CN210118190U - 尾气后处理装置及其夹层式混合管 - Google Patents
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Abstract
一种尾气后处理装置包括的混合管，用于实现尾气处理用还原剂在尾气中的混合，所述混合管包括内管和外管；其中，所述外管的上游端环绕并连接于所述内管的上游端，所述外管的下游端环绕并连接于所述内管的一个部位，所述外管与外管径向面对着的内管部分之间形成筒形的环绕空间；在混合管轴向上，所述环绕空间至少覆盖用于促使还原剂与尾气混合并产生旋流的混合器在混合管中的安装位置。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于尾气后处理装置中的混合管，以及包含这种混合管的尾气后处理装置。
背景技术
发动机尾气中包含有害成分。为了降低尾气中有害成分的排放量，各式各样的后处理技术被研制出来。一种典型的用于柴油发动机的尾气后处理装置包括柴油氧化催化器、选择性催化还原器和颗粒捕集器。
尾气后处理装置还包括还原剂喷射器，用于以计量的方式向混合管中喷射还原剂，使得还原剂在混合管中与尾气混合，以便在选择性催化还原器中发生催化还原反应，降低尾气中NOx的含量。
颗粒捕集器在使用过一段时间后，其内捕获的颗粒物会增加到一定程度而影响颗粒捕集器的性能，此时需要对颗粒捕集器进行再生。颗粒捕集器再生通常需要升温流经颗粒捕集器的尾气以使得颗粒捕集器中的颗粒物燃烧，从而降低颗粒捕集器中颗粒物的量。
颗粒捕集器再生中尾气温度被升高，在高温下，还原剂有腐蚀混合管的趋势，而混合管的腐蚀会缩短其寿命。
实用新型内容
本申请的一个目的是提高混合管的耐腐蚀能力。
为此，本申请在其一个方面提供了一种用于尾气后处理装置中的混合管，用于实现尾气处理用还原剂在尾气中的混合，所述混合管包括内管和外管；其中，所述外管的上游端环绕并连接于所述内管的上游端，所述外管的下游端环绕并连接于所述内管的一个部位，所述外管与外管径向面对着的内管部分之间形成筒形的环绕空间；在混合管轴向上，所述环绕空间至少覆盖用于促使还原剂与尾气混合并产生旋流的混合器在混合管中的安装位置。
可选地，所述环绕空间为密闭的空间。
可选地，所述外管包括主体部分，所述主体部分的直径大于外管的下游端的直径，大于或等于外管的上游端的直径。
可选地，所述外管的上游端的直径大于或等于外管的下游端的直径。
可选地，外管径向面对着的内管部分的直径小于位于该内管部分上游的内管上游部分的直径和位于位于该内管部分下游的内管下游部分的直径；所述内管上游部分的直径等于或大于所述内管下游部分的直径。
可选地，所述内管具有恒定的直径。
可选地，所述内管为单一的管件。
可选地，所述内管包括彼此轴向连接的第一管和第二管，第一管和第二管之间的连接部位的直径小于第一管和第二管其它部位的直径。
可选地，所述内管的下游端构成混合管在尾气后处理装置的箱体中的下游支撑部，所述内管或外管的上游端构成混合管在尾气后处理装置的箱体中的上游支撑部。
可选地，所述外管靠近其上游端形成有用于在箱体中的安装的凸缘；所述上游支撑部的端面形成有至少一个凹口，用于混合管相对于箱体的定位。
本申请在其一个方面提供了一种尾气后处理装置，其包括：
在箱体中布置成依次被尾气流经的：氧化催化器、颗粒捕集器、前面所述的混合管和选择性催化还原器；
还原剂喷射器，其面向混合管布置；以及
位于混合管中的混合器，用于促使还原剂与尾气混合并产生旋流。
根据本申请，混合管在还原剂喷射区具有夹层结构，从而提高了混合管的耐腐蚀能力，可以延长混合管的寿命，提高了尾气后处理装置的耐用性和可靠性。
此外，夹层式混合管还能在发动机低速运转时抑制尾气后处理装置中的尾气温度损失，提高了发动机低温工况下的催化剂转化效率，并且减少低温尾气导致的还原剂结晶。
附图说明
本申请的前述和其它方面将通过下面参照附图所做的详细介绍而被更完整地理解，其中：
图1是根据本申请的一种可行实施方式的尾气后处理装置的示意性剖视图；
图2是尾气后处理装置中的混合器的一种可行结构的透视图；
图3是尾气后处理装置中的混合管(其内装有混合器)的一种可行结构的剖视图；
图4-6是图3中的混合管的组成部件的剖视图；
图7是尾气后处理装置中的混合管的另一种可行结构的剖视图。
