一種雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，系統(tǒng)中具有分別與壓縮空氣源相連接作為尿素供給裝置的第一尿素壓力容器和承擔(dān)尿素噴射功能第二尿素壓力容器；第一尿素壓力容器和第二尿素壓力容器均有電磁閥與壓縮空氣源連接并置有放空電磁閥；第一尿素壓力容器和第二尿素壓力容器通過電磁閥連接；第一尿素壓力容器與尿素供給裝置連接；第二尿素壓力容器與尿素噴出機(jī)構(gòu)連接；控制器與各電磁閥電氣連接并控制其開斷，并通過進(jìn)、排氣電磁閥調(diào)節(jié)來產(chǎn)生恒定的空氣壓力用于給噴尿素溶液加壓。本發(fā)明系統(tǒng)的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(nèi)壓力波，提高了尿素溶液噴射量的計(jì)量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【專利說明】一種雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于柴油機(jī)排氣后處理的尿素噴射系統(tǒng)，它屬于內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)；更具體地說，涉及一種采用氣體壓力源作為動(dòng)力向柴油機(jī)排氣系統(tǒng)噴射尿素溶液，用于降低柴油機(jī)NOx排放的選擇性催化還原SCR系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]為了實(shí)現(xiàn)尿素噴射，現(xiàn)有的SCR尿素噴射系統(tǒng)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(dòng)泵對(duì)尿素溶液加壓。在道路與非道路車輛與船舶的應(yīng)用中都需要由蓄電池向該電動(dòng)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(tǒng)如CN102032029A專利、CN102242658A專利、CN101975103A專利采用氣壓源作為動(dòng)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(dá)到噴射計(jì)量目標(biāo)。這些系統(tǒng)雖然從原理上是可行的，但在實(shí)際應(yīng)用中存在很多問題，并不實(shí)用。而且對(duì)成本、材料要求、安全性、可靠性與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上都有很大的改進(jìn)空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了解決現(xiàn)有技術(shù)蓄電池能耗過高的問題以及氣壓式尿素噴射計(jì)量裝置設(shè)計(jì)中的不足，本發(fā)明提供了一種采用氣體壓力源的新型結(jié)構(gòu)SCR尿素噴射系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的目的是通過如下手段實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計(jì)量尿素的噴射量，包括尿素供給裝置、壓縮空氣源、尿素噴出機(jī)構(gòu)和控制器，其特征在于，系統(tǒng)中具有分別與壓縮空氣源相連接作為尿素供給裝置的第一尿素壓力容器和承擔(dān)尿素噴射功能第二尿素壓力容器；第一尿素壓力容器和第二尿素壓力容器均有電磁閥與壓縮空氣源連接并置有放空電磁閥；第一尿素壓力容器和第二尿素壓力容器通過電磁閥連接；第一尿素壓力容器與尿素供給裝置連接；第二尿素壓力容器與尿素噴出機(jī)構(gòu)連接；控制器與各電磁閥電氣連接并控制其開斷，并通過進(jìn)、排氣電磁閥調(diào)節(jié)來產(chǎn)生恒定的空氣壓力用于給噴尿素溶液加壓。
[0006]尿素壓力容器的工作壓力為0.8?1.0MPa，設(shè)置計(jì)量噴射控制單元調(diào)節(jié)第一尿素壓力容器的電磁閥與第二尿素壓力容器的電磁閥使得當(dāng)?shù)谝粔毫θ萜鳛榈诙毫θ萜鞴┙o尿素溶液時(shí)，第一壓力容器壓力略高于第二尿素壓力容器中的壓力。
