CN103899392A

CN103899392A - 一种柴油机用空气辅助尿素供给装置

Info

Publication number: CN103899392A
Application number: CN201410176279.9A
Authority: CN
Inventors: 郭庆波; 刘海涛; 王柯; 高发廷; 王秋花; 刘浩; 黄少文
Original assignee: China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Current assignee: Sinotruk Jinan Power Co Ltd; China National Heavy Duty Truck Group Jinan Power Co Ltd
Priority date: 2014-04-29
Filing date: 2014-04-29
Publication date: 2014-07-02

Abstract

本发明提供了一种柴油机用空气辅助尿素供给装置的技术方案，包括尿素存储箱，发动机储气筒，发动机排气***，尿素存储箱通过尿素泵与喷射器连接，喷射器与发动机排气***连通，在尿素存储箱和尿素泵之间设置有滤清器，在尿素泵的输出端还设置有蓄能器，发动机储气筒通过空气过滤器与喷射器连通，在空气过滤器和喷射器之间还设置有减压稳压阀，减压稳压阀的输出端还与尿素泵的输入端连通。该方案的装置该喷射装置结构简单，喷射效果好，准确性和稳定性高，在喷射过程中不会产生尿素结晶，可以稳定喷射。

Description

一种柴油机用空气辅助尿素供给装置

技术领域

本发明涉及的是一种用于柴油机的集成式SCR空气辅助尿素供给装置。

背景技术

目前大气污染日益严重，其中汽车尤其是使用柴油机做动力的汽车是一个重要污染源，柴油机最主要的污染物是氮氧化物NOx和颗粒物。为了抑制颗粒物的生成，一般采用机内净化，即提高燃烧温度和压力，但这种工况又会大幅增加NOx的生成，为减少NOx的排放，汽车行业使用的主要技术路线就是选择性催化还原（SCR），通过向废气内喷射尿素溶液的方法，将废气中的NOx还原为无害的氮气、二氧化碳和水。随着汽车工业的发展，对SCR***的需求也越来越大。

但是车用尿素溶液（还原剂）的喷射量必须严格按照发动机当前工况进行控制，否则，如果喷射量不足，排气中的氮氧化物不能被有效还原，氮氧化物排放就会超标；如果过量喷射，就会出现氨气泄漏，污染空气，同时还会出现催化剂堵塞，影响发动机的正常工作。

当前大部分车用尿素喷射装置采用纯液喷射，雾化效果较差，尿素不能有效快速水解，造成尿素利用率低，氨泄漏较多，目前大部分产品采用电控尿素喷嘴，控制阀直接安装在排气管上，柴油机的排气温度直接影响到控制阀和尿素的温度，引起尿素密度的变化；而尿素的计量体积计量，流经尿素喷嘴控制阀的尿素温度无法准确测量，也就无法对喷射的尿素质量进行准确计量和修正，这样就会由于尿素溶液密度的变化造成喷射量的不准确，引起排放恶化。

另外，采用空气辅助喷射的产品大部分需要先在一个混合腔内将空气和尿素溶液混合，然后将混合后的气液混合物喷射到排气管内。此种方案易引起混合腔内尿素结晶，堵塞混合腔。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种柴油机用空气辅助尿素供给装置的技术方案，该方案的装置该喷射装置结构简单，喷射效果好，准确性和稳定性高，在喷射过程中不会产生尿素结晶，可以稳定喷射。

本方案是通过如下技术措施来实现的：一种柴油机用空气辅助尿素供给装置，包括尿素存储箱，发动机储气筒，发动机排气***，本方案的特点是：尿素存储箱通过尿素泵与喷射器连接，喷射器与发动机排气***连通，在尿素存储箱和尿素泵之间设置有滤清器，在尿素泵与喷射器之间的管路上设置有电加热器，在尿素泵的输出端还设置有蓄能器，发动机储气筒通过空气过滤器与喷射器连通，在空气过滤器和喷射器之间还设置有减压稳压阀，减压稳压阀的输出端还与尿素泵的输入端连通，在减压稳压阀和尿素泵之间设置有管路排空电磁阀，尿素存储箱还与加热水管连接，在加热水管上设置有加热电磁阀。

