CN204371460U - 车辆scr系统及其还原剂供应装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种用于车辆SCR系统的还原剂供应装置，其包括冷却适配器和安装于其内的还原剂喷射器，其中，所述还原剂喷射器被配置用于沿喷射方向喷射还原剂流，所述冷却适配器包括：以特定压力向从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流供应空气而形成空气和还原剂的混合物的空气喷射部，和使所述混合物喷出所述冷却适配器的混合物喷射部，所述混合物喷射部位于车辆排气管外面，并且所述混合物被喷出所述冷却适配器的混合物喷出方向具有与所述排气管内的废气流动方向相同的分量和垂直于所述废气流动方向的分量。本实用新型还涉及包括这种还原剂供应装置的车辆SCR系统。

Description

车辆SCR系统及其还原剂供应装置
技术领域
本实用新型涉及用于车辆SCR(选择性催化还原)系统的还原剂供应装置和包括该还原剂供应装置的车辆SCR系统。
背景技术
从车辆发动机排出的废气包括诸如PM，NOX，HC和CO等有害成分，如果随车辆废气排放到空气中会对人体健康不利。近年来，越来越严格的车辆废气排放标准被制定和实施，以求减少排放到环境大气中的车辆废气的有害成分和保护环境。
为了减少排放到环境大气中的废气有害成分NOX，向车辆排气管内的废气中喷射还原剂是常用的且有效的解决办法。还原剂被与废气中的有害成分NOX混合，继而发生化学反应，将废气中的有害成分NOX转化为无害成分(比如N2和H2O)再排放到环境大气中。这也称为排气后处理技术。
在现有的排气后处理系统中，尿素(也称为AdBlue或DEF)通常被用做还原剂，用于车辆SCR系统的还原剂供应装置总体上包括以一定压力供应DEF还原剂的还原剂喷射器和安装法兰，还原剂喷射器被借助于安装法兰安装和固定到排气管。
DEF还原剂通常被以DEF还原剂颗粒的形式从还原剂喷射器喷出，DEF还原剂颗粒具有相对较大的索特平均直径(SMD)，例如约120微米。
由于SMD较大，作为还原剂的DEF颗粒不能充分地与废气中的NOX混合，并且因此不能充分地发生化学反应，废气中NOX量的减少受到限制。
为此，一定压力的空气被供应至从还原剂喷射器喷出的还原剂流内，以减小DEF颗粒的直径，同时，生成空气和还原剂颗粒的混合物。然而，空气和还原剂颗粒的混合物以横向于废气流动方向的方向被供应到废气中，空气和还原剂颗粒之间的混合长度短、混合不均匀；还有一种用于向排气管内的废气喷射该混合物的结构被延伸到排气管内，使用这种喷射结构，排气管的尺寸受限制，并且还原剂容易碰触管壁，发生结晶。
为了增大空气和DEF还原剂之间的混合长度，并且为了避免DEF还原剂碰到排气管的管壁，通常安装法兰被倾斜地焊接到排气管。将安装法兰倾斜地焊接到排气管操作困难。
希望能够解决上述问题。
实用新型内容
本实用新型的目的是改进喷射器的结构，使其不受排气管尺寸的影响，同时增大空气和还原剂颗粒之间的混合长度，最大程度地减少排放到环境大气中的有害成分的量。
为此目的，根据本实用新型的第一方面，提供了一种用于车辆SCR系统的还原剂供应装置，包括冷却适配器和安装于其内的还原剂喷射器，其中，所述还原剂喷射器被配置用于沿喷射方向喷射还原剂流，所述冷却适配器包括：以特定压力向从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流供应空气而形成空气和还原剂的混合物的空气喷射部，和使所述混合物喷出所述冷却适配器的混合物喷射部，所述混合物喷射部位于车辆排气管外面，并且所述混合物被喷出所述冷却适配器的混合物喷出方向具有与所述排气管内的废气流动方向相同的分量和垂直于所述废气流动方向的分量。
根据一个可行实施例，沿所述喷射方向，所述空气喷射部位于还原剂喷射器的下游，所述混合物喷射部位于所述空气喷射部的下游。
根据一个可行实施例，所述混合物喷出方向与所述车辆排气管的轴线之间的夹角在30°和35°之间。
根据一个可行实施例，所述空气喷射部包括位于还原剂喷射器下游的第一空气喷射部和位于所述第一空气喷射部下游的第二空气喷射部，所述第一空气喷射部和所述第二空气喷射部之一或两者被配置为围绕着从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流分布的多个孔。
