DE112022006302T5 - SCR MIXER AND MOTOR - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Anmeldung betreffen den technischen Bereich der Motoren und schlägt einen SCR-Mischer sowie einen Motor vor, der einen Zylindergehäuse, ein erste Strömungsführungsmittel und ein zweite Strömungsführungsmittel umfasst. Der Innenraum des Zylindergehäuses wird eine Mischkammer gebildet, und das Zylindergehäuse ist mit einer Düsensitzbohrung zur Verbindung einer Harnstoffdüse versehen. Das erste Strömungsführungsmittel ist mit einer Öffnung an einem Ende des Zylindergehäuses verbunden, wobei im Inneren des ersten Strömungsführungsmittel eine konische erste Strömungskammer gebildet wird, die mit der Mischkammer kommuniziert. Das zweite Strömungsführungsmittel ist mit eine Öffnung an einem anderen Ende des Zylindergehäuses verbunden, wobei im Inneren des zweiten Strömungsführungsmittel eine konische zweite Strömungskammer gebildet wird, die mit der Mischkammer kommuniziert. Die Innenwand des Zylindergehäuses und die Außenwände des ersten sowie des zweiten Strömungsführungsmittels bilden gemeinsam umgrenzt einen mäanderförmigen Strömungskanal. Unter der Führungswirkung des ersten Strömungsführungsmittels, der Mischkammer und des zweiten Strömungsführungsmittels strömen die Abgase auf einem längeren Weg durch den eigentlich begrenzten Mischraum, wodurch sichergestellt wird, dass dass es genügend Zeit für die Harnstofftröpfchen gibt, um sich vollständig mit den Abgasen zu vermischen, zu verdampfen und zu zersetzen, was die Homogenität der NH3-Mischung und die Kristallisationsbeständigkeit erhöht.The present application relates to the technical field of engines and proposes an SCR mixer and an engine comprising a cylinder housing, a first flow guide means and a second flow guide means. A mixing chamber is formed in the interior of the cylinder housing, and the cylinder housing is provided with a nozzle seat bore for connecting a urea nozzle. The first flow guide means is connected to an opening at one end of the cylinder housing, wherein a conical first flow chamber is formed inside the first flow guide means, which communicates with the mixing chamber. The second flow guide means is connected to an opening at another end of the cylinder housing, wherein a conical second flow chamber is formed inside the second flow guide means, which communicates with the mixing chamber. The inner wall of the cylinder housing and the outer walls of the first and second flow guide means together form a meandering flow channel. Under the guiding action of the first flow guide means, the mixing chamber and the second flow guide means, the exhaust gases flow along a longer path through the actually limited mixing space, thereby ensuring that there is sufficient time for the urea droplets to completely mix with the exhaust gases, evaporate and decompose, which increases the homogeneity of the NH3 mixture and the crystallization resistance.
Description
Kreuzbezugsanmeldungcross-reference application
Diese Anmeldung basiert auf der chinesischen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer
Technisches Gebiettechnical field
Diese Anmeldung bezieht sich auf den technischen Bereich der Motoren und insbesondere betrifft einen SCR-Mischer. Diese Anmeldung betrifft auch einen Motor.This application relates to the technical field of engines and in particular to an SCR mixer. This application also relates to an engine.
Hintergrundtechnikbackground technology
Der in diesem Abschnitt bereitgestellte Inhalt dient lediglich als Hintergrundinformation im Zusammenhang mit dieser Offenbarung und ist nicht notwendigerweise Stand der Technik.The content provided in this section is merely background information in connection with this disclosure and does not necessarily constitute prior art.
Die Funktion des SCR (Selektive Katalytische Reduktion)-Mischers besteht darin, Harnstoff mit Abgasen zu vermischen, um die Umwandlungseffizienz zu erhöhen. Die vorhandenen SCR-Mischer haben jedoch einen begrenzten Mischraum und eine kurze Mischstrecke für Harnstoff und Abgase. Dies führt dazu, dass es nicht genügend Zeit für den Harnstoff gibt, um sich vollständig mit den Abgasen zu vermischen, wodurch die Verteilung von NH3 im gemischten Gas ungleichmäßig wird. Dies beeinträchtigt die Reaktion mit dem Katalysator und führt letztlich zu einer Verringerung der SCR-Umwandlungseffizienz.The function of the SCR (Selective Catalytic Reduction) mixer is to mix urea with exhaust gases to increase the conversion efficiency. However, the existing SCR mixers have limited mixing space and short mixing distance for urea and exhaust gases. This results in there being insufficient time for the urea to fully mix with the exhaust gases, making the distribution of NH3 in the mixed gas uneven. This affects the reaction with the catalyst and ultimately leads to a reduction in the SCR conversion efficiency.
