一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)的制作方法
一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐（1）、壓縮空氣管（14）、充氣電磁閥（2）、尿素罐（4）、控制單元（13）、尿素管（15）和SCR后處理器（12），尿素罐（4）通過尿素管（15）與尿素反應(yīng)器（8）相連接，尿素管（15）上設(shè)置有電磁閥（7），尿素反應(yīng)器（8）上設(shè)置有壓力溫度傳感器（9），尿素反應(yīng)器（8）通過輸氨管（16）與氨氣噴嘴（11）相連接，輸氨管（16）上設(shè)置比例閥（10），壓力溫度傳感器（9）、充氣電磁閥（2）和電磁閥（7）分別與控制單元（13）電連接，比例閥（10）與控制單元（13）電連接。結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可靠性好，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種噴射系統(tǒng)，更具體的說涉及一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，用于柴油機排氣后處理技術(shù)的還原劑計量噴射系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機廢氣凈化系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]SCR，指選擇性催化還原；SCR反應(yīng)以氨作為還原劑，在發(fā)動機的排氣通路中配置SCR催化劑，通過向SCR催化劑供給氨，使氨與排氣中的NOx (氮氧化物)在340-400°C溫度范圍內(nèi)發(fā)生還原發(fā)生，從而形成水蒸氣(H20)和氮(N2)，從而有效地降低柴油機NOx的排放，凈化了排氣。為了將氨向SCR催化劑供給，通常向排氣通路中供給與氨相比處理更容易的尿素水，因此需要使用尿素水噴射器將尿素水溶液經(jīng)過精細(xì)霧化定量噴射進(jìn)排氣管道中，使霧狀的尿素水利用排氣的熱量加水分解而生成氨，從而將生成的氨吸附在SCR催化劑上，使NOx與氨反應(yīng)分解成水蒸氣(H20)和氮(N2)而排出。如何向排氣管中噴射定量霧化良好的尿素溶液是SCR系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前的技術(shù)普遍采用計量泵對尿素溶液加壓。由于在汽車和其他車船中都需要由蓄電池向該計量泵供電，泵需要較高壓力，以利于尿素的霧化，因次加大了蓄電池電能的損耗；同時，目前計量泵主要由國外廠家控制，還不能實現(xiàn)國產(chǎn)，而且價格較貴，且計量泵屬于精密設(shè)備，也是SCR系統(tǒng)中最容易出故障的設(shè)備之一，出故障后只能更換，因此設(shè)備后期維護(hù)保養(yǎng)費用也非常高。
[0003]中國專利申請公布號:CN101793183A、申請公布日:2010年8月4日、名稱為Λ—種空氣動力霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)》的發(fā)明專利申請中公開了一種空氣動力霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)，由氣體流量電磁閥、手動液體開關(guān)、過濾器、液體流量電磁閥、單向閥、控制單元、溫度傳 感器、氮氧化物傳感器、單腔的尿素還原劑噴嘴、發(fā)動機排氣管、尿素還原劑容器蓋、壓縮空氣主管、尿素還原劑輸送管、發(fā)動機尾氣、尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管、吹掃噴嘴用壓縮空氣分管、尿素還原劑容器、調(diào)壓閥組成，壓縮空氣主管的進(jìn)氣端設(shè)有調(diào)壓閥，出氣端分別與吹掃噴嘴用壓縮空氣分管和尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管相通，尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管連接在尿素還原劑容器上，尿素還原劑容器蓋固定在尿素還原劑容器，尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管上設(shè)有氣體流量電磁閥和手動液體開關(guān)，吹掃噴嘴用壓縮空氣分管上設(shè)有氣體流量電磁閥、過濾器和單向閥并與單腔的尿素還原劑噴嘴相通，尿素還原劑輸送管一端設(shè)在尿素還原劑容器內(nèi)，另一端與尿素還原劑噴嘴相通，在尿素還原劑輸送管設(shè)有過濾器、液體流量電磁閥和單向閥，設(shè)在發(fā)動機排氣管上的溫度傳感器和氮氧化物傳感器與控制單元電連接，控制單元與氣體流量電磁閥和液體流量電磁閥電連接。