申请/专利权人：沃尔沃卡车集团

申请日：2014-10-28

公开（公告）日：2020-07-17

公开（公告）号：CN107106980B

主分类号：B01D53/90(20060101)

分类号：B01D53/90(20060101);B01D53/94(20060101);F01N3/20(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2020.07.17#授权;2017.11.10#实质审查的生效;2017.08.29#公开

摘要：一种流体喷射系统，其包括：混合室，该混合室能够位于选择性催化还原装置上游的排气管道中，用于提供排气流动路径和用于接收所喷射的流体的空间；喷射器，该喷射器具有布置成一束的多个毛细管，每个毛细管具有入口和出口，该入口被构造为接收用于喷射至所述室中的流体，其中，该喷射器安装在所述室上，其中所述管的出口与所述室的空间流体连通；底板，该底板布置在所述室中，与所述布置成一束的多个毛细管间隔开并与所述多个毛细管对准；电压源，该电压源连接到所述管和底板，用于向所述管和底板提供电荷以对所述管中的流体产生电场；以及阀，该阀布置在所述室的壁上，用于所述管的填充和吹扫中的至少一个。

主权项：1.一种流体喷射系统，包括：混合室280，所述混合室280能够位于选择性催化还原装置SCR295上游的排气管道中，所述室提供排气的流动路径和用于接收所喷射的流体的空间；喷射器，所述喷射器具有布置成一束的多个毛细管202，每个毛细管具有在第一端处的入口204和在第二端处的出口206，其中，每个所述入口被构造为接收用于喷射至所述室中的流体，并且其中，所述喷射器安装在所述室上，其中所述管的所述出口与所述室中的所述空间流体连通；底板248，所述底板248布置在所述室中，与布置成一束的所述多个毛细管的所述出口间隔开并与所述多个毛细管的所述出口对准；电压源240，所述电压源240连接到所述管和所述底板248，其中，所述电压源向所述管和所述底板提供电荷以对所述管中的所述流体产生电场；供给罐250，所述供给罐250用于将所述流体提供至所述多个毛细管的所述入口204；以及阀230，所述阀230布置在所述混合室的壁上，至少用于所述管的填充，其中，所述阀230连接到压力调节装置260、265，其中，所述阀230被布置成调节进入所述混合室280中的空气流，并且其中，所述系统被构造成使得：通过打开所述阀230并将所述混合室280中的压力调节到比所述供给罐250中的压力低的水平来实现对所述管的填充。

