重卡柴油動力氣助霧化scr尿素液噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣管（1）、計量泵和噴嘴（2），壓縮空氣管的一端連接計量泵，另一端連接噴嘴，其特征在于：設(shè)有至少一根導(dǎo)液管（3），導(dǎo)液管（3）一端和計量泵連接，另一端靠近噴嘴（2）或通過導(dǎo)管接入噴嘴（2）內(nèi)。本實用新型提供的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，解決了氣助霧化方式氣助霧化系統(tǒng)響應(yīng)慢和控制精度低的問題。催化劑反應(yīng)床上的NH3與NOx反應(yīng)恰好“實時當(dāng)量”，反應(yīng)完全進(jìn)行。
【專利說明】重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及柴油機污染排放的治理，特別涉及道路重型卡車柴油動力的SCR后處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機排放污染物由嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)限定。中國目前實施第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)，法規(guī)限定的污染物包括一氧化碳CO、總碳?xì)銱e、氮氧化物NOx和黑煙(PM)。重型柴油機的排放物中，CO和HC —般不需要催化后處理裝置可以達(dá)到國四標(biāo)準(zhǔn)，但是NOx和PM很難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的限值，必須加裝凈化后處理裝置。從柴油機的缸內(nèi)燃燒機理上看，經(jīng)過細(xì)致的發(fā)動機控制單元的“標(biāo)定”，可以將NOx或PM凈化達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，但不可能同時達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。一方面，采用改進(jìn)缸內(nèi)燃燒，提高缸內(nèi)燃燒溫度的途徑降低PM排放，直至達(dá)到國家第四階段排放標(biāo)準(zhǔn)。但是燃燒溫度的提高意味著NOx排放量的增加，需要要加裝催化后處理裝置加以凈化。另一方面，可以采用組織缸內(nèi)燃燒的方法降低缸內(nèi)燃燒溫度，NOx排放可以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的限值以下，但PM大幅增加，也需要用后處理凈化裝置加以凈化。目前國內(nèi)是采用凈化處理NOx的技術(shù)途徑，主要出發(fā)點是可以得到較好的燃油經(jīng)濟性。
[0003]重型柴油機NOx排放后處理凈化技術(shù)的最成功技術(shù)是選擇性催化還原SelectiveCatalytic Reduction, SCR?；驹硎窍虿裼蜋C排氣系統(tǒng)中添加還原劑,與排氣中的NOx在SCR催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)生成氮氣和水。還原劑一般采用尿素水溶液，如歐洲用的Addblue溶液和美國的DEF溶液。尿素溶液在熱的排氣中發(fā)生熱理解和水解生成氨氣NH3。當(dāng)然還有其它化學(xué)品可以作為還原劑，本實用新型統(tǒng)稱為“脫硝液”。
[0004]實現(xiàn)該技術(shù)的核心有兩大核心部件:脫硝液劑量控制與噴射霧化系統(tǒng)簡稱尿素泵，或 Dosing Control Unit, DCU 和 SCR 催化劑。
[0005]尿素泵的性能直接影響到SCR系統(tǒng)整體性能。特別是向排氣管中噴尿素溶液時的霧化性能決定了氨氣的產(chǎn)生速度、氨氣與排氣的混合及空間分布均勻性，SCR催化劑反應(yīng)效率和氨逸出等，甚至還影響到SCR系統(tǒng)的可靠性，如尿素結(jié)晶、噴嘴碳化阻塞等。目前尿素泵噴射霧化主要有利用壓縮空氣將尿素溶液霧化，簡稱氣助霧化系統(tǒng)。實際使用過程中，因噴嘴工作條件惡劣，可靠性較差。
[0006]氣助霧化系統(tǒng)采用計量泵精確控制尿素溶液的加注量，尿素溶加入壓縮空氣氣路的混合腔，尿素溶液隨壓縮空氣流經(jīng)一定長度的導(dǎo)管，壓縮空氣與尿素溶液一并通過導(dǎo)管末端的噴嘴形成二元射流噴霧。噴嘴安裝在排氣管上，在催化劑模塊的上游一定的距離。如圖1所示。
