一種用于scr尾氣后處理系統(tǒng)的循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)排氣凈化處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于SCR(Selective Catalytic Reduct1n選擇性催化還原技術(shù))尾氣后處理系統(tǒng)的自循環(huán)冷卻式尿素注射裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，內(nèi)燃機(jī)尤其是柴油內(nèi)燃機(jī)的排氣中含有大量的顆粒物，(PM, Particulate Matter，指大氣中的固體或液體顆粒狀物質(zhì))和氮氧化物，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染；這不符合現(xiàn)行的以及今后將頒布的環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)的規(guī)定。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中，用于內(nèi)燃機(jī)排氣處理的方法存在一個(gè)缺點(diǎn)，即對(duì)PM和氮氧化物的凈化處理無法同時(shí)實(shí)現(xiàn)，二者之間相互沖突；例如，采用廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(EGR, Exhaust GasRecycle，內(nèi)燃機(jī)在燃燒后排出的氣體中含氧量極低甚至是沒有，此排出氣體與吸氣混合后會(huì)使吸氣中氧氣濃度降低，因此會(huì)產(chǎn)生下列現(xiàn)象:比大氣更低的含氧量在燃燒時(shí)(最高)溫度會(huì)降低，會(huì)抑制氮氧化物(NOx)的產(chǎn)生；燃燒溫度降低時(shí)，汽缸與燃燒室壁面、活塞表面的熱能發(fā)散會(huì)降低，另外因熱解離造成的損失也會(huì)有些微降低；燃油引擎其部分負(fù)荷為汽缸內(nèi)在非EGR時(shí)為了提供等量的氧氣量(為了得到同一軸的出力)，因此需要將油門開大，結(jié)果吸氣時(shí)的吸油(油門)損失較低，燃料消費(fèi)率會(huì)提高)技術(shù)凈化處理內(nèi)燃機(jī)排氣，雖然可以實(shí)現(xiàn)排氣中氮氧化物的含量大幅度降低，但排氣中PM的含量反而升高，且燃油成本提高；采用高壓噴射技術(shù)凈化處理內(nèi)燃機(jī)排氣，有利于降低排氣中PM的含量，但往往會(huì)使排氣中氮氧化物的含量升高。
[0004]近年來，技術(shù)人員又開始關(guān)注內(nèi)燃機(jī)HCCI (HomogeneousCharge Compress1nIgnit1n均質(zhì)混合氣壓燃技術(shù)，裝備HCCI技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)結(jié)構(gòu)比一般發(fā)動(dòng)機(jī)要復(fù)雜(相比那些“經(jīng)典”發(fā)動(dòng)機(jī))，當(dāng)汽油機(jī)的壓縮沖程快結(jié)束時(shí)，汽油通過直噴油咀噴進(jìn)汽缸，HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比比普通的汽油機(jī)高，所以噴出的小油滴在壓縮沖程完成時(shí)有時(shí)間在汽缸內(nèi)形成均勻的分布，這時(shí)汽缸的壓力足夠使均勻分布的油滴自動(dòng)壓燃，所有的燃料都在同一時(shí)間點(diǎn)燃，所以提高了燃油的使用效率(傳統(tǒng)的汽油和柴油機(jī)都是非均勻的擴(kuò)散式燃燒，在擴(kuò)散的同時(shí)浪費(fèi)了部分的能量)而且由于它采用壓縮點(diǎn)燃的緣故，可以采用相當(dāng)稀薄的混合氣，因此可以按照變質(zhì)調(diào)節(jié)的方式，直接通過調(diào)節(jié)噴油量來調(diào)節(jié)扭矩，不需要節(jié)氣門；HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒溫度低，對(duì)燃燒室壁的傳熱很低，能夠減少輻射熱的傳遞，還能大幅降低氮氧化合物的形成)，希望從內(nèi)燃機(jī)內(nèi)同時(shí)降低PM和氮氧化物的含量，但HCCI技術(shù)適用的工況范圍有限，內(nèi)燃機(jī)模式切換控制復(fù)雜，且降低排氣中PM和氮氧化物含量的效果不明顯。