Offenbarung der Erfindungdisclosure of the invention
Die Aufgabe der vorliegenden Anmeldung ist es, zumindest das Problem der geringeren SCR-Umwandlungseffizienz aufgrund der schlechten Mischgleichmäßigkeit des SCR-Mischers im Stand der Technik zu lösen. Die Aufgabe wird durch die folgenden technischen Lösungen gelöst:
- Ein erster Aspekt der vorliegenden Anmeldung stellt einen SCR-Mischer bereit, der Folgendes umfasst:
- - ein Zylindergehäuse, dessen Innenraum eine Mischkammer bildet, wobei beide Enden des Zylindergehäuses offen sind und das Zylindergehäuse mit einer Düsensitzbohrung zur Verbindung einer Harnstoffdüse versehen ist;
- - ein erstes Strömungsführungsmittel, das innerhalb des Zylindergehäuses angeordnet ist und mit einer Öffnung an einem Ende des Zylindergehäuses verbunden ist, wobei im Inneren des ersten Strömungsführungsmittels eine erste Strömungskammer gebildet ist, die konisch ist und mit der Mischkammer kommuniziert;
- - ein zweites Strömungsführungsmittel, das innerhalb des Zylindergehäuses angeordnet ist und mit einer Öffnung am anderen Ende des Zylindergehäuses verbunden ist, wobei im Inneren des zweiten Strömungsführungsmittels eine zweite Strömungskammer gebildet ist, die konisch ist und mit der Mischkammer kommuniziert;
- - wobei die Innenwand des Zylindergehäuses und die Außenwand des ersten Strömungsführungsmittels sowie die Außenwand des zweiten Strömungsführungsmittels gemeinsam umgrenzt einen mäanderförmigen Strömungsführungskanal bilden.
- A first aspect of the present application provides an SCR mixer comprising:
- - a cylinder housing, the interior of which forms a mixing chamber, both ends of the cylinder housing being open and the cylinder housing being provided with a nozzle seat bore for connecting a urea nozzle;
- - a first flow guide means arranged within the cylinder housing and connected to an opening at one end of the cylinder housing, wherein a first flow chamber is formed inside the first flow guide means which is conical and communicates with the mixing chamber;
- - a second flow guide means arranged within the cylinder housing and connected to an opening at the other end of the cylinder housing, wherein a second flow chamber is formed inside the second flow guide means which is conical and communicates with the mixing chamber;
- - wherein the inner wall of the cylinder housing and the outer wall of the first flow guide means as well as the outer wall of the second flow guide means together form a meandering flow guide channel.
Der in der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagene SCR-Mischer verfügt über einen mäanderförmigen Strömungsführungskanal. Unter der Führungswirkung des ersten Strömungsführungsmittels, der Mischkammer und des zweiten Strömungsführungsmittels strömen die Abgase auf einem längeren Weg durch den eigentlich begrenzten Mischraum. Dies stellt sicher, dass es genügend Zeit für die Harnstofftröpfchen gibt, um sich hinreichend mit den Abgasen zu vermischen, zu verdampfen und zu zersetzen, wodurch die Homogenität der NH3-Mischung verbessert und die Kristallisationsbeständigkeit des Nachbehandlungssystems erhöht werden. Dadurch wird das Problem der Harnstoffkristallisation im SCR-Nachbehandlungssystem bei niedrigen Drehzahlen und niedriger Last des Motors sowie das Problem der unzulässig hohen NOX-Emissionen gelöst.The SCR mixer proposed in the present application has a meandering flow guide channel. Under the guiding effect of the first flow guide means, the mixing chamber and the second flow guide means, the exhaust gases flow along a longer path through the actually limited mixing space. This ensures that there is enough time for the urea droplets to sufficiently mix with the exhaust gases, evaporate and decompose, thereby improving the homogeneity of the NH3 mixture and increasing the crystallization resistance of the aftertreatment system. This solves the problem of urea crystallization in the SCR aftertreatment system at low speeds and low load of the engine as well as the problem of unacceptably high NOX emissions.
Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Anmeldung ein modulares Design der Struktur, das auf Motoren unterschiedlicher Hubräume anwendbar ist. Durch eine angemessene Anpassung der Struktur des ersten und des zweiten Strömungsführungsmittels entsprechend den Spezifikationen der Abgasnachbehandlung wird eine perfekte Abstimmung mit dem Motor erreicht. Es ist keine komplexe Verbindungs- und Montagekonstruktion erforderlich, was eine hohe Zuverlässigkeit gewährleistet.In addition, the present application enables a modular design of the structure that is applicable to engines of different displacements. By appropriately adjusting the structure of the first and second flow guide means according to the exhaust aftertreatment specifications, a perfect match with the engine is achieved. No complex connection and assembly structure is required, which ensures high reliability.
Des Weiteren kann der gemäß der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagene SCR-Mischer folgende zusätzliche technische Merkmale aufweisen:
- In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung umfasst der SCR-Mischer mindestens eine Harnstoffbrechplatte, die im Strömungsführungskanal angeordnet ist und der Sprühbahn der Harnstoffdüse gegenüberliegt.
