專利名稱：一種雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種將還原劑噴入內(nèi)燃機的尾氣處理系統(tǒng)中以便除去尾氣中管制物質(zhì)的裝置，更具體地說，是使用氣動液壓泵來將液體還原劑噴入內(nèi)燃機尾氣處理系統(tǒng)的一種雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)。
背景技術：
目前，從內(nèi)燃機排出的廢氣中對環(huán)境有害的物質(zhì)，如碳氫化合物(HC)、一氧化碳(CO)、顆粒物質(zhì)(PM)和氮氧化物(NOx)等是需要從尾氣中去除的管制氣體。在稀燃發(fā)動機中，由于存在大量過剩的氧氣，一些無需外加還原劑的被動裝置如三元催化裝置等，通常無法像在大多數(shù)的火花點燃式發(fā)動機中那樣有效地去除具有氧化性的物質(zhì)NOx。為了減少稀薄燃燒發(fā)動機的NOx排放，人們開發(fā)了不同的使用還原劑的主動裝置技術。在這些技術中，通常還原劑先被計量然后注入尾氣。還原劑和尾氣形成的混合物進入SCR (選擇性催化還原)催化劑裝置，在SCR催化劑裝置中還原劑與NOx生成無毒的物質(zhì)，如氮氣、二氧化碳和水。在SCR系統(tǒng)中，可以使用不同的還原劑，如氨(NH3 )、碳氫化合物(HC)和氫(H2 )。其中，氨SCR由于高轉(zhuǎn)換效率和寬溫度窗口從而得到最廣泛的使用。氨可直接供應到SCR系統(tǒng)中。但是由于在處理純氨中的安全問題和困難，通常在氨SCR系統(tǒng)中使用的是尿素。尿素可以在尾氣中熱解和水解，從而得到氨。通常，在SCR控制系統(tǒng)中，首先由E⑶(發(fā)動機控制單元)計算所需的氨流量。然后根據(jù)尿素對氨的生成比，計算所需的尿素流量并把流量計量命令發(fā)送到計量噴射系統(tǒng)。在計量噴射系統(tǒng)中，尿素溶液被計量并注入到廢氣中。在一般情況下，與燃油控制類似，還原劑的計量也有兩種方法:一種方法是使用計量泵，通過控制泵浦速率來精確地控制還原劑的流量；另一種方法則更像是一種共軌燃料控制方法，在該方法中，首先在盛有還原劑的“軌”或緩沖器中建立恒定的壓力，然后通過調(diào)整與緩沖器連接的還原劑噴射器在一個重復周期中的開啟時間來對還原劑流量進行控制。還原劑的霧化對SCR轉(zhuǎn)換效率是非常重要的，特別是在尿素SCR系統(tǒng)中，因為尿素需要熱解和水解成氨，而尾氣所提供的熱能是有限的。在上面提到的第一種還原劑計量方法中，雖然控制簡單，但由于沒有還原劑的壓力控制，為了達到良好的霧化效果，除了要用精心設計的噴嘴，通常還需要額外的空氣來提供連續(xù)的氣流供給。對連續(xù)氣流和精確控制計量泵的要求限制了該方法的應用。第二種還原劑計量方法并不需要額外的空氣供應來促進霧化，因為在高壓下，經(jīng)由良好設計的噴嘴噴射還原劑可獲得良好的霧化效果，然而在該方法中，由于壓力控制的要求，一般要使用由電動機驅(qū)動的液體泵，如隔膜泵，同時也需要一個復雜的電機控制系統(tǒng)來建立和維持軌壓。此外，為避免低環(huán)境溫 度下的還原劑凍結(jié)，在計量控制系統(tǒng)關閉之前，需要將存留在系統(tǒng)內(nèi)的還原劑殘液清除。在前面提到的第一種還原劑計量方法中，可用壓縮空氣將還原劑殘余液驅(qū)回箱體。但在第二種方法中，必須用額外的還原劑流量控制來將還原劑殘余液驅(qū)回。在計量噴射控制系統(tǒng)里，如果有還原劑殘留在連接管路中，管路加熱裝置也是必需的。與對還原劑液箱的加熱控制不一樣，管路加熱是一種分布式的加熱，對其進行閉環(huán)控制比較困難并且價格昂貴。除使用特殊的PTC (正溫度系數(shù))加熱器，還需要對加熱功率和管路的耐用性精心地進行平衡，以避免局部過熱而導致其損壞。