CN204552896U - 仅输送液体还原剂的中线注射系统和后处理系统 - Google Patents

Abstract

一种中线注射系统，用于仅用于液体的还原剂输送过程。一种后处理系统，包括用于处理从发动机排出的废气的后处理部件，反应器管和仅用于液体的给料单元。该反应器管位于后处理部件的上游，其用于接收来自发动机的废气。该仅用于液体的给料单元用于将柴油机尾气处理液注入来自发动机的废气中。仅用于液体的给料单元将柴油机尾气处理液在反应器管道的中线注入，以提供跨后处理部件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液。

Description

仅输送液体还原剂的中线注射系统和后处理系统

技术领域

本申请基本涉及用于后处理系统中的仅用于液体的给料单元，该后处理系统用于处理内燃机的废气。

背景技术

后处理系统为一种减少来自内燃机的有害排放物的重要技术。后处理系统通常包括还原剂的存储源(特别是柴油机尾气处理液)和给料单元，该给料单元包括用于向还原剂加压的泵单元。该后处理系统还可包括计量单元和注射器，该计量单元用于控制进入废气流中的还原剂的量或速率，该注射器向位于后处理部件上游的废气流通道的分解区提供还原剂溶液(例如，选择性催化还原催化剂)。

各种后处理系统利用仅用于液体(即，无需气体协助)的给料单元来将还原剂(例如柴油机尾气处理液)注射入排气管中的废气流中。这些系统当前使用切线的和/或壁注射方法，这些方法需要硬件能提供回流区和成核位点以用于尿素沉积物的生长。例如，成核生成物(即，下游混合板)当前用于使得废气流中的柴油机尾气处理液在到达后处理部件前变得均匀。

发明内容

各种实施例提供了一种后处理系统，该系统包括设置为处理从发动机排出的废气的后处理部件，反应器管和仅用于液体的给料单元。该反应器管位于后处理部件的上游，且其结构设置为接收来自发动机的废气。该仅用于液体的给料单元设置为将柴油机尾气处理液注入发动机的废气中。仅用于液体的给料单元将柴油机尾气处理液在反应器管的中线注入，以提供跨后处理部 件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液。

其他实施例提供了一种用于将柴油机尾气处理液注入发动机排出的废气中的中线注入系统。该中线注射系统包括反应器管、仅用于液体的给料单元和刀口架(knife-edge mount)。该反应器管位于用于处理废气的后处理部件的上游，且其结构设置为接收来自发动机的废气。该仅用于液体的给料单元设置为将柴油机尾气处理液注入至废气中。仅用于液体的给料单元将柴油机尾气处理液在反应器管的中线注入，由此提供跨后处理部件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液。该刀口架的结构设置为将仅用于液体的给料单元注射器安装于反应器管内侧。该刀口架具有后缘和前缘，其中两者都具有刀口结构以使得回流区和废气偏差(deviation)最小化。

附图说明

本说明书中描述的主题的一个或多个详细应用情况记载于随附的附图和以下描述中。该主题的其他特征和方面依据说明书、附图和随附的权利要求书将变得清楚明白。

图1是根据一个实施例的包括仅用于液体的给料单元的系统的示意图；

图2为连接至仅用于液体的给料单元的注射器的分解反应器管的一个实施例的俯视的截面图；

图3为图2所示的分解反应器管的主视图；

图4为图2的分解反应器的侧面截面图；

图5为根据一个实施例的具有柴油机尾气处理液的中线注射系统的汇集的分解反应器管的截面示意图；

图6为图5的汇集的分解反应器管的主视图；

图7为图5的汇集的分解反应器管的侧面视图。

具体实施方式

为了促进对本申请原理的理解，现在将参考附图中所示的实施例，并且将使用具体的语言描述这些实施例。然而，应当理解，本申请的范围不受此限制，在图示的实施例中的任何改变和进一步的修改，以及图示的本申请的原理的任何其他应用被认为是本领域技术人员将考虑到为本申请相关的且在本申请范围内。

