本發(fā)明涉及SCR技術(shù)，特別涉及氣助式尿素噴射系統(tǒng)及氣助式尿素噴射控制方法。

背景技術(shù)：

為了滿足越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)，單靠柴油機(jī)燃燒過程的改進(jìn)，各種優(yōu)化策略的應(yīng)用，達(dá)到國Ⅳ法規(guī)排放要求已是極限。為此各類排氣后處理裝置的研發(fā)應(yīng)聲而起。機(jī)外凈化技術(shù)包括前處理技術(shù)和后處理技術(shù)。前處理技術(shù)通過改變進(jìn)氣和燃油質(zhì)量，來減少發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)燃燒過程中污染物的生成；后處理技術(shù)通過對(duì)排氣系統(tǒng)中已經(jīng)生成的污染物進(jìn)行處理，減少發(fā)動(dòng)機(jī)最終排放的污染物。相對(duì)于前處理技術(shù)，后處理技術(shù)的方法較多，效果較好。

目前，柴油機(jī)尾氣后處理技術(shù)中最為主流的技術(shù)為選擇性催化還原技術(shù)(SCR),SCR技術(shù)的主要原理是向尾氣中噴尿素，尿素水解成氨氣，在催化劑的作用下與尾氣中的氮氧化物反應(yīng)，將其還原成對(duì)環(huán)境無害的氮?dú)狻?/p>

尿素噴射系統(tǒng)是SCR系統(tǒng)中的核心零部件，目前主流的尿素噴射系統(tǒng)有非氣助式尿素噴射系統(tǒng)和氣助式尿素噴射系統(tǒng)，氣助式尿素噴射系統(tǒng)需要輔助氣源，提高噴嘴霧化。

具體地，如圖1所示，現(xiàn)有的氣助式尿素噴射系統(tǒng)包括尿素進(jìn)液口A、尿素回液口B、進(jìn)氣口C、尿素噴射口D、泵進(jìn)口單向閥1、尿素泵2、泵出口單向閥3、背壓閥4、空氣單向閥5、溢流閥6、空氣減壓閥7、空氣電磁閥8、空氣促動(dòng)閥9、壓力開關(guān)10及尿素噴嘴11。

其中，該氣助式尿素噴射系統(tǒng)工作過程大體分為排空過程、等待過程、噴射過程和吹掃過程四個(gè)步驟：

鑰匙開關(guān)轉(zhuǎn)到ON位置，尿素泵2(例如為隔膜泵)開始排空，空氣電磁閥8關(guān)閉，空氣促動(dòng)閥9關(guān)閉，尿素由尿素進(jìn)液口A沿著由帶有箭頭的線E指示的路徑經(jīng)尿素回液口B流回尿素箱，排空完成后尿素泵的電機(jī)停轉(zhuǎn)；

排空完成后，空氣電磁閥8打開，空氣促動(dòng)閥9打開，尿素回液通道被關(guān)閉，壓縮空氣由進(jìn)氣口C沿著由帶有箭頭的線F指示的路徑經(jīng)尿素噴射口D和尿素噴嘴11吹出，此過程中尿素噴射管中沒有尿素；

當(dāng)有尿素噴射需求時(shí)，電機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，尿素噴射管中重新預(yù)注尿素；當(dāng)無尿素噴射需求時(shí)，電機(jī)停轉(zhuǎn)，尿素噴射管中尿素被壓縮空氣吹出，因此，每次有尿素噴射需求時(shí)，尿素噴射管將被重新預(yù)注尿素，并且電機(jī)將由0rpm運(yùn)轉(zhuǎn)到規(guī)定的轉(zhuǎn)速，這樣就導(dǎo)致尿素噴射延時(shí)。

可見，尿素噴射管內(nèi)尿素重新預(yù)注和電機(jī)重新運(yùn)轉(zhuǎn)到規(guī)定轉(zhuǎn)速是影響氣助式噴射系統(tǒng)響應(yīng)性的主要兩個(gè)因素，這兩個(gè)因素導(dǎo)致氣助式尿素噴射系統(tǒng)響應(yīng)性差，進(jìn)而影響柴油機(jī)的尾氣排放。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決上述缺陷，特別是能夠提高氣助式噴射系統(tǒng)的尿素噴射響應(yīng)性，及時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放。上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提供了一種氣助式尿素噴射系統(tǒng)，所述氣助式尿素噴射系統(tǒng)包括尿素進(jìn)液口、尿素回液口、進(jìn)氣口、尿素噴射口、泵進(jìn)口單向閥、尿素泵、泵出口單向閥、背壓閥、空氣單向閥、溢流閥、空氣減壓閥、空氣電磁閥、空氣促動(dòng)閥、壓力開關(guān)、尿素噴嘴以及設(shè)置在所述尿素噴嘴上的噴嘴單向閥，所述尿素進(jìn)液口、所述泵進(jìn)口單向閥、所述尿素泵、所述泵出口單向閥、所述背壓閥、所述尿素噴射口、所述噴嘴單向閥以及所述尿素噴嘴依次連接構(gòu)成尿素噴射回路，并且，所述尿素進(jìn)液口、所述泵進(jìn)口單向閥、所述尿素泵、所述泵出口單向閥、所述壓力開關(guān)、所述空氣促動(dòng)閥以及所述尿素回液口通過管路依次連接構(gòu)成尿素回液回路，并且，所述進(jìn)氣口、所述空氣電磁閥、所述空氣減壓閥、所述溢流閥以及所述空氣單向閥通過管路依次連接構(gòu)成尿素吹掃回路。