全文数据：静电流体喷射系统技术领域[0001]本公开涉及一种用于处理排气的车辆排气系统，更具体地，涉及用于改善排气的NOx还原的系统和方法。背景技术[0002]在诸如卡车的车辆中，如图1所示，排气它是气体和微粒物的组合在释放到大气之前在多个阶段进行了处理。来自发动机110的排气可以由柴油氧化催化剂D0C120处理以除去碳氢化合物，由柴油微粒过滤器DPF130处理以除去微粒物，并且由选择性催化还原装置SCR140处理以将NOx还原成氮气和水蒸气。对于SCR140阶段，柴油机排气处理流体DEF被喷射到SCR装置140上游的排气中并与该排气混合。[0003]目前，卡车具有容纳DEF的车载罐。DEF由约32•5%的尿素和67•5%的软化水组成。在大多数DEF喷射系统中，DEF是通过喷射器输送的。DEF输送喷射器可以具有根据孔口两端的压力梯度喷射器内是高压，外部是低压来雾化流体的多种设计。通过向流体施加大约9巴的压力来喷射DEF。此压力迫使流体通过所述孔进入排气中，然后该流体在此被雾化。在其他系统中，DEF在其进入喷嘴之前与压缩空气混合以改善雾化。[0004]希望在雾化期间具有较小的（DEF液滴尺寸，以提高排气或该流体的后处理过程的效率和有效性。发明内容[0005]根据一个示例性实施例，一种流体喷射系统包括:混合室，该混合室能够位于选择性催化还原装置SCR上游的排气管道中，该室提供排气的流动路径和用于接收所喷射的流体的空间；喷射器，该喷射器具有布置成一束的多个毛细管，每个毛细管具有入口和出口，其中，该入口被构造为接收用于喷射至所述室中的流体，该喷射器安装在所述室上，其中所述管的出口与所述室中的空间流体连通;底板，该底板布置在所述室中，与所述布置成一束的多个毛细管间隔开并与所述多个毛细管对准；电压源，该电压源连接到所述管和所述底板，其中，该电压源向所述管和底板提供电荷，以对所述管中的流体产生电场;以及阀，该阀布置在所述室的壁上，用于所述管的填充prime和或吹扫purge。[0006]根据另一个示例性实施例，一种流体喷射方法包括以下步骤:接通柴油发动机点火开关;打开与该发动机相关联的排气室的出口阀和填充吹扫阀;对将柴油机排气处理体DEF喷射到所述室中的多个毛细管进行填充;关闭所述填充吹扫阀；打开所述排气室的入口阀;起动所述发动机;对所述管施加电压以对所述管中的流体充电.以及，将该带电流体吸入到所述室中。’’附图说明[0007]通过结合附图来阅读本说明书，将会理解示例性实施例的一些特征、目的和优点。在不同的附图中，相同的附图标记表示相同或相似的元件。在附图中：…[0008]图1示意性地示出了车辆的典型的排气处理系统；[0009]图2A和2B示意性地示出了根据示例性实施例的喷射系统；[0010]图3示出了根据示例性实施例的雾化过程；[0011]图4示出了在示例性实施例中使用的多个阀的示例性状态;并且[0012]图5示出了根据示例性实施例的方法。具体实施方式[0013]在下文的描述中，给出了许多具体细节以提供对实施例的全面理解。这些实施例可以在没有一个或多个具体细节的情况下或者用其他方法、部件、材料等来实施。在其他情形中，未详细示出或描述众所周知的结构、材料或操作，以避免模糊这些示例性实施例的各个方面。[0014]在整个说明书中提到的“一个示例性实施例”或“多个示例性实施例”是指至少一个实施例中包括所描述的具体特征、结构或特性。因此，在贯穿本说明书的各个位置上出现这些术语和类似短语并不一定都是指同一实施例。此外，在一个或多个实施例中，特定的特征、结构或特性可以以任何适当的方式相组合。本文中提供的小标题仅是为了方便起见，并非解释实施例的范围或含义。[0015]根据示例性实施例，公开了具有多个毛细管的喷射器。图2A中示出了喷射器200的一种不例性布置。喷射器200可包括布置成一束bundle的多个毛细管202或由所述多个毛细管2〇2构成。毛细管是部分或全部由导电材料制成的薄壁导管。这些管彼此平行地布置。每个管2〇2可以具有入口204和出口206。所述毛细管的内径可以为大约〇.25mm但不超过2.5mm，以利用毛细作用。在本公开中，术语“喷射器”可以与术语“束”或“毛细管束”互换使用。[0016]柴油机排气处理流体DEF可以从DEF贮存器或罐250输送到每个毛细管202的入口端204。排气通道室280位于DPF290的下游但在SCR295的上游。喷射器200安装在室280上，其中，每个毛细管202的出口端206位于室280内。这些出口与室280的内部或内部空间流体连通。室280的直径可以根据该后处理系统所需的应用而变化。例如，对于大型发动机例如，卡车的发动机），该室的内径将大于乘用车辆例如轿车的室的内径。[0017]底板248安装在排气通道室280中，与所述管的出口206间隔开并与所述管的出口206对准。底板2仙可以由导电材料制成并位于该室的与这些出口相对的内表面上。电压源240可以连接在底板248与毛细管束200之间。电压可以施加到该毛细管束和底板，使得该管束形成阳极244，而该底板变成阴极248。如图所示，该电压源电路还被接地。[0018]随着流体进入并穿过这些管2〇2,该流体变得带电并经受电场的作用。阳极244和阴极24S之间的库仑引力使该带电流体从所述阳极通过出口206向阴极底板248移动。如下文参照图3描述的，来自出口206的该流体在室280内变得雾化。[0019]图3中示出了该流体的雾化。如上所述，由于阴极348和阳极344之间的库仑引力，管302中的该带电流体流过出口306。由于表面张力、毛细管302的出口306处的静电力和水动力hydrodynamicforce超过阈值电压，该流体可以形成泰勒锥380，带电流体382的静电射流从该泰勒锥380射出。[0020]随着射流382更接近阴极，它变得不稳定并且雾化成带电流体的羽雾plume386。该雾化流体与流经排气通道室（即，图2A的排气通道室280的排气混合。[0021]参照图2A，通过室280的排气流可以由蝶阀（BV210和220控制。在喷射器200上游的第一蝶阀210BV0调节从DPF290流入到室280内的排气流。在喷射器200下游的第二蝶阀220BV2调节包含与雾化的DEF混合的排气的、离开混合室280到SCR295中的排气流。当暴露于排气的热量下，该雾化的DEF分解成C02和NH3。[0022]布置在混合室280的壁上的第三蝶阀230BV3可以调节进入混合室中的空气流。