一种排气后处理用旋流喷嘴制造技术

一种排气后处理用旋流喷嘴，包括一个喷嘴体，一个旋流芯和喷孔板，旋流芯包括一个旋转体形旋流室和至少一个与旋流室边沿相切的流道，喷孔板包括喷孔，旋流芯与喷孔板结合喷嘴体之中形成旋流室和切向流道。旋流室位于喷嘴体之中，喷孔位于旋流室中心，所述切向流道的总流通面积与喷孔的流通面积之比SI在0.75-1.5之间。SI<1时，旋流喷嘴的流量由切向流道的流通面积决定，否则，SI>1时，旋流喷嘴的流量由喷孔的流通面积决定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发动机排气后处理
，具体涉及发动机排气后处理的液体喷射系统，包括NOx选择催化还原（SCR）系统和颗粒物收集器（DPF）的再生燃油喷射系统。
技术介绍
面对世界共识的环保问题，节能减排已经成为车辆及发动机的永无止境的要求。对此，以内燃机为动力的车辆需要安装排放后处理系统以求满足排放要求。例如，目前主要用于对柴油发动机尾气中NOx等污染物进行催化处理的SCR（Selective Catalytic Reduction）技术等已经成为柴油车辆等必需使用的技术，而控制柴油机颗粒物排放的颗粒物收集器（DPF=Diesel Particulate Filter）也即将成为必需使用的技术。SCR技术需要将例如32.5%重量浓度的尿素水溶液（也叫柴油排气处理液DEF=Diesel Exhaust Fluid，或者添蓝液AdBlue）定量喷射进柴油机排气中，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器。在催化剂的作用下，氨气就会与发动机排气中的NOx等发生催化还原反应，使NOx分解为无害的N2、H2O，因此需要精度较高的SCR计量喷射雾化装置。 现有的SCR喷射系统，大体可分为纯液体雾化和气助雾化两种，纯液体雾化的计量对喷嘴的几何参数设定非常敏感，一般为多孔式和旋流喷嘴两种结构，而气助雾化通常采用多孔雾化较多，出现的问题是喷射不均匀和容易碰壁。美国专利US 2008/0087739 Al公开了一种旋流雾化喷嘴，主要的应用是纯液体喷射，喷射计量依靠喷孔的几何尺寸和加工精度。对于气助雾化方式，液体的计量主要不是依赖喷射的喷嘴，而在于计量泵，这种情况下，喷嘴设计要考虑的主要因素是雾化特性，并非计量。雾化特性主要指雾化粒径，粒径的尺寸分布，雾化的空间分布等。对雾化特性影响较大的是喷嘴的旋流度，而喷嘴的旋流度与切向流道的流通面积与喷嘴孔面积的比值直接相关。如果用喷孔的几何尺寸计量和限定流量，则喷雾特性就不能得到优化设计，旋流喷嘴的优势就不能完全发挥。DPF系统收集的发动机排气中的颗粒物，如果不处理掉，就会堵塞DPF及发动机排气系统。处理DPF收集到的颗粒物的技术之一，就是通过间歇性地向发动机排气喷射燃油使排气温度进一步升高，然后进入DPF，使其中的颗粒物氧化燃烧。因此，与SCR系统类似，再生燃油的喷射，也需要雾化良好的液体喷雾，喷嘴的结构设计十分关键。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，之目的在于提供一种可以调节雾化特性、易于散热安装方便的，用于SCR尿素水溶液喷射和DPF再生燃料喷射的发动机后处理旋流喷嘴。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种排气后处理用旋流喷嘴，包括一个喷嘴体，一个位于喷嘴体之中的旋流室，一个位于旋流室中心的喷孔，至少一个切向流道，其特征在于，所述切向流道的总流通面积与喷孔的流通面积之比在0.75-1.5之间。切向流道的流通面积与喷孔流通面积之比SI对流体喷射前的旋流度影响很大，而旋流度将直接影响雾化特性。SI越大，喷射的角度越小，颗粒的均匀度越好，反之，SI越小，喷射的角度越大，大颗粒液滴与小颗粒液滴的区域分离越明显，大颗粒分布在雾锥的外围。根据试验观察，当SI小于0.75时，雾角过大，大颗粒液滴会向四周飞溅，不利于后处理进行的化学反应；而SI大于1.5时，喷雾锥角过小，平均粒径（例如SMD）也比较大，从而失去了了通过旋流雾化和扩散的效果。SI超过上述两个临界值，都会失去在发动机后处理喷射中的应用价值，对SCR和DPF系统都是如此。进一步，上述技术方案可以包括一个旋流芯和喷孔板，旋流芯包括一个旋转体形旋流室和至少一个与旋流室边沿相切的沟槽，喷孔板包括喷孔，旋流芯与喷孔板结合喷嘴体之中形成旋流室和切向流道。SI<1时，旋流喷嘴的流量由切向流道的流通面积决定，否则，SI>1时，旋流喷嘴的流量由喷孔的流通面积决定。上述喷孔的几何形状可以是一个圆柱形，也可为一个环形空间，由一个旋转空间和旋转体构成，旋转体位于旋转空间的中心。一种较为具体的设计是：包括一个旋流芯和喷孔板，旋流芯包括一个旋转体形旋流室和至少一个与旋流室边沿相切的沟槽，喷孔板包括一个旋转空间，所述旋转体固定在旋流芯上，旋流芯与喷孔板结合形成旋流室、切向流道和喷孔。所述旋转体和旋转空间的相对位置在轴向可以调整以形成不同和雾化特性。进一步，所述旋转体包括一个锥形末端，旋转空间包括一个锥形空间，锥形末端与锥形空间形成一个向外扩张的环形喷孔。上述技术方案之喷嘴体前端可以开放，旋流芯从喷嘴体前端置入，旋流芯通过喷孔板与喷嘴体之间的连接固定，连接可以通过将喷孔板与喷嘴体直接焊接实现，也可以通过将喷嘴体与喷孔板的机械压力铆合实现，这是一种前装方式。进一步，包括一个快速接头，一个隔热件，所述隔热件连接喷嘴体与快速接头。所述隔热件可以是一个金属细长管，或者薄壁管，也可以是一个陶瓷绝热管，隔热件可以作为流体输送管路的一部分。更进一步的方案是，将喷孔板与喷嘴体设计为一体，喷嘴体后端开放，将旋流芯从喷嘴体后端置入，通过喷嘴体与隔热件之间的连接固定旋流芯，这是一种后装方式。一种实用的设计是：所述快速接头满足SAE J2044。为了降低喷嘴体的温度，上述方案可以包括一个与喷嘴体紧密连接的热交换器，通过对流换热和热辐射方式将喷嘴体的热量带到大气中。所述热交换器可以为含翅片的金属体，由合金铝或者其它金属材料制造。一种包含上述发动机排气后处理用旋流喷嘴的发动机后处理SCR系统，这个系统包括氧化氮还原SCR触媒和消音管，所述排气后处理用旋流喷嘴布置在消音管之上游，所述SCR触媒位于两个消音管之间，以至于尿素水溶液直接喷入上游的消音管中，以有利于缩小尿素分解所需要的空间。其特征在于，在所述旋流喷嘴的上游设置有一个混合腔，尿素水溶液和高压气体在所述混合腔内形成气液多相混合流，然后进入所述旋流喷嘴喷入发动机排气管。另一种应用上述发动机排气后处理用旋流喷嘴的发动机后处理DPF再生系统，其在所述旋流喷嘴的上游设置有一个混合腔，燃油和高压气体在所述混合腔内形成气液多相混合流，然后进入所述旋流喷嘴喷入发动机排气管。下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细描述。附图说明图1为本专利技术提供的旋流喷嘴前装式结构之实施例示意图。图2为本专利技术提供的旋流喷嘴后装式结构之实施例示意图。图3为本专利技术提供的旋流喷嘴含散热器结构之实施例示意图。图4a SI接近0.75时的旋流喷嘴雾化特征说明。图4b SI接近1.5时的旋流喷嘴雾化特征说明。图5包含本专利技术提供的旋流喷嘴之SCR气助喷射系统示意图。图6包含本专利技术提供的旋流喷嘴之DPF再生喷射系统示意图。具体实施例如图1所示，为本专利技术提供的旋流喷嘴前装式结构之实施例结构示意图，包括旋流芯3，喷孔板8，喷嘴体9，锁紧螺母10，隔热管11，快速接插头12。所述旋流芯3整体呈正方柱体，在一端面上设有一个旋转体形旋流室1以及一个与旋流室1边缘相切的切向流道2，而另一端面设有连接中心与外围的径向流道15。喷孔板8为一圆板，其中心设有作为喷孔5的圆柱形旋转空间。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种排气后处理用旋流喷嘴，包括一个喷嘴体，一个位于喷嘴体之中的旋流室，一个位于旋流室中心的喷孔，包括至少一个切向流道，其特征在于，所述切向流道的总流通面积与喷孔的流通面积之比在0.75‑1.5之间。

