CN109931133A - 混合腔组件、尾气后处理装置和车辆 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及一种混合腔组件、尾气后处理装置和车辆，该混合腔组件包括腔体和混合器，所述混合器设置在所述腔体的内部且将所述腔体的内部空间分隔为上腔室和下腔室，尾气和尿素液滴从所述上腔室经所述混合器进入所述下腔室，所述混合器具有供所述尾气和尿素液滴的混合气流通过的相互独立的第一通道和第二通道，所述第一通道与所述第二通道沿所述混合腔组件的前后方向间隔布置，所述第一通道和所述第二通道中的一者用于引导所述混合气流向左且向下流动，另一者用于引导所述混合气流向右且向下流动，以使混合气流在下腔室内形成前后两层互不干扰的旋流，从而提高尾气和尿素液滴混合的均匀性，使得两者充分混合。
Description
技术领域
本公开涉及车辆尾气后处理技术领域，具体地，涉及一种混合腔组件、具有该混合腔组件的尾气后处理装置以及具有该尾气后处理装置的车辆。
背景技术
随着车辆排放法规的不断升级，柴油机的尾气后处理器将起到越来越重要的作用。对于轻型车而言，为满足国六及以上排放法规的要求，氧化催化器(DOC)、颗粒捕集器(DPF)、选择性催化还原器(SCR)等将成为必不可少的零部件。然而，由于布置空间的限制及后处理器对排温的要求，后处理需尽量布置紧凑，且达到较高的气流均匀性。
另外，对于带SCR的系统来说，需要氨气充当反应剂来起到净化尾气的作用。而氨气一般来源于车用尿素溶液的热解及水解。因此系统中尿素溶液喷射口与SCR催化器之间需要混合器及一段空间来帮助尿素溶液的热解、水解以及将氨气和尾气的充分混合，以便净化尾气中氮氧化物(NOX)。
现有技术的混合腔组件虽然在一定程度上能够对尾气和尿素液滴进行混合，但混合效果不理想，存在以下缺点：尾气和尿素液滴的混合气流在混合腔中容易产生碰撞，消减了混合气流的动能，不利于延长混合气流的行程，不能对气流进行充分混合，不能提高SDPF入口的气流均匀性。
发明内容
本公开的目的是提供一种混合腔组件，该混合腔组件能够提高尾气和尿素液滴混合的均匀性，使得两者充分混合。
为了实现上述目的，本公开提供一种混合腔组件，包括腔体和混合器，所述混合器设置在所述腔体的内部且将所述腔体的内部空间分隔为上腔室和下腔室，尾气和尿素液滴从所述上腔室经所述混合器进入所述下腔室，所述混合器具有供所述尾气和尿素液滴的混合气流通过的相互独立的第一通道和第二通道，所述第一通道与所述第二通道沿所述混合腔组件的前后方向间隔布置，所述第一通道和所述第二通道中的一者用于引导所述混合气流向左且向下流动，另一者用于引导所述混合气流向右且向下流动。
可选地，所述混合器还包括环形外框和隔板，所述隔板设置在所述环形外框的内部并将所述环形外框的内部空间分隔为所述第一通道和所述第二通道，所述环形外框固定在所述腔体的内壁上，所述第一通道中设置若干间隔布置的第一翅片，所述第一翅片向下且向右布置，所述第二通道中设置若干间隔布置的第二翅片，所述第二翅片向下且向左布置。
可选地，所述环形外框包括相互连接的第一侧壁、第二侧壁、第三侧壁和第四侧壁，所述第一侧壁和所述第三侧壁相对设置，相邻两个侧壁之间圆滑过渡。
可选地，所述第一翅片的一侧安装在所述隔板上，所述第一翅片的另一侧与所述第一侧壁的内表面接触，所述第二翅片的一侧安装在所述隔板上，所述第二翅片的另一侧与所述第三侧壁的内表面接触。
可选地，所述第一翅片和/或第二翅片一体成型在所述隔板上。
可选地，沿尾气流动方向，所述第三侧壁在前后向朝着远离所述隔板的方向延伸，沿左右向所述第一侧壁呈弧形，以与所述腔体的内壁适配。
可选地，相邻两个所述第一翅片的之间的距离相等，相邻两个所述第二翅片的之间的距离相等。
