CN109882273A

CN109882273A - 轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构

Info

Publication number: CN109882273A
Application number: CN201910185151.1A
Authority: CN
Inventors: 付细平; 陈增响; 何伟娇; 何龙; 张俊超; 张旭; 蒋海荣
Original assignee: Wuxi Weifu Lida Catalytic Converter Co Ltd
Current assignee: Wuxi Weifu Lida Catalytic Converter Co Ltd
Priority date: 2019-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2019-06-14

Abstract

本发明涉及一种轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，包括连接筒，连接筒一侧连接前端盖，连接筒右部中设置筒体，筒体位于连接筒中的部位外周设置组合扰流孔板；筒体一端部设置柴油氧化催化器DOC载体，中部设置紧凑混合单元，紧凑混合单元上方设置尿素喷嘴，另一端部设置SCRF载体；筒体另一侧连接后端盖，后端盖一侧连接排气弯管段。本发明结构紧凑，能满足较小的布置安装空间，热散失较少，有助于柴油氧化催化器DOC的起燃及SCRF的碳烟再生，紧凑混合单元旋流效果明显、尿素液滴破碎充分、尿素与气流混合效果优秀、发生尿素结晶风险较小。

Description

轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构

技术领域

本发明属于柴油车尾气后处理技术领域，具体涉及一种轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构。

背景技术

随着国家柴油车尾气污染物排放法规要求日益严格，新的国六排放标准对尾气污染物制定了更低的排放限值，且新添了PN（碳烟颗粒数）限值，仅凭缸内净化技术已经不能满足严苛的排放标准。为了同时达到多排放物更低的限值，国内的各大主机厂商的后处理装置纷纷选择使用选择性催化还原（SCR）转化器和柴油机碳烟颗粒捕集器（DPF），其布置方式大多为DOC(柴油机氧化催化转化器)+DPF/CDPF+SCR。相较于简单的国四国五柴油车后处理装置，国六阶段的柴油车后处理装置更为复杂、构成部件更多，难以同时兼顾柴油机的排放性、动力性及热循环效率。针对上述问题，一种新型集成式的后处理装置SCRF(SCRcatalysts coated on DPF)应运而生，该装置是将高效SCR催化剂涂覆到壁流式DPF微孔通道壁表面，其工作原理是DPF的壁流结构能高效率的捕集碳烟颗粒并在合适的条件下进行碳烟再生，同时又能在SCR催化剂作用下利用还原剂NH₃高效催化还原NO_X，SCRF后处理装置能满足性能要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构， DOC+SCRF后处理装置不但能满足性能要求，而且结构更为轻量化、小型化、低成本化。

按照本发明提供的技术方案：一种轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，包括连接筒，所述连接筒一侧连接前端盖，所述连接筒右部中设置筒体，所述筒体位于所述连接筒中的部位外周设置组合扰流孔板；所述筒体一端部设置柴油氧化催化器DOC载体，中部设置紧凑混合单元，紧凑混合单元上方设置尿素喷嘴，另一端部设置SCRF载体；所述筒体另一侧连接后端盖，所述后端盖一侧连接排气弯管段。

作为本发明的进一步改进，所述组合扰流孔板包括扰流直孔板和扰流弧形孔板，所述扰流直孔板与所述连接筒轴心平行，所述扰流直孔板上面均布扰流直孔板圆孔，所述扰流弧形孔板围绕所述筒体布置，所述扰流弧形孔板靠近所述扰流直孔板的位置开有扰流弧形孔板小孔，所述扰流弧形孔板另一侧开扰流弧形孔板大孔。

作为本发明的进一步改进，所述紧凑混合单元包括前异形开口板，所述前异形开口板一侧依次连接弧形挡板、后异形开口板、扰流孔板，所述前异形开口板与所述后异形开口板之间设置上插片板、下插片板。

作为本发明的进一步改进，所述前异形开口板上开有前异形开口板主流入口，所述前异形开口板主流入口周围还开了前异形开口板泄压口。

作为本发明的进一步改进，所述上插片板和所述下插片板上均设置尿素挡板。

作为本发明的进一步改进，所述弧形挡板为一弧形的板，该板弧度120°～150°。

作为本发明的进一步改进，所述后异形开口板上开有后异形开口板主流出口和后异形开口板泄压口。

作为本发明的进一步改进，所述扰流孔板中间开有扰流孔板主流入口，四周开有扰流孔板泄压口。

本发明与现有技术相比，具有如下优点：

1、本发明结构紧凑，能满足较小的布置安装空间；通过本轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构的柴油氧化催化器DOC氧化HC（碳氢化合物）、CO（一氧化碳）等污染物，SCRF后处理装置同时过滤碳烟及净化氮氧化物等污染物。

2、本发明组合扰流孔板的结构能有效解决类切向进气带来的旋转涡流致使流场均匀性不达标的问题；柴油氧化催化器DOC处于进气腔内，热散失较少，有助于柴油氧化催化器DOC的起燃及SCRF的碳烟再生；紧凑混合单元旋流效果明显、尿素液滴破碎充分、尿素与气流混合效果优秀、发生尿素结晶风险较小。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图。

