CN104074735B - 内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置 - Google Patents

Abstract

一种内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置，包括计量泵壳体、计量泵缸体和设置在缸体内的活塞；所述活塞上方依次设置推棒、液体释放阀支撑棒、液体释放阀和清洗棒；所述计量泵缸体内设有活塞运行止点档块；所述活塞运行止点档块的上方计量泵缸体内设有中空的滑块和中空的外液腔腔体；所述活塞上部与滑块之间的缸体空间构成计量腔；所述滑块与液体释放阀下部之间的空间构成临时储液腔。本发明能够大大减少外界助喷空气压力的影响，能够在比较大的助喷空气压力范围内保持计量泵计量精度。同时由于双出液腔的设计以及推棒和清洗棒的作用使得计量泵不因尿素结晶而受到损坏或影响正常工作，大大增加了计量泵的实用性。

Description

内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置

技术领域

本发明涉及一种计量泵液体释放控制装置，尤其是涉及一种内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置。

背景技术

目前用于柴油机后处理的尿素喷射***以气助***为主流，尤其在中重型车辆上的应用。气助尿素喷射***采用车辆上制动压缩空气为气源。通常的做法是将压缩空气(助喷空气)引至尿素计量泵，将计量泵释放出来的尿素液体携带至喷嘴，最后喷入发动机排气管。这种安排经常会使得计量泵的计量受到助喷空气压力的干扰和影响；其主要原因是因为计量泵释放阀外界的压力(即助喷空气的压力)变化影响了计量泵的液体释放阀门的开启与关闭控制。具体地说，是释放阀的开启量、开启持续时间、关闭时间以及密封等方面不能达到设计要求。现有的技术(申请号：201010237685.3)不能保证计量泵释放阀有足够的恒定的开启量和开启持续时间，尤其是在不同的外界助喷空气压力下释放阀的开启量和开启持续时间不能保持恒定，导致计量严重受外界助喷压力影响。另外，计量泵释放阀在液体压力下降到助喷空气压力之前不能及时关闭阀门，让空气或者已经释放出去的液体倒流进计量泵计量液腔也是常见的影响计量泵精度的问题。事实上，维持计量泵精度所能承受的助喷空气压力范围(窗口)大小是这种计量泵的最重要的指标之一。

此外，现有技术(申请号：201010247156.1)的计量泵还有以下常见问题：

1)液体释放阀的开启纯粹靠液体来挤开，经常会碰到液压驱动力与阀门复位弹簧弹力的矛盾。一般来说，如果需要液体释放阀关闭及时，就需要复位弹簧有较高的弹性系数，即比较硬的弹簧。但是强硬的复位弹簧使得阀门需要强大的力量来启开。这就是一对很突出的矛盾。

2)在液体与外界空气接触的地方，比如液体出口，经常由于水分蒸发而导致尿素溶液失水结晶。尤其在车辆长期停放不使用后更是如此。如果出现这种情况，整个计量泵的液体出口通道乃至液体释放阀及复位弹簧等都会被固态尿素封死。这时，完全依靠泵内部的液体压力无法开启释放阀，也无法将液体出口通道打开。

3)在寒冷的气候，尿素溶液会结冰，体积膨胀。如果计量泵内部没有容许体积膨胀的余地，那么有些比较精细的部件就会受到损坏。这样车辆就无法在寒冷的天气停放。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置。该装置采用双液腔双阀门设计，其中一个腔体积可变，同时采用推棒直接推开液体释放阀，采用清洗棒松动可能结晶的液体出口，解决了液体释放阀开启与关闭之间的矛盾，使得计量泵能够在比较大的助喷空气压力范围保持良好精度，而且也解决了尿素溶液结晶所带来的一系列问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

一种内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置，包括计量泵壳体、计量泵缸体和设置在缸体内的活塞；

所述活塞上方依次设置推棒、液体释放阀支撑棒、液体释放阀和清洗棒；

所述计量泵缸体内设有活塞运行止点档块，用于限定活塞的行程，当活塞运行到达顶部，即接触到活塞运行止点档块，活塞停止上行，随后即向下运动；

所述活塞运行止点档块的上方计量泵缸体内设有中空的滑块和中空的外液腔腔体，所述外液腔腔体固定在计量泵缸体内上部位置；所述外液腔腔体和滑块通过弹簧连接；

所述活塞上部与滑块之间的缸体空间构成计量腔；所述滑块与液体释放阀下部之间的空间构成临时储液腔；所述液体释放阀上部与外液腔腔体之间的空间构成外液腔；

所述推棒的下端固定在活塞上，在推棒的下部设有防回流圈，该防回流圈在与滑块下端面触接时形成密封，防止液体的回流；所述液体释放阀通过液体释放阀回位弹簧与外液腔腔体连接；所述清洗棒下端固定在液体释放阀上，另一端延伸到液体出口通道内。

