[发明专利]耐热的还原剂喷射喷嘴

说明书

本发明涉及一种耐热的还原剂喷射喷嘴，并涉及用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原，特别是借助压缩空气或燃料气用于还原剂雾化的外混式喷射喷嘴(60)，其中喷射喷嘴(60)包括喷嘴主体(61)和喷嘴头(62)，其中还原剂管路(68)布置在喷嘴主体(61)中并与喷嘴头(62)连接，其特征在于，喷嘴主体(61)具有至少一个热保护件(70)，其至少部分地将还原剂管路(68)热隔离。本发明还涉及一种用此种喷射喷嘴将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统。

技术领域

本发明涉及一种喷射喷嘴，用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原，特别是用于借助压缩空气或燃料气将还原剂雾化。本发明还涉及一种用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统(Reduktionsmitteldosiersystem)。

发明内容

本发明涉及一种喷射喷嘴，用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原，特别是用于借助压缩空气或燃料气将还原剂雾化，其中喷射喷嘴包括喷嘴主体和喷嘴头，而且其中还原剂管路布置在喷嘴主体中并与喷嘴头连接。

本发明还涉及一种用于将还原剂喷入内燃机的废气流中以便选择性催化还原的还原剂计量系统，具有至少一个输送泵，借助所述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，经由至少一条压力管路进行输送，并经由至少一个喷嘴引入内燃机的废气流中，其中计量系统具有压缩空气供给部(Druckluftversorgung)且还原剂借助压缩空气在喷嘴外部被雾化。

所述类型的喷射喷嘴已公知且被用于计量系统以便向燃烧动力机械的废气流中喷射还原剂，例如尿素溶液，特别是根据DIN 70070的尿素溶液，以进行选择性催化还原。

术语还原剂计量系统或计量系统在本发明中被同义使用。术语还原剂溶液或还原剂包括各种适合用于选择性催化还原的还原剂，在此优先使用根据DIN 70070的尿素溶液。但本发明并非局限于此。

使用用于选择性催化还原的催化剂，即所谓的SCR催化剂(英文：selectivecatalyic reduction，缩写：SCR)来降低柴油发动机、燃烧设备、垃圾焚化设备、工业设备等的氮氧化物排放。为此使用计量装置向排气系统喷入还原剂。用作还原剂的是氨或氨溶液或其它的还原剂。

由于车辆中携带氨不安全，因此特别根据DIN 70070标准使用尿素浓度通常为32.5％的尿素水溶液。当温度超过150摄氏度时，废气中的尿素分解成气态的氨和CO₂。尿素分解的参数主要是时间(汽化时间和反应时间)、温度以及喷入的尿素溶液的微滴大小。在这些SCR催化剂中，通过选择性催化还原(英文：selective catalyic reduction，SCR)使氮氧化物的排放降低90％左右。

由于内燃机的废气流温度可达几百摄氏度，特别是高达450℃或更高的温度，而且还因为用于将还原剂喷入废气流中的喷射喷嘴至少将喷嘴头和与其连接的部分喷嘴主体伸进废气流中，因此造成喷射喷嘴变热。经由通过接触或对流进行的热辐射或热传递可以进一步将热量传递至输送还原剂的元件，例如传递至穿过喷嘴主体通向喷嘴头的还原剂管路，因而也会将还原剂加热。

喷嘴主体和引入其中的还原剂管路可承受巨大的温度波动，因此沿其长度可见具有高温度梯度。这能够引起喷射喷嘴中的热应力。特别当喷嘴主体的热膨胀与还原剂管路的热膨胀不同时，会在还原剂管路与喷嘴头之间的连接处，尤其是在焊缝处产生应力。所述热应力可以使喷射喷嘴受到损害以及可能发生故障。

此外还期待还原剂一直足够冷，从而阻止尿素-水-溶液的局部分解与溶解的尿素的结晶，其可能会减少且在极端情况下可能会阻止尿素水溶液流过喷射阀，并且能够尽量有效地喷射还原剂。