該發(fā)明專利申請中經(jīng)過過濾的尿素還原劑依靠壓縮空氣的動力驅(qū)動，在尿素噴嘴中混合霧化，依靠流量電磁閥的調(diào)節(jié)和控制，使尿素還原劑在單腔的噴嘴中霧化，以實現(xiàn)對汽車尾氣中的NOx凈化處理；同時，其成本相當(dāng)于進(jìn)口系統(tǒng)的1/2到1/3，可靠性高，容易依靠國內(nèi)資源實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。但是，該發(fā)明專利申請存在以下缺陷:一、該發(fā)明專利申請中通過液體流量電磁閥將尿素溶液噴入排氣管中，目前國內(nèi)這種精確計量尿素溶液的流量控制閥技術(shù)不成熟，很難精確計量液體，導(dǎo)致尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差；二、直接噴射尿素溶液方式，尿素溶液容易在尿素管路和發(fā)動機排氣管中結(jié)晶，引起相關(guān)故障。
[0004]中國專利號為201020523476.0的“尿素還原劑的一閥二控噴射裝置”實用新型專利、中國專利號為201020523477.5 “尿素還原劑的一閥三控噴射裝置”實用新型專利、中國專利號為201020523507.2的“尿素還原劑的多閥噴射裝置”實用新型專利、中國專利號為201020523511.9的“尿素還原劑的一閥五控噴射裝置”實用新型專利，這些專利采用常規(guī)的工業(yè)電磁流量控制閥或電磁流量比例閥以及精密機械開關(guān)閥，依據(jù)不同的控制邏輯，解決了原用尿素還原劑劑量的問題，解決了成本較高問題，能一定程度上代替進(jìn)口產(chǎn)品；但是，這些專利的系統(tǒng)較復(fù)雜，噴射精度也不高，可靠性和實用價值不高。
[0005]目前也有開發(fā)氨儲存材料技術(shù)，利用一些材料存儲氨，然后通過加熱釋放氨，在將氨氣噴入排氣管凈化發(fā)動機排氣，但該技術(shù)需要定期向儲氨材料中充入氨，氨是一種有毒物質(zhì)，大規(guī)模的運輸安全要求較高，一旦發(fā)生泄漏，后果非常嚴(yán)重。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的SCR反應(yīng)還原劑計量噴射系統(tǒng)需要計量泵使得成本較高、或者尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差等問題，提供一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐、壓縮空氣管、充氣電磁閥、尿素罐、控制單元、尿素管和SCR后處理器，所述的壓縮空氣罐和尿素罐之間通過壓縮空氣管相連通，所述的充氣電磁閥設(shè)置在壓縮空氣管上，所述的尿素罐通過尿素管與尿素反應(yīng)器相連接，所述的尿素管上設(shè)置有電磁閥，所述的尿素反應(yīng)器上設(shè)置有壓力溫度傳感器，尿素反應(yīng)器通過輸氨管與氨氣噴嘴相連接，所述的輸氨管上設(shè)置比例閥，所述的壓力溫度傳感器、充氣電磁閥和電磁閥分別與控制單元電連接，所述的比例閥與控制單元電連接。
[0008]所述的壓縮空氣管上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)電磁閥，所述的壓力調(diào)節(jié)電磁閥與控制單元電連接。
[0009]所述的尿素罐上設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，所述的溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器分別與控制單元電連接。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:
[0011]1、設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，提供了一種成本較低、安全性好的氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。本實用新型中壓縮空氣罐和尿素罐之間通過壓縮空氣管相連通，壓縮空氣管上設(shè)置有充氣電磁閥，利用壓縮空氣給尿素罐充壓，使尿素罐內(nèi)尿素溶液壓力升高；尿素罐通過尿素管與尿素反應(yīng)器相連接，尿素管上設(shè)置有電磁閥，尿素反應(yīng)器通過輸氨管與氨氣噴嘴相連通，輸氨管上設(shè)置比例閥，尿素罐通過電磁閥向尿素反應(yīng)器噴入一定量的尿素溶液，尿素溶液在尿素反應(yīng)器內(nèi)分解為氨氣和水蒸氣混合氣，使尿素反應(yīng)器的壓力升高至比例閥的工作壓力范圍，并利用比例閥計量后處理所需氨氣量，因而可以取消計量泵和尿素溶液流量控制閥，從而能大大地降低產(chǎn)品成本及維護(hù)費用，擺脫對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴；同時由于采用比例閥計量噴入排氣管中的氨氣量，計量精度非常高，價格便宜能國產(chǎn)化，設(shè)備技術(shù)成熟，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國產(chǎn)化設(shè)備，容易依靠國內(nèi)資源實