本发明涉及尿素混合器结构技术领域，尤其涉及一种新型可变混合速率的尿素混合器及控制方法。
背景技术：
scr系统能够有效的降低柴油机的nox排放，但在柴油机低负荷运行时，由于排气温度低，scr系统中喷射的尿素不易蒸发，分布不均，易在系统壁面产生尿素结晶，降低催化剂还原效率,同时,还会对排气管路产生一定程度的堵塞,导致排气压力损失增大,从而降低发动机经济性。
为了更好地促进尿素蒸发、分解以及与排气的混合,比较常见的做法是在scr系统中安装混合器，混合器对尿素溶液的喷雾、蒸发、分解和混合有很大的影响,尤其是在排气温度较低时影响更显著，不仅能够使尿素喷雾液滴更充分地与排气混合，提高混合均匀性，还能加快尿素液滴的蒸发，促进尿素的分解，从而提高nox的转化效率,并减少低温下尿素沉积物的生成量。但复杂的混合器结构会增大排气背压，降低柴油机大负荷下的经济性。
技术实现要素：
本发明的目的是提出了一种新型可变混合速率的尿素混合器及控制方法，可在不同负荷下通过改变混合器旋流叶片倾角，即可获得不同的混合效果和排气背压。
为实现本发明的目的，本发明提供的一种新型可变混合速率的尿素混合器，所述尿素混合器为旋流式，包括基体以及连接在基体上的旋流叶片，其中，旋流叶片倾角能够改变，所述旋流叶片倾角为器旋流叶片与水平面所形成的夹角。
其中，所述旋流叶片倾角为锐角或直角。
其中，还包括用于改变旋流叶片倾角的执行机构，所述执行机构包括罩在基体外侧的、能够顺时针和逆时针旋转的驱动环和多个驱动杆机构，每个旋流叶片均分别通过一个驱动杆机构与驱动环连接，
所述驱动杆机构包括第一驱动杆、第二驱动杆以及第一铰链销、第二铰链销、第三铰链销，所述旋流叶片端部的一侧通过第二铰链销与基体铰接连接，其端部的另一侧与第二驱动杆的一端通过第一铰链销铰接连接，所述第二驱动杆的另一端通过第三铰链销与第一驱动杆的一端铰接连接，第一驱动杆的另一端与固定环固定连接。
其中，第一驱动杆与固定环焊接连接。
其中，所述驱动环与基体滑动连接，或者所述驱动环与基体间隔设置。
其中，所述驱动环与步进电机传动连接，所述步进电机传动所述驱动环旋转。
相应地，本发明还提供了一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，所述新型可变混合速率的尿素混合器为如上述的新型可变混合速率的尿素混合器，
所述尿素混合器的控制方法如下：
(1)当柴油机低负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调小；
(2)当柴油机中负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调节至大于低负荷运行时的旋流叶片的倾角；
(3)当柴油机大负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调节至垂直于水平面，或调节至接近于垂直水平面的状态。
相应地，本发明还提供了另一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，所述新型可变混合速率的尿素混合器为如上述的新型可变混合速率的尿素混合器，
所述尿素混合器的控制方法如下：
(1)当柴油机低负荷运行时，控制驱动环顺时针旋转，通过驱动杆机构带动旋流叶片，旋流叶片倾角随之减小；
(2)当柴油机中负荷运行时，控制驱动环逆时针旋转，通过驱动杆机构带动旋流叶片，增加旋流叶片倾角，此时旋流叶片倾角大于低负荷运行时的旋流叶片的倾角；
(3)当柴油机大负荷运行时，控制驱动环逆时针旋转，通过驱动杆机构带动旋流叶片，将叶片倾角调节至垂直于水平面，或调节至接近于垂直水平面的状态。
其中，所述旋流叶片倾角的调节方式采用无级调节或有级调节。
与现有技术相比，本发明的有益效果为，利用本申请，柴油机工况变化时，可调节叶片倾角，获得与工况相匹配的nox处理能力和排气背压，从而获得较好的排放性能和经济性。
附图说明
图1为本申请的结构第一示意图；
图2为本申请的结构第二示意图；
图3为本申请的柴油机低负荷运行时叶片状态示意图；
图4为本申请的柴油机中负荷运行时叶片状态示意图；
图5为本申请的柴油机高负荷运行时叶片状态示意图；
图中，1基体，2旋流叶片，3驱动环，4第一驱动杆,5第二驱动杆，6第三铰链销，7第一铰链销，8第二铰链销。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1-图2所示，
本发明具体实施例提供了一种新型可变混合速率的尿素混合器，所述尿素混合器为旋流式，包括基体1以及连接在基体1上的旋流叶片2，其中，旋流叶片倾角能够改变，所述旋流叶片倾角为器旋流叶片2与水平面所形成的夹角，所述旋流叶片倾角为锐角或直角。
