本申请涉及用于还原剂制备的加热注射喷嘴和还原剂计量系统。将还原剂注入内燃机废气流以选择性催化还原的注射喷嘴(100)，注射喷嘴(100)包括外部喷嘴外壳(110)、布置在喷嘴外壳(110)中的内主体(160)和带至少一个出口开口(140)的喷嘴头(130)，喷嘴外壳(110)具有还原剂入口(120)，在喷嘴外壳(110)和内主体(160)之间形成从还原剂入口(120)延伸到喷嘴头(130)的至少一个流动通道(150)，内主体(160)具有至少一个加热元件或形成为加热元件，流动通道(150)至少部分由螺纹，特别单线螺纹或多线螺纹，围绕内主体(110)从还原剂入口(120)形成到喷嘴头(130)。(120)形成到喷嘴头(130)。(120)形成到喷嘴头(130)。
【技术实现步骤摘要】
用于还原剂制备的加热注射喷嘴和还原剂计量系统
[0001]本专利技术涉及一种用于将还原剂注入到内燃机的废气流中以进行选择性催化还原的注射喷嘴(Einspritzd
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se)，其中注射喷嘴包括外部的喷嘴外壳(D
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senmantel)、布置在喷嘴外壳中的内主体和具有至少一个出口开口的喷嘴头，其中喷嘴外壳具有还原剂入口，并且在喷嘴外壳和内主体之间形成从还原剂入口延伸到出口开口的至少一个流动通道，其中注射喷嘴具有至少一个加热元件。
[0002]这种喷嘴在现有技术中是已知的。其缺点在于，用于加热喷嘴的结构很复杂，并且占据了非常大的安装空间。已知喷嘴的另一个缺点在于，在内燃机的冷启动阶段，为提高选择性催化还原的效率而加热喷嘴的预期效果不够充分。
[0003]此外，本专利技术还涉及一种用于将还原剂注入到内燃机的废气流中以进行选择性催化还原的还原剂计量系统(Reduktionsmitteldosiersystem)，该还原剂计量系统具有至少一个输送泵，借助该输送泵将还原剂储箱中的还原剂经由抽吸管路从储箱中吸出，经由至少一个压力管路进行输送，并经由至少一个喷嘴引入到内燃机的废气流中。
[0004]用于选择性催化还原(英语：selective catalyic reduction，缩写：SCR)的催化器，即所谓的SCR催化器，用于降低柴油机、燃烧设备、垃圾焚化设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此，使用计量装置将还原剂喷入到废气系统中。氨或氨溶液或其他还原剂用作还原剂。
[0005]由于车辆中携带氨对安全要求至关重要，因此，特别是根据DIN70070，使用尿素含量通常为32.5％的尿素水溶液。当温度超过150摄氏度时，废气中的尿素会分解成气态的氨和CO2。尿素分解的参数主要是时间(蒸发时间和反应时间)、温度以及喷入的尿素溶液的微滴大小。在这些SCR催化器中，通过选择性催化还原使氮氧化物的排放降低大约90％。
[0006]术语还原剂溶液或还原剂包括适合用于选择性催化还原的任何还原剂，在此优选使用根据DIN 70070的尿素溶液。但本专利技术并不限于此。术语还原剂计量系统或计量系统在本专利技术中被同义使用。术语喷嘴和注射喷嘴也被同义使用。
[0007]在已知的用于将还原剂注入到内燃机的废气流中以便进行选择性催化还原的还原剂计量系统中，废气相对较低的温度，例如在内燃机冷启动时，即在达到内燃机的操作温度之前，会对SCR催化器的功能产生不利影响。
[0008]在将尿素水溶液注入到废气道(Abgasstrang)中后，必须先形成氨(NH3)以进行SCR反应。在这里，还原作用的氨通过尿素的热分解(热解)和生成的异氰酸的水解释放出来。
[0009]在第一个反应，即热解中，尿素在温度的作用下转化为氨(NH3)和异氰酸(HNCO)。在第二步骤中，在有水的情况下进行水解，其中异氰酸也随着二氧化碳(CO2)的生成而转化为氨。相对较低的温度，如内燃机冷启动时的温度，可以减缓这些反应的进程。
[0010]因此，本专利技术的任务在于，进一步构造用于还原剂计量系统的注射喷嘴，从而改善SCR催化器的功能，特别是在低温下，例如在内燃机冷启动时出现的低温下，即特别是在达到内燃机的操作温度之前改善SCR催化器的功能。
[0011]根据本专利技术，该任务通过根据权利要求1的注射喷嘴和根据权利要求14的还原剂
计量系统得以实现。本专利技术的有利的改进方案在从属权利要求中指出。
[0012]在用于将还原剂注入到内燃机的废气流中以进行选择性催化还原的注射喷嘴中，其中注射喷嘴包括外部的喷嘴外壳、布置在喷嘴外壳中的内主体和具有至少一个出口开口的喷嘴头，其中喷嘴外壳具有还原剂入口，并且在喷嘴外壳和内主体之间形成从还原剂入口延伸到喷嘴头的至少一个流动通道，其中注射喷嘴具有至少一个加热元件，在此特别有利地，流动通道至少部分地由螺纹，特别是单线螺纹或多线螺纹，围绕内主体从还原剂入口形成到喷嘴头。
[0013]通过布置加热元件实现了在还原剂被输送通过喷嘴内部的被加热的喷嘴期间对还原剂进行加热。此外，由此还实现了紧凑的结构，因为可以省去其他加热元件。
[0014]在此，流动通道至少部分地由单线螺纹或多线螺纹围绕内主体从还原剂入口形成到喷嘴头。
