尿素超音速射流喷射器结构及发动机SCR尾气排放后处理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种尿素超音速射流喷射器结构及发动机SCR尾气排放后处理系统，其中包括：对尿素计量喷射的一级喷射机构；将计量尿素雾化的二级喷射机构；一级喷射机构和二级喷射机构之间构建密闭的混合腔，混合腔设置为能够额外通入流体与喷射的尿素混合形成混合流体并立即被二级喷射机构喷出。本发明专利技术的系统由上述结构构成，可在低压下将尿素雾化成粒径非常小的液滴，在应用中可以降低尿素泵输出压力，从而降低系统成本和提高系统可靠性，同时缩短尿素气化行程、降低尿素在排气管上结晶、降低系统未反应尿素排放、提高催化器转化效率，解决尿素雾化困难造成NOx氮氧化合物转化率低的问题。率低的问题。率低的问题。

【技术实现步骤摘要】
尿素超音速射流喷射器结构及发动机SCR尾气排放后处理系统


[0001]本专利技术涉及尾气后处理系统
，更具体地说，本专利技术涉及一种尿素超音速射流喷射器结构及发动机SCR尾气排放后处理系统。

技术介绍

[0002]国六的推行对发动机尾气处理系统的处理效果提出了更高的要求。
[0003]发动机尾气处理系统中，发动机尾气排入排气管，尿素泵提供尿素溶液，电控单元基于传感器和发动机工况等信号，控制喷射机构将计量的尿素和气体混合形成混合流体后，再喷雾化并射到排气管中，尿素遇高温分解成氨气，氨气与尾气充分混合后一起进入催化器中发生催化还原反应，最终将尾气中的NOx化合物还原成氮气和水而排出。
[0004]尾气中NOx化合物是实时动态变化的，对应计量的尿素也是动态变化的，喷射信号发出后，喷射机构喷射速度越快，响应速度越快，延时性越低，尾气处理效果也就越好。
[0005]然而，现有的发动机尾气处理系统中，尿素从与气体混合到喷射的行程非常大，延时喷射非常严重，因此影响尾气处理效果。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是解决至少上述缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
[0007]本专利技术的另一个目的是提供一种由尿素喷射器和雾化喷射器组成的尿素超音速射流喷射器结构，该结构具有尿素和气流粗混的混合腔，同时雾化喷射器利用超声波或先收缩后扩张的管道结构促使尿素雾化，在低压输出条件下依然能够将尿素雾化成粒径非常小的液滴，提高尾气处理效果，提高尿素喷射响应速度和喷射精确度。
>[0008]本专利技术的另一个目的是一种背压调节结构，能够稳定尿素溶液供给侧和压缩气体供给侧的背压。
[0009]本专利技术的另一个目的是提供一种尿素溶液供给系统、压缩气体供给系统、电控单元、催化器和尿素超音速射流喷射器形成一种新型SCR尾气后处理系统，在低压下将尿素雾化成粒径小的液滴，降低系统成本和提高系统可靠性，同时缩短尿素气化行程、降低尿素在排气管上结晶、降低系统未反应尿素排放、提高催化器转化效率。
[0010]为解决上述技术问题，本专利技术提供以下技术方案：
[0011]一种尿素超音速射流喷射器结构，包括：
[0012]对尿素计量喷射的一级喷射机构；
[0013]将计量尿素雾化的二级喷射机构；
[0014]一级喷射机构和二级喷射机构之间构建密闭的混合腔，混合腔设置为能够额外通入流体与一级喷射机构喷射的尿素混合形成混合流体后直接被二级喷射机构喷出。
[0015]上述技术方案针对现有技术喷射机构尿素喷射行程过长，尿素雾化效果不好的问题，设计了用于进行尿素计量的一级喷射机构和用于将计量尿素雾化的二级喷射机构，计
量好的尿素首先喷射到混合腔中与流体混合形成初步雾化，然后再经二级喷射机构喷出到排气管等外部环境中形成再次雾化，这样的结构使得尿素计量准确，雾化效果好；同时混合腔能够通入流体与尿素混合，形成混合流体直接被二级机构喷射出来，不但雾化效果好，且缩短了尿素的喷射行程，使得被计量好的尿素迅速喷射与尾气结合，提高了响应速度，尾气处理效果更好。
[0016]优选的是，所述的尿素超音速射流喷射器结构中，所述一级喷射机构的喷射口端面与二级喷射机构入口端面之间的距离为
‑
50mm～50mm。
[0017]上述技术方案中，喷射口和入口之间的距离极短，喷射出的计量尿素短暂雾化后，又立即进入二级喷射机构，被二级喷射机构喷出，这个过程非常迅速，有效地提高了喷射相应速度，使得尿素超音速射流喷射器结构响应时间在1ms以下。
[0018]优选的是，所述的尿素超音速射流喷射器结构中，所述一级喷射机构与二级喷射机构的布置方式为：同轴设置或轴向平行设置或轴交叉设置或轴向空间交叉设置。
