自适应尿素混合器的制作方法

本发明涉及发动机排气系统技术领域，特别是涉及一种自适应尿素混合器。

背景技术：

scr系统指的是选择性催化还原系统，是针对柴油车尾气排放中nox的一项处理工艺，即在催化剂的作用下，喷入还原剂氨或尿素，把尾气中的nox还原成n2和h2o。催化剂有贵金属和非贵金属两类。scr系统最初应用于电厂烟气脱硝，随着机动车排放法规越来越严格，逐渐将scr系统用于机动车尾气排放控制上。目前机动车尾气上多采用尿素分解产生的nh3作为还原剂的尿素scr技术，在尿素scr系统中，尿素水溶液经尿素喷嘴喷入排气管，需要经过蒸发、热解、水解等物理化学过程形成还原剂(nh3、hnco)来与发动机排放污染物nox发生氧化还原反应，最终达到降低nox排放的目的。其中，尿素scr系统中一般采用尿素混合器来组织气流的运动，尿素混合器一般设置在尿素喷嘴与催化剂载体之间。

尿素混合器可以促进尿素和排气混合，优化尿素分布，还能减少氨泄漏，但是在排气温度较低工况下，尿素水溶液会由于接触到低温壁面、雾化质量差等原因出现不能完全分解的现象，反应过程中生成三聚氰酸二酰胺和三聚氰胺等成分复杂的络合物，这些络合物聚集到一定程度就会形成结晶体，且现有尿素混合器内的尾气流动很慢，更加剧了结晶体的形成。这种结晶体绝大多数出现在尿素混合器表面，呈白色块状，质地坚硬，且能随着尿素水溶液的持续喷射不断增大，结晶体增大到一定程度会堵塞尿素混合器，极大增加排气背压，导致整机性能恶化。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种自适应尿素混合器，以解决上述现有技术存在的问题，能够自适应发动机不同工况下排气流量的变化，自动清除内部结晶体，防止结晶体堵塞尿素混合器，避免发动机排气背压过大，保证发动机的使用性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种自适应尿素混合器，包括壳体、第一移动板、第二移动板、第一固定环、第一导流板、第二导流板和尿素喷嘴；所述壳体为空心筒体，所述壳体在两相对的端部分别形成进气口和排气口，所述壳体内部自所述进气口至所述排气口依次设置有所述第一移动板、所述第二移动板和所述第一固定环；所述第一固定环周向固定连接于所述壳体的内侧壁上，所述第一固定环上周向固定设置有多个平行设置的导向柱，且各所述导向柱均向所述进气口延伸，各所述导向柱上均设置有第一限位部和第二限位部，且所述第二限位部位于所述第一固定环与所述第一限位部之间；所述第一移动板滑动套设于所述第一限位部与所述第二限位部之间的所述导向柱上，所述第二移动板滑动套设于所述第二限位部与所述第一固定环之间的所述导向柱上，且所述第二限位部与所述第一移动板之间的所述导向柱上套设有第一弹性支撑元件，所述第一固定环与所述第二移动板之间的所述导向柱上套设有第二弹性支撑元件；所述第一导流板和所述第二导流板的一端均固定连接于所述第一固定环上，且所述第一导流板和所述第二导流板均向所述进气口延伸并依次穿过所述第二移动板和所述第一移动板，所述第一移动板和所述第二移动板上分别设置有第一缺口和第二缺口，所述第一缺口和所述第二缺口分别位于所述第一导流板的两侧，所述第一移动板、所述第二移动板、所述第一导流板和所述第二导流板之间形成混合空间；所述尿素喷嘴设置于与所述混合空间对应的所述壳体侧壁上。

优选的，还包括第二固定环，所述第二固定环周向固定连接于所述壳体的内侧壁上，且所述第二固定环位于所述第一移动板与所述进气口之间，所述第一导流板、所述第二导流板以及各所述导向柱均延伸至所述第二固定板并与所述第二固定板固定连接。

优选的，所述进气口用于与排气管连接，所述第一弹性支撑元件的刚度大于所述第二弹性支撑元件的刚度。

优选的，所述第二导流板包括一轴线平行于所述壳体的轴线的第一弧形板。

优选的，所述第一导流板包括导流平板和自所述导流板一侧成型的第二弧形板，所述第二弧形板的轴线平行于所述壳体的轴线。

优选的，所述第一弹性支撑元件和所述第二弹性支撑元件均为弹簧。

优选的，所述第一移动板和所述第二移动板上分别设置有用于穿设所述第一导流板的第一导向槽和第二导向槽，所述第一导向槽和所述第二导向槽均与所述第一导流板间隙配合；所述第一移动板和所述第二移动板上分别设置有用于穿设所述第二导流板的第三导向槽和第四导向槽，所述第三导向槽和所述第四导向槽均与所述第二导流板间隙配合。

