車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及柴油機(jī)霧化裝置技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供 給裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著國(guó)家對(duì)大氣環(huán)境污染治理的重視，汽車排放的尾氣污染也越來(lái)越受到關(guān)注， 尤其是采用柴油動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)排放的NOx污染物，迫切需要采取有效的尾氣后處理手段將 其降低，減少NOx等污染物帶來(lái)的一系列環(huán)境問(wèn)題。為了滿足日趨嚴(yán)格的排放法規(guī)，國(guó)內(nèi)外 許多汽車及發(fā)動(dòng)機(jī)制造商已經(jīng)開(kāi)始把SCR技術(shù)運(yùn)用到其產(chǎn)品上，這意味著SCR技術(shù)開(kāi)始進(jìn) 入實(shí)用階段，與之配套的尿素栗也進(jìn)入實(shí)用階段。目前，雖然國(guó)內(nèi)幾家主要車用柴油機(jī)企業(yè) 已經(jīng)在尿素栗的領(lǐng)域開(kāi)展了研究，但基本上以國(guó)外技術(shù)引進(jìn)應(yīng)用為主，核心技術(shù)仍主要掌 握在國(guó)外相關(guān)廠家手中，應(yīng)用成本高昂、使用條件要求多、運(yùn)行維護(hù)成本高使得引進(jìn)國(guó)外技 術(shù)體系的柴油機(jī)尾氣后處理SCR系統(tǒng)尿素計(jì)量霧化裝置在我國(guó)推廣應(yīng)用困難。而隨著國(guó)家 大氣污染防治法規(guī)的施行，柴油機(jī)尾氣后處理國(guó)IV排放法規(guī)已于2015年1月1日實(shí)行，為 符合我國(guó)采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系的排放法規(guī)，在柴油機(jī)尾氣后處理中采用歐洲通行的SCR系統(tǒng) 技術(shù)已成為我國(guó)柴油機(jī)行業(yè)的必然選擇。為在我國(guó)特定國(guó)情條件下推行柴油機(jī)尾氣SCR后 處理系統(tǒng)，研發(fā)生產(chǎn)符合我國(guó)國(guó)情需要的尿素計(jì)量霧化裝置成為行業(yè)的迫切需求。
[0003] 目前，在SCR后處理系統(tǒng)中常用的引進(jìn)國(guó)外技術(shù)路線的尿素溶液供給裝置分為兩 種，一種利用車身壓縮空氣輔助噴射形式的氣助式尿素計(jì)量栗，典型代表為依米泰克尿素 栗；另一種是無(wú)壓縮空氣輔助形式尿素栗，典型代表為博世尿素栗。氣助式尿素栗是利用車 輛剎車系統(tǒng)、氣動(dòng)門系統(tǒng)的壓縮空氣，通過(guò)噴嘴后將尿素計(jì)量裝置供給的尿素溶液霧化后 帶入到柴油機(jī)尾氣催化反應(yīng)裝置參與催化還原反應(yīng)，降低NOx濃度。非氣助式尿素栗是直 接將一定壓力的尿素溶液通過(guò)特殊噴嘴裝置送入排氣歧管，借助尿素溶液自身壓力和噴嘴 進(jìn)行霧化后參與催化還原反應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了滿足國(guó)四排放法規(guī)的要求，目前在尿素加注設(shè)施不完善以及無(wú)壓縮空氣的情 況下，為節(jié)省成本，現(xiàn)有中、輕卡多采用廢氣再循環(huán)（EGR，Exhaust-gas Recirculation)， 結(jié)合柴油氧化催化（DOC，Diesel Oxidation Catalyst)顆粒氧化催化（POC，Particle Oxidation Catalyst)技術(shù)。但是，隨著排放法規(guī)不斷升級(jí)，當(dāng)實(shí)施國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)以后續(xù)更 嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)后，按照歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)路線，采用SCR技術(shù)降低氮氧化物污染物排 放是最佳技術(shù)路線。