[0007]氣助霧化方式的優(yōu)點是霧化效果好，而且噴嘴內(nèi)部沒有運動部件，結(jié)構(gòu)簡單單一，可靠性好。缺點是多了一套壓縮空氣氣路，氣路需要調(diào)壓、穩(wěn)壓、過濾凈化、通/斷控制等。另一個缺點是尿素液加入壓縮空氣管路后，要經(jīng)過一段滯后才能進(jìn)入排氣管，系統(tǒng)響應(yīng)慢。對于柴油機工況不穩(wěn)定情況下，尿素加注不及時，造成SCR系統(tǒng)效率下降。特別是氨逸出Ammonia-slip會帶來二次污染。[0008]氣助霧化方式響應(yīng)慢的主要原因是I尿素溶液自計量泵出口進(jìn)入壓縮空氣氣路后，隨氣流在導(dǎo)管內(nèi)流動，流經(jīng)導(dǎo)管末端的噴嘴后形成二元射流。在導(dǎo)管內(nèi)的流動時間會形成滯后。如圖2所示，滯后時間為DT0。2尿素溶液在壓縮空氣導(dǎo)管內(nèi)流動時，會在表面張力的作用下“團聚”，如圖2所示。無形中造成了尿素溶液噴射不均勻，特別是尿素溶液的“間斷”噴出，或影響到導(dǎo)管內(nèi)氣壓的波動，進(jìn)而影響到計量泵的計量精度。
[0009]上述的兩個來自系統(tǒng)固有特性造成的滯后和團聚最終導(dǎo)致氣助霧化系統(tǒng)響應(yīng)慢和控制精度低。由于尿素溶液進(jìn)入壓縮空氣氣路后，隨壓縮空氣流動、經(jīng)噴嘴噴射進(jìn)入排氣管，進(jìn)而到達(dá)催化劑反應(yīng)床的時間與DCU接收發(fā)動機電控單元ECM發(fā)出指令時刻的柴油機產(chǎn)生排氣到達(dá)催化劑反應(yīng)床的時間“錯位”，造成了在催化劑反應(yīng)床上的NH3與NOx反應(yīng)難以達(dá)到恰好“等量”，反應(yīng)難以完全進(jìn)行，NH3多時會造成NH3-Slip, NH3少時則會造成NOx反應(yīng)不徹底。
實用新型內(nèi)容
[0010]1、所要解決的技術(shù)問題:
[0011]現(xiàn)有重型柴油機NOx排放后SCR處理凈化技術(shù)，氣助霧化方式氣助霧化系統(tǒng)響應(yīng)慢和控制精度低。
[0012]2、技術(shù)方案:
[0013]為了解決以上問題，本實用新型提供了一種重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣管1、計量泵和噴嘴2，壓縮空氣管的一端連接計量泵，另一端連接噴嘴，其特征在于:設(shè)有至少一根導(dǎo)液管3，導(dǎo)液管3 —端和計量泵連接，另一端靠近噴嘴2。
[0014]導(dǎo)液管3位于壓縮空氣管I內(nèi)。
[0015]壓縮空氣管I和導(dǎo)液管3之間設(shè)有支撐5。
[0016]一種重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:包括壓縮空氣管1、計量泵和噴嘴2，壓縮空氣管的一端連接計量泵，另一端連接噴嘴，其特征在于:設(shè)有至少一根導(dǎo)液管3，導(dǎo)液管3 —端和計量泵連接，另一端通過導(dǎo)管6接入噴嘴2內(nèi)。
[0017]導(dǎo)液管3位于壓縮空氣管I外。
[0018]導(dǎo)液管3外設(shè)有加熱單元4。
[0019]導(dǎo)液管3、壓縮空氣管1、電加熱單元4封裝成一個結(jié)構(gòu)件。
[0020]導(dǎo)液管3和壓縮空氣管I形狀為圓形或三角形。
[0021]計量泵為尿素泵或電磁閥。
[0022]3、有益效果:
[0023]本實用新型提供的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，解決了氣助霧化方式氣助霧化系統(tǒng)響應(yīng)慢和控制精度低的問題。催化劑反應(yīng)床上的NH3與NOx反應(yīng)恰好“等量”，反應(yīng)完全進(jìn)行。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1現(xiàn)有氣助霧化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2為現(xiàn)有氣助霧化系統(tǒng)的壓縮空氣與尿素液的“團聚”流動示意圖。
[0026]圖3為本實用新型導(dǎo)液管內(nèi)置于壓縮空氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。[0027]圖4為本實用新型導(dǎo)液管外置于壓縮空氣管的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖5為本實用新型的截面示意圖。
[0029]圖6為本實用新型噴嘴的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0030]下面對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0031]如圖3、圖4所示，尿素溶液通過導(dǎo)液管至噴嘴處和壓縮空氣混合經(jīng)噴嘴噴出，解決了系統(tǒng)響應(yīng)慢的時間，響應(yīng)時間得到加快。
