CN114412621A - Scr混合器及车辆 - Google Patents

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CN114412621A CN202111583100.8A CN202111583100A CN114412621A CN 114412621 A CN114412621 A CN 114412621A CN 202111583100 A CN202111583100 A CN 202111583100A CN 114412621 A CN114412621 A CN 114412621A
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张晓丽
李建文
王建东
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Abstract

本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种SCR混合器及车辆，该SCR混合器包括筒体、尿素碰撞组件和导流装置，筒体设置有进气口、排气口和尿素喷射口，进气口与排气口分别设于筒体的轴向方向的两端，尿素喷射口设置在筒体的径向侧壁上并靠近进气口；尿素碰撞组件设置在筒体的内部并且与尿素喷射口相对应，使得尿素碰撞组件位于尿素喷射路径上；导流装置设置在筒体的内部并且靠近排气口，导流装置用于调整含有尿素的混合气体在筒体内的流动路径，使得流动路径包括朝向排气口流动的正向流动部分和朝向进气口流动的反向流动部分。本发明的SCR混合器能够保证尿素与废气有足够的时间进行充分混合、蒸发分解，从而避免SCR混合器尿素结晶问题。

Description

SCR混合器及车辆
技术领域
本发明属于车辆技术领域，具体涉及一种SCR混合器及具有SCR混合器的车辆。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
SCR选择性催化还原技术是降低柴油机NOX排放的重要技术手段。然而尿素结晶和NOX排放不达标一直是SCR技术难以解决的问题。要消除或降低尿素结晶，需要减小尿素喷雾粒径并且使尿素颗粒与尾气充分混合并蒸发分解。目前的车辆后处理系统难以解决该问题。
发明内容
本发明的目的是至少解决SCR混合器尿素结晶的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提出了一种SCR混合器，包括：
筒体，所述筒体设置有进气口、排气口和尿素喷射口，所述进气口与所述排气口分别设于所述筒体的轴向方向的两端，所述尿素喷射口设置在所述筒体的径向侧壁上并靠近所述进气口；
尿素碰撞组件，所述尿素碰撞组件设置在所述筒体的内部并且与所述尿素喷射口相对应，使得所述尿素碰撞组件位于尿素喷射路径上；
导流装置，所述导流装置设置在所述筒体的内部并且靠近所述排气口，所述导流装置用于调整含有尿素的混合气体在所述筒体内的流动路径，使得所述流动路径包括朝向所述排气口流动的正向流动部分和朝向所述进气口流动的反向流动部分。
根据本发明实施例的SCR混合器，通过在尿素喷射路径上设置尿素碰撞组件，使得自尿素喷射口喷入的尿素溶液撞击尿素碰撞组件，使得部分尿素液滴被反弹破碎再与高温废气/尾气混合，并在气流作用下向前进入导流装置；部分尿素液滴沉积在尿素碰撞组件表面，随即被气流吹扫剥离并与气流一起进入导流装置。在导流装置的引导下，含有尿素的混合气体以折返的方式在混合器内流经足够长的路径，以保证尿素与废气有足够的时间进行充分混合、蒸发分解，从而避免SCR混合器尿素结晶问题，同时极大程度地提升NH3的混合均匀性。
在本发明的一些实施例中，所述尿素碰撞组件包括沿所述筒体的径向方向分布的多个挡片，多个所述挡片的面积沿远离所述尿素喷射口的方向逐渐增大。
在本发明的一些实施例中，多个所述挡片中的至少其中一部分所述挡片包括与所述筒体的中轴线平行的第一挡片部和与所述筒体的中轴线成角度的第二挡片部。
在本发明的一些实施例中，所述第二挡片由所述第一挡片部的一端沿远离所述尿素喷射口的方向延伸设置。