本文描述的装置和系统涉及一种包括仅用于液体给料的单元的系统，该给料单元将柴油机尾气处理液在后处理系统中使用的分解反应器管(也称为“反应器管”)的主轴的中线处(即，沿着主要流动方向)注入。该反应器管可与后处理部件一起使用，例如选择性催化还原催化剂。根据一个实施例，该反应器管作为分解室，在该分解室中来自发动机的废气与还原剂(例如，柴油机尾气处理液)反应。本文描述的系统的其他实施例还包括还原剂注射器架，该还原剂注射器架设置为使废气流偏差最小化并且消除回流区(例如，在注射器的尖端)。使用该注射器架还可消除导致沉积核的硬件。根据几个实施例，本文描述的系统和装置提供了能使分解反应器管中的还原剂(即，柴油机尾气处理液)的均匀性最大化的注射位点。还能通过使用本文描述的特征来实现的其他益处，包括沿着分解反应器管的内表面的最少的尿素沉积。

参考图1，该示意图显示了根据一个实施例的系统100，其包括分解反应器管140。该系统100包括发动机110，柴油氧化催化剂(DOC)120，柴油颗粒过滤器(DPF)130，分解反应器管140，仅用于液体的给料单元150，柴油机尾气处理液(DEF)供应装置160，和后处理部件170。系统100还可包括用于将来自柴油机尾气处理液供应装置160(例如，储存罐)的还原剂(例如，柴油机尾气处理液)输送至废气系统，该废气系统与发动机110连接。在一个实施例中，该系统100设置于通过发动机110供应动力的车辆上。在其他实施例中，该系统100可设置于其他应用中利用的发动机110上，该其他应用例如发电机、泵系统，或者任何其他的接收或使用来自发动机110的 动力的应用。

发动机110可以为柴油发动机或任何合适的内燃机，且其中提供有利用还原剂的废气处理系统。发动机110运行期间产生废气，该废气来自于发动机110的发动机气缸中发生的燃烧。发动机110可包括一个或多个发动机气缸，这些气缸通过入口系统(未显示)接收燃料和空气以进行燃烧。在一些实施例中，入口系统可包括涡轮增压器，该涡轮增压器接收来自大气的压缩空气并将该空气转移至与发动机气缸连接的进气歧管。在发动机气缸内燃烧释放的能量用于推进，例如，装有该发动机110的车辆。燃烧产生的废气可自发动机通过排气总管(未显示)释放。

废气可穿过几个部件然后排入大气中。仍然参考图1，废气可排出发动机110并流入柴油氧化催化剂120。该柴油氧化催化剂120对废气进行后处理，其氧化废气中存在的元素。例如，该柴油氧化催化剂120可氧化烃类和一氧化碳使其变成二氧化碳和水。该废气还可通过柴油颗粒过滤器130，该过滤器130滤除废气中的颗粒物质和煤烟。排出柴油颗粒过滤器130后，废气可流入分解反应器管140。该分解反应器管140设置为利用其中的导管接收废气，该废气与还原剂在一起被接收，因此废气和还原剂可适当地混合和分解。在典型应用中该还原剂以柴油机尾气处理液的形式存在，其可包含基于尿素的溶液，该溶液与废气混合以化学分解为氨。柴油机尾气处理液的一个实施例包括含32.5％高纯尿素和67.5％去离子水的溶液。然而，还应理解，还可使用其他柴油机尾气处理液溶液和还原剂。如上所述，分解反应器管140作为容纳室在其中柴油机尾气处理液与废气中的元素反应并分解为氨。

根据一些实施例，仅用于液体的给料单元150连接至分解反应器管140以将柴油机尾气处理液转移至分解反应器管140中。该仅用于液体的给料单元150可包括注射器，该注射器设置为将柴油机尾气处理液注入流动穿过分解反应器管140中的废气中。该仅用于液体的给料单元150可安装为使得注射器用于将柴油机尾气处理液在分解反应器管140的中线处和/或在该中线 附近注入。该仅用于液体的给料单元150接收来自柴油机尾气处理液供应装置160的柴油机尾气处理液，该供应装置160储存一批用于后处理系统中的柴油机尾气处理液。

排出反应器管150的废气流进入后处理部分170，如图1所示。该后处理部件170可包括选择性接触还原催化剂。根据一个实施例，该后处理部件170可用于将氮氧化物转化为害处更小的物质例如氮气和水。为了促进该转变，后处理部件170使用还原剂，例如尿素，以使氮氧化物还原为二原子氮和水。