柴油机工况变化时，可调节叶片倾角，获得与工况相匹配的nox处理能力和排气背压，从而获得较好的排放性能和经济性。
需要说明的是，所述基体上下两端均设置有旋流叶片，且上下两端的旋流叶片的旋向相反。具体地，从上往下看，上端的叶片旋向为逆时针，下端叶片旋向为顺时针。
在优选的实施例中，提供了用于改变旋流叶片倾角的执行机构，所述执行机构包括罩在基体1外侧的、能够顺时针和逆时针旋转(同一时刻只能向一个方向旋转)的驱动环3和多个驱动杆机构，每个旋流叶片2均分别通过一个驱动杆机构与驱动环3连接，
所述驱动杆机构包括第一驱动杆4、第二驱动杆5以及第一铰链销7、第二铰链销8、第三铰链销6，所述旋流叶片2外端部的一侧通过第二铰链销8与基体1铰接连接，其外端部的另一侧与第二驱动杆5的一端通过第一铰链销7铰接连接，所述第二驱动杆5的另一端通过第三铰链销6与第一驱动杆4的一端铰接连接，第一驱动杆4的另一端与固定环固定连接。
当驱动环转动时，带动驱动杆机构移动，进而拉动或推动旋流叶片，旋流叶片倾角即可以进行无极变化。
需要说明的是，驱动环为一个，上端的旋流叶片和下端的旋流叶片均通过驱动杆机构与驱动环连接。具体地，连接顺序是驱动环3依次驱动第一驱动杆4、第三铰链销6、第二驱动杆5、第一铰链销7、叶片。
在优选的实施例中，第一驱动杆4与固定环焊接连接，或者采用其他固定方式。
在优选的实施例中，所述驱动环3与基体1滑动连接，或者所述驱动环3与基体1间隔设置。
在优选的实施例中，所述驱动环3与步进电机(图中未示出)传动连接，所述步进电机传动所述驱动环3旋转。
本发明还提供了一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，所述新型可变混合速率的尿素混合器，所述尿素混合器为旋流式，包括基体1以及连接在基体1上的旋流叶片2，其中，旋流叶片倾角能够改变，所述旋流叶片倾角为器旋流叶片2与水平面所形成的夹角，所述旋流叶片倾角为锐角或直角。
所述尿素混合器的控制方法如下：
(1)当柴油机低负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调小；
(2)当柴油机中负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调节至大于低负荷运行时的旋流叶片的倾角；
(3)当柴油机大负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调节至垂直于水平面，或调节至接近于垂直水平面的状态。
本发明还提供了另一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，所述尿素混合器为旋流式，包括基体1以及连接在基体1上的旋流叶片2，其中，旋流叶片倾角能够改变，所述旋流叶片倾角为器旋流叶片2与水平面所形成的夹角，所述旋流叶片倾角为锐角或直角。尿素混合器还包括用于改变旋流叶片倾角的执行机构，所述执行机构包括罩在基体1外侧的、能够顺时针和逆时针旋转(同一时刻只能向一个方向旋转)的驱动环3和多个驱动杆机构，每个旋流叶片2均分别通过一个驱动杆机构与驱动环3连接，
所述驱动杆机构包括第一驱动杆4、第二驱动杆5以及第一铰链销7、第二铰链销8、第三铰链销6，所述旋流叶片2外端部的一侧通过第二铰链销8与基体1铰接连接，其外端部的另一侧与第二驱动杆5的一端通过第一铰链销7铰接连接，所述第二驱动杆5的另一端通过第三铰链销6与第一驱动杆4的一端铰接连接，第一驱动杆4的另一端与固定环固定连接。
所述尿素混合器的控制方法如下：
(1)当柴油机低负荷运行时，排气温度低，尿素不易蒸发混合，容易产生尿素结晶和尿素沉积物，附着于scr系统壁面，此时让驱动环(图1从上往下看)顺时针旋转，驱动杆机构向左移动，上端的驱动杆机构拉动旋流叶片，下端的驱动杆机构推动旋流叶片，旋流叶片倾角(即混合器旋流叶片与水平面所形成的锐角)随之减小，小倾角叶片位置如图3所示，增大了混合器气流扰动能力，混合器中湍流强度增大，气流运动增强，促进尿素溶液的蒸发和均匀分布，提高scr系统在柴油机低负荷下处理nox的能力。
其中，根据图1，驱动环顺时针旋转会使上端的驱动杆机构拉动旋流叶片，下端的驱动杆机构推动旋流叶片，从而使叶片倾角减小。
(2)当柴油机中负荷运行时，低负荷时的旋流叶片倾角较小，虽然尿素混合效果好，但此时混合器的气体流动阻力较大，造成柴油机排气背压升高，经济性下降。柴油机中负荷运行时的排气温度已经升高，不需要太强的气流运动就可使得尿素分布均匀，此时可让驱动环(图1从上往下看)逆时针旋转，驱动杆机构向右移动，上端的驱动杆机构推动叶片，下端的驱动杆机构拉动叶片，适当增加混合器旋流叶片倾角，倾角稍大的位置如图4所示，气流扰动效果有所减弱但可使柴油机排气背压下降，同时获得低的nox排放和较好的经济性。