在本发明的一些实施例中，所述导流装置包括第一导流件和第二导流件，所述第一导流件、所述第二导流件和所述筒体共轴线，其中，
所述第一导流件设置有沿轴向方向相对设置的封闭曲面端和开口端，所述开口端朝向所述第二导流件，所述第一导流件的外周面与所述筒体的内壁之间形成第一导流通道；
所述第二导流件设置有沿轴向方向相对设置的第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述第一导流件，所述第一开口的直径小于所述开口端的直径，使得所述第二导流件的一部分经由所述开口端伸入所述第一导流件，以在所述第一导流件的内周面与所述第二导流件的外周面之间形成第二导流通道，所述第二开口与所述筒体的内壁连接。
在本发明的一些实施例中，所述第一导流件包括第一轴向延伸部，所述第一轴向延伸部的一端与所述封闭曲面端连接，另一端形成所述开口端。
在本发明的一些实施例中，所述第二导流件包括第二轴向延伸部和曲面部，所述第二轴向延伸部的一端形成所述第一开口，另一端与所述曲面部连接，所述曲面部的远离所述第二轴向延伸部的一端形成所述第二开口，所述第二轴向延伸部与所述第一轴向延伸部之间形成所述第二导流通道。
在本发明的一些实施例中，所述导流装置还包括旋流组件，所述旋流组件包括多个叶片，多个所述叶片环设于所述筒体的内部，多个所述叶片分别与所述第一导流件连接和/或与所述筒体的内壁相连，所述叶片的至少一部分位于所述第一导流通道中，任一个所述叶片相对于所述第一导流件的中轴线倾斜设置。
在本发明的一些实施例中，所述SCR混合器还包括温度传感器，所述筒体上设置有用于安装所述温度传感器的温度传感器安装孔，所述温度传感器安装孔较所述尿素喷射口靠近所述进气口设置。
本发明的另一方面还提出了一种车辆，包括上述任一项所述的SCR混合器。
根据本发明实施例的车辆与上述SCR混合器具有相同的优势，在此不再赘述。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明实施例的SCR混合器的内部结构示意图；
图2为本发明实施例的SCR混合器的另一角度的内部结构示意图；
图3为本发明实施例的SCR混合器的外部结构示意图；
图4为本发明实施例的SCR混合器的导流装置的端面结构示意图。
附图中各标记表示如下：
1、筒体；11、进气口；12、排气口；13、尿素喷射口；14、温度传感器安装孔；
2、尿素碰撞组件；21、挡片；211、第一挡片部；212、第二挡片部；
3、导流装置；31、第一导流件；32、第二导流件；33、旋流组件；311、曲面封闭端；312、开口端；313、第一轴向延伸部；321、第一开口；322、第二开口；323、第二轴向延伸部；324、曲面部；331、叶片；
4、第一导流通道；
5、第二导流通道。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。
尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
如图1至图4所示，根据本发明的SCR混合器，包括：
筒体1，筒体1设置有进气口11、排气口12和尿素喷射口13，进气口11与排气口12分别设于筒体1的轴向方向的两端，尿素喷射口13设置在筒体1的径向侧壁上并靠近进气口11；
尿素碰撞组件2，尿素碰撞组件2设置在筒体1的内部并且与尿素喷射口13相对应，使得尿素碰撞组件2位于尿素喷射路径上；
导流装置3，导流装置3设置在筒体1的内部并且靠近排气口12，导流装置3用于调整含有尿素的混合气体在筒体1内的流动路径，使得流动路径包括朝向排气口12流动的正向流动部分和朝向进气口12流动的反向流动部分。
通过在尿素喷射路径上设置尿素喷射组件2，使得自尿素喷射口13喷入的尿素溶液撞击尿素碰撞组件2，使得部分尿素液滴被反弹破碎再与高温废气/尾气混合，并在气流作用下向前进入导流装置3；部分尿素液滴沉积在尿素碰撞组件表面，随即被气流吹扫剥离并与气流一起进入导流装置3。在导流装置3的引导下，含有尿素的混合气体以折返的方式在混合器内流经足够长的路径，以保证尿素与废气有足够的时间进行充分混合、蒸发分解，从而避免混合器尿素结晶问题，同时极大程度地提升NH3的混合均匀性。
