CN103032136B - 具有外部混合喷嘴计量结构的scr系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，该系统包括储存还原剂的尿素箱、尿素泵、计量阀、喷嘴和气源，所述计量阀与所述尿素泵管路连通，所述气源和喷嘴亦管路连通，所述计量阀设置在喷嘴上，所述气源内的气流和计量阀喷射出的还原剂在喷嘴内相混合；所述喷嘴包括尿素管、空气帽和形成于尿素管和空气帽间的气流间隙，本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统集成度高，外混合式喷嘴结构简单，雾化混合效果好，且整个系统控制方便。
Description
技术领域
本发明涉及一种柴油车尾气后处理净化系统，尤其涉及一种具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统。
背景技术
现已知，通过选择性催化还原技术(SCR)减少内燃机尤其是柴油机尾气中的氮氧化物是一种普遍的技术路线，即将还原剂(尿素水溶液)经过雾化定量喷射进排气管路，并通过SCR催化剂将废气中的主要有害气体NOx转化成氮气和水排出，达到尾气净化的目的。
现有技术中，尿素水溶液计量喷射装置分为有气和无气两种，有气喷射系统主要依靠泵将还原剂泵送到计量阀入口，通过计量阀准确计量喷射到混合腔中，高速气流将喷射出的还原剂进行一次雾化并吹送到喷嘴处，喷嘴喷射过程中再次进行雾化喷射到排气管路中，该系统通过二次喷射雾化，雾化效果好，但这种结构较复杂，对管路内的压力控制要求高，功耗大，控制复杂；另一种是无气喷射系统，在行业内以BOSCH公司的DENOXTRONIC2.2系统最为典型，即计量阀直接设置在排气管上，通过计量阀直接计量喷射并雾化，这种系统虽然结构简单，但计量阀靠近排气管容易被烧坏蚀，同时由于只能靠液体喷射压力雾化，雾化效果差。
为了解决上述问题，本申请人公开了一种直喷式计量喷射装置的中国专利(专利号为201020276173.3)，该外混合结构使用在有气控制系统中可以减小背压，同时可以解决雾化问题，但结构也较复杂。
另外，SCR系统结构简化问题是目前计量喷射系统的主体，如何简化SCR系统达到合理的控制方式是国内外各厂家面临的主要问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提出一种具有雾化效果好，集成度高，且结构简单的具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，提高尾气净化效率。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，包括储存还原剂的尿素箱、尿素泵、计量阀、喷嘴和气源，所述计量阀与所述尿素泵相管路连通；所述气源和喷嘴亦管路连通，所述计量阀设置在喷嘴上，所述气源内的气流和计量阀喷射出的还原剂在喷嘴内相混合；所述喷嘴包括尿素管、空气帽和形成于尿素管和空气帽间的气流间隙。所述计量阀设置在喷嘴上。
所述尿素泵设置在尿素箱内。
所述尿素箱内还设置有调压阀，所述调压阀串联在所述尿素泵的下游。
所述计量阀上游设置有传感器。
所述喷嘴还包括法兰板和配气套，所述配气套设置在所述空气帽和所述法兰板之间，所述法兰板、配气套和空气帽之间形成气流通道。
本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统还包括加热单元，所述加热单元设置在所述尿素箱内。
与现有技术相比，本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，集成度高，外混合式喷嘴结构简单，雾化混合效果好，也不易被烧坏，且整个系统控制方便，减少了零部件。
附图说明
图1是本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统原理图；
图2是本发明喷嘴结构的立体图；
图3是本发明喷嘴结构的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明优选实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示，本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，包括尿素箱1、尿素泵2、调压阀5、传感器14、计量阀3和喷嘴6，所述尿素泵2、调压阀5、过滤器12、传感器14、计量阀3和喷嘴6依次管路串联，所述尿素泵2将尿素箱1内储存的还原剂泵送到计量阀3入口，计量阀3对还原剂准确计量喷射，再通过直接安装在排气管15上的喷嘴6喷射到排气管15中，所述调压阀5可以起到稳定计量阀上游的压力的作用，防止还原剂在输送过程中产生压力波动。
