本發(fā)明涉及排氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶裝置及方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，隨著柴油機(jī)數(shù)量的增加，柴油機(jī)尾氣污染已成為我國(guó)空氣污染的重要來(lái)源。其主要污染物有兩種：氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)。隨著法規(guī)的日益嚴(yán)格，僅靠機(jī)內(nèi)凈化已經(jīng)無(wú)法滿足法規(guī)要求，必須使用后處理技術(shù)。為減少NOx的排放，汽車行業(yè)使用的主要技術(shù)路線就是選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)，及通過(guò)向廢氣內(nèi)噴射一定量尿素溶液，經(jīng)過(guò)一系列物理化學(xué)反應(yīng)，將廢氣中的NOx還原為無(wú)害的氮?dú)?、二氧化碳和水。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，對(duì)SCR系統(tǒng)的需求也越來(lái)越大。SCR系統(tǒng)在廣泛應(yīng)用的同時(shí)出現(xiàn)了很多問(wèn)題，其中系統(tǒng)的尿素結(jié)晶問(wèn)題幾乎是所有問(wèn)題的根源。系統(tǒng)尿素結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致進(jìn)液管路堵塞，建壓不成功；回液管路結(jié)晶堵塞，壓力開(kāi)關(guān)異常打開(kāi)；此外還有噴嘴堵塞，氣路單向閥堵塞等等，這些故障會(huì)使汽車故障報(bào)警，以至于汽車不可以正常行駛。
為了提高SCR系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化效率，一般采用氣體輔助噴射。傳統(tǒng)的空氣輔助式SCR系統(tǒng)一般只有氣路吹掃，這就可能導(dǎo)致殘余尿素吹掃不徹底，進(jìn)而引發(fā)氣路，回液管或噴嘴的結(jié)晶，從而導(dǎo)致尿素泵工作性能不佳。
中國(guó)專利(CN103147827A)公開(kāi)了一種柴油機(jī)選擇性催化噴射系統(tǒng)，其包括尿素箱、尿素供給模塊、計(jì)量模塊、穩(wěn)壓/排空模塊、混合腔模塊、空氣供給模塊、車載壓縮空氣源、噴射模塊以及控制模塊。該噴射系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且無(wú)尿素回流管路設(shè)計(jì)，降低了系統(tǒng)使用成本，但是沒(méi)有考慮系統(tǒng)的防結(jié)晶設(shè)計(jì)，普通的氣路吹掃不足以解決系統(tǒng)結(jié)晶問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶裝置及方法，通過(guò)添加水箱、尿素箱和液路吹掃單向閥對(duì)傳統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化，快速的將管路中的殘余尿素溶液吹掃回尿素箱，并用水溶液進(jìn)行沖洗，很大程度上避免了管路結(jié)晶問(wèn)題。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。
