專利名稱：尿素還原劑的二閥噴射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種尿素還原劑的二閥噴射方法，應(yīng)用于汽車尾氣的后處理行業(yè)。
背景技術(shù)：
未來幾年內(nèi)，全球的汽車生產(chǎn)商，特別是美國和歐洲關(guān)于汽車氮氧化物NOx和微粒PM 的排放達(dá)標(biāo)方面將強(qiáng)制性地實(shí)施一些更嚴(yán)厲的規(guī)格，例如，歐5和歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。在排放法規(guī)的壓力下，一方面國外的車用重負(fù)荷柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級和 改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR (Selective Catalytic Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)，DPF (Diesel Particulate Filter)顆粒捕捉器，DOC (Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH3,作為還原劑的NH3和發(fā)動機(jī)排氣 中的NOx在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無毒的N2和H2O,從而達(dá) 到凈化的目的。SCR技術(shù)自70年代開始在國外作為發(fā)電廠等的固定源使用的脫硝技術(shù)而進(jìn) 行了開發(fā)和廣泛應(yīng)用。為應(yīng)對新的環(huán)保法規(guī)的要求，國外從90年已開始把SCR技術(shù)成功移 植到柴油汽車上，并相應(yīng)進(jìn)行了 SCR催化劑工藝技術(shù)和尿素還原劑的開發(fā)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了工 業(yè)化應(yīng)用，例如，歐洲和日本。目前，歐洲的大多數(shù)制造商已經(jīng)開始堅(jiān)定不移的采用SCR技 術(shù)來實(shí)現(xiàn)歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。例如，在歐洲的7家主要商用汽車公司中，有5家(戴克、雷諾、 依維柯、沃爾沃和達(dá)夫)選擇SCR技術(shù)來達(dá)到歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。另外兩家(斯堪尼亞和曼)則 傾向于EGR技術(shù)，但也不排斥SCR技術(shù)。以戴克集團(tuán)為例，自2005年元月開始，就推出滿足 歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)的Actros牌重型載貨車，并給一個(gè)時(shí)髦的名字‘BlueTec’。BlueTec的后 處理方式均采用SCR技術(shù)。根據(jù)戴克的研究結(jié)果表明，SCR技術(shù)與歐3標(biāo)準(zhǔn)水平的汽車相 比，能夠節(jié)省燃油3 6%，NOx的排放可低于歐4限值，如對SCR進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，達(dá)到歐 6限值也毫無問題。國外如此熱衷于SCR技術(shù)的原因，主要是SCR具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以在柴油車 的排氣溫度250 550°C的范圍內(nèi)具有50 85%的NOx去除效率，并能有效降低PM的排放 水平；SCR能輕松滿足歐4和歐5水平，也具有達(dá)到歐6水平的潛力；目前達(dá)到歐4采用的 SCR技術(shù)，發(fā)動機(jī)的燃油耗可降低3 6%;SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對較低；SCR 對車用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量不敏感?；谝陨戏治?，SCR后處理技術(shù)也最適合中國的 車輛狀況和車用燃油狀況。如果2008年在中國推廣應(yīng)用車載SCR后處理技術(shù)，必須解決好尿素還原劑供應(yīng)、 尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、氨氣泄露量等至關(guān)重要 的技術(shù)難點(diǎn)。上述各點(diǎn)都涉及到尿素還原劑的問題。在這些問題中，尿素還原劑的噴射霧 化策略是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。它涉及到催化劑表面的堵塞問題、催化劑活性問題、還原劑效率、氨 氣逃逸以及二次污染控制等問題。對于預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)國4排放的車輛，其發(fā)動機(jī)已經(jīng)完成機(jī)內(nèi)的優(yōu)化，NOx去除率在 35^40%即可滿足國4排放標(biāo)準(zhǔn)，NOx去除率在65 70%即可滿足國5排放標(biāo)準(zhǔn)。想象中只 需連接上SCR后處理裝置就可以作為國4車輛銷售，事實(shí)上面對的問題遠(yuǎn)不止此；采用整
