一种尿素混合器、SCR系统、柴油机及车辆的制作方法

本发明属于尿素混合器领域，具体涉及一种尿素混合器、scr系统、柴油机及车辆。

背景技术：

1、柴油机后处理装置通常采用ch喷射+doc+dpf+scr的技术路线。ch喷射在柴油机的涡后进行dpf再生时的燃油喷射，doc、dpf和scr处理单元既可以分体连接；也可以集成在一起，同时集成各功能单元的传感器等部件，实行总成的形式进行安装。

2、其中，scr技术是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术之一。根据功能主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元三部分；其中尿素剂量单元根据有无空气辅助喷射可分为气助式喷射系统和非气助式喷射系统；scr系统的控制单元与发动机的控制单元(ecu)集成在一起，主要是用来执行scr控制策略，并根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力传感器信号控制尿素剂量单元，根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气气流中；尿素剂量单元主要包括尿素箱、尿素供给单元、尿素喷射单元、加热组件及连接管路和线路，保证尿素溶液的充分雾化和分解；催化反应单元主要包括scr催化剂、载体及其封装，用来将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物还原为氮气和水。

3、但是尿素喷射到scr载体上时，很容易在温度较低或者排气流速较慢的情况下形成结晶，尿素结晶后会附着在scr载体表面，降低scr载体对nox的转化效率，并且增加发动机本体的排气压力，从而恶化发动机的功率和油耗。尿素结晶问题威胁着scr系统的使用寿命和性能，结晶会产生背压，腐蚀材料，大大降低scr系统的性能。如果因为结晶问题导致了scr系统的损坏，还会带来昂贵的更换费用；

4、目前解决结晶的方式有多种，目前大部分是采用增加混合装置的方式来防止结晶；在专利cn202010215868.9中公开了一种半槽孔管式尿素混合装置，包括尿素喷嘴、旋流管组件、z形隔板、旋流板、内筒体组件以及外筒体组件；其中尿素喷嘴安装于外筒体组件上，旋流管组件插入z形隔板上的开洞内并焊接，然后和旋流板一同塞入内筒体组件内，外筒体组件作为隔热部件套在内筒体组件外侧，所述尿素喷嘴设置在外筒体组件上端。本混合装置可实现尿素与气流的混合、提高scr载体端面上氨气分布均匀性。

5、但是该专利公开的混合装置存在以下问题：

6、1.旋流管为柱形，但是尿素喷嘴喷出的尿素呈扇形分布，因此，旋流管对尿素加速效果相对比较差；

7、2.该专利的z形隔板与内筒体内垂直布置，对气流冲击影响大，背压增加明显。

8、3.该专利中的半槽孔管一半边开槽，这种设计其主要是为了解决背压的问题，但是由于其侧面开槽，所以导致气流的流速减慢，所以无法解决结晶的问题，同时其整流效果也比较差。

9、4.该半槽孔管与下部堵盖的连接位置一般比较容易形成结晶，但是该专利在下部堵盖上开设长条形槽孔，无法解决连接位置结晶的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的旋流管对尿素加速效果相对比较差，z形隔板对气流冲击影响大，背压增加以及结晶的问题，本发明的目的是提供一种尿素混合器、scr系统、柴油机及车辆。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明的实施例提供了一种尿素混合器，包括旋流器、多孔管、底碗、整流板、连接板；所述的旋流器为锥形，旋流器通过连接板与多孔管上下连接，旋流器与多孔管均焊接在连接板上，同时在连接板上还设置有一个弧形板，所述的弧形板围在旋流器的非气流进入口侧；所述的多孔管的底部与底碗相连，且在其相连位置开设有一圈槽口；沿着气体流动方向，在旋流器、多孔管的后方设置整流板。

4、作为进一步的技术方案，所述的多孔管包括一个上下敞口设计的圆柱形管，在圆柱形管的侧壁上开设有若干圆形开孔，在圆柱形管侧壁的底部沿其周向开设有槽口。

5、作为进一步的技术方案，所述的旋流器沿着其周向在其侧面开设有若干槽口，在每个槽口位置设置有扇叶；在旋流器的顶部设置有与尿素喷嘴配合的孔，旋流器的锥度与尿素喷嘴喷出的尿素形成的锥度相适应，这样更利于对尿素加速，使其形成涡旋气体。

6、作为进一步的技术方案，旋流器与多孔管均焊接在连接板上，同时在连接板上还设置有一个弧形板，所述的弧形板围在旋流器的左测、右侧以及后侧，防止从前方进入的气流直接通过旋流器进入到后面的整流板；所述的弧形板凹向整流板所在侧。

