一种车用旋流装置及设置所述旋流装置的车用SCR系统的制作方法

本发明属于汽车排气后处理技术领域，具体涉及一种用于汽车排气后处理的旋流装置以及设置有所述旋流装置的车用scr系统。

背景技术：

在重型车辆领域，已经普遍采用了scr(选择性催化还原)技术以满足日益严格的排放法规。目前的车用scr系统要求在满足发动机性能要求的前提下，尽可能的降低nox排放和减少尿素在排气管内的结晶。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，主要问题之一是尿素溶液与尾气排气混合不充分的问题。车用scr系统降低nox排放的主要工作原理过程是：汽车尾气从涡轮出来后进入scr系统的进气管，在进气管上安装有尿素计量喷射装置，用于向进气管内喷入尿素水溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成nh3，然后在scr系统催化剂表面利用nh3还原进入scr系统进气管中排放尾气中的nox，生成n2排出。研究表明scr系统的进气管中尿素水溶液及其分解生成的nh3分布的均匀程度以及与排放尾气的混合均匀程度对scr系统的整体性能和耐久性能有重要的影响，分布混合不均匀主要会导致以下四方面的问题：一、nh3分布不均匀会导致局部区域nh3过多而造成nh3泄漏，而在nh3稀少区域则造成nox转化效率过低。二、长时间的nh3分布不均匀会导致催化剂老化程度不均匀，从而影响催化剂的寿命和scr系统的性能。三、尿素液滴的不均匀分布会造成局部温度过低、尿素浓度过高，易在金属表面形成结晶，严重时会堵塞排气管，导致发动机动力性下降。四、温度的不均匀分布还容易使载体的热膨胀不均匀而产生应力导致破碎。因此现有技术中亟需一种能够提高尿素水溶液、nh3与尾气混合均匀性的车用scr系统。

技术实现要素：

本发明基于上述现有技术问题，创新提出一种全新结构的车用旋流装置，所述旋流装置安装于车用scr系统后能够提高scr系统进气管内尿素水溶液、nh3与尾气的混合均匀性，不仅大大改善了nh3在进气管中的分布均匀性，而且提高了选择性催化还原的转化效率，降低了汽车尾气排放，同时还有效减少了scr系统进气管中的尿素结晶，避免了管道堵塞及动力下降问题。

本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：

一种车用旋流装置，包括：内筒2、外筒3、旋流叶片4、第一接管5和第二接管6，所述内筒2设置于所述外筒3的内部，所述内筒2的内部形成有流体通道，所述旋流叶片4设置于所述内筒2和外筒3之间，通过所述旋流叶片4在所述内筒2和外筒3之间形成流体导流通道，所述第一接管5连接于所述外筒3的一端，所述第二接管6连接于所述外筒3的另一端。

进一步的根据本发明所述的车用旋流装置，其中所述旋流叶片4包括若干螺旋叶片，若干螺旋叶片在所述内筒2和外筒3之间均匀分布，每个螺旋叶片的内侧固定连接于所述内筒的外壁面，每个螺旋叶片的外侧固定连接于所述外筒的内壁面，通过所述螺旋叶片在所述内筒2和外筒3之间形成均匀分布的若干螺旋型流体导流通道。

进一步的根据本发明所述的车用旋流装置，其中所述内筒2和外筒3均为圆筒状结构，所述内筒2的中部形成为圆形排气通道，所述内筒2与所述外筒3共用同一中心轴线。

进一步的根据本发明所述的车用旋流装置，其中所述内筒2的高度小于所述外筒3的高度，所述螺旋叶片的轴向延伸长度小于所述内筒2的高度，所述内筒2的高度处于30-50mm，所述外筒3的高度处于60-80mm，所述螺旋叶片的轴向延伸长度处于25-35mm；所述螺旋叶片在所述内筒2和外筒3之间沿360°圆周方向均匀分布。

进一步的根据本发明所述的车用旋流装置，其中所述第一接管5和第二接管6均具有环状结构，所述第一接管5的内壁面紧贴所述外筒3一端端口的外壁面设置，所述第二接管6的内壁面紧贴所述外筒3另一端端口的外壁面设置；所述第一接管5和第二接管6的外壁面向外突出形成有连接凸缘结构。

