一種scr還原劑噴嘴及應(yīng)用該還原劑噴嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理scr系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種SCR還原劑噴嘴及應(yīng)用該還原劑噴嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理SCR系統(tǒng)，所述還原劑噴嘴安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中，包括一個(gè)噴頭，一個(gè)連接器，一個(gè)連接體，連接體包括一個(gè)分隔件，分隔件將連接體劃分為廢氣段和空氣段，廢氣段和空氣段分別暴露在廢氣和空氣中，所述廢氣段和空氣段之軸向特征尺寸之比L2/L1小于2/3。連接器、連接體和噴頭之間依次液力連接，還原劑從連接器可以無(wú)阻礙的到達(dá)噴頭并噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種SCR還原劑噴嘴及應(yīng)用該還原劑噴嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理SCR系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理的液體噴射系統(tǒng)，例如NOx選擇催化還原(SCR)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的車(chē)輛，無(wú)論對(duì)于柴油機(jī)還是汽油機(jī)，用于對(duì)NOx等污染物進(jìn)行催化處理的SCR技術(shù)是非常重要的排氣處理手段。SCR技術(shù)需要將一定濃度的尿素水溶液定量噴射進(jìn)柴油機(jī)排氣中，通過(guò)排氣高溫分解成氨氣，與排氣混合后進(jìn)入SCR催化轉(zhuǎn)換器。
[0003]對(duì)于液體的噴射計(jì)量技術(shù)包括嘴端計(jì)量技術(shù)和栗端計(jì)量技術(shù)。嘴端計(jì)量技術(shù)一般應(yīng)用于SCR純液體噴射系統(tǒng)，噴嘴之出口位置接近排氣管道壁面，以防高溫?fù)p傷噴嘴。美國(guó)專(zhuān)利US 2008/0087739A1公開(kāi)了一種采用旋流結(jié)構(gòu)的純液噴嘴，其噴射計(jì)量依靠噴孔的幾何尺寸和加工精度。而對(duì)于栗端計(jì)量技術(shù)，液體的計(jì)量主要在于計(jì)量栗，而不是依賴(lài)噴射的噴嘴。多數(shù)情況下，栗端計(jì)量的計(jì)量栗將液體噴入氣液混合腔，氣液混合腔中的兩相流體通過(guò)一種常開(kāi)噴嘴噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中。用這種常開(kāi)噴嘴噴射時(shí)，為了讓SCR還原劑能夠與廢氣充分混合，并且盡可能避免碰壁后導(dǎo)致的結(jié)晶，通常噴嘴之噴孔深入至排氣管中心位置附近。盡管這種設(shè)計(jì)可能采取了各種隔熱措施，但當(dāng)熱平衡達(dá)到時(shí)，噴嘴內(nèi)部仍然有較高的溫度，此時(shí)，尿素結(jié)晶在某些工況下比較嚴(yán)重。
[0004]此外，對(duì)于多孔結(jié)構(gòu)的噴嘴，為了取得比較好的霧化效果，噴孔設(shè)計(jì)的比較小，當(dāng)噴嘴內(nèi)部溫度提高時(shí)，尿素結(jié)晶顆粒很容易堵塞噴孔。多孔噴嘴的另一個(gè)問(wèn)題是，噴孔與一個(gè)內(nèi)部空間連接，流動(dòng)的不穩(wěn)定性會(huì)導(dǎo)致噴孔之間隨機(jī)性地噴射不均勻。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)上述問(wèn)題，之目的在于提供一種能夠避免噴嘴內(nèi)部過(guò)熱，導(dǎo)致結(jié)晶甚至堵塞噴嘴的情況發(fā)生。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種SCR還原劑噴嘴，包括一個(gè)噴頭，一個(gè)連接器，一個(gè)連接體。所述噴頭和連接體同軸或者呈一定角度布置，并通過(guò)焊接等方式固定。所述連接體和連接器同軸布置，同樣可以通過(guò)焊接或者機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)連接。連接器、連接體和噴頭依次液力連接，還原劑從連接器可以無(wú)阻礙的到達(dá)噴頭并噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中與排氣流混合，進(jìn)行尾氣處理。