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術中存在的不足，降低還原劑計量噴射系統(tǒng)的復雜性，獲得良好的性能，本發(fā)明提供一種雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，可以使用低氣壓源。技術方案:為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，包括還原劑供給裝置、壓縮空氣源、用于控制向尾氣系統(tǒng)注入還原劑流量的還原劑噴射器和DCU ;所述還原劑供給裝置包括還原劑供給模塊、還原劑液箱模塊、氣動液壓泵和液壓緩沖器；所述還原劑液箱模塊包括箱體；所述氣動液壓泵的第一入口端口通過單向閥流體地耦合到還原劑液箱模塊，所述氣動液壓泵的第二入口端口流體地連接到所述壓縮空氣源，氣動液壓泵的第一出口端口釋放氣動液壓泵中的壓縮空氣，還原劑從氣動液壓泵的第二出口端口流出后進入液壓緩沖器，液壓緩沖器提供還原劑給還原劑噴射器；所述D⑶通過控制從壓縮空氣源經(jīng)過第二入口端口流向氣動液壓泵的空氣流以及經(jīng)過第一出口端口釋放的空氣流來控制還原劑壓力，同時通過調(diào)節(jié)所述還原劑噴射器的打開時間來控制加入到尾氣系統(tǒng)的還原劑的量；所述氣動液壓泵包括并聯(lián)的第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵，所述第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵分別有一個吸液沖程和一個加壓沖程，在所述加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關閉所述閉環(huán)控制，通過調(diào)整所述還原劑噴射器的開啟時間來控制流體輸送量；第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵交替進行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。作為優(yōu)選，第一氣動液壓泵與第一進氣電磁閥流體地連接在一起，第一進氣電磁閥通過空氣通道流體連接到第一 T型連接器的一側(cè)端口 ；第一 T型連接器的另一側(cè)端口流體地連接到第二進氣電磁 閥的入口，第二進氣電磁閥的出口流體地連接到第二氣動液壓泵；第一 T型連接器的中心端口流體地連接到壓縮空氣源；第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵的第一空氣釋放電磁閥和第二空氣釋放電磁閥通過第二 T型連接器流體連接在一起；第二 T型連接器的中心端口被流體地連接到消音器以減小釋放空氣時的噪聲。所述第一氣動液壓泵的還原劑供給端口與第三T型連接器的一側(cè)端口連接，第三T型連接器的另一個側(cè)端口通過管路流體地連接到第二氣動液壓泵的供給端口，第三T型連接器的中心端口通過第二入口端口流體連接到還原劑供給模塊；第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵的還原劑輸出端口通過第一通道和第二通道流體地連接到第四T型連接器的兩個側(cè)端口，第四T型連接器的中心端口流體地連通到液壓緩沖器的還原劑供給端口。作為優(yōu)選，所述氣動液壓泵包括泵體，泵體內(nèi)部設有活塞，活塞在所述泵體內(nèi)上下移動，活塞將泵體的內(nèi)部空間分成上層的壓縮空氣空間和下層的還原劑室；壓縮空氣空間流體地連接到所述第一出口端口和第二入口端口，還原劑室流體地連接到所述第一入口端口和第二出口端口 ；當所述活塞移動到其最底端位置時通過流體通路和單向閥將所述壓縮空氣空間流體地耦合到所述還原劑室。