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0012]2、尿素溶液在尿素反應(yīng)器內(nèi)分解為氨氣和水蒸氣混合氣，氨氣噴入排氣管中為氣態(tài)，因而更容易與排氣管的廢氣均勻混合，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，而且不會存在尿素溶液結(jié)晶和堵塞等問題；同時，尿素溶液先分解為氨氣和水蒸氣且直接向排氣管中噴入氨氣，不需要空氣動力使尿素溶液霧化，因而系統(tǒng)對壓力的要求也較低，因此相對較安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:壓縮空氣罐1，充氣電磁閥2，壓力調(diào)節(jié)電磁閥3，尿素罐4，溫度傳感器5，壓力傳感器6，電磁閥7，尿素反應(yīng)器8，壓力溫度傳感器9，比例閥10，氨氣噴嘴11，SCR后處理器12,控制單兀13,壓縮空氣管14,尿素管15,輸氨管16,液位傳感器17,尿素加注口 18。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0016]參見圖1，一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐1、壓縮空氣管14、充氣電磁閥2、尿素罐4、控制單元13、尿素管15和SCR后處理器12 ;所述的壓縮空氣罐I可分為幾種:一種是高壓儲氣瓶，例如高壓氮氣瓶，其壓力一般為15?50MPa，最高可達(dá)IOOMPa以上，其優(yōu)點是體積較小，但是由于受到有關(guān)高壓容器使用安全法規(guī)的限制，這種采用高壓儲氣瓶的尿素噴射系統(tǒng)只適用于航空和導(dǎo)彈測控方面的特種車輛；第二種是整車壓縮空氣，這種方案適用于各種車船；對于采用氣剎車的汽車，也可以利用原有的空壓機和儲氣罐作為壓縮空氣罐I。所述的尿素罐4頂部設(shè)置有尿素加注口 18，所述的壓縮空氣罐I和尿素罐4之間通過壓縮空氣管14相連通，所述的充氣電磁閥2設(shè)置在壓縮空氣管14上，充氣電磁閥2與控制單元13電連接。本實用新型工作時利用充氣電磁閥2傳送壓縮空氣給尿素罐4充壓，使尿素罐4內(nèi)尿素溶液壓力升高,當(dāng)尿素罐4內(nèi)壓力達(dá)到尿素罐4工作壓力的最大值后，不再給尿素罐4充氣，此時尿素罐4處于工作壓力狀態(tài)，此工作壓力狀態(tài)即指使尿素罐4能夠使尿素溶液噴射的狀態(tài)；隨著尿素罐4內(nèi)尿素溶液的減少，尿素罐4內(nèi)壓力下降，當(dāng)壓力下降到工作壓力的最小值時，重新向尿素罐4內(nèi)充入壓縮空氣使其到工作壓力的最大值。所述的尿素罐4通過尿素管15與尿素反應(yīng)器8相連接，尿素反應(yīng)器8設(shè)計為能承受一定氣體壓力的承壓容器，所述的尿素管15上設(shè)置有電磁閥7，所述的尿素反應(yīng)器8上設(shè)置有壓力溫度傳感器9 ;所述的壓力溫度傳感器9與控制單元13電連接，使尿素反應(yīng)器8的溫度與壓力等參數(shù)都反饋給控制單元13。尿素反應(yīng)器8可布置在SCR后處理器12后的排氣管上，也可以布置在SCR后處理器12前的排氣管上，也可以布置在其他可利用發(fā)動機熱量的部位，也可以采用電加熱等其他形式的加熱方式，其目的都是為尿素反應(yīng)器8中的尿素反應(yīng)提供熱量。尿素反應(yīng)器8通過輸氨管16與氨氣噴嘴11相連接，所述的輸氨管16上設(shè)置比例閥10 ;所述的比例閥10與控制單元13電連接，控制單元13控制比例閥10的開啟大小從而控制氨氣與水蒸氣混合物的輸送量，由此實現(xiàn)比例閥10精確控制噴入排氣管混合氣量。SCR后處理器12設(shè)置在氨氣噴嘴11下游，主要是由載體和催化劑組成，在SCR后處理器中，混合氣中的氨氣在催化劑作用下將發(fā)動機排氣中的NOx與噴射的氨氣反應(yīng)生成無害的氮氣和水，達(dá)到、凈化降低排氣內(nèi)NOx的效果。所述的電磁閥7與控制單元13電連接，控制單元13控制電磁閥7的開閉。優(yōu)選的，所述的壓縮空氣管14上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)電磁閥3，所述的壓力調(diào)節(jié)電磁閥3與控制單元13電連接；壓力調(diào)節(jié)電磁閥3起到安全閥的作用，可以調(diào)節(jié)尿素罐4內(nèi)的氣體壓力。優(yōu)選地，尿素罐I上設(shè)置有溫度傳感器5、壓力傳感器6和液位傳感器17，所述的溫度傳感器5、壓力傳感器6和液位傳感器17分別與控制單元13電連接，尿素溶液壓力、溫度、液位等參數(shù)都反饋給控制單元13。