[0007]尿素壓力容器、尿素供給裝置內(nèi)及物料管路上設(shè)置有與控制器并受其控制的液位探測(cè)單元、溫度探測(cè)和加熱執(zhí)行單元。系統(tǒng)中的氣體壓力源壓力、尿素溶液噴射壓力、尿素溶液溫度、尿素罐的液位等參數(shù)都反饋給電控單元，并由電控單元根據(jù)設(shè)定的程序控制加熱開關(guān)電磁閥調(diào)節(jié)尿素溶液的溫度，控制冷卻溫度控制閥的開度來調(diào)節(jié)尿素噴嘴的溫度。
[0008]本發(fā)明方案適用于各種道路與非道路車輛及船舶，對(duì)于采用空氣剎車的商用車，可以利用原有的空壓機(jī)和儲(chǔ)氣罐。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果是:首先，由于尿素噴射系統(tǒng)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(nèi)壓力波，消除了不穩(wěn)定壓力波對(duì)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(jì)量準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明采用雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)示意圖。
[0011]1、壓縮空氣入口 ；2、儲(chǔ)氣罐；3、壓縮空氣出口 ；4、空氣濾清器；
[0012]5、加熱繼電器開關(guān)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、尿素壓力容器I壓力傳感器；15、尿素壓力容器I液位傳感器；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 ;18、尿素壓力容器II ;19、尿素壓力容器開關(guān)電磁閥；20、尿素壓力容器開關(guān)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II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(jìn)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真空氣泵；30、尿素壓力容器I進(jìn)氣電磁閥；31、尿素壓力容器I放氣電磁閥；32、尿素管路；33、電控單兀；34、電控單兀輸入信號(hào)；35、電控單兀輸出信號(hào)；36、尿素泵腔內(nèi)溫度傳感器；37、尿素加注口 ；38、尿素泵；39、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液入口(用于冷卻尿素噴嘴)；40、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液出口(用于冷卻尿素噴嘴)。41、發(fā)動(dòng)機(jī)CAN總線信號(hào)輸入。
[0013]所有的傳感器輸入信號(hào)6、9、38、14、15、23、24連接到電控單元33的輸入端34，所有的繼電器開關(guān)與電磁閥執(zhí)行器連接到電控單元33的輸出端35。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0015]本發(fā)明是一種采用氣體壓力源的尿素噴射系統(tǒng)，其中氣體壓力源可以是一種高壓儲(chǔ)氣瓶，或者是空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐，兩種方式其工作原理類似。現(xiàn)以空氣壓縮機(jī)和儲(chǔ)氣罐實(shí)施為例。
[0016]由小型空氣壓縮機(jī)經(jīng)壓縮空氣入口向儲(chǔ)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 17為尿素壓力容器I，本實(shí)施例選用的尿素壓力容器I容積是1L，氣體壓力源和尿素壓力容器及相關(guān)閥系構(gòu)成尿素泵。尿素壓力容器I進(jìn)氣電磁閥30處于關(guān)閉狀態(tài)，尿素壓力容器1、II連接開關(guān)電磁閥19處于關(guān)閉狀態(tài)，尿素壓力容器I放氣電磁閥30處于打開狀態(tài)，尿素壓力容器I開關(guān)電磁閥20打開，尿素壓力容器I中安裝的空氣真空泵29抽走壓力容器I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中，當(dāng)尿素壓力容器I液位傳感器15檢測(cè)到尿素溶液上升到一定的高度后，這時(shí)關(guān)閉尿素壓力容器I同尿素箱10連接的開關(guān)電磁閥20，并關(guān)閉尿素壓力容器I的電磁閥30。