[0019]上述技术方案中，一级喷射机构和二级喷射机构的具体布置方式可以根据需要设定，比如安装空间的大小和形状，安装的位置等等，只要能够构建形成密闭的混合腔即可。优选的布置方式为同轴向设置或交叉轴布置，交叉的角度根据需要设定。
[0020]优选的是，所述的尿素超音速射流喷射器结构中，所述二级喷射机构：
[0021]A：通过至少一段先收缩后扩张的管道结构以使得流体加速喷出而雾化：或
[0022]B：通过超声波反应单元促使流体雾化；或
[0023]A和B的结合。
[0024]现有技术将尿素泵的输出压力设置的非常高，在高压条件下，发动机尾气处理系统的零部件承载很大的压力，可靠性大大降低；且为匹配这样的高压条件，发动机尾气处理系统通常需要强化处理，无疑增加了生产成本。
[0025]上述技术方案，利用将尿素精确计量的一级喷射机构和用于将计量尿素雾化的二级喷射机构组合，能够保证尿素计量准确同时雾化效果好，这样在较低背压条件下，喷射机构依然能够收到理想的雾化效果，解决现有技术单纯利用高压提高雾化效果产生的一系列问题。
[0026]优选的是，所述的尿素超音速射流喷射器结构中，通过控制混合腔额外通入流体的压力或先收缩后扩张管道结构的缩扩直径比或先收缩后扩张管道结构的数量或三者的结合使得二级喷射机构喷出的流体达到超音速或接近超音速。
[0027]上述技术方案中，利用输入压力或管径扩缩直径比或扩缩管道的数量来达到提高流体喷射速度的目的，超音速的尿素混合物射流来到外界尾气空气中，与外界尾气空气形成巨大的速度差和压力差，高速的气体会在液体表面形成剪切力，液体会破裂并分解成无数个小液滴，最终形成粒径非常小的喷雾，雾化非常好的尿素溶液在排气管中可以更快的分解成氨气，同时与尾气混合得更加充分，极大提高了尾气NOx氮氧化合物转化率。
[0028]优选的是，所述的尿素超音速射流喷射器结构中，还包括连接至一级喷射机构的尿素输入端和混合腔的流体通入端的调压单元，分别用于稳定通入尿素的压力和稳定通入流体的压力；
[0029]其中：
[0030]所述调压单元为单一的调压阀，调压阀使用混合腔的流体通入端的压力平衡一级
喷射机构尿素输入端的压力从而形成稳定背压调节的结构；
[0031]或所述调压单元为多个调压阀，分别调节混合腔的流体通入端的压力和一级喷射机构尿素输入端的压力。
[0032]上述技术方案中，在尿素输入端和流体输入端设置调压阀，调压阀构建尿素输入端和流体输入端稳定的背压，使得一级喷射机构能够精确计量尿素，混合腔保持稳定压力状态下，二级喷射机构能够将计量尿素高速喷出，提高雾化效果。
[0033]发动机SCR尾气排放后处理系统，包括：
[0034]至少一个所述尿素超音速射流喷射器结构；
[0035]尿素溶液供给系统，其向尿素超音速射流喷射器结构通入尿素；
[0036]压缩气体供给系统，其向尿素超音速射流喷射器结构的混合腔通入流体；
[0037]催化器，其为尾气和尿素超音速射流喷射器结构喷射的流体提供反应空间。
[0038]上述技术方案可在低压下将尿素雾化成粒径非常小的液滴，在应用中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.尿素超音速射流喷射器结构，其特征在于，包括：对尿素计量喷射的一级喷射机构；将计量尿素雾化的二级喷射机构；一级喷射机构和二级喷射机构之间构建密闭的混合腔，混合腔设置为能够额外通入流体与一级喷射机构喷射的尿素混合形成混合流体后直接被二级喷射机构喷出。2.如权利要求1所述的尿素超音速射流喷射器结构，其特征在于，所述一级喷射机构的喷射口端面与二级喷射机构入口端面之间的距离为
‑
50mm～50mm。3.如权利要求1所述的尿素超音速射流喷射器结构，其特征在于，所述一级喷射机构与二级喷射机构的布置方式为：同轴设置或轴向平行设置或轴交叉设置或轴向空间交叉设置。4.如权利要求1所述的尿素超音速射流喷射器结构，其特征在于，所述二级喷射机构：A：通过至少一段先收缩后扩张的管道结构以使得流体加速喷出而雾化：或B：通过超声波反应单元促使流体雾化；或A和B的结合。5.如权利要求1所述的尿素超音速射流喷射器结构，其特征在于，还包括连接至一级喷射机构的尿素输入端和混合腔的流体通入端的调压单元，分别用于稳定通入尿素的压力和稳定通入流体的压力；其中：所述调压单元为单一的调压阀，调压阀使用混合腔的流体通入端的压力平衡一级喷射机构尿素输入端的压力从而形成稳定背压调节的结构；或所述调压单元为多个调压阀，分别调节混合腔的流体通入端的压力和一级喷射机构尿素输入端的压力。6.发动机SCR尾气排放后处理系统，其特征在于，包括：若干权利要求1～5任一所述尿素超音速射流喷射器结构；尿素溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕煜，杨仕安，李涛，
申请(专利权)人：广西卡迪亚科技有限公司，
类型：发明
国别省市：