作為優(yōu)選，所述活塞進一步地在所述泵體的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室，所述中間空氣室流體地連接到周圍環(huán)境。有益效果:本發(fā)明的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，以簡單的壓力控制來建立和保持高軌壓，從而利用氣動液壓泵來實現(xiàn)計量噴射。氣動液壓泵不使用電動機，因此不需要持續(xù)地消耗電能和復雜的電機控制，也不需要連續(xù)的空氣供給。本發(fā)明對還原劑的壓力的變化不敏感，因而可以在變化的還原劑壓力下進行準確的流量計量噴射，使用雙泵交替工作，保證了還原劑壓力恒定。本發(fā)明中，計量噴射過程結(jié)束時壓縮空氣會將還原劑殘余液排回箱體中，這個特殊的清除過程提高了計量噴射系統(tǒng)的可靠性，并降低了系統(tǒng)的復雜性。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a為本發(fā)明中氣動液壓泵和液壓緩沖器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2b為本發(fā)明中的沖程控制算法的流程圖，該沖程控制算法用于控制圖2a中的氣動液壓泵系統(tǒng)； 圖2c為本發(fā)明中的壓力控制算法的流程圖，該壓力控制算法用于控制圖2a中的氣動液壓泵系統(tǒng)；圖3a為本發(fā)明中的氣動液壓泵系統(tǒng)正常計量噴射時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3b為本發(fā)明中的氣動液壓泵系統(tǒng)清除還原劑時的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明中的氣動液壓泵位于還原劑液箱模塊中的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5a為PWM控制器的包含有信號流程圖的框圖，該PWM控制器用于控制還原劑的計量噴射流量；圖5b為包含有信號流程圖的框圖，圖中所示的為圖5a中的PWM控制器的PWM控制豐旲塊;圖5c為包含有信號流程圖的框圖，該信號流程圖所示的為一個PWM信號生成電路；圖5d為中斷服務程序的流程圖，該程序用于圖5b所示的開啟時間和周期確定控制；圖5e為在產(chǎn)生PWM信號時的信號時序圖，該PWM信號由圖5d所示的中斷服務程序所產(chǎn)生；圖6為本發(fā)明的氣動液壓泵系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7a為還原劑傳送控制的狀態(tài)流程圖；圖7b為啟始控制的中斷服務程序流程圖；圖7c為清除控制的中斷服務例程流程圖；圖8為使用發(fā)動機渦輪增壓器提供壓縮空氣的氣動液壓泵的示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。如圖1至圖8所示，本發(fā)明的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，包括還原劑供給裝置、壓縮空氣源、用于控制向尾氣系統(tǒng)注入還原劑流量的還原劑噴射器130和D⑶140 ;所述還原劑供給裝置包括還原劑供給模塊110、還原劑液箱模塊120、氣動液壓泵和液壓緩沖器；所述還原劑液箱模塊120包括箱體400 ;所述氣動液壓泵的第一入口端口 117通過單向閥205流體地耦合到還原劑液箱模塊120，所述氣動液壓泵的第二入口端口 111流體地連接到所述壓縮空氣源，氣動液壓泵的第一出口端口 112釋放氣動液壓泵中的壓縮空氣，還原劑從氣動液壓泵的第二出口端口 208流出后進入液壓緩沖器，液壓緩沖器提供還原劑給還原劑噴射器130 ;所述D⑶140通過控制從壓縮空氣源經(jīng)過第二入口端口 111流向氣動液壓泵的空氣流以及經(jīng)過第一出口端口 