CN110792497A - 一种u型后处理结构 - Google Patents

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Abstract

本发明属于汽车后处理系统技术领域，具体涉及一种U型后处理结构，包括前处理单元、后处理单元和中间单元，其中：前处理单元包括按进气路线依次布置的柴油氧化催化后处理器和柴油颗粒捕捉器；后处理单元包括按出气路线依次布置的混合器、选择性催化还原器和氨氧化催化器；中间单元连接在柴油颗粒捕捉器和混合器之间；柴油氧化催化后处理器和柴油颗粒捕捉器之间通过第一连接组件可拆卸连接，中间单元分别与柴油颗粒捕捉器和混合器之间通过第二连接组件可拆卸连接，选择性催化还原器与混合器之间通过第三连接组件可拆卸连接。本发明的有益效果：具有较大的集成性，同时容易拆解，并且能够防止NOx发生氧化还原反应时产生尿素结晶。

Description

一种U型后处理结构
技术领域
本发明涉及汽车后处理系统技术领域，尤其涉及一种U型后处理结构。
背景技术
柴油机的污染物包括排气污染物及排气噪声。排气污染物主要包括PM及NOx。对目前采用的尿素喷射的混合均匀性提出了更高的要求，同时增加了对颗粒物的数量及质量的限制要求。
在发动机机内很难同时降低上述两种排气污染物以达到现阶段的排放要求，因此需要在选择性催化还原器的基础上加装柴油颗粒过滤器、氨氧化催化器等其他后处理装置。
但是整车存在多种变形结构，如双前轴车、各类专用车、牵引、载货、自卸等，这就需要后处理总成达到体积小、集成度高、灵活可变的要求。
另外，在尿素喷射的过程中，尿素水溶液可能产生尿素结晶，现有管路布置方案的管路尿素结晶可能产生泄漏、腐蚀，大大影响美观性。同时影响排气系统背压，甚至堵塞管路及后处理器。如发生尿素结晶，则这部分尿素则无法作为SCR反应的还原剂氨气参加催化还原反应，可能造成整车氮氧化物超标故障，甚至限制整车输出扭矩；而现有布置方案无法清理后处理器内部产生的结晶。
发明内容
本发明的目的在于提供一种U型后处理结构，解决现有的后处理器结构集成性不佳，不容易拆解、在发生氧化还原反应时容易产生尿素结晶的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种U型后处理结构，包括前处理单元、后处理单元和中间单元，其中：
所述前处理单元包括按进气路线依次布置的柴油氧化催化后处理器和柴油颗粒捕捉器；
所述后处理单元包括按出气路线依次布置的混合器、选择性催化还原器和氨氧化催化器，所述出气路线与所述进气路线反向平行，所述混合器被配置为将废气与尿素混合；
所述中间单元沿垂直于所述进气路线的方向连接在所述柴油颗粒捕捉器和混合器之间；
所述柴油氧化催化后处理器和柴油颗粒捕捉器之间通过第一连接组件可拆卸连接，所述中间单元分别与所述柴油颗粒捕捉器和所述混合器之间通过第二连接组件可拆卸连接，所述选择性催化还原器与所述混合器之间通过第三连接组件可拆卸连接。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述混合器中形成进气通道、混合通道和出气通道，所述进气通道环设在所述混合通道的外侧并与所述混合通道的进气端连接，所述出气通道与所述混合通道的出气端连通并与所述进气通道对置，其中：
废气与尿素混合发生在所述混合通道，所述进气通道为所述混合通道提供持续加热环境。
由于进气温度会随着时间和流动路径逐渐降低，将进气通道环设在混合通道的外侧，使混合通道始终被高温气体环绕，从而减少尿素发生结晶的可能，避免整车氮氧化物超标故障，避免限制整车输出扭矩。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述混合器包括混合器壳体、上挡板、下挡板、支撑板、上导流板、下导流板、混合管和尿素喷头，其中：
所述上挡板和所述下挡板与所述混合器壳体的内壁密封连接并在两者之间形成所述进气通道的进气端；
所述上导流板与所述上挡板对置并与所述混合器壳体的内壁连接，所述支撑板从所述下挡板沿所述出气路线延伸至所述上导流板，所述支撑板设有通孔，所述混合管夹设在所述上挡板和所述上导流板之间并连接所述通孔，所述上挡板、所述支撑板、所述上导流板和所述混合管之间形成所述进气通道，所述混合管内形成所述混合通道，所述尿素喷头设置在所述混合管中；
所述下导流板与所述支撑板对置并连接所述下挡板，所述下导流板和所述支撑板之间形成所述出气通道。