3套進(jìn)口的SCR后處理裝置，成本高達(dá)1200(Γ15000元/套，而尿素噴射和控制部分就占到 2500^4000元，而且一旦損壞，不能保修，必須整體更換，費(fèi)用用戶難以承受；但是，可以僅 僅采用進(jìn)口尿素噴射和控制關(guān)鍵組建的部分，來配裝國內(nèi)的SCR后處理裝置，此時(shí)，尿素噴 射和控制部分就必須花費(fèi)350(Γ5000元的成本才能買到。尿素噴射和控制部分絕對是SCR 后處理成套裝置的關(guān)鍵和核心部分。對標(biāo)國外的SCR后處理裝置中的尿素噴射和控制部分，各家采用的技術(shù)方式不 同，既有獨(dú)立的尿素噴射和控制部分，然后輸送尿素還原劑到噴嘴；也有把尿素噴射和控制 部分集成到尿素還原劑噴嘴上的，其目的都是適時(shí)適量的提供尾氣去除NOx所需要的尿素 還原劑。例如，按照理論噴量的曲線A進(jìn)行，或者是按照低于理論值的曲線B進(jìn)行。尿素噴射和控制部分的適時(shí)適量的提供尾氣所需要的尿素還原劑的技術(shù)，可以采 用串聯(lián)在尿素管路上的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)來實(shí)現(xiàn)，也可以采用精密的電磁流量控制閥來 實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，精度高的電磁流量控制閥完全可以實(shí)現(xiàn)精密電磁質(zhì)量流量計(jì)的功能。對小量程的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，依靠排氣溫度或尾氣中的NOx水平作 為模擬量來控制開啟度，完全能滿足要求，但是，目前小量程的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)幾乎 100%是進(jìn)口品，其價(jià)格通常在2000(Γ30000元/個(gè)左右，整車廠和整車用戶無法承受，國產(chǎn) 的小量程的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)還是空白點(diǎn)。將來也會有產(chǎn)品面世。對小量程的精密的電磁流量控制閥進(jìn)行試驗(yàn)，依靠排氣溫度或尾氣中的NOx水平 作為模擬量來控制開啟度，完全能滿足要求，但是，目前小量程的精密的電磁流量控制閥幾 乎100%也是進(jìn)口品，其價(jià)格通常在800(Γ15000元/個(gè)左右，整車廠和整車用戶無法承受， 國產(chǎn)的小量程的精密的電磁流量控制閥還是空白點(diǎn)。隨著國內(nèi)制造業(yè)整體水平的提高，這 種國產(chǎn)的小量程的精密的電磁流量控制閥將會面世，預(yù)計(jì)其價(jià)格在1500元/個(gè)以下。國產(chǎn)的小量程的精度不太高的電磁流量控制閥有大量的市場供應(yīng)，而且，價(jià)格非 常低廉，平均成本120元/個(gè)左右。國產(chǎn)的小量程的電磁流量控制閥精度不太高的主要原 因是閥芯的關(guān)鍵運(yùn)動部件的材料選擇和加工精度同國外相差較大，實(shí)測結(jié)果表明，國產(chǎn)的 小量程的電磁流量控制閥的流量的精度誤差約士30%。例如，在實(shí)際的尿素還原劑噴射和控制中，根據(jù)控制策略，尿素還原劑的流量從 5、5g/min之間變化。如果選擇一個(gè)國產(chǎn)的精度不太高的電磁流量控制閥來實(shí)現(xiàn)控制，理論 設(shè)定的流量是5、5g/min，當(dāng)某個(gè)工況需要60g/min的還原劑供應(yīng)量，根據(jù)其誤差，其真實(shí) 的流量范圍可能達(dá)到42 78g/min，對于42g/min的流量，可能的結(jié)果是尿素還原劑的供應(yīng) 量不足，無法除去規(guī)定量的NOx ；而對于78g/min的流量，可能的結(jié)果是尿素還原劑的供應(yīng) 量超標(biāo)，雖然能除去規(guī)定量的N0X，但是，一定會造成NH3的過量逃逸，形成新的污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種尿素還原劑的二閥噴射方法，其能滿足國4 SCR標(biāo)準(zhǔn)要求， 不產(chǎn)生NH3逃逸量，可以取消對NH3進(jìn)行氧化處理的DOC裝置，簡化車輛配置，降低成本。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，尿素還原劑的二閥噴射方法，其特征在于尿素 還原劑箱上的管路和過濾器串聯(lián)連接，液體在壓力驅(qū)動下經(jīng)過管路流經(jīng)過濾器，過濾器的 管線與兩個(gè)電磁流量控制閥并聯(lián)連接，兩個(gè)電磁流量控制閥單獨(dú)或同時(shí)啟動連接穩(wěn)壓閥， 穩(wěn)壓閥18與尿素還原劑噴嘴相通，在空氣輔助下噴射到排氣管中。