[0017]參見圖1，工作過程具體如下:一、加注尿素溶液:首先開啟壓力調(diào)節(jié)電磁閥3，排空尿素罐4內(nèi)的氣體，使尿素罐4內(nèi)壓力降到大氣壓，以方便向尿素罐4加注尿素溶液；然后通過尿素加注口 18向尿素罐4內(nèi)加注尿素溶液。二、建壓:向尿素罐4加注尿素溶液完成后,尿素加注口 18關(guān)閉；打開充氣電磁閥2、壓縮空氣給尿素罐4充氣使尿素罐4壓力達(dá)到其工作壓力的最大值，此時尿素罐4處于工作壓力狀態(tài)，使尿素溶液能夠在打開電磁閥7后自行噴入尿素反應(yīng)器8中。三、尿素溶液分解:控制單元13通過壓力溫度傳感器9檢測尿素反應(yīng)器8內(nèi)的溫度和壓力，當(dāng)尿素反應(yīng)器8的壓力下降到比例閥10的工作壓力最小值時，控制單元13發(fā)送指令使電磁閥7打開，尿素罐4通過尿素管15向尿素反應(yīng)器8內(nèi)充入一定量的尿素溶液，此處的比例閥10保證正常計量氣體時，其通常有一個工作壓力范圍，在這個工作壓力范圍內(nèi)，比例閥10能實現(xiàn)正確計量功能，比例閥10工作壓力的最大值和最小值由其設(shè)計決定；尿素溶液在尿素反應(yīng)器8內(nèi)在制取氨氣的催化劑和排氣管或電加熱器加熱的作用下分解為氨氣和水蒸氣混合氣，當(dāng)尿素反應(yīng)器8的氨氣和水蒸氣混合氣壓力達(dá)到比例閥10工作壓力范圍時，電磁閥7自動關(guān)閉。四、氨氣噴射:當(dāng)尿素反應(yīng)器8壓力升高到比例閥10的工作壓力范圍后，氨氣與水蒸氣的混合氣過輸氨管16輸送到氨氣噴嘴11，然后將氨氣與水蒸氣的混合氣噴入排氣管內(nèi)，比例閥10根據(jù)控制單元13指令精確控制氨氣與水蒸氣混合氣噴入排氣管內(nèi)的量，在SCR后處理器12中，混合氣中的氨氣在催化劑作用下將排氣內(nèi)的NOx排放還原為氮氣，達(dá)到降低排氣內(nèi)NOx的效果。五、尿素罐4充氣:當(dāng)尿素罐4壓力降低到其工作壓力的最小值，控制單元13發(fā)送指令打開充氣電磁閥2，使尿素罐4壓力達(dá)到其工作壓力的最大值，尿素罐4的工作壓力應(yīng)能保證尿素噴入尿素反應(yīng)器8能順利霧化。六、重新加注尿素溶液:當(dāng)尿素反應(yīng)器8內(nèi)壓力下降到比例閥10的工作壓力的最小值時，控制單元13發(fā)送指令打開電磁閥7向尿素反應(yīng)器8內(nèi)噴入一定的尿素溶液，尿素溶液在尿素反應(yīng)器8內(nèi)反應(yīng)生成氨氣和水蒸氣混合氣，使尿素反應(yīng)器8內(nèi)壓力上升到比例閥10工作壓力最大值時，然后關(guān)閉電磁閥7，如此循環(huán)工作，直到需重新向尿素罐4加注尿素溶液；當(dāng)需要重新向尿素罐4充入尿素溶液時，需要先排除尿素罐4中的氣體，然后再重新加注尿素溶液，尿素溶液加滿后再向尿素罐4充氣加壓至其工作壓力的最大值，再循環(huán)工作。本實用新型中控制單元13根據(jù)設(shè)定的程序通過向尿素罐4充入和排出氣體以調(diào)節(jié)尿素罐4中尿素溶液壓力，同時通過向尿素反應(yīng)器8充入尿素溶液以調(diào)節(jié)尿素反應(yīng)器8內(nèi)的混合氣壓力，不設(shè)置計量泵，不需要價格昂貴的尿素溶液流量控制閥，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國產(chǎn)化設(shè)備，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0018]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐(I )、壓縮空氣管(14)、充氣電磁閥(2)、尿素罐(4)、控制單元(13)、尿素管(15)和SCR后處理器(12)，所述的壓縮空氣罐(I)和尿素罐(4)之間通過壓縮空氣管(14)相連通，所述的充氣電磁閥(2)設(shè)置在壓縮空氣管(14)上，其特征在于:所述的尿素罐(4)通過尿素管(15)與尿素反應(yīng)器(8)相連接，所述的尿素管(15)上設(shè)置有電磁閥(7)，所述的尿素反應(yīng)器(8)上設(shè)置有壓力溫度傳感器(9)，尿素反應(yīng)器(8)通過輸氨管(16)與氨氣噴嘴(11)相連接，所述的輸氨管(16)上設(shè)置比例閥(10)，所述的壓力溫度傳感器(9)、充氣電磁閥(2)和電磁閥(7)分別與控制單元(13)電連接，所述的比例閥(10)與控制單元(13)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓縮空氣管(14)上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)電磁閥(3)，所述的壓力調(diào)節(jié)電磁閥(3)與控制單元(13)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述的尿素罐(4)上設(shè)置有溫度傳感器(5)、壓力傳感器(6)和液位傳感器(17)，所述的溫度傳感器(5)、壓力傳感器(6)和液位傳感器(17)分別與控制單元(13)電連接。
【文檔編號】F01N3/24GK203532017SQ201320535816
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】劉志輝, 陳小迅, 楊細(xì)元, 張輝亞 申請人:東風(fēng)商用車有限公司