仅用于液体的给料单元150可包括各种结构，这些结构用于促进柴油机尾气处理液从柴油机尾气处理液供应装置160向仅用于液体的给料单元150的转移，以及将柴油机尾气处理液输送至排气系统的部件(例如，分解反应器管140)。例如，仅用于液体的给料单元150可包括泵、过滤网、和位于该泵上游的单向阀，该单向阀用于接收来自柴油机尾气处理液供应装置160的柴油机尾气处理液。一种形式中，该泵为隔膜泵，但可以理解可使用任何其他形式的泵。该泵以预定气压输出加压的柴油机尾气处理液，该处理液穿过第二单向阀、脉动阻尼器和第二过滤器以向计量阀(即，注射器)提供加压的还原剂。

柴油机尾气处理液供应装置160容纳一批柴油机尾气处理液并能将其释放以使得还原剂在柴油机尾气处理液供应装置160储存罐中的端口处收回(withdrawn)。导管可从柴油机尾气处理液供应装置160上的端口处延伸至仅用于液体的给料单元150以使得仅用于液体的给料单元150能与仅用于液体的给料单元150液体连通。该仅用于液体的给料单元150还可与注射器液体连通。当仅用于液体的给料单元150运行时，其从柴油机尾气处理液供应装置160处通过导管提取还原剂并将该还原剂转移至注射器中。可设置回流导管(未显示)以将过多的还原剂返回至柴油机尾气处理液供应装置160中。根据一些实施例，仅用于液体的给料单元150通过控制器控制。

参考图2，显示了分解反应器管140的一个实施例的俯视截面图，其中该分解反应器管140连接至仅用于液体的给料单元150的注射器(DEF INJ)210。注射器210将柴油机尾气处理液在分解反应器管140的中线处注入至废气流中。图2中，注射器210显示为将柴油机尾气处理液沿着废气流流过分解反应器管140的相同方向注入分解反应器管140中。柴油机尾气处理液的中线注射提供了横跨选择的催化还原催化剂的更大的一致性，例如，使用更少的额外零件来将还原剂与废气混合。例如，需要使用更少的流动混合器部件来将柴油机尾气处理液与废气混合，因为中线注射使得能够不使用其他结构而进行混合。

图2还显示了“刀口”柴油机尾气处理液注射器支架220，该支架220用于将仅用于液体的给料单元150的注射器210安装于分解反应器管140的中心处。应理解本文使用的术语“刀口”，应被广义地理解。举例来说，“刀口”可以指类似于刀的锋利末端处的边缘的长的尖锐构造。然而，该术语应以容易被本领域技术人员理解的方式进行解释。刀口柴油机尾气处理液注射器支架220促进了注射器210的调整，由此使得注射器210能邻近分解反应器管140的中线注射柴油机尾气处理液。穿过分解反应器管140的废气的动量使得柴油机尾气处理液对分解反应器管140的冲击最小化。在一些实施例中，刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的结构设置为适合在内部安装标准排气管(例如，直径为5-6英寸，圆柱形状)。刀口柴油机尾气处理液注射器支架220连接于废气管道(即，分解反应器管140)的内表面上，并且直接接触流过排气管的废气流，且该刀口柴油机尾气处理液注射器支架220连接至该排气管上。将刀口柴油机尾气处理液注射器支架220设置在分解反应器管140中还使得对于仅用于液体的给料单元150的注射器210的隔离，该给料单元150连接至刀口柴油机尾气处理液注射器支架220上。将刀口柴油机尾气处理液注射器支架220密封以防止废气渗漏。在一些实施例中，刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的一个或多个边缘设置有尖锐的结构， 类似于刀的尖锐部分(参考常用的刀口)。例如，刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的前缘暴露于废气流中，且该前缘在一些实施例中为刀口。刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的尖锐的刀口使得废气流线的偏差和分解反应器管140中的压降最小。在其他实施例中，该刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的后缘也设置为类似于刀的尖锐部分(即，刀口)。该刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的后缘结构设置为能使得废气流沿着分解反应器管140平滑过渡。