所述的减压稳压阀和空气过滤器之间设置有***开关电磁阀。

所述的尿素泵、减压稳压阀、管路排空电磁阀、加热电磁阀、***开关电磁阀分别与车辆控制单元DCU连接。

在发动机排气***的出口设置有氮氧化物传感器，所述的氮氧化物传感器与车辆控制单元DCU连接。

在发动机排气***的输入端设置有排气温度传感器，排气温度传感器与车辆控制单元DCU连接。

在蓄能器上设置有第一压力传感器，第一压力传感器与车辆控制单元DCU连接

在减压稳压阀的输出端设置有第二压力传感器，第二压力传感器与车辆控制单元DCU连接。

尿素泵为电磁式柱塞泵。

喷射器包括内喷孔和外喷孔，内喷孔为尿素喷孔，外喷孔为空气喷孔，且内喷孔和外喷孔为同心圆。

本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中有减压稳压阀可以调整空气的压力，保证了进入发动机排气管的空气压力稳定，可以使尿素溶液的雾化效果更好、更稳定；有管路排空电磁阀，在柴油机停机后，由排空电磁阀控制压缩空气进入尿素负压管路，一部分压缩空气经由尿素泵进入尿素压力管路，将尿素泵、压力管路和尿素喷嘴内的残余尿素溶液排出到发动机排气管内，另一部分压缩空气将尿素负压管路及尿素滤清器内的残余尿素溶液压回尿素储存箱，避免在低温下尿素溶液结冰或由于水分蒸发导致尿素结晶，堵塞尿素供给通道；有蓄能器，采用空气作为蓄能元件，可稳定喷射压力，提高雾化效果，降低尿素泵瞬时压力负荷，提高尿素泵寿命；喷射器包括内喷孔和外喷孔，内喷孔为尿素喷孔，外喷孔为空气喷孔，且内喷孔和外喷孔为同心圆，这样在喷出尿素之前，尿素与压缩空气无混合过程，从中心喷孔喷出的尿素被从圆周喷孔喷出的压缩空气吹散、雾化，以达到比单纯高压纯液喷射更好的雾化效果，，尿素液滴的索特尔直径小于15微米。

***上电后，车辆控制单元DCU检测发动机和整车工作状态，根据车辆和发动机电控***提供的参数，以及氮氧化物传感器提供的数据，判定是否需要SCR***工作；如果需要SCR***工作，DCU控制***开关电磁阀打开，发动机储气筒的压缩空气经减压稳压阀将压力降低并稳定在0.2MPa，此压力的压缩空气经喷射器的外喷口喷入发动机排气管；同时，控制单元DCU控制尿素泵抽取尿素溶液，当第一压力传感器检测到蓄能器压力出现上升时，确认尿素管路已充满，可以进入尿素喷射状态；控制单元DCU计算当前工况下的尿素需求量，控制尿素泵进行精确计量，向排气管内喷入尿素溶液。工作过程中，控制单元DCU根据排气温度传感器检测的排气温度和氮氧化物传感器检测的排气中氮氧化物NOx浓度，调整喷射量；如果出现NOx 浓度超标的情况，则控制单元DCU进行报警或限制发动机功率。发动机停止工作后，控制单元DCU停止尿素喷射，同时控制管路排空电磁阀打开，压缩空气进入尿素泵入口的负压管路，尿素泵继续工作，将压缩空气泵入尿素泵至尿素喷嘴的压力管路，将尿素泵、尿素压力管、尿素喷嘴中的残余尿素排出，同时在压缩空气的压力作用下，尿素负压管和尿素滤清器中的残余尿素溶液也被压回尿素储存箱，避免尿素低温结冰或结晶，堵塞尿素管路或损坏尿素泵和滤清器。