本发明中，所述计量阀3设置在所述喷嘴6上，喷嘴6上还管路连接有外部空气气源7，这样空气气源7中产生的空气流可以为还原剂的喷射提供吹送压力，且由于调压阀5可以稳定计量阀3上游的压力值，因此排气管15的背压可以被外混合气体产生的真空抵消，所以计量阀上游和下游的压差ΔP即为计量阀上游的压力值，通过侧量传感器14上的压力即可控制压差，同时外混合结构也可以为喷嘴6提供冷却效果，防止计量阀3直接安装在排气管15上被烧蚀。
如图2、图3所示，本发明外混合式喷嘴6包括尿素管61、法兰板62、配气套63和空气帽65，所述配气套63设置在所述空气帽65和所述法兰板62之间，所述尿素管61自上而下依次穿过所述法兰板62和配气套63，并延伸到所述空气帽65的底部，所述尿素管61和空气帽65间形成气流间隙66，所述尿素管61的出口和气流间隙66之间形成喷口64，所述法兰板62、配气套63、气流间隙66和喷口64之间形成气流通道，在还原剂经尿素管61和喷口64喷射入排气管15内时，气流同时经上述气流通道吹送，在喷口64处还原剂和空气充分混合，并在压缩空气的吹送下充分雾化，此结构中，所有空气管路和混合管路均设置在所述喷嘴6的内部，基本不受外部高温环境影响，对还原剂输送的其它管路也没有苛刻的压力要求，结构简单，控制方便。
本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统还包括计量控制单元(DCU)8，所述计量控制单元8信号连接所述尿素泵2、计量阀3和传感器14，并控制尿素泵2的动作和计量阀的计量喷射。
所述具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统还包括过滤器12，所述过滤器12设置在所述计量阀的上游(既可设置在尿素箱外，亦可设置在尿素箱内)，所述过滤器对管路中的还原剂进行过滤清洁，防止灰尘杂质进入输送管路内。
如图1所示，本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统还包括加热单元4，所述加热单元4设置在所述尿素箱1内，所述尿素泵2亦设置在所述尿素箱1内，所述过滤器12、传感器14等集成在尿素箱1上，集成设计可以避免各个单元分别加热，加热单元4在对尿素箱内还原剂进行加热的同时可对这些部件之间的管路进行加热，避免单独加热增加成本，尿素泵内置结构也可避免对泵送管路进行单独加热，在加热尿素箱内的还原剂的同时对泵送管路内的还原剂进行加热，另外，尿素泵内置结构可以减小背压，维持输送压力稳定。
本发明中，空气气源7提供的气流与计量阀3喷射出的还原剂在喷嘴6内可以进行充分混合和雾化，并提高喷射压力，还原剂通过喷嘴6喷射入排气管15内。
较佳地，所述尿素泵2设置在所述加热单元4中底部的热交换器附近，便于还原剂在解冻后抽吸。
本发明具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统集成度高，加热效果好，高度集成节省了布置空间，外混合式喷嘴减小或抵消管路内背压，混合雾化效果好，设置在排气管中也不易被灼伤，调压阀控制精度高，同时，尿素泵内置结构可以减小背压，整个系统压力稳定，提高尿素泵的使用寿命。
Claims (3)
1.一种具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，包括储存还原剂的尿素箱、尿素泵、计量阀、喷嘴和气源，所述计量阀与所述尿素泵管路连通，其特征在于：所述尿素泵和调压阀设置在尿素箱内，所述调压阀安装在所述尿素泵的下游，所述气源和喷嘴亦管路连通，所述计量阀设置在喷嘴上，所述气源内的气流和计量阀喷射出的还原剂在喷嘴内相混合；所述喷嘴包括尿素管、空气帽、形成于尿素管和空气帽间的气流间隙、法兰板和配气套，所述配气套设置在所述空气帽和所述法兰板之间，所述尿素管自上而下依次穿过所述法兰板和配气套，并延伸到所述空气帽的底部，所述尿素管的出口和气流间隙之间形成喷口，所述法兰板、配气套和空气帽之间形成气流通道。
2.根据权利要求1所述的具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，其特征在于：所述计量阀上游设置有传感器。
3.根据权利要求1或2所述的具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统，其特征在于：具有外部混合喷嘴计量结构的SCR系统还包括加热单元，所述加热单元设置在所述尿素箱内。
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