[0005] 即本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是：SCR系統(tǒng)中，氣助式尿素栗對(duì)車身壓縮空氣高度依 賴，且工作時(shí)由于其用氣量較大，容易對(duì)壓縮空氣式剎車系統(tǒng)和氣動(dòng)門系統(tǒng)造成潛在失效 威脅。非氣助式尿素栗的噴嘴裝置加工精度要求高，且熱可靠性的要求很高，一般需要利用 尿素溶液或者柴油機(jī)冷卻液對(duì)噴嘴進(jìn)行冷卻；此外在柴油機(jī)排氣溫度較低時(shí)，非氣助式尿 素栗的霧化效果有限，容易在排氣歧管壁或催化劑端面形成尿素結(jié)晶。由于氣助式尿素栗 霧化效果明顯，升級(jí)后多采用氣助式尿素栗，但是，由于中輕卡的購(gòu)買成本遠(yuǎn)低于重卡，因 此中輕卡排放升級(jí)的成本要比重卡高。在相同技術(shù)路線下，比如都要加裝尿素罐時(shí)，輕卡排 放升級(jí)成本要增加50%，對(duì)于中輕卡用戶來(lái)說(shuō)，升級(jí)成本過(guò)高。
[0006] 本發(fā)明的目的是：（1)解決了傳統(tǒng)的氣助式尿素計(jì)量霧化供給裝置對(duì)車身壓縮空 氣的依賴，減少SCR系統(tǒng)對(duì)車身系統(tǒng)的潛在失效威脅。（2)擴(kuò)大SCR系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，在自 身無(wú)壓縮空氣的中輕卡等使用中輕型柴油機(jī)車輛，也可以使用SCR系統(tǒng)進(jìn)行尾氣后處理。 (3)采用模塊化設(shè)計(jì)，集尿素栗模塊、超聲波霧化模塊和吹送模塊于一體，計(jì)量超聲波霧化 供給裝置的模塊便于組裝和更換，降低SCR系統(tǒng)應(yīng)用和維護(hù)成本。（4)能夠全方位替代進(jìn)口 技術(shù)路線的氣助式尿素栗裝置，為國(guó)內(nèi)整機(jī)廠和整車廠提供更多技術(shù)路線選擇。本發(fā)明的 可提供一種成本低廉、性能高效、加工容易霧化充分的集成式尿素栗技術(shù)，開(kāi)發(fā)一種高效的 柴油機(jī)尾氣后處理霧化供給裝置技術(shù)。
[0007] 在計(jì)量超聲波霧化供給裝置中，根據(jù)排氣中NOx的濃度向其中精確噴入尿素水溶 液。實(shí)際上，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)工況不同，NOx排放量也不同。如果還原劑噴入過(guò)量會(huì)導(dǎo)致多余的 順 3隨廢氣排入大氣，造成二次污染。相反地，還原劑噴入量過(guò)少會(huì)導(dǎo)致SCR系統(tǒng)NOx轉(zhuǎn)化 效率降低。為了實(shí)時(shí)地精確控制還原劑的噴入量，SCR后處理裝置的尿素水溶液供給系統(tǒng) 起著至關(guān)重要的作用。本發(fā)明將設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)精確、快速響應(yīng)的尿素水溶液計(jì)量系統(tǒng)。
[0008] 為解決以上技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝 置，包括尿素箱、計(jì)量控制電控模塊、尿素吸取模塊、過(guò)濾模塊、超聲波霧化模塊、吹送模塊、 溫度測(cè)量模塊和加熱模塊。所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置連接在排氣歧管 上，所述排氣歧管中設(shè)置有SCR催化反應(yīng)裝置。
[0009] 其中，尿素栗模塊通過(guò)控制栗驅(qū)動(dòng)膜片快速吸液和排液，每次膜片吸液2ml，通過(guò) 控制栗的頻率精確計(jì)量質(zhì)量濃度32. 5 %尿素水溶液的吸液量。吸液管通過(guò)控制閥打開(kāi)，排 液管關(guān)閉，快速吸液；吸液管關(guān)閉，排液管打開(kāi)，慢速排液。
