一種易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統，包括尿素箱、壓縮空氣源、尿素噴出機構和控制器。設置兩路與壓縮空氣源相連接且獨立協調交替承擔尿素供給與噴射功能的尿素壓力容器及尿素噴出機構構成的分系統；各分系統中，尿素壓力容器有電磁閥與壓縮空氣源連接并置有進、排氣電磁閥；二尿素壓力容器通過電磁閥連接，利用其進、排氣電磁閥調節(jié)來產生恒定的空氣壓力用于給尿素溶液加壓，兩個尿素壓力容器的工作壓力為0.8～1.0MPa。本發(fā)明尿素噴射系統中采用氣體壓力源來控制尿素溶液的噴射壓力，使尿素噴嘴入口處壓力恒定，顯著提高了尿素溶液噴射量的計量準確性和穩(wěn)定性。
【專利說明】一種易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于柴油機排氣后處理的尿素噴射系統，它屬于內燃機廢氣凈化系統；更具體地說，涉及一種采用氣體壓力源作為動力向柴油機排氣系統噴射尿素溶液，用于降低柴油機NOx排放的選擇性催化還原SCR系統。
【背景技術】
[0002]為了實現尿素噴射，現有的SCR尿素噴射系統基本采用兩種噴射方式:氣助式與非氣助式。其工作原理為采用直流電動泵對尿素溶液加壓。在道路與非道路車輛與船舶的應用中都需要由蓄電池向該電動泵供電，需要大量蓄電池能耗。最近提出的氣壓式尿素噴射系統如CN102032029A專利、CN102242658A專利、CN101975103A專利采用氣壓源作為動力將尿素溶液加到一定的壓力后，通過控制尿素噴嘴的電磁閥占空比達到噴射計量目標。這些系統雖然從原理上是可行的，但在實際應用中存在很多問題，并不實用。而且對成本、材料要求、安全性、可靠性與結構設計上都有很大的改進空間。。

【發(fā)明內容】

[0003]為了解決現有技術蓄電池能耗過高的問題以及氣壓式尿素噴射計量裝置設計中的不足，本發(fā)明提供了一種采用氣體壓力源的結構SCR尿素噴射系統。
[0004]本發(fā)明所采用的技術方案是:
[0005]一種易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統，通過調節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計量尿素的噴射量，包括尿素箱、壓縮空氣源、尿素噴出機構和控制器。設置兩路與壓縮空氣源相連接且獨立協調交替承擔尿素供給與噴射功能的尿素壓力容器及尿素噴出機構構成的分系統；各分系統中，尿素壓力容器有電磁閥與壓縮空氣源連接并置有進、排氣電磁閥；二尿素壓力容器通過電磁閥連接，利用其進、排氣電磁閥調節(jié)來產生恒定的空氣壓力用于給尿素溶液加壓，兩個尿素壓力容器的工作壓力為0.8?1.0MPa0
[0006]尿素壓力容器、尿素箱內及物料管路上設置有與控制器并受其控制的液位探測單元、溫度探測和加熱執(zhí)行單元；系統中的氣體壓力源壓力、尿素壓力容器內溶液壓力、溫度和液位參數反饋給控制器，并由控制器根據設定的程序控制尿素容器加熱繼電器開關，從而調節(jié)尿素壓力容器內溶液的溫度。
[0007]尿素壓力容器的下段采用便于物料匯集的縮徑結構。尿素壓力容器的安裝位置高于尿素箱液面。
[0008]這樣，系統中包括與壓縮空氣源相連接的兩個尿素壓力容器獨立協調并交替工作，每一個與壓縮空氣源相連接的尿素壓力容器承擔尿素供給與噴射功能，利用其進、排氣電磁閥調節(jié)來產生恒定的空氣壓力用于給尿素溶液加壓。壓縮空氣源可采用小型空氣壓縮機或壓縮空氣儲氣罐，其中空氣壓縮機的出口壓力通常是0.8?1.0MPa。這種方案適用于各種道路與非道路車輛及船舶，對于采用空氣剎車的商用車，可以利用原有的空壓機和儲氣罐。[0009]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:首先，由于尿素噴射系統中采用了氣體壓力源來控制尿素溶液的噴射壓力，所以能使尿素噴嘴入口處的壓力恒定，顯著地減小了尿素溶液脈沖噴射造成的管內壓力波，消除了不穩(wěn)定壓力波對尿素噴嘴噴射量的不利影響。從而顯著地提高了尿素溶液噴射量的計量準確性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明采用一種易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統示意圖。
