选择性催化还原系统中的收缩型液体还原剂喷射器喷嘴技术方案

本发明专利技术公开了选择性催化还原系统中的收缩型液体还原剂喷射器喷嘴。液体还原剂喷射器喷嘴包括界定中空圆柱形静态室的第一部分，该第一部分与界定中空截头圆锥形收缩区段的第二部分流体连通，中空截头圆锥形收缩区段又与尖锐边缘型排出孔口流体连通。中空圆柱形静态室与还原剂源还原剂接收地连通且具有拥有相等直径的第一圆形开口和第二圆形开口。第二圆形开口在第一圆形开口的下游。中空截头圆锥形收缩区段经由第二圆形开口与中空圆柱形静态室还原剂接收地连通。从还原剂源接收的还原剂穿过排出孔口排出。中空圆柱形静态室的侧壁和截头圆锥形收缩区段的截头锥体侧界定液体还原剂喷射器喷嘴相对于第二圆形开口的平面的收缩角。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求于2016年8月7日提交的美国临时专利申请第62/201,337号的优先权，并且出于所有目的通过引用将其内容并入本文。
本专利技术一般涉及用于内燃发动机的后处理系统的领域。
技术介绍
对于内燃发动机，诸如柴油机，氮氧化物(NOx)化合物可能在排气中排出。为了减少NOx排放物，可以实施选择性催化还原(SCR)过程以在催化剂和还原剂的协助下将NOx化合物转化成更中性的化合物，如双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以包含在排气系统的催化剂室中，诸如交通工具或发电单元的排气系统的催化室中。诸如无水氨、氨水、或尿素溶液的还原剂通常在催化剂室之前引入到排气流中。为了将还原剂引入到排气流中以用于SCR过程，SCR系统可以通过将还原剂蒸发或喷洒到催化剂室的上游的排气系统的排气管中的定量供给模块定量供给还原剂或以其它方式引入还原剂。SCR系统可包括一个或多个传感器以监测排气系统内的状况。概述本文所描述的实施方式涉及具有收缩区段的液体还原剂喷射器喷嘴。本文所描述的液体还原剂喷射器喷嘴能够将液体还原剂引入到包含污染物的排气流中，以便当施加指定的压差时，产生具有高的部分到部分(part-to-part)和循环到循环(circle-to-circle)的重复性的良好的雾化喷雾。一个实施方式涉及包括第一部分和第二部分的液体还原剂喷射器喷嘴，第一部分界定中空圆柱形静态室，第二部分界定中空截头圆锥形收缩区段和排出孔口。中空圆柱形静态室与还原剂源在还原剂接收方面连通，并且具有第一开口和第二开口。第二开口在第一开口的下游。中空截头圆锥形收缩区段与中空圆柱形静态室和排出孔口流体连通以排出从还原剂源接收的还原剂。中空截头圆锥形收缩区段经由第二开口与中空圆柱形静态室在还原剂接收方面连通。中空圆柱形静态室的侧壁和截头圆锥形收缩区段的截头锥体侧界定液体还原剂喷射器喷嘴相对于第二开口的平面的收缩角。在一些实施方式中，液体还原剂喷射器喷嘴包括在静态室的上游并且经由液体输送通道与静态室流体连通的中央入口区段。在一些实施方式中，中空圆柱形静态室的直径是500微米或更小。在一些实施方式中，收缩角在5度和90度之间，包含15度。在一些实施方式中，排出孔口具有200微米或更小的直径。在一些实施方式中，中空圆柱形静态室的第一开口是圆形的。在一些实施方式中，中空圆柱形静态室的第二开口是圆形的。在一些实施方式中，第一开口和第二开口具有相等的直径。在一些实施方式中，排出孔口是尖锐边缘型的。另一个实施方式涉及包括第一部分、第二部分和第三部分的液体催化剂喷射器喷嘴，第一部分界定两个或更多个中空圆柱形静态室，第二部分界定两个或更多个中空截头圆锥形收缩区段，第三部分界定中央入口区段和两个或更多个液体输送通道。两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个与液体输送通道在还原剂接收方面连通。第一部分界定两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个的第一开口和两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个的第二开口。每个第二开口在每个对应的第一开口的下游。两个或更多个中空截头圆锥形收缩区段各自与两个或更多个中空圆柱形静态室的对应的中空圆柱形静态室流体连通。