[实用新型]一种用于柴油机后处理尿素SCR系统的喷嘴

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及柴油机排气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种用于降低柴油机NOx排放的尿素选择性还原SCR(Selective Catalyst Reduction)系统的尿素喷嘴。 

背景技术

选择性催化还原(SCR)是目前公认的减少柴油机NOx排放最有效的后处理技术之一，也被认为是最符合中国国情的、能满足国IV排放要求的后处理技术之一。尿素SCR通过向排气管中喷入一定量的尿素水溶液，尿素水溶液再经过蒸发、热解和水解过程得到还原剂NH₃，NH₃在催化剂的作用下选择性的将NOx还原成N₂，从而实现降低排气中NOx的含量。尿素SCR后处理技术在欧洲已经使用数年，是欧洲解决欧IV/V排放要求的主流技术路线；在美国为了满足更加严格的EPA2010，多数发动机制造商已经开始使用SCR后处理技术；在我国主要发动机企业已经完成了满足国IV排放法规的尿素SCR系统，并在北京、上海、广州等地已经有越来越多的搭载SCR后处理系统满足国IV的公交车。 

目前广泛应用的尿素SCR喷射系统主要分成两类：空气辅助喷射系统和无空气辅助喷射系统。空气辅助SCR系统一般在尿素喷射泵中完成尿素水溶液和压缩空气的混合，然后两者的混合物在压缩空气的压力下沿着管路和喷嘴喷到排气管中，这种形式的SCR系统喷嘴结构简单、喷雾雾化效果较好、不易堵塞，但是其对尿素喷射泵的要求较高、成本较高。无空气辅助SCR系统一般直接通过尿素泵建立起压力，然后通过安装在排气管壁的电磁阀式喷嘴控制尿素水溶液的喷射。这种形式的SCR系统喷射泵的结构简单、成本较低，但是喷嘴结构比较复杂，尤其是喷嘴上的电磁阀需要进行冷却，目前通常采用发动机冷却水循环对喷嘴进行冷却，另外由于无空气辅助作用喷雾的雾化效果也较差。 

另外，尿素水溶液在管路和喷嘴中温度过高时会发生化学反应形成聚合物产生局部结晶，长时间积累后会影响喷嘴的功能甚至堵塞喷嘴。在实际应用中喷嘴 内部的尿素水溶液的温度最好保持在95℃以下。由于一般柴油机在高负荷时的排气温度可能达到500-600℃，因此需要采取一定冷却措施，以免尿素水溶液过热。 

发明内容

本实用新型要解决的是现有技术存在的上述缺陷，其目的是：通过在无空气辅助SCR系统喷嘴基础上引入了压缩空气助喷和空气冷却作用，克服了无空气辅助SCR系统喷嘴喷雾效果和冷却效果差的缺点，提供一种新型的柴油机后处理尿素SCR系统的喷嘴。 

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是： 

一种用于柴油机后处理尿素SCR系统的喷嘴，它包括尿素水溶液流通管路和压缩空气流通管路，其特征在于所述的压缩空气流通管路包括具有压缩空气入口的起始段管路和主体段管路；所述的尿素水溶液流通管路的始端设有尿素水溶液入口，主体部分设有电磁阀且置于所述的压缩空气流通管路的主体段管路内部，末端侧壁上开设有压缩空气出口，同时该末端与压缩空气流通管路的末端相连，并设有伞形喷头；所述的伞形喷头上设有若干个喷孔。 

本实用新型的用于柴油机后处理尿素SCR系统的喷嘴，尿素水溶液流通管路位于压缩空气流通管路内部，压缩空气在其管路流动时对电磁阀及其尿素水溶液管路进行冷却；尿素水溶液的喷射由电磁阀控制，电磁阀开启时尿素水溶液进入尿素水溶液流通管路，到达喷孔区域在压缩空气的助喷作用下喷入排气管中。 

本实用新型的优点是：由于本实用新型喷嘴采用了电磁阀控制尿素水溶液的喷射，因此SCR系统可以采用较低成本的喷射泵。由于本实用新型引入了压缩空气对喷嘴的尿素水溶液进行了压力助喷以及伞形喷头设计，因此喷雾的雾化效果更好，有利于SCR的催化转化效果。另外，压缩空气有助于清理喷射完成后喷嘴上的残余液滴能够有效避免喷嘴结晶堵塞。由于本实用新型采用了压缩空气对喷嘴的电磁阀和尿素水溶液进行隔热和冷却，因此能够避免电磁阀和尿素水溶液温度过高而造成不良后果。 

作为本实用新型的进一步改进，所述的伞形喷头包括1个中心喷孔和位于与所述中心喷孔同心圆周上的一组或多组外围喷孔。中心喷孔沿排气管轴向方向喷射，外围喷孔斜向排气管方向喷射，使喷出的尿素水溶液的雾化效果更好，同时 进一步减少了尿素水溶液碰到排气管壁的现象。所述每组外围喷孔以4-6个为宜。 

作为本实用新型更进一步的改进，所述的尿素水溶液流通管路的末端为喇叭口，可以更好地与伞形喷头连接，同时也有助于压缩空气的导入。