该前缘和/或后缘的刀口形状，以及分解反应器管140的汇集的几何形状，进一步使得分解反应器管140的各部分中的回流区失去作用。例如，该刀口使得暴露在分解反应器管140中的注射器210的尖端附近的回流区失去作用。如有需要，分解反应器管140和刀口柴油机尾气处理液注射器支架220设置有端口，用于安排各种管线。例如，分解反应器管140和刀口柴油机尾气处理液注射器支架220结构设置为能容许柴油机尾气处理液管线240，该管线240作为导管用于在注射器210和柴油机尾气处理液供应装置160之间的柴油机尾气处理液转移。在使用与控制器类的部件进行通信的电线230的实施例中，分解反应器管140和/或刀口柴油机尾气处理液注射器支架220结构设置为容许能通过电线230进行足够的通信。因此，在一些实施例中，分解反应器管140和/或刀口柴油机尾气处理液注射器支架220包含用于容纳电线来促进上述通信的端口。在一些实施例中,仅用于液体的给料单元150可使用无线通信方法来将柴油机尾气处理液注射至废气流中。此外，分解反应器管140和/或刀口柴油机尾气处理液注射器支架220可包括用于该系统的一个或多个冷冻剂管线的端口。

图3和图4显示了图2中的分解反应器管140的各种视图。图3中显示的是图2的分解反应器管的主视图。刀口柴油机尾气处理液注射器支架220设置于分解反应器管140的中心处，由此促进通过注射器210将柴油机尾气处理液中线注射至分解反应器管140中。柴油机尾气处理液管线240显示设 置于分解反应器管140和柴油机尾气处理液供应装置160之间。电线230也显示为与刀口柴油机尾气处理液注射器支架220连接，但该系统中也可使用无线通信技术。图4为图2和图3的分解反应器管140的侧面截面图。注射器210显示连接于刀口柴油机尾气处理液注射器支架220，该支架220在分解反应器管140的腔体中伸出，以使得注射器210能在分解反应器管140的中线附近注射柴油机尾气处理液。柴油机尾气处理液管线240和电线230也显示为与注射器210连接。

图5为根据一个实施例的具有柴油机尾气处理液的中线注射系统的聚合的分解反应器管的截面示意图。该汇集的分解反应器管510包括具有管道的汇集侧面的几何构造，即，该分解反应器管510具有朝向其一端的汇集几何形状。因为汇集分解反应器管510从管道的中间向管道的任一末端延伸，因此管道周围的径向距离有较大距离汇集为较小距离。该汇集的分解反应器管510具有入口520和出口530。来自发动机110的废气进入汇集的分解反应器管510的入口520并遍及汇集的分解反应器管510的整个长度。该废气通过出口530排出汇集的分解反应器管510。该汇集的分解反应器管510朝向入口520和出口530聚合。汇集的分解反应器管510的几何构造使得能将柴油机尾气处理液在中线供应至汇集的分解反应器管510中。汇集的分解反应器管510还促进柴油机尾气处理液与废气的混合，该混合是由于该废气穿过汇集的分解反应器管510的动量和运动引起。

如图5所示，该汇集的分解反应器管510的汇集壁的几何形状还使得能减轻对柴油机尾气处理液管线240，电信230，冷却液管线等的安排。根据一些实施例，该汇集的分解反应器管510使用了上述的刀口柴油机尾气处理液注射器支架220，以使得仅用于液体的给料单元150能将柴油机尾气处理液注射至汇集的分解反应器管510中的废气流的中线中。图5中，该刀口柴油机尾气处理液注射器支架220显示为同时具有后缘和前缘，两者都有刀尖端形状。该刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的前缘的尖端指向接近的 (oncoming)废气流和最小的回流区。该刀口柴油机尾气处理液注射器支架220的前缘使得废气(EXH)流管线的偏差最小并使得废气管道中的压降最小。后缘与接近的废气流指向相同的方向，并且设置为能使得遍及汇集的分解反应器管510的废气流平滑过渡。该后缘还使得回流区能靠近注射器尖端，使得废气流的偏差最小化，并使得废气管道(例如，分解反应器管140和汇集的分解反应器管510)中的压降最小。将图5的刀口柴油机尾气处理液注射器支架220完全地密封以消除废气从汇集的分解反应器管510渗漏。

图6和图7显示了图5中的汇集的分解反应器管510的各种视图。图6中显示的是图5的汇集的分解反应器管510的主视图。注射器210在中线610处将柴油机尾气处理液注射入汇集的分解反应器管510中。柴油机尾气处理液管线240显示为设置于分解反应器管140和柴油机尾气处理液供应装置160之间。电线230也显示为与刀口柴油机尾气处理液注射器支架220连接。图7为图5的汇集的分解反应器管510的侧面视图。如上所述，废气通过入口520进入汇集的分解反应器管510并通过出口530流出汇集的分解反应器管510。该柴油机尾气处理液管线240和电线230也显示为连通地与汇集的分解反应器管510连接。