一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶裝置，其特征在于，包括氣路部分、液路部分和控制單元，所述液路部分，包括尿素箱、水箱、隔膜泵、混合腔和噴嘴，其中尿素箱與水箱通過(guò)三位三通電磁閥與隔膜泵相連，尿素箱與三位三通電磁閥的A端相連，水箱與三位三通電磁閥的B端相連，三位三通電磁閥的K端與隔膜泵相連，隔膜泵外部裝有驅(qū)動(dòng)裝置，為步進(jìn)電機(jī)M，隔膜泵與混合腔相連，混合腔與噴嘴相連，三位三通電磁閥與隔膜泵之間裝有液路吹掃單向閥，混合腔上安裝有溫度傳感器T；所述氣路部分，包括壓縮空氣罐、空氣過(guò)濾裝置、電磁閥A、電磁閥B，其中壓縮空氣罐與空氣過(guò)濾裝置相連，空氣過(guò)濾裝置分別與電磁閥A和電磁閥B相連；所述電磁閥A與液路吹掃單向閥相連，電磁閥B與混合腔相連；所述控制單元，分別控制電磁閥A、電磁閥B、步進(jìn)電機(jī)M和三位三通電磁閥。
所述隔膜泵與混合腔之間裝有液路單向閥，隔膜泵與液路單向閥之間裝有壓力開(kāi)關(guān)P和氣控閥。電磁閥B與混合腔之間安裝有氣路單向閥，電磁閥B與氣路單向閥之間安裝有調(diào)壓閥，調(diào)壓閥與氣路單向閥之間安裝有壓力傳感器N。壓力傳感器N與氣路單向閥之間安裝有氣控閥，氣控閥的一端連在液路單向閥和隔膜泵之間，另一端通過(guò)回液管與尿素箱相連。
所述控制單元，分別采集壓力傳感器N、溫度傳感器T、壓力開(kāi)關(guān)P信號(hào)；電磁閥A由控制單元普通I/O控制，電磁閥B和三位三通電磁閥由控制單元PWM模塊控制。
一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶方法，其特征在于，包括以下步驟，
步驟1：控制單元控制電磁閥A關(guān)閉、電磁閥B打開(kāi)，壓縮空氣罐提供的壓縮空氣，通過(guò)空氣過(guò)濾裝置，經(jīng)過(guò)濾后流經(jīng)電磁閥B至調(diào)壓閥，調(diào)壓閥將壓縮空氣穩(wěn)壓后送往氣控閥和氣路單向閥，氣控閥受壓封閉回液管；此時(shí)，三位三通電磁閥處于常態(tài)，三位三通電磁閥的A端與K端打開(kāi)，B端關(guān)閉，與尿素箱相通，控制單元控制步進(jìn)電機(jī)M工作，驅(qū)動(dòng)隔膜泵作往復(fù)運(yùn)動(dòng)將尿素箱中的尿素溶液泵出至液路單向閥再到混合腔；尿素溶液與壓縮空氣混合，通向噴嘴；
步驟2：控制單元控制步進(jìn)電機(jī)M停止運(yùn)轉(zhuǎn)、保持電磁閥B打開(kāi)狀態(tài)，停止隔膜泵工作，繼續(xù)供給壓縮空氣對(duì)混合腔和噴嘴進(jìn)行初步吹掃；
步驟3：控制單元控制電磁閥B關(guān)閉、電磁閥A打開(kāi)，此時(shí)氣控閥不受壓，回液管通路，壓縮空氣依次通過(guò)空氣過(guò)濾裝置和電磁閥A至液路吹掃單向閥將管路中的尿素溶液沖回尿素箱；緊接著控制單元控制三位三通電磁閥的A端與K端關(guān)閉，K端與A、B兩端都不通，此時(shí)壓縮空氣頂開(kāi)隔膜泵中的吸液?jiǎn)蜗蜷y和出液?jiǎn)蜗蜷y，將管路中的殘余尿素溶液通過(guò)回液管吹回尿素箱；
步驟4：三位三通電磁閥的B端與K端打開(kāi)，A端關(guān)閉，與水箱相通，控制單元控制步進(jìn)電機(jī)M工作，驅(qū)動(dòng)隔膜泵作往復(fù)運(yùn)動(dòng)將水箱中的水溶液泵出至液路單向閥再到混合腔；
步驟5：控制單元控制電磁閥A關(guān)閉、電磁閥B打開(kāi)，壓縮空氣罐提供的壓縮空氣，通過(guò)空氣過(guò)濾裝置，經(jīng)過(guò)濾后流經(jīng)電磁閥B至調(diào)壓閥，調(diào)壓閥將壓縮空氣穩(wěn)壓后送往氣控閥和氣路單向閥，此時(shí)，氣控閥受壓封閉回液管，壓縮氣體在混合腔內(nèi)與水溶液混合，通向噴嘴；
