述发动机排气后处理混合装置的下游的选择性催化还原剂(SCR)。
相较于现有技术，本发明通过设置细纤维元件，使尿素液滴在细纤维元件的表面和内部发生充分的破碎与混合。另外，由于细纤维元件的线径较小，空隙复杂，传热面积大，有利于尿素液滴与排气发生较充分的换热，从而利于尿素液滴的蒸发和热解，提高了抗结晶能力。
附图说明
图1是现有技术中在混合管内增加多孔板的剖面示意图。
图2是图1中多孔板的剖面示意图，其中标明的排气与尿素液滴的混合物的流向以及背面的死区。
图3是本发明发动机排气后处理装置的立体示意图。
图4是图3的部分立体分解图。
图5是图4中发动机排气后处理混合装置的立体图。
图6是图5的左视图。
图7是图6中A-A线的剖面示意图。
图8是本发明发动机排气后处理装置的立体分解图，其中板片未显示出来。
图9是图8另一角度的立体分解图。
图10是去除图7中壳体后的立体示意图。
具体实施方式
请参图3至图10所示，本发明揭示了一种发动机排气后处理装置100，用于例如SCR等后处理系统中以处理发动机的尾气。所述发动机排气后处理装置100包括发动机排气后处理混合装置10、位于所述发动机排气后处理混合装置10的上游的后处理载体30以及位于所述发动机排气后处理混合装置10的下游的选择性催化还原剂(SCR)40。在本发明图示的实施方式中，所述后处理载体30与所述选择性催化还原剂40相互平行。
所述发动机排气后处理混合装置10包括壳体1、安装于所述壳体1内的混合元件2以及用以进一步增加尿素液滴蒸发和热解的细纤维元件3。
在本发明图示的实施方式中，所述壳体1包括形成或者固定于所述壳体1上的安装座11。所述安装座11用以安装尿素喷嘴(未图示)，以向所述发动机排气后处理混合装置10中喷射雾化的尿素液滴。所述壳体1设有排气进口12。
所述混合元件2用以将所述尿素液滴与排气进行混合。在本发明图示的实施方式中，所述混合元件2包括混合管21以及安装在所述混合管21上的若干呈阶梯状的板片22。具体地，所述混合管21设有与所述排气进口12连通的若干进气孔211。所述混合管21的顶部设有靠近所述安装座11的若干穿孔212，所述穿孔212用以供排气吹扫喷嘴的端部，从而防止结晶。所述混合管21包括位于所述穿孔212下方的缺口213，所述板片22插入在所述缺口213中。所述混合管21设有定位所述板片22的若干狭槽214。所述发动机排气后处理混合装置10还包括连接在所述混合管21的下方的连接管23。
请参图7所示，在本发明图示的实施方式中，所述细纤维元件3为钢丝绒或者泡沫金属。所述发动机排气后处理混合装置10设有固定所述细纤维元件3的若干固定棒4。当然在其他实施方式中，所述细纤维元件3也可以是网状钢丝或者陶瓷的多孔材料等。
本发明利用细纤维元件3(例如钢丝绒)的3D多孔结构或者多空隙结构，排气以及所述尿素液滴穿过该细纤维元件3，使尿素液滴在钢丝绒的表面和内部发生充分的破碎与混合。另外，钢丝绒的线径较小，空隙复杂，比表面积大。因为比表面积大，在有限的空间内能够创造出更大的换热面积，有利于尿素液滴与排气发生较充分的换热，从而利于尿素液滴的蒸发和热解，提高了抗结晶能力。通过对细纤维元件3的密度的调节可以相应地调整系统的背压。
相较于现有技术中的多孔管与翅片等结构，本发明的细纤维元件3的线径都非常小(例如小于1mm)，因此可以避免背风面的出现，从而降低尿素结晶风险。本发明的这种开拓性的发明既解决了低速区的问题，又解决了换热的问题，具有突出的实质性特点和显著的进步。
另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种发动机排气后处理混合装置，其包括用以安装尿素喷嘴的安装座以及混合元件，所述尿素喷嘴用以向所述混合元件中喷射雾化的尿素液滴，所述混合元件包括混合管以及安装在所述混合管上的若干呈阶梯状的板片，所述混合元件用以将所述尿素液滴与排气进行混合，其特征在于：所述发动机排气后处理混合装置还包括位于所述混合管的底部的细纤维元件，其中所述细纤维元件用以供所述排气以及所述尿素液滴穿过，以进一步增加所述尿素液滴的破碎以及蒸发。
2.如权利要求1所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述发动机排气后处理混合装置包括壳体，所述安装座形成或者固定于所述壳体上；所述壳体设有排气进口，所述混合管设有与所述排气进口连通的若干进气孔。
3.如权利要求1所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述混合管的顶部设有靠近所述安装座的若干穿孔。
4.如权利要求3所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述混合管包括位于所述穿孔下方的缺口，所述板片插入在所述缺口中。
5.如权利要求4所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述混合管设有定位所述板片的若干狭槽。
6.如权利要求2所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述发动机排气后处理混合装置还包括连接在所述混合管的下方的连接管。
7.如权利要求3所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述细纤维元件为钢丝绒或者泡沫金属。
8.如权利要求7所述的发动机排气后处理混合装置，其特征在于：所述发动机排气后处理混合装置设有固定所述细纤维元件的若干固定棒。
9.一种细纤维元件在发动机排气后处理混合装置中的应用，其特征在于，所述发动机排气后处理混合装置为权利要求1至8项中任意一项所述的发动机排气后处理混合装置。
10.一种发动机排气后处理装置，其包括如权利要求1至8项中任意一项所述的发动机排气后处理混合装置以及位于所述发动机排气后处理混合装置的下游的选择性催化还原剂(SCR)。
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