CN112746886A - U型结构带混合器的汽车尾气净化装置 - Google Patents

U型结构带混合器的汽车尾气净化装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，包括：第一壳体、第二壳体、DOC单元、DPF单元、混合器和SCR单元，第一壳体内依次设置有DOC单元和DPF单元，且DPF单元位于下游；第二壳体内依次设置有混合器和SCR单元，且SCR单元位于下游，第一壳体和第二壳体相对平行设置，DPF单元通过连接管与混合器连接；第一壳体的一端设置有进气管，第一壳体内设置有第一分配器，第一分配器位于DOC单元和进气管之间，并相互连通；尾气由DOC单元排出后进入DPF单元；尾气由DPF单元排出后进入混合器；尾气由混合器排出后进入SCR单元。本发明结构简单新颖，安装方便，可适用于大部分车辆。

Description

U型结构带混合器的汽车尾气净化装置
技术领域
本发明涉及柴油机尾气后处理领域。更具体地说，本发明涉及一种U型结构带混合器的汽车尾气净化装置。
背景技术
随着工业发展需求提高，柴油车的数量每年逐渐增加，尾气排放产生的尾气污染也越来越多。汽车尾气里含有多种污染物，包括颗粒物和氮氧化物等，这些污染物会严重损害人体健康和破坏环境。为了应对汽车尾气污染，国家出台了相关政策，，并且随着时间的推移，要求越来越严格。需要研发一种汽车尾气净化装置来治理尾气污染。
发明内容
本发明的目的是提供一种U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，结构简单新颖，安装方便，可适用于大部分车辆。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，包括：第一壳体、第二壳体、DOC单元、DPF单元、混合器和SCR单元，所述第一壳体内依次设置有所述DOC单元和DPF单元，且所述DPF单元位于下游；所述第二壳体内依次设置有所述混合器和SCR单元，且所述SCR单元位于下游，所述第一壳体和第二壳体相对平行设置，DPF单元通过连接管与混合器连接；所述第一壳体的一端(靠近DOC单元的一端)设置有进气管，所述第一壳体内设置有第一分配器，所述第一分配器位于所述DOC单元和所述进气管之间，并相互连通；尾气由DOC单元排出后进入DPF单元；尾气由DPF单元排出后进入混合器；尾气由混合器排出后进入SCR单元。
优选的是，所述混合器包括：
混合器本体，其内部空间为中空圆柱形空腔，通过隔板将混合器本体的空腔分隔为上游腔体和下游腔体，所述连接管的出气端与所述上游腔体的上部连通；
尿素喷嘴，其与所述上游腔体的上部连通，且尿素喷嘴的出液端与连接管的出气端相对；
三片混合叶片，三片混合叶片沿上游腔体中下部的周向设置并连接于隔板上，相邻混合叶片之间的间隙小于5mm；所述混合叶片为曲面结构且凹陷面朝向上游腔体的轴向，所述混合叶片上设置有若干通孔，在所述通孔上边沿连接有挡板，所述挡板与通孔之间具有20～40°的夹角；
百叶窗，其设置于所述下游腔体内，所述百叶窗包括圆筒状的骨架和若干百叶，若干百叶平行间隔沿骨架的外周设置，所述骨架上对应百叶处设置有长条形的开口，使骨架分隔的内外腔连通，所述骨架的一端与所述隔板连接，所述骨架的另一端与第二分配器连接，所述第二分配器的下游端与SCR单元连接；所述隔板为环形结构，隔板中间的开口与骨架内腔连通；所述第二分配器的开孔位于骨架外周的下游腔体。
其中，大部分气体和尿素在上游腔体中经过混合叶片的混合后，通过隔板中间的开口进入下游腔体，所述气体和尿素在下游腔体中经过百叶窗的长条形开口后进入骨架外周的下游腔体，之后通过第二分配器的开孔进入第二分配器。
优选的是，所述第一壳体和第二壳体的横截面均为圆形，且尺寸一致。
优选的是，第一壳体的两端以及第二壳体的两端均设置有端盖。
优选的是，所述DOC单元和DPF单元均通过衬垫固定于第一壳体中；所述混合器和SCR单元均通过衬垫固定于第二壳体中。