[0011]1、壓縮空氣入口 ；2、儲氣罐；3、壓縮空氣出口 ；4、空氣濾清器；5、加熱繼電器開關與尿素箱加熱電阻絲；6、尿素箱溫度傳感器；7、尿素水溶液過濾器；8、尿素水溶液面；9、尿素水溶液位傳感器；10、尿素箱；11、尿素噴嘴；12、尿素管路；13、加熱繼電器與尿素管路加熱電阻絲；14、尿素泵內溫度傳感器信號輸入；15、尿素壓力容器I壓力傳感器；16、尿素壓力容器I加熱繼電器與加熱電阻絲；17、尿素壓力容器I液位傳感器；18、尿素壓力容器I ;19、尿素壓力容器I開關電磁閥；20、尿素壓力容器II開關電磁閥；21、尿素壓力容器I尿素液面；22、尿素壓力容器II尿素液面；23、尿素壓力容器II壓力傳感器；24、尿素壓力容器I液位傳感器；25、尿素壓力容器II加熱繼電器與加熱電阻絲；26、尿素壓力容器II進氣電磁閥；27、尿素壓力容器II放氣電磁閥；28、尿素壓力容器I/II放氣管端頭；29、尿素壓力容器I/II真空氣泵；30、尿素壓力容器I進氣電磁閥；31、尿素壓力容器I放氣電磁閥；32、電控單兀；33、電控單兀傳感器信號輸入端；34、電控單兀執(zhí)行器信號輸出端；35、加熱繼電器；36、尿素管路；37、發(fā)動機冷卻液入口(用于冷卻尿素噴嘴)；38、發(fā)動機冷卻液出口(用于冷卻尿素噴嘴)；39、壓力容器I尿素噴嘴電磁閥；40、尿素加注口 ；41、尿素泵外殼；42、發(fā)動機冷卻液入口(用于冷卻尿素噴嘴)；43、發(fā)動機冷卻液出口(用于冷卻尿素噴嘴)；44、高壓空氣管路；45、發(fā)動機CAN總線信號輸入。
[0012]圖2為本發(fā)明兩個尿素噴嘴在SCR后處理裝置上布置示意圖。
[0013]圖3為圖2A - B截面首I]視圖。
[0014]圖4位本發(fā)明另一實施方案的示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0016]本發(fā)明是一種采用氣體壓力源的尿素噴射系統，其中氣體壓力源可以是一種高壓儲氣瓶，或者是空氣壓縮機和儲氣罐，兩種方式其工作原理類似?，F以空氣壓縮機和儲氣罐實施為例。
[0017]如圖1、2所示，由小型空氣壓縮機經壓縮空氣入口向儲氣罐2充氣。作為車輛用氣體壓力源，工作壓力一般為0.8?1.0MPa0 18為尿素壓力容器I，本實施例選用的尿素壓力容器I/II容積各是1L。尿素壓力容器I/II進氣電磁閥30/26處于關閉狀態(tài)，尿素壓力容器I/II放氣電磁閥31/27處于打開狀態(tài),尿素壓力容器I/II開關電磁閥19/20打開,尿素壓力容器I/II中安裝的空氣真空泵29抽走壓力容器I/II中的部分空氣形成一定的真空度，尿素箱10中的尿素在壓差的作用下被抽到尿素壓力容器I/II中，當尿素壓力容器I/II液位傳感器15/23檢測到尿素溶液上升到一定的高度后，這時關閉尿素壓力容器I/II的電磁閥31/27，尿素壓力容器I/II開關電磁閥19/20。同時打開尿素壓力容器I的進氣電磁閥30。尿素壓力容器I通過尿素管路36同尿素噴嘴39連接。尿素壓力容器I內的空氣壓力通過尿素壓力容器I的進氣電磁閥30與放氣電磁閥31調節(jié)至恒定的壓力。這樣使壓力容器I中尿素的壓力始終保持恒定的壓力，建立恒定的壓力容器I內部壓力。