CN205422892U - 一种scr还原剂喷嘴及应用该还原剂喷嘴的发动机后处理scr系统 - Google Patents

Abstract

一种SCR还原剂喷嘴及应用该还原剂喷嘴的发动机后处理SCR系统，所述还原剂喷嘴安装于发动机排气系统中，包括一个喷头，一个连接器，一个连接体，连接体包括一个分隔件，分隔件将连接体划分为废气段和空气段，废气段和空气段分别暴露在废气和空气中，所述废气段和空气段之轴向特征尺寸之比L2/L1小于2/3。连接器、连接体和喷头之间依次液力连接，还原剂从连接器可以无阻碍的到达喷头并喷入发动机排气系统中。

Description

一种SCR还原剂喷嘴及应用该还原剂喷嘴的发动机后处理SCR系统

技术领域

本发明属于发动机排气后处理技术领域，具体涉及发动机排气后处理的液体喷射系统，例如NOx选择催化还原(SCR)系统。

背景技术

对于以内燃机为动力的车辆，无论对于柴油机还是汽油机，用于对NOx等污染物进行催化处理的SCR技术是非常重要的排气处理手段。SCR技术需要将一定浓度的尿素水溶液定量喷射进柴油机排气中，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器。

对于液体的喷射计量技术包括嘴端计量技术和泵端计量技术。嘴端计量技术一般应用于SCR纯液体喷射系统，喷嘴之出口位置接近排气管道壁面，以防高温损伤喷嘴。美国专利US2008/0087739Al公开了一种采用旋流结构的纯液喷嘴，其喷射计量依靠喷孔的几何尺寸和加工精度。而对于泵端计量技术，液体的计量主要在于计量泵，而不是依赖喷射的喷嘴。多数情况下，泵端计量的计量泵将液体喷入气液混合腔，气液混合腔中的两相流体通过一种常开喷嘴喷入发动机排气系统中。用这种常开喷嘴喷射时，为了让SCR还原剂能够与废气充分混合，并且尽可能避免碰壁后导致的结晶，通常喷嘴之喷孔深入至排气管中心位置附近。尽管这种设计可能采取了各种隔热措施，但当热平衡达到时，喷嘴内部仍然有较高的温度，此时，尿素结晶在某些工况下比较严重。

此外，对于多孔结构的喷嘴，为了取得比较好的雾化效果，喷孔设计的比较小，当喷嘴内部温度提高时，尿素结晶颗粒很容易堵塞喷孔。多孔喷嘴的另一个问题是，喷孔与一个内部空间连接，流动的不稳定性会导致喷孔之间随机性地喷射不均匀。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种能够避免喷嘴内部过热，导致结晶甚至堵塞喷嘴的情况发生。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种SCR还原剂喷嘴，包括一个喷头，一个连接器，一个连接体。所述喷头和连接体同轴或者呈一定角度布置，并通过焊接等方式固定。所述连接体和连接器同轴布置，同样可以通过焊接或者机械方式实现连接。连接器、连接体和喷头依次液力连接，还原剂从连接器可以无阻碍的到达喷头并喷入发动机排气系统中与排气流混合，进行尾气处理。

所述连接体包括一个分隔件，分隔件可通过焊接方式固定于连接体，喷嘴通过分隔件固定于排气管道之上，由定位件定位，并通过螺纹等方式锁紧。分隔件将连接体划分为废气段和空气段，废气段和空气段分别暴露在废气和空气中。所述连接体之废气段和空气段之轴向特征尺寸小于之比2/3，以减少与高温排气流的接触面积，避免喷嘴温度过高导致还原剂析晶或损伤，同时从分隔件及以下段导出的热量利用空气段散热，降低热量传导。

