CN102135025A - 直喷式计量喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种直喷式计量喷射装置，包括计量阀、空气管路和喷射管路，所述计量阀包括计量阀喷嘴，所述直喷式计量喷射装置还包括空气雾化喷嘴，所述计量阀喷嘴设置在所述空气雾化喷嘴的内部，所述空气管路和所述喷射管路设置在所述空气雾化喷嘴的内部，所述空气雾化喷嘴包括底座、液体帽和空气帽，，所有空气管路和喷射管路均设置在所述底座、所述液体帽和空气帽内部，本发明设计巧妙，可以减小背压、雾化效果好，并能产生冷却效果，确保证喷嘴不易烧坏。

Description

直喷式计量喷射装置
技术领域
本发明涉及一种柴油车尾气后处理净化系统，尤其涉及一种直喷式计量喷射装置。
背景技术
随着机动车排放标准的不断提高，车辆尾气净化系统也日益倍受机动车制造商的关注，各种技术路线也逐渐成熟。
现已知，通过选择性催化还原技术(SCR)是降低柴油车NOx排放的一种主要方式，即将还原剂(尿素水溶液)通过泵送元件泵送到计量阀内，再经过定量喷射雾化，在排气管路内经过复杂的物理化学反应，将废气中的主要有害气体NOx转化成氮气和水排出，达到尾气净化的目的。其中，尿素水溶液的输送、液滴的破碎及雾化对SCR载体入口的NH3分布有很大影响，是影响SCR系统催化反应效率的重要因素。
现有技术中，尿素水溶液计量喷射装置分为有气和无气两种，有气喷射系统主要依靠泵将还原剂泵送到计量阀入口，通过计量阀准确计量喷射到混合腔中，高速气流将喷射出的还原剂进行一次雾化并吹送到喷嘴处，喷嘴喷射过程中再次进行雾化喷射到排气管路中，二次雾化的还原剂在排气管中热解、水解后在SCR载体中进行选择性反应。这种有气喷射系统有其自身优点，即在混合腔内进行气液混合，并通过安装在排气管内的喷嘴二次喷射雾化，雾化效果好，且可以通过高速气流对喷嘴进行冷却，防止喷嘴在排气管高温环境下被烧坏，但这种结构也有其缺点，结构较复杂，计量阀入口和出口的压差须达到一定值才能满足喷射量的要求，即：要求喷嘴上游管路内的压力要大于排气管内的压力，而计量阀上游的压力要大于下游混合腔、喷射管和喷嘴入口等处的压力。此外，在混合腔内，还原剂的喷射压力必须要高于高速气流的压力，否则还原剂无法喷出，这在行业内称为“大背压”，在大背压的环境下为了达到足够的流量，计量阀入口的压力也必须随之增高才能维持足够的压差，这对管路的设计要求较高，同时由于压力较大，增加了密封难度，且管路有爆破的风险，影响其使用寿命，另外泵送元件的出口压力随之增高，功耗增大。
另外一种结构就是无气喷射系统，在行业内以BOSCH公司的DENOXTRONIC2.2系统最为典型，即计量阀直接设置在排气管上，通过计量阀直接计量喷射并雾化，这种系统虽然结构简单，虽能通过回流管路对计量阀进行冷却，但由于喷嘴喷射部位冷却效果差，还是容易被烧蚀，同时由于只能靠液体自身压力雾化，雾化效果有限，对氨气浓度分布均匀性有很大影响，若要达到较好的雾化效果，计量阀的入口压力要达到9bar以上，这给泵、管路、密封结构等的设计等均带来困难。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种直喷式计量喷射装置，本发明设计巧妙、可以减小背压、雾化效果好，并能产生冷却效果，确保证喷嘴不易烧坏。
为了实现上述目的，本发明提供了一种直喷式计量喷射装置，包括计量阀、空气管路和喷射管路，所述计量阀包括计量阀喷嘴，所述直喷式计量喷射装置还包括空气雾化喷嘴，所述计量阀喷嘴设置在所述空气雾化喷嘴的内部，所述空气管路和所述喷射管路设置在所述空气雾化喷嘴的内部。
较佳地，所述空气雾化喷嘴包括底座、液体帽和空气帽，所述空气帽设置在所述底座和所述液体帽的中间位置，所述计量阀前部设置在所述底座和所述液体帽的内部，所有空气管路和喷射管路均设置在所述底座、所述液体帽和空气帽内部。
较佳地，所述底座侧壁设有气流入口，所述底座在与所述液体帽连接的表面形成第一膨胀区，所述第一膨胀区为环状凹部结构，所述第一膨胀区和所述气流入口连通
较佳地，所述液体帽在与所述底座连接的表面形成第二膨胀区，所述第二膨胀区为环状凹部结构。