在本发明的一些实施例中，如图1至图3所示，尿素碰撞组件2包括沿筒体的径向方向分布的多个挡片21，各个挡片21沿远离尿素喷射口13的方向面积逐渐增大。
在图1和图2所示的实施方式中，尿素碰撞组件2包括位于尿素喷射口13下方的四个挡片21，四个挡片21沿筒体1的径向方向/竖直方向呈类似楼梯台阶状分布，即沿着远离尿素喷射口13的方向(从上到下)面积逐渐增大。通过该设置，使得经由尿素喷射口13喷入筒体1中的尿素溶液能够与多个位置处的挡片21发生碰撞，有助于尿素液滴的分散以及与废气的充分混合。
在本发明的一些实施例中，如图1至图3所示，多个挡片21中的至少其中一部分挡片包括与筒体的中轴线平行的第一挡片部211和与筒体的中轴线成角度的第二挡片部212。进一步地，第二挡片部212由第一挡片部211的一端沿远离尿素喷射口13的方向延伸设置。
通过设置第一挡片部211和第二挡片部212，能够使发生碰撞后的尿素液滴沿着不同的方向反弹，从而提高尿素液滴的分散效果以及与废气的混合效果。另外，第一挡片部211可以设置有与筒体1连接的连接部。
在本发明的一些实施例中，如图1、2、4所示，导流装置3包括旋流组件33，旋流组件33包括多个叶片331，多个叶片331以筒体1的中轴线为中心均匀分布，各个叶片331相对于筒体1的中轴线倾斜设置。优选地，如图4所示，旋流组件33包括12个均匀分布的叶片331。进一步优选地，各个叶片331的叶面延伸方向与筒体1的中轴线的夹角介于30°-70°。
通过设置包括多个叶片331的旋流组件33，能够使尿素液滴在旋流作用下进一步分散，有助于与废气充分混合。
在本发明的一些实施例中，如图1至图4所示，所述导流装置3包括第一导流件31和第二导流件32，第一导流件31、第二导流件32和筒体1共轴线，其中，
第一导流件31设置有沿轴向方向相反的封闭曲面端311和开口端312，开口端312朝向第二导流件32，第一导流件31的外周面与筒体1的内壁之间形成第一导流通道4，
第二导流件32设置有沿轴向方向相对设置的第一开口321和第二开口322，第一开口321朝向第一导流件31，第一开口321的直径小于第一导流件31的开口端312的直径，使得第二导流件32的一部分经由开口端312伸入第一导流件31，以在第一导流件31的内周面与第二导流件32的外周面之间形成第二导流通道5，第二开口322与筒体1的内壁连接。
含有尿素液滴的混合气体经由旋流组件33进入第一导流通道4，朝向排气口12正向流动，随后进入第二导流通道5，朝向进气口11反向流动，流动至封闭曲面端311时发生气流转向，并依次经由第二开口322和排气口12流出SCR混合器。气流通过第一导流件31和第二导流件32形成两侧折返，增大了气流流动路径，从而保证尿素与废气充分混合以及蒸发分解。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，第一导流件31包括第一轴向延伸部313，第一轴向延伸部313的一端与封闭曲面端311连接，另一端形成开口端312。
在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，第二导流件32包括第二轴向延伸部323和曲面部324，第二轴向延伸部323的一端形成第一开口321，另一端与曲面部324连接，曲面部324的远离第二轴向延伸部的一端形成第二开口322，第二轴向延伸部323与第一轴向延伸部313之间形成第二导流通道5。
含有尿素的混合气体经由第一导流通道4到达曲面部324时发生第一次折返，随后进入第二导流通道5，并在达到曲面封闭端311时发生第二次折返，在气流折返位置设置成曲面结构有助于混合气体流动的顺畅，并且能够避免尿素颗粒在部件表面残留。
在本发明的一些实施例中，如图1、2、4所示，旋流组件33的各个叶片331分别与第一导流件31连接并且在第一导流件上31均匀分布，使得各个叶片331的至少一部分位于第一导流通道4中。