【專利摘要】一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐（1）、壓縮空氣管（14）、充氣電磁閥（2）、尿素罐（4）、控制單元（13）、尿素管（15）和SCR后處理器（12），尿素罐（4）通過尿素管（15）與尿素反應(yīng)器（8）相連接，尿素管（15）上設(shè)置有電磁閥（7），尿素反應(yīng)器（8）上設(shè)置有壓力溫度傳感器（9），尿素反應(yīng)器（8）通過輸氨管（16）與氨氣噴嘴（11）相連接，輸氨管（16）上設(shè)置比例閥（10），壓力溫度傳感器（9）、充氣電磁閥（2）和電磁閥（7）分別與控制單元（13）電連接，比例閥（10）與控制單元（13）電連接。結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，可靠性好，適于大規(guī)模推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種噴射系統(tǒng)，更具體的說涉及一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，用于柴油機排氣后處理技術(shù)的還原劑計量噴射系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機廢氣凈化系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]SCR，指選擇性催化還原；SCR反應(yīng)以氨作為還原劑，在發(fā)動機的排氣通路中配置SCR催化劑，通過向SCR催化劑供給氨，使氨與排氣中的NOx (氮氧化物)在340-400°C溫度范圍內(nèi)發(fā)生還原發(fā)生，從而形成水蒸氣(H20)和氮(N2)，從而有效地降低柴油機NOx的排放，凈化了排氣。為了將氨向SCR催化劑供給，通常向排氣通路中供給與氨相比處理更容易的尿素水，因此需要使用尿素水噴射器將尿素水溶液經(jīng)過精細(xì)霧化定量噴射進(jìn)排氣管道中，使霧狀的尿素水利用排氣的熱量加水分解而生成氨，從而將生成的氨吸附在SCR催化劑上，使NOx與氨反應(yīng)分解成水蒸氣(H20)和氮(N2)而排出。如何向排氣管中噴射定量霧化良好的尿素溶液是SCR系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前的技術(shù)普遍采用計量泵對尿素溶液加壓。由于在汽車和其他車船中都需要由蓄電池向該計量泵供電，泵需要較高壓力，以利于尿素的霧化，因次加大了蓄電池電能的損耗；同時，目前計量泵主要由國外廠家控制，還不能實現(xiàn)國產(chǎn)，而且價格較貴，且計量泵屬于精密設(shè)備，也是SCR系統(tǒng)中最容易出故障的設(shè)備之一，出故障后只能更換，因此設(shè)備后期維護(hù)保養(yǎng)費用也非常高。
[0003]中國專利申請公布號:CN101793183A、申請公布日:2010年8月4日、名稱為Λ—種空氣動力霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)》的發(fā)明專利申請中公開了一種空氣動力霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)，由氣體流量電磁閥、手動液體開關(guān)、過濾器、液體流量電磁閥、單向閥、控制單元、溫度傳 感器、氮氧化物傳感器、單腔的尿素還原劑噴嘴、發(fā)動機排氣管、尿素還原劑容器蓋、壓縮空氣主管、尿素還原劑輸送管、發(fā)動機尾氣、尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管、吹掃噴嘴用壓縮空氣分管、尿素還原劑容器、調(diào)壓閥組成，壓縮空氣主管的進(jìn)氣端設(shè)有調(diào)壓閥，出氣端分別與吹掃噴嘴用壓縮空氣分管和尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管相通，尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管連接在尿素還原劑容器上，尿素還原劑容器蓋固定在尿素還原劑容器，尿素還原劑儲罐壓縮空氣分管上設(shè)有氣體流量電磁閥和手動液體開關(guān)，吹掃噴嘴用壓縮空氣分管上設(shè)有氣體流量電磁閥、過濾器和單向閥并與單腔的尿素還原劑噴嘴相通，尿素還原劑輸送管一端設(shè)在尿素還原劑容器內(nèi)，另一端與尿素還原劑噴嘴相通，在尿素還原劑輸送管設(shè)有過濾器、液體流量電磁閥和單向閥，設(shè)在發(fā)動機排氣管上的溫度傳感器和氮氧化物傳感器與控制單元電連接，控制單元與氣體流量電磁閥和液體流量電磁閥電連接。該發(fā)明專利申請中經(jīng)過過濾的尿素還原劑依靠壓縮空氣的動力驅(qū)動，在尿素噴嘴中混合霧化，依靠流量電磁閥的調(diào)節(jié)和控制，使尿素還原劑在單腔的噴嘴中霧化，以實現(xiàn)對汽車尾氣中的NOx凈化處理；同時，其成本相當(dāng)于進(jìn)口系統(tǒng)的1/2到1/3，可靠性高，容易依靠國內(nèi)資源實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。但是，該發(fā)明專利申請存在以下缺陷:一、該發(fā)明專利申請中通過液體流量電磁閥將尿素溶液噴入排氣管中，目前國內(nèi)這種精確計量尿素溶液的流量控制閥技術(shù)不成熟，很難精確計量液體，導(dǎo)致尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差；二、直接噴射尿素溶液方式，尿素溶液容易在尿素管路和發(fā)動機排氣管中結(jié)晶，引起相關(guān)故障。