优选地，所述外液腔腔体下部设有中空的固定块，所述滑块通过弹簧与固定块连接。

优选地，所述固定块的上部设有弧形突起；方便与液体释放阀下端面之间在接触时形成密封；

优选地，所述计量泵液体释放控制装置的上端与压缩空气管道固定连接，且所述计量泵液体释放控制装置的液体出口通道与压缩空气管道的压缩空气通道直接相通。

优选地，所述液体释放阀支撑棒与其下面的固定在活塞顶端的推棒同轴对中。

优选地，所述活塞由电磁驱动、弹簧驱动或电磁弹簧联合驱动。

本发明具有如下有益效果：

1)本发明采用了双出液腔和双液体释放阀门设计。在计量泵内部计量腔内液体压力从正压向负压转换时，始终保持用于液体释放的两个阀门中的一个关闭，最大限度地避免了已经释放出去的液体或外界的空气倒流回计量泵计量腔。

2)两个用于释放液体的液腔中有一个体积是可以变化的，在尿素溶液结晶体积增大时，为计量泵内部留有体积膨胀空间，保护计量泵内部部件不受损坏。

3)本发明采利用机械或电磁力通过一个推棒来直接顶开液体释放阀，大大减少了其开液体释放阀所需要的力，也避免了可能的尿素结晶使得该阀门无法打开的毛病。

4)在液体出口处安装清洗棒随液体释放阀芯一起运动，可以松动可能存在的尿素结晶，避免出口被固态尿素封死。

综上所述，本发明的计量泵液体释放控制装置能够大大减少外界助喷空气压力的影响，能够在比较大的助喷空气压力范围内保持计量泵计量精度。同时由于双出液腔的设计以及推棒和清洗棒的作用使得计量泵不因尿素结晶而受到损坏或影响正常工作，大大增加了计量泵的实用性。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明

图1为现有的一种计量泵的结构示意图；

图2为现有的另一种计量泵的结构示意图；

图3为本发明的一种结构示意图。

具体实施方式

实施例1

下文中所采用的描述方位的词语“上”、“下”、“左”、“右”等均是为了说明的方便基于附图中图面所示的方位而言的，在实际装置中这些方位可能由于装置的摆放方式而有所不同。

参见图3所示，一种内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置，包括计量泵壳体100、计量泵缸体101和设置在缸体内的活塞102；

所述活塞102上方依次设置推棒103、液体释放阀支撑棒104、液体释放阀105和清洗棒106；所述液体释放阀支撑棒104与其下面的固定在活塞102顶端的推棒103同轴对中，也即二者中心轴线重合；

所述计量泵缸体101内设有活塞运行止点档块107，用于限定活塞102的行程，当活塞102运行到达顶部，即接触到活塞运行止点档块107，活塞102停止上行，随后即向下运动；

所述活塞运行止点档块107的上方计量泵缸体101内设有中空的滑块108和中空的外液腔腔体109，所述外液腔腔体109固定在计量泵缸体101内上部位置；所述外液腔腔体109和滑块108通过弹簧110连接；更具体的说，所述外液腔腔体109下部设有中空的固定块117，所述弹簧110一端固定连接在滑块108上，另一端固定连接在固定块117上；所述固定块117的上部设有弧形突起122；方便与液体释放阀105下端面之间在接触时形成密封；

所述活塞102上部与滑块108之间的缸体空间构成计量腔111；所述滑块108与液体释放阀105下部之间的空间构成临时储液腔112；所述液体释放阀105上部与外液腔腔体之间的空间构成外液腔113；

所述推棒103的下端固定在活塞102上，在推棒103的下部设有防回流阀114，实质上该防回流阀114是一个套在推棒103下部的弹性圈；所示防回流阀114在与滑块108下端面触接时形成密封，防止液体的回流；所述液体释放阀105通过液体释放阀回位弹簧115与外液腔腔体109连接；所述清洗棒106下端固定在液体释放阀105上，另一端延伸到液体出口通道116内。

所述计量泵液体释放控制装置的上端与压缩空气管道118固定连接，且所述计量泵液体释放控制装置的液体出口通道116与压缩空气管道118的压缩空气通道119直接相通。

上述计量泵液体释放控制装置的工作原理如下：

液体在活塞25的驱动下从图的下部向上部流动，在顶部液体出口通道116流出与压缩空气通道118内的压缩空气汇合，并被压缩空气携带至喷嘴喷入发动机排气管(图中未显示喷嘴和排气管)。

液体从计量泵内部的计量腔111释放到压缩空气通道118的过程中需要穿过两个液腔，即临时储液腔112和对外常开的外液腔113，也要通过两道阀和一个通道，即防回流阀114、液体释放阀105和液体出口通道116；

