[实用新型]一种车用尿素SCR系统的混合装置

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及柴油机排气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种车用尿素SCR系统的混合装置。

背景技术

选择性催化还原(SCR)是目前公认的减少柴油机NOx排放最有效的后处理技术之一，也被认为是最符合中国国情的、能满足国IV排放要求的后处理技术之一。尿素SCR通过向排气管中喷入一定量的尿素水溶液，尿素水溶液再经过蒸发、热解和水解过程得到还原剂NH₃，NH₃在催化剂的作用下选择性的将NOx还原成N₂，从而实现降低排气中NOx的含量。尿素SCR后处理技术在欧洲已经使用数年，是欧洲解决欧IV/V排放要求的主流技术路线；在美国为了满足更加严格的EPA2010，多数发动机制造商已经开始使用SCR后处理技术；在我国主要发动机企业已经完成了满足国IV排放法规的尿素SCR系统，并在北京、上海等地已经有越来越多的搭载SCR后处理系统满足国IV的公交车。

目前广泛应用的尿素SCR系统主要分成两类：空气辅助喷射系统和无空气辅助喷射系统。空气辅助SCR系统一般喷嘴安装在排气管中心，尿素水溶液在压缩空气的辅助下朝排气管壁四周垂直喷射，在空气辅助作用下雾化相对较好，不易形成结晶，但多一路压缩空气，系统结构复杂；无空气辅助SCR系统一般在管壁安装电磁阀式喷嘴，从排气管壁一端沿一定角度朝排气管另一端喷射，这种系统总体结构简单，但雾化和混合效果较差，容易形成尿素结晶。

大量研究表明混合器能够使尿素喷雾液滴更充分地与排气混合，提高混合均匀性，加快尿素液滴的蒸发，促进尿素的分解，形成均匀的氨分布，从而提高NOx的转化效率，减少低温下尿素沉积物的生成量，降低氨泄漏。混合器设计应该考虑尿素水溶液喷雾形态的特点，如果混合器设计能够根据喷雾形态的特点在喷雾效果最差的喷嘴出口区域和容易发生结晶的喷雾正对壁面处形成强烈扰流，那么混合器的混合效果将会更好。

发明内容

本实用新型要解决的是现有技术存在的上述缺陷，其目的是：针对无空气辅助SCR系统，喷雾沿排气管壁一端喷向另一端的形式，根据喷雾的特性，通过混合器合理组织排气管中气流运动，在喷嘴出口喷雾最差的地方和容易发生结晶的喷雾正对壁面处形成形成强烈的扰流，促进还原剂氨的混合效果、提高NOx的转化效率，并降低沉积物的生成量和氨泄漏。

为实现以上目的，本专利采用的技术方案是：

一种车用尿素SCR系统的混合装置，包括管体、混合器翼片装置和喷嘴，其特征在于所述的喷嘴斜置在管体壁面上，所述的混合器翼片装置紧靠喷嘴并安装在喷嘴前端，所述的混合器翼片装置包括4个翼片，其中：第一和第二翼片中间构成了与喷雾形态类似的流体通道，所述的第一翼片和第二翼片具有一定的倾斜度并朝中心区域扭转；第三翼片为挡板形结构，靠近管壁设置，安装的方向与喷雾轴线垂直，同时朝壁面扭转；第四翼片沿喷雾轴线方向放置，由左右交替扭转的一组叶片构成。

本实用新型的混合装置，由于所述的第一翼片和第二翼片具有一定的倾斜度并朝中心区域扭转，能够将没有喷雾到达的区域的流体引流到流体通道中，增强喷雾处的流动强度，尤其在喷嘴出口处形成强烈的扰流，促进尿素液滴的均匀分布。挡板形的第三翼片，可引导部分流体往喷雾正对着的壁面方向流动，增强此处的流动以促进壁面尿素液滴的分布，同时可以减少壁面结晶现象。由左右交替扭转的一组叶片构成的第四翼片，用来进一步混合喷雾液滴。

本实用新型不仅可以使得喷嘴喷射的尿素水溶液和尾气在进入SCR催化器之前得到充分的混合，减少尿素在壁面的结晶，同时结构紧凑，易于加工和安装，其效果经专用设计软件计算分析得到验证。

根据本实用新型，所述的管体一端通过连接法兰与排气管道相连，另一端和后端管道或催化器相连。因而，本实用新型可以通过可拆卸的方式与排气管道相连。

根据本实用新型，混合器设置在喷嘴前端，避免了在混合器上沉积、结晶，堵塞排气管道的问题。喷嘴位置设在扰流活跃区，可以让尿素水溶液和尾气充分的混合。

本实用新型的车用尿素SCR系统的混合装置的管体采用304或304以上不锈钢材制作。

附图说明

图1为无空气辅助的尿素SCR系统示意图。

图2为柴油机排气管路系统结构图。

图3为本实用新型混合器的正视图。

图4为本实用新型混合器的俯视图。

图5为本实用新型混合器翼片装置的结构示意图。

图6为喷孔喷雾形态图。