可选地，所述腔体包括腔体本体和盖板，腔体本体包括本体底壁和本体侧壁，所述盖板盖合在所述本体侧壁上，所述盖板、所述本体侧壁以及所述本体底壁之间圆滑过渡，所述本体底壁、所述本体侧壁、所述盖板以及所述混合器一同限定出所述上腔室和所述下腔室，所述本体侧壁上形成有与所述上腔室连通的尿素溶液喷射口，所述盖板上形成有与所述上腔室连通的尾气入口、以及与所述下腔室连通的尾气排出口，所述尾气入口的进气方向与所述尿素溶液喷射口的进液方向垂直。
通过上述技术方案，由于设置有第一通道和第二通道，在混合气流从上腔室进入下腔室的过程中，第一通道引导混合气流向右且向下流动，并在下腔室内形成后层旋流。同时，第二通道引导混合气流向左且向下流动，并在下腔室内形成前层旋流。本公开提供的混合器的第一通道和第二通道并排前后布置，使得前层旋流和后层旋流分为两层，两者之间具有各自的旋流轨迹，不会产生干涉，从而不会因两者之间的碰撞而消减旋流的动能，因而能够充分延长前层旋流和后层旋流的行程，能够在有限的空间内使混合气流充分混合，达到提高尾气与尿素液滴混合均匀性的目的。
根据本公开的另一方面，提供一种尾气后处理装置，包括上述的混合腔组件，所述尾气后处理装置还包括氧化催化器和SDPF过滤器，所述氧化催化器的出气口与所述腔体上的尾气入口相连，所述SDPF过滤器的进气口与所述腔体上的尾气出口相连。
根据本公开的再一方面，提供一种车辆，包括上述的的尾气后处理装置，所述车辆具有柴油发动机。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一种实施方式的尾气后处理装置的立体结构示意图；
图2是本公开一种实施方式的尾气后处理装置的结构爆炸示意图；
图3是本公开一种实施方式的混合腔组件的混合器的立体结构示意图；
图4是本公开一种实施方式的混合腔组件的混合器的立体结构示意图(与图3的视角不同)；
图5是本公开一种实施方式的混合腔组件的混合器的主视示意图；
图6是本公开一种实施方式的混合腔组件的混合器的结构爆炸示意图；
图7是本公开一种实施方式的混合腔组件的混合器的部分结构示意图，其中未示出环形外框；
图8是本公开一种实施方式的混合腔组件工作时的主视示意图，其中示出了混合气流流向；
图9是本公开一种实施方式的混合腔组件工作时的侧视示意图，其中示出了混合气流流向。
附图标记说明
1 腔体 11 上腔室
12 下腔室 13 腔体本体
131 本体底壁 132 本体侧壁
133 尿素溶液喷射口 14 盖板
141 尾气入口 142 尾气出口
2 混合器 21 第一通道
22 第二通道 23 第一翅片
24 第二翅片 25 环形外框
251 第一侧壁 252 第二侧壁
253 第三侧壁 254 第四侧壁
26 隔板 3 氧化催化器
4 SDPF过滤器 5 前层旋流
6 后层旋流
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右、前、后”通常是指混合腔组件的上、下、左、右、前、后；“内、外”是指相关零部件轮廓的内、外。
其中，SDPF过滤器为集成了选择性催化还原器(SCR)和颗粒捕集器(DPF)功能的装置，其既能对氮氧化物(NOX)进行催化还原作用，也能对尾气中的颗粒进行过滤净化。
如图1至图9所示，本公开提供了一种尾气后处理装置，该尾气后处理装置包括混合腔组件，混合腔组件包括腔体1和混合器2，混合器2设置在腔体1的内部且将腔体1的内部空间分隔为上腔室11和下腔室12，尾气和尿素液滴从上腔室11经混合器2进入下腔室12，混合器2具有供尾气和尿素液滴的混合气流通过的相互独立的第一通道21和第二通道22，第一通道21与第二通道22沿混合腔组件的前后方向间隔布置，即，沿混合腔组件的厚度方向间隔布置，第一通道21和第二通道22中的一者用于引导混合气流向左且向下流动，另一者用于引导混合气流向右且向下流动，以使得尾气和尿素液滴的混合气流在下腔室12中形成双向旋流。