根据一个可行实施例，从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流在遇到从所述空气喷射部喷出的空气之前经过自身破碎成的具有第一SMD的还原剂颗粒，所述还原剂颗粒被从所述第一空气喷射部喷出的空气打碎成第二SMD，被从所述第二空气喷射部喷出的空气进一步打碎成第三SMD。
根据一个可行实施例，所述第一SMD约120微米，所述第二SMD约30微米，所述三SMD约15微米。
根据一个可行实施例，所述还原剂供应装置还包括被以垂直于排气管的方式固定至排气管的安装法兰，所述冷却适配器被固定至所述安装法兰。
根据一个可行实施例，所述混合物喷射部是一体地形成于所述冷却适配器上的带孔板。
根据本实用新型的另一方面，提供了一种包括上述还原剂供应装置的车辆SCR系统。
根据一个可行实施例，所述车辆SCR系统是用于柴油机车辆的SCR系统。
利用上述包括冷却适配器的还原剂供应装置以及车辆SCR系统，从还原剂供应装置供应的DEF还原剂颗粒被多次打碎，SMD被减小至约15微米，使得还原剂和废气中的有害成分能够更加充分地发生化学反应，从而排放到环境大气中的有害成分的量被最大程度地减少；空气和还原剂的混合物在进入排气管内的废气之前运动的距离增加，从而空气与还原剂的混合长度增加、混合更加均匀，有利于还原剂更充分地与废气中的NOX发生化学反应；空气和还原剂混合物排出结构位于排气管外面，不受排气管尺寸的影响；还原剂倾斜地进入排气管内，避免与排气管的管壁接触，减少了还原剂的结晶；另外，还原剂供应装置的安装法兰到车辆排气管的安装被简化。
附图说明
本实验新型的其它目的、特征和优势从下面结合附图给出的详细描述中变得显然。本领域内的技术人员应了解附图只是示意性的并没有按比例绘制。
图1是根据本实用新型的还原剂供应装置的示意图；和
图2是图1中的部分Z的放大图。
具体实施方式
根据本实用新型的车辆SCR系统用于各种交通车辆中，特别是用于柴油发动机车辆中。
车辆发动机产生的废气一般包括HC，CO，CO2，NO，NO2和PM等。根据本公开内容的车辆SCR系统主要包括，但不仅限于，被配置用于减少 废气中的HC和CO的量的氧化(简称OXI)模块，位于OXI模块下游的被配置用于减少废气中的PM(颗粒)的量的柴油机颗粒过滤器(简称DPF)模块，和位于DPF模块下游的被配置用于通过选择性催化还原工艺减少废气中的NOX的量的SCR模块，通常利用此技术能够使废气中的NOX减少50％以上。
在本申请中公开的并且在图1中示出的还原剂供应装置100是车辆SCR系统的SCR模块的一部分，其被配置用于将还原剂供应或喷射到大部分HC，CO和PM已经去除了的废气内。
在根据本公开内容的还原剂供应装置100中，主要成分为NH3的还原剂被使用，例如在本申请的实施例中，还原剂可以是DEF溶液。在废气中的NOX和还原剂的成分NH3之间发生化学反应，生成对人体无害的N2和H2O而排放到环境大气中。以这种方式，实现了降低废气中的有害成分NOX的目的。
如图1所示，还原剂供应装置100主要包括还原剂喷射器10，冷却适配器20和安装法兰30。还原剂喷射器10安装在冷却适配器20内，冷却适配器20被固定于安装法兰30上，而安装法兰30自身被安装在排气管40上。有利地，安装法兰30可被垂直于排气管焊接到排气管40上。
还原剂喷射器10被配置用于沿喷射方向D1以特定压力喷射DEF还原剂流。还原剂喷射器10具有本领域内已知的结构并且在这里不再赘述。
冷却适配器20包括空气喷射部22，空气喷射部22沿喷射方向D1设置于还原剂喷射器10的下游，并且被配置用于以特定压力喷射空气到从还原剂喷射器10喷出的DEF还原剂流中。
从空气喷射部22喷出的空气在距还原剂喷射器10一距离处进入DEF还原剂流中，在此距离中，从还原剂喷射器10喷出的还原剂流随着其沿喷射方向D1的流动而自身发生初级破碎，成为具有第一SMD的DEF还原剂颗粒，所述第一SMD相对较大，例如约120微米。从空气喷射部22喷出的空气进入还原剂流内，用于冷却DEF还原剂流并且将DEF还原剂颗粒破碎成更小的颗粒。
在图示的实施例中，所述空气喷射部22被配置为两组孔，这两组孔都被形成于冷却适配器20上并且围绕着从还原剂喷射器10喷出的DEF还原剂流、即围绕着喷射方向D1优选均匀地分布。这些孔可具有任何适当的形 状和尺寸。第一组孔32对具有第一SMD的还原剂颗粒进行二级破碎，生成的第二SMD约为30微米；第二组孔34对还原剂颗粒进行三级破碎，生成具有第三SMD的还原剂颗粒，例如约为15微米。
如上所述，空气被通过所述冷却适配器20的孔32和34供应到从还原剂喷射器10喷出的DEF还原剂流内，生成空气和DEF还原剂颗粒的混合物。图1的区域Z表示空气进入DEF还原剂流内发生混合的混合区域。
