[发明专利]加热的喷射喷嘴

说明书

本发明涉及加热的喷射喷嘴(60)，该喷射喷嘴用于将还原剂喷射到内燃机的废气流中，特别是用于借助于压缩空气或推进气体来雾化还原剂，以用于进行选择性催化还原，其中喷射喷嘴(60)包括外部主体(61)、布置在外部主体(61)中的内部主体(67)和喷嘴头部(62)，其中外部主体(61)具有还原剂入口(66)，其中在外部主体(61)与内部主体(67)之间形成还原剂腔室(69)，其中内部主体(67)具有至少一个加热元件或者被设计成加热元件。本发明还涉及具有这种喷射喷嘴的还原剂计量系统。

本发明涉及喷射喷嘴，该喷射喷嘴用于将还原剂喷射到内燃机的废气流中，特别是用于借助于压缩空气或推进气体来雾化还原剂，以进行选择性催化还原，其中喷射喷嘴包括外部主体、布置在外部主体中的内部主体、和喷嘴头部，其中外部主体具有还原剂入口。

从现有技术中已知这种类型的喷嘴。但缺点在于用于加热喷嘴的结构是复杂的并且占据非常大的结构空间。

此外，本发明还涉及用于将还原剂喷射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，该还原剂计量系统具有至少一个输送泵，来自还原剂罐中的还原剂借助于该输送泵从罐经由抽吸管线被抽吸、经由至少一个压力管线被输送、并且经由至少一个喷嘴被引入到内燃机的废气流中。

用于进行选择性催化还原(英语：selective catalytic reduction，缩写：SCR)的催化器，即所谓的SCR催化器，用于减少柴油发动机、燃烧系统、废物焚烧系统、工业系统等的氮氧化物排放。为此，利用计量设备将还原剂注入到废气系统中。氨或氨溶液或者其他还原剂用作还原剂。

由于在车辆中携带氨对安全至关重要，因此特别是根据DIN 70070使用尿素含量通常为32.5％的尿素水溶液。在废气中，尿素在150摄氏度以上的温度下分解成气态氨和CO₂。尿素分解的参数主要是时间(蒸发时间和反应时间)、温度和注入的尿素溶液的液滴大小。在这些SCR催化器中，通过选择性催化还原将氮氧化物的排放降低约90％。

术语还原剂溶液或还原剂包括任何适用于进行选择性催化还原的还原剂，优选考虑使用根据DIN 70070的尿素溶液。然而，本发明不限于此。在本发明的意义中，术语还原剂计量系统或计量系统是同义使用的。术语喷嘴和喷射喷嘴同样是同义使用的。

在已知的用于将还原剂喷射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中，废气的相对低的温度(例如，在内燃机的冷启动时，即在达到内燃机的工作温度之前)可能对SCR催化器的功能性产生不利影响。

在将尿素水溶液喷射到废气管路中之后，必须首先形成氨(NH₃)用于SCR反应。在此，通过热力学上分解(热分解)的尿素和水解生成的异氰酸来释放还原性氨。因此，制备分为以下两个反应步骤：

热分解 (NH₂)₂CO→NH₃+HNCO

水解 HNCO+H₂O→NH₃+CO₂

在第一反应(热分解)中，尿素由于温度的影响而被转化为氨(NH₃)和异氰酸(HNCO)。在第二步骤中，在水的存在下进行水解，其中异氰酸被转化为氨并形成二氧化碳(CO₂)。相对低的温度(例如，在内燃机冷启动时存在)可能减缓这些反应的进程。

因此，本发明的任务在于改进用于还原剂计量系统的喷射喷嘴，使得特别是在低温度下，例如，在内燃机的冷启动时出现的低温度下，即特别是在达到内燃机的工作温度之前，改进SCR催化器的功能。

根据本发明，该任务通过根据权利要求1的喷射喷嘴和根据权利要求14的还原剂计量系统来实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的改进方案。