通过该设置，能够在最大程度上利用SCR混合器内部空间，同时保证尿素与混合气体的混合效果。
在本身的其他实施例中，旋流组件33的各个叶片331还可以连接于筒体1的内壁上，或同时连接筒体1的内壁和第一导流件31的外壁，从而将第一导流件31固定于筒体1的内部。
在本发明的一些实施例中，SCR混合器还包括温度传感器，如图1至图3所示，筒体1上设置有温度传感器安装孔14，温度传感器安装孔14较尿素喷射口13更加靠近进气口11设置，温度传感器插接于温度传感器安装孔14中。
将温度传感器较尿素喷射口13更加靠近进气口11设置，能够监测SCR混合器上游温度，从而控制尿素的起喷时刻。
本发明的另一个实施例提出了一种车辆，包括上述任一实施例中的SCR混合器。
根据本发明实施例的车辆与上述SCR混合器具有相同的优势，在此不再赘述。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种SCR混合器，其特征在于，包括：
筒体，所述筒体设置有进气口、排气口和尿素喷射口，所述进气口与所述排气口分别设于所述筒体的轴向方向的两端，所述尿素喷射口设置在所述筒体的径向侧壁上并靠近所述进气口；
尿素碰撞组件，所述尿素碰撞组件设置在所述筒体的内部并且与所述尿素喷射口相对应，使得所述尿素碰撞组件位于尿素喷射路径上；
导流装置，所述导流装置设置在所述筒体的内部并且靠近所述排气口，所述导流装置用于调整含有尿素的混合气体在所述筒体内的流动路径，使得所述流动路径包括朝向所述排气口流动的正向流动部分和朝向所述进气口流动的反向流动部分。
2.根据权利要求1所述的SCR混合器，其特征在于，所述尿素碰撞组件包括沿所述筒体的径向方向分布的多个挡片，多个所述挡片的面积沿远离所述尿素喷射口的方向逐渐增大。
3.根据权利要求2所述的SCR混合器，其特征在于，多个所述挡片中的至少其中一部分所述挡片包括与所述筒体的中轴线平行的第一挡片部和与所述筒体的中轴线成角度的第二挡片部。
4.根据权利要求3所述的SCR混合器，其特征在于，所述第二挡片由所述第一挡片部的一端沿远离所述尿素喷射口的方向延伸设置。
5.根据权利要求1所述的SCR混合器，其特征在于，所述导流装置包括第一导流件和第二导流件，所述第一导流件、所述第二导流件和所述筒体共轴线，其中，
所述第一导流件设置有沿轴向方向相对设置的封闭曲面端和开口端，所述开口端朝向所述第二导流件，所述第一导流件的外周面与所述筒体的内壁之间形成第一导流通道；
所述第二导流件设置有沿轴向方向相对设置的第一开口和第二开口，所述第一开口朝向所述第一导流件，所述第一开口的直径小于所述开口端的直径，使得所述第二导流件的一部分经由所述开口端伸入所述第一导流件，以在所述第一导流件的内周面与所述第二导流件的外周面之间形成第二导流通道，所述第二开口与所述筒体的内壁连接。
6.根据权利要求5所述的SCR混合器，其特征在于，所述第一导流件包括第一轴向延伸部，所述第一轴向延伸部的一端与所述封闭曲面端连接，另一端形成所述开口端。
7.根据权利要求6所述的SCR混合器，其特征在于，所述第二导流件包括第二轴向延伸部和曲面部，所述第二轴向延伸部的一端形成所述第一开口，另一端与所述曲面部连接，所述曲面部的远离所述第二轴向延伸部的一端形成所述第二开口，所述第二轴向延伸部与所述第一轴向延伸部之间形成所述第二导流通道。
8.根据权利要求5所述的SCR混合器，其特征在于，所述导流装置还包括旋流组件，所述旋流组件包括多个叶片，多个所述叶片环设于所述筒体的内部，多个所述叶片分别与所述第一导流件连接和/或与所述筒体的内壁相连，所述叶片的至少一部分位于所述第一导流通道中，任一个所述叶片相对于所述第一导流件的中轴线倾斜设置。
9.根据权利要求1所述的SCR混合器，其特征在于，所述SCR混合器还包括温度传感器，所述筒体上设置有用于安装所述温度传感器的温度传感器安装孔，所述温度传感器安装孔较所述尿素喷射口靠近所述进气口设置。
10.一种车辆，其特征在于，包括上述权利要求1-9任一项所述的SCR混合器。
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