CN110836136A - 车辆后处理器及其旋叶管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种车辆后处理器及其旋叶管，该后处理器包括依次安装的DOC氧化催化器、PDF颗粒捕捉器、尿素混合箱和SCR催化箱总成；尿素混合箱包括混合箱壳体、喷嘴座、导气管和混合器；尿素混合箱还包括旋叶管；该旋叶管位于所述混合箱壳体的尿素混合腔内部，匹配安装于导气管的上端并与喷嘴座的底部喷射口匹配对准；旋叶管为一体结构，包括旋叶骨架和旋叶片；旋叶骨架为中空的柱状骨架，上端匹配对准所述喷嘴座，下端与所述导气管一端匹配对接；旋叶片沿旋叶骨架的周向侧壁均匀分布并向旋叶骨架的周向侧壁外倾斜伸出。本发明结构设计简单、合理，尿素混合腔内汽化效果和均匀性好。

Description

车辆后处理器及其旋叶管
技术领域
本发明涉及车辆后处理器技术领域，具体涉及一种车辆后处理器及其旋叶管。
背景技术
研究开发出适合柴油车用的集成一体的排气后处理系统装置，利用CAE 软件，根据发动机、温度特性、噪声频谱特性、气流压力特性、污染物排放特性和降噪、排放目标设计出与该车型和发动机相匹配最佳的排气后处理系统装置，使整个系统具有与整车同等寿命的可靠性，是具体研发方向。
而现有的车辆后处理器，存在着尿素混合腔内汽化效果和均匀性不够好，会使喷嘴座大量产生尿素结晶等问题。因此，如何合理的布置载体，优化流场均匀性，以防止尿素结晶研是目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明为了解决上述背景技术中存在的尿素混合腔内汽化效果和均匀性不够好导致的喷嘴座大量产生尿素结晶的问题，而提出一种尿素混合腔内汽化效果和均匀性好、能够防止防止尿素结晶的车辆后处理器及其旋叶管。
本发明是通过以下技术方案实现的：
上述的车辆后处理器，包括一次安装的DOC氧化催化器、PDF颗粒捕捉器、尿素混合箱和SCR催化箱总成；所述尿素混合箱包括混合箱壳体、匹配安装于所述混合箱壳体外壁的喷嘴座以及匹配安装于所述混合箱壳体的尿素混合腔内部的导气管和混合器；所述尿素混合箱还包括旋叶管；所述旋叶管位于所述混合箱壳体的尿素混合腔内部，匹配安装于所述导气管的上端并与所述喷嘴座的底部喷射口匹配对准；所述旋叶管为一体结构，包括旋叶骨架和旋叶片；所述旋叶骨架为中空的柱状骨架，上端匹配对准所述喷嘴座，下端与所述导气管一端匹配对接；所述旋叶片沿所述旋叶骨架的周向侧壁均匀分布并向所述旋叶骨架的周向侧壁外倾斜伸出。
所述车辆后处理器，其中：所述旋叶骨架由上固定圈、连接筋和下固定圈组成；所述的上固定圈和下固定圈与尿素混合箱的导气管中心同轴且彼此在空间上成上下平行布置；所述上固定圈的直径小于所述下固定圈的直径；所述连接筋连接所述上固定圈与下固定圈，所述连接筋为沿所述上固定圈与下固定圈的圆周均匀分布的多个；所述旋叶片与所述连接筋相匹配，所述旋叶片是自所述连接筋的一侧边向所述旋叶骨架的侧壁外倾斜延伸后形成。
所述车辆后处理器，其中：所述旋叶片与所述旋叶骨架的侧壁形成的夹角为10°～50°。
所述车辆后处理器，其中：所述旋叶片的数量为5～30片。
所述车辆后处理器，其中：所述旋叶片的长度为10～200mm。
一种旋叶管，位于尿素混合箱的尿素混合腔内部，匹配安装于尿素混合箱的导气管上端并与尿素混合箱的喷嘴座底部喷射口匹配对准；所述旋叶管为一体结构，包括旋叶骨架和旋叶片；所述旋叶骨架为中空的柱状骨架，上端匹配对准所述喷嘴座，下端与所述导气管一端匹配对接；所述旋叶片沿所述旋叶骨架的周向侧壁均匀分布并向所述旋叶骨架的周向侧壁外倾斜伸出。
所述旋叶管，其中：所述旋叶骨架由上固定圈、连接筋和下固定圈组成；所述的上固定圈和下固定圈与尿素混合箱的导气管中心同轴且彼此在空间上成上下平行布置；所述上固定圈的直径小于所述下固定圈的直径；所述连接筋连接所述上固定圈与下固定圈，所述连接筋为沿所述上固定圈与下固定圈的圆周均匀分布的多个；所述旋叶片与所述连接筋相匹配，所述旋叶片是自所述连接筋的一侧边向所述旋叶骨架的侧壁外倾斜延伸后形成。
所述旋叶管，其中：所述旋叶片与所述旋叶骨架的侧壁形成的夹角为10°～50°。
所述旋叶管，其中：所述旋叶片的数量为5～30片。