[0007]所述連接體包括一個(gè)分隔件，分隔件可通過(guò)焊接方式固定于連接體，噴嘴通過(guò)分隔件固定于排氣管道之上，由定位件定位，并通過(guò)螺紋等方式鎖緊。分隔件將連接體劃分為廢氣段和空氣段，廢氣段和空氣段分別暴露在廢氣和空氣中。所述連接體之廢氣段和空氣段之軸向特征尺寸小于之比2/3，以減少與高溫排氣流的接觸面積，避免噴嘴溫度過(guò)高導(dǎo)致還原劑析晶或損傷，同時(shí)從分隔件及以下段導(dǎo)出的熱量利用空氣段散熱，降低熱量傳導(dǎo)。
[0008]進(jìn)一步，所述噴頭包括一個(gè)旋流器和一個(gè)噴孔，所述旋流器包括旋流道。還原劑通過(guò)旋流器之旋流道和噴孔霧化噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中。
[0009]再進(jìn)一步，所述噴孔之噴射方向與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的主流方向的夾角小于60°，這樣在滿足噴射還原劑與排氣充分混合的同時(shí)保證噴嘴安裝方便的需求。
[0010]對(duì)于上述噴孔方向的具體實(shí)施可以是所述廢氣段包括一段折彎管，噴頭通過(guò)固定于折段彎管道之上實(shí)現(xiàn);或者可以是所述噴頭帶有一定角度，噴頭固定于連接體而實(shí)現(xiàn)。
[0011]上述，還原劑噴嘴包括一個(gè)快速接頭，一個(gè)位于分隔件的定位件。通過(guò)所述快接接頭與供液端連接，快接接頭是滿足SAE J2044的標(biāo)準(zhǔn)接頭，也可以是對(duì)接型的也可以是卡扣型的。所述定位件軸線與噴頭軸線位于同一平面，定位件可以嵌入排氣管道之定位槽內(nèi)，防止噴嘴受外力作用而旋轉(zhuǎn)或者傾斜。
[0012]一種應(yīng)用所述還原劑噴嘴的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理SCR系統(tǒng)，包括一個(gè)設(shè)置于所述還原劑噴嘴上游的混合腔，還原劑和高壓氣體在所述混合腔內(nèi)形成氣液多相混合流，然后進(jìn)入所述噴嘴霧化噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管。
[0013]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0015]圖2為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0016]圖3為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0017]圖4為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之四。
[0018]圖5為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之SCR系統(tǒng)之應(yīng)用例結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]如圖1所示，為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之一，一種SCR還原劑噴嘴9包括一個(gè)噴頭5，一個(gè)連接器2，一個(gè)連接體I。連接器2、連接體I和噴頭5依次液力連接，還原劑從連接器2可以無(wú)阻礙的到達(dá)噴頭5并噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中(圖中未示出)與排氣流混合，進(jìn)行尾氣處理。所述噴頭5和連接體I以及連接體I和連接器2可以通過(guò)緊配或者焊接等方式連接。
[0020]所述噴頭5包括旋流器13和帶噴孔8的平板6。所述旋流器10整體呈正方柱體，在一端面上設(shè)有一個(gè)旋轉(zhuǎn)體形旋流室11以及一個(gè)與旋流室11邊緣相切的切向流道12，而另一端面設(shè)有連接中心與外圍的徑向流道13。所述噴頭5為一個(gè)前端開(kāi)放的結(jié)構(gòu)，所述旋流器13和平板6依次從噴頭5的前端置入，并通過(guò)平板6與噴頭5前端焊接的方式緊固旋流器13和平板