7、作为进一步的技术方案，所述的底碗为一个下凹型的碗状，其焊接在多孔管的底部。

8、作为进一步的技术方案，所述整流板为一个凹形的圆盘状整流板，其沿着气流流动的方向凹陷，在整流板上开设有若干小孔。

9、第二方面，本发明还提出了一种scr系统，其内部安装有所述的尿素混合器。

10、第三方面，本发明还提供了一种柴油机，其后处理系统采用所述的scr系统。

11、第四方面，本发明还提供了一种车辆，其柴油机的处理系统采用所述的scr系统。

12、上述本发明的实施例的有益效果如下：

13、1.本发明为了同时解决结晶和背压的问题，将旋流器与多孔管均焊接在连接板上，同时在连接板上还设置有一个弧形板，弧形板围在旋流器的左测、右侧以及后侧，防止从前方进入的气流直接穿过旋流器进入到后面的整流板，同时弧形板的设计解决了现有技术中z形隔板与内筒体内垂直布置，对气流冲击影响大，背压增加明显的问题；同时再结合下面的底碗，进一步解决气流在竖向背压增加明显的问题，而且因为弧形板已经将背压问题解决了，因此，多孔管就不需要再如现有技术一半边开槽，可以设计成整体的圆柱形结构，进而解决结晶的问题；即本发明通过旋流器、多孔管、弧形板、底碗以及整流板之间的相互配合，彻底解决了scr系统的结晶问题，且还降低了混合器存在的背压问题。

14、2.本发明的旋流器的锥度与尿素喷嘴喷出的尿素形成的锥度相适应，这样更利于对尿素加速，使其形成涡旋气体；多孔管底部的槽口可以极大程度降低多孔管与弧形底碗交界处的结晶风险，弧形底碗的弧面结构可以一定程度上降低混合气流的直接冲击，之后气流经过后端的整流板后完成最终混合，整流板可以提高混合器的流动均匀性；旋流器的锥度与尿素喷嘴喷出的尿素形成的锥度相适应，这样更利于对尿素加速，使其形成涡旋气体；

15、3.本发明中的底碗为一个下凹型的碗状，其焊接在多孔管的底部，但是其与多孔管的焊接位置容易结晶，因此，在多孔管的底部开设几个凹槽，使两者之间形成间隙，防止两者焊接位置形成结晶；弧形底碗的弧面结构可以一定程度上降低混合气流的直接冲击。

技术特征：

1.一种尿素混合器，其特征在于，包括旋流器、多孔管、底碗、整流板、连接板；所述的旋流器为锥形，旋流器通过连接板与多孔管上下连接，在连接板上还设置有一个弧形板，所述的弧形板围在旋流器的非气流进入口侧；所述的多孔管的底部与凹形的底碗相连，且在多孔管与底碗的相连位置开设有一圈槽口，沿着气体流动方向，在旋流器、多孔管的后方设置整流板。

2.如权利要求1所述的尿素混合器，其特征在于，所述的多孔管包括一个上下敞口设计的圆柱形管，在圆柱形管的侧壁上开设有若干圆形开孔，在圆柱形管侧壁的底部沿其周向开设有槽口。

3.如权利要求1所述的尿素混合器，其特征在于，所述的旋流器沿着其周向在其侧面开设有若干槽口，在每个槽口位置设置有扇叶；在旋流器的顶部设置有与尿素喷嘴配合的孔。

4.如权利要求3所述的尿素混合器，其特征在于，所述的旋流器的锥度与尿素喷嘴喷出的尿素形成的锥度相适应。

5.如权利要求1所述的尿素混合器，其特征在于，所述的弧形板凹向整流板所在侧。

6.如权利要求1所述的尿素混合器，其特征在于，所述的底碗为一个下凹型的碗状，其焊接在多孔管的底部。

7.如权利要求1所述的尿素混合器，其特征在于，所述整流板为一个凹形的圆盘状整流板，其沿着气流流动的方向凹陷，在整流板上开设有若干小孔。

8.一种scr系统，其特征在于，其内部安装有权利要求1-7任一所述的尿素混合器。

9.一种柴油机，其特征在于，其后处理系统采用如权利要求8所述的scr系统。

10.一种车辆，其特征在于，其柴油机的处理系统采用如权利要求8所述的scr系统。

技术总结
本发明公开了一种尿素混合器、SCR系统、柴油机及车辆，包括旋流器、多孔管、底碗、整流板、连接板；所述的旋流器为锥形，旋流器通过连接板与多孔管上下连接，所述的多孔管的底部与底碗相连，且在其相连位置开设有一圈槽口；沿着气体流动方向，在旋流器、多孔管的后方设置整流板。本发明通过旋流器、多孔管以及整流板之间的相互配合，彻底解决了SCR系统的结晶问题。

技术研发人员：李俊普,刘伟达,曹睿鑫,郭青艳
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27