一種用于柴油機scr系統的新型防尿素結晶排氣管的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，包括排氣管和法蘭座，所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進氣管、漸擴管、橢圓管、漸縮管和出氣管；所述法蘭座以一定角度焊接在漸擴管和橢圓管連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴；所述橢圓管與進氣管和排氣管中心偏離，并與漸擴管和漸縮管配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產生擾流并充分混合。本發明通過合理結構設計，有效避免排氣管道及尿素噴嘴底座內的尿素結晶問題，而且結構簡單，易于整車底盤布置。
【專利說明】
一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管
技術領域
[0001]本發明涉及內燃機排放技術領域，具體涉及一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管。
【背景技術】
[0002]以尿素水溶液作為還原劑的選擇性催化還原(SCR)技術已成為降低內燃機氮氧化物(NOx)排放量最為有效的技術之一。目前，應用選擇性催化還原(SCR)技術降低廢氣中的氮氧化物排放已經越來越廣泛。選擇性催化還原(SCR)技術原理為:尿素水溶液噴入管道內，尿素水溶液受熱分解生成的氨氣與廢氣中的氮氧化物在SCR催化劑的作用下反應生成氮氣和水。因此，氨氣在進入SCR反應器前必須與廢氣摻混均勻，否則將導致較高的氨泄漏率和較低的SCR轉化效率。
[0003]理想情況下，尿素水溶液在進入催化器前可以完全分解。但在實際應用中，當尿素噴嘴將尿素水溶液直接噴入排氣管道內時，噴入管道中的尿素水溶液無法完全分解，未分解的尿素容易在排氣管內、SCR反應器載體上生成大量沉積物，這些沉積物可能覆蓋催化劑載體、堵塞排氣管道，降低SCR轉化效率，影響催化劑活性。
[0004]現階段技術方案為:如圖1所示，在排氣管1-4上以一定的角度焊接尿素噴嘴安裝底座1_2(固定尿素噴嘴用)，尿素噴嘴以一定的壓力將尿素水溶液從噴入口 1-3噴入排氣管使之與沿排氣管廢氣流通方向1-5流通的廢氣充分混合，在較大的噴射壓力下，噴入的尿素液滴很容易碰到排氣管內壁，為了盡量避免尿素液滴碰壁，還會在尿素噴嘴下游尿素水溶液噴射方向安裝一個尿素混合器1-1。尿素水溶液噴入后在混合器1-1的作用下與廢氣進行混合，但噴嘴噴入后貫穿距離較短，尿素液滴很容易著壁，雖然有混合器1-1，但仍會在排氣管內壁以及混合器1-1上形成大量尿素結晶；而且尿素噴嘴安裝底座較長，底座內部溫度低，噴入的霧狀尿素溶液也易在廢氣流的作用下反卷至底座內部并形成渦流，尿素液滴著壁，也易出現尿素結晶，堵塞噴嘴;對混合器的設計、加工要求很高，做的不好反而易在混合器葉片上出現結晶，同時也相應的增加了成本。目前，如何解決尿素水溶液噴入后在排氣管內生成沉積物的問題是SCR技術應用的難點。
【發明內容】
[0005]針對現有技術不足，本發明提供了一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管。
[0006]本發明解決上述技術問題采用的技術方案為:一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，包括排氣管和法蘭座，其特征在于:所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進氣管、漸擴管、橢圓管、漸縮管和出氣管;所述法蘭座沿廢氣流通方向傾斜焊接在漸擴管和橢圓管連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴;所述橢圓管與進氣管和排氣管中心偏離，并與漸擴管和漸縮管配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產生擾流并充分混合。
[0007]進一步地，所述進氣管與出氣管同軸、管徑相同。
[0008]進一步地，所述橢圓管長軸中心面與進氣管對應中心面重合，短軸中心面與進氣管對應中心面偏移，偏移距離10-20mm。
[0009]進一步地，所述進氣管與橢圓管通過漸擴管首尾相接。
[0010]進一步地，所述橢圓管與出氣管通過漸縮管首尾相接。
[0011]進一步地，所述漸縮管的長度為進氣管管徑的1.5-2倍。
[0012]進一步地，所述法蘭座以30°角焊接在漸擴管和橢圓管連接處。
[0013]與現有技術相比，本發明具備的有益效果包括:
1)尿素噴嘴安裝底座長度大幅降低，只保留了安裝法蘭，使得尿素水溶液由尿素噴嘴直接噴入排氣管中與廢氣進行混合，根除了尿素噴嘴底座內的尿素結晶問題；
2)增加尿素水溶液噴入后的貫穿距離以減少尿素液滴著壁量，有效避免了排氣管內的尿素結晶問題；