- In some embodiments of the present application, the SCR mixer comprises at least one urea breaking plate arranged in the flow guide channel and opposite the spray path of the urea nozzle.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung sind entlang der Sprühbahn der Harnstoffdüse mehrere Harnstoffbrechplatten angeordnet, wobei ein Teil der Harnstoffbrechplatten in einem Winkel zur axialen Richtung des Zylindergehäuses angeordnet ist, und ein anderer Teil der Harnstoffbrechplatten parallel zur axialen Richtung des Zylindergehäuses angeordnet ist.In some embodiments of the present application, a plurality of urea breaking plates are arranged along the spray path of the urea nozzle, wherein a part of the urea breaking plates is arranged at an angle to the axial direction of the cylinder housing, and another part of the urea breaking plates is arranged parallel to the axial direction of the cylinder housing.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung ist die Länge der Harnstoffbrechplatte in axialer Richtung des Zylindergehäuses positiv korreliert mit dem Abstand der Harnstoffbrechplatte zur Düsensitzbohrung, und die Harnstoffbrechplatten sind in radialer Richtung des Zylindergehäuses stufenförmig angeordnet.In some embodiments of the present application, the length of the urea breaking plate in the axial direction of the cylinder housing is positively correlated with the distance of the urea breaking plate to the nozzle seat bore, and the urea breaking plates are arranged in a step-like manner in the radial direction of the cylinder housing.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung ist das erste Strömungsführungsmittel konisch, wobei das größere Ende des ersten Strömungsführungsmittels mit der Öffnung an dem einen Ende des Zylindergehäuses verbunden ist und das kleinere Ende des ersten Strömungsführungsmittels in die Mischkammer hineinragt, das zweite Strömungsführungsmittel konisch ist, wobei das größere Ende des zweiten Strömungsführungsmittels mit der Öffnung am anderen Ende des Zylindergehäuses verbunden ist und das kleinere Ende des zweiten Strömungsführungsmittels in die Mischkammer hineinragt.In some embodiments of the present application, the first flow guide means is conical, wherein the larger end of the first flow guide means is connected to the opening at one end of the cylinder housing and the smaller end of the first flow guide means protrudes into the mixing chamber, the second flow guide means is conical, wherein the larger end of the second flow guide means is connected to the opening at the other end of the cylinder housing and the smaller end of the second flow guide means protrudes into the mixing chamber.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung ist das kleinere Ende des ersten Strömungsführungsmittels in der Nähe der Düsensitzbohrung angeordnet, das erste Strömungsführungsmittel weist an einer der Düsensitzbohrung entsprechden Stelle eine Aussparung auf, und das kleinere Ende des zweiten Strömungsführungsmittels auf der der Düsensitzbohrung abgewandten Seite der Mischkammer angeordnet ist.In some embodiments of the present application, the smaller end of the first flow guide means is arranged in the vicinity of the nozzle seat bore, the first flow guide means has a recess at a location corresponding to the nozzle seat bore, and the smaller end of the second flow guide means is arranged on the side of the mixing chamber facing away from the nozzle seat bore.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung umfasst der SCR-Mischer ferner ein drittes Strömungsführungsmittel und ein viertes Strömungsführungsmittel, die in der Mischkammer angeordnet sind, wobei das dritte Strömungsführungsmittel sich zwischen dem Zylindergehäuse und dem zweiten Strömungsführungsmittel befindet und das vierte Strömungsführungsmittel sich zwischen dem ersten Strömungsführungsmittel und dem zweiten Strömungsführungsmittel befindet.In some embodiments of the present application, the SCR mixer further comprises a third flow guide means and a fourth flow guide means arranged in the mixing chamber, wherein the third flow guide means is located between the cylinder housing and the second flow guide means and the fourth flow guide means is located between the first flow guide means and the second flow guide means.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung ist der Strömungsführungskanal S-förmig.In some embodiments of the present application, the flow guide channel is S-shaped.
In einigen Ausführungsformen der vorliegenden Anmeldung ist an dem ersten Strömungsführungsmittel ferner eine Bohrung zum Einsetzen eines Durchflusssensors vorgesehen.In some embodiments of the present application, a bore for inserting a flow sensor is further provided on the first flow guide means.
Ein zweiter Aspekt der vorliegenden Anmeldung betrifft einen Motor, der die gleichen vorteilhaften Wirkungen wie der im ersten Aspekt der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagene SCR-Mischer aufweist, weshalb dies an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt wird.A second aspect of the present application relates to an engine which has the same advantageous effects as the SCR mixer proposed in the first aspect of the present application, which is why this will not be further explained here.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Durch das Lesen der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen werden dem Fachmann auf diesem Gebiet verschiedene andere Vorteile und Nutzen deutlich. Die Zeichnungen dienen lediglich der Veranschaulichung der bevorzugten Ausführungsformen und stellen keine Einschränkung der vorliegenden Anmeldung dar. Außerdem bezeichnen in den gesamten Zeichnungen dieselben Bezugszeichen dieselben Teile. In den Zeichnungen:
-
1 zeigt schematisch eine Strukturansicht des SCR-Mischers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung; -
2 zeigt schematisch eine Schnittstrukturansicht des SCR-Mischers gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung; -
3 zeigt schematisch eine Strukturansicht des ersten Strömungsführungsmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung aus einem ersten Blickwinkel; -
4 zeigt schematisch eine Strukturansicht des ersten Strömungsführungsmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung aus einem zweiten Blickwinkel; -
5 zeigt schematisch eine Strukturansicht des zweiten Strömungsführungsmittels gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung; -
6 zeigt schematisch eine Strukturansicht der Harnstoffbrechplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung aus einem ersten Blickwinkel; -
7 zeigt schematisch eine Strukturansicht der Harnstoffbrechplatte gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Anmeldung aus einem zweiten Blickwinkel.