具体实施方式
本申请总体上涉及尾气后处理装置及其使用的混合管。尾气后处理装置用于处理发动机尾气，尤其是柴油发动机的尾气；然而，该尾气后处理装置也可适用于耗用其它类型燃料的发动机(尾气后处理装置中的一些部件可能需要相应地改动)。混合管用于在其内使得还原剂与尾气均匀混合，从而提高后续选择性催化还原器中的NOx还原程度。
下面将参照附图描述根据本申请可行实施方式的尾气后处理装置及其混合管。需要指出，下面的描述中使用的表示相对位置的术语“上游”、“下游”是相对于尾气的流动方向定义的。
图1中所示的尾气后处理装置包括箱体1，箱体1带有入口2，该入口2被构造成连接到上游尾气管段，例如，连接到废气再循环(EGR)***中的增压涡轮的出口端，用于接收从发动机排放的尾气。如图中的箭头所示，车辆尾气由入口2进入箱体1并且流经氧化催化器3及其轴向下游的颗粒捕集器4。尾气在氧化催化器3中经受氧化催化反应而将一氧化碳和碳氢化合物转化成水和二氧化碳，然后尾气中的颗粒物被颗粒捕集器4捕集。
然后，尾气经装于箱体1一侧的第一罩体5流入与氧化催化器3和颗粒捕集器4并排布置的混合管6。
混合管6中布置着混合器7，并且在第一罩体5上装有还原剂喷射器8，用于以计量的方式向混合管6中喷射还原剂，例如，尿素的水溶液，通常为AdBlue。还原剂喷射器8安装在第一罩体5上的一个凹陷部中，并且其喷射口朝向混合管6的入口。优选地，还原剂喷射器8的喷射口的中心轴线与混合管6的中心轴线大致共线(同轴)。混合器7在混合管6中布置在这样的轴向位置处，即还原剂喷射器8喷出的还原剂基本上全部喷射在混合器7上，而基本上没有还原剂喷射在混合管6的内壁上。混合器7用于使流经它的还原剂与尾气产生旋流，以促进还原剂在尾气中的混合。
还原剂被还原剂喷射器8喷入混合管6中，并且与尾气一边混合、一边朝向混合器7轴向移动。还原剂撞击到混合器7并且被混合器7引导着旋转，同时尾气也被混合器7引导着旋转。这样，在混合管6中形成了还原剂和尾气的混合物的旋流。
还原剂与尾气的混合物从混合管排出后流入装于箱体1另一侧的第二罩体9中，然后由第二罩体9进入与氧化催化器3和颗粒捕集器4以及混合管6并排布置的一或多个(例如两个)选择性催化还原器(图1中未示出)中，尾气在选择性催化还原器中与还原剂发生选择性催化还原反应，使得氮氧化物被转化成氮气和其它无毒成分(例如水)。然后，经历了上述种种处理后的较为干净的尾气由箱体1排出。
如前所述，混合器7构造成在混合管6中产生旋流，以便提高还原剂在尾气中的混合程度。
混合器7可以设计成具有任何适于使流经它的气流形成旋流的结构，即混合器7构成一个旋流导向件。根据一种可行实施方式，如图2所示，混合器7包括圆筒壁71和分别从圆筒壁71的轴向前后边缘向径向内侧延伸的多个均布的翼片72和73。各翼片72和73的表面相对于与圆筒壁中心轴线垂直的平面倾斜，倾斜的角度可以相同。这样，撞击到各翼片72和73的还原剂与尾气的混合气流会被这些翼片沿圆周方向偏转。在全部翼片72和73的偏转作用下，会形成旋流。可以理解，如果能够形成足够的旋流，仅在圆筒壁71的轴向一侧边缘设置翼片72或73即可。混合器7可以由单块金属板冲压制成。
本申请的混合管6具有夹层结构，其至少在上游部分(靠近还原剂喷射器8的那一部分)具有两层或更多层结构。所述两层或更多层结构是由不同的管嵌套在一起形成的，每个管可由不锈钢制成。
图3中显示了混合管6的一种可行结构，图4-6中显示了该混合管6的组成部件。
如图3所示，混合管6包括轴向连接的第一管10和第二管20，二者组成内管。第二管20位于第一管10的上游，即第二管20将被靠近还原剂喷射器8安装在箱体1中。第二管20的下游端***并连接于第一管10的上游端中。此外，混合管6环绕着第一管10的至少一部分和整个第二管20的外管30。外管30的上游端沿上游方向超出第二管20的上游端，外管30的上游端环绕并连接在第二管20的上游端上。外管30的下游端环绕并连接在第一管10上，例如连接在第一管10的轴向中间部位上。
第一管10、第二管20和外管30的上述连接可以通过焊接实现。
如图4所示，第一管10包括彼此轴向连续的下游大径部分11和上游小径部分12，小径部分12的直径小于大径部分11，二者之间平滑过渡。混合器7适于被安装在小径部分12中。大径部分11的长度等于或大于小径部分12。第一管10可以由管材通过缩径或扩径加工(例如旋压)而形成。
