[实用新型]用于降低发动机NOx排放的尿素喷射系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发动机排放净化系统，具体是一种用于降低发动机NOx排放的尿素喷射系统。 

背景技术

随着中国汽车产量和保有量的快速增长，汽车尾气排放污染问题日益严峻，为了应对这一突出问题，国家陆续出台了不同阶段的汽车排放标准法规，各汽车和发动机企业对汽车发动机也逐步采取了相应的技术措施来满足逐渐加严的排放法规。重型车用柴油机方面，在国III排放标准及之前基本上都采用机内措施来达到目标，比如使用高压共轨、提高燃油喷射压力、精确控制燃油的喷射时间和角度、使用废气涡轮增压提高发动机充气效率、使用EGR废气再循环技术降低燃烧温度等；但是在国IV排放法规及之后，仅仅采用发动机机内措施已经无法达到排放法规的要求，目前在重型车用柴油机排放上比较受关注的主要有两种技术路线，即DPF颗粒捕捉器和SCR选择还原技术：前者需要与机内EGR技术结合使用，EGR目的在于降低机内的NOx排放，DPF用于在机外降低颗粒物排放；使用SCR选择还原技术，则可以借助一些改善燃烧的手段来降低机内的颗粒排放物的生成，而在排气中借助还原剂和催化剂来降低机外的NOx排放。 

但使用DPF技术对于燃油中硫含量和DPF的再生有比较高的要求，如果油品中硫含量过高的话则会直接影响到催化剂和DPF的使用寿命，因此国内的大部分企业目前都倾向于使用SCR技术来满足国III后排放阶段的目标要求。 

SCR是一种选择性催化还原技术，SCR技术利用NH₃（尿素水解之后的生成物）作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下，利用NH₃将NOx还原为N₂和H₂O。由于NH₃在催化剂的作用下选择性地优先还原NOx而不先与O₂反应，故称其为“选择性催化还原”。NH₃是良好的还原剂，但是有很强的刺激性，不便于直接在汽车上使用，而尿素水溶液无毒、无害、储存和运输方便且不具有刺激性气味，因此一般使用32.5％浓度的尿素水溶液作为车载SCR系统的还原剂，在欧洲被称之为Adblue，美国被称为Diesel Exhaust Fluid(DEF)，国际标准ISO22241-1《Adblue Standard》也对柴油机尾气处理用的NOx还原剂进行了质量标准的要求。使用SCR技术，则需要设计一个系统，能够将尿素喷射到发动机排气管中，该系统需要满足以下要求： 

1）如何将尿素水溶液定量地喷射到排气管中，使之高效地与NOx排放物在催化剂上 发生反应，这不仅需要尿素喷射系统精确的控制尿素喷射量，而且还需要提供非常好的雾化效果； 

2）由于尿素水溶液在较低的温度下(通常在-11℃)会冻结，因此系统还需要采取解冻措施； 

3）考虑到市场上的尿素质量良莠不齐，并且系统的加工过程中也会有颗粒残留，需要设计一些措施以防止系统被堵塞； 

4）由于在发动机不同运转工况下生成的NOx排放污染物有较大的变化，发动机的工况变化非常频繁，因此需要系统根据发动机工况自动调整并精确控制喷射量； 

目前，国外有能够满足以上要求的车用排气SCR后处理尿素喷射系统，比如DE102006040411A1公开的PUREM公司开发的尿素喷射系统，US6209315B1公开的西门子公司的SCR系统，包括目前国内市场上应用的格兰富公司和德国博世公司的系统，其中有些系统采用气体辅助喷射，设计比较巧妙，也有比较好的雾化效果，但是以上都是国外的系统，部件的设计和制造成本很高，不利于SCR系统在国内的大面积推广。国内在近几年内也出现了类似的系统，包括CN101737127A公开的无锡油泵油嘴研究所开发的SCR尿素喷射系统，CN101818677A公开的苏州派格力减排系统有限公司的定量喷射装置，但是以上系统都还不太完善，存在一些问题，比如前者系统中提及的借助发动机排气进行解冻的方案不容易实现控制；后者系统虽比较简单，但是系统中缺少滤清装置，无法解决堵塞的问题，而且其设计的无源稳压气囊，在气源关闭的情况下无法起到蓄能的作用，系统关闭时无法有效的回流，并且无解冻措施，无法解决尿素低温下冻结的问题。 

实用新型内容