[0010] 所述超聲波霧化模塊采用超聲波霧化，通過(guò)控制將霧化后的尿素水溶液顆粒吹入 尾氣排氣歧管道中，無(wú)需噴嘴，加工難度低。超聲波霧化模塊霧化后的尿素水溶液顆粒只有 IOum左右。霧化后的尿素水溶液將隨著管路進(jìn)入排氣歧管道并隨著尾氣進(jìn)入催化反應(yīng)箱體 內(nèi)，進(jìn)行氨解和催化還原反應(yīng)。
[0011] 具體來(lái)說(shuō)，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0012] -種車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置，其特征在于，包括計(jì)量控制電控模 塊1、尿素吸取模塊、超聲波霧化模塊4和吹送模塊8，所述尿素吸取模塊包括有尿素栗模塊 2和尿素存儲(chǔ)器11，所述尿素存儲(chǔ)器11與超聲波霧化模塊4和壓力傳感器10聯(lián)通，所述超 聲波霧化模塊4與霧化尿素管路14和吹送模塊8聯(lián)通，所述壓力傳感器10與計(jì)量控制電 控模塊1的輸入端電路連接，尿素栗模塊2、吹送模塊8和超聲波霧化模塊4與計(jì)量控制電 控模塊1的輸入、輸出端電路連接；
[0013] 其中，所述計(jì)量控制電控模塊1通過(guò)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)信息和SCR系統(tǒng)工作信 息控制整個(gè)車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置的工作狀態(tài)。
[0014] 優(yōu)選的，所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置，其中，所述尿素栗模塊2和 尿素存儲(chǔ)器11之間設(shè)置有過(guò)濾模塊9。
[0015] 優(yōu)選的，所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置，其中，所述超聲波霧化模塊 4為內(nèi)置超聲波霧化模塊，安裝有超聲波高頻振蕩單元。
[0016] 優(yōu)選的，所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置，其中，所述尿素栗模塊2通 過(guò)尿素吸液管路7聯(lián)通尿素箱13,所述尿素吸液管路7設(shè)置有控制閥6,控制吸取尿素水溶 液或者換向使尿素水溶液回流工作。
[0017] 優(yōu)選的，所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置，其中，所述尿素栗模塊2還 可與尿素箱13通過(guò)尿素回流管路12聯(lián)通。
[0018] 優(yōu)選的，所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置，其中，所述尿素吸取模塊和 所述超聲波霧化模塊4內(nèi)部均安裝有溫度測(cè)量模塊5和加熱模塊3,所述溫度測(cè)量模塊5和 加熱模塊3與所述計(jì)量控制電控模塊1連接。
[0019] 優(yōu)選的，所述車載尿素溶液計(jì)量超聲波霧化供給裝置的給液方法，包括下述步 驟：
[0020] 1)計(jì)量控制電控模塊1計(jì)算出尿素吸取量，控制尿素栗模塊2工作，吸取所需尿素 溶液，存儲(chǔ)于尿素存儲(chǔ)器11中；
[0021] 2)當(dāng)尿素存儲(chǔ)器11溶液存儲(chǔ)壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，尿素存儲(chǔ)器11的尿素溶液進(jìn)入 超聲波霧化模塊4,利用超聲波進(jìn)行霧化；
[0022] 3)霧化尿素在吹送模塊8的作用下，進(jìn)入霧化尿素管路14。
[0023] 優(yōu)選的，所述的給液方法，其中，還包括下述步驟：
[0024] 當(dāng)溫度測(cè)量模塊5檢測(cè)到計(jì)量超聲波霧化供給裝置溫度低于特定溫度時(shí)，啟動(dòng)加 熱模塊3,對(duì)計(jì)量超