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1 schematically shows a structural view of the SCR mixer according to an embodiment of the present application; -
2 schematically shows a sectional structural view of the SCR mixer according to an embodiment of the present application; -
3 schematically shows a structural view of the first flow guide means according to an embodiment of the present application from a first viewing angle; -
4 schematically shows a structural view of the first flow guide means according to an embodiment of the present application from a second viewing angle; -
5 schematically shows a structural view of the second flow guide means according to an embodiment of the present application; -
6 schematically shows a structural view of the urea breaking plate according to an embodiment of the present application from a first viewing angle; -
7 schematically shows a structural view of the urea breaking plate according to an embodiment of the present application from a second viewing angle.
In den Zeichnungen bezeichnen die Bezugszeichen Folgendes:
- 10: Zylindergehäuse, 101: Düsensitzbohrung, 11: erstes Strömungsführungsmittel, 111: Bohrung zum Einsetzen eines Durchflusssensors, 112: Einsteckschlitz, 12: zweites Strömungsführungsmittel, 13: drittes Strömungsführungsmittel, 14: viertes Strömungsführungsmittel, 15: Harnstoffbrechplatte.
- 10: cylinder housing, 101: nozzle seat bore, 11: first flow guide means, 111: bore for inserting a flow sensor, 112: insertion slot, 12: second flow guide means, 13: third flow guide means, 14: fourth flow guide means, 15: urea breaking plate.
Detaillierte AusführungsformenDetailed embodiments
Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben. Obwohl in den Zeichnungen beispielhafte Ausführungsformen der Offenbarung dargestellt sind, sollte verstanden werden, dass die Offenbarung in verschiedenen Formen verwirklicht werden kann und nicht auf die hier dargelegten Ausführungsformen beschränkt sein sollte. Vielmehr werden diese Ausführungsformen bereitgestellt, um ein umfassenderes Verständnis der Offenbarung zu ermöglichen und den Fachleuten auf diesem Gebiet den vollständigen Umfang der Offenbarung zu vermitteln.Hereinafter, exemplary embodiments of the disclosure will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. Although exemplary embodiments of the disclosure are illustrated in the drawings, it should be understood that the disclosure may be embodied in various forms and should not be limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided to provide a more thorough understanding of the disclosure and to convey the full scope of the disclosure to those skilled in the art.
Es sollte verstanden werden, dass die im Text verwendeten Begriffe nur zum Zweck der Beschreibung spezifischer beispielhafter Ausführungsformen verwendet werden und nicht einschränkend gemeint sind. Sofern der Kontext nicht ausdrücklich etwas anderes angibt, können die im Text verwendeten Begriffe im Singular wie „ein“, „ein(e)“ und „der/die/das“ auch die Pluralform umfassen. Die Begriffe „umfassen“, „enthalten“, „beinhalten“ und „aufweisen“ sind einschließend und weisen daher auf das Vorhandensein der angegebenen Merkmale, Schritte, Operationen, Elemente und/oder Komponenten hin, schließen jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder deren Kombinationen aus. Die im Text beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Operationen sollten nicht als zwingend in der beschriebenen oder dargestellten spezifischen Reihenfolge auszuführen interpretiert werden, es sei denn, die Reihenfolge ist ausdrücklich angegeben. Es sollte ferner verstanden werden, dass alternative oder ersetzende Schritte verwendet werden können.It should be understood that the terms used in the text are used only for the purpose of describing specific example embodiments and are not intended to be limiting. Unless the context expressly indicates otherwise, the singular terms used in the text such as "a," "an," and "the" can also include the plural form. The terms "comprising," "containing," "include," and "having" are inclusive and therefore indicate the presence of the specified features, steps, operations, elements, and/or components, but do not preclude the presence or addition of one or more other features, steps, operations, elements, components, and/or combinations thereof. The method steps, processes, and operations described in the text should not be interpreted as requiring performance in the specific order described or illustrated, unless the order is expressly stated. It should further be understood that alternative or substitute steps may be used.
Obwohl im Text Begriffe wie „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. verwendet werden, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden. Diese Begriffe werden lediglich verwendet, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Sofern der Kontext nichts anderes deutlich angibt, implizieren Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe im Text keine Reihenfolge oder Anordnung. Daher können die im Folgenden besprochenen Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten oder Abschnitte als „zweites Element“, „zweite Komponente“, „zweiter Bereich“, „zweite Schicht“ oder „zweiter Abschnitt“ bezeichnet werden, ohne die Lehren der beispielhaften Ausführungsformen zu verlassen.Although terms such as "first," "second," "third," etc. are used in the text to describe various elements, components, regions, layers, and/or sections, these elements, components, regions, layers, and/or sections should not be limited by these terms. These terms are used merely to distinguish one element, component, region, layer, or section from another region, layer, or section. Unless the context clearly indicates otherwise, terms such as "first," "second," and other numerical terms in the text do not imply any order or arrangement. Therefore, the elements, components, regions, layers, or sections discussed below may be referred to as a "second element," "second component," "second region," "second layer," or "second section" without departing from the teachings of the exemplary embodiments.