更佳地，所述底座和所述液体帽之间设置有垫片，所述垫片上均匀间隔设置若干个孔，所述垫片上的孔连通所述第一膨胀区和所述第二膨胀区。
较佳地，所述液体帽内部均匀间隔设置若干气流孔，所述气流孔通过第一膨胀区和第二膨胀区连通所述气流入口和所述喷射管路。
较佳地，所述液体帽端部中间位置形成喷射孔，所述喷射孔内安装所述计量阀喷嘴。
更佳地，所述空气帽中间部位形成喷射出口，所述液体帽喷射孔延伸到所述喷射出口内，并与喷射出口形成气流间隙。
较佳地，所述液体帽和所述空气帽之间形成气流腔，所述气流腔连通所述空气管路和所述喷射管路。
较佳地，所述空气雾化喷嘴还包括固定螺帽，所述固定螺帽连接所述液体帽和所述空气帽。
本发明具有如下有益效果：设计巧妙，雾化效果好，可以减小背压，空气管路设置在空气雾化喷嘴内能产生较好的冷却效果。
附图说明：
图1是本发明直喷式计量喷射装置主视图
图2是本发明直喷式计量喷射装置安装图
图3是本发明直喷式计量喷射装置剖视图
图4是本发明直喷式计量喷射装置中底座的剖视图
图5是本发明直喷式计量喷射装置中底座的俯视图
图6是本发明直喷式计量喷射装置中液体帽的立体图
图7是本发明直喷式计量喷射装置中液体帽的俯视图
图8是本发明直喷式计量喷射装置中液体帽上安装垫片后的俯视图
图9是图3中A部放大图
具体实施方式：
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
如图1、图2和图3所示，本发明直喷式计量喷射装置1包括计量阀2和空气雾化喷嘴10，所述空气雾化喷嘴10包括底座3、液体帽4和空气帽5，所述底座3设置在所述液体帽4的上部，且底座3和液体帽4中央部位形成凹部，所述计量阀1的前部安装在凹部内，所述底座3与所述计量阀2通过密封圈11密封连接。
如图4、图5所示，底座3为圆环状结构，其中央位置形成通孔34，其圆环侧壁上设置有气流入口延伸部31，延伸部内设置有气流入口32，所述底座3底部设置有第一膨胀区33，所述第一膨胀区33是由圆环形凹槽形成，底座3侧壁上的气流入口32为盲孔结构，并和所述第一膨胀区33连通。
如图3、图6、图7所示，液体帽4包括第一台阶部41、第二台阶部42和本体43，所述第一台阶部41安装在所述底座的通孔34内，且在第一台阶部41和本体43内形成凹腔44，所述通孔34和凹腔44形成安装计量阀的凹部；所述第二台阶部42内形成第二膨胀区45，所述第二膨胀区45为圆环凹槽结构，在和底座3安装过程中，第一膨胀区33和第二膨胀区45形成通道配合。
较佳地，在所述底座3和所述液体帽4之间设置垫片6，如图2、图8所示，所述垫片6上均匀间隔设置八个孔61，所述八个孔61连通所述第一膨胀区33和所述第二膨胀区45，所述垫片还起到密封保护功能。
如图3、图6和图7所示，所述第二膨胀区45内均匀间隔设置4个气流孔46，所述气流孔46为通孔，贯穿所述液体帽4的本体43，所述本体43下部形成第三台阶部47，所述气流孔46相对于第二膨胀区45的另一端设置在所述第三台阶部47上，所述液体帽本体43侧壁48为螺纹结构，用于安装所述固定螺帽7。
所述液体帽4的下端设有喷射孔8，所述计量阀喷嘴21设置在所述喷射孔8内。
如图3、图8所示，所述空气帽5通过固定螺帽7安装在所述液体帽4的下侧，所述空气帽5上端部向外侧形成一个挂钩台阶，所述固定螺帽7下端向内形成一个挂钩台阶，所述固定螺帽7通过挂钩台阶的配合和液体帽本体侧壁48的螺纹结构连接所述液体帽4和所述空气帽5，且在所述液体帽4和所述空气帽5之间形成气流腔9；所述空气帽5中央位置形成喷射出口11，所述液体帽4内的喷射孔8延伸到所述喷射出口11内，且与所述喷射出口11内壁形成气流间隙12，气流间隙12可以提供气流流通。
通过上述设置，所述气流入口31、第一膨胀区33、第二膨胀区45、气流孔46、气流腔9、气流间隙12和所述喷射出口11形成空气管路；所述计量阀喷嘴21、喷射管8和所述喷射出口11形成喷射管路；所有空气管路和喷射管路均设置在所述空气雾化喷嘴10的内部，基本不受外部高温环境影响。
本发明直喷式计量喷射装置控制过程如下：