其中，通过上端的驱动杆机构推动叶片，下端的驱动杆机构拉动叶片来增大叶片倾角。
(3)当柴油机大负荷运行时，缸内大量燃油的燃烧使排气温度能够达到一个很高的水平，高温下喷射的尿素溶液可快速蒸发并与柴油机排气混合，混合器不用牺牲排气背压来获得较好的气流扰动效果，此时可让驱动环(图1从上往下看)逆时针旋转，驱动杆机构向右移动，上端的驱动杆机构推动叶片，下端的驱动杆机构拉动叶片推动叶片，将叶片倾角调节至垂直于水平面，或调节至接近于垂直水平面的状态，叶片垂直于水平面的位置如图5所示，此时混合器对气流的阻力最小，但废气高温是促进尿素与废气混合的主要因素，混合器略带气流扰动，可增强大流量尿素喷射时的混合能力，减小排气背压，获得较好的大负荷经济性。
需要说明的是，旋流叶片倾角调节方式可采用无级调节或有级调节。无级调节的倾角调节范围大，气流扰动效果可在较宽的范围内调节，能够匹配大多数工况，柴油机工况变化时，可灵活的调节叶片倾角，获得与工况相匹配的nox处理能力和排气背压，从而获得较好的排放性能和经济性，但无级调节所对应工况点较多，标定工作量大；有级调节的叶片倾角只能在标定的几个角度上变化，工况变化时只能选择其中与当下工况对应较好的叶片倾角，适应的工况范围较小，仅能与标定工况匹配良好，但所对应的标定的工作量小。
需要说明的是，本申请中未详述的技术方案，采用公知技术。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
1.一种新型可变混合速率的尿素混合器，其特征在于，所述尿素混合器为旋流式，包括基体以及连接在基体上的旋流叶片，其中，旋流叶片倾角能够改变，所述旋流叶片倾角为器旋流叶片与水平面所形成的夹角。
2.根据权利要求1所述的一种新型可变混合速率的尿素混合器，其特征在于，所述旋流叶片倾角为锐角或直角。
3.根据权利要求1或2所述的一种新型可变混合速率的尿素混合器，其特征在于，还包括用于改变旋流叶片倾角的执行机构，所述执行机构包括罩在基体外侧的、能够顺时针和逆时针旋转的驱动环和多个驱动杆机构，每个旋流叶片均分别通过一个驱动杆机构与驱动环连接，
所述驱动杆机构包括第一驱动杆、第二驱动杆以及第一铰链销、第二铰链销、第三铰链销，所述旋流叶片端部的一侧通过第二铰链销与基体铰接连接，其端部的另一侧与第二驱动杆的一端通过第一铰链销铰接连接，所述第二驱动杆的另一端通过第三铰链销与第一驱动杆的一端铰接连接，第一驱动杆的另一端与固定环固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种新型可变混合速率的尿素混合器，其特征在于，第一驱动杆与固定环焊接连接。
5.根据权利要求3所述的一种新型可变混合速率的尿素混合器，其特征在于，所述驱动环与基体滑动连接，或者所述驱动环与基体间隔设置。
6.根据权利要求3所述的一种新型可变混合速率的尿素混合器，其特征在于，所述驱动环与步进电机传动连接，所述步进电机传动所述驱动环旋转。
7.一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，其特征在于，所述新型可变混合速率的尿素混合器为如权利要求1所述的新型可变混合速率的尿素混合器，
所述尿素混合器的控制方法如下：
(1)当柴油机低负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调小；
(2)当柴油机中负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调节至大于低负荷运行时的旋流叶片的倾角；
(3)当柴油机大负荷运行时，控制驱动环旋转，将旋流叶片倾角调节至垂直于水平面，或调节至接近于垂直水平面的状态。
8.一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，其特征在于，所述新型可变混合速率的尿素混合器为如权利要求3所述的新型可变混合速率的尿素混合器，
所述尿素混合器的控制方法如下：
(1)当柴油机低负荷运行时，控制驱动环顺时针旋转，通过驱动杆机构带动旋流叶片，旋流叶片倾角随之减小；
(2)当柴油机中负荷运行时，控制驱动环逆时针旋转，通过驱动杆机构带动旋流叶片，增加旋流叶片倾角，此时旋流叶片倾角大于低负荷运行时的旋流叶片的倾角；
(3)当柴油机大负荷运行时，控制驱动环逆时针旋转，通过驱动杆机构带动旋流叶片，将叶片倾角调节至垂直于水平面，或调节至接近于垂直水平面的状态。
9.根据权利要求7或8所述的一种新型可变混合速率的尿素混合器控制方法，其特征在于，所述旋流叶片倾角的调节方式采用无级调节或有级调节。
技术总结