优选的，所述导向柱设置有三个，且在所述第一固定环上的周向均匀分布。

优选的，所述第一弹性支撑元件和所述第二弹性支撑元件的初始状态均为压缩状态。

优选的，所述第一移动板和所述第二移动板上均分布有多个通气孔。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供的自适应尿素混合器，第一移动板、第二移动板、第一导流板和第二导流板之间形成混合空间，使用时，进气口用于与排气管连接，尾气排放时，尾气自第一缺口进入至混合空间与尿素喷嘴喷射的尿素水溶液混合后由第二缺口排出并进入至后续的催化器内进行催化反应，尿素水溶液在排气的作用下在混合空间内形成旋流，混合效果好，可在一定程度上降低结晶体的生成。当尾气压力大于第二弹性支撑元件对第二移动板的弹性支撑力时，第二移动板向靠近第一固定环的方向移动，当尾气压力大于第一弹性支撑元件对第一移动板的弹性支撑力时，第一移动板向靠近第二移动板的方向移动，第一移动板和第二移动板移动的过程中，第一导流板和第二导流板侧壁上附着的结晶体被一移动板和第二移动板刮蹭下来，并随尾气排出，第一导流板的宽度根据尿素喷嘴的喷射范围设计，能够完全覆盖到尿素喷嘴喷射范围内的易结晶区域，杜绝了结晶体的增长，能够自适应发动机不同工况下排气流量的变化，实现自动清除内部结晶体，防止结晶体堵塞尿素混合器，避免发动机排气背压过大，保证发动机的使用性能，提高了发动机以及自适应尿素混合器的使用寿命。

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为本发明提供的自适应尿素混合器的整体结构示意图；

图2为本发明提供的自适应尿素混合器去除壳体后的一个角度的结构示意图；

图3为本发明提供的自适应尿素混合器去除壳体后的另一个角度的结构示意图；

图4为本发明提供的自适应尿素混合器去除壳体及第二固定环后的结构示意图；

图5为本发明提供的自适应尿素混合器去除壳体、第二固定环及第一移动板后的一个角度的结构示意图；

图6为本发明提供的自适应尿素混合器去除壳体、第二固定环及第一移动板后的另一个角度的结构示意图。

图中：1-壳体；2-第一移动板；3-第二移动板；4-第一固定环；5-第一导流板；6-第二导流板；7-尿素喷嘴；8-进气口；9-导向柱；10-第一限位部；11-第二限位部；12-第一弹性支撑元件；13-第二弹性支撑元件；14-混合空间；15-第一缺口；16-第二缺口；17-第二固定环。

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。

本发明的目的是提供一种自适应尿素混合器，以解决上述现有技术存在的问题，能够自适应发动机不同工况下排气流量的变化，自动清除内部结晶体，防止结晶体堵塞尿素混合器，避免发动机排气背压过大，保证发动机的使用性能。

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。

如图1～6所示，本发明提供一种自适应尿素混合器，于本发明一具体的实施例中，自适应尿素混合器包括壳体1、第一移动板2、第二移动板3、第一固定环4、第一导流板5、第二导流板6和尿素喷嘴7；壳体1为空心筒体，壳体1在两相对的端部分别形成进气口8和排气口，壳体1内部自进气口8至排气口依次设置有第一移动板2、第二移动板3和第一固定环4；第一固定环4周向固定连接于壳体1的内侧壁上，第一固定环4上周向固定设置有多个平行设置的导向柱9，且各导向柱9均向进气口8延伸，各导向柱9上均设置有第一限位部10和第二限位部11，且第二限位部11位于第一固定环4与第一限位部10之间；第一移动板2滑动套设于第一限位部10与第二限位部11之间的导向柱9上，第二移动板3滑动套设于第二限位部11与第一固定环4之间的导向柱9上，且第二限位部11与第一移动板2之间的导向柱9上套设有第一弹性支撑元件12，第一固定环4与第二移动板3之间的导向柱9上套设有第二弹性支撑元件13；第一导流板5和第二导流板6的一端均固定连接于第一固定环4上，且第一导流板5和第二导流板6均向进气口8延伸并依次穿过第二移动板3和第一移动板2，第一移动板2和第二移动板3上分别设置有第一缺口15和第二缺口16，第一缺口15和第二缺口16分别位于第一导流板5的两侧，第一移动板2、第二移动板3、第一导流板5和第二导流板6之间形成混合空间14；尿素喷嘴7设置于与混合空间14对应的壳体1侧壁上用于向混合空间14内喷射尿素水溶液。

本发明提供的自适应尿素混合器，第一移动板2和第二移动板3的截面形状与壳体1内腔的截面形状相适应，并在第一移动板2和第二移动板3上分别设置有第一缺口15和第二缺口16，第一缺口15和第二缺口16分别位于第一导流板5的两侧，第一缺口15和第二缺口16优选分别开设于第一移动板2和第二移动板3的边缘上，第一移动板2、第二移动板3、第一导流板5和第二导流板6之间形成混合空间14，使用时，进气口8用于与排气管连接，尾气排放时，尾气自第一缺口15进入至混合空间14与尿素喷嘴7喷射的尿素水溶液混合后由第二缺口16排出并进入至后续的催化器内进行催化反应，尿素水溶液在排气的作用下在混合空间14内形成旋流，混合效果好，可在一定程度上降低结晶体的生成。当尾气压力大于第二弹性支撑元件13对第二移动板3的弹性支撑力时，第二移动板3向靠近第一固定环4的方向移动，当尾气压力大于第一弹性支撑元件12对第一移动板2的弹性支撑力时，第一移动板2向靠近第二移动板3的方向移动，第一移动板2和第二移动板3移动的过程中，第一导流板5和第二导流板6侧壁上附着的结晶体被一移动板和第二移动板3刮蹭下来，并随尾气排出，第一导流板5的宽度根据尿素喷嘴7的喷射范围设计，能够完全覆盖到尿素喷嘴7喷射范围内的易结晶区域，杜绝了结晶体的增长，能够自适应发动机不同工况下排气流量的变化，实现自动清除内部结晶体，防止结晶体堵塞尿素混合器，避免发动机排气背压过大，保证发动机的使用性能，提高了发动机以及自适应尿素混合器的使用寿命。