112釋放的空氣流來控制還原劑壓力，同時通過調(diào)節(jié)所述還原劑噴射器130的打開時間來控制加入到尾氣系統(tǒng)的還原劑的量；所述氣動液壓泵包括并聯(lián)的第一氣動液壓泵610和第二氣動液壓泵620，所述第一氣動液壓泵610和第二氣動液壓泵620分別有一個吸液沖程和一個加壓沖程，在所述加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關閉所述閉環(huán)控制，通過調(diào)整所述還原劑噴射器130的開啟時間來控制流體輸送量;第一氣動液壓泵610和第二氣動液壓泵620交替進行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。本實施例中，所述液壓緩沖器設有入口端口 218和出口端口 115 ;所述入口端口218通過單向閥217流體地耦合到所述氣動液壓泵的第二出口端口 208，所述出口端口 115耦合到還原劑噴射器130。所述液壓緩沖器內(nèi)部設有活塞214，活塞214根據(jù)液壓緩沖器中的還原劑壓力在液壓緩沖器中上下移動。還包括流體通道125和返回管路止流閥137 ;所述流體通道125流體地將所述還原劑噴射器130耦合到所述還原劑液箱模塊120，所述返回管路止流閥137控制流體通道125內(nèi)流體的流動。所述DCT140進一步被配置成通過開啟所述返回管路止流閥137來排出在所述氣動液壓泵內(nèi)的還原劑。所述氣動液壓泵放置在箱體400之中。所述壓縮空氣源包括渦輪增壓器840。所述氣動液壓泵包括泵體300，泵體300內(nèi)部設有活塞302，活塞302在所述泵體300內(nèi)上下移動，活塞302將泵體300的內(nèi)部空間分成上層的壓縮空氣空間340和下層的還原劑室330 ;壓縮空氣空間340流體地連接到所述第一出口端口 112和第二入口端口 111，還原劑室330流體地連接到所述第一入口端口 117和第二出口端口 208 ;當所述活塞302移動到其最底端位置時通過流體通路312和單向閥314將所述壓縮空 氣空間340流體地耦合到所述還原劑室330。所述活塞302進一步地在所述泵體300的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室310，所述中間空氣室310流體地連接到周圍環(huán)境。所述活塞302進一步地在所述泵體300的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室310，并且除了當所述活塞位于其最底端位置時，中間空氣室310流體地連接到周圍環(huán)境。還包括T型連接器220，所述T型連接器220的高壓入口通過第二入口端口 111流體地耦合到所述壓縮空氣源，T型連接器220的低壓出口流體連接到所述第一出口端口 112，第一出口端口 112流體地耦合到周圍環(huán)境。所述液壓緩沖器底部裝有壓力傳感器219，壓力傳感器219提供還原劑的壓力感測值作為液壓緩沖器的流體壓力指示。所述液壓緩沖器中的還原劑殘液由壓縮空氣排回到所述箱體400中，利用壓縮空氣清除在還原劑噴射器130中的流體殘余物。根據(jù)從所述壓力傳感器219得到的壓力感測值用脈沖寬度調(diào)制的方法在一個重復的控制周期中控制流體輸出量從而控制流體輸送流量。所述脈沖寬度調(diào)制方法包括兩級控制，其中第一級控制通過根據(jù)至少從壓力傳感器219獲得的壓力感測值周期性地命令一個第二級控制來產(chǎn)生一個第二級信號，從而產(chǎn)生一個第一級PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號。在所述加壓沖程中從所述壓縮空氣源輸送空氣到氣動液壓泵，在所述吸液沖程中從所述氣動液壓泵中釋放空氣。所述DCU140還包括反饋控制器；反饋控制器進行的反饋控制包括通過根據(jù)從壓力傳感器219中得到的感測值從所述壓縮氣源輸送空氣到所述氣動液壓泵，在所述氣動液壓泵中保留空氣，以及從所述氣動液壓泵中釋放空氣來調(diào)節(jié)氣動液壓泵中的空氣量。