所述旋叶管，其中：所述旋叶片的长度为10～200mm。
有益效果：
本发明的车辆后处理器，通过在喷嘴座与导气管之间增设旋叶管，且旋叶管包括旋叶骨架和匹配固设于旋叶骨架上的旋叶片，旋叶片沿旋叶骨架的周向侧壁均匀分布并自旋叶骨架的周向侧壁向外倾斜，通过旋叶片进气的方式使旋叶管内部产生旋流，有效控制气流方向，降低喷嘴座喷射出雾状液滴因为气流影响碰壁的概率，能有效避免喷嘴部出现大量产生尿素结晶等问题，有效提升后处理器的尿素混合腔内的汽化效果和均匀性，适于推广与应用。
附图说明
图1为本发明车辆后处理器的主视图；
图2为本发明车辆后处理器的图1中A-A方向的剖视图；
图3为本发明车辆后处理器的尿素混合箱的外观图；
图4为本发明车辆后处理器的图3中B-B方向的剖视图；
图5为本发明车辆后处理器的尿素混合箱的旋叶管的仰视图；
图6为本发明车辆后处理器的图5中C-C方向的剖视图。
具体实施方式
如图1至6所示，本发明车辆后处理器，包括DOC氧化催化器1、PDF颗粒捕捉器2、尿素混合箱3和SCR催化箱总成4。
该DOC氧化催化器1位于后处理器的前部且前端匹配设置有进气管11。
该PDF颗粒捕捉器2匹配安装于该DOC氧化催化器1的后端；其中，该PDF 颗粒捕捉器2的前端与该DOC氧化催化器1的后端通过法兰匹配连接固定。
该尿素混合箱3匹配安装于该PDF颗粒捕捉器2的后端，其包括混合箱壳体 31、喷嘴座32、支架33、导气管34、旋叶管35和混合器36。
该混合箱壳体31内部为尿素混合腔且前端通过法兰与PDF颗粒捕捉器2的后端匹配连接固定。该喷嘴座32匹配安装于该混合箱壳体31的外壁上。
该支架33匹配安装于该混合箱壳体31的尿素混合腔内且匹配位于混合器 36一侧，其包括水平布置于该混合箱壳体31的尿素混合腔内的基板331；该基板331水平方向一侧端向上成90°弯折并延伸形成上连接板332，该基板331 水平方向相对另一端向下成90°弯折并延伸后形成下连接板333，该上连接板 332与该混合箱壳体31上侧内壁固定连接，该下连接板333与该混合箱壳体31 下侧内壁固定连接。
该导气管34竖直安装于该支架33的基板331上，其下端向基板331下方伸出，上端向基板331上方伸出且匹配安装有旋叶管35；其中，该导气管34向基板331下方伸出的下端管体为网孔管结构；位于该导气管34上端的旋叶管35 匹配对准喷嘴座32的底部喷射口。同时，该导气管34向基板331下方伸出的下端上也可以安装一个旋叶管35。
该旋叶管35为一体结构且包括旋叶骨架351和旋叶片352。该旋叶骨架351 为中空的柱状骨架，其由上固定圈3511、连接筋3512和下固定圈3513组成；该上固定圈3511与下固定圈3513中心同轴且彼此在空间上成上下平行布置；该上固定圈3511和下固定圈3513还与导气管34中心同轴；该上固定圈3511的直径小于下固定圈3513的直径。该连接筋3512为连接于上固定圈3511与下固定圈3513之间的多个，该多个连接筋3512沿上固定圈3511和下固定圈3511的圆周均匀分布并最终形成旋叶骨架351的侧壁，相邻连接筋3512之间还留有间隙。该旋叶片352具有多个且分别匹配设置于该旋叶骨架351的相邻连接筋 3512之间的间隙处；该旋叶片352与该连接筋3512相匹配，该旋叶片352沿旋叶骨架351的周向侧壁均匀分布并向旋叶骨架351的周向侧壁外倾斜伸出；该旋叶片352是自连接筋3512的一侧边向旋叶骨架35的侧壁外倾斜延伸后形成。该旋叶片352与旋叶骨架351的侧壁形成的夹角优选为10°～50°，该旋叶片 352的数量优选为5～30片,该旋叶片352的长度优选为10～200mm。如图4-6所示，本实施例中该旋叶管35的旋叶片352设置为20个且旋向不定。
该混合器36匹配安装于该尿素混合箱3的尿素混合腔内且位于支架33水平方向一侧。
该SCR催化箱总成4匹配安装于该尿素混合箱3的后端；其中，该SCR催化箱总成4的前端通过法兰与该尿素混合箱3的混合箱壳体31后端匹配连接固定，该SCR催化箱总成4的后端匹配设置有出气管41。
通过对采用本发明结构的后处理器，分别进行气流均匀性和汽化效果台架试验，以及抗结晶台架试验，具体试验如下：