Zur Erleichterung der Beschreibung können im Text räumliche Relativbegriffe verwendet werden, um die Beziehung eines in den Zeichnungen dargestellten Elements oder Merkmals relativ zu einem anderen Element oder Merkmal zu beschreiben. Diese räumlichen Relativbegriffe umfassen beispielsweise „innen“, „außen“, „innenliegend“, „seitlich“, „unten“, „unterhalb“, „oben“, „oberhalb“ usw. Diese räumlichen Relativbegriffe sollen andere Orientierungen des Geräts in Gebrauch oder Betrieb als die in den Zeichnungen dargestellten umfassen. Beispielsweise, wenn das in den Zeichnungen dargestellte Gerät umgedreht wird, wird das als „unter einem anderen Element oder Merkmal“ oder „unterhalb eines anderen Elements oder Merkmals“ beschriebene Element dann als „über einem anderen Element oder Merkmal“ oder „oberhalb eines anderen Elements oder Merkmals“ ausgerichtet. Dementsprechend können die beispielhaften Begriffe „unter“ und „unterhalb“ die Positionen „über“ und „oberhalb“ einschließen. Das Gerät kann auch anders ausgerichtet werden (z.B. um 90 Grad gedreht oder in andere Richtungen) und die im Text verwendeten räumlichen Relativbezeichner sollten entsprechend interpretiert werden.For ease of description, spatial relative terms may be used in the text to describe the relationship of an element or feature shown in the drawings relative to another element or feature. These spatial relative terms include, for example, "inside," "outside," "inboard," "side," "bottom," "below," "top," "above," etc. These spatial relative terms are intended to encompass orientations of the device in use or operation other than those shown in the drawings. For example, if the device shown in the drawings is turned over, the element described as being "below another element or feature" or "below another element or feature" would then be oriented as being "above another element or feature" or "above another element or feature." Accordingly, the exemplary terms "below" and "below" may include the positions "above" and "above." The device may also be oriented differently (e.g., rotated 90 degrees or in other directions), and the spatial relative terms used in the text should be interpreted accordingly.
Wie in den
ein Zylindergehäuse 10,ein erstes Strömungsführungsmittel 11 undein zweites Strömungsführungsmittel 12, wobei der Innenraum des Zylindergehäuses 10 eine Mischkammer bildet.Das Zylindergehäuse 10 ist mit einerDüsensitzbohrung 101 zur Verbindung einer Harnstoffdüse versehen und die beiden Enden des Zylindergehäuses 10 sind offen.Das erste Strömungsführungsmittel 11 ist im Inneren des Zylindergehäuses 10 angeordnet und mit einer Öffnung an einem der Enden des Zylindergehäuses 10 verbunden, wobei im Inneren des ersten Strömungsführungsmittels 11 eine konische erste Strömungskammer gebildet ist, die mit der Mischkammer in Verbindung steht.Das zweite Strömungsführungsmittel 12 ist im Inneren des Zylindergehäuses 10 angeordnet und mit dem anderen offenen Ende desZylindergehäuses 10 verbunden, wobei im Inneren des zweiten Strömungsführungsmittels 12 eine konische zweite Strömungskammer gebildet ist, die mit der Mischkammer in Verbindung steht. Die Innenwand des Zylindergehäuses 10 und die Außenwände des ersten Strömungsführungsmittels 11 und des zweiten Strömungsführungsmittels 12 bilden gemeinsam umgrenzt einen mäanderförmigen Strömungsführungskanal.
- a
cylinder housing 10, a first flow guide means 11 and a second flow guide means 12, the interior of thecylinder housing 10 forming a mixing chamber. Thecylinder housing 10 is provided with a nozzle seat bore 101 for connecting a urea nozzle and the two ends of thecylinder housing 10 are open. The first flow guide means 11 is arranged inside thecylinder housing 10 and connected to an opening at one of the ends of thecylinder housing 10, a conical first flow chamber being formed inside the first flow guide means 11 and communicating with the mixing chamber. The second flow guide means 12 is arranged inside thecylinder housing 10 and connected to the other open end of thecylinder housing 10, a conical second flow chamber being formed inside the second flow guide means 12 and communicating with the mixing chamber. The inner wall of thecylinder housing 10 and the outer walls of the first flow guide means 11 and the second flow guide means 12 together form a meandering flow guide channel.