通过上述设计，废气从混合管的两侧进入混合管的顶部，再从混合管的底部流出被下导流板向前导流，废气反应时始终被上挡板、上导流板和支撑板之间的气流包裹，从而保持较好的加热氛围。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述尿素喷头沿所述混合管的中心轴设置。
将尿素喷头沿混合管的中心轴设置，使尿素在混合管中反应更加均匀。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述混合管的内壁设有多个多孔板。
设置多孔板能够使尿素附在多孔板上，增加尿素与废气的反应面积，提高反应效率。并且，多孔板的孔设置越多，尿素与废气的反应效率越高。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述柴油氧化催化后处理器的前后两端、所述选择性催化还原器的前端以及所述氨氧化催化器的后端均设有温度传感器。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述柴油颗粒捕捉器的前端和中部各设有一个压力传感器，所述氨氧化催化器的后端设有氮氧化物传感器和颗粒物传感器。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述第一连接组件包括：凸法兰、凹法兰、密封垫总成和卡箍总成，所述凸法兰相对所述凹法兰的端面设有止口，所述密封垫总成被配置为夹设在所述止口和所述凹法兰之间，所述卡箍总成卡接所述凸法兰和所述凹法兰的外周，其中：
所述凸法兰设置在所述柴油氧化催化后处理器或所述柴油颗粒捕捉器中的一个，所述凹法兰设置在所述柴油氧化催化后处理器或所述柴油颗粒捕捉器中的另一个。
第一连接组件能够实现柴油氧化催化后处理器和柴油颗粒捕捉器之间快速拆装。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述凸法兰按照所述进气路线的上游设置在所述柴油氧化后处理器上，所述凹法兰按照所述进气路线的下游设置在所述柴油颗粒捕捉器上。
由于止口设置在凸法兰上，对气流能够形成导向作用，因此将凸法兰设置在柴油氧化后处理器上，相应地将凹法兰设置在柴油颗粒捕捉器上。
作为上述的U型后处理结构的优选方案，所述第二连接组件、所述第三连接组件的结构与所述第一连接组件的结构相同。
所述第二连接组件和所述第三连接组件能够实现中间单元分别与柴油颗粒捕捉器和混合器之间快速拆装，以及选择性催化还原器与混合器之间快速拆装，并且第二连接组件和第三连接组件与第一连接组件的结构相同，从而降低了设计成本。
本发明的有益效果：
所有单元全可拆卸、体积小、集成度高、布置灵活；
提升尿素混合均匀性及抗尿素结晶能力，并将传统的管路或中间布置方式改为模块化筒型混合器设计，串联在选择性催化还原器之前方便根据布置转换角度、调整前后位置；
解决车型多样性需求，将各关键后处理单元设计为筒型模块化，可根据整车布置要求自由组合，调整方向及连接顺序，显著提升布置方便性。
附图说明
图1是本发明的具体实施例提出的U型后处理结构的结构示意图；
图2是本发明中第一连接组件的结构示意图；
图3是本发明中混合器的第一视角的剖视图；
图4是本发明中混合器的第二视角的剖视图。
图中：
100-前处理单元；200-后处理单元；300-中间单元；
1-柴油氧化催化后处理器；2-柴油颗粒捕捉器；3-混合器；4-选择性催化还原器；5-氨氧化催化器；
10-凸法兰；11-凹法兰；12-密封垫总成；13-卡箍总成；
3A-进气通道；3B-混合通道；3C-出气通道；31-混合器壳体；32-上挡板；
33-下挡板；34-支撑板；35-上导流板；36-下导流板；37-混合管；38-尿素喷头；371-多孔板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
如图1，本发明提供一种U型后处理结构，包括前处理单元100、后处理单元200和中间单元300，其中：
前处理单元100包括按进气路线依次布置的柴油氧化催化后处理器1和柴油颗粒捕捉器2；后处理单元200包括按出气路线依次布置的混合器3、选择性催化还原器4和氨氧化催化器5，出气路线与进气路线反向平行，混合器3被配置为将废气与尿素混合；中间单元300沿垂直于进气路线的方向连接在柴油颗粒捕捉器2和混合器3之间。在本实施例中，柴油氧化催化后处理器1和柴油颗粒捕捉器2横向布置，混合器3、选择性催化还原器4和氨氧化催化器5横向布置，中间单元300竖向布置在柴油颗粒捕捉器2和混合器3之间，进气路线、出气路线组成横向的U型。