两个或更多个中空截头圆锥形收缩区段还各自与对应的排出孔口流体连通以排出从还原剂源接收的还原剂。每个中空截头圆锥形收缩区段与对应的中空圆柱形静态室的第二开口在还原剂接收方面连通。中央入口区段在第一部分的上游并且与还原剂源在还原剂接收方面连通。两个或更多个液体输送通道中的每一个在第一端部处与中央入口区段流体连通，并且在第二端部处与两个或更多个中空圆柱形静态室中的对应的中空圆柱形静态室流体连通。两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个的侧壁和两个或更多个截头圆锥形收缩区段中的每一个的截头锥体侧界定液体还原剂喷射器喷嘴相对于第二圆形开口的平面的收缩角。在一些实施方式中，每个中空圆柱形静态室的直径是500微米或更小。在一些实施方式中，收缩角中的每一个在15度和90度之间，包含15度。在一些实施方式中，排出孔口中的每一个具有200微米或更小的直径。在一些实施方式中，每个中空圆柱形静态室的第一开口是圆形的。在一些实施方式中，每个中空圆柱形静态室的第二开口是圆形的。在一些实施方式中，每个中空圆柱形静态室的第一开口和第二开口具有相等的直径。在一些实施方式中，排出孔口是尖锐边缘型的。另一个实施方式涉及包括还原剂源、分解室、定量供给器(doser)和液体还原剂喷射器喷嘴的装置。分解室构造成将来自还原剂源的还原剂转变成氨。定量供给器与还原剂源在还原剂接收方面连通。液体还原剂喷射器喷嘴与定量供给器在还原剂接收方面连通。液体还原剂喷射器喷嘴定位成为分解室提供还原剂。液体还原剂喷射器喷嘴包括界定中空圆柱形静态室的第一部分，第一部分界定中空圆柱形静态室的第一开口和中空圆柱形静态室的第二开口，第二开口在第一开口的下游。液体还原剂喷射器喷嘴还包括界定中空截头圆锥形收缩区段的第二部分，中空截头圆锥形收缩区段与中空圆柱形静态室和排出孔口流体连通以将还原剂排到分解室，中空截头圆锥形收缩区段经由第二圆形开口与中空圆柱形静态室在还原剂接收方面连通。中空圆柱形静态室的侧壁和截头圆锥形收缩区段的截头锥体侧界定液体还原剂喷射器喷嘴相对于第二圆形开口的平面的收缩角。在一些实施方式中，第一开口和第二开口具有相等的直径。排出孔口可以是尖锐边缘型的。附图简要描述在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据描述、附图以及权利要求，本公开的其它特征、方面和优点将变得明显，在附图中：图1是示例性选择性催化还原系统的示意性框图，该选择性催化还原系统具有用于排气系统的示例性还原剂输送系统；图2是液体还原剂喷射喷嘴的横截面图；图3是图2的液体还原剂喷射喷嘴的静态室和收缩区段的三维视图；以及图4是多室液体还原剂喷射喷嘴的自顶向下的横截面图。应该意识到的是，为了说明的目的，一些附图或全部附图是示意性表示。为了说明一个或多个实现方式提供了附图，其中要明确理解的是，这些附图将不用于限制权利要求的范围或含义。详细描述下文是与具有收缩区段的液体还原剂喷射器喷嘴的方法、装置和系统相关的多种概念及具有收缩区段的液体还原剂喷射器喷嘴的方法、装置和系统的实施方式的更详细地描述。上文所引入的以及在下文更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种方式实施，因为所公开的概念并不限于任何特定的实施方式。提供具体实施方式和应用的示例主要用于说明的目的。I.综述在许多移动式SCR系统中，诸如尿素水溶液(DEF)的液体还原剂在SCR催化器(SCRcatalyst)的上游被注入。液体还原剂微滴然后经历蒸发、热分解以及水解过程以形成气态氨，气态氨有助于将存在于发动机排气中的有害的氮氧化物化学地还原成较少危害的化合物。SCR催化器用于执行NOx还原过程。本公开涉及液体还原剂喷射器喷嘴设计，当施加指定的压差时，该液体还原剂喷射器喷嘴产生具有高的部分到部分和循环到循环的重复性的良好的雾化喷雾。在一些示例中，液体还原剂喷射器喷嘴仅具有直区段，意味着该区段的直径从上游至下游是恒定的。然而，仅具有直区段的喷嘴没有加速液体以增强初始雾化。此外，由于正排出的液体的成角度的动量，因此充足的静态室的缺少引起喷射不对称。