本申请的前述的实施例出于描述和解释的目的被提供。不应认为这是穷尽的，或根据本申请的严格形式对其进行限制，并且可根据上述教导或在本申请的实际运用中可能获得修改和改变。对以上的实施例进行选择和描述以解释本申请及其实际应用的基本原理，由此使得本领域技术人员能在各种实施例中使用本申请并且进行各种修改，只要它们适用于能被考虑的具体应用。可在本申请的实施例的操作条件和设置中进行其他替换，修改、变化和省略而不会脱离本申请的范围。在阅读权利要求书时，应注意，当使用诸如非单数限定或“至少一个”或“至少一部分”术语时，不是用于将权利要求限制为仅一个目标物，除非在权利要求中有特别相反的说明。当使用术语“至少一部分”和/或“一部分”时，该术语可包括一部分和/或整个项目，除非 明确有相反的说明。

Claims (17)

1.一种后处理系统，包括：

后处理部件，所述后处理部件设置为处理发动机排出的废气；

反应器管，所述反应器管位于所述后处理部件的上游，且所述反应器管设置为接收来自发动机的废气；和

仅用于液体的给料单元，所述仅用于液体的给料单元设置为将柴油机尾气处理液注射至来自发动机的废气中，其中所述仅用于液体的给料单元将柴油机尾气处理液在反应器管的中线注入，由此提供跨后处理部件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括刀口架，所述刀口架设置为将仅用于液体的给料单元注射器安装于反应器管的内侧，所述刀口架具有后缘和前缘。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前缘包括刀口结构。

4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述后缘包括刀口结构。

5.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述前缘和后缘包括刀口结构。

6.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述前缘和后缘的至少一个包括刀口结构；

所述反应器管具有朝向所述反应器管的至少一个末端的汇集的几何形状；和

所述反应器管的刀口结构和汇集几何形状提供了与废气的隔离，用于保护所述仅用于液体的给料单元。

7.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述前缘和后缘的至少一个包括刀口结构；

所述反应器管具有朝向所述反应器管的至少一个末端的汇集的几何形状；和

所述反应器管的刀口结构和汇集的几何形状用于使废气的压降和回流区最小。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述仅用于液体的给料单元在流过反应器管的废气的中线注入柴油机尾气处理液，由此提供跨后处理部件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器管包括多个汇集的壁，所述汇集的壁设置为朝向反应器管的至少一个末端汇集。

10.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述刀口架完全密封以防止废气泄漏出所述反应器管。

11.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应器管包含一个或多个用于接收一个或多个冷却液管线、电线和还原剂供应管线的端口。

12.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，穿过反应器管的废气的动量促进在所述反应器管的中线注入的柴油机尾气处理液的混合。

13.一种用于将柴油机尾气处理液注入至发动机排出的废气中的中线注射系统，所述中线注射系统包括：

反应器管，所述反应器管位于用于处理发动机排出的废气的后处理部件的上游，且所述反应器管设置为接收来自发动机的废气；

仅用于液体的给料单元，所述仅用于液体的给料单元设置为将柴油机尾气处理液注射至所述废气中，其中所述仅用于液体的给料单元将柴油机尾气处理液在反应器管的中线注入所述柴油机尾气处理液，由此提供跨后处理部件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液；和

刀口架，所述刀口架设置为将仅用于液体的给料单元注射器安装于反应器管的内侧，所述刀口架具有后缘和前缘,且所述后缘和前缘都具有刀口结构由此使得回流区和废气偏差最小化。

14.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述仅用于液体的给料单元在流过反应器管的废气的中线注入柴油机尾气处理液，由此提供跨后处理部件的至少一部分的均匀分散的柴油机尾气处理液。

15.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述反应器管包括多个汇集的壁，所述汇集的壁设置为朝向反应器管的一个或多个末端汇集。

16.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述刀口架完全密封以防止废气泄漏出所述反应器管。

17.根据权利要求13所述的系统，其特征在于，所述反应器管和刀口架包括一个或多个用于接收一个或多个冷却液管线、电线和还原剂供应管线的端口。