[發明專利]一種碳氫噴嘴及其應用

在審

• 申請號: 201811112320.0
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN110939499A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 徐露明;郗大光;張平;樂起獎
• 申請（專利權）人: 福愛電子（貴州）有限公司
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種碳氫噴嘴，包括電磁驅動裝置、柱塞泵組件、外開式噴嘴，所述電磁驅動裝置包括一個音圈電機和一個儲能裝置，所述柱塞泵組件包括套筒，柱塞，輸入閥，輸出閥，套筒內孔與柱塞外表面滑動配合，所述套筒、柱塞、輸入閥以及輸出閥圍成一個壓送容積，其特征在于：所述壓送容積在音圈電機及儲能裝置的作用下使得容積大小交替變化，以實現碳氫燃料高壓輸出，所述外開噴嘴為一個外開式提升閥，包括一個帶旋流槽的噴嘴閥桿，使碳氫燃料在噴嘴內部產生旋流后霧化噴出，同時旋轉流體的反作用力矩作用到噴嘴桿上使其緩慢旋轉，以防止閥件卡滯。

技術領域

本發明屬于發動機排放控制領域，具體涉及發動機排氣過濾器(DPF)的燃燒再生系統。

背景技術

柴油發動機以其高熱效率和低二氧化碳排放量而成為當今世界極為重要的原動力裝置，廣泛應用于道路及非道路車輛、工程機械、固定動力設備等。缸內直噴增壓汽油機也因為比傳統的汽油機高的熱效率和比功率，在車用發動機中越來越普及。然而，柴油機和缸內直噴汽油機燃燒伴隨產生能夠嚴重污染大氣環境危害生物健康的多種污染物質，包括氮氧化物(NOx)、顆粒物(PM)、碳氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)等。隨著環境問題的日益突出，節能減排已經成為發動機行業最為重要的主題，世界許多國家都推出一系列的發動機及車輛排放標準，并且越來越嚴苛。對此，以內燃機為動力的車輛需要更好的燃燒控制，并且安裝排放后處理系統以求滿足越來越嚴格的排放要求。

其中，排氣后處理包括在排氣管路中設置各種催化轉化器和捕捉器，以柴油機顆粒物過濾器(DPF＝Diesel Particulate Filter)為例，DPF系統是用陶瓷或者金屬載體將碳煙過濾以免排放到大氣中，但隨著碳煙坦言顆粒物在過濾載體中的積累，發動機的排氣背壓不斷地上升，這時需要將燃油霧化噴入排氣系統，讓排氣溫度升高，將積累的碳煙燒掉，從而完成顆粒物過濾器(DPF)的再生。在此過程中燃油噴射計量精度需要嚴格的控制，如噴射不足可能導致再生無法完成，若噴射過量可能導致溫度過高從而燒毀DPF過濾載體。

在現有的技術中，有兩種主要的噴射計量技術路線。一條技術路線是供液泵系統僅僅提供一個恒定的壓力，噴射量依靠電磁噴嘴的開啟時間長短進行計量，例如汽油和柴油的共軌系統，以及德國博世出售的DENOXTRONIC 2.2等尿素噴射裝置；另一種是采用螺線管裝置驅動的柱塞泵計量裝置，這是依靠柱塞的位移量計量每個脈沖的噴射量。對于后者，美國專利(專利號：US20150082775A)公開了一種計量裝置，即：一種螺線管驅動的柱塞泵，柱塞套與螺線管固定，柱塞固定在電樞上，在一個T型空間中作固定行程的往復運動，單次脈沖的噴射量則由柱塞的運動行程決定。所述計量裝置的缺點在于：柱塞與電樞頭尾相接，軸向尺寸較長，運動質量較大，如果完全依靠柱塞-套筒的配合提供摩擦付，則運動件的重心將在支撐摩擦付之外，運動慣性將會影響耐久性；若在彈簧相對套筒的另一端布置一個柱塞的滑動支撐(即所述磁力套筒，MAGNET SLEEVE 67)，或者布置一個電樞的滑動支撐，則需要嚴格控制套筒與滑動支撐的同軸度，制造難度較大，尤其是在柱塞的滑動支撐與彈簧之間，需要額外布置一個彈簧座(snap ring 68)，彈簧座的安裝工藝也是比較復雜的。除此之外，由于運動部件質量和摩擦力相對較大，將會限制柱塞往復運動的頻率。

此外，燃油的霧化程度也直接決定著排氣處理的效果。現有的噴射計量系統采用的以直流電機驅動的外置膜片或者柱塞泵為動力源產生噴射壓力的裝置，或直接將DEF 液噴入發動機排氣管，或噴入一個混合腔，依靠高壓氣流與DEF混合增壓后再噴入發動機排氣管。然而，實際噴射產生的霧化效果較差，且高壓空氣源的提供本身是個問題。常用的改進為將噴嘴設計為多孔且噴孔非常細小，例如直徑小于0.2mm的噴孔，這樣噴孔容易受DEF析出結晶體或者排氣顆粒的堵塞，系統可靠性難以保證。

綜上，考慮到排氣后處理裝置的計量精度、噴射效果等的需求，提出一種霧化效果好、計量精度高且不增加成本的新技術方案是十分有必要。

發明內容

本發明針對上述問題，之目的在于提供一種控制精度高，霧化效果好，適應性強的噴射裝置。