專利名稱：尿素還原劑的多閥噴射裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，應用于汽車尾氣的后處理行業(yè)。
背景技術：
未來幾年內(nèi)，全球的汽車生產(chǎn)商，特別是美國和歐洲關于汽車氮氧化物NOx和微粒PM的排放達標方面將強制性地實施一些更嚴厲的規(guī)格，例如，歐5和歐6排放標準。在排放法規(guī)的壓力下，一方面國外的車用重負荷柴油機正不斷進行技術升級和改進，另一方面，選擇恰當?shù)暮筇幚砑夹g策略和裝備，例如，SCR (Selective Catalytic Reduction)催化轉化還原技術，DPF (Diesel Particulate Filter)顆粒捕捉器，DOC (Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技術的本質是利用尿素在高溫下分解出NH3,作為還原劑的NH3和發(fā)動機排氣中的NOx在催化劑和溫度的綜合作用下進行反應，理想工況下生成無毒的隊和H2O,從而達到凈化的目的。SCR技術自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而進行了開發(fā)和廣泛應用。為應對新的環(huán)保法規(guī)的要求，國外從90年已開始把SCR技術成功移植到柴油汽車上，并相應進行了 SCR催化劑工藝技術和尿素還原劑的開發(fā)驗證，實現(xiàn)了工業(yè)化應用，例如，歐洲和日本。目前，歐洲的大多數(shù)制造商已經(jīng)開始堅定不移的采用SCR技術來實現(xiàn)歐4和歐5標準。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、沃爾沃和達夫)選擇SCR技術來達到歐4和歐5標準。另外兩家(斯堪尼亞和曼)則傾向于EGR技術，但也不排斥SCR技術。以戴克集團為例，自2005年元月開始，就推出滿足歐4和歐5標準的Actros牌重型載貨車，并給一個時髦的名字‘Bluekc’。BlueTec的后處理方式均采用SCR技術。根據(jù)戴克的研究結果表明，SCR技術與歐3標準水平的汽車相比，能夠節(jié)省燃油3 6%，NOx的排放可低于歐4限值，如對SCR進行進一步的優(yōu)化，達到歐 6限值也毫無問題。國外如此熱衷于SCR技術的原因，主要是SCR具有很多優(yōu)點，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，也具有達到歐6水平的潛力；目前達到歐4采用的 SCR技術，發(fā)動機的燃油耗可降低3 6%;SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對較低；SCR 對車用燃油的質量，特別是硫含量不敏感?；谝陨戏治?，SCR后處理技術也最適合中國的車輛狀況和車用燃油狀況。如果2008年在中國推廣應用車載SCR后處理技術，必須解決好尿素還原劑供應、 尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉換效率、氨氣泄露量等至關重要的技術難點。上述各點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關鍵點。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。對于預計實現(xiàn)國4排放的車輛，其發(fā)動機已經(jīng)完成機內(nèi)的優(yōu)化，NOx去除率在
335^40%即可滿足國4排放標準，NOx去除率在65 70%即可滿足國5排放標準。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，事實上面對的問題遠不止此；采用整套進口的SCR后處理裝置，成本高達1200(Γ15000元/套，而尿素噴射和控制部分就占到 250(Γ4000元，而且一旦損壞，不能保修，必須整體更換，費用用戶難以承受；但是，可以僅僅采用進口尿素噴射和控制關鍵組建的部分，來配裝國內(nèi)的SCR后處理裝置，此時，尿素噴射和控制部分就必須花費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鍵和核心部分。對標國外的SCR后處理裝置中的尿素噴射和控制部分，各家采用的技術方式不同，既有獨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進行，或者是按照低于理論值的曲線B進行。尿素噴射和控制部分的適時適量的提供尾氣所需要的尿素還原劑的技術，可以采用串聯(lián)在尿素管路上的精密電磁質量流量計來實現(xiàn)，也可以采用精密的電磁流量控制閥來實現(xiàn)。事實上，精度高的電磁流量控制閥完全可以實現(xiàn)精密電磁質量流量計的功能。對小量程的精密電磁質量流量計進行試驗，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量流量計幾乎 100%是進口品，其價格通常在2000(Γ30000元/個左右，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量流量計還是空白點。