[0004]中國專利號為201020523476.0的“尿素還原劑的一閥二控噴射裝置”實用新型專利、中國專利號為201020523477.5 “尿素還原劑的一閥三控噴射裝置”實用新型專利、中國專利號為201020523507.2的“尿素還原劑的多閥噴射裝置”實用新型專利、中國專利號為201020523511.9的“尿素還原劑的一閥五控噴射裝置”實用新型專利，這些專利采用常規(guī)的工業(yè)電磁流量控制閥或電磁流量比例閥以及精密機械開關(guān)閥，依據(jù)不同的控制邏輯，解決了原用尿素還原劑劑量的問題，解決了成本較高問題，能一定程度上代替進(jìn)口產(chǎn)品；但是，這些專利的系統(tǒng)較復(fù)雜，噴射精度也不高，可靠性和實用價值不高。
[0005]目前也有開發(fā)氨儲存材料技術(shù)，利用一些材料存儲氨，然后通過加熱釋放氨，在將氨氣噴入排氣管凈化發(fā)動機排氣，但該技術(shù)需要定期向儲氨材料中充入氨，氨是一種有毒物質(zhì)，大規(guī)模的運輸安全要求較高，一旦發(fā)生泄漏，后果非常嚴(yán)重。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有的SCR反應(yīng)還原劑計量噴射系統(tǒng)需要計量泵使得成本較高、或者尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差等問題，提供一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐、壓縮空氣管、充氣電磁閥、尿素罐、控制單元、尿素管和SCR后處理器，所述的壓縮空氣罐和尿素罐之間通過壓縮空氣管相連通，所述的充氣電磁閥設(shè)置在壓縮空氣管上，所述的尿素罐通過尿素管與尿素反應(yīng)器相連接，所述的尿素管上設(shè)置有電磁閥，所述的尿素反應(yīng)器上設(shè)置有壓力溫度傳感器，尿素反應(yīng)器通過輸氨管與氨氣噴嘴相連接，所述的輸氨管上設(shè)置比例閥，所述的壓力溫度傳感器、充氣電磁閥和電磁閥分別與控制單元電連接，所述的比例閥與控制單元電連接。
[0008]所述的壓縮空氣管上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)電磁閥，所述的壓力調(diào)節(jié)電磁閥與控制單元電連接。
[0009]所述的尿素罐上設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，所述的溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器分別與控制單元電連接。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的有益效果是:
[0011]1、設(shè)計新穎，結(jié)構(gòu)簡單，提供了一種成本較低、安全性好的氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。本實用新型中壓縮空氣罐和尿素罐之間通過壓縮空氣管相連通，壓縮空氣管上設(shè)置有充氣電磁閥，利用壓縮空氣給尿素罐充壓，使尿素罐內(nèi)尿素溶液壓力升高；尿素罐通過尿素管與尿素反應(yīng)器相連接，尿素管上設(shè)置有電磁閥，尿素反應(yīng)器通過輸氨管與氨氣噴嘴相連通，輸氨管上設(shè)置比例閥，尿素罐通過電磁閥向尿素反應(yīng)器噴入一定量的尿素溶液，尿素溶液在尿素反應(yīng)器內(nèi)分解為氨氣和水蒸氣混合氣，使尿素反應(yīng)器的壓力升高至比例閥的工作壓力范圍，并利用比例閥計量后處理所需氨氣量，因而可以取消計量泵和尿素溶液流量控制閥，從而能大大地降低產(chǎn)品成本及維護(hù)費用，擺脫對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴；同時由于采用比例閥計量噴入排氣管中的氨氣量，計量精度非常高，價格便宜能國產(chǎn)化，設(shè)備技術(shù)成熟，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國產(chǎn)化設(shè)備，容易依靠國內(nèi)資源實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0012]2、尿素溶液在尿素反應(yīng)器內(nèi)分解為氨氣和水蒸氣混合氣，氨氣噴入排氣管中為氣態(tài)，因而更容易與排氣管的廢氣均勻混合，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，而且不會存在尿素溶液結(jié)晶和堵塞等問題；同時，尿素溶液先分解為氨氣和水蒸氣且直接向排氣管中噴入氨氣，不需要空氣動力使尿素溶液霧化，因而系統(tǒng)對壓力的要求也較低，因此相對較安全。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖中:壓縮空氣罐1，充氣電磁閥2，壓力調(diào)節(jié)電磁閥3，尿素罐4，溫度傳感器5，壓力傳感器6，電磁閥7，尿素反應(yīng)器8，壓力溫度傳感器9，比例閥10，氨氣噴嘴11，SCR后處理器12,控制單兀13,壓縮空氣管14,尿素管15,輸氨管16,液位傳感器17,尿素加注口 18。