[0005]隨著人類對(duì)大氣保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，國內(nèi)外陸續(xù)頒布的環(huán)境保護(hù)相關(guān)法律法規(guī)逐步趨于嚴(yán)格化，對(duì)此，技術(shù)人員不得不采用后處理技術(shù)來凈化處理內(nèi)燃排氣。
[0006]SCR后處理技術(shù)的基本原理是向內(nèi)燃機(jī)排氣中噴射燃油或者另外添加還原劑，利用合適的催化劑促使還原劑與氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮?dú)?N2)，同時(shí)抑制還原劑與氧氣的非選擇性氧化反應(yīng)；例如，以氨(NH3)為還原劑的SCR后處理技術(shù)處理排氣時(shí)，發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)如下:
[0007]4NH3+4N0+02 — 4N2+6H20 ；
[0008]2NH3+N0+N02 — 2N2+3H20 ；
[0009]8NH3+6N02 — 7N2+12H20 ；
[0010]2N02+2NH3 — NH4N03+N2+H20。
[0011]由于氨具有較高的腐蝕性，液氨和氨水的儲(chǔ)存和運(yùn)輸都很困難，因而氨不能直接用于車載SCR后處理系統(tǒng)。
[0012]針對(duì)氨作為還原劑的上述缺陷，技術(shù)人員通常采用尿素水溶液來提供還原劑；實(shí)踐表明，濃度為32.5%的尿素水溶液具有最低的凝固點(diǎn)，其凝固點(diǎn)為-1rC，故國際上普遍采用濃度為32.5%的尿素水溶液來提供SCR后處理技術(shù)的還原劑，并將其命名為AdBlue (柴油機(jī)尾氣處理液，國內(nèi)俗稱為汽車尿素，車用尿素，汽車環(huán)保尿素，是SCR技術(shù)中必須要用到的消耗品；其組成成分為32.5%的高純尿素和67.5%的去離子水)。
[0013]采用SCR后處理技術(shù)凈化處理內(nèi)燃機(jī)排氣，如果采用尿素水溶液來提供還原劑，需要將尿素水溶液噴射向排氣；向排氣中噴射尿素水溶液時(shí)，需要綜合考慮氮氧化物的濃度、催化劑的工作狀況和氨的泄漏量等因素；具體地，向排氣中噴射尿素水溶液時(shí)需要精確控制尿素水溶液的噴射量的要求，使得在氨的泄漏量最高不超過25ppm、平均不超過1ppm的條件下，氮氧化物的轉(zhuǎn)化效率最高。
[0014]因此，對(duì)SCR后處理技術(shù)來說，如何實(shí)現(xiàn)尿素水溶液的精確計(jì)量和尿素注射裝置的冷卻成為技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0015]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于SCR尾氣后處理系統(tǒng)的循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置，其尿素注射裝置的結(jié)構(gòu)決定了噴嘴更加易于更換和安裝；尿素溶液腔可以減小噴射管路內(nèi)的壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部的沖擊；擋熱板、擋熱罩對(duì)來自排氣管的熱輻射進(jìn)行了有效的阻隔，減小熱輻射對(duì)該循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置的直接作用；擋熱罩和噴嘴座突出部形成的隔熱腔起到了進(jìn)一步的隔熱作用；半遮擋式的噴射口有效減小了噴嘴噴射端在高溫排氣內(nèi)的暴露面積，繼而降低高溫排氣對(duì)噴嘴噴射端的炙烤程度，延長了噴嘴的使用壽命和整個(gè)注射系統(tǒng)的可靠性；所述循環(huán)水冷卻裝置使用的冷卻水取自發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻水進(jìn)水口前端支路；冷卻水可以很好的帶走循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置上和來自于噴嘴內(nèi)部的熱量，降低噴嘴內(nèi)部溫度，保證了噴嘴運(yùn)行的可靠性，延長了噴嘴使用壽命。