3)優化設計后避免了混合器的使用；
4)進氣管和橢圓管的偏心設計會在漸擴管、橢圓管和漸縮管的作用下產生強烈的擾流，使廢氣和尿素液滴在擾流的作用下充分混合，大大促進廢氣和尿素液滴的混合效果，并得到了臺架實驗驗證;而且該結構的管路排氣背壓小，不會產生很大的壓降，可在較小的壓力損失前提下提高NOx的轉化效率，并降低了尿素結晶沉積物的生成量和氨的泄漏。
[0014]5)結構簡單，與直管比體積增大不多，便于整車底盤布置，而且該技術方案集成了尿素噴嘴安裝法蘭，整車用戶直接安裝尿素噴嘴即可，解決了整車用戶在排氣管上自行焊接尿素噴嘴底座困難的問題(自行焊接安裝角度及產品一致性很難保證)。
【附圖說明】
[0015]圖1為現有技術的SCR排氣管結構示意圖；
圖2為本發明的結構示意圖；
圖3為本發明的正視圖；
圖4為圖2的右視圖；
圖5為氣體混合示意圖。
【具體實施方式】
[0016]下面結合附圖對本發明做進一步的說明。如圖2-4所示的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，包括排氣管和法蘭座2，所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進氣管1、漸擴管3、橢圓管4、漸縮管5和出氣管6;所述法蘭座2以一定角度焊接在漸擴管3和橢圓管4連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴;所述橢圓管4與進氣管I和排氣管6中心偏離，并與漸擴管3和漸縮管5配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產生擾流并充分混入口 ο
[0017]進一步地，所述進氣管I與出氣管6同軸、管徑相同；所述橢圓管4長軸中心面與進氣管I對應中心面重合，短軸中心面與進氣管I對應中心面偏移，偏移距離10-20mm;所述進氣管I與橢圓管4通過漸擴管3首尾相接;所述橢圓管4與出氣管6通過漸縮管5首尾相接;所述漸縮管5的長度為進氣管I管徑的1.5-2倍;所述法蘭座2以30°角焊接在漸擴管3和橢圓管4連接處。
[0018]如圖5所示，本發明的新型防尿素結晶排氣管，尿素水溶液12通過尿素噴嘴以一定的壓力并與廢氣11呈30°角方向噴入排氣管，進而得到充分混合均勻的混合氣體13。經專用CFD軟件計算分析，該新型防尿素結晶排氣管可增強氣流擾動，提高混合效率以及混合均勻性;并進行了臺架試驗驗證，得到了理想的效果。本發明的新型防尿素結晶排氣管可使發動機廢氣11和尿素液滴通過其后得到充分混合，而且該結構的管路排氣背壓小，達到既使得噴射的尿素水溶液12和廢氣11得以充分混合，又不會產生很大壓降的目的。因此，本發明在較小的壓力損失前提下提高NOx的轉化效率，并降低了尿素結晶沉積物的生成量和氨的泄漏。
【主權項】
1.一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，包括排氣管和法蘭座，其特征在于:所述排氣管依廢氣流通方向依次包括進氣管、漸擴管、橢圓管、漸縮管和出氣管;所述法蘭座沿廢氣流通方向傾斜焊接在漸擴管和橢圓管連接處，用于安裝尿素噴嘴噴入尿素液滴;所述橢圓管與進氣管和排氣管中心偏離，并與漸擴管和漸縮管配合，使呈一定角度噴入的尿素液滴和廢氣產生擾流并充分混合。2.根據權利要求1所述的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，其特征在于:所述進氣管與出氣管同軸、管徑相同。3.根據權利要求1所述的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，其特征在于:所述橢圓管長軸中心面與進氣管對應中心面重合，短軸中心面與進氣管對應中心面偏移，偏移距i^l0-20mm。4.根據權利要求1或2所述的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，其特征在于:所述進氣管與橢圓管通過漸擴管首尾相接。5.根據權利要求1或3所述的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，其特征在于:所述橢圓管與出氣管通過漸縮管首尾相接。6.根據權利要求1或2所述的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，其特征在于:所述漸縮管的長度為進氣管管徑的1.5-2倍。7.根據權利要求1所述的一種用于柴油機SCR系統的新型防尿素結晶排氣管，其特征在于:所述法蘭座以30°角焊接在漸擴管和橢圓管連接處。
【文檔編號】F01N3/20GK106014580SQ201610314171
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月13日
【發明人】劉耀軍, 芮慶西, 李艷玲
【申請人】中國第汽車股份有限公司, 中國第一汽車股份有限公司