本实用新型属于柴油机尾气后处理技术领域，涉及sdpf紧耦式u型后处理器及其尿素混合装置。
背景技术：
sdpf是将scr催化剂涂层涂覆到dpf上，实现双层功能的后处理路线，目前主要应用于轻型柴油车后处理系统。sdpf既要满足scr系统的较高nh3混合均匀性要求以提升nox的转化效率，其次也要满足dpf系统的高流速均匀性要求以降低碳烟堵塞风险。另外，由于少量的尿素结晶即可能引起严重的dpf堵塞，因此必须尽量提升尿素的破碎效果和分解速率，降低sdpf的结晶风险。
轻型柴油车一般采用紧耦合式后处理器布置，由于后处理器安装于发动机仓内，布置空间紧凑，混合装置设计难度较大。常规重型柴油车通常采用的增加混合距离，增大混合空腔容积等措施已经难以施展。如何在紧凑的布置空间下提高氨气混合效率、降低排气背压和避免尿素结晶是sdpf紧耦合式后处理器开发过程中的难点问题。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种sdpf紧耦式u型后处理器及其尿素混合装置，能解决狭小空间下的spdf及尿素混合装置的布置、尿素混合、分解的问题，同时保证较小的排气背压和较低的尿素结晶风险。
按照本实用新型提供的技术方案：一种尿素混合装置，包括混合端盖，所述混合端盖为三通结构，前端为混合端开口，中部上端为喷嘴安装口，下部为混合端出口；所述混合端开口中安装挡流片，所述喷嘴安装口上安装喷嘴底座，所述喷嘴底座上安装连接尿素喷嘴，所述混合端出口中安装混合筒上端盖上端，所述混合筒上端盖下端安装在混合筒上，所述混合筒中上部位置焊接有栅格板混合器，所述混合筒下端连接混合筒下端盖，所述混合筒下端盖出口处依次安装分流旋转混合器和焊接连接法兰。
作为本实用新型的进一步改进，所述栅格板混合器包括一系列插片板组成的栅格结构，栅格呈中间密集，四周疏松的布置。
作为本实用新型的进一步改进，所述分流旋转混合器由叶片呈花瓣状叠加组成。
作为本实用新型的进一步改进，所述混合筒上端向下5～10mm位置焊接有所述栅格板混合器。
作为本实用新型的进一步改进，所述挡流片下部开有数个泄压孔。
作为本实用新型的进一步改进，所述喷嘴底座通过喷嘴抱箍连接所述尿素喷嘴。
作为本实用新型的进一步改进，所述混合端开口中通过焊接工艺安装所述挡流片；所述喷嘴底座焊接在所述喷嘴安装口上；所述混合筒上端盖上端焊接在所述混合端出口中，下端焊接在所述混合筒上。
一种sdpf紧耦式u型后处理器，包括如上所述的尿素混合装置，所述尿素混合装置前端依次连接doc组件、进气端盖组件，后端依次连接sdpf前端盖、sdpf组件、排气管组件，所述sdpf组件上焊接支架组件。
作为本实用新型的进一步改进，所述进气端盖组件前端开有涡轮连接孔。
本申请的积极进步效果在于：
1、本实用新型结构简单，占用空间小；根据紧耦合后处理器特点，后处理器的doc和dpf部分上下布置，中间连接部分布置尿素混合装置，整个后处理器呈u型，大大减小了后处理器所占空间。紧耦合式的布置方式减少了温度损失，提高了scrf的平均排温。
2、本实用新型尿素喷嘴布置在doc后，为了减小气流对尿素颗粒的影响，在混合装置入口布置挡流片。挡流片能够有效防止气流直吹尿素，同时挡流片下面开有多个小孔，一部分气流能够从小孔出流出，防止尿素喷射在挡片底部而导致结晶。
3、本实用新型喷嘴下方采用多层栅格板对尿素喷束进行二次破碎和混合，栅格板下部有相对折边的导流板，能够引导尿素向四周扩撒。栅格板不但促进了尿素的快速分解，还能够扩大尿素的扩散范围。
4、本实用新型所述尿素混合装置的下方采用了弧形导流端盖，能够最大程度防止竖直方向喷射下来的尿素在底部积累和积聚，倾斜的弧形端盖能够使得落在底部的尿素颗粒尽快向出口位置流动。
