一種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排氣后處理的尿素計量噴射霧化系統(tǒng)，尤其涉及一種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]柴油機排氣后處理的尿素計量噴射霧化系統(tǒng)屬于內(nèi)燃機廢氣凈化系統(tǒng)，具體地說，它是一種用于降低柴油機Nox排放的SCR(Selective Catalyst Reduct1n)選擇性催化還原系統(tǒng)。
[0003]為了實現(xiàn)尿素噴射，現(xiàn)有的SCR尿素噴射系統(tǒng)普遍采用直流電動隔膜栗對尿素溶液加壓，但是采用直流電動隔膜栗，一方面由于在汽車和其他車船中電動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，另一方面由于電動隔膜栗的壓力波動，導(dǎo)致尿素溶液噴射量的準確性和穩(wěn)定性較差。也有SCR尿素噴射系統(tǒng)直接用壓縮空氣經(jīng)過濾后壓縮尿素溶液的，這樣設(shè)計雖然能解決蓄電池電能損耗問題，但是也帶來如下問題:首先，在過濾系統(tǒng)發(fā)生故障時，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)運行時一直處于高壓狀態(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)置了多個氣體流量電磁閥，且需要定期對氣體過濾器進行更換，這會增加系統(tǒng)的整體成本。
[0004]中國專利授權(quán)公告號為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液罐加壓式尿素溶液計量噴射系統(tǒng)，包括儲液罐、噴射器、儲氣罐、第一電磁閥、第二電磁閥、文丘里管、混合器和控制裝置，混合器包括進口和與進口相對并與進口連通的出口，噴射器安設(shè)在混合器的側(cè)壁中，儲氣罐通過第一電磁閥分別氣路連接第二電磁閥和儲液罐，儲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，還包括一級減壓閥、二級減壓閥、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)明采用多個電磁閥、多個減壓閥以及文丘里管等貴重部件，這樣的設(shè)計增加了后處理系統(tǒng)的初始成本，同時也增加了用戶的使用與維護成本，不利于后處理系統(tǒng)的國產(chǎn)化；
其次，該發(fā)明儲氣罐中的氣體直接為儲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題，提供一種成本低、系統(tǒng)可靠性高的空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)及其控制方法。
[0006]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種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)包括計量閥、噴嘴、混合腔，噴嘴依次經(jīng)混合腔、計量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接，所述混合腔依次經(jīng)氣動開關(guān)閥、出氣口、進氣口、穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，所述二位三通閥、計量閥均與控制單元信號連接。
[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)置有與計量閥液路連接的過濾器。
[0009]所述混合腔的內(nèi)部設(shè)置有與氣動開關(guān)閥氣路連接的節(jié)流孔，混合腔上設(shè)置有混合腔壓力傳感器，混合腔壓力傳感器與控制單元信號連接。
[0010]所述空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括SCR后處理器，SCR后處理器的進氣口與排氣管氣路連接，排氣管依次經(jīng)噴嘴、混合腔、計量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接。
[0011 ] 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連接。
[0012]所述氣源為高壓儲氣瓶或空氣壓縮機。
[0013]所述穩(wěn)壓閥為電控式穩(wěn)壓閥或機械式穩(wěn)壓閥，當穩(wěn)壓閥為電控式穩(wěn)壓閥時，穩(wěn)壓閥與控制單元信號連接。
[0014]—種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，再通過控制單元控制二位三通閥通電，以使進氣口與出氣口接通，然后控制氣源依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、進氣口、出氣口后給氣囊充氣增壓，再接通氣動開關(guān)閥，然后控制氣源依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、進氣口、出氣口、氣動開關(guān)閥、混合腔、噴嘴后噴出，當系統(tǒng)需要噴射尿素溶液時，再通過控制單元控制計量閥接通，此時，氣囊給尿素溶液區(qū)加壓，尿素溶液區(qū)的尿素溶液經(jīng)計量閥后與混合腔中的氣體混合，混合的氣體溶液經(jīng)噴嘴后噴射，直至系統(tǒng)需要停止尿素噴射時，然后通過控制單元控制計量閥關(guān)閉，此時，尿素溶液區(qū)的尿素溶液均停止進入混合腔，氣源中的氣體經(jīng)氣動開關(guān)閥后進入混合腔和噴嘴，以對噴射管路系統(tǒng)進行吹掃，再通過控制單元控制二位三通閥斷電，此時，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，對氣囊進行放氣泄壓，此時，所述控制方法結(jié)束。
[0015]所述混合腔的內(nèi)部設(shè)置有與氣動開關(guān)閥氣路連接的節(jié)流孔；
所述空氣輔助霧化尿素噴射系統(tǒng)還包括SCR后處理器，SCR后處理器的進氣口與排氣管氣路連接，排氣管依次經(jīng)噴嘴、混合腔、計量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接；
所述控制氣源依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、進氣口、出氣口、氣動開關(guān)閥、混合腔、噴嘴后噴出是指:控制氣源依次經(jīng)穩(wěn)壓閥、進氣口、出氣口、氣動開關(guān)閥、節(jié)流孔、混合腔、噴嘴后向排氣管噴入；
所述尿素溶液區(qū)的尿素溶液經(jīng)計量閥后與混合腔中的氣體混合，混合的氣體溶液經(jīng)噴嘴后噴射是指:尿素溶液區(qū)的尿素溶液經(jīng)計量閥后與混合腔中的氣體混合，混合的氣體溶液經(jīng)噴嘴后向排氣管噴射。
[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)二位三通閥后與大氣相通，噴射管路系統(tǒng)包括計量閥、噴嘴、混合腔，噴嘴依次經(jīng)混合腔、計量閥后與尿素溶液區(qū)液路連接，混合腔依次經(jīng)氣動開關(guān)閥、二位三通閥、穩(wěn)壓閥后與氣源氣路連接，二位三通閥、計量閥均與控制單元信號連接，這樣的設(shè)計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，同時降低了用戶的使用與維護成本，有利于后處理系統(tǒng)的國產(chǎn)化，另一方面采用在氣囊壓力罐中設(shè)置氣囊來給尿素溶液充壓，有效避免了氣源中存在的污染物對尿素溶液的污染，提高了系統(tǒng)可靠性，同時可省去氣體過濾器等耗材的使用。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)計量閥、混合腔、噴嘴后噴射，直至系統(tǒng)需要停止尿素噴射