图2为本发明的正视结构示意图。

图3本发明的右视图。

图4为本发明进气扰流板布置示意图。

图5为本发明进气扰流结构示意图。

图6为本发明的混合单元布置示意图。

图7为本发明的混合单元结构示意图。

图8为本发明前异形开口板的结构示意图。

图9为本发明上插片板、下插片板结构示意图。

图10为本发明后异形开口板的结构示意图。

图11为本发明扰流孔板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。

图1中，包括1-进气法兰、2-进气直管段、3-连接筒、4-前端盖、5-筒体、6-后端盖、7-排气弯管段、8-扰流直孔板、扰流直孔板圆孔8-1、9-扰流弧形孔板、扰流弧形孔板小孔9-1、扰流弧形孔板大孔9-2、10-柴油氧化催化器DOC载体、11-SCRF载体、12-前异形开口板、前异形开口板主流入口12-1、前异形开口板泄压口12-2、13-上插片板、上插片板尿素挡板13-1、14-下插片板、下插片板尿素挡板14-1、15-弧形挡板、16-后异形开口板、后异形开口板主流出口16-1、后异形开口板泄压口16-2、17-扰流孔板、扰流孔板主流入口17-1、扰流孔板泄压口17-2、18-尿素喷嘴等。

如图1-3所示，本发明是一种轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，包括连接筒3，连接筒3左侧连接前端盖4，连接筒3右部中横向设置筒体5，筒体5左部分位于连接筒3中，筒体5右部分露出连接筒3，筒体5位于连接筒3中的部位外周设置组合扰流孔板，组合扰流孔板包括扰流直孔板8和扰流弧形孔板9，扰流直孔板8与连接筒3轴心平行，扰流直孔板8为长方形，上面均布直径4～6mm的扰流直孔板圆孔8-1，扰流弧形孔板5围绕筒体9布置，扰流弧形孔板9上对称开了大小不同规格的两种孔，靠近扰流直孔板8的区域开有直径3～5mm的扰流弧形孔板小孔9-1，扰流弧形孔板9另一侧开直径6～8mm的扰流弧形孔板大孔9-2。在一个实例中，扰流直孔板8上扰流直孔板圆孔8-1直径为5mm，9-扰流弧形孔板上的扰流弧形孔板大孔9-2直径为6mm，扰流弧形孔板小孔9-1直径为4mm。筒体5左端部设置柴油氧化催化器DOC载体10，中部设置紧凑混合单元，紧凑混合单元上方设置尿素喷嘴18，右端部设置SCRF载体11。筒体5右侧连接后端盖6，后端盖6右侧连接排气弯管段7。

如图6-7所示，紧凑混合单元由前异形开口板12、上插片板13、下插片板14、弧形挡板15、后异形开口板16、扰流孔板17组成，前异形开口板12右侧依次连接弧形挡板15、后异形开口板16、扰流孔板17，如图8所示，前异形开口板12上开有前异形开口板主流入口12-1，前异形开口板主流入口12-1周围还开了前异形开口板泄压口12-2；在本实施例中泄压口12-2呈圆形、三角形、椭圆形等形状。弧形挡板15为一弧形的板，该板弧度120°～150°，该板与上插片板13、下插片板14均焊于前异形开口板12与后异形开口板16之间，如图9所示，上插片板13和下插片板14为规格相同的两块插片板，该板为冲压件；上插片板13位于下插片板14的上方，上插片板13上设置上插片板尿素挡板13-1，下插片板14上设置下插片板尿素挡板14-1，当尿素液体颗粒滴落至尿素挡板时破碎为更小的颗粒。如图10所示，后异形开口板16上开有后异形开口板主流出口16-1和后异形开口板泄压口16-2。如图11所示，扰流孔板17中间开有扰流孔板主流入口17-1，四周开有扰流孔板泄压口17-2。在本实例中，扰流孔板17上的扰流孔板主流入口17-1直径为80mm，扰流孔板泄压口17-2直径为6mm。

本发明的工作过程如下：柴油车发动机工作产生的排气经后处理装置前的歧管及增压器通过进气法兰1的连接进入进气直管段2中，如图3所示，进气直管段2进入连接筒3中是一个类切向进气方案，该进气方案会导致气流在进入连接筒3后产生剧烈的旋转效应，连接筒3上布置焊有由扰流直孔板8和扰流弧形孔板9组成的组合扰流孔板，扰流弧形孔板9对来流起到阻挡和扰动作用，减少了气流直接冲向柴油氧化催化器DOC载体10前端面，扰流弧形孔板9上布置大小不同的孔，扰流弧形孔板小孔9-1所在区域为来流正对的区域，设置扰流弧形孔板小孔9-1和扰流弧形孔板大孔9-2使得气流阻挡效果更佳；扰流直孔板8在来流的旋转方向起到阻挡作用，大大的弱化了气流的涡旋，组合扰流孔板的设置使得气流在连接筒3的进气腔内混合充分，气流在进入柴油氧化催化器DOC载体10时没有明显的涡流、气流分布均匀。因扰流组合孔板上打满了孔，并合理的布置直径大小不同规格的孔，该进气腔结构不会产生较大的截流效果，背压控制在可接受的范围内。混合充分的废气进入后方的柴油氧化催化器DOC载体10中，提高了催化器的转化效率和使用寿命。