优选的是，所述第一壳体和所述第二壳体通过卡箍与安装支架固定；所述安装支架包括一对主支架和连接架，一对主支架间隔设置于第一壳体和第二壳体之间，且所述主支架的长度方向与所述第一壳体的轴线垂直，所述主支架的两端均与连接架连接，所述连接架上设置有固定架，所述固定架与车辆大梁连接。
优选的是，所述第一壳体、第二壳体、DOC单元、DPF单元、混合器和SCR单元的数量均为一个。
优选的是，所述隔板上同圆心开设有滑槽，三片混合叶片通过连接件连接成一个整体，且混合叶片朝向隔板的一端连接有滑块，所述混合叶片通过滑块与隔板上的滑槽连接；
位于中间的混合叶片的底部设置有齿槽，所述齿槽与其下方设置的涡杆啮合，所述涡杆通过驱动装置驱动，所述驱动装置设置正反转，使中间的混合叶片往复转动且转动角度不超过45°。
本发明至少包括以下有益效果：
1、U型结构带混合器的汽车尾气净化装置中，DOC单元和DPF单元为一节，混合器和SCR单元为一节，中间由连接管连接。汽车尾气从DOC单元进入，由DOC单元排出的气体进入DPF单元，由DPF单元排出的气体进入尿素混合器，气体与尿素溶液混合后进气SCR单元，由SCR单元排出的气体进入排气管排出尾气净化装置外。四个单元均由垫块连接于第一壳体或第二壳体中，方便后期各个部分的跟换维护，安装时调整进气方向和出气方向，这种结构体现了安装的方便和维护的便利。
2、本发明拥有一种新型的尿素混合器，具体实施过程是气体从DPF单元反应完成后通过连接管流入混合器，同时尿素喷嘴喷射尿素，气流带着尿素喷雾一起在混合叶片上破碎混合，完成初步混合；初步混合的溶液气体经过隔板和百叶窗经过充分混合后，通过第二分配器均匀的进入SCR单元，实现了气体和尿素溶液的充分混合，有效防止尿素结晶。
3、汽车尾气经过尾气净化装置后可以净化掉绝大多数颗粒物和氮氧化物。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1是本发明U型结构带混合器的汽车尾气净化装置的结构示意图；
图2是本发明U型结构带混合器的汽车尾气净化装置的剖视图；
图3是本发明混合器的结构示意图；
图4是本发明U型结构带混合器的汽车尾气净化装置的主视图；
图5是本发明滑槽和滑块的设置示意图；
图6是本发明齿槽和涡杆的设置示意图。
附图标记说明：1第一壳体，2第二壳体，3 DOC单元，4 DPF单元，5混合器，6 SCR单元，7进气管，8隔板，9连接管，10尿素喷嘴，11混合叶片，12挡板，13通孔，14百叶，15骨架，16第二分配器，17开孔，18端盖，19衬垫，20卡箍，21主支架，22连接架，23固定架，24 SCR单元出气管，25滑槽，26滑块，27齿槽，28涡杆。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1～6所示，本发明提供一种U型结构带混合器5的汽车尾气净化装置，包括：第一壳体1、第二壳体2、DOC单元3、DPF单元4、混合器5和SCR单元6，其特征在于，所述第一壳体1内依次设置有所述DOC单元3和DPF单元4，且所述DPF单元4位于下游；所述第二壳体2内依次设置有所述混合器5和SCR单元6，且所述SCR单元6位于下游，所述第一壳体1和第二壳体2相对平行设置，DPF单元4通过连接管9与混合器5连接；所述第一壳体1的一端(靠近DOC单元3的一端)设置有进气管7，进气管7用于接发动机出气管，所述第一壳体1内设置有第一分配器，所述第一分配器位于所述DOC单元3和所述进气管7之间，并相互连通；尾气由DOC单元3排出后进入DPF单元4；尾气由DPF单元4排出后进入混合器5；尾气由混合器5排出后进入SCR单元6。
在另一个技术方案中，所述混合器5包括：
混合器5本体，其内部空间为中空圆柱形空腔，通过隔板8将混合器5本体的空腔分隔为上游腔体和下游腔体，所述连接管9的出气端与所述上游腔体的上部连通；
尿素喷嘴10，其与所述上游腔体的上部连通，且尿素喷嘴10的出液端与连接管9的出气端相对；
