本發(fā)明屬于發(fā)動機(jī)排氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及發(fā)動機(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)：

對于以內(nèi)燃機(jī)為動力的車輛，無論對于柴油機(jī)還是汽油機(jī)，用于對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。

對于液體的噴射計量技術(shù)包括嘴端計量技術(shù)和泵端計量技術(shù)。嘴端計量技術(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。美國專利US 2008/0087739 Al公開了一種采用旋流結(jié)構(gòu)的純液噴嘴，其噴射計量依靠噴孔的幾何尺寸和加工精度。而對于泵端計量技術(shù)，液體的計量主要在于計量泵，而不是依賴噴射的噴嘴。多數(shù)情況下，泵端計量的計量泵將液體噴入氣液混合腔，氣液混合腔中的兩相流體通過一種常開噴嘴噴入發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中。用這種常開噴嘴噴射時，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)計可能采取了各種隔熱措施，但當(dāng)熱平衡達(dá)到時，噴嘴內(nèi)部仍然有較高的溫度，此時，尿素結(jié)晶在某些工況下比較嚴(yán)重。

此外，對于多孔結(jié)構(gòu)的噴嘴，為了取得比較好的霧化效果，噴孔設(shè)計的比較小，當(dāng)噴嘴內(nèi)部溫度提高時，尿素結(jié)晶顆粒很容易堵塞噴孔。多孔噴嘴的另一個問題是，噴孔與一個內(nèi)部空間連接，流動的不穩(wěn)定性會導(dǎo)致噴孔之間隨機(jī)性地噴射不均勻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，之目的在于提供一種能夠避免噴嘴內(nèi)部過熱，導(dǎo)致結(jié)晶甚至堵塞噴嘴的情況發(fā)生。

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，包括一個噴頭，一個連接器，一個連接體。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阻礙的到達(dá)噴頭并噴入發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中與排氣流混合，進(jìn)行尾氣處理。

所述連接體包括一個分隔件，分隔件可通過焊接方式固定于連接體，噴嘴通過分隔件固定于排氣管道之上，由定位件定位，并通過螺紋等方式鎖緊。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，避免噴嘴溫度過高導(dǎo)致還原劑析晶或損傷，同時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)。

進(jìn)一步，所述噴頭包括一個旋流器和一個噴孔，所述旋流器包括旋流道。還原劑通過旋流器之旋流道和噴孔霧化噴入發(fā)動機(jī)排氣管中。

再進(jìn)一步，所述噴孔之噴射方向與發(fā)動機(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保證噴嘴安裝方便的需求。

對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)。

上述，還原劑噴嘴包括一個快速接頭，一個位于分隔件的定位件。通過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。

一種應(yīng)用所述還原劑噴嘴的發(fā)動機(jī)后處理SCR系統(tǒng)，包括一個設(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)動機(jī)排氣管。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述。

附圖說明

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。

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。

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。

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。

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)施例

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包括一個噴頭5，一個連接器2，一個連接體1。連接器2、連接體1和噴頭5依次液力連接，還原劑從連接器2可以無阻礙的到達(dá)噴頭5并噴入發(fā)動機(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1以及連接體1和連接器2可以通過緊配或者焊接等方式連接。

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)有一個旋轉(zhuǎn)體形旋流室11以及一個與旋流室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為一個前端開放的結(jié)構(gòu)，所述旋流器13和平板6依次從噴頭5的前端置入，并通過平板6與噴頭5前端焊接的方式緊固旋流器13和平板6。

所述連接器2為一個快速接頭，滿足SAE J2044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1包括一個分隔件3，分隔件3焊接于連接體1之上，將連接體1劃分為廢氣段1b和空氣段1a，廢氣段1b和空氣段1a分別暴露在廢氣和空氣中，所述連接體1之廢氣段1b和空氣段1a之軸向長度尺寸之比L2/L1小于2/3，以減少與高溫排氣流與廢氣段1b的接觸面積，同時空氣段1a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。

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為一個快速接頭，包括一個凸唇2a，通過凸唇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1之廢氣段1b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1a軸線1c方向呈一定角度，這樣當(dāng)噴嘴9通過分隔件3垂直與排氣管道（圖中未示出）安裝時，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，仍滿足連接體1之廢氣段1b和空氣段1a之軸向長度尺寸之比小于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包括至少一個噴孔8，所述噴孔8直接設(shè)計與噴頭5上。

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，包括一個旋流器10和一個帶噴孔8的平板6，噴頭5為一個前端開放的結(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，然后通過卡圈7和唇邊6連接固定。

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1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，其噴霧方向與排氣方向仍保持一定角度。所述噴頭5包括一個與之配合的倒扣5d，旋流器10和平板6通過倒扣5d壓緊固定。

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。圖示包括一個尿素罐15，一個計量供液泵17，一個氣液混合腔20，一個氣壓源16，一個還原劑噴嘴9。所述氣壓源16通過進(jìn)氣通道16a與氣液混合腔20連接，所述計量供液泵17固置于尿素罐21內(nèi)，計量供液泵17之輸出閥17a將計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可以直接布置于計量供液泵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與計量噴射泵17中間需要通過高壓管道連接。

所述還原劑噴嘴9安裝于發(fā)動機(jī)排氣管道24之上，通過分隔件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1與噴頭5也可以同軸布置，如圖1所示，對于這種結(jié)構(gòu)噴嘴可以傾斜安裝于發(fā)動機(jī)排氣管道24上，以滿足噴霧26與排氣25充分混合的需求。

所述還原劑噴嘴之SCR應(yīng)用系統(tǒng)之工作過程如下。

尿素罐15內(nèi)液體由于自重，經(jīng)過過濾器22進(jìn)入計量供液泵17。所述計量供液泵17產(chǎn)生定量高壓液體，并通過輸出閥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，多相流體通過輸送導(dǎo)管23到達(dá)還原劑噴嘴9，通過噴嘴9霧化噴入發(fā)動機(jī)排氣管24中，與排氣25混合，進(jìn)行排氣處理。

當(dāng)后處理任務(wù)結(jié)束后空氣源16可以延時關(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。

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)明公開和保護(hù)的范圍之內(nèi)。