6ο
[0021]所述連接器2為一個(gè)快速接頭，滿足SAEJ2044標(biāo)準(zhǔn)。所述噴嘴連接器2與供液裝置(圖中未示出)接插連接，實(shí)現(xiàn)工作液的傳輸。所述連接體I包括一個(gè)分隔件3，分隔件3焊接于連接體I之上，將連接體I劃分為廢氣段Ib和空氣段la，廢氣段Ib和空氣段Ia分別暴露在廢氣和空氣中，所述連接體I之廢氣段Ib和空氣段Ia之軸向長(zhǎng)度尺寸之比L2/L1小于2/3，以減少與高溫排氣流與廢氣段Ib的接觸面積，同時(shí)空氣段Ia與外界接觸進(jìn)行熱傳導(dǎo)，起隔熱作用。所述分隔件3安裝有一個(gè)定位件4。所述定位件4軸線4a與噴頭5之軸線5b位于同一平面，定位件4可以嵌入排氣管道之定位槽內(nèi)(圖中未示出)，防止噴嘴9受外力作用而旋轉(zhuǎn)或者傾斜。
[0022]如圖2所示，為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之二，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例之結(jié)構(gòu)之區(qū)別之一在于:所述連接器2為一個(gè)快速接頭，包括一個(gè)凸唇2a，通過(guò)凸唇2a與連接器2的另一端鎖定。連接器2滿足SAE J2044標(biāo)準(zhǔn)。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例之結(jié)構(gòu)之區(qū)別之二在于:所述連接體I之廢氣段Ib包括一段折彎，所述噴頭5固定于折彎段，以至于噴頭5之軸線方向5b與連接體空氣段Ia軸線Ic方向呈一定角度，這樣當(dāng)噴嘴9通過(guò)分隔件3垂直與排氣管道(圖中未示出)安裝時(shí)，噴霧中心方向與排氣方向呈一定角度，一般取小于60°夾角。同時(shí)，仍滿足連接體I之廢氣段Ib和空氣段Ia之軸向長(zhǎng)度尺寸之比小于2/3之要求。本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例之結(jié)構(gòu)之區(qū)別之三在于:所述噴頭5包括至少一個(gè)噴孔8，所述噴孔8直接設(shè)計(jì)與噴頭5上。
[0023]如圖3所示，為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖之三，包括一個(gè)旋流器10和一個(gè)帶噴孔8的平板6，噴頭5為一個(gè)前端開(kāi)放的結(jié)構(gòu)。所述旋流器13和帶噴孔8的平板6依次從噴頭5的前端置入，然后通過(guò)卡圈7和唇邊6連接固定。
[0024]如圖4所示，為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖，本實(shí)施例結(jié)構(gòu)與第二、第三實(shí)施例之結(jié)構(gòu)之區(qū)別在于:所述噴頭5包括連接件I連接孔5c和平板6安裝孔5d，連接孔5c和安裝孔5d存在一定角度，可以通過(guò)機(jī)械加工方式實(shí)現(xiàn)，使得噴嘴9安裝于排氣管道上時(shí)，其噴霧方向與排氣方向仍保持一定角度。所述噴頭5包括一個(gè)與之配合的倒扣5d，旋流器10和平板6通過(guò)倒扣5d壓緊固定。
[0025]圖5為本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴之SCR系統(tǒng)之應(yīng)用例結(jié)構(gòu)示意圖。圖示包括一個(gè)尿素罐15，一個(gè)計(jì)量供液栗17，一個(gè)氣液混合腔20，一個(gè)氣壓源16，一個(gè)還原劑噴嘴9。所述氣壓源16通過(guò)進(jìn)氣通道16a與氣液混合腔20連接，所述計(jì)量供液栗17固置于尿素罐21內(nèi)，計(jì)量供液栗17之輸出閥17a將計(jì)量噴射液噴入氣液混合腔20，與其中的壓縮空氣混合。上述氣壓源16可以是增壓中冷器之后之進(jìn)氣。所述氣液混合腔20之輸出通過(guò)多相流體導(dǎo)管23通向噴嘴9，所述導(dǎo)管23與噴嘴9通過(guò)連接器2連接，所述連接器2可以是外套式快接接頭，如圖1所示。氣液混合腔20可以直接布置于計(jì)量供液栗17之輸出閥17a處，位于尿素罐15內(nèi)，也可以連同輸出閥17a延伸至尿素罐之外，這樣輸出閥17a與計(jì)量噴射栗17中間需要通過(guò)高壓管道連接。