【技术特征摘要】
1.一种排气后处理用旋流喷嘴，包括一个喷嘴体，一个位于喷嘴体之中的旋流室，一个位于旋流室中心的喷孔，包括至少一个切向流道，其特征在于，所述切向流道的总流通面积与喷孔的流通面积之比在0.75-1.5之间。2.如权利要求1所述的排气后处理用旋流喷嘴，其特征在于，包括一个旋流芯和喷孔板，旋流芯包括一个旋转体形旋流室和至少一个与旋流室边沿相切的沟槽，喷孔板包括喷孔，旋流芯与喷孔板结合形成旋流室和切向流道。3.如权利要求2所述的排气后处理用旋流喷嘴，其特征在于，喷孔由一个旋转空间和旋转体构成，旋转体位于旋转空间的中心。4.如权利要求1-3之一项所述的排气后处理用旋流喷嘴，其特征在于，包括一个快速接头，一个隔热件，所述隔热件连接喷嘴体与快速接头。5.如权利要求4所述的排气后处理用旋流喷嘴，其特征在于，所述隔热件为一个细长管。6.如权利要求1-3之一项所述的排气后处理用旋流喷嘴，其特征在于，包括一个与喷嘴体紧密连接的热交...

【专利技术属性】
技术研发人员：郗大光，徐露明，杨延相，
申请(专利权)人：浙江福爱电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33