通过上述技术方案，由于设置有第一通道21和第二通道22，在混合气流从上腔室11进入下腔室12的过程中，如图8和图9所示，第一通道21引导混合气流向右且向下流动，并在下腔室12内形成顺时针旋转的后层旋流6。同时，第二通道22引导混合气流向左且向下流动，并在下腔室12内形成逆时针旋转的前层旋流5。本公开提供的混合器2的第一通道21和第二通道22并排前后布置，使得前层旋流5和后层旋流6分为两层，两者之间具有各自的旋流轨迹，不会产生干涉，从而不会因两者之间的碰撞而消减旋流的动能，因而能够充分延长前层旋流5和后层旋流6的行程，能够在有限的空间内使混合气流充分混合，达到提高尾气与尿素液滴混合均匀性的目的。
在其他实施方式中，第一通道21可引导混合气流向左且向下流动，第二通道22可引导混合气流向右且向下流动。
在本公开中，混合器2可以具有任意适当的结构和形状。在一种实施方式中，如图3所示，混合器2还包括环形外框25和隔板26，隔板26设置在环形外框25的内部并将环形外框25的内部空间分隔为第一通道21和第二通道22，即，在混合腔组件的前后方向上，第一通道21和第二通道22并排布置，环形外框25固定在腔体1的内壁上，以将混合器2固定在腔体1的内部，可选地，环形外框25的外表面可焊接在腔体1的内壁上，第一通道21中设置若干间隔布置的第一翅片23，第一翅片23向下且向右布置，第二通道22中设置若干间隔布置的第二翅片24，第二翅片24向下且向左布置，即第一翅片23和第二翅片24的倾斜方向相反，以通过第一翅片23和第二翅片24的导流作用，使得混合气流形成前层旋流5和后层旋流6。
本公开提供的混合器2在上下方向上为单层结构，结构简单，且混合气流在混合腔组件的上下方向上只需流经一层翅片(第一翅片23或第二翅片24)，减小了气流在混合器2两端的压差，对系统背压影响较小。
在其他实施方式中，混合器2可省去环形外框25，直接将隔板26的两端固定在腔体1的左右方向上的内壁上，第一翅片23和第二翅片24沿前后向分别固定在隔板26的两侧。或者，混合器2内部不设置第一翅片23和第二翅片24，第一通道21直接形成为向下且向右延伸的倾斜通道，第二通道22直接形成为向下且向左延伸的倾斜通道，以通过两个通道的导流作用形成上述实施方式中的前层旋流5和后层旋流6。
进一步地，如图3至图6所示，环形外框25包括相互连接的第一侧壁251、第二侧壁252、第三侧壁253和第四侧壁254，第一侧壁251和第三侧壁253相对设置，相邻两个侧壁(251、252、253、254)之间圆滑过渡。也就是说，环形外框25的内壁形成圆滑壁，以减小混合气流在经过混合器2时的动能消耗，减小后处理装置的背压，有利于提升混合气流的混合均匀度。
进一步地，如图3、图5和图7所示，第一翅片23的一侧安装在隔板26上，第一翅片23的另一侧与第一侧壁251的内表面接触。这样，混合气流不会从第一翅片23与第一侧壁251的内表面之间间隙流过，保证了进入第一通道21内的混合气流均能够在经过第一翅片23的导流作用下形成旋流。同样地，第二翅片24的一侧安装在隔板26上，第二翅片24的另一侧与第三侧壁253的内表面接触，以保证进入第二通道22内的混合气流均能经过第二翅片24的导流而形成旋流。
在本公开中，第一翅片23和第二翅片24可采用任意适当的方式安装在隔板26上，例如，隔板26可分别形成有供第一翅片23和第二翅片24插入的第一卡槽和第二卡槽，第一翅片23和第二翅片24通过该第一卡槽和第二卡槽卡接在隔板26上，或者，第一翅片23和第二翅片24可均焊接在隔板26上。在一种实施方式中，如图7所示，第一翅片23和/或第二翅片24一体成型在隔板26上，以省去第一翅片23和第二翅片24的安装工艺，节约第一翅片23和第二翅片24的安装时间。