冷却适配器20还包括混合物喷射部24，混合物喷射部24沿喷射方向D1位于空气喷射部22的下游。
与现有技术不同的是，混合物喷射部24被配置为位于排气管40外面的与冷却适配器20一体的平坦部，所述平坦部被提供有包含DEF还原剂颗粒的混合物被喷出时所经过的一个或多个孔36。换句话说，图示中的混合物喷射部24被配置为与冷却适配器20一体的带孔板。
从图1以及图2的放大图中可以看出，该平坦部相对于排气管40中的废气的流动方向D2倾斜设置，使得混合物被从冷却适配器20喷出的最终方向D与废气的流动方向D2成一角度地进入排气管40内的废气中。优选地，此角度在30°和35°之间。
由于该优化的流动方向D与废气的流动方向D2之间具有夹角而不垂直，与两者相垂直的情况相比，空气和具有第二SMD的DEF还原剂颗粒构成的混合物在进入排气管的废气之前，混合物的运动长度增加，也就是，空气与DEF还原剂的混合长度增加了，空气与DEF还原剂之间的混合得以增强，两者的混合更加均匀。这又有利于还原剂与废气更加充分地发生化学反应，并且有助于避免大量的DEF还原剂碰到排气管的管壁。
利用如上所述的结构，还原剂颗粒被进行了至少一次或者多次破碎，直径被大大减小，还原剂中的NH3和废气中的NOX能够更加充分地发生化学反应，废气中的有害气体NOX可被最大程度地减少。
利用如上所述的结构，DEF还原剂流倾斜地进入排气管中的废气，可以避免碰触到排气管的管壁，使得还原剂更少地发生结晶。
根据本申请，安装法兰被垂直地焊接到排气管，操作方便，成本低。
上面描述的仅仅是本实用新型的优选实施例。本领域内的技术人员应了解在不偏离本实用新型的本质原理的情况下可以进行各种修改，并且这些修改被认为落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于车辆SCR系统的还原剂供应装置，其特征在于，所述还原剂供应装置包括冷却适配器和安装于其内的还原剂喷射器，其中，所述还原剂喷射器被配置用于沿喷射方向喷射还原剂流，所述冷却适配器包括：以特定压力向从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流供应空气而形成空气和还原剂的混合物的空气喷射部，和使所述混合物喷出所述冷却适配器的混合物喷射部，所述混合物喷射部位于车辆排气管外面，并且所述混合物被喷出所述冷却适配器的混合物喷出方向具有与所述排气管内的废气流动方向相同的分量和垂直于所述废气流动方向的分量。
2.根据权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于，沿所述喷射方向，所述空气喷射部位于还原剂喷射器的下游，所述混合物喷射部位于所述空气喷射部的下游。
3.根据权利要求2所述的还原剂供应装置，其特征在于，所述混合物喷出方向与所述车辆排气管的轴线之间的夹角在30°和35°之间。
4.根据权利要求3所述的还原剂供应装置，其特征在于，所述空气喷射部包括位于还原剂喷射器下游的第一空气喷射部和位于所述第一空气喷射部下游的第二空气喷射部，所述第一空气喷射部和所述第二空气喷射部之一或两者被配置为围绕着从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流分布的多个孔。
5.根据权利要求4所述的还原剂供应装置，其特征在于，从所述还原剂喷射器喷出的还原剂流在遇到从所述空气喷射部喷出的空气之前经过自身破碎成的具有第一SMD的还原剂颗粒，所述还原剂颗粒被从所述第一空气喷射部喷出的空气打碎成第二SMD，被从所 述第二空气喷射部喷出的空气进一步打碎成第三SMD。
6.根据权利要求5所述的还原剂供应装置，其特征在于，所述第一SMD约120微米，所述第二SMD约30微米，所述第三SMD约15微米。
7.根据权利要求1-6中任一所述的还原剂供应装置，其特征在于，所述还原剂供应装置还包括被以垂直于排气管的方式固定至排气管的安装法兰，所述冷却适配器被固定至所述安装法兰。
8.根据权利要求1-6中任一所述的还原剂供应装置，其特征在于，所述混合物喷射部是一体地形成于所述冷却适配器上的带孔板。
9.一种车辆SCR系统，其特征在于，所述车辆SCR系统包括根据权利要求1-8中任一所述的还原剂供应装置。
10.根据权利要求9所述的车辆SCR系统，其特征在于，所述车辆SCR系统是用于柴油机车辆的SCR系统。
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