如图5所示，第二管20包括彼此轴向连续的下游小径部分21和上游大径部分22，大径部分22的直径大于小径部分21，二者之间平滑过渡。小径部分21的外径等于第一管10的小径部分12的内径，大径部分22的外径大于或等于第一管10的大径部分11。第二管20同样可以由管材通过缩径或扩径加工(例如旋压)而形成。
如图6所示，外管30包括主体部分31、衔接于主体部分31下游的下游连接部分32(构成外管30的下游端)、衔接于主体部分31上游的上游连接部分33(构成外管30的上游端)，主体部分31的直径大于下游连接部分32的直径、大于或等于上游连接部分33的直径，三者之间平滑过渡。主体部分31的直径大于第一管10的大径部分11和第二管20的大径部分22，下游连接部分32的内径等于第一管10的大径部分11的外径，上游连接部分33的内径等于第二管20的大径部分22的外径。此外，在主体部分31与上游连接部分33之间可以形成向外突出的一圈凸缘34，该凸缘34用于在箱体1中的安装。凸缘34与主体部分31之间可以形成一小段直径略大于主体部分31的过渡部分35。外管30也可以由管材通过缩径和/或扩径加工(例如旋压)而形成。
此外，上游连接部分33的端面上形成有至少一个凹口36，用于混合管6相对于箱体1的定位。
由于第一管10、第二管20和外管30的各部位的上述之间关系，使得它们能够如图3所示地组装在一起。在组装状态下，外管30围绕着内管的上游部分(第一管10的一部分和第二管20)，从而在外管30与内管之间形成筒形的环绕空间，该环绕空间优选为密闭的。在轴向上，环绕空间至少覆盖混合器7在混合管6中的安装位置。
混合管6通过其第一管10的下游端(也即内管的下游端)和外管30的上游端由箱体1中的对应结构(例如壁部)支撑。
本领域技术人员可以对图3所示的混合管6的具体结构做出各种修改。
根据一种改型，外管30的下游端可以围绕并连接在第一管10的小径部分12上。
根据又一种改型，整个第一管10可以具有恒定的直径。
根据又一种改型，第二管20的上游端(即大径部分22的上游端)沿轴向超出外管30的上游端，从而第二管20的上游端(也即内管的上游端)而非外管30的上游端由箱体1中的对应结构支撑。在这种情况下，大径部分22的端面可以形成有至少一个凹口，用于混合管6相对于箱体1的定位。
根据又一种改型，第一管10的大径部分11的轴向长度远小于小径部分12，大径部分11完全或几乎完全被外管30的下游端围绕。这样，几乎整个内管都由外管30包围。
根据又一种改型，如图7所示，整个内管80为单一的管件，而非像图3那样由两个管组成。内管80包括周向上衔接的第一部分81、第二部分82和第三部分83，第一部分81的直径大于第二部分82，等于或小于第三部分83。第二部分82实际上对应于图4所示实施方式中的第一管10的小径部分12与第二管20的小径部分21的组合。外管30的小径部分32(下游端)环绕并连接于第一部分81。内管80可以由单一的管材通过缩径和/或扩径加工(例如旋压)而形成。
图7所示实施方式的其它方面与图3所示实施方式中的相同。此外，前面针对图3所示实施方式描述的各种改型，同样适用于图7所示实施方式。
混合管6的其它可行结构也可以构想出来。
综合而言，本申请的混合管6包括内管和外管构成的夹层结构，外管至少套在内管的上游部分外面(甚至外管可以套在几乎整个内管外面)，从而在外管与内管的上游部分之间产生环绕空间。混合器布置在内管的上游部分中。
在对颗粒捕集器进行再生时，需要升高流经颗粒捕集器的尾气的温度以使得颗粒捕集器中捕获的颗粒物燃烧，从而降低颗粒捕集器中颗粒物的量。在颗粒捕集器再生期间，尾气温度可能被到700℃以上，高温尾气流经混合管时与还原剂混合而导致还原剂温度升高，高温还原剂趋向于对混合管造成腐蚀。由于本申请的混合管具有夹层结构，因此，可以使得混合管的耐腐蚀能力提高。具体而言，即使内管上游部分被蚀坏，外管仍能维持整个混合管的性能。因此，可以延长混合管的寿命，提高了尾气后处理装置的耐用性和可靠性。