柴油氧化催化后处理器1和柴油颗粒捕捉器2之间通过第一连接组件可拆卸连接，中间单元300分别与柴油颗粒捕捉器2和混合器3之间通过第二连接组件可拆卸连接，选择性催化还原器4与所述混合器3之间通过第三连接组件可拆卸连接。
需要说明的是，柴油氧化催化后处理器1的进气端还设有进气装置，该进气装置包括进气端盖和进气外壳，进气外壳一端封口、另一端开口，进气端盖为带开口的平板状，与所述外壳共同构成进气腔体，进气端盖开口可根据布置要求自由调整；氨氧化催化器5的出气端还设有出气装置，出气装置包括出气口端盖和出气法兰，出气口端盖为圆形的钣金件，出气口端盖的中心设有开口，出气口端盖的外周设有翻边，该翻边用于与氨氧化催化器5连接，出气口端盖的开口用于连接出气法兰。
进一步，进气装置和柴油氧化催化后处理器1设置第四连接组件，第四连接组件与第一连接组件结构相同。出气装置和氨氧化催化器5之间设有第五连接组件，第五连接组件与第一连接组件结构相同。
在本实施例中，第一连接组件、第二连接组件、第三连接组件、第四连接组件和第五连接组件的结构相同，但可以存在大小的区别，从而降低了零部件的设计成本。
以第一连接组件为例，如图2，第一连接组件包括：凸法兰10、凹法兰11、密封垫总成12和卡箍总成13，凸法兰10相对凹法兰11的端面设有止口，密封垫总成12被配置为夹设在止口和凹法兰11之间，卡箍总成13卡接凸法兰10和凹法兰11的外周。
使用时，凸法兰10设置在柴油氧化催化后处理器1，凹法兰11设置在柴油颗粒捕捉器2，需要说明的是，也可将凹法兰11设置在柴油氧化催化后处理器1上，凸法兰10设置在柴油颗粒捕捉器2上，再利用卡箍总成13固定凸法兰10和凹法兰11，需要拆卸时，可通过拆卸卡箍总成13从而分开柴油氧化催化后处理器1和柴油颗粒捕捉器2。
在本实施例中，由于止口具有导向作用，将凸法兰10设置在气流方向的上游，即柴油氧化催化后处理器1上，凹法兰11设置在柴油颗粒捕捉器2上。
进一步，第二连接组件、第三连接组件、第四连接组件和第五连接组件各自凸法兰和凹法兰也根据气流方向的上下游分别设置在不同的后处理器上。
需要说明的是，中间单元300包括中间外壳及中间端盖，中间外壳为长圆形六面组成的带空腔的钣金件，其中一个面打开并带有焊接用的翻边，其它五个面上可根据布置空间调整并带有加强筋；中间端盖为长圆形钣金件，中间端盖上下各有一个圆形开口，开口带有焊接用翻边。其中上方的开口与对应的凹法兰11搭接并满焊一周，下方的开口与对应的凸法兰10的内壁搭接并满焊一周。中间端盖与中间外壳满焊一周，形成封闭腔体结构即中间单元300。
将前处理单元100、中间单元300和后处理单元200串联，并在各部分连接处使凸法兰10在前，凹法兰11在后的顺序，形成连接结构，最后利用卡箍总成13卡接，形成全部可拆卸式的U型后处理结构。
如图3～图4，混合器3中形成进气通道3A、混合通道3B和出气通道3C，进气通道3A环设在混合通道3B的外侧并与混合通道3B的进气端连接，出气通道3C与混合通道3B的出气端连通并与进气通道3A对置，其中：废气与尿素混合发生在混合通道3B，进气通道3A为混合通道3B提供持续加热环境。
进一步，混合器3包括混合器壳体31、上挡板32、下挡板33、支撑板34、上导流板35、下导流板36、混合管37和尿素喷头38，其中：上挡板32和下挡板33与混合器壳体31的内壁密封连接并在两者之间形成进气通道3A的进气端。
支撑板34从下挡板33沿出气路线延伸至上导流板35，支撑板34设有通孔，上导流板35与上挡板32对置并与混合器壳体31的内壁连接，混合管37夹设在上挡板32和上导流板35之间并连接通孔，上挡板32、支撑板34、上导流板35和混合管37之间形成进气通道3A，混合管37内形成混合通道3B，尿素喷头38设置在混合管37中。
下导流板36与支撑板34对置并连接下挡板33，下导流板36和支撑板34之间形成出气通道3C。
进一步，尿素喷头38沿混合管37的中心轴设置。
进一步，混合管37的内壁设有多个多孔板371。在本实施例中，多孔板317与尿素喷头38的喷射方向垂直，从而使尿素尽可能多地落在多孔板371上。