外液腔腔体109固定在计量泵缸体101上，外液腔113顶部有液体出口通道116与压缩空通道118直接相通，保持常开；

临时储液腔112由于其底部的滑块108能够上下滑动而可以改变其容积；

在外液腔113和临时储液腔112这两个液腔之间有液体释放阀105。

液体释放阀105有液体释放阀回位弹簧115向下压迫液体释放阀105使其关闭；液体释放阀105上面伸出清洗棒106，其上端***液体出口通道116，随液体释放阀105一起上下运动；清洗棒106的作用就是在液体出口通道116及外液腔113内的尿素溶液失水结晶后可以将固态尿素松动，避免液体出口通道116被固态尿素封死，同时也扰动外液腔113内的固态结晶，帮助液体释放阀回位弹簧115恢复正常功能。液体释放阀105下端面向下伸出液体释放阀支撑棒104，该液体释放阀支撑棒104与其下面的固定在活塞102顶端的推棒103同轴对中。这样当活塞102运动靠近顶部时，推棒103推动液体释放阀支撑棒104向上将液体释放阀105直接顶开(如图3中所示)。

所述推棒103的下端与活塞102固定，并且推棒103的底部套有一个容易变形的防回流阀114，随推棒103和活塞102一起上下运动；当防回流阀114与滑块108接触时产生密封，在活塞102上面及其周围所形成的计量液腔111与临时储液腔112之间形成密封，阻止液体穿过。

具体工作方式描述如下：

活塞102由驱动线圈122驱动从下止点向上开始运动时，防回流阀114与滑块102还处于脱离状态，即防回流阀114处于开启状态，计量腔111内的液体被活塞102驱动通过滑块108与推棒104之间的滑块通道121流向临时储液腔112。随着活塞102继续上行，防回流阀114首先接触滑块108，即防回流阀114关闭，计量腔111内的液体排出完毕；在防回流阀114关闭后，推棒103接触液体释放阀105下面的液体释放阀支撑棒104；

此时，活塞102继续向上运行，防回流阀114继续关闭，推棒103将液体释放阀105向上顶开；与此同时，滑块108向上滑动，将可临时储液腔112内的液体经过液体释放阀支撑棒104周围的通道119挤入外液腔113，然后液体经液体出口通道116流入压缩空气通道118；

当活塞102运行到达顶部，即接触到活塞运行止点档块107，活塞102停止上行，随后即向下运动；随着活塞102向下运动，液体释放阀105在液体释放阀回位弹簧115的驱动下也迅速回位关闭；在此过程中，由于防回流阀114始终保持关闭，所以防止了任何液体或气体穿过防回流阀114回流到计量腔111；

在液体释放阀105关闭后，防回流阀114开始脱离与滑块108的接触，防回流阀114打开；随着活塞102继续下行，新吸入液体从活塞102下端流入活塞102上端的计量腔11。当活塞102运行至下止点，新的一周开始；

如果每次活塞102运动下止点和上止点固定，即活塞102行程固定，那么活塞102每往复运动一周，计量泵就能排出一个恒定量体积的液体；活塞102的运动可以由电磁驱动、弹簧驱动或电磁弹簧联合驱动；控制活塞102上下运动的频率就可以控制某单位时间内计量泵释放液体的剂量。

以上的计量泵液体释放控制装置达到了以下效果：

1)液体释放阀105直接由活塞102上行时顶开，可以使用弹性系数较高(即比较硬)的液体释放阀回弹簧115，使得液体释放阀105回位快，关闭迅速及时。防回流阀114在液体释放阀105启开的时间内保持关闭，最大限度的避免了因活塞102达到上止点后计量腔111内压力由正变负所可能产生的液体和气体回流进计量腔111。以上设置使得每次活塞102上行将计量腔111内的液体释放到压缩空气通道118的过程中最大限度减少了受到压缩空气通道118内压力变化的影响，使得该将泵能够在一个比较大的外界空气压力波动范围内保持计量精度。

2)如果外液腔113和液体出口通道116因失水而出现尿素结晶，封住液体出口通道116、液体释放阀105，糊住液体释放阀105的液体释放阀回位弹簧115，在这种时候，纯粹依靠液体压力很难开启液体释放阀105。而采用活塞102上行的机械力直接顶开就比较容易；再加上清洗棒106的上下运动能够将液体出口通道116内的尿素结晶捣松，捅开液体出口，让液体能够流出去。这样只要液体进入外液腔113并通过液体出口通道116流出去，尿素结晶就会逐渐溶化，使得一切恢复正常。

3)当车辆在寒冷天气停放，计量泵不工作时，计量泵内部尿素溶液会也会结晶(即结冰)，体积增大膨胀，计量泵内部液压增高，驱使滑块108克服滑块复位弹簧110的阻力向上运动，使得防回流阀114脱离与滑块108的接触，即防回流阀114被打开，液体向上排出，降低计量泵内部压力，避免计量泵内部一些精细部件受到损坏。