由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。

附图说明

图1为本发明具体实施方式的结构示意图。

图2为喷射器的结构示意图。

图中，1为***开关电磁阀，2为管路排空电磁阀，3为减压稳压电磁阀，4为尿素泵，5为滤清器，6为蓄能器，7为喷射器，8为加热电磁阀，9为加热水管，10为电加热器，11为车辆控制单元DCU，12为第二压力传感器，13为第一压力传感器，14为排气温度传感器，15为氮氧化物传感器，16为尿素储存箱，17为发动机储气筒，18为发动机排气***，19为空气过滤器，20为内喷孔，21为外喷孔。

具体实施方式

为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。

通过附图可以看出，本方案的一种柴油机用空气辅助尿素供给装置，包括尿素存储箱16，发动机储气筒17，发动机排气***18（内含SCR催化剂），尿素存储箱16通过尿素泵4与喷射器7连接，尿素泵4为电磁式柱塞泵。喷射器7与发动机排气***18连通，在尿素存储箱16和尿素泵4之间设置有滤清器5，在尿素泵4与喷射器之7间的管路上设置有电加热器10，在尿素泵4的输出端还设置有蓄能器6，发动机储气筒17通过空气过滤器19与喷射器7连通，在空气过滤器19和喷射器7之间还设置有减压稳压阀3，所述的减压稳压阀3和空气过滤器19之间设置有***开关电磁阀。减压稳压阀3的输出端还与尿素泵4的输入端连通，在减压稳压阀3和尿素泵4之间设置有管路排空电磁阀2，尿素存储箱16还与加热水管9连接，在加热水管9上设置有加热电磁阀8。所述的尿素泵4、减压稳压阀3、管路排空电磁阀2、加热电磁阀8、***开关电磁阀1分别与车辆控制单元DCU11连接。

在发动机排气***的出口设置有氮氧化物传感器，所述的氮氧化物传感器与车辆控制单元DCU连接。在发动机排气***18的输入端设置有排气温度传感器14，排气温度传感器14与车辆控制单元DCU11连接。在蓄能器6上设置有第一压力传感器13，第一压力传感器13与车辆控制单元DCU11连接.在减压稳压阀3的输出端设置有第二压力传感器12，第二压力传感器12与车辆控制单元DCU11连接。

喷射器7包括内喷孔20和外喷孔21，内喷孔20为尿素喷孔，外喷孔21为空气喷孔，且内喷孔20和外喷孔21为同心圆。

本发明并不仅限于上述具体实施方式，本领域普通技术人员在本发明的实质范围内做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种柴油机用空气辅助尿素供给装置，包括尿素存储箱，发动机储气筒，发动机排气***，其特征是：尿素存储箱通过尿素泵与喷射器连接，喷射器与发动机排气***连通，在尿素存储箱和尿素泵之间设置有滤清器，在尿素泵与喷射器之间的管路上设置有电加热器，在尿素泵的输出端还设置有蓄能器，发动机储气筒通过空气过滤器与喷射器连通，在空气过滤器和喷射器之间还设置有减压稳压阀，减压稳压阀的输出端还与尿素泵的输入端连通，在减压稳压阀和尿素泵之间设置有管路排空电磁阀，尿素存储箱还与加热水管连接，在加热水管上设置有加热电磁阀。

2.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：所述的减压稳压阀和空气过滤器之间设置有***开关电磁阀。

3.根据权利要求2所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：所述的尿素泵、减压稳压阀、管路排空电磁阀、加热电磁阀、***开关电磁阀分别与车辆控制单元DCU连接。

4.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：在发动机排气***的出口设置有氮氧化物传感器，所述的氮氧化物传感器与车辆控制单元DCU连接。

5.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：在发动机排气***的输入端设置有排气温度传感器，排气温度传感器与车辆控制单元DCU连接。

6.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：在蓄能器上设置有第一压力传感器，第一压力传感器与车辆控制单元DCU连接。

7.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：在减压稳压阀的输出端设置有第二压力传感器，第二压力传感器与车辆控制单元DCU连接。

8.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：尿素泵为电磁式柱塞泵。

9.根据权利要求1所述的柴油机用空气辅助尿素供给装置，其特征是：喷射器包括内喷孔和外喷孔，内喷孔为尿素喷孔，外喷孔为空气喷孔，且内喷孔和外喷孔为同心圆。