进一步，所述喷头包括一个旋流器和一个喷孔，所述旋流器包括旋流道。还原剂通过旋流器之旋流道和喷孔雾化喷入发动机排气管中。

再进一步，所述喷孔之喷射方向与发动机排气的主流方向的夹角小于60°，这样在满足喷射还原剂与排气充分混合的同时保证喷嘴安装方便的需求。

对于上述喷孔方向的具体实施可以是所述废气段包括一段折弯管，喷头通过固定于折段弯管道之上实现；或者可以是所述喷头带有一定角度，喷头固定于连接体而实现。

上述，还原剂喷嘴包括一个快速接头，一个位于分隔件的定位件。通过所述快接接头与供液端连接，快接接头是满足SAEJ2044的标准接头，也可以是对接型的也可以是卡扣型的。所述定位件轴线与喷头轴线位于同一平面，定位件可以嵌入排气管道之定位槽内，防止喷嘴受外力作用而旋转或者倾斜。

一种应用所述还原剂喷嘴的发动机后处理SCR系统，包括一个设置于所述还原剂喷嘴上游的混合腔，还原剂和高压气体在所述混合腔内形成气液多相混合流，然后进入所述喷嘴雾化喷入发动机排气管。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之一。

图2为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之二。

图3为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之三。

图4为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之四。

图5为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之SCR系统之应用例结构示意图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之一，一种SCR还原剂喷嘴9包括一个喷头5，一个连接器2，一个连接体1。连接器2、连接体1和喷头5依次液力连接，还原剂从连接器2可以无阻碍的到达喷头5并喷入发动机排气系统中(图中未示出)与排气流混合，进行尾气处理。所述喷头5和连接体1以及连接体1和连接器2可以通过紧配或者焊接等方式连接。

所述喷头5包括旋流器13和带喷孔8的平板6。所述旋流器10整体呈正方柱体，在一端面上设有一个旋转体形旋流室11以及一个与旋流室11边缘相切的切向流道12，而另一端面设有连接中心与外围的径向流道13。所述喷头5为一个前端开放的结构，所述旋流器13和平板6依次从喷头5的前端置入，并通过平板6与喷头5前端焊接的方式紧固旋流器13和平板6。

所述连接器2为一个快速接头，满足SAEJ2044标准。所述喷嘴连接器2与供液装置(图中未示出)接插连接，实现工作液的传输。所述连接体1包括一个分隔件3，分隔件3焊接于连接体1之上，将连接体1划分为废气段1b和空气段1a，废气段1b和空气段1a分别暴露在废气和空气中，所述连接体1之废气段1b和空气段1a之轴向长度尺寸之比L2/L1小于2/3，以减少与高温排气流与废气段1b的接触面积，同时空气段1a与外界接触进行热传导，起隔热作用。所述分隔件3安装有一个定位件4。所述定位件4轴线4a与喷头5之轴线5b位于同一平面，定位件4可以嵌入排气管道之定位槽内(图中未示出)，防止喷嘴9受外力作用而旋转或者倾斜。

如图2所示，为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之二，本实施例结构与第一实施例之结构之区别之一在于：所述连接器2为一个快速接头，包括一个凸唇2a，通过凸唇2a与连接器2的另一端锁定。连接器2满足SAEJ2044标准。本实施例结构与第一实施例之结构之区别之二在于：所述连接体1之废气段1b包括一段折弯，所述喷头5固定于折弯段，以至于喷头5之轴线方向5b与连接体空气段1a轴线1c方向呈一定角度，这样当喷嘴9通过分隔件3垂直与排气管道(图中未示出)安装时，喷雾中心方向与排气方向呈一定角度，一般取小于60°夹角。同时，仍满足连接体1之废气段1b和空气段1a之轴向长度尺寸之比小于2/3之要求。本实施例结构与第一实施例之结构之区别之三在于：所述喷头5包括至少一个喷孔8，所述喷孔8直接设计与喷头5上。

如图3所示，为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之实施例结构示意图之三，包括一个旋流器10和一个带喷孔8的平板6，喷头5为一个前端开放的结构。所述旋流器13和带喷孔8的平板6依次从喷头5的前端置入，然后通过卡圈7和唇边6连接固定。