气流流过柴油氧化催化器DOC载体10后进入由前异形开口板12、上插片板13、下插片板14、弧形挡板15、后异形开口板16、扰流孔板17组成的紧凑混合单元中，绝大部分的气流（称为主流）会经前异形开口板12的前异形开口板主流入口12-1进入尿素喷射区域；由于弧形挡板15的外轮廓弧形造型，使得气流在进入弧形挡板15内轮廓区域前，会有旋流的效果，气流在进入弧形挡板15内轮廓区域后，由于空间变小，旋流效果进一步加剧并由后异形开口板16的后异形开口板主流出口16-1流出，为了防止气流因涡旋导致气流在进入SCRF载体11前分布较差，流速分布均匀性达不到技术要求，在后异形开口板16后设置了一块扰流孔板17，扰流孔板17在中间开了一带翻边的大口，有助于旋转气流的聚拢，使得气流在进入SCRF载体11前分布满足技术要求。前异形开口板12及后异形开口板16上开了相应的泄压孔（槽）、扰流孔板17上环形区域同时打了满孔，使得紧凑混合单元的结构整体没有过大的截流，背压不会出现异常增加的现象。

尿素水溶液经尿素喷嘴18雾化喷入前异形开口板12与后异形开口板16之间的上插片板13和下插片板14区域，尿素液滴打在插片板上并受尿素挡板周围紊流的剧烈扰动，经历了强烈的二次破碎过程，使得尿素喷雾中液滴的颗粒粒径在一个较低的水平，尿素液滴在着壁处的液膜厚度小，从而有效的控制了尿素结晶风险；由于尿素喷雾破碎效果好，颗粒粒径水平低，含尿素喷雾的气流在进入弧形挡板15内轮廓区域后，受强大的涡流扰动，尿素相关的成分进一步的与气流混合充分，再由后异形开口板16的大口流出，经扰流孔板17中间的扰流孔板主流入口17-1的聚拢后流向SCRF载体11，使得尿素分解的有效成分氨气进入SCRF载体时，分布均匀，有助于提高SCRF载体中SCR催化剂的利用率，提高了催化器的转化效率和使用寿命。

经SCRF载体11净化后的气流经后端盖6进入排气弯管段7，最终排向后处理装置的外部。

柴油氧化催化器DOC载体10置于进气腔内，热散失较少，有助于柴油氧化催化器DOC载体的起燃；柴油氧化催化器DOC载体、紧凑混合单元及SCRF载体11均置于同一筒体5内，进一步减少了系统温度损失，有利于再生SCRF载体11中沉积的碳烟颗粒。

Claims

1.一种轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述结构包括连接筒（3），所述连接筒（3）一侧连接前端盖（4），所述连接筒（3）右部中设置筒体（5），所述筒体（5）位于所述连接筒（3）中的部位外周设置组合扰流孔板；所述筒体（5）一端部设置柴油氧化催化器DOC载体（10），中部设置紧凑混合单元，所述紧凑混合单元上方设置尿素喷嘴（18），另一端部设置SCRF载体（11）；所述筒体（5）另一侧连接后端盖（6），所述后端盖（6）一侧连接排气弯管段（7）。

2.如权利要求1所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述组合扰流孔板包括扰流直孔板（8）和扰流弧形孔板（9），所述扰流直孔板（8）与所述连接筒（3）轴心平行，所述扰流直孔板（8）上面均布扰流直孔板圆孔（8-1），所述扰流弧形孔板（9）围绕所述筒体（5）布置，所述扰流弧形孔板（9）靠近所述扰流直孔板（8）的位置开有扰流弧形孔板小孔（9-1），所述扰流弧形孔板（9）另一侧开扰流弧形孔板大孔（9-2）。

3.如权利要求1所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述紧凑混合单元包括前异形开口板（12），所述前异形开口板（12）一侧依次连接弧形挡板（15）、后异形开口板（16）、扰流孔板（17），所述前异形开口板（12）与所述后异形开口板（16）之间设置插片板（13）、下插片板（14）。

4.如权利要求3所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述前异形开口板（12）上开有前异形开口板主流入口（12-1），所述前异形开口板主流入口（12-1）周围还开了前异形开口板泄压口（12-2）。

5.如权利要求3所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述上插片板（13）和所述下插片板（14）上均设置尿素挡板。

6.如权利要求3所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述弧形挡板（15）为一弧形的板，该板弧度120°～150°。

7.如权利要求3所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述后异形开口板（16）上开有后异形开口板主流出口（16-1）和后异形开口板泄压口（16-2）。

8.如权利要求3所述的轻型柴油车紧凑型后处理筒式封装结构，其特征在于：所述扰流孔板（17）中间开有扰流孔板主流入口（17-1），四周开有扰流孔板泄压口（17-2）。