CN110761878A - 箱式集成尿素喷嘴后处理器总成 - Google Patents
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Abstract
本发明属于发动机设备技术领域，涉及一种箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，包括壳体，其具有轴向贯通的两个端口及设置于壳体表面的进气口；隔板总成，紧配合设置于壳体内，其包括相互平行设置的第一隔板、第二隔板，封装外壳设置于第一隔板、第二隔板之间，封装外壳的进气端依次连接载体、衬垫、吸声板及圆隔板，尾管接管配合设置于圆隔板、吸声板的安装孔中；内端盖总成，压装于壳体内端，其包括内端盖、混合管，混合管一端连接于内端盖上部的连接孔中，内端盖的边缘与壳体密封连接。后处理器总成在使用过程中，结晶产生后可方便快捷地进行清理、维修，具备很强的布置优势及市场竞争力。
Description
技术领域
本发明属于发动机设备技术领域，涉及一种箱式集成尿素喷嘴后处理器总成。
背景技术
国四、国五的排放法规中排气污染物（主要是颗粒PM和氮氧化合物NOx）的限值，与国三排放法规相比降低很多。在发动机机内很难同时实现降低上述两种排气污染物，因此选择催化还原后处理***成为满足国四、国五的排放法规的技术路线之一，其能有效降低排气污染物中氮氧化合物的含量，使发动机的排气污染物满足国四、国五的排放法规要求。
随着选择催化还原后处理技术的大量应用，作为还原剂的尿素水溶液需要提前通过尿素喷嘴喷射入排气管路中与废气充分混合均匀，雾化水解生成氨气，氨气在后处理器载体上与NOx发生氧化还原反应，去除氮氧化物。在尿素水溶液的雾化水解过程中，由于温度、流动等条件的影响，尿素水溶液会生成缩二脲、三聚氰胺等固态副产物，即尿素结晶。在众多结晶的影响因素中，尿素喷嘴的布置条件的要求是比较苛刻的，要在保证尿素混合均匀性的同时降低尿素结晶风险。这就要求管路保证特定的弯曲角度、喷嘴座焊接高度、喷嘴偏心布置等，以保证尿素水溶液与排气混合尽量均匀，不易产生湿壁现象，从而造成尿素结晶产生，这样的要求对于某些车型排气管路的布置是很困难的。
随着国内物流产业高速发展和国家治理超载法规的严格实施，长途运输车出现了一种新型的工况：轻载、高速工况，这种工况出现的原因是，大量百货的高速物流运输形式，满载一车都是皮鞋、羽绒服，载重只有5吨左右，高速公路行驶80-90km/h，使发动机长期处于1300r/min左右，20%-30%负荷范围内工作，该工况尿素喷射量较大、排气温度较低，更容易形成尿素结晶。在这种工况下，传统管路上布置尿素喷嘴的混合结构的抗结晶能力非常不足，急需采用高效混合器，提升混合结构的尿素混合、雾化水解的能力，降低结晶的产生，而在传统管路上布置混合器，空间布置困难、生产工艺复杂、混合器的背压大，而将尿素混合器布置在后处理器的混合腔，可充分利用空间，同时实现混合均匀和抗结晶两个功能，同时排气会给混合器与尿素接触的壁面加热，大大降低了轻载高速工况的尿素结晶的风险。
另外，一旦尿素结晶真的发生了，用户或服务站也需要有可观察、可清理结晶的结构，提高后处理器的可维修性，延长后处理器的寿命。
因此，现在急需一种集成型的、模块化的、带混合器的、可拆卸清理检查的、简单低成本的尿素喷嘴布置方式，可以同时实现尿素的均匀混合和较强的抗尿素结晶能力。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，后处理器总成在使用过程中，结晶产生后可方便快捷地进行清理、维修，具备很强的布置优势及市场竞争力。
按照本发明的技术方案：一种箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，包括壳体，其具有轴向贯通的两个端口及设置于壳体表面的进气口；
隔板总成，紧配合设置于壳体内，其包括相互平行设置的第一隔板、第二隔板，封装外壳设置于第一隔板、第二隔板之间，封装外壳的进气端依次连接载体、衬垫、吸声板及圆隔板，尾管接管配合设置于圆隔板、吸声板的安装孔中；
内端盖总成，压装于壳体内端，其包括内端盖、混合管，混合管一端连接于内端盖上部的连接孔中，内端盖的边缘与壳体密封连接，混合管对应于内端盖的内端连接第一口座，混合管支撑于第一隔板、第二隔板上部的安装孔中；
尿素喷嘴座总成，密封连接于隔板总成的进气端；
进气管总成，连接于壳体的进气口；
外端盖总成，密封连接于壳体的外端口。
作为本发明的进一步改进，所述混合管靠近内端盖一端表面设置混合器。
作为本发明的进一步改进，所述外端盖总成包括外端盖、支架及导流板，所述支架固定于外端盖上，导流板设置于支架上，且导流板置于混合管出气侧的轴向外端。
作为本发明的进一步改进，所述外端盖上设有气流导向槽，气流导向槽的下部对应于外壳的轴向进气端口处。