对比实施例

图1显示现有计量泵的一个例子，该图显示的是一个柱塞泵，该泵包含一个嵌入泵芯壳体200内腔的缸体201。缸内腔置一活塞202。活塞202在电磁线圈203所产生的电磁力和活塞驱动(或复位)弹簧204的驱动下在缸体201的内腔作上下往复运动。

活塞202向上运动时，在液体的压力作用下，活塞内置单向阀205关闭，缸体底部的进液阀206和缸体顶部的液体释放阀207被打开，液体被吸入进液腔208，同时计量腔209内的液体被排出(释放)出计量泵；释放出来的液体或者被压缩空气带到喷嘴(未显示)喷入发动机排气管内(对于气助喷射***)或者直接通过液体管道通往喷嘴被喷入排气管内(无气助喷射***)。当活塞202达到顶部后向下运行时，同样在液体压力作用下，进液阀206和液体释放阀207被关闭，活塞内置单向阀205被打开，进液腔208的液体流入计量腔209。如果活塞202上下运行的行程得以固定，活塞202每往复运行一周，即可排出一个固定体积的液体。这样通过控制活塞202往复运动的频率，我们就可以控制计量泵在某一单位时间内释放出来液体的剂量。

图2显示现有计量泵的另一个例子，该图显示一个隔膜泵，在电机带动下，凸轮轴300带动凸轮301转动，驱动膜片302上下运动，使得液腔303内体积变化。膜片302向上运动时，液腔303产生负压，进液阀304打开，释放阀305关闭，液体被吸入液腔303，膜,302向下运动时，液腔303产生正压，进液阀304关闭，释放阀305打开，液体释放出去。这样，凸轮轴300每转动一周，就有一个固定体积的液体被释放出去。通过控制凸轮轴300的转速，我们就可以控制计量泵的剂量。

上面描述的两种泵的液体释放阀通常利用计量泵内部产生的液压来开启和关闭。这就出现了上述背景技术中所描述的各种问题。也有的现有技术采用上述的隔膜泵只加压，在其后再加一个电磁控制计量阀来绕开这个问题。事实上，计量阀释放液体的量照样会受到液体与外界空气的压力差的波动影响。还有其他尿素结晶等问题依然存在。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (6)

1.一种内燃机尾气净化的后处理***的计量泵液体释放控制装置，包括计量泵壳体（100）、计量泵缸体（101）和设置在缸体内的活塞（102）；其特征在于：

所述活塞（102）上方依次设置推棒（103）、液体释放阀支撑棒（104）、液体释放阀（105）和清洗棒（106）；

所述计量泵缸体（101）内设有活塞运行止点档块（107）；

所述活塞运行止点档块（107）的上方计量泵缸体（101）内设有中空的滑块（108）和中空的外液腔腔体（109），所述外液腔腔体（109）固定在计量泵缸体（101）内上部位置；所述外液腔腔体（109）和滑块（108）通过弹簧（110）连接；

所述活塞（102）上部与滑块（108）之间的缸体空间构成计量腔（111）；所述滑块（108）与液体释放阀（105）下部之间的空间构成临时储液腔（112）；所述液体释放阀（105）上部与外液腔腔体（109）之间的空间构成外液腔（113）；

所述推棒（103）的下端固定在活塞（102）上，在推棒（103）的下部设有防回流圈（114），该防回流圈（114）在与滑块（108）下端面触接时形成密封；所述液体释放阀（105）通过液体释放阀回位弹簧（115）与外液腔腔体（109）连接；所述清洗棒（106）下端固定在液体释放阀（105）上，另一端延伸到液体出口通道（116）内。

2.根据权利要求1所述的计量泵液体释放控制装置，其特征在于：所述外液腔腔体（109）下部设有中空的固定块（117），所述滑块（108）通过弹簧（110）与固定块（117）连接。

3.根据权利要求2所述的计量泵液体释放控制装置，其特征在于：优选地，所述固定块（117）的上部设有弧形突起（122）。

4.根据权利要求1-3中任一所述的计量泵液体释放控制装置，其特征在于：优选地，所述计量泵液体释放控制装置的上端与压缩空气管道（118）固定连接，且所述计量泵液体释放控制装置的液体出口通道（116）与压缩空气管道（118）的压缩空气通道（119）直接相通。

5.根据权利要求1-3中任一所述的计量泵液体释放控制装置，其特征在于：优选地，所述液体释放阀支撑棒（104）与其下方的固定在活塞（102）顶端的推棒（103）同轴对中。

6.根据权利要求1-3中任一所述的计量泵液体释放控制装置，其特征在于：优选地，所述活塞（102）由电磁驱动、弹簧驱动或电磁弹簧联合驱动。