在其它示例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体还原剂喷射器喷嘴，包括：第一部分，其界定中空圆柱形静态室，所述中空圆柱形静态室与还原剂源在还原剂接收方面连通，所述第一部分界定所述中空圆柱形静态室的第一开口和所述中空圆柱形静态室的第二开口，所述第二开口在所述第一开口的下游；和第二部分，其界定中空截头圆锥形收缩区段，所述中空截头圆锥形收缩区段与所述中空圆柱形静态室和排出孔口流体连通以排出从所述还原剂源接收到的还原剂，所述中空截头圆锥形收缩区段经由所述第二开口与所述中空圆柱形静态室在还原剂接收方面连通；其中，所述中空圆柱形静态室的侧壁和所述截头圆锥形收缩区段的截头锥体侧界定所述液体还原剂喷射器喷嘴相对于所述第二开口的平面的收缩角。

【技术特征摘要】
2015.08.07 US 62/202,5741.一种液体还原剂喷射器喷嘴，包括：第一部分，其界定中空圆柱形静态室，所述中空圆柱形静态室与还原剂源在还原剂接收方面连通，所述第一部分界定所述中空圆柱形静态室的第一开口和所述中空圆柱形静态室的第二开口，所述第二开口在所述第一开口的下游；和第二部分，其界定中空截头圆锥形收缩区段，所述中空截头圆锥形收缩区段与所述中空圆柱形静态室和排出孔口流体连通以排出从所述还原剂源接收到的还原剂，所述中空截头圆锥形收缩区段经由所述第二开口与所述中空圆柱形静态室在还原剂接收方面连通；其中，所述中空圆柱形静态室的侧壁和所述截头圆锥形收缩区段的截头锥体侧界定所述液体还原剂喷射器喷嘴相对于所述第二开口的平面的收缩角。2.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，还包括在所述静态室上游并且经由液体输送通道与所述静态室流体连通的中央入口区段。3.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述中空圆柱形静态室的直径是500微米或更小。4.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述收缩角在15度和90度之间，包含15度。5.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述排出孔口具有200微米或更小的直径。6.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述中空圆柱形静态室的所述第一开口是圆形的。7.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述中空圆柱形静态室的所述第二开口是圆形的。8.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述第一开口和所述第二开口具有相等的直径。9.根据权利要求1所述的液体还原剂喷射器喷嘴，其中所述排出孔口是尖锐边缘型的。10.一种液体还原剂喷射器喷嘴，包括：第一部分，其界定两个或更多个中空圆柱形静态室，所述两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个与液体输送通道在还原剂接收方面连通，所述第一部分界定所述两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个的第一开口和所述两个或更多个中空圆柱形静态室中的每一个的第二开口，每个第二开口在每个相应的第一开口的下游；和第二部分，其界定两个或更多个中空截头圆锥形收缩区段，所述两个或更多个中空截头圆锥形收缩区段中的每一个与所述两个或更多个中空圆柱形静态室的对应的中空圆柱形静态室和对应的排出孔口流体连通以排出从所述还原剂源接收到的还原剂，每个中空截头圆锥形收缩区段与对应的中空圆柱形静态室的所述第二开口在还原剂接收方面连通；和第三...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z·杰拉尔德·刘，阿楚塔·蒙纳努尔，尼克拉斯·施密特，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国;US