步驟6：控制單元控制電磁閥A、電磁閥B打開(kāi)，控制步進(jìn)電機(jī)M停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停止隔膜泵工作，繼續(xù)供給壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)空氣過(guò)濾裝置后依次通過(guò)電磁閥A到達(dá)液路吹掃單向閥和電磁閥B、調(diào)壓閥、壓力傳感器N到達(dá)氣路單向閥和氣控閥，氣控閥受壓封閉回液管，流經(jīng)液路吹掃單向閥的壓縮空氣先將管路中的水溶液沖回水箱，緊接著控制單元控制三位三通電磁閥的B端和K端關(guān)閉，再將隔膜泵中的殘余水溶液吹至混合腔，通過(guò)噴嘴排入排氣管中，利用尾氣余溫將水溶液蒸發(fā)。
本發(fā)明的有益效果在于：
1.一般的車載壓縮罐內(nèi)的壓縮空氣的壓力為6—12bar，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)調(diào)壓閥后的壓力約為2.6bar，再經(jīng)過(guò)氣路單向閥調(diào)節(jié)到達(dá)混合腔的壓縮空氣的壓力約為1.7bar，系統(tǒng)對(duì)壓縮空氣有嚴(yán)格的氣壓控制，防止氣壓過(guò)大或過(guò)低。
2.控制單元通過(guò)PWM模塊控制電磁閥B，可根據(jù)脈沖占空比，控制通過(guò)電磁閥電流的大小，有效的降低了電磁閥B發(fā)熱程度，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了在電磁閥開(kāi)啟階段和開(kāi)啟狀態(tài)保持階段對(duì)電磁閥B電流大小的控制。
3.系統(tǒng)中氣路單向閥的前端安裝有壓力傳感器N，除了檢測(cè)系統(tǒng)壓縮空氣壓力和氣路壓力是否正常，檢測(cè)噴嘴、管路等是否有堵塞故障外，還可避免壓力傳感器與尿素溶液接觸被腐蝕，提高了壓力傳感器N的工作穩(wěn)定性。
4.系統(tǒng)中增加了水箱，可使隔膜泵用水溶液工作，徹底沖洗管路中殘余的尿素溶液，并在此之后，有二次吹掃，大大降低了尿素溶液結(jié)晶的可能。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明所述的一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶裝置結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
如圖1所示，一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶裝置，其特征在于，包括氣路部分、液路部分和控制單元，所述液路部分，包括尿素箱、水箱、隔膜泵、混合腔和噴嘴，其中尿素箱與水箱通過(guò)三位三通電磁閥與隔膜泵相連，尿素箱與三位三通電磁閥的A端相連，水箱與三位三通電磁閥的B端相連，三位三通電磁閥的K端與隔膜泵相連，隔膜泵外部裝有驅(qū)動(dòng)裝置，為步進(jìn)電機(jī)M，隔膜泵與混合腔相連，混合腔與噴嘴相連，三位三通電磁閥與隔膜泵之間裝有液路吹掃單向閥，混合腔上安裝有溫度傳感器T；所述氣路部分，包括壓縮空氣罐、空氣過(guò)濾裝置、電磁閥A、電磁閥B，其中壓縮空氣罐與空氣過(guò)濾裝置相連，空氣過(guò)濾裝置分別與電磁閥A和電磁閥B相連；所述電磁閥A與液路吹掃單向閥相連，電磁閥B與混合腔相連；所述控制單元，分別控制電磁閥A、電磁閥B、步進(jìn)電機(jī)M和三位三通電磁閥。
所述隔膜泵與混合腔之間裝有液路單向閥，隔膜泵與液路單向閥之間裝有壓力開(kāi)關(guān)P和氣控閥。電磁閥B與混合腔之間安裝有氣路單向閥，電磁閥B與氣路單向閥之間安裝有調(diào)壓閥，調(diào)壓閥與氣路單向閥之間安裝有壓力傳感器N。壓力傳感器N與氣路單向閥之間安裝有氣控閥，氣控閥的一端連在液路單向閥和隔膜泵之間，另一端通過(guò)回液管與尿素箱相連。
所述控制單元，分別采集壓力傳感器N、溫度傳感器T、壓力開(kāi)關(guān)P信號(hào)；電磁閥A由控制單元普通I/O控制，電磁閥B和三位三通電磁閥由控制單元PWM模塊控制。