Es sei angemerkt, dass das Zylindergehäuse 10 eine kreiszylindrische Struktur oder eine quaderförmige Struktur aufweisen kann, wobei das Zylindergehäuse innen hohl ist. Das erste Ende des Zylindergehäuses 10 dient zur Aufnahme der Motorabgase und das zweite Ende des Zylindergehäuses 10 dient zur Ableitung des Mischgases. Das erste Strömungsführungsmittel 11 und das zweite Strömungsführungsmittel 12 können zur einfachen Bildung der konischen Strömungskammern als trichterförmige Strukturen ausgebildet sein, die durch Blechprägen hergestellt werden können. Der mäanderförmige Strömungsführungskanal kann eine S-Form oder Z-Form usw. haben, solange im begrenzten Raum des Zylindergehäuses 10 mittels der ersten und zweiten Strömungsführungsmittel 11 und 12 ein mäanderförmige Pfad entsteht. Die Außenkanten des ersten Strömungsführungsmittels 11 und des zweiten Strömungsführungsmittels 12 sind durch Schweißen oder Einrasten mit dem Zylindergehäuse 10 verbunden. Die Harnstoffdüse wird in der Düsensitzbohrung 101 montiert, und die vom Motor kommenden Abgase treten durch das erste Strömungsführungsmittel 11 in die Mischkammer ein. Unter dem Einfluss der konischen Form erhöht sich die Strömungsgeschwindigkeit der Abgase allmählich, wodurch die Strömungsfähigkeit der Abgase verbessert wird. Mit dem eingespritzten Harnstoff mischen sich die Abgase und der Harnstoff in der Mischkammer und fließen entlang des mäanderförmigen Strömungsführungskanals, wodurch der Mischweg verlängert wird und der Harnstoff sich hinreichend mit den Abgasen vermischt. Schließlich tritt das Mischgas aus dem zweiten Strömungsführungsmittel 12 aus.Note that the
Der in dieser Anmeldung vorgeschlagene SCR-Mischer verfügt über einen mäanderförmigen Strömungskanal, durch den unter der Führungswirkung des ersten Strömungsführungsmittels 11, der Mischkammer und des zweiten Strömungsführungsmittels 12 die Abgase in dem eigentlich begrenzten Mischraum einen längeren Weg zurücklegen. Dies stellt sicher, dass es genügend Zeit für die Harnstofftröpfchen gibt, um sich hinreichend mit den Abgasen zu vermischen, zu verdampfen und zu zersetzen, um so die Homogenität der NH3-Mischung und die Kristallisationsbeständigkeit des Nachbehandlungssystems zu erhöhen. Dadurch wird das Problem der Harnstoffkristallisation im SCR-Nachbehandlungssystem bei niedrigen Drehzahlen und niedriger Last des Motors sowie das Problem der unzulässig hohen NOX-Emissionen gelöst.The SCR mixer proposed in this application has a meandering flow channel through which the exhaust gases travel a longer path in the actually limited mixing space under the guiding effect of the first flow guiding means 11, the mixing chamber and the second
Außerdem ermöglicht diese Anmeldung ein modulares Design der Struktur, das für Motoren mit unterschiedlichen Hubräumen anwendbar ist. Durch eine angemessene Anpassung der Struktur des ersten Strömungsführungsmittels 11 und des zweiten Strömungsführungsmittels 12 entsprechend den Spezifikationen der Abgasnachbehandlung wird eine perfekte Abstimmung mit dem Motor erreicht.. Es ist keine komplizierte Verbindungs- und Montagekonstruktion erforderlich, was die Zuverlässigkeit erhöht.In addition, this application enables a modular design of the structure that is applicable to engines with different displacements. By appropriately adjusting the structure of the first flow guide means 11 and the second flow guide means 12 according to the exhaust aftertreatment specifications, a perfect match with the engine is achieved. No complicated connection and assembly structure is required, which increases reliability.
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung umfasst der SCR-Mischer mindestens eine Harnstoffbrechplatte 15, welche Harnstoffbrechplatte 15 im Strömungsführungskanal angeordnet ist und der Harnstoffdüse gegenüberliegt. Die Harnstoffbrechplatte 15 kann rechteckig oder rund gestaltet sein, aber auch eine sternförmige oder unregelmäßige Form haben. In der Harnstoffbrechplatte 15 können mehrere Durchgangslöcher in Form einer Matrix angeordnet sein, um den Harnstoff weiter zu zerkleinern. Die Harnstoffbrechplatte 15 kann durch Schweißen oder Einrasten an dem ersten Strömungsführungsmittel 11 oder am Zylindergehäuse 10 befestigt werden, vorzugsweise ist die Harnstoffbrechplatte 15 in einen Einsteckschlitz 112 des ersten Strömungsführungsmittels eingesteckt.In some embodiments of this application, the SCR mixer comprises at least one
