[发明专利]混合器、尾气后处理系统及处理方法

说明书

本发明涉及混合器，安装于发动机排气管路上，用以将发动机排放的尾气和喷射到排气管内的尿素水溶液充分混合；其特征在于，包括：第一连接法兰，其具有作为尾气进气通道的进气端；第二连接法兰，其具有作为尾气排放通道的排气端；紧固件，用以连接第一连接法兰和第二连接法兰，使之二者的进气端和排气端共轴且相互贯通；格栅加热器，被夹持在第一连接法兰和第二连接法兰之间且具有与通道形状相适配的加热格栅，所述加热格栅具有通电接线端；尾气紊流器，安装于第一连接法兰的进气通道内。本发明提高了后处理系统的反应效率和运行可靠性，明显改善柴油发动机的尾气排放水平。

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种汽车尾气的后处理装置及处理方法。

背景技术

随着国家排放法规升级，SCR（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原技术）广泛应用于重型柴油机的尾气后处理系统中。近来年，货物运输结构伴随经济发展在发生巨大变化，城市物流、配送轻抛货物的市内快递行业的兴起，使得从事该行业运输的整车在实际运行中，较多的处于发动机负荷较低水平的工况；随着国家PEMS（PortableEmission Measurement System，车载式尾气监测设备）法规的实施，如何提高整车在低负荷工况的SCR反应效率，降低SCR尿素结晶风险是十分重要的。

（Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原技术）是指柴油机尾气处理的一种方式，首先通过优化缸内燃烧的机内净化技术解决柴油机的PM排放问题，然后通过SCR后处理装置来降低发动机氮氧化合物NO_x的排放。

目前SCR系统中使用的混合器主要单纯用于产生紊流，只能提高后处理液和尾气的混合程度，不能用于补偿排气温度和降低尿素结晶风险，不能提高尿素蒸发和异氰酸水解效率。

虽然出现过将电阻丝加热装置包裹在混合器和排气管外的方案，但该方案只能提高后处理液和尾气的混合程度和补偿排气温度，并不能直接提高尿素水溶液的蒸发和和异氰酸水解效率（见下述尿素水解反应的第一步尿素水溶液蒸发和第三步异氰酸水解）。

尿素水解原理：尿素水溶液喷射到排气管内，在分解成为和氮氧化物反应的氨气之前，主要按以下几个过程进行反应：

第一步：尿素水溶液蒸发

NH₂-CO-NH₂(水溶液) ⇒NH₂-CO-NH₂(融化的液态) + H₂O (气态)

第二步：尿素热解

NH2-CO-NH2(融化的液态) ⇒NH3 (气态) +HNCO (气态) 异氰酸

第三步：异氰酸水解

HNCO (气态) + H2O(气态) ⇒ NH3(气态) + CO₂(气态)。

异氰酸聚合物的生成主要发生在上述过程的第二步和第三步，在小排量柴油机发动机排气量小、发动机负荷较小、排温较低的工况下，虽然尾气温度达到尿素水溶液的起喷温度（视发动机和后处理系统的标定不同，一般设定在200℃~230℃），但尾气中的热量不足以支持尿素热解和异氰酸水解的反应完成进行，会有部分未水解的异氰酸在排气管和后处理器内发生聚合反应，生产化学性质稳定，难以再次分解的聚合物。聚合物集聚在排气管和后处理器内壁，会进一步堵塞，造成排气管内的气流紊乱，使尿素水溶液和尾气混合程度劣化，不完全热解的尿素附着在异氰酸聚合物的表面会加剧堵塞过程。

发明内容

本发明旨在设计一种尾气混合器集成有加热和紊流功能的混合器，并将该混合器配置到尾气后处理系统中，通过一套尾气后处理方法促进尿素水容液的汽化和尿素水解效率，切实改善现有尾气后处理系统运行工况，进而改善柴油发动机的尾气排放水平。