一种尾气后处理装置的制作方法

1.本发明涉及柴油发动机技术领域，尤其是柴油发动机排气系统中的尾气后处理装置。


背景技术：

2.scr(即选择性催化还原)技术的基本原理是向排气中喷射燃油或者添加其他还原剂，选择合适的催化剂，促进还原剂与nox反应，同时抑制还原剂被排气中的氧气氧化，在实际中，选择尿素作为还原剂的应用较多。
3.车辆运行过程中，由于尿素雾化不良、混合不均匀或者分解不充分，导致喷射的尿素液滴不能实时转化为nh3，而是生成副产物，导致还原反应不稳定，从而影响到nox排放的一致性和转化效率。
4.尿素沉积物根据形成过程可分为尿素结晶和尿素结石，尿素结晶是由于尿素溶液中的水分流失导致尿素溶液过饱和尿素析出产生的，是物理反应过程的产物，随着温度的升高可以继续分解；而尿素结石是由于尿素分解过程中的副反应产生的副产物所致，属于化学反应产物，需要较高的温度才能分解。
5.由于尿素液滴质量比气体大得多，因此在气流流动滞止区存留下来形成的结晶，如果不能及时完全分解，则会以此为原核不断生长，由于不能完全分解，最终形成尿素结晶结石，累积到一定程度有可能堵塞尿素流动通道。
6.目前，scr系统的混合装置大多为非旋流或单旋流形式，如cn 110056414a公开的一种尾气后处理装置，其包括第一后处理载体组件、第二后处理载体组件以及混合器组件，其中混合器组件包括壳体、位于壳体内的混合管以及隔板，隔板将壳体分成第一空间以及第二空间，混合管包括位于第一空间内的第一管部以及位于第二空间内的第二管部，其中第一管部设有分别位于其两侧的至少两个第一开口，尾气后处理装置还分别遮挡在第一开口的前端的第一遮板部以及第二遮板。
7.此类混合装置在气流通过时，多种气流混合后集中在局部区域，容易导致尿素结晶问题，且均匀性较差，同时具有较高的压力损失。


