本實(shí)用新型涉及一種噴嘴，尤其涉及一種尿素噴嘴，屬于柴油汽車(chē)尾氣后處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

柴油機(jī)尾氣中主要的污染物是NOx，為使得柴油機(jī)汽車(chē)達(dá)到國(guó)家排放法規(guī)要求，我國(guó)的主要技術(shù)路線就是選擇性催化還原(SCR)，在SCR后處理系統(tǒng)中用尿素溶液作為還原劑來(lái)去除柴油機(jī)尾氣中的氮氧化物，從而達(dá)到國(guó)家的相應(yīng)排放法規(guī)的要求。該系統(tǒng)的工作原理是：尾氣進(jìn)入排氣管，在排氣管上安裝有尿素噴嘴，噴入車(chē)用尿素溶液，尿素在高溫下發(fā)生水解和熱解反應(yīng)后生成氨，經(jīng)過(guò)催化器內(nèi)部，氨和氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，從而達(dá)到凈化尾氣的作用。

公知的是，還原劑噴射裝置是SCR后處理系統(tǒng)的核心部件，其噴霧效果的控制，尿素溶液的噴射精度和霧化效果是保障催化劑轉(zhuǎn)換效率的關(guān)鍵，而在現(xiàn)有技術(shù)中，是利用壓縮空氣與尿素溶液在尿素計(jì)量泵內(nèi)進(jìn)行混合霧化，由于排氣管溫度過(guò)高，會(huì)使得尿素溶液產(chǎn)生的氣液混合物在高溫下極易揮發(fā)或結(jié)晶，造成堵塞噴嘴，同時(shí)也會(huì)影響尿素溶液的濃度從而造成尿素溶液的噴射霧化的效果和噴射精度降低，在高溫情況下與尿素泵配合使用的尿素噴嘴也極易結(jié)晶。

當(dāng)前大部分車(chē)用還原劑噴射裝置(也叫尿素噴嘴)通常采用單通道氣液混合噴射霧化，即通過(guò)尿素計(jì)量泵高壓直接將尿素溶液和壓縮氣體混合后通過(guò)尿素噴嘴噴射到排氣管里，尿素溶液在排氣管中呈氣液混合狀態(tài)，霧化效果較差，同時(shí)因?yàn)槠涔ぷ鳝h(huán)境溫度較高通常達(dá)到400-500℃，尿素噴嘴易結(jié)晶，造成整車(chē)后處理系統(tǒng)故障。

中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)CN104948276公開(kāi)了一種空氣輔助式尿素噴射器，其采用了尿素和空氣雙通道進(jìn)樣，于噴嘴噴出時(shí)混合霧化，包括隔熱器、空氣管、尿素管和噴嘴，空氣管與隔熱器相通，尿素管穿過(guò)隔熱器，噴嘴上設(shè)有空氣噴孔和尿素噴孔，空氣噴孔以尿素噴孔為中心呈渦輪狀布置，噴嘴的結(jié)構(gòu)如下：噴嘴主體為圓錐形，尿素噴孔設(shè)在噴嘴主體的中心，噴嘴主體的圓錐面上設(shè)有一組凹槽，噴嘴端蓋扣合在噴嘴主體上與噴嘴主體形成空氣腔，噴嘴端蓋與凹槽形成空氣噴孔，空氣管通過(guò)設(shè)在噴嘴主體上的連通孔與空氣腔連通，該結(jié)構(gòu)的尿素噴嘴安裝于排氣管內(nèi)的時(shí)候，尿素管和空氣管為直接接觸高溫尾氣，其隔熱腔并不能保護(hù)其與尾氣直接接觸的彎管，而兩段彎管的結(jié)構(gòu)為相互獨(dú)立并無(wú)接觸，所以對(duì)于利用壓縮空氣氣流來(lái)降溫防止結(jié)晶的效果并不理想，且該結(jié)構(gòu)的噴嘴空氣噴孔成渦輪狀在尿素噴孔周?chē)?，?nèi)部結(jié)構(gòu)中多條渦輪狀的槽狀結(jié)構(gòu)使得氣體出氣口處氣流分散，方向不一致，氣流對(duì)撞過(guò)程中造成氣體動(dòng)能損失，因而螺旋的渦輪結(jié)構(gòu)并未對(duì)霧化效果有顯著提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有雙流體尿素噴嘴存在的不足，提供一種雙流體尿素噴嘴。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：