5、本实用新型尿素混合装置出口位置采用分流式旋流板，能够将气流分成5个部分后再形成旋流，从而达到进一步混合nh3的作用。同时，形成的强旋流也是保证sdpf前端面气流均匀度及nh3均匀度的重要手段。
附图说明
图1为本发明紧耦合式u型后处理器的轴侧图。
图2为本发明紧耦合式u型后处理器的剖视图。
图3为本发明紧耦合式u型后处理器的分解示意图。
图4为本发明紧耦合式u型后处理器尿素混合装置的分解示意图。
图5为本发明紧耦合式u型后处理器尿素混合装置的栅格板结构示意图。
图6为本发明紧耦合式u型后处理器尿素混合装置的栅格板正视图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的说明。
图1-6中，包括进气端盖组件1、涡轮连接孔1-1、doc组件2、尿素混合装置3、sdpf前端盖4、sdpf组件5、排气管组件6、支架组件7等等。
如图1、图3所示，一种sdpf紧耦式u型后处理器及其尿素混合装置，主要由进气端盖组件1、doc组件2、尿素混合装置3、sdpf前端盖4、sdpf组件5、排气管组件6、支架组件7等部件组成。
进气端盖组件1前端开有涡轮连接孔1-1，用于连接涡轮增压器，进气端盖组件1后端连接doc组件2，引导气流在doc组件2的端面形成良好的气流分布，保证doc组件2的转化效率。sdpf组件5包括sdpf前端盖4。尿素混合装置3焊接在doc组件2后端和sdpf前端盖4前端，连接doc组件2和sdpf组件5，使得整个后处理器呈u型布置。排气管组件6焊接在sdpf组件5后端，支架组件7焊接在sdpf组件5上，保证后处理器的可靠性。
如图2、图4所示，尿素混合装置3主要由挡流片3-1、混合端盖3-2、尿素喷嘴3-3、喷嘴抱箍3-4、喷嘴底座3-5、混合筒上端盖3-6、栅格板混合器3-7、混合筒3-8、混合筒下端盖3-9、连接法兰3-10以及分流旋流混合器3-11等11个部件组成。
其中，混合端盖3-2为三通结构，前端为混合端开口3-21，中部上端为喷嘴安装口3-22，下部为混合端出口3-23，挡流片3-1焊接在混合端开口3-21，喷嘴底座3-5焊接在喷嘴安装口3-22上，并通过喷嘴抱箍3-4连接尿素喷嘴3-3和喷嘴底座3-5。混合筒上端盖3-6上端焊接在混合端出口3-23中，下端焊接在混合筒3-8上。混合筒3-8中上部位置焊接有栅格板混合器3-7，下端连接混合筒下端盖3-9。混合筒下端盖3-9出口处焊接连接法兰3-10，用以来接sdpf组件，同时出口内部焊接有分流旋转混合器3-11，用于在sdpf组件5前端形成强旋转气流，提升混合效果。
如图5-6所示为栅格板混合器3-7的轴测图和正视图。栅格板混合器3-7主要由一系列插片板组成的栅格结构组成。栅格呈中间密集，四周疏松的布置，可引导气流和尿素向四周扩散。
分流旋转混合器3-11由叶片呈花瓣状叠加组成。
在本实施例中，混合筒3-8上端向下5～10mm位置焊接有栅格板混合器3-7。
挡流片3-1下部开有数个泄压孔，用来防止背压过大，降低气流速度。
本实用新型的工作过程如下：
本发明的后处理器采用u型布置，不仅减小了后处理器的布置空间，同时也缩小了doc组件2和sdpf组件5的距离，大大提升了sdpf的平均排温。sdpf组件5排气温度的提升不仅扩大尿素喷射的窗口，提升了nox的平均转化效率，同时也大大提高了sdpf的被动再生能力，减小了再生油耗。