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行試驗，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%也是進口品，其價格通常在800(Γ15000元/個左右，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。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，預計其價格在1500元/個以下。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，而且，價格非常低廉，平均成本120元/個左右。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鍵運動部件的材料選擇和加工精度同國外相差較大，實測結果表明，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。如果選擇一個國產(chǎn)的精度不太高的電磁流量控制閥來實現(xiàn)控制，理論設定的流量是5、5g/min，當某個工況需要60g/min的還原劑供應量，根據(jù)其誤差，其真實的流量范圍可能達到42 78g/min，對于42g/min的流量，可能的結果是尿素還原劑的供應量不足，無法除去規(guī)定量的NOx ；而對于78g/min的流量，可能的結果是尿素還原劑的供應量超標，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。專利號為CN200510129691. 6的‘用于控制向SCR催化劑的尿素供給的系統(tǒng)，專利、專利號為CN200510136379. X的‘一種控制還原劑噴入來自內(nèi)燃機的含NOx廢氣流中的裝置’的專利、專利號為CN200810095099.2 ‘一種用于分布內(nèi)燃機廢氣系統(tǒng)中流動性添加劑的裝置’的專利、專利號為CN200920045181. 4的‘一種SCR反應裝置的引射噴氨混合機構’的專利、專利號為CN200810047114.6 ‘一種柴油機SCR系統(tǒng)中使用的控制添藍投放量的控制裝置及控制裝置’的專利、專利號為CN98805M6.6的‘一種減少和廢氣系統(tǒng)相關聯(lián)的貧燃料燃燒發(fā)動機的NOx排放量的裝置’的專利、專利號為CN200580030812.X的‘用于發(fā)動機后處理系統(tǒng)的控制系統(tǒng)’的專利、專利號為CN200480017220.X的‘控制還原劑添加的裝置’的專利等專利，僅僅涉及到尿素還原劑劑量的信號獲取和策略、尿素還原劑噴入的位置、噴口的形狀、管線、混合方式等方面、并沒有提出計量的實際控制辦法和手段。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，其采用6、個流量相同的電磁流量控制閥或電磁比例閥來控制尿素還原劑，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用價值。本實用新型是技術方案是這樣實現(xiàn)的，一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，其特征在于尿素還原劑箱的管路上串聯(lián)有過濾器，液體在壓力驅動下經(jīng)過管路流經(jīng)過濾器，流經(jīng)過濾器的管線上分別與并聯(lián)的6、個電磁流量控制閥或電磁比例閥串聯(lián)，液體流經(jīng)的電磁流量控制閥或電磁比例閥或單獨，或2個同時啟動，或3個同時啟動，或4個同時啟動，或5 個同時啟動，或6個同時啟動，或7個同時啟動，或8個同時啟動，或9個同時啟動，匯集到穩(wěn)壓閥，然后從穩(wěn)壓閥輸送到尿素還原劑噴嘴，在空氣輔助下噴射到排氣管中。
所述的電磁流量控制閥或電磁比例閥的流量范圍為廣12ml/min。
本實用新型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用價值；既能滿足國4以上SCR標準要求，又不至于產(chǎn)生NH3逃逸量，可以取消對NH3進行氧化處理的DOC裝置，簡化車輛配置，降低成本。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步的描述以空氣輔助和空氣動力的噴射系統(tǒng)進行描述，如圖1中，一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，其特征在于尿素還原劑箱1的管路2上串聯(lián)有過濾器5，液體在壓力驅動下經(jīng)過管路2流經(jīng)過濾器5，流經(jīng)過濾器5的管線上分別與并聯(lián)的6、個電磁流量控制閥或電磁比例閥3串聯(lián)，液體流經(jīng)的電磁流量控制閥或電磁比例閥3或單獨，或2個同時啟動，或3個同時啟動，或4個同時啟動，或5個同時啟動，或6個同時啟動，或7個同時啟動，或8個同時啟動，或9個同時啟動，匯集到穩(wěn)壓閥4， 然后從穩(wěn)壓閥4輸送到尿素還原劑噴嘴6，在空氣輔助下噴射到排氣管9中。