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung ist der SCR-Mischer entlang der Sprühbahn der Harnstoffdüse mit mehreren Harnstoffbrechplatten 15 in Abständen versehen, wobei ein Teil der Harnstoffbrechplatten 15 im Winkel zur axialen Richtung des Zylindergehäuses 10 angeordnet ist und ein anderer Teil der Harnstoffbrechplatten 15 parallel zur axialen Richtung des Zylindergehäuses 10 angeordnet ist. Die Sprührichtung der Harnstoffdüse ist in der Regel senkrecht zur Einströmungsrichtung der Abgase. Die parallel zur axialen Richtung des Zylindergehäuses 10 angeordneten Harnstoffbrechplatten 15 ermöglichen einerseits, dass der auftreffende Harnstoff zerkleinert wird, wodurch kleinere Tropfen entstehen, die sich besser mit den Abgasen vermischen, und andererseits wirken sie als Strömungsrichter, sodass die einströmenden Abgase durch die Harnstoffbrechplatten 15 geleitet werden, wodurch der Gasstrom stabiler und schneller wird. Die im Winkel zur axialen Richtung des Zylindergehäuses 10 angeordneten Harnstoffbrechplatten 15 ermöglichen eine vielfältigere Sprührichtungen des Harnstoffs, was zu einer besseren Vermischung des Harnstoffs mit den Abgasen führt.In some embodiments of this application, the SCR mixer is provided with a plurality of
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung korreliert die Länge der Harnstoffbrechplatten 15 in axialer Richtung des Zylindergehäuses 10 positiv mit dem Abstand der Harnstoffbrechplatten 15 zur Düsensitzbohrung, und die Harnstoffbrechplatten 15 sind in radialer Richtung des Zylindergehäuses 10 stufenförmig angeordnet. Die Motorabgase treten durch das erste Strömungsführungsmittel 11 ein, dessen Strömungsquerschnitt sich verringert, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit der Motorabgase allmählich zunimmt und am Ausgang des ersten Strömungsführungsmittels 11 ihren Maximalwert erreicht. Die Harnstofflösung wird in Sprührichtung der Harnstoffdüse gesprüht und trifft auf die darunter liegende Harnstoffbrechplatte 15, wobei ein Teil der Tropfen abprallt, zerkleinert wird, erneut in die Abgase gelangt, und von den heißen Abgasen nach vorne mitgerissen wird; ein anderer Teil der Tropfen setzt sich auf der Oberfläche der Harnstoffbrechplatte 15 ab, wird jedoch sofort durch die Hochgeschwindigkeitsgase am Ausgang des ersten Strömungsführungsmittels 11 weggeblasen und gelangt erneut in die heißen Abgase, die sie nach vorne mitreißt.In some embodiments of this application, the length of the
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung ist das erste Strömungsführungsmittel 11 konisch ausgebildet, wobei das größere Ende des ersten Strömungsführungsmittels 11 mit einer Öffnung an einem Ende des Zylindergehäuses 10 verbunden ist und das kleinere Ende des ersten Strömungsführungsmittels 11 in die Mischkammer hineinragt. Das zweite Strömungsführungsmittel 12 ist ebenfalls konisch ausgebildet, wobei das größere Ende des zweiten Strömungsführungssmittels 12 mit einer Öffnung am anderen Ende des Zylindergehäuses 10 verbunden ist und das kleinere Ende des zweiten Strömungsführungsmittels 12 in die Mischkammer hineinragt. Beide Strömungsführungsmittel 11 und 12 sind im Inneren des Zylindergehäuses 10 angeordnet, was eine kompakte Gesamtstruktur des Mischers bewirkt. Das erste Strömungsführungsmittel 11 und das zweite Strömungsführungsmittel 12 können durch Blechprägen zu konischen Strukturen geformt und durch Schweißen oder Einrasten mit dem Zylindergehäuse 10 verbunden werden. Darüber hinaus können die Ein- und Ausgangsdurchmesser der Strömungsführungsmittel 11 und 12 angepasst werden, um eine perfekte Abstimmung mit dem Motor zu erreichen. Es sind keine komplizierten Verbindungs- und Montagekonstruktion erforderlich, was die Zuverlässigkeit erhöht.In some embodiments of this application, the first flow guide means 11 is conical, with the larger end of the first flow guide means 11 being connected to an opening at one end of the
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung ist das kleinere Ende des ersten Strömungsführungssmittels 11 in der Nähe der Düsensitzbohrung 101 angeordnet und das erste Strömungsführungsmittel 11 an einer der Düsensitzbohrung 101 entsprechenden Stelle mit einer Aussparung versehen, während das kleinere Ende des zweiten Strömungsführungsmittels 12 auf der der Düsensitzbohrung 101 abgewandten Seite der Mischkammer angeordnet ist. Die axiale Richtung des Zylindergehäuses 10 ist in der Regel parallel zur Horizontalen, und das Harnstoffspray wird von oben nach unten in die Mischkammer eingesprüht. Dabei wird das Ausgangsende, d.h. kleinere Ende des ersten Strömungsführungsmittels 11 in der Nähe der Harnstoffdüse so angeordnet, dass der durch das erste Strömungsführungsmittel 11 beschleunigte Abgasstrom schnell mit dem Harnstoffspray vermischt wird, was die Homogenität der Mischung verbessert. Zudem wird das zweite Strömungsführungsmittel 12 entfernt von der Harnstoffdüse angeordnet, wodurch die Mischstrecke verlängert und die Vermischungszeit von Harnstoff und Abgas verlängert wird, was die Homogenität der Mischung weiter verbessert.In some embodiments of this application, the smaller end of the first flow guide means 11 is arranged near the nozzle seat bore 101 and the first flow guide means 11 is provided with a recess at a location corresponding to the nozzle seat bore 101, while the smaller end of the second flow guide means 12 is arranged on the side of the mixing chamber facing away from the nozzle seat bore 101. The axial direction of the