如图3、图9所示，准备喷射还原剂时，首先压缩空气经空气雾化喷嘴10内的空气管路，即压缩气流由气流入口31进入第一膨胀区33，在第一膨胀区33内压缩气流膨胀扩散，再经垫片6上的八个孔61进入第二膨胀区45内，在第二膨胀区45内压缩气流再次进行膨胀扩散，经气流孔46、气流腔9、气流间隙12到达喷射出口11，完成空气吹扫；同时还原剂被泵送元件(图中未示出)泵送到计量阀2内，当压力达到预定值时，后处理系统中的计量控制单元(图中未示出)接受到喷射信号，开始计量喷射，还原剂经喷射管路，即液体帽4内的喷射孔8和空气帽5中的喷射出口11，进行喷射，在喷射出口11内还原剂与空气管路内的压缩空气进行混合喷射，在喷射过程中进行雾化。
使用本发明的净化系统中，由于还原剂经喷射出口11直接喷射到排气管(图中未示出)内，只要保证足够的压差(即计量阀2上游和排气管内的压差)，就能保证足够的流量，因此当计量阀出现背压低时，计量阀上游无需太大压力，整个净化系统也就可以设计成低压管路，不易泄露、爆破、上游泵功耗减小等优点；同时通过气流可以对计量阀喷口和计量阀喷嘴进行冷却，不至于被灼伤，而且也避免了水冷管路复杂，泄漏等问题。
综上，本发明直喷式计量喷射装置设计巧妙、结构简单、减小背压，雾化和冷却效果好，避免了计量阀与排气管内的废气直接接触，延长其使用寿命。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围，因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (10)

1.直喷式计量喷射装置，包括计量阀、空气管路和喷射管路，所述计量阀包括计量阀喷嘴，其特征在于：所述直喷式计量喷射装置还包括空气雾化喷嘴，所述计量阀喷嘴设置在所述空气雾化喷嘴的内部，所述空气管路和所述喷射管路设置在所述空气雾化喷嘴的内部。
2.根据权利要求1所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述空气雾化喷嘴包括底座、液体帽和空气帽，所述空气帽设置在所述底座和所述液体帽的中间位置，所述计量阀前部设置在所述底座和所述液体帽的内部，所有空气管路和喷射管路均设置在所述底座、所述液体帽和空气帽内部。
3.根据权利要求2所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述底座侧壁设有气流入口，所述底座在与所述液体帽连接的表面形成第一膨胀区，所述第一膨胀区为环状凹部结构，所述第一膨胀区和所述气流入口连通
4.根据权利要求2所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述液体帽在与所述底座连接的表面形成第二膨胀区，所述第二膨胀区为环状凹部结构。
5.根据权利要求3或权利要求4所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述底座和所述液体帽之间设置有垫片，所述垫片上均匀间隔设置若干个孔，所述垫片上的孔连通所述第一膨胀区和所述第二膨胀区。
6.根据权利要求5所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述液体帽内部均匀间隔设置若干气流孔，所述气流孔通过第一膨胀区和第二膨胀区连通所述气流入口和所述喷射管路。
7.根据权利要求2或权利要求6所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述液体帽端部中间位置形成喷射孔，所述喷射孔内安装所述计量阀喷嘴。
8.根据权利要求7所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述空气帽中间部位形成喷射出口，所述液体帽喷射孔延伸到所述喷射出口内，并与喷射出口形成气流间隙。
9.根据权利要求2所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述液体帽和所述空气帽之间形成气流腔，所述气流腔连通所述空气管路和所述喷射管路。
10.根据权利要求2所述的直喷式计量喷射装置，其特征在于：所述空气雾化喷嘴还包括固定螺帽，所述固定螺帽连接所述液体帽和所述空气帽。
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