CN114151174B - 一种汽车排气系统scr混合器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种汽车排气系统SCR混合器，包括异型外壳，异型外壳设置为中空，异型外壳的侧壁上开设有进气孔与出气孔，异型外壳顶端设置有喷射器安装底座，喷射器安装底座与异型外壳连通，异型外壳内设置有混合部；混合部包括第一混合件、第二混合件、第三混合件与第四混合件，第一混合件位于进气孔内，第四混合件位于出气孔内，第二混合件与第三混合件均位于第一混合件与第四混合件之间，第二混合件靠近进气孔，第三混合件靠近出气孔。本发明可以使发动机尾气更加通畅、分散，起到提高氨混降低背压的效果，降低混合器内尿素结晶的风险。

Description

一种汽车排气系统SCR混合器
技术领域
本发明涉及汽车排气系统技术领域，特别是涉及一种柴油汽车排气系统SCR混合器。
背景技术
SCR技术以其抗硫性能好，被认为是重型柴油机最可行的NOx排放控制后处理技术。随着大城市率先实施国IV排放法规，国内已经出现了越来越多的搭载SCR后处理系统的公交车，而国内大多数柴油机厂也已完成了配备SCR系统的柴油机的开发。虽然SCR系统正在世界范围内被推广和应用，但仍有很多问题有待解决，例如：低温时如何提高NOx的转化效率，如何降低沉积物生成，混合不均匀等因素造成的氨泄漏等等。
在研究过程中发现，随着国家对汽车排放的要求越来越高，混合器的在整车上的布置越来越靠近发动机，位置由SCR载体前端移动至DOC载体后方，位置的前移使得混合器布置空间更加苛刻，且混合器主线方向与DOC载体，SDPF载体轴线几乎呈垂直方向，这就使得对混合器内的气流流动控制的更加准确。
目前柴油发动机常用的混合器主线方向与SCR载体轴线夹角小于30度，且多为气流直吹，利用气流旋转使氨气与发动机排出的气体混合，这种混合器结构单一，无法使垂直混合器主线方向的气流充分混合，导致排放不达标，严重时，由于气流的不均匀，会导致尿素大量结晶，从而损害整个排气系统。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车排气系统SCR混合器，以解决上述现有技术存在的气流无法充分混合，导致排放不达标，严重时，由于气流的不均匀，会导致尿素大量结晶，从而损害整个排气系统问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：一种汽车排气系统SCR混合器，包括异型外壳，所述异型外壳设置为中空，所述异型外壳的侧壁上开设有进气孔与出气孔，所述异型外壳顶端设置有喷射器安装底座，所述喷射器安装底座与所述异型外壳连通，所述异型外壳内设置有混合部；
所述混合部包括第一混合件、第二混合件、第三混合件与第四混合件，所述第一混合件位于所述进气孔内，所述第四混合件位于所述出气孔内，所述第二混合件与所述第三混合件均位于所述第一混合件与所述第四混合件之间，所述第二混合件靠近所述进气孔，所述第三混合件靠近所述出气孔。
优选的，所述第一混合件为整流板，所述整流板上开设有两弧形导向槽，两所述弧形导向槽对称设置，两所述弧形导向槽的开口朝向所述喷射器安装底座，任一所述弧形导向槽的顶端开口处固接有挡板；所述整流板背对所述进气孔的一侧固接有第一异形挡板，所述第一异形挡板位于所述整流板远离所述喷射器安装底座的一端，所述整流板上还开设有若干整流板过孔，所述整流板过孔位于两所述弧形导向槽之间。
优选的，所述第二混合件为第二异形挡板，所述第二异形挡板固接在所述异型外壳的内侧壁上，所述第二异形挡板位于所述异型外壳远离所述进气孔的一侧，所述第二异形挡板位于所述喷射器安装底座与所述第一异形挡板之间。
优选的，所述第三混合件为导流板，所述导流板固接在所述异型外壳的内侧，所述导流板位于所述异型外壳内远离所述进气孔的一侧，所述导流板与所述异型外壳之间留有间隙，所述间隙位于所述异型外壳靠近所述进气孔的一侧，所述导流板上开设有若干导流板过孔，所述导流板过孔上固接有导流板过孔导向。