在本公开中，如图2所示，混腔体1的上腔室11所在的部分与腔体1的下腔室21所在的部分之间具有倾斜过渡部，因此，如图3和图4所示，沿尾气流动方向，第三侧壁253在混合腔组件的前后向朝着远离隔板26的方向延伸，沿混合腔组件的左右向第一侧壁251呈弧形，以与腔体1的内壁适配。
在本公开中，为了进一步提升尾气与尿素液滴混合的均匀性，相邻两个第一翅片23的之间的距离可设置相等，相邻两个第二翅片24的之间的距离可设置相等，以使得每相邻两个第一翅片23或每相邻两个第二翅片24之间流过大致等量的气流，从而提升混合气流的均匀性。在其他实施方式中，相邻两个第一翅片23的之间的距离可不相等，相邻两个第二翅片24的之间的距离也可不相等。
在本公开中，腔体1可以形成为任意适当的结构和形状。在一种实施方式中，如图1和图2所示，腔体1包括腔体本体13和盖合在腔体本体13上的盖板14，腔体本体13包括本体底壁131和本体侧壁132，盖板14盖合在本体侧壁132上，其中，盖板14、本体侧壁132以及本体底壁131之间圆滑过渡，本体底壁131、本体侧壁132、盖板14以及混合器2一同限定出上腔室11和下腔室12，本体侧壁132上形成有与上腔室11连通的尿素溶液喷射口133，盖板14上形成有与上腔室11连通的尾气入口141、以及与下腔室12连通的尾气排出口142。工作时，尿素液滴从尿素溶液喷射口133进入上腔室11，同时，尾气从盖板14上的尾气入口141进入到上腔室11，尿素液滴是被喷射入上腔室11内，形成雾状与尾气进行初步混合，然后混合气流分经过第一通道21和第二通道22进入到下腔室12内，各自形成旋流，充分混合。在其他实施方式中，腔体1可为一体结构，腔体1上直接开设出尾气入口141和尾气出口142。
进一步地，如图2所示，尾气入口141的进气方向可与尿素溶液喷射口133的进液方向垂直，从而能够保证在上腔室11中尾气和尿素液滴能够进行初步混合。在其他实施方式中，尾气入口141的进气方向与尿素溶液喷射口133的进液方向可呈任意适当的角度设置，只要能确保尾气和尿素液滴在进入混合器2之前进行初步混合即可。
根据本公开的另一方面，提供一种尾气后处理装置，该尾气后处理装置包括上述的混合腔组件，如图1所示，尾气后处理装置还包括氧化催化器3，即DOC，及SDPF过滤器4，氧化催化器(DOC)3的出气口与腔体1上的尾气入口相连，可选地，可与盖板14上的尾气入口141相连，SDPF过滤器4的进气口与腔体1上的尾气出口相连，可选地，可与盖板14上的尾气出口142相连。这样，车辆尾气在进入混合腔体之前，先进入氧化催化器(DOC)3，通过氧化催化器(DOC)3降低尾气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)的排放量，然后进入混合腔组件内与尿素液滴充分混合，之后从盖板14的尾气出口142中进入到SDPF过滤器4，并通过SDPF过滤器4降低尾气中的氮氧化物(NOX)和颗粒物，即可实现对车辆尾气的净化处理。
通过将氧化催化器(SCR)3和SDPF过滤器4直接安装在混合腔组件上，使得尾气后处理装置结构紧凑，布置在车辆上时占用空间小。在其他实施方式中，氧化催化器(SCR)3和SDPF过滤器4可通过管道与混合腔组件相连。
根据本公开的再一方面，提供了一种车辆，该车辆包括上述的尾气后处理装置，该车辆具有柴油发动机，尾气后处理装置用于对该柴油发动机排出的尾气进行净化处理。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (10)