一種雙流體尿素噴嘴，包括噴嘴主體、尿素導(dǎo)流管和空氣導(dǎo)流管，其特征在于，所述尿素導(dǎo)流管的下端插入噴嘴主體內(nèi)與尿素引流通道相連通，所述空氣導(dǎo)流管的下端插入噴嘴主體內(nèi)與由隔熱罩圍合而成的導(dǎo)通空間相通，所述尿素導(dǎo)流管從導(dǎo)通空間中穿過(guò)，所述導(dǎo)通空間的下部與空氣引流通道相連通，所述尿素引流通道呈“L”形與設(shè)于噴嘴主體側(cè)面的噴嘴芯相連通，所述空氣引流通道的下端出口朝向噴嘴主體的側(cè)面傾斜收窄后與空氣噴腔相連通，所述空氣噴腔以噴嘴芯為中心呈環(huán)狀。

本實(shí)用新型的有益效果是：

1)噴嘴噴射口結(jié)構(gòu)的管路直徑變化過(guò)程中采用錐形過(guò)渡，減少了氣體動(dòng)能的損失，噴嘴的出氣口成均勻圓環(huán)狀包裹液柱，出氣口氣體流向一致，液體軸向全方位接觸高壓氣體產(chǎn)生霧化，其霧化區(qū)域下游截面上粒子直徑呈現(xiàn)軸對(duì)稱的分布規(guī)律，并且粒子直徑分布比較均勻，在實(shí)際使用中噴嘴的氣相流量隨著噴嘴液體壓力變化而不斷的變化，增加氣液兩相的相對(duì)速度差以增大氣動(dòng)力，使液滴在較大氣動(dòng)力的作用下，破碎得更細(xì)，保證了針對(duì)不同的噴射流量都能得到理想的霧化效果；

2)噴嘴主體部件中存在導(dǎo)通空間，在導(dǎo)通空間中氣體和液體通路為一體式結(jié)構(gòu)，能夠有效利用氣體的流動(dòng)帶走熱量從而降低尿素溶液的溫度，另外，空氣引流通道、尿素引流通道與噴嘴主體為一體式結(jié)構(gòu)，并非裸露于排氣管內(nèi)，該結(jié)構(gòu)能夠?qū)σ魍ǖ乐械哪蛩厝芤浩鸬接行У谋Ｗo(hù)作用，使其不易受外界溫度的影響，也能有效的降低排氣管的高溫對(duì)尿素溶液結(jié)晶的影響；

3)還原劑在噴嘴內(nèi)部處于單獨(dú)通路，由于在其流通的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了形成導(dǎo)通空間的隔熱罩的保護(hù)，只在噴嘴口端面匯聚霧化，能夠有效降低尿素溶液因溫度過(guò)高結(jié)晶堵塞；

4)噴嘴安裝在排氣管中后，還原劑尿素的霧化氣流與尾氣氣流方向一致，使得還原劑尿素能夠與尾氣進(jìn)行更充分的接觸，催化還原效果更好，尾氣凈化的效果更好；

5)產(chǎn)品采用高溫釬焊工藝制作，易于生產(chǎn)和廣泛使用。

本實(shí)用新型噴嘴的工作原理如下：

當(dāng)尿素溶液經(jīng)過(guò)噴嘴噴出時(shí)，流經(jīng)噴嘴孔邊際時(shí)展開(kāi)成液體層，然后變成液滴，尿素溶液借助空氣流體同軸方向的高速射流，加強(qiáng)了尿素溶液出口周?chē)鷼饬鞯牧鲃?dòng)，壓縮空氣與低速液體的液柱，相互接觸產(chǎn)生振動(dòng)、摩擦使液體破碎為細(xì)小液滴，即空氣對(duì)液體的摩擦作用力大于液體的內(nèi)力使液體破碎流股或液膜。在液體表面張力、粘性及空氣阻力相互作用下，液體由滴落、平滑流、波狀流向噴霧流逐漸轉(zhuǎn)變，最終形成錐狀霧化面與尾氣混合進(jìn)而參與后處理系統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述隔熱罩的上方設(shè)有隔熱罩蓋，所述隔熱罩蓋上設(shè)有定位銷(xiāo)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，能夠更加方便的將尿素噴嘴安裝于排氣管內(nèi)。

進(jìn)一步，所述尿素導(dǎo)流管分別通過(guò)快插接頭、快擰接頭與尿素泵相連接。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，方便的與尿素計(jì)量泵的尿素噴射口和空氣出口相連接。