[0026]所述還原劑噴嘴9安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道24之上，通過(guò)分隔件3固定后可以由螺紋等連接鎖緊。噴嘴9之噴孔8噴射方向與排氣流25方向夾角與噴頭5折彎角度互補(bǔ)。所述還原劑噴嘴9之連接體I與噴頭5也可以同軸布置，如圖1所示，對(duì)于這種結(jié)構(gòu)噴嘴可以傾斜安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道24上，以滿足噴霧26與排氣25充分混合的需求。
[0027]所述還原劑噴嘴之SCR應(yīng)用系統(tǒng)之工作過(guò)程如下。
[0028]尿素罐15內(nèi)液體由于自重，經(jīng)過(guò)過(guò)濾器22進(jìn)入計(jì)量供液栗17。所述計(jì)量供液栗17產(chǎn)生定量高壓液體，并通過(guò)輸出閥17a將工作液體噴入氣液混合腔20，與其中由進(jìn)氣通道16a進(jìn)入的高壓氣體混合，多相流體通過(guò)輸送導(dǎo)管23到達(dá)還原劑噴嘴9，通過(guò)噴嘴9霧化噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管24中，與排氣25混合，進(jìn)行排氣處理。
[0029]當(dāng)后處理任務(wù)結(jié)束后空氣源16可以延時(shí)關(guān)閉，以清掃包括氣液混合腔20至噴嘴9處管路的中殘余尿素液體，防止尿素液體結(jié)冰或者結(jié)晶析出，造成系統(tǒng)損傷。
[0030]本發(fā)明提供的SCR還原劑噴嘴以及其它基于本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)的進(jìn)一步的方案均屬本發(fā)明公開(kāi)和保護(hù)的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種SCR還原劑噴嘴，安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中，包括一個(gè)噴頭，一個(gè)連接器，一個(gè)連接體，連接體包括一個(gè)分隔件，分隔件將連接體劃分為廢氣段和空氣段，廢氣段和空氣段分別暴露在廢氣和空氣中，連接器、連接體和噴頭之間依次液力連接，還原劑從連接器可以無(wú)阻礙的到達(dá)噴頭并噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中，其特征在于:廢氣段和空氣段之軸向特征尺寸之比小于2/3。2.如權(quán)利要求1所述的SCR還原劑噴嘴，其特征在于:所述噴頭包括一個(gè)旋流器和一個(gè)噴孔，還原劑通過(guò)旋流器和噴孔霧化噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管。3.如權(quán)利要求2所述的SCR還原劑噴嘴，其特征在于:所述噴頭固定在連接體上，所述噴孔的噴射方向與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的主流方向的夾角小于60度。4.如權(quán)利要求3所述的SCR還原劑噴嘴，其特征在于:所述廢氣段包括一段折彎管，噴孔噴射方向與折彎管的折彎方向一致。5.如權(quán)利要求1-4之一項(xiàng)所述的SCR還原劑噴嘴，其特征在于:所述連接器為一個(gè)快速接頭，所述快速接頭滿足SAE J2044。6.如權(quán)利要求4所述的SCR還原劑噴嘴，其特征在于:所述分隔件包括一個(gè)定位件，使得噴孔朝向確定。7.—種發(fā)動(dòng)機(jī)后處理SCR系統(tǒng)，應(yīng)用如權(quán)利要求5或者6所述的SCR還原劑噴嘴，其特征在于:所述還原劑噴嘴的上游設(shè)置有一個(gè)混合腔，還原劑和高壓氣體在所述混合腔內(nèi)形成氣液多相混合流，然后進(jìn)入所述噴嘴霧化噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管。
【文檔編號(hào)】F01N3/28GK205422892SQ201520635597
【公開(kāi)日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2015年8月23日
【發(fā)明人】楊延相, 徐露明, 談秉乾, 郗大光
【申請(qǐng)人】浙江福愛(ài)電子有限公司