混合器及尿素结晶控制方法与流程

本发明涉及尿素混合器，尤其涉及混合器及尿素结晶控制方法。

背景技术：

1、在车辆的后处理系统中，一般采用选择性催化还原（selective catalyticreduction，scr）的方式降低氮氧化物（nox）的排放，该过程中，通常使用scr混合器将车辆废气和尿素进行混合。现有技术中由于尿素雾化不良、混合不均匀或分解不充分等原因，喷射的尿素溶液不能实时转化为nh3，而是生成副产物，形成尿素沉淀物，这将导致还原反应不稳定，从而影响到氮氧化物排放的稳定性和转化效率。此外，尿素沉淀物如果不能及时完全分解，则会不断生长，最终形成尿素结晶、结石。

2、混合器的壁面温度较低是导致尿素结晶的主要原因之一，对此，现有技术提供了一种双筒体尿素混合器，该双筒体尿素混合器包含内筒体以及套设于内筒体的外筒体，内筒体外侧的腔体为夹层的进气腔，进气腔内的尾气气流对其覆盖的内筒体的壁面起加热、保温作用，保证壁面始终保持在较高的温度，使落到壁面上的尿素液滴迅速挥发热解，防止尿素结晶。但是其存在的问题是：其内筒体上设置有进气孔，用于车辆废气由夹层的进气腔进入内筒体的内部，即混合腔，而在混合腔内的尿素同样可能通过该进气孔进入到进气腔内，降低进气腔内的废气温度，且部分尿素附着于外筒体的壁面，造成结晶。此外，现有技术无法准确计算出内筒体的壁面温度，进而无法对尿素的结晶进行有效预测。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，本发明提供混合器，该混合器能够使内层管的壁面始终保持在较高的温度，且能够避免过流腔因尿素进入而导致气体温度降低，避免尿素结晶。

2、为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、混合器，包括用于喷洒尿素的尿素喷头，所述混合器用于将车辆废气与尿素混合，还包括：

4、进气端盖，具有进气腔，所述进气腔用于车辆废气通过；

5、外层管，连接于所述进气端盖，并具有内腔；

6、内层管，连接于所述进气端盖，所述内层管穿过所述内腔，并将所述内腔分隔为混合腔和过流腔，所述混合腔位于所述内层管的内部，所述过流腔位于所述内层管与所述外层管之间，所述混合腔以及所述过流腔均与所述进气腔连通，所述尿素喷头设置于所述混合腔内，所述内层管能够阻止尿素由所述混合腔进入所述过流腔。

7、作为混合器的优选方案，还包括破碎管，所述破碎管连接于所述内层管并位于所述混合腔内，所述破碎管具有多个通孔组，多个所述通孔组沿所述破碎管的长度方向间隔设置，所述通孔组包括沿所述破碎管的圆周方向间隔设置的多个第一通孔。

8、作为混合器的优选方案，所述第一通孔呈条状，且所述第一通孔沿所述破碎管的长度方向延伸。

9、作为混合器的优选方案，还包括旋流管，所述旋流管连接于所述进气端盖并位于所述进气腔内，所述旋流管具有沿所述旋流管的圆周方向间隔设置的多个第二通孔，所述第二通孔用于车辆废气进入，所述旋流管的外壁设置有多个旋流片，多个所述旋流片与多个所述第二通孔一一对应设置。