在所述第一氣動液壓泵610的加壓沖程建立液壓緩沖器中的流體壓力；啟動反饋控制，開始所述第二氣動液壓泵620的吸液沖程，所述反饋控制在第一氣動液壓泵610的加壓沖程中利用壓力傳感器219的壓力感測值來維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定；再啟動一個反饋控制，然后開始第一氣動液壓泵610的吸液沖程，所述反饋控制在第二氣動液壓泵610的加壓沖程中利用壓力傳感器219的壓力感 測值來維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定；通過調(diào)整還原劑噴射器130的開啟時間控制流體輸送量。本發(fā)明的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，以簡單的壓力控制來建立和保持高軌壓，從而利用氣動液壓泵來實現(xiàn)計量噴射。氣動液壓泵不使用電動機，因此不需要持續(xù)地消耗電能和復雜的電機控制，也不需要連續(xù)的空氣供給。本發(fā)明對還原劑的壓力的變化不敏感，因而可以在變化的還原劑壓力下進行準確的流量計量噴射，使用雙泵交替工作，保證了還原劑壓力恒定。在本發(fā)明中，計量噴射過程結(jié)束時壓縮空氣會將還原劑殘余液排回箱體400中，這個特殊的清除過程降低了還原劑計量噴射系統(tǒng)的復雜性。在本發(fā)明中，液壓緩沖器中的還原劑由氣動液壓泵來提供，氣動液壓泵的第二入口端口 111通過常開電磁閥201與壓縮空氣源相連接，氣動液壓泵的第一出口端口 112通過常閉電磁閥203和一個非必需的消音器204與周圍環(huán)境相連接。氣動液壓泵的工作包括一個加壓沖程和一個吸液沖程。加壓沖程和吸液沖程的變化和氣動液壓泵中的壓力控制由D⑶140通過操作常開電磁閥201與常閉電磁閥203充入和釋放壓縮空氣來完成。在加壓沖程中，液壓緩沖器中的還原劑壓力是由D⑶140中的一個反饋控制器通過從壓力傳感器219得到的還原劑壓力感測值來控制的，而在吸液沖程中，壓力反饋控制器被禁用，同時還原劑壓力由液壓緩沖器來保持。為了實現(xiàn)還原劑計量噴射，液壓緩沖器接到還原劑噴射器130上，并且還原劑噴射器130的還原劑入口 133通過止流閥137連接到還原劑液箱模塊120。計量噴射完成后，止流閥137打開，在氣動液壓泵的壓力下，泵體300和液壓緩沖器中的還原劑殘余物被排出，同時還原劑噴射器130被清洗。還原劑的計量噴射是由一個PWM控制器來控制的，該PWM控制器根據(jù)計量命令來產(chǎn)生一個PWM信號驅(qū)動還原劑噴射器130。這個PWM控制器有兩級。第一級控制器通過周期性地設定第二級控制器控制參數(shù)來產(chǎn)生一個第一級PWM信號，而第二級控制器產(chǎn)生一個第二級PWM信號。第二級控制器的控制參數(shù)是由第一級控制器根據(jù)由液壓緩沖器中的壓力傳感器219產(chǎn)生的還原劑壓力感測值來計算的。在這種方式中，由于壓力變化得到PWM控制器的補償，還原劑噴射的計量精度對壓力變化不敏感。在計量系統(tǒng)中，還原劑的溫度需要保持高于其凍結(jié)點，以便完成低溫環(huán)境的計量噴射。本實施例中，因為還原劑的殘留物可由壓縮空氣清除，如圖4所示，氣動液壓泵可以放置在箱體400中，從而省卻對泵體200的加熱裝置。本發(fā)明也可以使用如圖3a和圖3b所示的氣動液壓泵，能夠使用低于液壓緩沖器中還原劑壓力的壓縮空氣源。為了避免在吸液沖程中可能的壓力降，在本發(fā)明中，連續(xù)的壓力反饋控制是由第一氣動液壓泵610和第二氣動液壓泵620交替地工作來實現(xiàn)的。即當?shù)谝粴鈩右簤罕?10工作在有壓力反饋控制的加壓沖程時，第二氣動液壓泵620進入吸液沖程，而當?shù)诙鈩右簤罕?20進入加壓沖程時，第一氣動液壓泵610則利用吸液沖程進行還原劑的補充。