当气流通过doc组件2后进入本尿素混合器装置3时，首先被挡流片3-1阻挡并分流至两侧，防止气流直吹尿素喷嘴3-3喷入的尿素颗粒，从而避免尿素被吹到混合端盖3-2的壁面上，小部分气流通过泄压孔。尿素颗粒在混合端盖3-2中开始和气流混合，并在两侧来流的作用下喷射在栅格板混合器3-7上。由于混合端出口3-23位于混合筒3-8中心的上方，故混合气流沿混合筒3-8轴线下行，栅格板混合器3-7通过栅格呈中间密集，四周疏松的布置对尿素进行分流和破碎，使尿素从中心位置四周扩散，更加充分的扩散至整个混合筒3-8内。混合气流进入混合筒下端盖3-9后会经历90°折角，为了防止尿素颗粒重新积聚，混合气流通过分流混合器3-11的叶片重新旋转分散，使尿素颗粒剧烈扰动起来，并快速排出整个尿素混合装置。在此过程中，为了防止尿素在管壁上附着。混合筒下端盖倾斜向下布置，也能够有效防止着壁的尿素在一个位置累积。
混合均匀的nh3和气流的混合气体进入sdpf组件5后，能够大大提高sdpf组件5的nox转化效率，同时也能够更加均匀度捕集排气中的碳烟颗粒物。
1.一种尿素混合装置，其特征在于：所述装置包括混合端盖（3-2），所述混合端盖（3-2）为三通结构，前端为混合端开口（3-21），中部上端为喷嘴安装口（3-22），下部为混合端出口（3-23）；所述混合端开口（3-21）中安装挡流片（3-1），所述喷嘴安装口（3-22）上安装喷嘴底座（3-5），所述喷嘴底座（3-5）上安装连接尿素喷嘴（3-3），所述混合端出口（3-23）中安装混合筒上端盖（3-6）上端，所述混合筒上端盖（3-6）下端安装在混合筒（3-8）上，所述混合筒（3-8）中上部位置焊接有栅格板混合器（3-7），所述混合筒（3-8）下端连接混合筒下端盖（3-9），所述混合筒下端盖（3-9）出口处依次安装分流旋转混合器（3-11）和焊接连接法兰（3-10）。
2.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述栅格板混合器（3-7）包括一系列插片板组成的栅格结构，栅格呈中间密集，四周疏松的布置。
3.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述分流旋转混合器（3-11）由叶片呈花瓣状叠加组成。
4.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述混合筒（3-8）上端向下5～10mm位置焊接有所述栅格板混合器（3-7）。
5.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述挡流片（3-1）下部开有数个泄压孔。
6.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述喷嘴底座（3-5）通过喷嘴抱箍（3-4）连接所述尿素喷嘴（3-3）。
7.如权利要求1所述的尿素混合装置，其特征在于：所述混合端开口（3-21）中通过焊接工艺安装所述挡流片（3-1）；所述喷嘴底座（3-5）焊接在所述喷嘴安装口（3-22）上；所述混合筒上端盖（3-6）上端焊接在所述混合端出口（3-23）中，下端焊接在所述混合筒（3-8）上。
8.一种sdpf紧耦式u型后处理器，其特征在于：所述后处理器包括如权利要求1-7中任一项所述的尿素混合装置，所述尿素混合装置前端依次连接doc组件（2）、进气端盖组件（1），后端依次连接sdpf前端盖（4）、sdpf组件（5）、排气管组件（3），所述sdpf组件（5）上焊接支架组件（7）。
9.如权利要求8所述的sdpf紧耦式u型后处理器，其特征在于：所述进气端盖组件（1）前端开有涡轮连接孔（1-1）。
技术总结