[0032]導(dǎo)液管的出口孔徑很小，在毛細(xì)管效應(yīng)的作用下，如果沒有新的液體進(jìn)入導(dǎo)液管時，能保持液體不漏出，每當(dāng)計量泵有一定量的尿素液加入導(dǎo)液管時，等體積的尿素液自導(dǎo)液管的出口流出至壓縮空氣管，并經(jīng)在噴嘴形成氣液二元射流霧化，氣管內(nèi)流動的。
[0033]導(dǎo)液管可以是一根或者多根，導(dǎo)液管可以裝載壓縮空氣管的內(nèi)部，也可放在外部，當(dāng)導(dǎo)液管裝置在空氣管外部時，導(dǎo)液管需要接一導(dǎo)管6使尿素溶液由導(dǎo)管6接至噴嘴內(nèi)。
[0034]導(dǎo)液管也可以加熱或不加熱，加熱的導(dǎo)液管可以保護導(dǎo)液管內(nèi)的液體不凍結(jié)。
[0035]導(dǎo)液管、壓縮空氣管、電加熱單元可以封裝成一個結(jié)構(gòu)件，或分開成多個部件注意組裝。 [0036]導(dǎo)液管內(nèi)置于壓縮空氣管內(nèi)的，可以有支撐，也可以無支撐。
[0037]壓縮空氣管可以是圓形方形、三角形或其它任何形狀，導(dǎo)液管可以是圓形方形、三角形或其它任何形狀。
[0038]噴嘴機構(gòu)如圖6所示，包括壓縮空氣入口、尿素液入口、混合腔和氣液混合出口。
[0039]噴嘴內(nèi)尿素液管與壓縮空氣的夾角α在0-180度任意角度之間。
[0040]計量泵為尿素泵或者電磁閥。
[0041]尿素泵不具有劑量控制功能，只為尿素管提供穩(wěn)定壓力和流量的尿素溶液。
[0042]尿素劑量控制由一電磁閥實現(xiàn)，電磁閥可以與混合腔直接連接成為一個總成。
[0043]實施例1
[0044]實驗在一款國四標(biāo)定的5L柴油機上進(jìn)行。但尿素液出口有兩種方式，即:
[0045]1.配置一，混合腔在尿素泵體內(nèi)，尿素液與壓縮空氣混合到噴嘴；
[0046]2.配置二，尿素液體由導(dǎo)管6接至噴嘴。
[0047]柴油機參數(shù):
[0048]
【權(quán)利要求】
1.一種重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣管(I )、計量泵和噴嘴(2)，壓縮空氣管的一端連接計量泵，另一端連接噴嘴，其特征在于:設(shè)有至少一根導(dǎo)液管(3)，導(dǎo)液管(3) —端和計量泵連接，另一端靠近噴嘴(2)。
2.—種重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:包括壓縮空氣管(I)、計量泵和噴嘴(2)，壓縮空氣管的一端連接計量泵，另一端連接噴嘴，其特征在于:設(shè)有至少一根導(dǎo)液管(3)，導(dǎo)液管(3)—端和計量泵連接，另一端通過導(dǎo)管(6)接入噴嘴(2)內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)液管(3)位于壓縮空氣管(I)內(nèi)。
4.如權(quán)利要求2所述的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)液管(3)位于壓縮空氣管(I)外。
5.如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)液管(3)外設(shè)有加熱單元(4)。
6.如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)液管(3)、壓縮空氣管(I)、電加熱單元(4)封裝成一個結(jié)構(gòu)件。
7.如權(quán)利要求1或3任一權(quán)利要求所述的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:壓縮空氣管(I)和導(dǎo)液管(3)之間設(shè)有支撐(5)。
8.如權(quán)利要求1-4任一權(quán)利要求所述的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:導(dǎo)液管(3)和壓縮空氣管(I)形狀為圓形、三角形或其它幾何。
9.如權(quán)利要求1或2任一權(quán)利要求所述的重卡柴油動力氣助霧化SCR尿素液噴射系統(tǒng)，其特征在于:計量泵為尿素泵或電磁閥。
【文檔編號】F01N3/28GK203702298SQ201420083442
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年2月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月26日
【發(fā)明者】周洪昌 申請人:周洪昌