通過調節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計量尿素的噴射量。壓力容器I承擔所需尿素供給功能以及尿素噴射計量功能。所有的閥門與空氣真空泵由電控單元32調節(jié)。當壓力容器I中的尿素用盡后，切換到壓力容器II，通過壓力容器II的進氣閥26與放氣閥27來調節(jié)至恒定的空氣壓力，這樣使壓力容器II中尿素溶液壓力始終保持同高壓空氣相同的恒定的壓力，建立恒定的壓力容器內部壓力，通過調節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計量尿素的噴射量，壓力容器II所有的閥門與空氣真空泵開關由尿素計量控制單元調節(jié)。在使用壓力容器II工作時，壓力容器I可以獨立工作將尿素從尿素箱中抽到壓力容器中，并建立恒定的工作壓力。這樣壓力容器I與II交替使用。
[0018]尿素壓力容器I及尿素壓力容器II上均裝有電加熱絲16、26，其內部安裝溫度傳感器26與液位傳感器17、24，壓力傳感器15、23，相關的尿素管道加熱絲，由電控單元32控制。
[0019]尿素冷卻裝置由冷卻劑入口管37、冷卻劑出口管38用來冷卻尿素噴嘴39，防止尿素噴嘴39過熱損壞。尿素冷卻裝置由冷卻劑入口管42、冷卻劑出口管43用來冷卻尿素噴嘴11，防止尿素噴嘴11過熱損壞。尿素罐10上安裝有液位傳感器9,測量尿素溶液的液位高度；在尿素罐上還裝有溫度傳感器6，測量尿素溶液的溫度并反饋給電控單元32 ;采用加熱繼電器開關與尿素箱加熱電阻絲5 (或發(fā)動機冷卻液)加熱尿素箱中的尿素。圖2和圖3中給出了兩個獨立工作尿素噴嘴的安裝布置圖。
[0020]對一些特殊需求，也可以采用圖4所示的一套壓力容器與尿素噴射系統來工作，其原理同兩個尿素泵類似。
[0021]本發(fā)明中尿素噴射系統的控制裝置和控制方法屬于現有技術，因此在本說明書中不再詳細說明。
【權利要求】
1.一種易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統，通過調節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計量尿素的噴射量，包括尿素箱、壓縮空氣源、尿素噴出機構和控制器，其特征在于，設置兩路與壓縮空氣源相連接且獨立協調交替承擔尿素供給與噴射功能的尿素壓力容器及尿素噴出機構構成的分系統；各分系統中，尿素壓力容器有電磁閥與壓縮空氣源連接并置有進、排氣電磁閥；二尿素壓力容器通過電磁閥連接，利用其進、排氣電磁閥調節(jié)來產生恒定的空氣壓力用于給尿素溶液加壓，兩個尿素壓力容器的工作壓力為0.8?1.0MPa0
2.根據權利要求1所述之易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統，其特征在于，尿素壓力容器、尿素箱內及物料管路上設置有與控制器并受其控制的液位探測單元、溫度探測和加熱執(zhí)行單元；系統中的氣體壓力源壓力、尿素壓力容器內溶液壓力、溫度和液位參數反饋給控制器，并由控制器根據設定的程序控制尿素容器加熱繼電器開關，從而調節(jié)尿素壓力容器內溶液的溫度。
3.根據權利要求1所述之易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統，其特征在于，所述尿素壓力容器的下段采用便于物料匯集的縮徑結構。
4.根據權利要求1所述之易于控制的氣壓式尿素計量噴射系統，其特征在于，所述尿素壓力容器的安裝位置高于尿素箱液面。
【文檔編號】F01N9/00GK103993936SQ201410211342
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月19日 優(yōu)先權日:2014年5月19日
【發(fā)明者】胡廣地 申請人:西南交通大學