[发明专利]具有冷却和防堵塞的尿素水溶液喷射装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车及柴油机尾气后处理系统，特别涉及一种柴油机车用尿素水溶液喷射装置。

背景技术

随着柴油机车排放标准的不断升级，仅仅采用缸内净化技术，已经无法满足国家IV号及以上排放标准。柴油机动车辆要达到国IV排放，改造发动机已经比较困难，全球各大汽车生产公司纷纷把目光投向具有巨大开发潜力的选择性催化还原技术(SCR，SelectiveCatalytic Reduction)进行烟气脱硝后处理来满足第IV阶段排放的要求，目前SCR还原剂主要有烃类及其衍生物、氨气和尿素溶液三类，其中：烃类及其衍生物价廉易得但所使用催化剂为比较昂贵的金属催化剂，且易受硫含量影响引起催化剂中毒，活性温度范围窄，还原效率不高，易造成二次污染；相比之下，氨气及尿素不但还原效率高，活性温度宽，而且对硫含量没有特别严格的要求，但氨气和尿素相比，尿素具有无毒便于运输的优点，因此，尿素更适合作为柴油机SCR技术中治理NOx的还原剂。SCR技术的原理为：在柴油机排气系统中安装以尿素为还原剂的选择性SCR还原催化器以降低NOx排放，其中，NOx的减少是通过其与氨发生还原反应生成N₂和H₂O。通常是车用尿素溶液存放于容量为100L的专门储存罐，用压缩空气将尿素溶液喷洒向热的发动机尾气(约200℃～600℃，满足了还原反应条件)，该溶液气化后产生还原效率高的氨气，氨气与尾气的NOx在SCR催化器中反应，转化为无害的水蒸汽和N₂，同时吸收了有害的烟气颗粒。由于尿素水溶液喷嘴需要安装在高温(200℃～600℃)环境中长时间工作，因此采用硬塑料的电磁喷嘴极易在高温工作环境中损坏；而耐高温的机械喷嘴一般都不采用电磁控制，而且为了避免尿素水溶液结晶，需要一定压力的空气清洗喷嘴，使得整个喷射系统复杂，昂贵。这些问题使得尿素还原剂的选择性催化还原技术无法大面积推广应用。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种具有冷却和防堵塞的尿素水溶液喷射装置，可以防止喷嘴内尿素结冰或因其结晶而发生堵塞，本发明喷射装置中喷嘴结构简单，整个系统成本低，便于推广应用。

为了解决上述技术问题，本发明具有冷却和防堵塞的尿素水溶液喷射装置，包括排气管、冷却液管路和尿素水溶液管路，所述尿素水溶液管路的一端设置有电动泵，其另一端设置有尿素水溶液低压轨；所述排气管和尿素水溶液低压轨之间连接有电磁喷嘴部件；所述电磁喷嘴部件包括设置在所述冷却液管路上的电磁喷嘴支座，所述电磁喷嘴支座上设置有电磁喷嘴，所述电磁喷嘴一端与尿素水溶液低压轨，另一端与所述排气管相通；所述电磁喷嘴的外圈设置为环空的、且与所述冷却液管路连通的冷却液腔，所述冷却液管路上设置有一开关电磁阀。

本发明尿素水溶液喷射装置，其中，所述尿素水溶液低压轨与电磁喷嘴组合为一体。

本发明具有冷却和防堵塞的尿素水溶液喷射方法是：尿素水溶液通过电动泵流经尿素水溶液低压轨后进入到电磁喷嘴；与此同时，柴油机冷却液经过冷却液管路流入冷却液腔；通过控制开关电磁阀的状态，对电磁喷嘴内尿素水溶液进行冷却或加热。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过对开关电磁阀的状态进行控制，实现柴油机冷却液对喷嘴的冷却和加热功能，保证了喷嘴在高温排气环境中正常工作，也解决了低环境温度下喷嘴可能出现结冰结晶造成的喷嘴堵塞。该系统结构简单，可实现在尿素水溶液为还原剂的SCR系统上应用，从而可以进一步推广使用SCR技术。

附图说明

图1为本发明尿素水溶液喷射装置结构主视图；

图2是图1中所示喷嘴部件10的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

本发明主要零部件及细节说明：1.尿素水溶液管路，2.电动泵，3.尿素水溶液低压轨，4.电磁喷嘴，5.电磁喷嘴支座，6.排气管，7.开关电磁阀，8.柴油机冷却液管路，9.冷却液腔，10.电磁喷嘴部件。