1、关于气流均匀性和汽化效果
在调整发动机的排气后温为350℃，空速在40000h-1，NH3/NOX从0.2逐渐增加到1.2，间隔0.2，测试每个喷射量下的稳定转化效率；试验结果：见表 1的气流均匀性数据表；
表1气流均匀性统计数据
Figure RE-GDA0002359170550000041
试验结论：
在NH3/NOX比值为1时，转化效率为97.98％，满足标准中转化效率＞95％的要求；转化效率均高于标准要求。
2、关于抗结晶性能试验：
按表2的试验工况进行稳态抗结晶性能试验：
表2试验工况
工况 排气温度 排气流量 尿素喷射量 时间
一 230℃ 234.8kg/h 398.7ml/h 6h
二 250℃ 250.4kg/h 470.0ml/h 6h
三 233℃ 219.7kg/h 341.6ml/h 6h
试验结果：尿素消耗量8.05kg；结晶称重未发现结晶；
试验结论：由试验结果可以看出该催化消声器在排气管+喷嘴抗衡尿素结晶试验后，未发现结晶颗粒，满足要求。
通过上述试验可以看出，本发明结构通过在喷嘴座与导气管之间增设旋叶管，能有效提升尿素混合腔内的汽化效果和均匀性，有效避免喷嘴部出现大量产生尿素结晶问题。

Claims (10)

1.一种车辆后处理器，包括依次安装的DOC氧化催化器、PDF颗粒捕捉器、尿素混合箱和SCR催化箱总成；所述尿素混合箱包括混合箱壳体、匹配安装于所述混合箱壳体外壁的喷嘴座以及匹配安装于所述混合箱壳体的尿素混合腔内部的导气管和混合器；其特征在于：所述尿素混合箱还包括旋叶管；所述旋叶管位于所述混合箱壳体的尿素混合腔内部，匹配安装于所述导气管的上端并与所述喷嘴座的底部喷射口匹配对准；
所述旋叶管为一体结构，包括旋叶骨架和旋叶片；所述旋叶骨架为中空的柱状骨架，上端匹配对准所述喷嘴座，下端与所述导气管一端匹配对接；所述旋叶片沿所述旋叶骨架的周向侧壁均匀分布并向所述旋叶骨架的周向侧壁外倾斜伸出。
2.如权利要求1所述的车辆后处理器，其特征在于：所述旋叶骨架由上固定圈、连接筋和下固定圈组成；
所述的上固定圈和下固定圈与尿素混合箱的导气管中心同轴且彼此在空间上成上下平行布置；所述上固定圈的直径小于所述下固定圈的直径；
所述连接筋连接所述上固定圈与下固定圈，所述连接筋为沿所述上固定圈与下固定圈的圆周均匀分布的多个；
所述旋叶片与所述连接筋相匹配，所述旋叶片是自所述连接筋的一侧边沿所述旋叶骨架的侧壁向外倾斜延伸后形成。
3.如权利要求1或2所述的车辆后处理器，其特征在于：所述旋叶片与所述旋叶骨架的侧壁形成的夹角为10°~50°。
4.如权利要求1或2所述的车辆后处理器，其特征在于：所述旋叶片的数量为5~30片。
5.如权利要求1或2所述的车辆后处理器，其特征在于：所述旋叶片的长度为10~200mm。
6.一种车辆后处理器的旋叶管，其特征在于：所述旋叶管位于尿素混合箱的尿素混合腔内部，匹配安装于尿素混合箱的导气管上端并与尿素混合箱的喷嘴座底部喷射口匹配对准；
所述旋叶管为一体结构，包括旋叶骨架和旋叶片；所述旋叶骨架为中空的柱状骨架，上端匹配对准所述喷嘴座，下端与所述导气管一端匹配对接；所述旋叶片沿所述旋叶骨架的周向侧壁均匀分布并向所述旋叶骨架的周向侧壁外倾斜伸出。
7.如权利要求6所述的车辆后处理器的旋叶管，其特征在于：所述旋叶骨架由上固定圈、连接筋和下固定圈组成；
所述的上固定圈和下固定圈与尿素混合箱的导气管中心同轴且彼此在空间上成上下平行布置；所述上固定圈的直径小于所述下固定圈的直径；
所述连接筋连接所述上固定圈与下固定圈，所述连接筋为沿所述上固定圈与下固定圈的圆周均匀分布的多个；
所述旋叶片与所述连接筋相匹配，所述旋叶片是自所述连接筋的一侧边沿所述旋叶骨架的侧壁向外倾斜延伸后形成。
8.如权利要求6或7所述的车辆后处理器的旋叶管，其特征在于：所述旋叶片与所述旋叶骨架的侧壁形成的夹角为10°~50°。
9.如权利要求6或7所述的车辆后处理器的旋叶管，其特征在于：所述旋叶片的数量为5~30片。
10.如权利要求6或7所述的车辆后处理器的旋叶管，其特征在于：所述旋叶片的长度为10~200mm。
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