[发明专利]一种车辆SCR系统及其尾气保温混合装置

说明书

本发明涉及一种车辆SCR系统及其尾气保温混合装置。车辆SCR系统包括尿素喷射装置、SCR催化器以及尾气保温混合装置，尾气保温混合装置包括外筒和内筒，所述外筒的前端用于与车辆尾气管连接，所述外筒的后端用于与SCR催化器前端进行连接，所述内筒由导热材料制成，所述内筒的内腔形成供尾气和喷射的尿素水溶液混合而成的混合气体流通的混合通道，所述内筒与外筒之间的环空形成供保温尾气流通的保温通道，所述内筒的出口端设置有用于将混合气体和保温尾气充分混合的文丘里混合段。通过采用内筒和外筒的结构设计，使得保温通道中的保温尾气会对内筒中的混合气体进行保温加热，使得流入SCR催化器的混合气体具有较高的温度和混合均匀性，提高了催化效率。

技术领域

本发明涉及车辆尾气处理技术领域，尤其涉及一种车辆SCR系统及其尾气保温混合装置。

背景技术

发动机按照燃烧燃油的不同可以分为柴油机和汽油机，由于柴油机和汽油机均需要通过燃烧化石燃料来产生动力，而化石燃料的燃烧会伴随着气体污染物的产生。以柴油机为例，柴油机产生的尾气中主要有氮氧化物和颗粒物，由于柴油机属于富氧燃烧，使得二者具有此消彼长的关系，无法通过机内净化的方法同时降低两种污染物的排放。目前，较为成熟的处理方式是通过采用高压燃油喷射及优化缸内燃烧来降低柴油机原始颗粒物的排放，然后在机后增加SCR系统来降低氮氧化物的排放。

柴油机SCR系统指的是：通过向柴油机的排气管中喷射一定量的尿素水溶液，雾化的尿素水溶液通过水蒸气的蒸发、尿素的热解水解生成氨气，生成的氨气随着尾气排入后侧的SCR催化器中，尾气中的氮氧化物和生成的氨气在SCR催化器中的催化剂的作用下发生催化还原反应，最终生成无害的氮气和水。

SCR系统在使用的过程中，温度的高低会对SCR催化器中催化剂的催化效率造成影响，进而影响氮氧化物的催化转化效率，当温度较低时，氮氧化物的转化效率也较低。因此，为了保证氮氧化物具有较高的催化转化效率，SCR催化器不宜安装在距柴油机较远的位置，但实际情况中，SCR催化器之前还常常安装有DOC等后处理装置，这使得柴油机尾气温度在尾气到达SCR催化器时已不能满足氮氧化物较高的催化转化效率的要求。此外，由于尾气在进入SCR催化器之前还需要经过喷雾段，而经喷雾段喷出的尿素水溶液液滴的蒸发热解会进一步降低尾气的温度，当温度较低时，尿素容易在喷雾段的壁面上形成沉积物，使得尿素的热解效率降低。

因此，为了提高尿素溶液的热解效率以及催化剂的催化效率，对SCR系统喷雾段中的混合气进行保温成为解决上述问题的一个方向，现有技术中为了实现喷雾段的保温，一般采用在SCR催化器前加装加热装置的方式来实现，例如授权公告号为CN206158826U的中国实用新型专利公开了一种防尿素结晶的柴油机后处理加热混合装置，其采用在尿素喷射区域加装电阻加热筒的方式来提高喷射区域的温度。此外该加热混合装置的尿素喷射区内还安装有弧形叶片混合器，弧形叶片混合器的加设能够加速尾气与尿素热解产生的氨气的充分混合。但是该加热装置的结构较为复杂，增加了相应的制造和安装成本，此外采用电加热的方式还会导致额外的能源消耗，不利于车辆的节能。

目前除了采用上述加装加热装置的方式，现有技术中还有采用尾气保温的方式，例如授权公告号为CN201581966U的中国实用新型专利公开了一种汽车尾气催化还原后处理器的组合结构，该组合结构包括壳体、尿素混合分解载体和催化剂段、催化还原载体和催化剂段，其中催化还原载体和催化剂段套设在尿素混合分解载体和催化剂段的外周侧，尿素和尾气混合而成的混合气体首先流经尿素混合分解载体和催化剂段，然后从尿素混合分解载体和催化剂段的出口反向流入催化还原载体和催化剂段，通过采用这种组合结构的方式改善了尿素混合和分解的效果，并使得组合结构具有一定的保温功能。但是该组合结构由于是采用逆向流动的混合气体实现的保温，混合气体在流动的过程中热量散失较多，所以混合气体的保温能力有限，此外，混合气体在转弯处的能量损失较大，增大了发动机排气背压，严重时甚至会导致尾气排泄不畅的情况。

发明内容