优选的，所述第四混合件为孔板，所述孔板的外缘上开设有若干第一过孔与若干第二过孔。
优选的，所述进气孔与所述出气孔由上而下顺序设置，所述进气孔与所述出气孔位于所述异型外壳的同一侧，所述出气孔上固接且连通有出气通道，所述进气孔上固接且连通有进气通道。
优选的，所述孔板靠近所述异型外壳的侧面向外凹陷，所述孔板的中间位置开设有通孔。
优选的，所述第一异形挡板设置为V字型板，所述第一异形挡板的开口处背对所述喷射器安装底座。
优选的，所述第二异形挡板设置为V字型板，所述第二异形挡板远离所述第二异形挡板与所述异型外壳连接处的一端固接有斜板，所述第二异形挡板的开口处背对所述喷射器安装底座。
本发明公开了以下技术效果：发动机尾气通过进气孔进入异型外壳内,首先打在第一混合件上,第一混合件将发动机尾气分流,一部分发动机尾气直接通过第一混合件打在异型外壳的内侧壁上,另一部分气体在第一混合件的作用下喷射向喷射器安装底座,与喷射器安装底座喷出的尿素水溶液对冲,将尿素水溶液形成的小水珠打散，加快尿素水溶液在发动机尾气高温下转化成为氨气的效率，并且增加氨气与发动机尾气的混合度，防止异型外壳的内侧壁上产生尿素结晶，此时氨气与发动机尾气发生第一次混合，氨气与发动机尾气的混合气体在发动机尾气的压力下流向出气孔方向；混合气体在流向出气孔的过程中，先打在第二混合件上，在第二混合件的作用下混合气体中的粒子发生漫反射，进一步增加了混合气体中氨气与发动机尾气的混合度，此时混合气体发生第二次混合，然后冲向第三混合件，在第三混合件的作用下混合气体再次分流，一部分混合气体直接通过第三混合件流向第四混合件，另一部分混合气体在第三混合件的作用下打到异形外壳的内侧壁上，再一次发生反射，混合气体发生第三次混合，最后混合气体打在第四混合件上，在第四混合件的作用下混合气体分散再混合，最终经排气孔排出。本发明使发动机尾气与氨气气流对冲，增加尿素水溶液转化效率的同时增加氨气与发动机尾气的混合度，然后对混合气体进行多次分散混合，使发动机尾气与氨气混合的更加均匀，起到提高氨气与发动机尾气的混合度以及降低背压的效果，降低尿素结晶的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一种汽车排气系统SCR混合器的主视图；
图2为本发明一种汽车排气系统SCR混合器的侧视图；
图3为本发明中导流板的结构示意图；
图4为本发明孔板的结构示意图；
其中，1、异型外壳；110、进气通道；111、出气通道；2、喷射器安装底座；3、整流板；4、导流板；5、孔板；301、整流板过孔；302、弧形导向槽；401、导流板过孔；402、导流板过孔导向；501、第一过孔；502、第二过孔；6、第一异形挡板；7、第二异形挡板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
参照图1-4,本发明提供一种汽车排气系统SCR混合器，包括异型外壳1，异型外壳1设置为中空，异型外壳1的侧壁上开设有进气孔与出气孔，异型外壳1顶端设置有喷射器安装底座2，喷射器安装底座2与异型外壳1连通，异型外壳1内设置有混合部；
混合部包括第一混合件、第二混合件、第三混合件与第四混合件，第一混合件位于进气孔内，第四混合件位于出气孔内，第二混合件与第三混合件均位于第一混合件与第四混合件之间，第二混合件靠近进气孔，第三混合件靠近出气孔。
本装置中发动机尾气通过进气孔进入异型外壳1内,发动机尾气进入异型外壳1内后首先打在第一混合件上,第一混合件将发动机尾气分流,一部分发动机尾气直接通过第一混合件打在异型外壳1的内侧壁上,另一部分气体在第一混合件的作用下喷射向喷射器安装底座2,与喷射器安装底座2喷出的尿素水溶液对冲,尿素水溶液在发动机尾气高温的作用下气化为氨气,氨气与发动机尾气混合,在发动机尾气的压力下流向出气孔；氨气与发动机尾气混合后的混合气体在流向出气孔的过程中，先打在第二混合件上，在第二混合件的作用下混合气体发生反射，然后经第三混合件，在第三混合件的作用下混合气体再次分流，一部分混合气体直接通过第三混合件流向第四混合件，另一部分混合气体在第三混合件的作用下打到异形外壳1的内侧壁上，再一次发生反射，然后混合气体打在第四混合件上，在第四混合件的作用下混合气体分散在混合，最终经排气孔排出。