【具體實施方式】
[0015]以下結(jié)合【專利附圖】
【附圖說明】和【具體實施方式】對本實用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0016]參見圖1，一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐1、壓縮空氣管14、充氣電磁閥2、尿素罐4、控制單元13、尿素管15和SCR后處理器12 ;所述的壓縮空氣罐I可分為幾種:一種是高壓儲氣瓶，例如高壓氮氣瓶，其壓力一般為15?50MPa，最高可達(dá)IOOMPa以上，其優(yōu)點是體積較小，但是由于受到有關(guān)高壓容器使用安全法規(guī)的限制，這種采用高壓儲氣瓶的尿素噴射系統(tǒng)只適用于航空和導(dǎo)彈測控方面的特種車輛；第二種是整車壓縮空氣，這種方案適用于各種車船；對于采用氣剎車的汽車，也可以利用原有的空壓機和儲氣罐作為壓縮空氣罐I。所述的尿素罐4頂部設(shè)置有尿素加注口 18，所述的壓縮空氣罐I和尿素罐4之間通過壓縮空氣管14相連通，所述的充氣電磁閥2設(shè)置在壓縮空氣管14上，充氣電磁閥2與控制單元13電連接。本實用新型工作時利用充氣電磁閥2傳送壓縮空氣給尿素罐4充壓，使尿素罐4內(nèi)尿素溶液壓力升高,當(dāng)尿素罐4內(nèi)壓力達(dá)到尿素罐4工作壓力的最大值后，不再給尿素罐4充氣，此時尿素罐4處于工作壓力狀態(tài)，此工作壓力狀態(tài)即指使尿素罐4能夠使尿素溶液噴射的狀態(tài)；隨著尿素罐4內(nèi)尿素溶液的減少，尿素罐4內(nèi)壓力下降，當(dāng)壓力下降到工作壓力的最小值時，重新向尿素罐4內(nèi)充入壓縮空氣使其到工作壓力的最大值。所述的尿素罐4通過尿素管15與尿素反應(yīng)器8相連接，尿素反應(yīng)器8設(shè)計為能承受一定氣體壓力的承壓容器，所述的尿素管15上設(shè)置有電磁閥7，所述的尿素反應(yīng)器8上設(shè)置有壓力溫度傳感器9 ;所述的壓力溫度傳感器9與控制單元13電連接，使尿素反應(yīng)器8的溫度與壓力等參數(shù)都反饋給控制單元13。尿素反應(yīng)器8可布置在SCR后處理器12后的排氣管上，也可以布置在SCR后處理器12前的排氣管上，也可以布置在其他可利用發(fā)動機熱量的部位，也可以采用電加熱等其他形式的加熱方式，其目的都是為尿素反應(yīng)器8中的尿素反應(yīng)提供熱量。尿素反應(yīng)器8通過輸氨管16與氨氣噴嘴11相連接，所述的輸氨管16上設(shè)置比例閥10 ;所述的比例閥10與控制單元13電連接，控制單元13控制比例閥10的開啟大小從而控制氨氣與水蒸氣混合物的輸送量，由此實現(xiàn)比例閥10精確控制噴入排氣管混合氣量。SCR后處理器12設(shè)置在氨氣噴嘴11下游，主要是由載體和催化劑組成，在SCR后處理器中，混合氣中的氨氣在催化劑作用下將發(fā)動機排氣中的NOx與噴射的氨氣反應(yīng)生成無害的氮氣和水，達(dá)到、凈化降低排氣內(nèi)NOx的效果。所述的電磁閥7與控制單元13電連接，控制單元13控制電磁閥7的開閉。優(yōu)選的，所述的壓縮空氣管14上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)電磁閥3，所述的壓力調(diào)節(jié)電磁閥3與控制單元13電連接；壓力調(diào)節(jié)電磁閥3起到安全閥的作用，可以調(diào)節(jié)尿素罐4內(nèi)的氣體壓力。優(yōu)選地，尿素罐I上設(shè)置有溫度傳感器5、壓力傳感器6和液位傳感器17，所述的溫度傳感器5、壓力傳感器6和液位傳感器17分別與控制單元13電連接，尿素溶液壓力、溫度、液位等參數(shù)都反饋給控制單元13。