1.一种混合腔组件，其特征在于，包括腔体(1)和混合器(2)，所述混合器(2)设置在所述腔体(1)的内部且将所述腔体(1)的内部空间分隔为上腔室(11)和下腔室(12)，尾气和尿素液滴从所述上腔室(11)经所述混合器(2)进入所述下腔室(12)，所述混合器(2)具有供所述尾气和尿素液滴的混合气流通过的相互独立的第一通道(21)和第二通道(22)，所述第一通道(21)与所述第二通道(22)沿所述混合腔组件的前后方向间隔布置，所述第一通道(21)和所述第二通道(22)中的一者用于引导所述混合气流向左且向下流动，另一者用于引导所述混合气流向右且向下流动。
2.根据权利要求1所述的混合腔组件，其特征在于，所述混合器(2)还包括环形外框(25)和隔板(26)，所述隔板(26)设置在所述环形外框(25)的内部并将所述环形外框(25)的内部空间分隔为所述第一通道(21)和所述第二通道(22)，所述环形外框(25)固定在所述腔体(1)的内壁上，所述第一通道(21)中设置若干间隔布置的第一翅片(23)，所述第一翅片(23)向下且向右布置，所述第二通道(22)中设置若干间隔布置的第二翅片(24)，所述第二翅片(24)向下且向左布置。
3.根据权利要求2所述的混合腔组件，其特征在于，所述环形外框(25)包括相互连接的第一侧壁(251)、第二侧壁(252)、第三侧壁(253)和第四侧壁(254)，所述第一侧壁(251)和所述第三侧壁(253)相对设置，相邻两个侧壁(251、252、253、254)之间圆滑过渡。
4.根据权利要求3所述的混合腔组件，其特征在于，所述第一翅片(23)的一侧安装在所述隔板(26)上，所述第一翅片(23)的另一侧与所述第一侧壁(251)的内表面接触，所述第二翅片(24)的一侧安装在所述隔板(26)上，所述第二翅片(24)的另一侧与所述第三侧壁(253)的内表面接触。
5.根据权利要求4所述的混合腔组件，其特征在于，所述第一翅片(23)和/或第二翅片(24)一体成型在所述隔板(26)上。
6.根据权利要求4所述的混合腔组件，其特征在于，沿混合气流流动方向，所述第三侧壁(253)在前后向朝着远离所述隔板(26)的方向延伸，沿左右向所述第一侧壁(251)呈弧形，以与所述腔体(1)的内壁适配。
7.根据权利要求2所述的混合腔组件，其特征在于，相邻两个所述第一翅片(23)的之间的距离相等，相邻两个所述第二翅片(24)的之间的距离相等。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的混合腔组件，其特征在于，所述腔体(1)包括腔体本体(13)和盖板(14)，腔体本体(13)包括本体底壁(131)和本体侧壁(132)，所述盖板(14)盖合在所述本体侧壁(132)上，所述盖板(14)、所述本体侧壁(132)以及所述本体底壁(131)之间圆滑过渡，所述本体底壁(131)、所述本体侧壁(132)、所述盖板(14)以及所述混合器(2)一同限定出所述上腔室(11)和所述下腔室(12)，所述本体侧壁(132)上形成有与所述上腔室(11)连通的尿素溶液喷射口(133)，所述盖板(14)上形成有与所述上腔室(11)连通的尾气入口(141)、以及与所述下腔室(12)连通的尾气排出口(142)，所述尾气入口(141)的进气方向与所述尿素溶液喷射口(133)的进液方向垂直。
9.一种尾气后处理装置，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任一项所述的混合腔组件，所述尾气后处理装置还包括氧化催化器(3)和SDPF过滤器(4)，所述氧化催化器(3)的出气口与所述腔体(1)上的尾气入口相连，所述SDPF过滤器(4)的进气口与所述腔体(1)上的尾气出口相连。
10.一种车辆，其特征在于，包括权利要求9所述的尾气后处理装置，所述车辆具有柴油发动机。
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