技术实现要素：

8.本发明的目的在于提供一种尾气后处理装置。该处理装置的混合器可以使还原剂与废气充分混合、蒸发分解，并提高混合均匀性及抗结晶性能。
9.为实现上述目的，本发明提供一种尾气后处理装置，包括沿轴向方向依次设置的选择性催化氧化器、颗粒捕集器、混合器以及选择性催化还原器，所述混合器包括混合筒和引流板，所述混合筒的内部形成混合腔；所述混合筒的后侧具有向内凹进的后进气部位，所述后进气部位的两侧为对称的弧形筒壁，所述后进气部位设有后进气孔，两个所述弧形筒壁分别设有左进气孔和右进气孔；所述引流板呈弧形并位于所述后进气孔的后侧，所述引流板与所述混合筒之间形成从前侧分左右通向所述左进气孔、右进气孔以及后进气孔的弧
形通道。
10.可选地，所述混合筒的前侧设有前进气孔。
11.可选地，所述混合筒和所述引流板的底部设有空心隔板，所述空心隔板的下方设有导流板，所述导流板具有向气流来气方向拱起的弧形部位和位于所述弧形部位两侧的侧翼部位。
12.可选地，所述引流板的后侧布置有均流板，所述均流板上设有y形整流结构。
13.可选地，所述均流板呈圆形，所述y形整流结构包括位于中央的y形非导通区域，所述y形非导通区域的两侧为对称分布的多个同圆心的弧形长条孔。
14.可选地，所述混合筒的前进气孔为若干竖向的长条形孔或点阵分布圆形孔；和/或，所述混合筒的后进气部位为竖向的平面部位，其上的后进气孔为若干竖向的长条形孔，所述左进气孔、右进气孔为点阵分布的圆形孔。
15.可选地，还包括取气组件，所述取气组件设于所述选择性催化还原器出气端的锥段部分。
16.可选地，所述取气组件包括取气混合部和取气管，所述取气混合部位于所述锥段部分的侧壁，所述取气管包括主取气管和至少两个分支取气管，所述主取气管从所述取气混合部沿径向方向延伸至所述锥段部分的圆心区域，所述分支取气管从中心区域沿径向方向延伸至侧壁，所述主取气管和分支取气管均设有取气孔。
17.可选地，所述主取气管和所述分支取气管在周向上均匀分布，每个所述分支取气管的末端通过支脚支撑于所述锥段部分的侧壁。
18.可选地，每两个相邻的所述分支取气管之间设有弧形取气管，所述弧形取气管上设有所述取气孔。
19.本发明所提供的尾气后处理装置在运行时，一部分气流从混合筒的前进气孔进入混合腔，另一部分气流经过混合筒与引流板形成的弧形通道，从后进气孔、左进气孔和右进气孔进入混合腔，汇聚在一起产生两个对冲的漩涡，同时尿素在垂直气流方向从尿素喷嘴进入混合腔内，与废气充分混合后进入蒸发器，通过蒸发器进一步混合尿素液滴及废气，同时加快尿素液滴的破碎及蒸发分解形成nh3，与单旋流结构相比，通过在垂直气流方向形成两个旋流对冲的流场，可以大大削弱尿素被吹偏的问题，保证尿素喷束居中落在蒸发器表面，从而达到抵抗尿素结晶的目的，相比同类产品混合效果更高，抗结晶能力更强，并使氨分布的均一性有大幅提升，可有效减少压力损失。
20.在一种优选方案中，将取气组件设于选择性催化还原器出气端的锥段部分，相比于布置在直线段部分，整个装置占用空间更小，轴向方向更紧凑；而且，采用多分支取气结构的取气组件，增大了取气面积，通过取气管不同取气孔的分布，能够合理抽取截面大部分位置的nox，有效提高nox传感器的测量准确度。
附图说明
21.图1为本发明实施例所提供的一种尾气后处理装置的结构示意图。
22.图2为图1中所述混合器的结构示意图；
23.图3为另一种混合器的结构示意图；
24.图4为图1中所示取气组件的结构示意图。
25.图中：
26.10.选择性催化氧化器20.颗粒捕集器30.混合器31.混合筒311.后进气部位312.弧形筒壁313.后进气孔314.左进气孔315.右进气孔316.前进气孔32.引流板33.导流板331.弧形部位332.侧翼部位34.均流板341.y形非导通区域342.弧形长条孔35.空心隔板40.选择性催化还原器41.scr载体42.锥段部分50.取气组件51.取气混合部52.主取气管53.分支取气管54.弧形取气管55.支脚56.取气孔
具体实施方式
27.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
28.在本文中，“上、下、内、外”等用语是基于附图所示的位置关系而确立的，根据附图的不同，相应的位置关系也有可能随之发生变化，因此，并不能将其理解为对保护范围的绝对限定；而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
29.请参考图1、图2，图1为本发明实施例所提供的一种尾气后处理装置的结构示意图；图2为图1中所述混合器的结构示意图。
30.如图所示，在一种具体实施例中，本发明所提供的尾气后处理装置，主要由选择性催化氧化器10、颗粒捕集器20、混合器30以及选择性催化还原器40组成，以上各组成部件沿轴向方向依次设置，工作时，发动机尾气依次流经选择性催化氧化器10、颗粒捕集器20、混合器30以及选择性催化还原器40，完成对尾气的处理，使尾气排放满足环保要求。
31.具体地，混合器30主要由混合筒31、引流板32、导流板33以及均流板34等组成，混合筒31呈周向封闭的套筒形状，其内部形成混合腔，混合筒31的后侧具有向内凹进的后进气部位311，此后进气部位311为竖向的平面部位，后进气部位311的两侧为对称的弧形筒壁312，后进气部位311设有后进气孔313，两个弧形筒壁312分别设有左进气孔314和右进气孔315。