[0016]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案:一種用于SCR尾氣后處理系統(tǒng)的循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置，所述自循環(huán)冷卻式尿素注射裝置包括尿素注射裝置、隔熱裝置和循環(huán)水冷卻裝置；
[0017]所述尿素注射裝置包括噴嘴座、噴嘴、噴嘴帽和尿素溶液腔；噴嘴安裝固定在噴嘴座內(nèi)，并通過自帶的第一噴嘴O形密封圈及噴嘴耐熱密封圈與噴嘴座的內(nèi)壁進(jìn)行密封，形成冷卻腔；所述噴嘴帽安裝固定噴嘴座上部，噴嘴上端插入噴嘴帽中，噴嘴通過自帶的第二噴嘴O形密封圈與噴嘴帽的內(nèi)部進(jìn)行密封，形成尿素溶液腔；
[0018]所述隔熱裝置包括擋熱板、擋熱罩、隔熱腔及半遮擋式的噴射口 ；所述擋熱板安裝固定在噴嘴座背部的法蘭盤上表面；所述擋熱罩套在噴嘴座的下突出部，并在與噴嘴座接觸的部位焊接固定，擋熱罩與噴嘴座下突出部之間形成半密封的隔熱腔；所述半遮擋式的噴射口由噴嘴座下端和擋熱罩下端形成，半遮擋式的噴射口朝向排氣管內(nèi)部；
[0019]所述循環(huán)水冷卻裝置包括噴嘴座、第一快速接頭、第二快速接頭、冷卻腔、冷卻水進(jìn)液道、第一冷卻水流道、冷卻水回流道、第二冷卻水流道、第一快速接頭O形橡膠密封圈和第二快速接頭O形橡膠密封圈；所述第一快速接頭和第二快速接頭分別安裝固定在噴嘴座上，第一快速接頭通過第一快速接頭O形橡膠密封圈與噴嘴座密封固定，第二快速接頭通過第二快速接頭O形橡膠密封圈與噴嘴座密封固定；所述冷卻水進(jìn)液道位于第一快速接頭內(nèi)，冷卻水回流道位于第二快速接頭內(nèi)，第一冷卻水流道、第二冷卻水流道位于噴嘴座內(nèi)，分別連通冷卻水進(jìn)液道、冷卻水回流道和冷卻腔。
[0020]所述隔熱裝置還包括耐高溫隔熱密封墊圈，所述耐高溫隔熱密封墊圈安放在噴嘴座下平面上。
[0021]所述隔熱裝置還包括隔熱涂層，所述隔熱涂層涂刷在擋熱罩的外表面上。
[0022]本實(shí)用新型具有如下有益效果:
[0023]所述循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置的尿素注射裝置包括了噴嘴座、噴嘴、噴嘴帽、尿素溶液腔，三者的組裝方式?jīng)Q定了噴嘴更加易于更換和安裝；尿素溶液腔可以減小噴射管路內(nèi)的壓力對(duì)噴嘴內(nèi)部的沖擊；
[0024]所述隔熱裝置包括了擋熱板、擋熱罩、隔熱腔、隔熱涂層、耐高溫隔熱密封墊圈及半遮擋式的噴射口 ；擋熱板、擋熱罩對(duì)來自排氣管的熱輻射進(jìn)行了有效的阻隔，減小熱輻射對(duì)該循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置的直接作用；涂刷在擋熱罩外表面的隔熱涂層很好的阻隔了來自高溫排氣對(duì)擋熱罩的熱輻射；擋熱罩和噴嘴座突出部形成的隔熱腔起到了進(jìn)一步的隔熱作用；耐高溫隔熱墊圈有效地阻隔、降低了排氣管對(duì)該循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置的直接熱傳導(dǎo)；半遮擋式的噴射口有效減小了噴嘴噴射端在高溫排氣內(nèi)的暴露面積，繼而降低高溫排氣對(duì)噴嘴噴射端的炙烤程度，總而言之，隔熱部分對(duì)該循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置進(jìn)行了很好的隔熱保護(hù)，延長了噴嘴的使用壽命和整個(gè)注射系統(tǒng)的可靠性；
[0025]所述循環(huán)水冷卻裝置構(gòu)建于噴嘴座內(nèi)部，使用快速接頭與外部管路相連，其具有冷卻腔及兩個(gè)冷卻水流道，快速接頭使用O形橡膠密封圈與噴嘴座進(jìn)行有效密封；其使用的冷卻水取自發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)冷卻水進(jìn)水口前端支路；冷卻水可以很好的帶走循環(huán)水冷卻式尿素注射裝置上和來自于噴嘴內(nèi)部的熱量，降低噴嘴內(nèi)部溫度，保證了噴嘴運(yùn)行的可靠性，延長了噴嘴使用壽命。
【附圖說明】
[0026]圖1示出本實(shí)用新型主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2示出本實(shí)用新型圖1的A-A向俯視結(jié)構(gòu)