进一步优化方案，第一混合件为整流板3，整流板3上开设有两弧形导向槽302，两弧形导向槽302对称设置，两弧形导向槽302的开口朝向喷射器安装底座2，任一弧形导向槽302的顶端开口处固接有挡板；整流板3背对进气孔的一侧固接有第一异形挡板6，第一异形挡板6位于整流板3远离喷射器安装底座2的一端，整流板3上还开设有若干整流板过孔301，整流板过孔301位于两弧形导向槽302之间。
混合气体通过整流板3时，一部分混合气体通过整流板3上的整流板过孔301打在异型外壳1的内侧壁上，另一部分混合气体通过弧形导向槽302，在弧形导向槽302的作用下打在喷射器安装底座2上，与喷射器安装底座2喷出的尿素水溶液形成对冲，加速尿素水溶液水珠破碎，增加尿素水溶液在发动机尾气该文下转化成氨气的速度，同时增加氨气与发动机尾气的混合度，防止尿素结晶的出现；混合气体在发动机尾气的作用下向出气孔方向流动，混合气体首先打在第二混合件上，发生散射，然后打在第一异形挡板6上，再次发生反射，增加混合气体中氨气与发动机尾气的混合度。
进一步优化方案，第二混合件为第二异形挡板7，第二异形挡板7固接在异型外壳1的内侧壁上，第二异形挡板7位于异型外壳1远离进气孔的一侧，第二异形挡板7位于喷射器安装底座2与第一异形挡板6之间。
混合气体打在第二异形挡板7上，在第二异形挡板7的表面上发生反射，再次增加混合气体的混合度，加快发动机尾气与氨气的反应速度。
进一步优化方案，第三混合件为导流板4，导流板4固接在异型外壳1的内侧，导流板4位于异型外壳1内远离进气孔的一侧，导流板4与异型外壳1之间留有间隙，间隙位于异型外壳1靠近进气孔的一侧，导流板4上开设有若干导流板过孔401，导流板过孔401上固接有导流板过孔导向402。
混合气体经过第一异形挡板6后打在导流板上，一部分混合气体直接通过导流板4与异形外壳1之间的间隙，另一部分混合气体通过导流板4上的导流板过孔401，并在导流板过孔导向402的作用下吹向异形外壳1的内侧壁上，并在异形外壳1的内侧壁上发生发射，再次增加混合气体中发动机尾气与氨气的混合度。
进一步优化方案，第四混合件为孔板5，孔板5的外缘上开设有若干第一过孔501与若干第二过孔502。
混合气体打在孔板5上，通过孔板5上的第一过孔501和第二过孔502喷出出气孔，混合气体在第一过孔501和第二过孔502的作用下再次被打散。
进一步优化方案，进气孔与出气孔由上而下顺序设置，进气孔与出气孔位于异型外壳1的同一侧，出气孔上固接且连通有出气通道111，进气孔上固接且连通有进气通道110。
发动机排气管与进气通道110固接且连通，出气通道111与外部环境连通，进气孔与出气孔由上而下顺序设置，增加了混合气体的流通性，进一步降低了异型外壳1内尿素结晶的风险。进气通道110的轴线与喷射器安装底座2的轴线夹角为95.2度，进气通道110的轴线与异型外壳1的轴线夹角为84.8度。
进一步优化方案，孔板5靠近异型外壳1的侧面向外凹陷，孔板5的中间位置开设有通孔。
孔板5的侧面向外凹陷，同时在孔板5的中心处开设通孔，一方面通孔可以减小异型外壳1内的气体压力，另一方面通孔与第一过孔501和第二过孔502配合作用，使气流从出气通道111的中心流出，保证产品性能。
进一步优化方案，第一异形挡板6设置为V字型板，第一异形挡板6的开口处背对喷射器安装底座2。
进一步优化方案，第二异形挡板7设置为V字型板，第二异形挡板7远离第二异形挡板7与异型外壳1连接处的一端固接有斜板，第二异形挡板7的开口处背对喷射器安装底座2。