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung umfasst der SCR-Mischer auch ein drittes Strömungsführungsmittel 13 und ein viertes Strömungsführungsmittel 14, die in der Mischkammer angeordnet sind. Das dritte Strömungsführungsmittel 13 befindet sich zwischen dem Zylindergehäuse 10 und dem zweiten Strömungsführungsmittels 12, während das vierte Strömungsführungsmittel 14 zwischen dem ersten Strömungsführungsmittel 11 und dem zweiten Strömungsführungsmittel 12 angeordnet ist. Da das erste Strömungsführungsmittel 11 und das zweite Strömungsführungsmittel 12 konisch sind, können zwischen ihnen und dem Zylindergehäuse 10 Strömungstotzonen entstehen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit sinkt und Harnstoff an den Wänden kristallisieren kann. Das dritte Strömungsführungsmittel 13 wird zwischen dem Zylindergehäuse 10 und dem zweiten Strömungsführungsmittel 12 angeordnet, sodass der Gasstrom von dem dritten Strömungsführungsmittel 13 abgelenkt wird, wodurch verhindert wird, dass der Gasstrom in Totzonen gelangt. Dies erhöht die Strömungsgeschwindigkeit und verbessert die Homogenität der Mischung von Harnstoff und Abgas. Das dritte Strömungsführungsmittel 13 kann als gebogene Plattenstruktur ausgeführt und durch Schweißen oder Einrasten mit dem Zylindergehäuse 10 und dem zweiten Strömungsführungsmittel 12 verbunden werden. Das vierte Strömungsführungsmittel 14 hat eine ähnliche Funktion und Struktur wie das dritte Strömungsführungsmittel 13, daher wird sie hier nicht weiter ausgeführt.In some embodiments of this application, the SCR mixer also comprises a third flow guide means 13 and a fourth flow guide means 14 arranged in the mixing chamber. The third flow guide means 13 is located between the
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung ist der Strömungskanal S-förmig oder Z-förmig, gebildet und umgrenzt durch die Innenwand des Zylindergehäuses 10 und die Außenwände des ersten Strömungsführungsmittels 11 sowie des zweiten Strömungsführungsmittels 12. Der Ausgang des ersten Strömungsführungsmittels 11 ist auf die Harnstoffdüse ausgerichtet, während der Eingang des zweiten Strömungsführungsmittels 12 ebenfalls bis zur Position der Harnstoffdüse hineinragt, sodass die Abgase beim Austritt aus dem ersten Strömungsführungsmittel 11 zunächst mit dem Harnstoffspray vermischt werden, bevor sie weiterströmen und von dem dritten Strömungsführungsmittel 13 abgelenkt werden. Anschließend fließen sie zur Position zwischen dem ersten Strömungsführungsmittel 11 und dem zweiten Strömungsführungsmittel 12, werden erneut von dem vierten Strömungsführungsmittel 14 abgelenkt und schließlich aus dem zweiten Strömungsführungsmittel 12 austreten. Dieser mäanderförmige Strömungskanal verlängert die Strömungsstrecke der Abgase innerhalb des begrenzten Mischkammerraums, wodurch die Mischzeit von Abgasen und Harnstoffspray verlängert und damit die Homogenität der Mischung verbessert wird.In some embodiments of this application, the flow channel is S-shaped or Z-shaped, formed and delimited by the inner wall of the
In einigen Ausführungsformen dieser Anmeldung ist das erste Strömungsführungsmittel 11 mit einer Bohrung 111 zum Einsetzen eines Durchflusssensors versehen, der zum Einsetzen eines SCR-Vorschalt-Temperatursensors dient. Der SCR-Vorschalt-Temperatursensor ist mit der ECU elektrisch verbindbar, um die Abgastemperatur vor dem SCR (also vor dem Mischer) zu überwachen und den Einspritzzeitpunkt des Harnstoffs zu steuern.In some embodiments of this application, the first flow guide means 11 is provided with a
Der im zweiten Aspekt dieser Anmeldung vorgeschlagene Motor weist die gleichen Vorteile auf wie der im ersten Aspekt dieser Anmeldung vorgeschlagene SCR-Mischer, weshalb dies hier nicht weiter ausgeführt wird.The engine proposed in the second aspect of this application has the same advantages as the SCR mixer proposed in the first aspect of this application, which is why this is not further discussed here.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen stellen lediglich bevorzugte spezifische Ausführungsformen dieser Anmeldung dar, aber der Schutzumfang dieser Anmeldung ist nicht darauf beschränkt. Jegliche Änderungen oder Modifikationen, die ein Fachmann auf diesem Gebiet innerhalb des Offenlegungsumfangs dieser Anmeldung leicht vornehmen kann, fallen ebenfalls in den Schutzumfang dieser Anmeldung. Daher sollte der Schutzumfang dieser Anmeldung durch den Schutzumfang der Ansprüche bestimmt werden.The embodiments described above merely represent preferred specific embodiments of this application, but the scope of this application is not limited thereto. Any changes or modifications that can be readily made by one skilled in the art within the scope of disclosure of this application also fall within the scope of this application. Therefore, the scope of this application should be determined by the scope of the claims.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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