进一步的根据本发明所述的车用旋流装置，其中所述第一接管5和第二接管6均具有圆环状结构，所述第一接管5和第二接管6的内壁面直径等于所述外筒3的外壁面直径，所述第一接管5套设于所述外筒3的一端端口，且所述第一接管5的内壁面紧贴所述外筒3的外壁面，所述第二接管6套设于所述外筒3的另一端端口，且所述第二接管6的内壁面紧贴所述外筒3的外壁面；所述第一接管5和第二接管6的外壁面向外突出形成有连接凸缘结构。

进一步的根据本发明所述的车用旋流装置，其中所述旋流叶片4与所述内筒2和外筒3焊接固定连接，或者所述旋流叶片4与所述内筒2和外筒3为一体成型结构；所述第一接管5和第二接管6与所述外筒3焊接固定连接，或者第一接管5和第二接管6与所述外筒3为一体成型结构。

一种车用scr系统，包括：尿素喷射装置12、scr箱进气管9、scr箱本体10、scr箱排气管11和本发明所述的车用旋流装置，所述scr箱本体10的一端连接所述scr箱进气管9，所述scr箱本体10的另一端连接所述scr箱排气管11，所述尿素喷射装置12设置于所述scr箱进气管9上，所述车用旋流装置1固定连接于所述scr箱进气管9上。

进一步的根据本发明所述的车用scr系统，其中，所述车用旋流装置1固定连接于所述scr箱进气管9的管口，所述尿素喷射装置12在所述scr箱进气管9上设置于所述车用旋流装置1的下游位置，且所述尿素喷射装置12在所述scr箱进气管9上倾斜设置，倾斜喷射方向面向scr箱本体10内部。

进一步的根据本发明所述的车用scr系统，其中，所述车用旋流装置1通过紧固装置密封连接于所述scr箱进气管9的管口上，所述紧固装置包括紧固件7和密封垫8，所述紧固件7包括卡箍、紧固螺栓和紧固螺母，所述密封垫8设置于所述车用旋流装置1的第二接管6和所述scr箱进气管9的管口之间，所述卡箍将所述第二接管6上的连接凸缘结构与所述scr箱进气管9管口上的连接凸缘结构卡夹在一起后通过紧固螺栓和紧固螺母进行紧固连接，所述车用旋流装置1的第一接管5固定连接于汽车尾气排放管。

通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：

1)、本发明首创了一种全新结构的车用旋流装置，能够安装于汽车尾气排放管道上来增强尾气排气气流的旋流强度；

2)、本发明首创的在车用scr系统的进气管上安装设置车用旋流装置，使得进入scr系统内的尾气排气气流旋流强度大大增强，提高了scr系统内尿素水溶液、nh3与尾气的混合均匀性以及nh3的分布均匀性，进而提高了选择性催化还原的转化效率，降低了汽车尾气排放，并完全避免了nh3的泄漏；

3)、本发明所述设置有旋流装置的车用scr系统同时有效减少了scr系统中的尿素结晶，避免了管道堵塞及动力下降问题。

附图说明

附图1为本发明所述车用旋流装置的立体结构图；

附图2为附图1所示车用旋流装置的俯视结构图；

附图3为附图2所示车用旋流装置沿b-b线的剖面结构图(内部结构图)；

附图4为设置有本发明所述车用旋流装置的车用scr系统的剖面结构图；

图中各附图标记的含义如下：

1-车用旋流装置，2-内筒，3-外筒，4-旋流叶片，5-第一接管，6-第二接管，7-紧固件，8-密封垫，9-scr箱进气管，10-scr箱本体，11-scr箱排气管，12-尿素喷射装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。