[0017]參見圖1，工作過程具體如下:一、加注尿素溶液:首先開啟壓力調(diào)節(jié)電磁閥3，排空尿素罐4內(nèi)的氣體，使尿素罐4內(nèi)壓力降到大氣壓，以方便向尿素罐4加注尿素溶液；然后通過尿素加注口 18向尿素罐4內(nèi)加注尿素溶液。二、建壓:向尿素罐4加注尿素溶液完成后,尿素加注口 18關(guān)閉；打開充氣電磁閥2、壓縮空氣給尿素罐4充氣使尿素罐4壓力達(dá)到其工作壓力的最大值，此時尿素罐4處于工作壓力狀態(tài)，使尿素溶液能夠在打開電磁閥7后自行噴入尿素反應(yīng)器8中。三、尿素溶液分解:控制單元13通過壓力溫度傳感器9檢測尿素反應(yīng)器8內(nèi)的溫度和壓力，當(dāng)尿素反應(yīng)器8的壓力下降到比例閥10的工作壓力最小值時，控制單元13發(fā)送指令使電磁閥7打開，尿素罐4通過尿素管15向尿素反應(yīng)器8內(nèi)充入一定量的尿素溶液，此處的比例閥10保證正常計量氣體時，其通常有一個工作壓力范圍，在這個工作壓力范圍內(nèi)，比例閥10能實現(xiàn)正確計量功能，比例閥10工作壓力的最大值和最小值由其設(shè)計決定；尿素溶液在尿素反應(yīng)器8內(nèi)在制取氨氣的催化劑和排氣管或電加熱器加熱的作用下分解為氨氣和水蒸氣混合氣，當(dāng)尿素反應(yīng)器8的氨氣和水蒸氣混合氣壓力達(dá)到比例閥10工作壓力范圍時，電磁閥7自動關(guān)閉。四、氨氣噴射:當(dāng)尿素反應(yīng)器8壓力升高到比例閥10的工作壓力范圍后，氨氣與水蒸氣的混合氣過輸氨管16輸送到氨氣噴嘴11，然后將氨氣與水蒸氣的混合氣噴入排氣管內(nèi)，比例閥10根據(jù)控制單元13指令精確控制氨氣與水蒸氣混合氣噴入排氣管內(nèi)的量，在SCR后處理器12中，混合氣中的氨氣在催化劑作用下將排氣內(nèi)的NOx排放還原為氮氣，達(dá)到降低排氣內(nèi)NOx的效果。五、尿素罐4充氣:當(dāng)尿素罐4壓力降低到其工作壓力的最小值，控制單元13發(fā)送指令打開充氣電磁閥2，使尿素罐4壓力達(dá)到其工作壓力的最大值，尿素罐4的工作壓力應(yīng)能保證尿素噴入尿素反應(yīng)器8能順利霧化。六、重新加注尿素溶液:當(dāng)尿素反應(yīng)器8內(nèi)壓力下降到比例閥10的工作壓力的最小值時，控制單元13發(fā)送指令打開電磁閥7向尿素反應(yīng)器8內(nèi)噴入一定的尿素溶液，尿素溶液在尿素反應(yīng)器8內(nèi)反應(yīng)生成氨氣和水蒸氣混合氣，使尿素反應(yīng)器8內(nèi)壓力上升到比例閥10工作壓力最大值時，然后關(guān)閉電磁閥7，如此循環(huán)工作，直到需重新向尿素罐4加注尿素溶液；當(dāng)需要重新向尿素罐4充入尿素溶液時，需要先排除尿素罐4中的氣體，然后再重新加注尿素溶液，尿素溶液加滿后再向尿素罐4充氣加壓至其工作壓力的最大值，再循環(huán)工作。本實用新型中控制單元13根據(jù)設(shè)定的程序通過向尿素罐4充入和排出氣體以調(diào)節(jié)尿素罐4中尿素溶液壓力，同時通過向尿素反應(yīng)器8充入尿素溶液以調(diào)節(jié)尿素反應(yīng)器8內(nèi)的混合氣壓力，不設(shè)置計量泵，不需要價格昂貴的尿素溶液流量控制閥，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國產(chǎn)化設(shè)備，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0018]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括壓縮空氣罐(I )、壓縮空氣管(14)、充氣電磁閥(2)、尿素罐(4)、控制單元(13)、尿素管(15)和SCR后處理器(12)，所述的壓縮空氣罐(I)和尿素罐(4)之間通過壓縮空氣管(14)相連通，所述的充氣電磁閥(2)設(shè)置在壓縮空氣管(14)上，其特征在于:所述的尿素罐(4)通過尿素管(15)與尿素反應(yīng)器(8)相連接，所述的尿素管(15)上設(shè)置有電磁閥(7)，所述的尿素反應(yīng)器(8)上設(shè)置有壓力溫度傳感器(9)，尿素反應(yīng)器(8)通過輸氨管(16)與氨氣噴嘴(11)相連接，所述的輸氨管(16)上設(shè)置比例閥(10)，所述的壓力溫度傳感器(9)、充氣電磁閥(2)和電磁閥(7)分別與控制單元(13)電連接，所述的比例閥(10)與控制單元(13)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述的壓縮空氣管(14)上設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)電磁閥(3)，所述的壓力調(diào)節(jié)電磁閥(3)與控制單元(13)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種氣體動力的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述的尿素罐(4)上設(shè)置有溫度傳感器(5)、壓力傳感器(6)和液位傳感器(17)，所述的溫度傳感器(5)、壓力傳感器(6)和液位傳感器(17)分別與控制單元(13)電連接。
【文檔編號】F01N3/24GK203532017SQ201320535816
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】劉志輝, 陳小迅, 楊細(xì)元, 張輝亞 申請人:東風(fēng)商用車有限公司
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