一種SCR供給噴射系統(tǒng)防結(jié)晶方法，其特征在于，包括以下步驟，
步驟1：控制單元控制電磁閥A關(guān)閉、電磁閥B打開(kāi)，壓縮空氣罐提供的壓縮空氣，通過(guò)空氣過(guò)濾裝置，經(jīng)過(guò)濾后流經(jīng)電磁閥B至調(diào)壓閥，調(diào)壓閥將壓縮空氣穩(wěn)壓后送往氣控閥和氣路單向閥，氣控閥受壓封閉回液管；此時(shí)，三位三通電磁閥處于常態(tài)，三位三通電磁閥的A端與K端打開(kāi)，B端關(guān)閉，與尿素箱相通，控制單元控制步進(jìn)電機(jī)M工作，驅(qū)動(dòng)隔膜泵作往復(fù)運(yùn)動(dòng)將尿素箱中的尿素溶液泵出至液路單向閥再到混合腔；尿素溶液與壓縮空氣混合，通向噴嘴；
步驟2：控制單元控制步進(jìn)電機(jī)M停止運(yùn)轉(zhuǎn)、保持電磁閥B打開(kāi)狀態(tài)，停止隔膜泵工作，繼續(xù)供給壓縮空氣對(duì)混合腔和噴嘴進(jìn)行初步吹掃；
步驟3：控制單元控制電磁閥B關(guān)閉、電磁閥A打開(kāi)，此時(shí)氣控閥不受壓，回液管通路，壓縮空氣依次通過(guò)空氣過(guò)濾裝置和電磁閥A至液路吹掃單向閥將管路中的尿素溶液沖回尿素箱；緊接著控制單元控制三位三通電磁閥的A端與K端關(guān)閉，K端與A、B兩端都不通，此時(shí)壓縮空氣頂開(kāi)隔膜泵中的吸液?jiǎn)蜗蜷y和出液?jiǎn)蜗蜷y，將管路中的殘余尿素溶液通過(guò)回液管吹回尿素箱；
步驟4：三位三通電磁閥的B端與K端打開(kāi)，A端關(guān)閉，與水箱相通，控制單元控制步進(jìn)電機(jī)M工作，驅(qū)動(dòng)隔膜泵作往復(fù)運(yùn)動(dòng)將水箱中的水溶液泵出至液路單向閥再到混合腔；
步驟5：控制單元控制電磁閥A關(guān)閉、電磁閥B打開(kāi)，壓縮空氣罐提供的壓縮空氣，通過(guò)空氣過(guò)濾裝置，經(jīng)過(guò)濾后流經(jīng)電磁閥B至調(diào)壓閥，調(diào)壓閥將壓縮空氣穩(wěn)壓后送往氣控閥和氣路單向閥，此時(shí)，氣控閥受壓封閉回液管，壓縮氣體在混合腔內(nèi)與水溶液混合，通向噴嘴；
步驟6：控制單元控制電磁閥A、電磁閥B打開(kāi)，控制步進(jìn)電機(jī)M停止運(yùn)轉(zhuǎn)，停止隔膜泵工作，繼續(xù)供給壓縮空氣，壓縮空氣通過(guò)空氣過(guò)濾裝置后依次通過(guò)電磁閥A到達(dá)液路吹掃單向閥和電磁閥B、調(diào)壓閥、壓力傳感器N到達(dá)氣路單向閥和氣控閥，氣控閥受壓封閉回液管，流經(jīng)液路吹掃單向閥的壓縮空氣先將管路中的水溶液沖回水箱，緊接著控制單元控制三位三通電磁閥的B端和K端關(guān)閉，再將隔膜泵中的殘余水溶液吹至混合腔，通過(guò)噴嘴排入排氣管中，利用尾氣余溫將水溶液蒸發(fā)。
實(shí)施例
電磁閥B開(kāi)啟時(shí)，需要較大的電磁力，需要的驅(qū)動(dòng)電流也較大，電磁閥B開(kāi)啟閾值為1.2A，此時(shí)控制單元控制PWM的脈沖占空比在80％左右，提供的開(kāi)啟電流值在1.3A左右，既保證電磁閥B迅速開(kāi)啟，又可減少能耗和發(fā)熱量。電磁閥B開(kāi)啟動(dòng)作結(jié)束后，進(jìn)入維持開(kāi)啟狀態(tài)的控制階段，此時(shí)需要的電磁力較小，需要的驅(qū)動(dòng)電流也較小。電磁閥B的維持開(kāi)啟狀態(tài)的電流閾值為0.6A，此時(shí)控制單元控制PWM的脈沖占空比在40％左右，提供的開(kāi)啟電流值在0.7A左右，既能維持電磁閥開(kāi)啟狀態(tài)，又可減少維持開(kāi)啟階段的能耗和發(fā)熱量。
所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。