來自溫度傳感器7或NOx傳感器8的信號模擬量，反饋到控制單元10，控制單元10 根據(jù)設定的控制邏輯分別單獨啟動電磁流量控制閥或電磁比例閥3中的1個，尿素還原劑的劑量水平分別為Ctl，當Ctl的流量選為flOml/min，或當Ctl的流量選為lml/min時，9閥全開的最大流量QCtl是9ml/min，滿足柴油轎車等車型小流量的尿素還原劑的供給劑量。當來自溫度傳感器7或NOx傳感器8的信號模擬量，反饋到控制單元10，控制單元 10根據(jù)設定的控制邏輯分別單獨啟動電磁流量控制閥或電磁比例閥3中的2個，尿素還原劑的劑量水平分別為Ctl，當Ctl的流量選為纊lOml/min，最大流量2Q是16 20ml/min ；或當 C0的流量選為2ml/min時，9閥全開的最大流量9Q是18ml/min，滿足柴油的輕卡等車型中小流量的尿素還原劑的供給劑量。當來自溫度傳感器7或NOx傳感器8的信號模擬量，反饋到控制單元10，控制單元 10根據(jù)設定的控制邏輯分別單獨啟動電磁流量控制閥或電磁比例閥3中的3個，尿素還原劑的劑量水平分別為Ctl，當Ctl的流量選為6、ml/min，最大流量3Q是18 2%il/min ；或當Ctl 的流量選為3ml/min時，9閥全開的最大流量QCtl是27ml/min，也能滿足柴油的輕卡等車型中小流量的尿素還原劑的供給劑量。當來自溫度傳感器7或NOx傳感器8的信號模擬量，反饋到控制單元10，控制單元 10根據(jù)設定的控制邏輯分別單獨啟動電磁流量控制閥或電磁比例閥3中的6個，尿素還原劑的劑量水平分別為Ctl，當Ctl的流量選為reml/min，最大流量6Q是M 36ml/min ；或當C。 的流量選為5ml/min時，9閥全開的最大流量9Q是45ml/min，能滿足柴油的中卡等車型中流量的尿素還原劑的供給劑量。當來自溫度傳感器7或NOx傳感器8的信號模擬量，反饋到控制單元10，控制單元 10根據(jù)設定的控制邏輯分別單獨啟動電磁流量控制閥或電磁比例閥3中的8個，尿素還原劑的劑量水平分別為Ctl，當Ctl的流量選為6 8ml/min，最大流量9(^是48 6%il/min ；或當C。 的流量選為7ml/min時，9閥全開的最大流量QCtl是63ml/min，能滿足柴油的重卡等車型較大流量的尿素還原劑的供給劑量。當來自溫度傳感器7或NOx傳感器8的信號模擬量，反饋到控制單元10，控制單元 10根據(jù)設定的控制邏輯分別單獨啟動電磁流量控制閥或電磁比例閥3中的9個，尿素還原劑的劑量水平分別為Ctl，當Ctl的流量選為KTianl/min，最大流量9Q是9(Tl08ml/min ；或當Ctl的流量選為llml/min時，9閥全開的最大流量9Q是99ml/min，能滿足柴油的超重型重卡等車型最大流量的尿素還原劑的供給劑量。
權利要求1.一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，其特征在于尿素還原劑箱的管路上串聯(lián)有過濾器，液體在壓力驅動下經(jīng)過管路流經(jīng)過濾器，流經(jīng)過濾器的管線上分別與并聯(lián)的6、個電磁流量控制閥或電磁比例閥串聯(lián)，液體流經(jīng)的電磁流量控制閥或電磁比例閥或單獨，或2 個同時啟動，或3個同時啟動，或4個同時啟動，或5個同時啟動，或6個同時啟動，或7個同時啟動，或8個同時啟動，或9個同時啟動，匯集到穩(wěn)壓閥，然后從穩(wěn)壓閥輸送到尿素還原劑噴嘴，在空氣輔助下噴射到排氣管中。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，其特征在于所述的電磁流量控制閥或電磁比例閥的流量范圍為廣12ml/min。
專利摘要本實用新型涉及一種尿素還原劑的多閥噴射裝置，其特征在于尿素還原劑箱的管路上串聯(lián)有過濾器，液體在壓力驅動下經(jīng)過管路流經(jīng)過濾器，流經(jīng)過濾器的管線與并聯(lián)流量為c0的電磁流量控制閥或電磁比例閥串聯(lián)，電磁流量控制閥或電磁比例閥或單獨，或2個同時啟動，或3個同時啟動，或4個同時啟動，或5個同時啟動，或6個同時啟動，或7個同時啟動，或8個同時啟動，或9個同時啟動，流經(jīng)電磁流量控制閥或電磁比例閥的液體匯集到穩(wěn)壓閥，然后從穩(wěn)壓閥輸送到尿素還原劑噴嘴，在空氣輔助下噴射到排氣管中。其既能滿足國4以上SCR標準要求，又不至于產(chǎn)生NH3逃逸量，可以取消對NH3進行氧化處理的DOC裝置，簡化車輛配置，降低成本。
文檔編號F01N3/20GK202047883SQ20102052350
公開日2011年11月23日 申請日期2010年9月9日 優(yōu)先權日2010年9月9日
發(fā)明者候福建, 劉國軍, 崔龍, 應善強, 張克金, 李文祥, 王丹, 魏曉川 申請人:中國第一汽車集團公司