32.后进气孔313为若干竖向的长条形孔，两组长条形孔分别位于混合筒31后侧的上半部分和下半部分。
33.混合筒31的前侧设有前进气孔316，前进气孔316可以是竖向的长条形孔或点阵分布的圆形孔；后进气部位311上的后进气孔313可以是竖向的长条形孔，左进气孔314、右进气孔315为点阵分布的圆形孔。通过将不同的孔型进行组合，可以获得多个不同的实施例，例如，前进气孔316为长条形孔，后进气孔313为长条形孔，左进气孔314、右进气孔315为圆形孔；或者，前进气孔316为圆形孔，后进气孔313为长条形孔，左进气孔314、右进气孔315为圆形孔，等等。
34.在本实施例中后进气孔313为若干竖向的长条形孔，两组长条形孔分别位于混合筒31后侧的上半部分和下半部分。
35.左进气孔314、右进气孔315为点阵分布的圆形孔，前进气孔316为若干竖向的长条形孔，两组长条形孔分别位于混合筒31前侧的上半部分和下半部分。
36.前进气孔316为若干竖向的长条形孔，两组长条形孔分别位于混合筒31前侧的上
半部分和下半部分。
37.引流板32呈弧形并位于后进气孔313的后侧，引流板32与混合筒31之间形成从前侧分左右通向所述左进气孔314、右进气孔315以及后进气孔313的弧形通道，气流能够通过前进气孔316、左进气孔314、右进气孔315以及后进气孔313进入混合腔，且气流通过混合腔时在混合筒31两个弧形筒壁312的作用下能够高速旋转，产生两个对冲漩涡。
38.通过这种特殊的导流结构，可以合理的分配气流保证气流通过流道后形成两个对称分布的漩涡，保证尿素喷束居中落在蒸发器(例如钢丝绒)表面，显著增强尿素与废气混合能力及抗结晶能力。
39.混合筒31和引流板32的底部设有空心隔板35，空心隔35板的下方设有导流板33，空心隔板35的下方可设置位于导流板后侧的蒸发器，例如钢丝绒等。
40.导流板33具有向气流来气方向拱起的弧形部位331和位于弧形部位两侧的侧翼部位332。
41.引流板32的前侧边缘呈外翻的形状，与导流板33的侧翼部位332相对应，混合筒31、引流板32与导流板33在轴向方向上的投影在整体上具有呈圆形的外轮廓，以便于封装在圆筒部件的内部，封装后在轴向长度方向更紧凑，所需布置空间更小，结构更加紧凑。当然，根据外部构件的不同，也可以设计成其他形状。
42.引流板32的后侧布置有均流板34，均流板34呈圆形，其上设有y形整流结构。y形整流结构具有位于中央的y形非导通区域341，y形非导通区域341的两侧为对称分布的多个同圆心的弧形长条孔342。
43.均流板34的y形整流结构可提高scr后尿素与废气分布均匀性，通过不同开孔形式及尺寸控制气体流速，使nox及尿素分布更均匀，从而提高后处理转化效率。
44.请一并参考图4，图4为图1中所示取气组件的结构示意图。
45.如图所示，取气组件50设于选择性催化还原器40出气端的锥段部分42，主要由取气混合部51和取气管组成。
46.取气混合部51固定于锥段部分42的侧壁，取气管分为主取气管52和至少两个分支取气管53，其中，主取气管52从取气混合部51沿径向方向延伸至中心区域，分支取气管53从中心区域沿径向方向延伸至侧壁，主取气管52和分支取气管53在周向上均匀分布，分支取气管53之间设有弧形取气管54，分支取气管53的末端通过支脚55支撑于锥段部分42的内壁，主取气管52、分支取气管53和弧形取气管54上设有取气孔均设有取气孔56。
47.将取气组件50设于选择性催化还原器40出气端的锥段部分42，相比于布置在直线段部分，整个装置占用空间更小，轴向方向更加紧凑；而且，采用多分支取气结构的取气组件，增大了取气面积，通过取气管不同取气孔56的分布，能够合理抽取截面大部分位置的nox，有效提高nox传感器的测量准确度。
48.工作时，当气流到达混合器30之后，一部分气流从混合筒31的前进气孔316进入混合腔，另一部分从混合筒31的两侧沿弧形通道流至后侧，然后从后进气孔313、左进气314孔和右进气孔315进入混合腔，在混合筒31、引流板32、以及导流板33的共同作用下，能够高速旋转，形成两个对冲旋流，在旋流的作用下，还原剂液滴在混合空间内有足够的时间和条件与废气充分混合，气流向下经过蒸发器之后，尿素和废气混合气经过再次的扰动和蒸发，进一步增加多种气体的混合程度，提高尿素气化转化的效率，加强气流的混合均匀性，经过蒸
发器混合之后的混合气体，进入空心隔板35下层空间，向后被引入下游布置的均流板34，均流板34按照发动机不同排量相应调整与混合管距离，混合气体通过均流板34的不同孔位后能够均匀分布在scr载体前各位置，提高scr前nh3混合均匀性，避免发动机排放超限，由于尿素喷束不会被吹偏引起液膜集聚，因此能有效减少结晶的发生，提升氨分布的均一性。混合气体通过scr载体后，剩余未反应的nox气体从取气孔56进入取气管，然后汇聚到取气混合部51，进一步由nox传感器测量废气中no/no2等其他氮氧化物的浓度。
49.上述实施例仅是本发明的优选方案，具体并不局限于此，在此基础上可根据实际需要作出具有针对性的调整，从而得到不同的实施方式。例如，混合筒31的前进气孔316为点阵分布圆形孔(见图3)，或者，在导流板33的弧形部位331和侧翼部位332也开设导气孔，等等。由于可能实现的方式较多，这里就不再一一举例说明。