10、作为混合器的优选方案，还包括连接于所述外层管远离所述进气端盖一端的排气端盖，所述排气端盖具有排气腔，所述混合腔以及所述过流腔均与所述排气腔连通。

11、根据本发明的另一个方面，提供尿素结晶控制方法，通过上述混合器实施，所述尿素结晶控制方法包括：

12、获取所述内层管的壁面温度；

13、对所述内层管的壁面的尿素结晶量进行预测；

14、确定所述尿素结晶量不小于结晶限值；

15、进行短时再生，所述短时再生包括：提升发动机的喷油量。

16、作为尿素结晶控制方法的优选方案，获取所述内层管的壁面温度包括：

17、获取喷射尿素前以及喷射尿素后的废气温度；

18、获取进入混合腔以及进入过流腔的废气流量；

19、基于能量守恒建立所述内层管的壁面温度、喷射尿素前的废气温度、喷射尿素后的废气温度、进入混合腔的废气流量与进入过流腔的废气流量的方程；

20、求解所述方程得到所述内层管的壁面温度随时间变化的计算公式。

21、作为尿素结晶控制方法的优选方案，获取喷射尿素前以及喷射尿素后的废气温度包括：

22、检测所述进气腔内废气温度，将所述进气腔内的废气温度作为喷射尿素前的废气温度；

23、获取尿素喷射量和进入混合器的总废气流量；

24、基于尿素喷射量和进入混合器的总废气流量，获取尿素喷射后的温度下降值；

25、基于喷射尿素前的废气温度和尿素喷射后的温度下降值，计算喷射尿素后的废气温度。

26、作为尿素结晶控制方法的优选方案，获取进入混合腔以及进入过流腔的废气流量包括：

27、检测所述进气腔内废气温度，将所述进气腔内的废气温度作为喷射尿素前的废气温度；

28、获取进入混合器的总废气流量；

29、基于进入混合器的总废气流量和喷射尿素前的废气温度，获取进入所述过流腔的废气流量比例；

30、基于进入混合器的总废气流量和进入所述过流腔的废气流量比例，计算进入所述过流腔的废气流量和进入所述混合腔的废气流量。

31、作为尿素结晶控制方法的优选方案，对所述内层管的壁面的尿素结晶量进行预测包括：

32、基于所述内层管的壁面温度随时间变化的计算公式获取壁面的结晶速率随时间变化的计算公式；

33、对壁面的结晶速率积分得到壁面的尿素结晶量。

34、本发明的有益效果是：

35、本发明提供混合器，该混合器中，进气端盖的进气腔用于车辆废气通过，外层管与内层管均连接于进气端盖，且内层管穿过外层管的内腔，并将内腔分隔为混合腔和过流腔，尿素喷头设置于混合腔内，混合腔以及过流腔均与进气腔连通，从而使一部分车辆废气由进气腔进入混合腔，与混合腔内的尿素混合，另一部分车辆废气由进气腔进入过流腔，位于过流腔内的气体温度较高，能够对内层管的管壁进行加热，使内层管的壁面始终保持在较高的温度，且附着于内层管的壁面的尿素液滴能够迅速挥发，防止尿素结晶。此外，内层管能够阻止尿素由混合腔进入过流腔，以避免过流腔因尿素进入而导致气体温度降低，进一步避免尿素结晶。

36、本发明还提供尿素结晶控制方法，通过上述混合器实施，该尿素结晶控制方法首先获取内层管的壁面温度，对内层管的壁面的尿素结晶量进行预测，确定尿素结晶量不小于结晶限值，并进行短时再生，以减少壁面的尿素结晶量，具体为提升发动机的喷油量，以增大车辆废气温度，进而使结晶的尿素挥发。

技术特征：

1.混合器，包括用于喷洒尿素的尿素喷头，所述混合器用于将车辆废气与尿素混合，其特征在于，还包括：

2.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，还包括破碎管（41），所述破碎管（41）连接于所述内层管（3）并位于所述混合腔（31）内，所述破碎管（41）具有多个通孔组（411），多个所述通孔组（411）沿所述破碎管（41）的长度方向间隔设置，所述通孔组（411）包括沿所述破碎管（41）的圆周方向间隔设置的多个第一通孔（412）。

3.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于，所述第一通孔（412）呈条状，且所述第一通孔（412）沿所述破碎管（41）的长度方向延伸。

4.根据权利要求2所述的混合器，其特征在于，还包括旋流管（42），所述旋流管（42）连接于所述进气端盖（1）并位于所述进气腔（11）内，所述旋流管（42）具有沿所述旋流管（42）的圆周方向间隔设置的多个第二通孔（421），所述第二通孔（421）用于车辆废气进入，所述旋流管（42）的外壁设置有多个旋流片（422），多个所述旋流片（422）与多个所述第二通孔（421）一一对应设置。

5.根据权利要求1所述的混合器，其特征在于，还包括连接于所述外层管（2）远离所述进气端盖（1）一端的排气端盖（5），所述排气端盖（5）具有排气腔（51），所述混合腔（31）以及所述过流腔（21）均与所述排气腔（51）连通。

6.尿素结晶控制方法，其特征在于，通过如权利要求1-5任一项所述的混合器实施，所述尿素结晶控制方法包括：

7.根据权利要求6所述的尿素结晶控制方法，其特征在于，获取所述内层管（3）的壁面温度包括：

8.根据权利要求7所述的尿素结晶控制方法，其特征在于，获取喷射尿素前以及喷射尿素后的废气温度包括：

9.根据权利要求7所述的尿素结晶控制方法，其特征在于，获取进入混合腔（31）以及进入过流腔（21）的废气流量包括：

10.根据权利要求7-9任一项所述的尿素结晶控制方法，其特征在于，对所述内层管（3）的壁面的尿素结晶量进行预测包括：

技术总结
本发明属于尿素混合器技术领域，公开了混合器及尿素结晶控制方法，该混合器中，进气端盖的进气腔用于车辆废气通过，外层管与内层管均连接于进气端盖，且内层管穿过外层管的内腔，并将内腔分隔为混合腔和过流腔，尿素喷头设置于混合腔内，混合腔以及过流腔均与进气腔连通，从而使一部分车辆废气由进气腔进入混合腔，与混合腔内的尿素混合，另一部分车辆废气由进气腔进入过流腔，位于过流腔内的气体温度较高，能够对内层管的管壁进行加热，使内层管的壁面始终保持在较高的温度，防止尿素结晶，内层管能够阻止尿素由混合腔进入过流腔，以避免过流腔因尿素进入而导致气体温度降低，进一步避免尿素结晶。

技术研发人员：柴洋,张军,谭治学,庞斌,伏金龙
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12