進(jìn)一步，所述空氣導(dǎo)流管、尿素導(dǎo)流管彎折后插入噴嘴主體內(nèi)，以適應(yīng)排氣管內(nèi)的安裝空間。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，能夠安裝于各種不同結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的排氣管或催化器內(nèi)部，應(yīng)用范圍廣。

進(jìn)一步，所述噴嘴主體、尿素導(dǎo)流管和空氣導(dǎo)流管均由不銹鋼制成。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是，結(jié)構(gòu)組件制造成本低，整體產(chǎn)品易于實(shí)現(xiàn)。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型尿素噴嘴的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型尿素噴嘴沿橫向中心線剖視圖；

圖3為圖2中A部分放大結(jié)構(gòu)圖；

圖1～3中，1、噴嘴主體；2、尿素導(dǎo)流管；3、空氣導(dǎo)流管；4、尿素引流通道；5、隔熱罩；6、導(dǎo)通空間；7、空氣引流通道；8、噴嘴芯；9、空氣噴腔；10、隔熱罩蓋；11、定位銷(xiāo)；12、快插接頭；13、快擰接頭

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本實(shí)用新型，并非用于限定本實(shí)用新型的范圍。

如圖1～3所示，一種雙流體尿素噴嘴，包括噴嘴主體1、尿素導(dǎo)流管2和空氣導(dǎo)流管3，尿素導(dǎo)流管的下端插入噴嘴主體內(nèi)與尿素引流通道4相連通，空氣導(dǎo)流管朝靠近尿素導(dǎo)流管的方向彎折后下端插入噴嘴主體內(nèi)，空氣導(dǎo)流管的下端與由隔熱罩5圍合而成的導(dǎo)通空間6相通，尿素導(dǎo)流管從導(dǎo)通空間中穿過(guò)，導(dǎo)通空間的下方與空氣引流通道7相連通，尿素引流通道呈“L”形與設(shè)于噴嘴主體側(cè)面的噴嘴芯8相連通，空氣引流通道的下端出口朝向噴嘴主體的側(cè)面傾斜收窄后與空氣噴腔9相連通，空氣噴腔以噴嘴芯為中心呈環(huán)狀，隔熱罩的上方設(shè)有隔熱罩蓋10，隔熱罩蓋上設(shè)有定位銷(xiāo)11，尿素噴嘴通過(guò)隔熱罩蓋與定位銷(xiāo)的配合與排氣管的噴嘴固定座相連并用螺母件鎖緊，尿素導(dǎo)流管、空氣導(dǎo)流管分別通過(guò)其上端連接的快插接頭12、快擰接頭13與尿素計(jì)量泵的尿素噴射口和空氣出口相連接。

在SCR后處理系統(tǒng)中計(jì)量泵根據(jù)系統(tǒng)DCU的計(jì)算噴射出理論需求的尿素溶液，尿素還原劑通過(guò)噴嘴芯噴射噴出，壓縮空氣經(jīng)過(guò)空氣導(dǎo)流管和導(dǎo)通空間后，在噴射器的端面與尿素液體氣液交匯，由于氣體流速和壓力遠(yuǎn)大于液體流速和壓力，氣體將液體打散并形成霧化效果，并在氣流的慣性帶動(dòng)下噴射的距離更遠(yuǎn)，形成擴(kuò)散的錐度狀霧化區(qū)域，此區(qū)域和尾氣混合后進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)降低尾氣中的氮氧化物。

下面以實(shí)際數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)明本實(shí)用新型尿素噴嘴的霧化效果：

我們使用噴霧激光粒度分析儀winner318對(duì)本發(fā)明噴嘴的霧化效果進(jìn)行了分析測(cè)試，具體結(jié)果如下：

表1：本實(shí)用新型尿素噴嘴的霧化效果測(cè)試數(shù)據(jù)

其中，VAD表示體積加權(quán)平均粒徑；NAD表示數(shù)量加權(quán)平均粒徑；SMD表示表面積加權(quán)平均粒徑。

在霧化過(guò)程中，氣液兩相的流速差越大霧化效果越好，但為了真實(shí)的驗(yàn)證本發(fā)明噴嘴的實(shí)際霧化效果，在上述的實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，我們采用7200ml/h的相對(duì)較大的發(fā)動(dòng)機(jī)尿素溶液噴射量來(lái)測(cè)試尿素溶液的霧化效果。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。