作为本发明的进一步改进，所述尿素喷嘴座总成包括安装管、保温管、尿素喷嘴座及第二口座，保温管设置于安装管内，并通过第二口座紧固，尿素喷嘴座设置于保温管内轴端形成的安装座上。
作为本发明的进一步改进，所述进气管总成包括方法兰及通过六角螺母与方法兰紧固连接的进气管。
作为本发明的进一步改进，所述尿素喷嘴座总成通过卡环固定连接于内端盖总成上。
作为本发明的进一步改进，所述尾管接管连接弧形状的尾管。
本发明的技术效果在于：本发明产品结构简单、合理，可有效实现旋流混合技术，在整个排气的流动过程中，依次经混合单元、后处理单元、消声单元，混合单元采用了旋流混合器、导流板形成的非接触式旋流混合结构，在充分保证尿素水溶液混合均匀的同时，降低尿素结晶风险。首先，排气进入中间腔，对旋流混合器的外侧管壁进行加热，提高了壁面温度，使尿素水溶液在湿壁后，更容易蒸发，减少湿壁液膜厚度，从而降低了结晶风险；其次，排气通过旋流片后，与尿素水溶液混合，在混合管内旋转前进，加大了尿素水溶液和排气混合的距离，更有利于排气和尿素水溶液的热量交换，使尿素水溶液的雾化水解更加充分，降低了尿素结晶的风险，同时提高了尿素的混合均匀性。
本发明产品最关键技术为保证密封性的可拆卸尿素喷嘴座结构。该结构为凹凸台阶口座加环形密封垫、加V型卡箍总成的密封结构。可以很好的保证密封性，不产生气体及尿素泄漏，可多次重复使用。该技术保证了一旦尿素结晶和堵塞真的发生，我们可以通过打开可拆卸结构观察。同时该结构打开后可以完全观察并清理尿素混合管，开孔大小保证在100mm以上，方便用工具简单清理的尿素结晶，避免因尿素结晶造成整个后处理器总成的失效换件，大大提高了后处理器的可维修性。
后处理器采用集成尿素喷嘴座的方案，可以大大提高***集成性、通用性、美观性。在大大降低排气管路布置难度的同时，由于尿素喷嘴布置在后处理器上，排气管路的材料可以由不锈钢管路改为低碳钢管路加涂层防护，可以降低60%以上的成本。尿素供给管路、冷却水管的布置也更为合理、整齐，同时也可以相应减短管路的长度，降低成本。
附图说明
图1是箱式集成尿素喷嘴后处理器总成的外观及剖视图。
图2是箱式集成尿素喷嘴后处理器总成的零件分解图。
图3是隔板总成的零件分解图。
图4是内端盖总成的零件分解图。
图5是外端盖总成的零件分解图。
图6是尿素喷嘴座总成的零件分解图。
图7是进气管总成的零件分解图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
图1~7中，包括氮氧传感器座1、卡环2、尿素喷嘴座总成3、垫密片4、内端盖总成5、进气管总成6、温度传感器座7、外端盖总成8、隔板总成9、尾管10、圆隔板11、吸声板12、尾管接管13、第一隔板14、衬垫15、载体16、封装外壳17、第二隔板18、第一口座19、内端盖20、混合管21、导流板22、支架23、外端盖24、壳体25、第二口座26、尿素喷嘴座27、保温管28、安装管29、方法兰30、六角螺母31、进气管32等。
如图1~7所示，本发明是一种箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，包括壳体25，壳体25轴向两端为开口结构，隔板总成9紧配合设置于壳体25内，隔板总成9包括相互平行设置的第一隔板14、第二隔板18，第一隔板14、第二隔板18的边缘贴合设置于壳体25的内壁，第一隔板14、第二隔板18两者安装孔中配合设置封装外壳17，封装外壳17的轴向内端依次设置载体16、衬垫15、尾管接管13、吸声板12及圆隔板11，圆隔板11、吸声板12两者安装孔中配合设置尾管接管13，尾管接管13的轴向端部连接弧形状的尾管10，尾管10上还设置有氮氧传感器座1。
内端盖总成5配合连接于隔板总成9上，内端盖总成5上包括内端盖20、连接于内端盖20上的混合管21，混合管21的进口穿过内端盖20并连接第一口座19，混合管21上靠近内端盖20处设置混合器，混合器的结构为混合管21上沿圆周方向均布设置的若干个导风扇叶，每个导风扇叶均配合设置一个连通混合管21内腔的条形进风口，内端盖20的边缘紧固连接于壳体25上。混合管21的外端穿设于第一隔板14、第二隔板18上的支撑孔中，其中第一隔板14上的支撑孔的规格大于混合管21的外径，以使得发动机气流可以有效通过，从而经由混合管21上的混合器部位进入到混合管21内部，然后朝向外端盖总成8一侧流动，然后经由外端盖24内侧面导流至封装外壳17内，经由封装外壳17端部的尾管10排出。可以理解的是，混合管21的进口端连接混合器34，混合器34的圆周表面均布设置一圈叶片，在第一隔板14与内端盖20之间设置消声单元33。
内端盖总成5的内端轴向端部依次连接垫密片4、尿素喷嘴座总成3，尿素喷嘴座总成3通过卡环2紧固于内端盖总成5的第一口座19上。