BV3230可以连接到压力调节装置，该压力调节装置可以是真空源或栗260,该真空源或泵260连接到空气罐或空气压缩机265。[0023]BV3230可以通过改变所述室280中的压力而选择性地对喷射器200进行填充prime或吹扫purge。阶3230可以通过使室280中的空气压力相对于大气压力降低而对喷射器200进行填充。反过来，BV323〇可以通过使室280中的空气压力相对于大气压力升高而对喷射器200进行吹扫。[0024]在其它实施例中，如图2B所示，还可以通过使用空气罐265对DEF罐250加压来填充该喷射器。这将与降低混合室280中的压力具有相同的效果。在本示例性实施例中，第四蝶阀235BV4可以调节空气罐265和DEF罐250之间的流动。[0025]返回参照图2A，当发动机点火开关断开且发动机不起动时（g卩，点火开关关闭且发动机关闭），8¥1，3%和阶3全部处于“关闭”位置（8卩，不允许气体或空气流动）。这可以称为阶段1。[0026]当发动机点火开关接通但没有起动（即，点火开关打开但发动机关闭）时，8¥1保持在“关闭”位置，而BV2变到“打开”位置。BV3变到“打开”位置以填充喷射器200。这可以称为阶段2。可以通过将室280中的压力调节到比DEF容纳罐250中的压力低的水平来填充喷射器200。该填充使得DEF从DEF罐250被抽入到形成喷射器或束200的所述多个管202的每一个中。[0027]当发动机开始起动且点火开关接通时（S卩，点火开关打开且发动机启动时，BV:变到打开位置。BV2保持在“打开”位置。随着喷射器200被填充，BV3变到“关闭”位置。这可以称为阶段3。来自DPF290的排气进入室280内、与来自喷射器200的雾化的DEF混合并离开室280至丨JSCR295中。[0028]当发动机没有起动但发动机点火开关仍然接通时（S卩，点火开关打开但发动机关闭）时，BV_BV2变到“关闭”位置。BV3变到“打开”位置以喷射器200进行吹扫。这可以称为阶段4。可以通过将室280内的压力调节到比DEF容纳罐250中的压力高的水平来吹扫该喷射器。该吹扫使得从每个毛细管202抽空该管束200中的DEF并迫使DEF回到DEF罐250中。从这些管中去除DEF消除了尿素在所述管中的冷冻或结晶。[0029]当发动机关闭且发动机点火开关断开时（g卩，点火开关关闭且发动机关闭）时，和BV2保持在“关闭”位置，而BV3变到“关闭”位置。这可以称为阶段5，它与阶段1相同。[0030]图4的表400中示出了上文参照图2A描述的每个阶段中的、每个蝶阀BVi、BV2和BV3的位置以及发动机点火开关及发动机起动的状态。[0031]形成喷射器200的所述束中包含的毛细管202的数量可以取决于有效处理排气所需的DEF量以及包装限制。例如，为了满足所需的例如每秒2克的DEF流量，假设实现了0.9069的最佳的圆包装常数circlepackingconstant，本文描述的管束可以包括一百八卞（lbO个独互的毛细官。包装常数可以定义为使用面积除以可用面积包装常数=使用面积可用面积）。[0032]可以影响^所述管的数量的其它因素包括但不限于）：温度、压力、电场势（g卩，所施加的电压）、流体污染物和流体粘度。该电压是在所述喷射器已被填充之后施加的，并且，DEF的喷射是所需要或期望的。_3]参照图5可以描述根据示例性实施例的方法。为了描述示例性的方法5〇〇，闽BVi可以被称为入口阀，BV2可以被称为出口阀，而BV3可以被称为填充吹扫阀。[0034]在步骤510阶段2中，可以接通发动机点火开关。出口阀220BV2和填充吹扫阀230BV3可以在步骤512中打开。这允许在步骤514中通过减小排气室280内的空气压力来填充管2〇〇。可以通过从DEF罐250吸入流体来填充这些管。填充吹扫阀230BV3可以在步骤516中关闭。入口阀210BV〇可以在步骤518中打开BV2220保持打开）。[0035]发动机可以在步骤52〇中（即阶段3开始起动。在步骤524中，电压240可以施加到喷射器200以对流体充电。在步骤528中，该带电流体可以被吸入到室280中。[0036]在步骤530中（阶段4，发动机可以被关闭或停止起动。在步骤532中，可以关闭对管200的电压供应。在步骤534中，可以关闭入口阀210BVi和出口阀220BV2。在步骤535中，可以打开所述填充吹扫阀230BV3。在步骤536中，可以对这些管200进行吹扫。在（由所述管组成的）喷射器被吹扫之后，在步骤538中可以关闭所述填充吹扫阀230BV3。在步骤540中（阶段5，可以断开发动机点火开关。[0037]在此描述的示例性实施例便于产生有利于DEF与排气混合的、雾化的柴油机排气处理流体的有利的小液滴尺寸。可以形成其尺寸（即直径为1至100微米的液滴。不认为现有的系统能够产生具有这种尺寸的液滴。电压源可以在5伏V至200千伏kV之间的范围内。也可以利用这些示例性实施例实现无空气的尿素计量系统。无空气系统是指不使用压缩空气来促进喷射器孔口两端的压降，即，雾化。[0038]尽管已公开了示例性实施例，但对本领域技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和变型，这些修改和变型将实现实施例的一些优点。这样的变型旨在被所附权利要求覆盖，权利要求中的附图标记不应解释为对范围的限制。[0039]在说明书和所附权利要求中，“包括”的含义不应理解为排除了其他元件或步骤。此外，“一”或“一个”并不排除多个，并且，单个单元可以实现权利要求中所述的数种方法的功能。[0040]所示出的实施例的上述描述包括摘要中描述的内容并非旨在是穷尽性的或将实施例限制于所公开的精确形式。尽管在此为了说明性目的描述了具体的实施例和示例，但本领域技术人员将会意识到，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种等同的修改。[0041]上述各个实施例可以相互组合以提供进一步的实施例。实施例的各个方面可以进行修改，以便在必要时采用各个专利、申请和公告的构思以提供更进一步的实施例。[0042]根据上述的详细描述，可以对实施例进行这些和其它修改。通常，在所附权利要求中，所使用的术语不应解释为将权利要求局限于说明书和权利要求书中公开的具体实施例，而应解释为包括这样的权利要求的等同形式的整个范围的所有可能的实施例。因此，权利要求不受本公开内容的限制。