三片混合叶片11，三片混合叶片11沿上游腔体中下部的周向设置并连接于隔板8上，相邻混合叶片11之间的间隙小于5mm；所述混合叶片11为曲面结构且凹陷面朝向上游腔体的轴向，所述混合叶片11上设置有若干通孔13，在所述通孔13上边沿连接有挡板12，所述挡板12与通孔13之间具有20～40°的夹角；
百叶窗，其设置于所述下游腔体内，所述百叶窗包括圆筒状的骨架15和若干百叶14，若干百叶14平行间隔沿骨架15的外周设置，所述骨架15上对应百叶处设置有长条形的开口，使骨架15分隔的内外腔连通，所述骨架15的一端与所述隔板8连接，所述骨架15的另一端与第二分配器16连接，所述第二分配器16的下游端与SCR单元6连接；所述隔板8为环形结构，隔板8中间的开口与骨架15内腔连通；所述第二分配器16的开孔17位于骨架15外周的下游腔体。
其中，大部分气体和尿素在上游腔体中经过混合叶片11的混合后，通过隔板8中间的开口进入下游腔体，所述气体和尿素在下游腔体中经过百叶窗的长条形开口后进入骨架15外周的下游腔体，之后通过第二分配器16的开孔17进入第二分配器16。
该汽车尾气净化装置的工作过程为：柴油发动机尾气气体由进气管进入，经过第一分配器均布气流，流入DOC单元中产生反应，DOC单元3氧化细小颗粒物(可溶性有机物SOF、PAH)，消除绝大部分CO和HC，将部分NO氧化成NO2为下游的DPF单元4低温再生提供反应物质和条件，同时可以调整尾气中NO:NO2比例，加速其在SCR单元6中的反应速度，排气升温后能为DPF单元4提供高温反应环境。气体从DOC单元3流出后进入DPF单元4进行反应，在DPF单元4中，低温氧化可溶性有机物SOF、PAH，捕集、高温氧化颗粒物(碳颗粒)，完成了对颗粒物的净化。气体从DPF单元4反应完成后通过连接管9流入混合器5部分，同时尿素喷嘴10喷射尿素，气流带着尿素喷雾一起在混合叶片11上破碎混合，完成初步混合；初步混合的溶液气体经过隔板8和百叶窗，实现充分混合后，通过第二分配器16均匀的进入SCR单元6。充分混合尿素的气体进入SCR单元6，在SCR中产生反应，在SCR单元6中将尾气中的氮氧化物转化成N2和水，N2和水经过SCR单元6出气管24放到空气中，完成了对氮氧化物的净化。
进一步地，所述第一壳体1和第二壳体2的横截面均为圆形。
进一步地，第一壳体1的两端均设置有端盖18；第二壳体2的两端均设置有端盖18。
进一步地，所述DOC单元3和DPF单元4均通过衬垫19固定于第一壳体1中；所述混合器5和SCR单元6均通过衬垫19固定于第二壳体2中。
进一步地，所述第一壳体1和所述第二壳体2通过卡箍20固定于安装支架；所述安装支架包括一对主支架21和连接架22，一对主支架21设置间隔于第一壳体1和第二壳体2之间，且所述主支架21的长度方向与所述第一壳体1的轴线垂直，所述主支架21的两端均与连接架22连接，所述连接架22上设置有固定架23，所述固定架23与车辆大梁连接。安装支架用于尾气净化装置与车辆的固定，保证了第一壳体1的进气管与发动机出气管连接稳定，尾气净化装置在车辆上的稳定与牢固。
进一步地，所述第一壳体1、第二壳体2、DOC单元3、DPF单元4、混合器5和SCR单元6的数量均为一个。
在另一个技术方案中，所述隔板8上同圆心开设有滑槽25，三片混合叶片11通过连接件连接成一个整体，且混合叶片11朝向隔板8的一端连接有滑块26，所述混合叶片11通过滑块26与隔板8上的滑槽25连接；
位于中间的混合叶片11的底部设置有齿槽27，所述齿槽27与其下方设置的涡杆28啮合，所述涡杆28通过驱动装置驱动，所述驱动装置设置正反转，使中间的混合叶片11往复转动且转动角度不超过45°。
在上述技术方案中，中间的混合叶片和其两侧的混合叶片连接形成一个整体，中间的混合叶片的滑块在滑槽中可以滑动，通过电机正反转驱动涡杆转动，从而带动滑块在滑槽中左右做曲线运动，使混合叶片在隔板的下部做小角度的摆动，尿素和气体更加充分混合。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (8)