尿素喷嘴座总成3包括安装管29、保温管28、尿素喷嘴座27及第二口座26，其中安装管29紧配合连接于第一口座19上，保温管28配合设置于安装管29内，尿素喷嘴座27安装于保温管28上，第二口座26与保温管28紧固连接，为了实现尿素喷嘴座27与保温管28的可靠稳固连接，在保温管28上设置有与尿素喷嘴座27相配合的结构。
壳体25上对应于第一隔板14、第二隔板18之间的区域设置有进气口，进气管总成6紧配合连接于进气口上。进气管总成6包括方法兰30及与方法兰30紧固连接的进气管32，方法兰30与进气管32之间通过六角螺母31紧固连接。
壳体25的外端部封盖设置外端盖总成8，外端盖总成8包括外端盖24，外端盖24的内表面上设置导气槽，外端盖24的导气槽中设置支架23，支架23上连接导流板24，导流板24设置于混合管21的轴向出气端，导气槽的下端延伸至封装外壳17的进气口处。为了对气流温度进行有效监控，在壳体25上对应于隔板总成9的外端与外端盖总成8之间设置温度传感器座7。
本发明采用凹凸台阶面带定位的口座密封连接结构，保温管28上设置有凹台阶面，尿素喷嘴座27上设置凸台阶面，尿素喷嘴座27的凸台阶面与凹台阶面紧配合，在保证密封性能的同时形成可拆卸尿素喷嘴座结构，方便观察和清理后处理器混合器内部结晶。连接件采用V型槽卡箍总成，简单可靠，装配远远方便于法兰螺栓连接结构，并有着良好的压紧力和对中修正性。
本发明专利的后处理器总成，可以解决管路尿素喷嘴布置、管路尿素泄漏结晶、管路内部尿素结晶的行业难题，可以自由应用在紧耦合后处理器的***中。布置紧凑，尤其适用于布置空间较小，管路布置困难，后处理器紧耦合发动机布置的***。总成性能可靠，有混合器单元保证尿素混合均匀性，大大提升抗尿素结晶能力。零件通用性好，加工制造工艺简单，整车布置方便，总成可靠性好，具有很强的市场竞争力。
Claims (8)
1.一种箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，包括壳体（25），其具有轴向贯通的两个端口及设置于壳体（25）表面的进气口；
隔板总成（9），紧配合设置于壳体（25）内，其包括相互平行设置的第一隔板（14）、第二隔板（18），封装外壳（17）设置于第一隔板（14）、第二隔板（18）之间，封装外壳（17）的进气端依次连接载体（16）、衬垫（15）、吸声板（12）及圆隔板（11），尾管接管（13）配合设置于圆隔板（11）、吸声板（12）的安装孔中；
内端盖总成（5），压装于壳体（25）内端，其包括内端盖（20）、混合管（21），混合管（21）一端连接于内端盖（20）上部的连接孔中，内端盖（20）的边缘与壳体（25）密封连接，混合管（21）对应于内端盖（20）的内端连接第一口座（19），混合管（21）支撑于第一隔板（14）、第二隔板（18）上部的安装孔中；
尿素喷嘴座总成（3），密封连接于隔板总成（9）的进气端；
进气管总成（6），连接于壳体（25）的进气口；
外端盖总成（8），密封连接于壳体（25）的外端口。
2.如权利要求1所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述混合管（21）靠近内端盖（20）一端表面设置混合器。
3.如权利要求1所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述外端盖总成（8）包括外端盖（24）、支架（23）及导流板（22），所述支架（23）固定于外端盖（24）上，导流板（22）设置于支架（23）上，且导流板（22）置于混合管（21）出气侧的轴向外端。
4.如权利要求3所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述外端盖（24）上设有气流导向槽，气流导向槽的下部对应于外壳（17）的轴向进气端口处。
5.如权利要求1所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述尿素喷嘴座总成（3）包括安装管（29）、保温管（28）、尿素喷嘴座（27）及第二口座（26），保温管（28）设置于安装管（29）内，并通过第二口座（26）紧固，尿素喷嘴座（27）设置于保温管（28）内轴端形成的安装座上。
6.如权利要求1所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述进气管总成（6）包括方法兰（30）及通过六角螺母（31）与方法兰（30）紧固连接的进气管（32）。
7.如权利要求1所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述尿素喷嘴座总成（3）通过卡环（2）固定连接于内端盖总成（5）上。
8.如权利要求1所述的箱式集成尿素喷嘴后处理器总成，其特征在于，所述尾管接管（13）连接弧形状的尾管（10）。
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