权利要求：1.一种流体喷射系统，包括：混合室280，所述混合室28〇能够位于选择性催化还原装置SCR295上游的排气管道中，所述室提供排气的流动路径和用于接收所喷射的流体的空间；喷射器，所述喷射器具有布置成一束的多个毛细管（202，每个毛细管具有入口（204和出口（2〇6，其中，所述入口被构造为接收用于喷射至所述室中的流体，所述喷射器安装在所述室上，其中所述管的所述出口与所述室中的所述空间流体连通；底板24S，所述底板24S布置在所述室中，与所述布置成一束的多个毛细管间隔开并与所述多个毛细管对准；电压源（240，所述电压源（240连接到所述管和所述底板248，其中，所述电压源向所述管和所述底板提供电荷以对所述管中的所述流体产生电场；以及阀230，所述阀G30布置在所述室的壁上，用于所述管的填充和或吹扫。2.根据权利要求1所述的流体喷射系统，还包括供给罐，所述供给罐用于将DEF提供至所述喷射器。3.根据权利要求1所述的流体喷射系统，其中，所述电压源为所述管提供正电荷以形成阳极。4.根据权利要求3所述的流体喷射系统，其中，所述电压源为所述底板提供负电荷以形成阴极。5.根据权利要求4所述的流体喷射系统，其中，所述电压源对所述管中的所述流体施加电荷。6.根据权利要求5所述的流体喷射系统，其中，所述阴极和所述阳极之间的库仑引力将所述带电流体从所述管束吸入到所述室中。7.根据权利要求6所述的流体喷射系统，还包括连接到所述阀的真空或压力容器，所述容器提供所述室中的压力的可调节性，其中，正压力对所述管进行填充，而负压力对所述管进行吹扫。8.根据权利要求7所述的流体喷射系统，坯包括入口阀，所述入口阀用于允许排气流入所述室中。9.根据权利要求8所述的流体喷射系统，还包括出口阀，所述出口阀用于允许排气流出所述室。10.根据权利要求1所述的流体喷射系统，其中，所述毛细管彼此平行并形成所述束。11.根据权利要求1所述的流体喷射系统，其中，所述管伸入到所述室中。12.—种用于喷射流体的方法，包括以下步骤：接通柴油发动机点火开关510;打开与所述发动机相关联的排气室的出口阀和填充吹扫阀512;对将柴油机排气处理流体DEF喷射到所述室中的多个毛细管进行填充514;关闭所述填充吹扫阀516;'打开所述排气室的入口阀518;起动所述发动机520;对所述管施加电压，以对所述管中的所述流体进行充电524;以及将该带电流体吸入到所述室中528。13.根据权利要求12所述的方法，包括：关闭所述发动机530;切断给所述管的电压532;关闭所述入口阀和出口阀（534;打开所述填充吹扫阀（535;将所述流体从所述管中吹扫出去536;关闭所述填充吹扫阀538;以及断开发动机点火开关540。14.根据权利要求12所述的方法，还包括：通过所施加的电压对所述管进行正充电以形成阳极。15.根据权利要求14所述的方法，还包括：通过施加电压对位于所述室中的底板进行负充电以形成阴极。16.根据权利要求15所述的方法，还包括：通过库仑引力将带电流体从所述阳极吸引到所述阴极。

百度查询： 沃尔沃卡车集团 静电流体喷射系统

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD