一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于柴油機(jī)排氣后處理的尿素計(jì)量噴射霧化系統(tǒng)，尤其涉及一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法，主要適用于降低系統(tǒng)成本和提高系統(tǒng)可靠性。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油機(jī)排氣后處理的尿素計(jì)量噴射霧化系統(tǒng)屬于內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)，具體地說(shuō)，它是一種用于降低柴油機(jī)Nox排放的SCR(Selective Catalyst Reduct1n)選擇性催化還原系統(tǒng)。
[0003]為了實(shí)現(xiàn)尿素噴射，現(xiàn)有的SCR尿素噴射系統(tǒng)普遍采用直流電動(dòng)隔膜栗對(duì)尿素溶液加壓，但是采用直流電動(dòng)隔膜栗，一方面由于在汽車和其他車船中電動(dòng)隔膜栗都需要由蓄電池向其供電，這加大了蓄電池電能的損耗，另一方面由于電動(dòng)隔膜栗的壓力波動(dòng)，導(dǎo)致尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差。也有SCR尿素噴射系統(tǒng)直接用壓縮空氣經(jīng)過(guò)濾后壓縮尿素溶液的，這樣設(shè)計(jì)雖然能解決蓄電池電能損耗問(wèn)題，但是也帶來(lái)如下問(wèn)題:首先，在過(guò)濾系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，容易污染尿素溶液;其次，系統(tǒng)中的高壓氣囊壓力罐在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)一直處于高壓狀態(tài)，這使得添加尿素不方便，且容易導(dǎo)致對(duì)高壓氣囊壓力罐的誤操作產(chǎn)生安全隱患；最后，系統(tǒng)中設(shè)置了多個(gè)氣體流量電磁閥，且需要定期對(duì)氣體過(guò)濾器進(jìn)行更換，這會(huì)增加系統(tǒng)的整體成本。
[0004]中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)為CN101818675B，授權(quán)公告日為2012年8月15日的發(fā)明公開了一種柴油車用儲(chǔ)液罐加壓式尿素溶液計(jì)量噴射系統(tǒng)，包括儲(chǔ)液罐、噴射器、儲(chǔ)氣罐、第一電磁閥、第二電磁閥、文丘里管、混合器和控制裝置，混合器包括進(jìn)口和與進(jìn)口相對(duì)并與進(jìn)口連通的出口，噴射器安設(shè)在混合器的側(cè)壁中，儲(chǔ)氣罐通過(guò)第一電磁閥分別氣路連接第二電磁閥和儲(chǔ)液罐，儲(chǔ)液罐與噴射器液體連通，第二電磁閥氣路連接文丘里管，文丘里管與混合器的進(jìn)口氣路連通，控制裝置電連接第一電磁閥、第二電磁閥和噴射器，還包括一級(jí)減壓閥、二級(jí)減壓閥、液位傳感器、第一溫度傳感器、第一壓力傳感器等安全控制部件。本發(fā)明雖然安全節(jié)能，便于集成到柴油機(jī)尾氣后處理中，但是其仍然存在以下缺陷:
首先，該發(fā)明采用多個(gè)電磁閥、多個(gè)減壓閥以及文丘里管等貴重部件，這樣的設(shè)計(jì)增加了后處理系統(tǒng)的初始成本，同時(shí)也增加了用戶的使用與維護(hù)成本，不利于后處理系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化；
其次，該發(fā)明儲(chǔ)氣罐中的氣體直接為儲(chǔ)液罐中的尿素溶液充壓，這使得氣體中存在的污染物易污染尿素溶液，降低了系統(tǒng)的可靠性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的成本高、系統(tǒng)可靠性低的缺陷與問(wèn)題，提供一種成本低、系統(tǒng)可靠性高的無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)，包括氣源、氣囊壓力罐、噴射管路系統(tǒng)，所述氣源與氣囊壓力罐氣路連接，氣囊壓力罐與噴射管路系統(tǒng)液路連接，噴射管路系統(tǒng)與控制單元信號(hào)連接；
所述氣囊壓力罐的內(nèi)部設(shè)置有尿素溶液區(qū)、氣囊，尿素溶液區(qū)上設(shè)置有氣囊，氣囊依次經(jīng)二位三通閥的出氣口、二位三通閥的進(jìn)氣口、穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，氣囊依次經(jīng)二位三通閥的出氣口、二位三通閥的排氣口后與大氣相通，所述噴射管路系統(tǒng)包括計(jì)量閥、噴嘴，噴嘴經(jīng)計(jì)量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接，所述二位三通閥、計(jì)量閥均與控制單元信號(hào)連接。
[0007]所述氣囊壓力罐上設(shè)置有壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器，壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器都與控制單元信號(hào)連接。
[0008]所述氣囊壓力罐的頂部設(shè)置有增液口，增液口上設(shè)置有增液口蓋，氣囊壓力罐的底部設(shè)置有與計(jì)量閥液路連接的過(guò)濾器。
[0009]所述計(jì)量閥外包裹有噴嘴冷卻腔。
[0010]所述無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括SCR后處理器，SCR后處理器的進(jìn)氣口與排氣管氣路連接，排氣管依次經(jīng)噴嘴、計(jì)量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接，所述SCR后處理器上設(shè)置有SCR后處理器溫度傳感器，SCR后處理器溫度傳感器與控制單元信號(hào)連接。
[0011]所述無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括吹掃閥，吹掃閥的進(jìn)氣口經(jīng)穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，吹掃閥的出氣口經(jīng)計(jì)量閥后與噴嘴氣路連接，吹掃閥與控制單元信號(hào)連接。
[0012]所述氣源為高壓儲(chǔ)氣瓶或空氣壓縮機(jī)。
[0013]所述穩(wěn)壓閥為電控式穩(wěn)壓閥或機(jī)械式穩(wěn)壓閥，當(dāng)穩(wěn)壓閥為電控式穩(wěn)壓閥時(shí)，穩(wěn)壓閥與控制單元信號(hào)連接。
[0014]—種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)的控制方法，所述控制方法包括以下步驟: 先接通穩(wěn)壓閥，再通過(guò)控制單元控制二位三通閥通電，以使進(jìn)氣口與出氣口接通，然后控制氣源依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、進(jìn)氣口、出氣口后給氣囊充氣增壓，再通過(guò)控制單元控制計(jì)量閥接通，此時(shí)，氣囊給尿素溶液區(qū)加壓，尿素溶液區(qū)的尿素溶液依次經(jīng)計(jì)量閥、噴嘴后噴射，直至系統(tǒng)需要停止尿素噴射時(shí)，然后通過(guò)控制單元控制計(jì)量閥關(guān)閉，此時(shí)，尿素溶液區(qū)的尿素溶液停止噴射，再通過(guò)控制單元控制二位三通閥斷電，此時(shí)，出氣口與排氣口接通，氣囊中的氣體依次經(jīng)出氣口、排氣口后通向大氣，對(duì)氣囊進(jìn)行放氣泄壓，此時(shí)，所述控制方法結(jié)束。
[0015]所述計(jì)量閥外包裹有噴嘴冷卻腔；
所述無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括SCR后處理器，SCR后處理器的進(jìn)氣口與排氣管氣路連接，排氣管依次經(jīng)噴嘴、計(jì)量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接；
所述無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括吹掃閥，吹掃閥的進(jìn)氣口經(jīng)穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，吹掃閥的出氣口經(jīng)計(jì)量閥后與噴嘴氣路連接，吹掃閥與控制單元信號(hào)連接；
所述尿素溶液區(qū)的尿素溶液依次經(jīng)計(jì)量閥、噴嘴后噴射是指:尿素溶液區(qū)的尿素溶液依次經(jīng)計(jì)量閥，噴嘴后向排氣管噴射，此時(shí)，計(jì)量閥外包裹的噴嘴冷卻腔接冷卻水冷卻計(jì)量閥；
所述對(duì)氣囊進(jìn)行放氣泄壓后，再通過(guò)控制單元控制吹掃閥接通，此時(shí)，氣源中的氣體依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、吹掃閥后對(duì)噴射管路系統(tǒng)進(jìn)行吹掃，然后通過(guò)控制單元控制吹掃閥關(guān)閉。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:
1、由于本發(fā)明一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法中氣囊壓力罐的尿素溶液區(qū)上設(shè)置有氣囊，氣囊依次經(jīng)二位三通閥、穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，氣囊經(jīng)二位三通閥的后與大氣相通，噴射管路系統(tǒng)包括計(jì)量閥、噴嘴，噴嘴經(jīng)計(jì)量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接，二位三通閥、計(jì)量閥均與控制單元信號(hào)連接，這樣的設(shè)計(jì)一方面取消了昂貴的零部件，有效降低后處理系統(tǒng)的初始成本，同時(shí)降低了用戶的使用與維護(hù)成本，有利于后處理系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)化，另一方面采用在氣囊壓力罐中設(shè)置氣囊來(lái)給尿素溶液充壓，有效避免了氣源中存在的污染物對(duì)尿素溶液的污染，提高了系統(tǒng)可靠性，同時(shí)可省去氣體過(guò)濾器等耗材的使用。因此，本發(fā)明不僅成本低，而且系統(tǒng)可靠性高。
[0017]2、由于本發(fā)明一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法中氣源依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、二位三通閥后給氣囊充氣增壓，氣囊給尿素溶液區(qū)加壓，尿素溶液區(qū)的尿素溶液依次經(jīng)計(jì)量閥、噴嘴后噴射，直至系統(tǒng)需要停止尿素噴射時(shí)，尿素溶液區(qū)的尿素溶液停止噴射，氣囊中的氣體經(jīng)二位三通閥后通向大氣，對(duì)氣囊進(jìn)行放氣泄壓，這樣的設(shè)計(jì)不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，而且通過(guò)穩(wěn)壓閥、二位三通閥對(duì)氣囊進(jìn)行充壓與泄壓，能維持計(jì)量閥進(jìn)口端壓力基本穩(wěn)定，減小了尿素溶液壓力脈沖噴射造成的計(jì)量閥的噴射量的不精確。因此，本發(fā)明不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，而且提高了尿素噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0018]3、由于本發(fā)明一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法中氣囊壓力罐上設(shè)置有壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器，壓力傳感器、液位傳感器、溫度傳感器都與控制單元信號(hào)連接，控制單元根據(jù)收集的信號(hào)來(lái)控制穩(wěn)壓閥的開關(guān)、二位三通閥的開關(guān)、計(jì)量閥的開關(guān)與噴射量，這樣的設(shè)計(jì)不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，而且提高了尿素噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。因此，本發(fā)明不僅提高了系統(tǒng)的可靠性，而且提高了尿素噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
[0019]4、由于本發(fā)明一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法中計(jì)量閥外包裹有噴嘴冷卻腔，尿素溶液區(qū)的尿素溶液依次經(jīng)計(jì)量閥，噴嘴后向排氣管噴射時(shí)，計(jì)量閥外包裹的噴嘴冷卻腔接冷卻水冷卻計(jì)量閥，以保護(hù)計(jì)量閥，提高了系統(tǒng)可靠性能。因此，本發(fā)明提尚了系統(tǒng)的可靠性。
[0020]5、由于本發(fā)明一種無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法中無(wú)空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括吹掃閥，吹掃閥的進(jìn)氣口經(jīng)穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，吹掃閥的出氣口經(jīng)計(jì)量閥后與噴嘴氣路連接，吹掃閥與控制單元信號(hào)連接，在發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，接通吹掃閥，對(duì)噴射管線與噴嘴殘余尿素進(jìn)行吹掃，防止尿素結(jié)晶。因此，本發(fā)明能防止尿素結(jié)晶。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(穩(wěn)壓閥為電控式穩(wěn)壓閥)。
[0022]圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖(穩(wěn)壓閥為機(jī)械式穩(wěn)壓閥)。
[0023]圖中:氣源1、氣囊壓力罐2、尿素溶液區(qū)21、氣囊22、壓力傳感器23、液位傳感器24、溫度傳感器25、增液口 26、增液口蓋27、過(guò)濾器28、噴射管路系統(tǒng)3、計(jì)量閥31、噴嘴32、噴嘴冷卻腔33、控制單元