一种双流体尿素喷嘴的制作方法

本实用新型涉及一种喷嘴，尤其涉及一种尿素喷嘴，属于柴油汽车尾气后处理技术领域。

背景技术：

柴油机尾气中主要的污染物是NOx，为使得柴油机汽车达到国家排放法规要求，我国的主要技术路线就是选择性催化还原(SCR)，在SCR后处理系统中用尿素溶液作为还原剂来去除柴油机尾气中的氮氧化物，从而达到国家的相应排放法规的要求。该系统的工作原理是：尾气进入排气管，在排气管上安装有尿素喷嘴，喷入车用尿素溶液，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成氨，经过催化器内部，氨和氮氧化物发生还原反应，生成氮气和水，从而达到净化尾气的作用。

公知的是，还原剂喷射装置是SCR后处理系统的核心部件，其喷雾效果的控制，尿素溶液的喷射精度和雾化效果是保障催化剂转换效率的关键，而在现有技术中，是利用压缩空气与尿素溶液在尿素计量泵内进行混合雾化，由于排气管温度过高，会使得尿素溶液产生的气液混合物在高温下极易挥发或结晶，造成堵塞喷嘴，同时也会影响尿素溶液的浓度从而造成尿素溶液的喷射雾化的效果和喷射精度降低，在高温情况下与尿素泵配合使用的尿素喷嘴也极易结晶。

当前大部分车用还原剂喷射装置(也叫尿素喷嘴)通常采用单通道气液混合喷射雾化，即通过尿素计量泵高压直接将尿素溶液和压缩气体混合后通过尿素喷嘴喷射到排气管里，尿素溶液在排气管中呈气液混合状态，雾化效果较差，同时因为其工作环境温度较高通常达到400-500℃，尿素喷嘴易结晶，造成整车后处理系统故障。

中国专利申请CN104948276公开了一种空气辅助式尿素喷射器，其采用了尿素和空气双通道进样，于喷嘴喷出时混合雾化，包括隔热器、空气管、尿素管和喷嘴，空气管与隔热器相通，尿素管穿过隔热器，喷嘴上设有空气喷孔和尿素喷孔，空气喷孔以尿素喷孔为中心呈涡轮状布置，喷嘴的结构如下：喷嘴主体为圆锥形，尿素喷孔设在喷嘴主体的中心，喷嘴主体的圆锥面上设有一组凹槽，喷嘴端盖扣合在喷嘴主体上与喷嘴主体形成空气腔，喷嘴端盖与凹槽形成空气喷孔，空气管通过设在喷嘴主体上的连通孔与空气腔连通，该结构的尿素喷嘴安装于排气管内的时候，尿素管和空气管为直接接触高温尾气，其隔热腔并不能保护其与尾气直接接触的弯管，而两段弯管的结构为相互独立并无接触，所以对于利用压缩空气气流来降温防止结晶的效果并不理想，且该结构的喷嘴空气喷孔成涡轮状在尿素喷孔周围，内部结构中多条涡轮状的槽状结构使得气体出气口处气流分散，方向不一致，气流对撞过程中造成气体动能损失，因而螺旋的涡轮结构并未对雾化效果有显著提升。

技术实现要素：

本实用新型针对现有双流体尿素喷嘴存在的不足，提供一种双流体尿素喷嘴。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：

一种双流体尿素喷嘴，包括喷嘴主体、尿素导流管和空气导流管，其特征在于，所述尿素导流管的下端插入喷嘴主体内与尿素引流通道相连通，所述空气导流管的下端插入喷嘴主体内与由隔热罩围合而成的导通空间相通，所述尿素导流管从导通空间中穿过，所述导通空间的下部与空气引流通道相连通，所述尿素引流通道呈“L”形与设于喷嘴主体侧面的喷嘴芯相连通，所述空气引流通道的下端出口朝向喷嘴主体的侧面倾斜收窄后与空气喷腔相连通，所述空气喷腔以喷嘴芯为中心呈环状。

本实用新型的有益效果是：

1)喷嘴喷射口结构的管路直径变化过程中采用锥形过渡，减少了气体动能的损失，喷嘴的出气口成均匀圆环状包裹液柱，出气口气体流向一致，液体轴向全方位接触高压气体产生雾化，其雾化区域下游截面上粒子直径呈现轴对称的分布规律，并且粒子直径分布比较均匀，在实际使用中喷嘴的气相流量随着喷嘴液体压力变化而不断的变化，增加气液两相的相对速度差以增大气动力，使液滴在较大气动力的作用下，破碎得更细，保证了针对不同的喷射流量都能得到理想的雾化效果；

2)喷嘴主体部件中存在导通空间，在导通空间中气体和液体通路为一体式结构，能够有效利用气体的流动带走热量从而降低尿素溶液的温度，另外，空气引流通道、尿素引流通道与喷嘴主体为一体式结构，并非裸露于排气管内，该结构能够对引流通道中的尿素溶液起到有效的保护作用，使其不易受外界温度的影响，也能有效的降低排气管的高温对尿素溶液结晶的影响；