进一步，柴油氧化催化后处理器1的前后两端、选择性催化还原器4的前端以及氨氧化催化器5的后端均设有温度传感器。柴油颗粒捕捉器2的前端和中部各设有一个压力传感器，氨氧化催化器5的后端设有氮氧化物传感器和颗粒物传感器。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种U型后处理结构，其特征在于，包括前处理单元(100)、后处理单元(200)和中间单元(300)，其中：
所述前处理单元(100)包括按进气路线依次布置的柴油氧化催化后处理器(1)和柴油颗粒捕捉器(2)；
所述后处理单元(200)包括按出气路线依次布置的混合器(3)、选择性催化还原器(4)和氨氧化催化器(5)，所述出气路线与所述进气路线反向平行，所述混合器(3)被配置为将废气与尿素混合；
所述中间单元(300)沿垂直于所述进气路线的方向连接在所述柴油颗粒捕捉器(2)和混合器(3)之间；
所述柴油氧化催化后处理器(1)和柴油颗粒捕捉器(2)之间通过第一连接组件可拆卸连接，所述中间单元(300)分别与所述柴油颗粒捕捉器(2)和所述混合器(3)之间通过第二连接组件可拆卸连接，所述选择性催化还原器(4)与所述混合器(3)之间通过第三连接组件可拆卸连接。
2.根据权利要求1所述的U型后处理结构，其特征在于，所述混合器(3)中形成进气通道(3A)、混合通道(3B)和出气通道(3C)，所述进气通道(3A)环设在所述混合通道(3B)的外侧并与所述混合通道(3B)的进气端连接，所述出气通道(3C)与所述混合通道(3B)的出气端连通并与所述进气通道(3A)对置，其中：
废气与尿素混合发生在所述混合通道(3B)，所述进气通道(3A)为所述混合通道(3B)提供持续加热环境。
3.根据权利要求2所述的U型后处理结构，其特征在于，所述混合器(3)包括混合器壳体(31)、上挡板(32)、下挡板(33)、支撑板(34)、上导流板(35)、下导流板(36)、混合管(37)和尿素喷头(38)，其中：
所述上挡板(32)和所述下挡板(33)与所述混合器壳体(31)的内壁密封连接并在两者之间形成所述进气通道(3A)的进气端；
所述上导流板(35)与所述上挡板(32)对置并与所述混合器壳体(31)的内壁连接，所述支撑板(34)从所述下挡板(33)沿所述出气路线延伸至所述上导流板(35)，所述支撑板(34)设有通孔，所述混合管(37)夹设在所述上挡板(32)和所述上导流板(35)之间并连接所述通孔，所述上挡板(32)、所述支撑板(34)、所述上导流板(35)和所述混合管(37)之间形成所述进气通道(3A)，所述混合管(37)内形成所述混合通道(3B)，所述尿素喷头(38)设置在所述混合管(37)中；
所述下导流板(36)与所述支撑板(34)对置并连接所述下挡板(33)，所述下导流板(36)和所述支撑板(34)之间形成所述出气通道(3C)。
4.根据权利要求3所述的U型后处理结构，其特征在于，所述尿素喷头(38)沿所述混合管(37)的中心轴设置。
5.根据权利要求3或4所述的U型后处理结构，其特征在于，所述混合管(37)的内壁设有多个多孔板(371)。
6.根据权利要求5所述的U型后处理结构，其特征在于，所述柴油氧化催化后处理器(1)的前后两端、所述选择性催化还原器(4)的前端以及所述氨氧化催化器(5)的后端均设有温度传感器。
7.根据权利要求6所述的U型后处理结构，其特征在于，所述柴油颗粒捕捉器(2)的前端和中部各设有一个压力传感器，所述氨氧化催化器(5)的后端设有氮氧化物传感器和颗粒物传感器。
8.根据权利要求1所述的U型后处理结构，其特征在于，所述第一连接组件包括：凸法兰(10)、凹法兰(11)、密封垫总成(12)和卡箍总成(13)，所述凸法兰(10)相对所述凹法兰(11)的端面设有止口，所述密封垫总成(12)被配置为夹设在所述止口和所述凹法兰(11)之间，所述卡箍总成(13)卡接所述凸法兰(10)和所述凹法兰(11)的外周，其中：
所述凸法兰(10)设置在所述柴油氧化催化后处理器(1)或所述柴油颗粒捕捉器(2)中的一个，所述凹法兰(11)设置在所述柴油氧化催化后处理器(1)或所述柴油颗粒捕捉器(2)中的另一个。
9.根据权利要求8所述的U型后处理结构，其特征在于，所述凸法兰(10)按照所述进气路线的上游设置在所述柴油氧化后处理器(1)上，所述凹法兰(11)按照所述进气路线的下游设置在所述柴油颗粒捕捉器(2)上。
10.根据权利要求9所述的U型后处理结构，其特征在于，所述第二连接组件、所述第三连接组件的结构与所述第一连接组件的结构相同。
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