同時(shí)打開尿素壓力容器I的進(jìn)氣電磁閥30與連接尿素壓力容器II的開關(guān)電磁閥19。在高壓空氣的作用下將尿素壓力容器I中的尿素壓入尿素壓力容器II中，然后關(guān)閉尿素壓力容器I與尿素壓力容器II的連接開關(guān)電磁閥19。尿素壓力容器II通過尿素管路12同尿素噴嘴11連接。尿素壓力容器II內(nèi)的空氣壓力通過尿素壓力容器II的進(jìn)氣電磁閥26與放氣電磁閥27調(diào)節(jié)至恒定的壓力。這樣使壓力容器II中尿素的壓力始終保持恒定的壓力，建立恒定的壓力容器II內(nèi)部壓力。根據(jù)從CAN總線41得到的發(fā)動(dòng)機(jī)工況信息，電控單元計(jì)算需要的尿素噴射量，通過調(diào)節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計(jì)量尿素的噴射量。壓力容器I承擔(dān)所需尿素供給功能，壓力容器II承擔(dān)尿素噴射計(jì)量功能。所有的閥門與空氣真空泵由電控單元33調(diào)節(jié)。
[0017]當(dāng)尿素泵停止工作時(shí)，通過打開電磁閥19與20，尿素壓力容器I與II中的尿素在壓力差的作用下壓回到尿素箱10中。關(guān)閉壓力容器II的電磁閥20，同時(shí)啟動(dòng)空氣真空泵，并打開電磁閥27與尿素噴嘴電磁閥11，尿素管道12中殘余的尿素在壓差的作用下抽回至尿素壓力容器AB段的容器腔內(nèi)。關(guān)閉電磁閥27、11，并同時(shí)打開電磁閥19與28，容器腔AB內(nèi)的尿素在壓差的作用下被壓回至尿素箱10中。
[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(nèi)部安裝溫度傳感器26與液位傳感器15、24，壓力傳感器14、23，相關(guān)的尿素管道加熱絲，由電控單元33控制。
[0019]尿素冷卻裝置由冷卻劑入口管39、冷卻劑出口管40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(cè)量尿素溶液的液位高度；在尿素罐上還裝有溫度傳感器40，測(cè)量尿素溶液的溫度并反饋給電控單元33 ;采用加熱繼電器開關(guān)與尿素箱加熱電阻絲5 (或發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液)加熱尿素箱中的尿素。
[0020]本發(fā)明中尿素噴射系統(tǒng)的控制裝置和控制方法屬于現(xiàn)有技術(shù)，因此在本說明書中不再詳細(xì)說明。
【權(quán)利要求】
1.一種雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)尿素噴嘴電磁閥的占空比來計(jì)量尿素的噴射量，包括尿素供給裝置、壓縮空氣源、尿素噴出機(jī)構(gòu)和控制器，其特征在于，系統(tǒng)中具有分別與壓縮空氣源相連接作為尿素供給裝置的第一尿素壓力容器和承擔(dān)尿素噴射功能第二尿素壓力容器；第一尿素壓力容器和第二尿素壓力容器均有電磁閥與壓縮空氣源連接并置有放空電磁閥；第一尿素壓力容器和第二尿素壓力容器通過電磁閥連接；第一尿素壓力容器與尿素供給裝置連接；第二尿素壓力容器與尿素噴出機(jī)構(gòu)連接；控制器與各電磁閥電氣連接并控制其開斷，并通過進(jìn)、排氣電磁閥調(diào)節(jié)來產(chǎn)生恒定的空氣壓力用于給噴尿素溶液加壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述尿素壓力容器的工作壓力為0.8?1.0MPa，設(shè)置計(jì)量噴射控制單元調(diào)節(jié)第一尿素壓力容器的電磁閥與第二尿素壓力容器的電磁閥使得當(dāng)?shù)谝粔毫θ萜鳛榈诙毫θ萜鞴┙o尿素溶液時(shí)，第一壓力容器壓力略高于第二尿素壓力容器中的壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之雙尿素壓力容器氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，其特征在于，尿素壓力容器、尿素供給裝置內(nèi)及物料管路上設(shè)置有與控制器并受其控制的液位探測(cè)單元、溫度探測(cè)和加熱執(zhí)行單元。
【文檔編號(hào)】F01N3/28GK104005819SQ201410211776
【公開日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月19日
【發(fā)明者】胡廣地 申請(qǐng)人:西南交通大學(xué)