另外，所述氣助式尿素噴射系統(tǒng)還包括第二溢流閥，所述第二溢流閥設(shè)置在所述壓力開關(guān)與所述空氣電磁閥之間的管路上。

另外，所述尿素泵為隔膜泵。

本發(fā)明還提供了一種氣助式尿素噴射控制方法，所述氣助式尿素噴射控制方法是利用根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的氣助式尿素噴射系統(tǒng)來執(zhí)行的，所述氣助式尿素噴射控制方法包括以下步驟：

S1：在鑰匙開關(guān)打到ON位置時(shí)，尿素泵進(jìn)入初始狀態(tài)，完成尿素泵上電自檢；

S2：自檢無故障后尿素泵進(jìn)入泵停狀態(tài)；

S3：當(dāng)排空條件滿足時(shí)尿素泵進(jìn)入排空狀態(tài)，此時(shí)尿素從尿素進(jìn)液口沿尿素回液回路經(jīng)尿素回液口流回尿素箱，將尿素泵液壓腔的空氣排出；

S4：排空完成后等待尿素噴射指令；

S5：判斷是否有尿素噴射指令，若有尿素噴射指令，則空氣電磁閥打開，尿素回液回路被關(guān)閉，尿素泵的電機(jī)按照需求轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，尿素從尿素進(jìn)液口經(jīng)尿素噴射回路從尿素噴嘴噴出，進(jìn)行尿素噴射，若無尿素噴射指令，則空氣電磁閥關(guān)閉，尿素回液回路被打開，電機(jī)以一定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)尿素噴射回路中存留部分尿素；

S6：當(dāng)鑰匙開關(guān)打到OFF位置時(shí)，尿素泵進(jìn)入吹掃狀態(tài)，空氣電磁閥打開，尿素回液回路被打開，電機(jī)停轉(zhuǎn)，壓縮空氣將尿素噴射回路中的尿素吹出，避免在噴嘴單向閥和尿素噴嘴處結(jié)晶。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

本發(fā)明在尿素噴嘴中安裝單向閥，在硬件上改動(dòng)小，簡單修改尿素泵的控制邏輯的情況下，就能達(dá)到提高氣助式尿素噴射系統(tǒng)響應(yīng)性的目的。此外，本發(fā)明能夠明顯降低柴油機(jī)排放標(biāo)定難度，降低NOx排放，改善環(huán)境。

本發(fā)明在無尿素噴射需求時(shí)，尿素管中仍存留部分尿素，減少尿素噴射管重新預(yù)注的時(shí)間，并且電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)來“隨時(shí)待命”，提高了電機(jī)的響應(yīng)性；再通過相應(yīng)邏輯的配合，既能夠保證尿素泵的正常工作，又能大大提高尿素噴射的響應(yīng)性，及時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放。

附圖說明

通過閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中的氣助式尿素噴射系統(tǒng)；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的氣助式尿素噴射系統(tǒng)；

圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的氣助式尿素噴射控制方法的控制流程圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開的示例性實(shí)施方式。雖然附圖中顯示了本公開的示例性實(shí)施方式，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施方式所限制。相反，提供這些實(shí)施方式是為了能夠更透徹地理解本公開，并且能夠?qū)⒈竟_的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。

現(xiàn)在將參照?qǐng)D2來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的氣助式尿素噴射系統(tǒng)，該氣助式尿素噴射系統(tǒng)包括尿素進(jìn)液口A、尿素回液口B、進(jìn)氣口C、尿素噴射口D、泵進(jìn)口單向閥1、尿素泵(例如為隔膜泵)2、泵出口單向閥3、背壓閥4、空氣單向閥5、溢流閥6、空氣減壓閥7、空氣電磁閥8、空氣促動(dòng)閥9、壓力開關(guān)10、尿素噴嘴11以及設(shè)置在尿素噴嘴11上的噴嘴單向閥13。尿素進(jìn)液口A、泵進(jìn)口單向閥1、尿素泵2、泵出口單向閥3、背壓閥4、尿素噴射口D、噴嘴單向閥13以及尿素噴嘴11依次連接構(gòu)成尿素噴射回路。尿素進(jìn)液口A、泵進(jìn)口單向閥1、尿素泵2、泵出口單向閥3、壓力開關(guān)10、空氣促動(dòng)閥9以及尿素回液口B通過管路依次連接構(gòu)成尿素回液回路。進(jìn)氣口C、空氣電磁閥8、空氣減壓閥7、溢流閥6、空氣單向閥5通過管路依次連接構(gòu)成尿素吹掃回路。