任何時間第一氣動液壓泵610和第二氣動液壓泵620 二者少有一個處在有壓力反饋控制的加壓沖程中，因此還原劑的壓力在液壓緩沖器中始終恒定。閉環(huán)壓力控制和雙級PWM控制使得還原劑壓力對壓縮空氣供給壓力的變化不敏感，而且氣動液壓泵可以在壓縮空氣壓力低于還原劑壓力時工作。此外，由于氣動液壓泵的固有性質(zhì)，空氣消耗量和還原劑的噴射量是相同的，因此并不需要連續(xù)的空氣流。這些新特性使得本發(fā)明中的計量噴射系統(tǒng)可以使用包括發(fā)動機渦輪增壓器840在內(nèi)的多種壓縮空氣源。如圖1所示，在發(fā)動機的后處理系統(tǒng)中，由發(fā)動機100產(chǎn)生的尾氣通過歧管101進入尾氣通道166。在尾氣通道166上，裝有還原劑噴射器130。還原劑噴射器130的電磁閥由D⑶140控制，D⑶140通過信號線145連接到還原劑噴射器130的端口 136。還原劑供給模塊110通過壓力管線131流體地連接到還原劑入口 133從而向還原劑噴射器130提供還原劑。為了避免高溫尾氣對還原劑噴射器130造成損害，可用發(fā)動機冷卻劑對其進行冷卻。發(fā)動機冷卻劑通過一個入口 134和一個出口 135進行循環(huán)，將熱量帶出。從還原劑噴射器130噴出的還原劑與尾氣混合，混合后的氣體通過混合器161進入催化劑模塊163中。在催化劑模塊163中，尾氣中的NOx因發(fā)生SCR反應而得以減少。為了向還原劑噴射器130提供加壓后的還原劑，還原劑供給模塊110的端口 115通過壓力管線131流體地連接到還原劑噴射器130的還原劑入口 133。還原劑供給模塊中的壓力值由壓力傳感器219通過連接到端口 114的線路143報告給ECU140。還原劑供給模塊110的端口 114通過供應管線123和還原劑液箱模塊120的端口 122相連，從還原劑液箱模塊120中提取還原劑。壓縮空氣通過第二入口端口 111進入到還原劑供給模塊110從而為其中的還原劑提供壓力，所述還原劑的壓力由D⑶140通過連接到端口 116的線路146來控制。壓縮空氣由第二出口端口 112得到釋放。還原劑液箱模塊120中還原劑的溫度和液面高度由連接到端口 126的線路141和線路142報告給ECU140。同時還原劑液箱模塊120可被通過入口端口 127和出口端口 128循環(huán)的發(fā)動機冷卻劑加熱?！ぐl(fā)動機冷卻劑流路由電磁止流閥171控制，DCU140通過線路147控制電磁止流閥171。當發(fā)動機100關閉后，為了防止壓力管線131內(nèi)的還原劑殘余液在低溫下凍結(jié)，要對其進行清除，在清除過程中，還原劑要通過由返回管路125和端口 121回流至還原劑液箱模塊120。在返回管路125的內(nèi)部還原劑的流動由返回管路止流閥137控制，D⑶140通過線路148控制返回管路止流閥137。線加熱器132、電加熱器129、電加熱器124和電加熱器113用于解凍在壓力管線131、回路管線125、供應管線123和還原劑供給模塊110中的還原劑，并保持還原劑溫度高于還原劑的凍結(jié)點。D⑶140通過線路144控制線加熱器132、電加熱器129、電加熱器124和電加熱器113。傳感器162通過線路155將催化劑入口排氣溫度傳送到E⑶150，傳感器164通過線路154將催化劑出口溫度傳送到E⑶150，傳感器165通過通信線路153將催化劑出口 NOx濃度傳送到ECU150，ECU150根據(jù)收到的信息和發(fā)動機信息產(chǎn)生還原劑計量噴射流量的命令并發(fā)送給DCU140。所述發(fā)動機信息，比如發(fā)動機的狀態(tài)、冷卻液和機油的溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、燃油噴射流量、尾氣流量、NOx濃度，以及N02/N0X比等，可通過線路152從發(fā)動機110里的傳感器直接獲得，或由傳感器的感測值計算得出。