50.本发明所提供的尾气后处理装置，能够使发动机排放的尾气与尿素分解生成的氨气在混合装置中充分混合，在尾气的高温作用下在scr箱中进行催化转化，起到净化尾气的作用，其混合筒31、引流板32、导流板33以及均流板34相互配合，所起到的效果远大于各自单独使用的效果，使四者的作用发挥到最优，能够使经过的气流充分旋转混合，提高转化效率并减少尿素结晶风险，而且，氨分布的均一性有大幅提升。此外，还具有结构紧凑、工艺制造方便、成本更低等优点。
51.以上对本发明所提供的尾气后处理装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种尾气后处理装置，包括沿轴向方向依次设置的选择性催化氧化器(10)、颗粒捕集器(20)、混合器(30)以及选择性催化还原器(40)，其特征在于，所述混合器(30)包括混合筒(31)和引流板(32)，所述混合筒(31)的内部形成混合腔；所述混合筒(31)的后侧具有向内凹进的后进气部位(311)，所述后进气部位(311)的两侧为对称的弧形筒壁(312)，所述后进气部位(311)设有后进气孔(313)，两个所述弧形筒壁(312)分别设有左进气孔(314)和右进气孔(315)；所述引流板(32)呈弧形并位于所述后进气孔(313)的后侧，所述引流板(32)与所述混合筒(31)之间形成从前侧分左右通向所述左进气孔(314)、右进气孔(315)以及后进气孔(313)的弧形通道。2.根据权利要求1所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述混合筒(31)的前侧设有前进气孔(316)。3.根据权利要求1所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述混合筒(31)和所述引流板(32)的底部设有空心隔板(35)，所述空心隔板(35)的下方设有导流板(33)，所述导流板(33)具有向气流来气方向拱起的弧形部位(331)和位于所述弧形部位两侧的侧翼部位(332)。4.根据权利要求1所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述引流板(32)的后侧布置有均流板(34)，所述均流板(34)上设有y形整流结构。5.根据权利要求4所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述均流板(34)呈圆形，所述y形整流结构包括位于中央的y形非导通区域(341)，所述y形非导通区域(341)的两侧为对称分布的多个同圆心的弧形长条孔(342)。6.根据权利要求2所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述混合筒(31)的前进气孔(316)为若干竖向的长条形孔或点阵分布圆形孔；和/或，所述混合筒(31)的后进气部位(311)为竖向的平面部位，其上的后进气孔(313)为若干竖向的长条形孔，所述左进气孔(314)、右进气孔(315)为点阵分布的圆形孔。7.根据权利要求1至6中任一项所述的尾气后处理装置，其特征在于，还包括取气组件(50)，所述取气组件(50)设于所述选择性催化还原器(40)出气端的锥段部分(42)。8.根据权利要求7所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述取气组件(50)包括取气混合部(51)和取气管，所述取气混合部(51)位于所述锥段部分(42)的侧壁，所述取气管包括主取气管(52)和至少两个分支取气管(53)，所述主取气管(52)从所述取气混合部(51)沿径向方向延伸至所述锥段部分(42)的圆心区域，所述分支取气管(53)从中心区域沿径向方向延伸至侧壁，所述主取气管(52)和分支取气管(53)均设有取气孔(56)。9.根据权利要求8所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述主取气管(52)和所述分支取气管(53)在周向上均匀分布，每个所述分支取气管(53)的末端通过支脚(55)支撑于所述锥段部分(42)的内壁。10.根据权利要求9所述的尾气后处理装置，其特征在于，每两个相邻的所述分支取气管(53)之间设有弧形取气管(54)，所述弧形取气管(54)上设有所述取气孔(56)。

技术总结
本发明公开了一种尾气后处理装置，包括沿轴向方向依次设置的选择性催化氧化器、颗粒捕集器、混合器以及选择性催化还原器，所述混合器包括混合筒和引流板，所述混合筒的内部形成混合腔；所述混合筒的后侧具有向内凹进的后进气部位，所述后进气部位的两侧为对称的弧形筒壁，所述后进气部位设有后进气孔，两个所述弧形筒壁分别设有左进气孔和右进气孔；所述引流板呈弧形并位于所述后进气孔的后侧，所述引流板与所述混合筒之间形成从前侧分左右通向所述左进气孔、右进气孔以及后进气孔的弧形通道。该装置可以使还原剂与废气充分混合、蒸发分解，并提高混合均匀性及抗结晶性能。并提高混合均匀性及抗结晶性能。并提高混合均匀性及抗结晶性能。


技术研发人员：郑鹏 郑茜 张成龙 韩笑 赵红兵 薛裕丹
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.04.17
技术公布日：2023/6/27