首先对本发明创新提出的专用于scr系统上的车用旋流装置的结构进行描述，如附图1至附图3所示，所述的车用旋流装置包括内筒2、外筒3、旋流叶片4、第一接管5和第二接管6，所述内筒2中部形成为排气通道，优选的所述内筒2具有圆筒状结构，中部形成圆形排气通道，所述内筒2和外筒3之间连接有所述旋流叶片4，所述旋流叶片固定于所述内筒和外筒之间，通过所述旋流叶片4将所述内筒2和外筒3固定连接在一起，优选的所述旋流叶片4焊接于所述内筒2和外筒3之间，进一步优选的所述旋流叶片4与所述内筒2和外筒3一体成型。所述外筒3优选的也具有圆筒状结构，且所述内筒2同心地设置于所述外筒3内部，所述内筒2和外筒3共用同一中心轴线。所述内筒的高度小于所述外筒的高度，进一步优选的所述内筒2的高度为40mm，所述外筒的高度为70mm。所述旋流叶片4优选的为螺旋叶片，如附图2所示的，包括6片螺旋叶片，在内筒2和外筒3之间沿360°圆周方向均匀分布，相邻两个螺旋叶片间隔60°角设置，螺旋叶片的螺旋延伸高度为31mm，从而在所述内筒2和外筒3之间形成六个螺旋型导流通道。所述第一接管5和第二接管6整体具有环状结构，所述第一接管5连接于外筒3的一端，所述第二接管6连接于外筒3的另一端。优选的所述第一接管5和第二接管6具有与外筒3匹配的圆环状结构，所述第一接管5和第二接管6的内壁面直径等于所述外筒3的外壁面外直径，所述第一接管5套设于所述外筒3的一端端口，且第一接管5的内壁面紧贴外筒3的外壁面，所述第二接管6套设于所述外筒3的另一端端口，且第二接管6的内壁面紧贴外筒3的外壁面。所述第一接管和第二接管优选的焊接固定于所述外筒上，或者所述第一接管、第二接管与所述外筒一体成型，使得所述旋流装置形成为整体式结构。所述第一接管和第二接管的外壁面向外突出形成有连接凸缘结构，用于旋流装置和相关管道固定连接。

附图4给出设置有本发明所述车用旋流装置的车用scr系统的剖面结构图，如附图4所示，本发明进一步提出的车用scr系统包括车用旋流装置1、scr箱进气管9、scr箱本体10、scr箱排气管11、尿素喷射装置12、紧固件7和密封垫8，所述scr箱本体10的一端连接有所述scr箱进气管9，所述scr箱本体10的另一端连接有所述scr箱排气管11，所述尿素喷射装置12设置于所述scr箱进气管9上，用于按照预定的计量向所述scr箱进气管9内喷射尿素溶液，优选的所述尿素喷射装置12在所述scr箱进气管9上倾斜设置，倾斜方向向着scr箱本体10内部，使得所述尿素喷射装置12能够通过scr箱进气管9向scr箱本体10内部喷射尿素溶液。所述车用旋流装置1通过紧固件7和密封垫8固定连接于所述scr箱进气管9的管口，具体的所述车用旋流装置1的第二接管6对准scr箱进气管9的管口设置，并在第二接管6与scr箱进气管9管口之间设置密封垫8，然后使第二接管6上的连接凸缘结构与scr箱进气管9管口上的连接凸缘结构对齐，所述紧固件7包括卡箍、固定螺栓和固定螺母，所述卡箍将第二接管6上的连接凸缘结构和scr箱进气管9管口上的连接凸缘结构卡夹在一起后通过固定螺栓和固定螺母进行紧固，从而将车用旋流装置1牢固的安装于scr箱进气管9上，并使两者之间密封连接，防止发生尿素泄露。所述车用旋流装置1的第一接管5固定连接于汽车的尾气排放管上。

本发明所述设置有旋流装置的车用scr系统在进行尾气处理时，含有nox的汽车尾气经尾气排放管排出后直接进入scr系统中的旋流装置1中，经过旋流装置1中旋流叶片形成的螺旋型导流通道的导流作用后，大大提高了scr箱进气管内的进气旋流强度，高旋流强度的尾气与scr箱进气管上尿素喷射装置喷射的尿素喷雾(包括水解产生的nh3)及其能够实现更为充分和均匀的混合，另外在尿素喷雾对应壁面上也可形成强烈扰流，使得进气管壁面处的尿素喷雾能够迅速蒸发、混合，在提高尿素喷雾及其产生的氨气与排放尾气中nox混合均匀性的同时，抑制了scr箱进气管内壁面上尿素结晶的形成，同时所述车用旋流装置连接于scr箱进气管管口，处于尿素喷射装置的上游，也能够很好的防止尿素在旋流叶片上的结晶、沉淀，同时也避免了在scr箱进气管内壁面上沉积和结晶。

本发明提出一种车用旋流装置及设置于所述旋流装置的车用scr系统，通过利用车用旋流装置来增强尾气排气气流的旋流强度，增强旋流强度后的尾气排气与尿素喷液及nh3能够进行更加充分和均匀的混合，从而大大提高了nh3在排气处理中的分布均匀性，进而提高了对尾气中nox的转化效率，提高了尾气处理效果，同时避免了nh3泄漏以及尿素结晶的形成，具有广泛的推广应用前景。

以上结合附图对本发明进行了示例性的描述，但本发明的具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的技术构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的技术构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。