增加噴嘴單向閥13的優(yōu)點(diǎn)在于：在尿素噴射狀態(tài)下，從有尿素噴射需求到無噴射需求時(shí)，保證尿素不被壓縮空氣吹到排氣管中(此時(shí)需要通過控制邏輯關(guān)閉空氣電磁閥9)，而在有尿素噴射需求(此時(shí)需要通過控制邏輯打開空氣電磁閥9)時(shí)，尿素噴射管不需要重新預(yù)注尿素。

另外，該氣助式尿素噴射系統(tǒng)還包括第二溢流閥12，第二溢流閥12設(shè)置在壓力開關(guān)10與空氣電磁閥9之間的管路上。

增加第二溢流閥12的優(yōu)點(diǎn)在于：在無尿素噴射量的情況下，尿素回流的同時(shí)保持噴射管內(nèi)的尿素具有一定壓力。

下面結(jié)合圖2和圖3來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式的氣助式尿素噴射控制方法，該氣助式尿素噴射控制方法是利用上述氣助式尿素噴射系統(tǒng)來執(zhí)行的，該氣助式尿素噴射控制方法包括以下步驟：

S1：在鑰匙開關(guān)打到ON位置時(shí)，尿素泵進(jìn)入初始狀態(tài)，完成尿素泵上電自檢；

S2：自檢無故障后(即，上電自檢完成)尿素泵進(jìn)入泵停狀態(tài)；

S3：當(dāng)排空條件滿足時(shí)尿素泵進(jìn)入排空狀態(tài)，此時(shí)尿素從尿素進(jìn)液口沿尿素回液回路經(jīng)尿素回液口流回尿素箱(如由圖2中帶有箭頭的線G指示的路徑)，將尿素泵液壓腔的空氣排出；

S4：排空完成后(即，建壓完成)等待尿素噴射指令(即，等待進(jìn)入噴射狀態(tài))；

S5：判斷是否有尿素噴射指令(即，噴射量是否為0)，若有尿素噴射指令(即，噴射量不為0)，則空氣電磁閥打開，尿素回液回路(即，尿素回流)被關(guān)閉，尿素泵的電機(jī)按照需求轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，尿素從尿素進(jìn)液口經(jīng)尿素噴射回路從尿素噴嘴噴出，進(jìn)行尿素噴射，若無尿素噴射指令(即，噴射量為0)，則空氣電磁閥關(guān)閉，尿素回液回路(即，尿素回流)被打開，電機(jī)以一定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)尿素噴射回路中存留部分尿素；

S6：當(dāng)鑰匙開關(guān)打到OFF位置(或者故障或者通訊中斷)時(shí)，尿素泵進(jìn)入吹掃狀態(tài)，空氣電磁閥打開，尿素回液回路被打開，電機(jī)停轉(zhuǎn)，壓縮空氣將尿素噴射回路中的尿素吹出(如由圖2中帶有箭頭的線H指示的路徑)，避免在噴嘴單向閥和尿素噴嘴處結(jié)晶。

本發(fā)明在尿素噴嘴中安裝單向閥，在硬件上改動(dòng)小，簡單修改尿素泵的控制邏輯的情況下，就能達(dá)到提高氣助式尿素噴射系統(tǒng)響應(yīng)性的目的。此外，本發(fā)明能夠明顯降低柴油機(jī)排放標(biāo)定難度，降低NOx排放，改善環(huán)境。

本發(fā)明在無尿素噴射需求時(shí)，尿素管中仍存留部分尿素，減少尿素噴射管重新預(yù)注的時(shí)間，并且電機(jī)以一定的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)來“隨時(shí)待命”，提高了電機(jī)的響應(yīng)性；再通過相應(yīng)邏輯的配合，既能夠保證尿素泵的正常工作，又能大大提高尿素噴射的響應(yīng)性，及時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的尾氣排放。

另外，該氣助式尿素噴射控制方法還包括以下步驟：從泵停狀態(tài)、排空狀態(tài)、噴射狀態(tài)接收診斷命令，進(jìn)入故障診斷狀態(tài)，并且在有故障的情況下發(fā)出通訊中斷或點(diǎn)火開關(guān)關(guān)閉并進(jìn)入泵停狀態(tài)。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。