3)还原剂在喷嘴内部处于单独通路，由于在其流通的过程中经过了形成导通空间的隔热罩的保护，只在喷嘴口端面汇聚雾化，能够有效降低尿素溶液因温度过高结晶堵塞；

4)喷嘴安装在排气管中后，还原剂尿素的雾化气流与尾气气流方向一致，使得还原剂尿素能够与尾气进行更充分的接触，催化还原效果更好，尾气净化的效果更好；

5)产品采用高温钎焊工艺制作，易于生产和广泛使用。

本实用新型喷嘴的工作原理如下：

当尿素溶液经过喷嘴喷出时，流经喷嘴孔边际时展开成液体层，然后变成液滴，尿素溶液借助空气流体同轴方向的高速射流，加强了尿素溶液出口周围气流的流动，压缩空气与低速液体的液柱，相互接触产生振动、摩擦使液体破碎为细小液滴，即空气对液体的摩擦作用力大于液体的内力使液体破碎流股或液膜。在液体表面张力、粘性及空气阻力相互作用下，液体由滴落、平滑流、波状流向喷雾流逐渐转变，最终形成锥状雾化面与尾气混合进而参与后处理系统的化学反应。

在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。

进一步，所述隔热罩的上方设有隔热罩盖，所述隔热罩盖上设有定位销。

采用上述进一步方案的有益效果是，能够更加方便的将尿素喷嘴安装于排气管内。

进一步，所述尿素导流管分别通过快插接头、快拧接头与尿素泵相连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，方便的与尿素计量泵的尿素喷射口和空气出口相连接。

进一步，所述空气导流管、尿素导流管弯折后插入喷嘴主体内，以适应排气管内的安装空间。

采用上述进一步方案的有益效果是，能够安装于各种不同结构和构造的排气管或催化器内部，应用范围广。

进一步，所述喷嘴主体、尿素导流管和空气导流管均由不锈钢制成。

采用上述进一步方案的有益效果是，结构组件制造成本低，整体产品易于实现。

附图说明

图1为本实用新型尿素喷嘴的整体结构示意图；

图2为本实用新型尿素喷嘴沿横向中心线剖视图；

图3为图2中A部分放大结构图；

图1～3中，1、喷嘴主体；2、尿素导流管；3、空气导流管；4、尿素引流通道；5、隔热罩；6、导通空间；7、空气引流通道；8、喷嘴芯；9、空气喷腔；10、隔热罩盖；11、定位销；12、快插接头；13、快拧接头

具体实施方式

以下结合实例对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

如图1～3所示，一种双流体尿素喷嘴，包括喷嘴主体1、尿素导流管2和空气导流管3，尿素导流管的下端插入喷嘴主体内与尿素引流通道4相连通，空气导流管朝靠近尿素导流管的方向弯折后下端插入喷嘴主体内，空气导流管的下端与由隔热罩5围合而成的导通空间6相通，尿素导流管从导通空间中穿过，导通空间的下方与空气引流通道7相连通，尿素引流通道呈“L”形与设于喷嘴主体侧面的喷嘴芯8相连通，空气引流通道的下端出口朝向喷嘴主体的侧面倾斜收窄后与空气喷腔9相连通，空气喷腔以喷嘴芯为中心呈环状，隔热罩的上方设有隔热罩盖10，隔热罩盖上设有定位销11，尿素喷嘴通过隔热罩盖与定位销的配合与排气管的喷嘴固定座相连并用螺母件锁紧，尿素导流管、空气导流管分别通过其上端连接的快插接头12、快拧接头13与尿素计量泵的尿素喷射口和空气出口相连接。

在SCR后处理系统中计量泵根据系统DCU的计算喷射出理论需求的尿素溶液，尿素还原剂通过喷嘴芯喷射喷出，压缩空气经过空气导流管和导通空间后，在喷射器的端面与尿素液体气液交汇，由于气体流速和压力远大于液体流速和压力，气体将液体打散并形成雾化效果，并在气流的惯性带动下喷射的距离更远，形成扩散的锥度状雾化区域，此区域和尾气混合后进行化学反应降低尾气中的氮氧化物。

下面以实际数据来说明本实用新型尿素喷嘴的雾化效果：

我们使用喷雾激光粒度分析仪winner318对本发明喷嘴的雾化效果进行了分析测试，具体结果如下：

表1：本实用新型尿素喷嘴的雾化效果测试数据

其中，VAD表示体积加权平均粒径；NAD表示数量加权平均粒径；SMD表示表面积加权平均粒径。

在雾化过程中，气液两相的流速差越大雾化效果越好，但为了真实的验证本发明喷嘴的实际雾化效果，在上述的实验过程中，我们采用7200ml/h的相对较大的发动机尿素溶液喷射量来测试尿素溶液的雾化效果。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。