如圖1所示的還原劑供給模塊110的一個實例是一個如圖2a所示的氣動液壓泵。在所述氣動液壓泵中，還原劑從還原劑液箱模塊120通過端口 117和一個防止回流的單向閥205流入到泵體200中。在泵體200的頂部設有端口 202，端口 202和T型連接器220的下端相連供壓縮空氣進出。T型連接器220的一側(cè)端口通過線路209連接到常開電磁閥201的出口。常開電磁閥201的入口是與壓縮空氣源連接的第二入口端口 111。T型連接器220的另一側(cè)通過線路211連接到常閉電磁閥203的入口。為了降低噪聲，常閉電磁閥203的出口裝有消音器204。消音器204的出口是第一出口端口 112。在泵體200內(nèi)部的壓力下，還原劑通過端口 208、線路207、端口 218，和防止還原劑回流的單向閥217被壓入液壓緩沖器。液壓緩沖器包括液壓緩沖器體210，液壓緩沖器體210內(nèi)裝有活塞214，活塞214上設有槽222，液壓緩沖器體210上擰有蓋子212，蓋子212下部設有槽221，槽221和槽222之間設有彈簧213。液壓緩沖器體210內(nèi)設有限制彈簧213最低位置的阻擋器216?；钊?14與液壓緩沖體210形成了一個封閉的高壓腔230，活塞214外圍的槽223中裝有O型環(huán)215將還原劑密封在高壓腔230中。當還原劑噴射器130被加電后，高壓腔230中的還原劑通過端口 115流出。而高壓腔230中的壓力由壓力傳感器219來監(jiān)測，其壓力值通過端口 114傳送到DCU140。泵體200中的還原劑需要定期地進行補充，在補充后，泵壓被控制到一個常值。通常情況下，向泵系統(tǒng)填充還原劑的過程稱為吸液沖程，從泵體200中擠壓還原劑到液壓緩沖器體210的過程稱為加壓沖程。對泵系統(tǒng)吸液沖程和加壓沖程的控制以及壓力控制是通過對常開電磁閥201和常閉電磁閥203的組合控制來完成的。對常開電磁閥201和常閉電磁閥203的控制有四種模式，如表I所示。表I
權利要求
1.一種雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，其特征在于包括還原劑供給裝置、壓縮空氣源、用于控制向尾氣系統(tǒng)注入還原劑流量的還原劑噴射器(130)和D⑶(140);所述還原劑供給裝置包括還原劑供給模塊(110)、還原劑液箱模塊(120)、氣動液壓泵和液壓緩沖器；所述氣動液壓泵的第一入口端口(117)通過單向閥(205)流體地耦合到還原劑液箱模塊(120)，所述氣動液壓泵的第二入口端口(111)流體地連接到所述壓縮空氣源，氣動液壓泵的第一出口端口(112)釋放氣動液壓泵中的壓縮空氣，還原劑從氣動液壓泵的第二出口端口(208)流出后進入液壓緩沖器，液壓緩沖器提供還原劑給還原劑噴射器(130);所述D⑶(140)通過控制從壓縮空氣源經(jīng)過第二入口端口(111)流向氣動液壓泵的空氣流以及經(jīng)過第一出口端口(112)釋放的空氣流來控制還原劑壓力，同時通過調(diào)節(jié)所述還原劑噴射器(130)的打開時間來控制加入到尾氣系統(tǒng)的還原劑的量；所述氣動液壓泵包括并聯(lián)的第一氣動液壓泵(610)和第二氣動液壓泵(620)，所述第一氣動液壓泵(610)和第二氣動液壓泵(620)分別有一個吸液沖程和一個加壓沖程，在所述加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關閉所述閉環(huán)控制，通過調(diào)整所述還原劑噴射器(130)的開啟時間來控制流體輸送量；第一氣動液壓泵(610)和第二氣動液壓泵(620)交替進行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。