來自溫度傳感器或NOx傳感器的信號模擬量，反饋到控制單元，控制單元控制分別 單獨(dú)啟動兩個(gè)電磁流量控制閥，或同時(shí)啟動電磁流量控制閥，構(gòu)成3個(gè)計(jì)量水平的控制平 臺，形成一個(gè)近似拋物線的曲線C。本發(fā)明的積極效果在于采用常規(guī)的工業(yè)電磁流量控制閥，依據(jù)不同的控制邏輯， 解決了原用尿素還原劑劑量的問題，具有很高的可靠性和實(shí)用價(jià)值。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述以空氣輔助和空氣動力的噴射系統(tǒng) 進(jìn)行描述，如圖1中，尿素還原劑的二閥噴射方法，其特征在于尿素還原劑箱1上的管路2 和過濾器5串聯(lián)連接，液體在壓力驅(qū)動下經(jīng)過管路2流經(jīng)過濾器5，過濾器5的管線與兩個(gè) 電磁流量控制閥3和4并聯(lián)連接，兩個(gè)電磁流量控制閥單獨(dú)或同時(shí)啟動連接穩(wěn)壓閥8，穩(wěn)壓 閥8與尿素還原劑噴嘴10相通，在空氣輔助下噴射到排氣管11中。來自溫度傳感器7或NOx傳感器9的信號模擬量，反饋到控制單元6，控制單元6 控制電磁流量控制閥3或電磁流量控制閥4分別單獨(dú)啟動，或同時(shí)啟動電磁流量控制閥3 和4，構(gòu)成3個(gè)計(jì)量水平的控制平臺，形成一個(gè)近似拋物線的曲線C。實(shí)施例1
來自溫度傳感器7或NOx傳感器9的信號模擬量，反饋到控制單元6，控制單元6根據(jù) 設(shè)定的控制邏輯分別單獨(dú)啟動電磁流量控制閥3，尿素還原劑的劑量水平分別為Q。滿足 中小流量的尿素還原劑的供給劑量。實(shí)施例2
來自溫度傳感器7或NOx傳感器9的信號模擬量，反饋到控制單元6，控制單元6根據(jù) 設(shè)定的控制邏輯啟動電磁流量控制閥4，尿素還原劑的劑量水平分別為Cp滿足中流量的 尿素還原劑的供給劑量。實(shí)施例3
來自溫度傳感器7或NOx傳感器9的信號模擬量，反饋到控制單元6，控制單元6根據(jù) 設(shè)定的控制邏輯同時(shí)啟動電磁流量控制閥3和4 ；尿素還原劑的劑量水平分別為Q。滿足 大流量的尿素還原劑的供給劑量。
權(quán)利要求
尿素還原劑的二閥噴射方法，其特征在于尿素還原劑箱上的管路和過濾器串聯(lián)連接，液體在壓力驅(qū)動下經(jīng)過管路流經(jīng)過濾器，濾器的管線與兩個(gè)電磁流量控制閥并聯(lián)連接，兩個(gè)電磁流量控制閥單獨(dú)或同時(shí)啟動連接穩(wěn)壓閥，穩(wěn)壓閥與尿素還原劑噴嘴相通，在空氣輔助下噴射到排氣管中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尿素還原劑的二閥噴射方法，其特征在于所述的來自溫度傳 感器7或NOX傳感器的信號模擬量，反饋到控制單元，控制單元控制單獨(dú)啟動兩個(gè)電磁流量 控制閥或同時(shí)啟動兩個(gè)電磁流量控制閥，構(gòu)成3個(gè)計(jì)量水平的控制平臺，形成一個(gè)近似拋 物線的曲線C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尿素還原劑的二閥噴射方法，其特征在于尿素還原劑箱上的管路和過濾器串聯(lián)連接，液體在壓力驅(qū)動下經(jīng)過管路流經(jīng)過濾器，過濾器的管線與兩個(gè)電磁流量控制閥并聯(lián)連接，兩個(gè)電磁流量控制閥單獨(dú)或同時(shí)啟動連接穩(wěn)壓閥，穩(wěn)壓閥與尿素還原劑噴嘴相通，在空氣輔助下噴射到排氣管中。其采用常規(guī)的工業(yè)電磁流量控制閥，依據(jù)不同的控制邏輯，解決了原用尿素還原劑劑量的問題，具有很高的可靠性和實(shí)用價(jià)值。
文檔編號F01N3/24GK101929379SQ20101027711
公開日2010年12月29日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者候福建, 劉國軍, 崔龍, 應(yīng)善強(qiáng), 張克金, 李文祥, 王丹, 魏曉川 申請人:中國第一汽車集團(tuán)公司