于本发明另一具体的实施例中，为了提高自适应尿素混合器结构稳定性和强度，自适应尿素混合器还包括第二固定环17，第二固定环17周向固定连接于壳体1的内侧壁上，且第二固定环17位于第一移动板2与进气口8之间，第一导流板5、第二导流板6以及各导向柱9均延伸至第二固定板并与第二固定板固定连接。

于本发明另一具体的实施例中，自适应尿素混合器的进气口8用于与排气管连接，第一弹性支撑元件12的刚度大于第二弹性支撑元件13的刚度。当排气压力逐渐增大时，由于第一弹性支撑元件12的刚度大于第二弹性支撑元件13的刚度，第二移动板3会先于第一移动板2移动，且第二移动板3的移动距离要大于第一移动板2的移动距离，使得混合空间14的容积变大，实现适应发动机不同工况的排气流量的变化而变化混合效率，既保证了尿素水溶液与尾气的混合效果，使得尿素水溶液与尾气混合充分，又能够有效避免发动机排气背压过大，保证发动机的使用性能，第一弹性支撑元件12的刚度设置为在最大的排气压力下，使得第一移动板2的移动后的位置不超过尿素喷嘴7的位置，最好使得第一移动板2的位置保持在尿素喷嘴7的喷射范围之外。

于本发明另一具体的实施例中，为了方便第一移动板2和第二移动板3的移动，减少移动阻力，自适应尿素混合器的第二导流板6包括一轴线平行于壳体1的轴线的第一弧形板。第一导流板5包括导流平板和自导流板一侧成型的第二弧形板，第二弧形板的轴线平行于壳体1的轴线。

于本发明另一具体的实施例中，自适应尿素混合器的第一弹性支撑元件12和第二弹性支撑元件13均为弹簧。

于本发明另一具体的实施例中，自适应尿素混合器的第一移动板2和第二移动板3上分别设置有用于穿设第一导流板5的第一导向槽和第二导向槽，第一导向槽和第二导向槽均与第一导流板5间隙配合；第一移动板2和第二移动板3上分别设置有用于穿设第二导流板6的第三导向槽和第四导向槽，第三导向槽和第四导向槽均与第二导流板6间隙配合。

于本发明另一具体的实施例中，自适应尿素混合器的导向柱9设置有三个，且在第一固定环4上的周向均匀分布。

于本发明另一具体的实施例中，当排气量减小时，为了使得第一移动板2和第二移动板3易于回复原位，避免自适应尿素混合器使用过程中由于弹性元件在导向柱9上晃动而产生噪音，自适应尿素混合器的第一弹性支撑元件12和第二弹性支撑元件13的初始状态均为压缩状态，使得第一弹性支撑元件的两端分别抵压于第一移动板和第二限位部上，第二弹性支撑元件的两端分别抵压于第二移动板和第一固定环上。

于本发明另一具体的实施例中，为了进一步减小背压，自适应尿素混合器的第一移动板2和第二移动板3上均分布有多个通气孔。

需要说明的是，本发明提供的自适应尿素混合器，并不限于仅设置第一移动板和第二移动板两块可以沿导向柱滑动的移动板，可在第二移动板和第一固定环之间设置任意个滑动套设于导向柱上的移动板，并在各移动板上开设通气孔，相邻的移动板之间以及第一固定环与邻近的移动板之间均各自设置有弹性支撑元件，本发明提供的自适应尿素混合器至少包括第一移动板和第二移动板即可，使得第一移动板、第二移动板、第一导流板和第二导流板之间形成混合空间便于尿素水溶液与尾气混合，利于提高混合效率。也并不限制第一移动板和第二移动板的形状，能够实现在壳体内滑动并使得排气管排放的尾气均进入至混合空间内与尿素水溶液混合即可。本发明提供的自适应尿素混合器，第一弹性支撑元件和第二弹性支撑元件也不限于弹簧，其他能够起到弹性支撑作用的弹性元件也可。本发明提供的自适应尿素混合器，也不限制第一限位部和第二限位部和形状和结构设置，第一限位部和第二限位部可拆卸连接或固定连接于导向柱上均可，只要能够实现分别限制第一移动板和第二移动板的移动位移即可。本发明提供的自适应尿素混合器，也不限制壳体内腔的横截面形状，为圆形、方形或其他多边形均可。

本发明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方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。