此外，外管与内管之间的环绕空间构成了一个隔热空间，提高了混合管的保温能力。在发动机低速运转时，尾气温度较低，如果混合管的尾气保温能力不足的话，不利于还原剂在尾气中的蒸发和均匀混合，从而影响NOx的转换效率，并且，有时会导致还原剂在混合管的内壁上沉积并且在发动机停止运行后产生还原剂结晶。根据本申请，通过夹层式混合管结构，同单层混合管结构相比，能够提高混合管的保温能力，抑制热量损失，尤其是在发动机低速运转时抑制尾气温度损失，可以确保还原剂在尾气中蒸发和均匀混合，从而提高NOx的转换效率，同时，还能避免或减少低温尾气状况下导致的还原剂结晶。
虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。
Claims (10)
1.一种用于尾气后处理装置中的夹层式混合管(6)，用于实现尾气处理用还原剂在尾气中的混合，其特征在于，所述夹层式混合管包括内管(10，20；80)和外管(30)；
其中，所述外管的上游端环绕并连接于所述内管的上游端，所述外管的下游端环绕并连接于所述内管的一个部位，所述外管与外管径向面对着的内管部分之间形成筒形的环绕空间；在夹层式混合管轴向上，所述环绕空间至少覆盖用于促使还原剂与尾气混合并产生旋流的混合器(7)在夹层式混合管中的安装位置。
2.如权利要求1所述的夹层式混合管，其特征在于，所述外管包括主体部分(31)，所述主体部分的直径大于外管的下游端的直径，大于或等于外管的上游端的直径。
3.如权利要求2所述的夹层式混合管，其特征在于，所述外管的上游端的直径大于或等于外管的下游端的直径。
4.如权利要求1至3中任一项所述的夹层式混合管，其中，外管径向面对着的内管部分的直径小于位于该内管部分上游的内管上游部分的直径和位于位于该内管部分下游的内管下游部分的直径；所述内管上游部分的直径等于或大于所述内管下游部分的直径。
5.如权利要求1至3中任一项所述的夹层式混合管，其特征在于，所述内管具有恒定的直径。
6.如权利要求1至3中任一项所述的夹层式混合管，其特征在于，所述内管为单一的管件。
7.如权利要求1至3中任一项所述的夹层式混合管，其特征在于，所述内管包括彼此轴向连接的第一管(10)和第二管(20)，第一管和第二管之间的连接部位的直径小于第一管和第二管其它部位的直径。
8.如权利要求1至3中任一项所述的夹层式混合管，其特征在于，所述内管的下游端构成夹层式混合管在尾气后处理装置的箱体中的下游支撑部，所述内管或外管的上游端构成夹层式混合管在尾气后处理装置的箱体中的上游支撑部。
9.如权利要求8所述的夹层式混合管，其特征在于，所述外管靠近其上游端形成有用于在箱体中的安装的凸缘(34)；
所述上游支撑部的端面形成有至少一个凹口，用于夹层式混合管相对于箱体的定位。
10.一种尾气后处理装置，其特征在于，包括：
在箱体中布置成依次被尾气流经的：氧化催化器(3)、颗粒捕集器(4)、如权利要求1至9中任一项所述的夹层式混合管(6)和选择性催化还原器；
还原剂喷射器(8)，其面向夹层式混合管布置；以及
位于夹层式混合管中的混合器(7)，用于促使还原剂与尾气混合并产生旋流。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111677580A (zh) * | 2020-06-15 | 2020-09-18 | 无锡威孚力达催化净化器有限责任公司 | 一种箱式国六混合器结构 |
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2019
- 2019-06-12 CN CN201920882299.6U patent/CN210118190U/zh active Active
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221228 Address after: No. 10, Shuomei Road, Xinwu District, Wuxi City, Jiangsu Province Patentee after: Bosch Automotive Systems (Wuxi) Co.,Ltd. Address before: Stuttgart, Germany Patentee before: Robert Bosch Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right |