2.根據(jù)權利要求I所述的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，其特征在于第一氣動液壓泵(610 )與第一進氣電磁閥(601)流體地連接在一起，第一進氣電磁閥(601)通過空氣通道(602)流體連接到第一 T型連接器(603)的一側(cè)端口 ；第一 T型連接器(603)的另一側(cè)端口流體地連接到第二進氣電磁閥(606)的入口，第二進氣電磁閥(606)的出口流體地連接到第二氣動液壓泵(620);第一 T型連接器(603)的中心端口流體地連接到壓縮空氣源；第一氣動液壓泵(610)和第二氣動液壓泵(620)的第一空氣釋放電磁閥(605)和第二空氣釋放電磁閥(611)通過第二 T型連接器(608 )流體連接在一起；第二 T型連接器(608 )的中心端口被流體地連接到消音器(609)以減小釋放空氣時的噪聲。
3.根據(jù)權利要求I所述的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，其特征在于所述第一氣動液壓泵(610)的還原劑供給端口與第三T型連接器(614)的一側(cè)端口連接，第三T型連接器(614)的另一個側(cè)端口通過管路(615)流體地連接到第二氣動液壓泵(620)的供給端口，第三T型連接器(614)的中心端口通過第二入口端口( 117)流體連接到還原劑供給模塊(110);第一氣動液壓泵(610)和第二氣動液壓泵(620)的還原劑輸出端口通過第一通道(616)和第二通道(617)流體地連接到第四T型連接器(618)的兩個側(cè)端口，第四T型連接器(618)的中心端口流體地連通到液壓緩沖器的還原劑供給端口。
4.根據(jù)權利要求I所述的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，其特征在于所述氣動液壓泵包括泵體(300)，泵體(300)內(nèi)部設有活塞(302)，活塞(302)在所述泵體(300)內(nèi)上下移動，活塞(302 )將泵體(300 )的內(nèi)部空間分成上層的壓縮空氣空間(340 )和下層的還原劑室(330);壓縮空氣空間(340)流體地連接到所述第一出口端口(112)和第二入口端口(111)，還原劑室(330)流體地連接到所述第一入口端口(117)和第二出口端口(208);當所述活塞(302)移動到其最底端位置時通過流體通路(312)和單向閥(314)將所述壓縮空氣空間(340 )流體地耦合到所述還原劑室(330 )。
5.根據(jù)權利要求4所述的雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，其特征在于所述活塞(302)進一步地在所述泵體(300)的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室(310)，所述中間空氣室(310)流體地連接 到周圍環(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙泵氣壓式尿素計量噴射系統(tǒng)，包括還原劑供給裝置、壓縮空氣源、用于控制向尾氣系統(tǒng)注入還原劑流量的還原劑噴射器和DCU；所述氣動液壓泵包括并聯(lián)的第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵，第一氣動液壓泵和第二氣動液壓泵交替進行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。本發(fā)明以簡單的壓力控制來建立和保持高軌壓，從而利用氣動液壓泵來實現(xiàn)計量噴射。氣動液壓泵不使用電動機，因此不需要持續(xù)地消耗電能和復雜的電機控制，也不需要連續(xù)的空氣供給。本發(fā)明對還原劑的壓力的變化不敏感，因而可以在變化的還原劑壓力下進行準確的流量計量噴射，同時，雙泵的交替工作保證了還原劑壓力恒定。
文檔編號F01N3/20GK103256103SQ20131016404
公開日2013年8月21日 申請日期2013年5月7日 優(yōu)先權日2012年8月22日
發(fā)明者齊寶華 申請人:南京科益環(huán)保科技有限公司