1.一种U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，包括：第一壳体、第二壳体、DOC单元、DPF单元、混合器和SCR单元，其特征在于，所述第一壳体内依次设置有所述DOC单元和DPF单元，且所述DPF单元位于下游；所述第二壳体内依次设置有所述混合器和SCR单元，且所述SCR单元位于下游，所述第一壳体和第二壳体相对平行设置，DPF单元通过连接管与混合器连接；所述第一壳体的一端设置有进气管，所述第一壳体内设置有第一分配器，所述第一分配器位于所述DOC单元和所述进气管之间，并相互连通；尾气由DOC单元排出后进入DPF单元；尾气由DPF单元排出后进入混合器；尾气由混合器排出后进入SCR单元。
2.如权利要求1所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述混合器包括：
混合器本体，其内部空间为中空圆柱形空腔，通过隔板将混合器本体的空腔分隔为上游腔体和下游腔体，所述连接管的出气端与所述上游腔体的上部连通；
尿素喷嘴，其与所述上游腔体的上部连通，且尿素喷嘴的出液端与连接管的出气端相对；
三片混合叶片，三片混合叶片沿上游腔体中下部的周向设置并连接于隔板上，相邻混合叶片之间的间隙小于5mm；所述混合叶片为曲面结构且凹陷面朝向上游腔体的轴向，所述混合叶片上设置有若干通孔，在所述通孔上边沿连接有挡板，所述挡板与通孔之间具有20～40°的夹角；
百叶窗，其设置于所述下游腔体内，所述百叶窗包括圆筒状的骨架和若干百叶，若干百叶平行间隔沿骨架的外周设置，所述骨架上对应百叶处设置有长条形的开口，使骨架分隔的内外腔连通，所述骨架的一端与所述隔板连接，所述骨架的另一端与第二分配器连接，所述第二分配器的下游端与SCR单元连接；所述隔板为环形结构，隔板中间的开口与骨架内腔连通；所述第二分配器的开孔位于骨架外周的下游腔体。
3.如权利要求1或2所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述第一壳体和第二壳体的横截面均为圆形。
4.如权利要求3所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，第一壳体的两端以及第二壳体的两端均设置有端盖。
5.如权利要求2所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述DOC单元和DPF单元均通过衬垫固定于第一壳体中；所述混合器和SCR单元均通过衬垫固定于第二壳体中。
6.如权利要求1所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体通过卡箍与安装支架固定；所述安装支架包括一对主支架和连接架，一对主支架间隔设置于第一壳体和第二壳体之间，且所述主支架的长度方向与所述第一壳体的轴线垂直，所述主支架的两端均与连接架连接，所述连接架上设置有固定架。
7.如权利要求1所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述第一壳体、第二壳体、DOC单元、DPF单元、混合器和SCR单元的数量均为一个。
8.如权利要求2所述的U型结构带混合器的汽车尾气净化装置，其特征在于，所述隔板上同圆心开设有滑槽，三片混合叶片通过连接件连接成一个整体，且混合叶片朝向隔板的一端连接有滑块，所述混合叶片通过滑块与隔板上的滑槽连接；
位于中间的混合叶片的底部设置有齿槽，所述齿槽与其下方设置的涡杆啮合，所述涡杆通过驱动装置驱动，所述驱动装置设置正反转，使中间的混合叶片往复转动且转动角度不超过45°。
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