如图4所示，为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之第三实施例结构示意图，本实施例结构与第二、第三实施例之结构之区别在于：所述喷头5包括连接件1连接孔5c和平板6安装孔5d，连接孔5c和安装孔5d存在一定角度，可以通过机械加工方式实现，使得喷嘴9安装于排气管道上时，其喷雾方向与排气方向仍保持一定角度。所述喷头5包括一个与之配合的倒扣5d，旋流器10和平板6通过倒扣5d压紧固定。

图5为本发明提供的SCR还原剂喷嘴之SCR系统之应用例结构示意图。图示包括一个尿素罐15，一个计量供液泵17，一个气液混合腔20，一个气压源16，一个还原剂喷嘴9。所述气压源16通过进气通道16a与气液混合腔20连接，所述计量供液泵17固置于尿素罐21内，计量供液泵17之输出阀17a将计量喷射液喷入气液混合腔20，与其中的压缩空气混合。上述气压源16可以是增压中冷器之后之进气。所述气液混合腔20之输出通过多相流体导管23通向喷嘴9，所述导管23与喷嘴9通过连接器2连接，所述连接器2可以是外套式快接接头，如图1所示。气液混合腔20可以直接布置于计量供液泵17之输出阀17a处，位于尿素罐15内，也可以连同输出阀17a延伸至尿素罐之外，这样输出阀17a与计量喷射泵17中间需要通过高压管道连接。

所述还原剂喷嘴9安装于发动机排气管道24之上，通过分隔件3固定后可以由螺纹等连接锁紧。喷嘴9之喷孔8喷射方向与排气流25方向夹角与喷头5折弯角度互补。所述还原剂喷嘴9之连接体1与喷头5也可以同轴布置，如图1所示，对于这种结构喷嘴可以倾斜安装于发动机排气管道24上，以满足喷雾26与排气25充分混合的需求。

所述还原剂喷嘴之SCR应用系统之工作过程如下。

尿素罐15内液体由于自重，经过过滤器22进入计量供液泵17。所述计量供液泵17产生定量高压液体，并通过输出阀17a将工作液体喷入气液混合腔20，与其中由进气通道16a进入的高压气体混合，多相流体通过输送导管23到达还原剂喷嘴9，通过喷嘴9雾化喷入发动机排气管24中，与排气25混合，进行排气处理。

当后处理任务结束后空气源16可以延时关闭，以清扫包括气液混合腔20至喷嘴9处管路的中残余尿素液体，防止尿素液体结冰或者结晶析出，造成系统损伤。

本发明提供的SCR还原剂喷嘴以及其它基于本发明精神实质的进一步的方案均属本发明公开和保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种SCR还原剂喷嘴，安装于发动机排气系统中，包括一个喷头，一个连接器，一个连接体，连接体包括一个分隔件，分隔件将连接体划分为废气段和空气段，废气段和空气段分别暴露在废气和空气中，连接器、连接体和喷头之间依次液力连接，还原剂从连接器可以无阻碍的到达喷头并喷入发动机排气系统中，其特征在于：废气段和空气段之轴向特征尺寸之比小于2/3。

2.如权利要求1所述的SCR还原剂喷嘴，其特征在于：所述喷头包括一个旋流器和一个喷孔，还原剂通过旋流器和喷孔雾化喷入发动机排气管。

3.如权利要求2所述的SCR还原剂喷嘴，其特征在于：所述喷头固定在连接体上，所述喷孔的喷射方向与发动机排气的主流方向的夹角小于60度。

4.如权利要求3所述的SCR还原剂喷嘴，其特征在于：所述废气段包括一段折弯管，喷孔喷射方向与折弯管的折弯方向一致。

5.如权利要求1-4之一项所述的SCR还原剂喷嘴，其特征在于：所述连接器为一个快速接头，所述快速接头满足SAEJ2044。

6.如权利要求4所述的SCR还原剂喷嘴，其特征在于：所述分隔件包括一个定位件，使得喷孔朝向确定。

7.一种发动机后处理SCR系统，应用如权利要求5或者6所述的SCR还原剂喷嘴，其特征在于：所述还原剂喷嘴的上游设置有一个混合腔，还原剂和高压气体在所述混合腔内形成气液多相混合流，然后进入所述喷嘴雾化喷入发动机排气管。