一种防冻的风冷尿素喷嘴适配器的制作方法

本实用新型涉及一种防冻的风冷尿素喷嘴适配器，属于柴油机尾气后处理领域。

背景技术：

随着商用车国Ⅳ排放法规的实施，整车必须加装氮氧化物（NOx）排放处理装置。

中国中重型柴油机普遍采用选择性催化还原（SCR）技术路线，即将标准车用尿素水溶液喷射到排气中，使用其分解产生的氨气（NH₃）对NOx进行选择性催化还原，生成无害的氮气（N₂）和水（H₂O）。

尿素喷射技术主要分为直喷式和气辅式两种，直喷式一般将电控尿素喷嘴直接布置在排气管上，向排气管中喷射尿素液，气辅式一般将尿素液计量功能集成在尿素泵内，尿素液由压缩气体带入到发动机排气中。

直喷式尿素喷射系统由于具有响应快、适应更高排放标准的优点而得到广泛应用，但尿素喷嘴高温烧蚀和低温胀裂是2个突出问题。

直喷系统中，尿素喷嘴直接安装在排气管上，面临着最高可达550℃的高温，对喷嘴适配器的冷却性能提出了很高的要求。

目前普遍采用的尿素喷嘴冷却方式为水冷和尿素冷却。水冷是指在尿素喷嘴适配器上设计水套，将发动机冷却水引入水套，以对尿素喷嘴进行冷却。这种方式工作较为可靠，但缺点是管路复杂，成本较高。尿素冷却是指在尿素喷嘴上设计回流结构，供给到尿素喷嘴的尿素中少部分喷入到发动机排气中，大部分尿素回流到尿素箱中，起到冷却尿素喷嘴的作用。这种方式当尿素耗尽时就无法充分冷却尿素喷嘴，而且需要增加尿素回液管，如果车辆在气温低于-10.8℃的区域运行，需要采用更加昂贵的电加热尿素管，结构复杂，成本很高。

尿素水溶液的冰点约为-10.8℃，结冰时产生的膨胀体积约为7%，为避免产生结冰胀裂，直喷系统一般会设计管路清空的策略，但一旦出现清空失败的情况，尿素喷嘴内就会残余大量尿素，导致喷嘴胀裂失效。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种防冻的风冷尿素喷嘴适配器，其取消复杂的液路，通过优化设计，保证尿素喷嘴在风冷适配器保护下实现可靠的性能；彻底解决尿素喷嘴低温结冰胀裂的问题，实现即使尿素喷嘴内尿素不清空，仍能保证不出现胀裂失效。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种防冻的风冷尿素喷嘴适配器，由尿素喷嘴适配器主体、尿素喷嘴压帽、尿素喷嘴压帽螺栓、防冻胶圈、喷嘴隔热垫、适配器隔热垫组成，其特征在于：尿素喷嘴适配器主体上连接尿素喷嘴，尿素喷嘴与尿素喷嘴适配器主体之间垫有嘴隔热垫，尿素喷嘴压帽盖在尿素喷嘴上方，并通过尿素喷嘴压帽螺栓与尿素喷嘴适配器主体连接，尿素喷嘴压帽内垫有防冻胶圈，尿素喷嘴适配器主体底面有一层适配器隔热垫。

所述的尿素喷嘴适配器主体的适配器筒体外壁上排列有环形的散热翅片，散热翅片上开有圆形的通风孔，尿素喷嘴适配器主体的适配器筒体下端一侧延伸出一个安装法兰，尿素喷嘴适配器主体的适配器筒体底面中心位置为受热面。

本实用新型的积极效果是其能对喷嘴采用风冷冷却，不需要专门连接冷却水管或尿素管，可节约材料成本100元~300元，同时由于不用考虑管路理顺，为尿素喷嘴的布置带来了一定便利，尿素喷嘴压帽内垫有防冻胶圈，可以吸收尿素液结冰时的膨胀体积，彻底避免尿素喷嘴出现低温胀裂问题。

附图说明

图1为本实用新型的尿素喷嘴模块的示意图。

图2为本实用新型的尿素喷嘴模块的剖面图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方案。一种防冻的风冷尿素喷嘴适配器，由尿素喷嘴适配器主体1、尿素喷嘴压帽2、尿素喷嘴压帽螺栓3、防冻胶圈4、喷嘴隔热垫5、适配器隔热垫6组成，其特征在于：尿素喷嘴适配器主体1上连接尿素喷嘴7，尿素喷嘴7与尿素喷嘴适配器主体1之间垫有嘴隔热垫5，尿素喷嘴压帽2盖在尿素喷嘴7上方，并通过尿素喷嘴压帽螺栓3与尿素喷嘴适配器主体1连接，尿素喷嘴压帽2内垫有防冻胶圈4，尿素喷嘴适配器主体1底面有一层适配器隔热垫6。

所述的尿素喷嘴适配器主体1的适配器筒体101外壁上排列有环形的散热翅片102，散热翅片102上开有圆形的通风孔105，尿素喷嘴适配器主体1的适配器筒体101下端一侧延伸出一个安装法兰3，尿素喷嘴适配器主体1的适配器筒体101底面中心位置为受热面104。

如图1、2所示，上述几个部件组成尿素喷嘴模块，尿素液通过喷嘴压帽1进入喷嘴，实现尿素液供给。

尿素喷嘴模块通过适配器安装法兰103安装在发动机排气管上，适配器隔热垫6起到隔热和密封的作用，适配器体受热面104与发动机尾气直接接触。散热翅片102将受热面104传来的热量散发到空气中。喷嘴隔热垫5通过隔绝尿素喷嘴7与适配器体1的接触进一步降低尿素喷嘴的受热。

根据传热学原理，散热翅片的散热量除自身设计外，与周围空气流动情况直接相关，因此设计通风孔105，使尿素喷嘴模块无论与车辆前进方向呈何种角度，都能保证空气在各翅片102间充分流动，提高散热效率。

在冬季运行时，如果车辆熄火后尿素喷嘴7内部残余大量尿素液，尿素液在-10.8℃以下时结冰产生7%左右的膨胀体积。防冻胶圈4可以但不限于是一种发泡橡胶材料，具有较大的可压缩量，当尿素喷嘴内尿素低温结冰时，防冻胶圈被尿素液冰晶压缩，体积减小，从而吸收结冰产生的7%膨胀体积，避免尿素喷嘴被胀裂。并且防冻胶圈4减小了尿素喷嘴模块内部的尿素容积，从而减小了结冰时可以产生的膨胀体积。

防冻胶圈4的设计应保证压缩量大于尿素喷嘴模块内的尿素液容积的7%。