第一异形挡板6与第二异形挡板7均设置为V字型，且第一异形挡板6与第二异形挡板7的中轴线位于同一条直线上，第二异形挡板7两侧板之间的角度小于第一异形挡板6两侧板之间的角度，气流首先打在第二异形挡板7上，发生散射，散射的粒子继续向下流动，冲向第一异型挡板6，继续散射，经过两次散射的粒子与气体充分混合。其中第二异型挡板7两侧板之间的角度为86.5度，第二异型挡板7的端部设有斜面，斜面的倾斜角度为120.7度，第一异型挡板6两侧板之间的角度为110.68度。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，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。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：包括异型外壳(1)，所述异型外壳(1)设置为中空，所述异型外壳(1)的侧壁上开设有进气孔与出气孔，所述异型外壳(1)顶端设置有喷射器安装底座(2)，所述喷射器安装底座(2)与所述异型外壳(1)连通，所述异型外壳(1)内设置有混合部；
所述混合部包括第一混合件、第二混合件、第三混合件与第四混合件，所述第一混合件位于所述进气孔内，所述第四混合件位于所述出气孔内，所述第二混合件与所述第三混合件均位于所述第一混合件与所述第四混合件之间，所述第二混合件靠近所述进气孔，所述第三混合件靠近所述出气孔；
所述第一混合件为整流板(3)，所述整流板(3)上开设有两弧形导向槽(302)，两所述弧形导向槽(302)对称设置，两所述弧形导向槽(302)的开口朝向所述喷射器安装底座(2)，任一所述弧形导向槽(302)的顶端开口处固接有挡板；所述整流板(3)背对所述进气孔的一侧固接有第一异形挡板(6)，所述第一异形挡板(6)位于所述整流板(3)远离所述喷射器安装底座(2)的一端，所述整流板(3)上还开设有若干整流板过孔(301)，所述整流板过孔(301)位于两所述弧形导向槽(302)之间；
所述第二混合件为第二异形挡板(7)，所述第二异形挡板(7)固接在所述异型外壳(1)的内侧壁上，所述第二异形挡板(7)位于所述异型外壳(1)远离所述进气孔的一侧，所述第二异形挡板(7)位于所述喷射器安装底座(2)与所述第一异形挡板(6)之间。
2.根据权利要求1所述的汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：所述第三混合件为导流板(4)，所述导流板(4)固接在所述异型外壳(1)的内侧，所述导流板(4)位于所述异型外壳(1)内远离所述进气孔的一侧，所述导流板(4)与所述异型外壳(1)之间留有间隙，所述间隙位于所述异型外壳(1)靠近所述进气孔的一侧，所述导流板(4)上开设有若干导流板过孔(401)，所述导流板过孔(401)上固接有导流板过孔导向(402)。
3.根据权利要求1所述的汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：所述第四混合件为孔板(5)，所述孔板(5)的外缘上开设有若干第一过孔(501)与若干第二过孔(502)。
4.根据权利要求1所述的汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：所述进气孔与所述出气孔由上而下顺序设置，所述进气孔与所述出气孔位于所述异型外壳(1)的同一侧，所述出气孔上固接且连通有出气通道(111)，所述进气孔上固接且连通有进气通道(110)。
5.根据权利要求3所述的汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：所述孔板(5)靠近所述异型外壳(1)的侧面向外凹陷，所述孔板(5)的中间位置开设有通孔。
6.根据权利要求1所述的汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：所述第一异形挡板(6)设置为V字型板，所述第一异形挡板(6)的开口处背对所述喷射器安装底座(2)。
7.根据权利要求1所述的汽车排气系统SCR混合器，其特征在于：所述第二异形挡板(7)设置为V字型板，所述第二异形挡板(7)远离所述第二异形挡板(7)与所述异型外壳(1)连接处的一端固接有斜板。
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