[0015]本专利技术的核心在于，通过在喷嘴中设计从还原剂入口到喷嘴头的围绕内主体的单线螺纹或多线螺纹形式的流动通道，延长从还原剂入口到喷嘴的喷嘴头的行程长度，与此同时，从还原剂入口到具有出口开口的喷嘴头的流经持续时间还由此延长。通过延长还原剂在喷嘴内的停留时间，又提高了还原剂的加热程度，特别是根据设定的加热功率，可以实现部分蒸发或完全蒸发还原剂。由于还原剂从液相过渡到气相，会发生相当大的膨胀和体积增加。由于在还原剂内形成的蒸汽泡和与之相关的体积增加，导致还原剂加速和经由喷嘴头中的出口开口被吹出到内燃机的废气流中。由于这种由产生的蒸汽泡引起的吹出，还原剂在废气流中的分布特别精细，这又显著提高了特别是在内燃机的冷启动阶段的选择性催化还原的质量。
[0016]由此，实现了在低温下或内燃发动机冷启动时氮氧化物的显著降低。特别地，这通过预热还原剂，特别是尿素溶液，并将蒸汽含量尽可能高的转化产物引入到内燃机的废气道中来实现。
[0017]根据本专利技术，流动通道以围绕内主体延伸的一个或更多个螺纹通路的形式形成。特别地，螺纹通路可以具有梯形的横截面。通过形成从还原剂入口到出口开口的一个或更多个螺纹通路的形式的流动通道，显著增加了从还原剂入口到具有出口开口的喷嘴头的行程长度，从而显著增加了从还原剂入口到具有出口开口的喷嘴头的流经持续时间。
[0018]在此，不同螺纹距的节段可以在喷嘴的轴向方向相互连接。特别地，流动通道可以交替地由右旋螺纹节段和左旋螺纹节段形成，从而总体上在喷嘴的轴向方向沿喷嘴形成蛇形线。在此，术语蛇形线包括不同于直线的任何形状，该形状具有突变的或曲线形状的方向变化，这些方向变化会导致从还原剂入口到喷嘴头的流动通道的行程长度延长。
[0019]然而，在制造技术和流体技术上特别有利地，流动通道由从还原剂入口到喷嘴头的螺距恒定的单线螺纹或多线螺纹形成。
[0020]在此，加热元件可用于加热还原剂，直至还原剂蒸发。由此，改善了还原剂的气溶胶形成和喷雾质量，特别是在注入到内燃机的废气流中时减小了还原剂的微滴大小。通过明显较小的还原剂微滴，可以显著改善SCR催化器的催化效果，特别是在相对较低的废气温度下，特别是低于约200℃时，例如在内燃机冷启动时主导的温度下，因为所注入的还原剂由于微滴较小而蒸发得更快。
[0021]因此，特别地，由此可以将还原剂加热到高于瞬时废气温度的温度水平。这是通过加热元件来实现的，经由加热元件提供热能。此外，还可以设置对加热功率的控制或调节。这使得可以将还原剂加热到期望的和/或可预先给定的温度水平。特别地，可以在被加热的喷嘴中蒸发水含量并转化尿素溶液。
[0022]此外，尿素开始热解或继续进行热解早已可以在喷嘴中实现。通过引导还原本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种注射喷嘴(100)，用于将还原剂注入到内燃机(70)的废气流中以进行选择性催化还原，其中所述注射喷嘴(100)包括外部的喷嘴外壳(110)、布置在所述喷嘴外壳(110)中的内主体(160)和具有至少一个出口开口(140)的喷嘴头(130)，其中所述喷嘴外壳(110)具有还原剂入口(120)，并且在所述喷嘴外壳(110)和所述内主体(160)之间形成从所述还原剂入口(120)延伸到所述喷嘴头(130)的至少一个流动通道(155)，其中所述注射喷嘴(100)具有至少一个加热元件，其特征在于，所述流动通道(155)至少部分地由螺纹，特别是单线螺纹或多线螺纹，围绕所述内主体(160)从所述还原剂入口(120)形成到所述喷嘴头(130)。2.根据权利要求1所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述内主体(160)具有至少一个加热元件或被构造成加热元件，特别地，所述加热元件或所述内主体(160)本身被构造成加热筒。3.根据权利要求1或2所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述加热元件由电阻加热器形成。4.根据前述权利要求中任一项所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述注射喷嘴(100)具有至少一个温度传感器(190)。5.根据前述权利要求中任一项所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述流动通道(155)由所述内主体(160)的外侧上的和/或与所述内主体(160)同心布置的套筒(150)的外侧上的单线螺纹或多线螺纹形成。6.根据前述权利要求中任一项所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述流动通道(155)由所述喷嘴外壳(110)的内侧上的单线内螺纹或多线内螺纹形成。7.根据前述权利要求中任一项所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述流动通道(155)由在所述内主体(160)的轴向延伸方向上相互连接的多个节段的蛇形线和/或多个直的节段和/或围绕所述内主体(160)延伸的螺旋线形成。8.根据前述权利要求中任一项所述的注射喷嘴(100)，其特征在于，所述流动通道(155)由多个螺纹通路形成，所述螺纹通路彼此之间具有一个或更...
【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：欧博耐尔有限公司，
类型：发明
国别省市：
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