CN104500183B - 虹吸式添蓝加注方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种虹吸式添蓝加注方法和装置，添蓝储存罐输出端通过计量电磁阀与虹吸喷枪的添蓝输入端相连，添蓝储存罐的液面高于虹吸喷枪的液面；压缩空气源与虹吸喷枪的空气输入端相连，并在虹吸喷枪的出口形成负压；控制单元与计量电磁阀相连控制计量电磁阀的开启频率和开度。添蓝与压缩空气实现了外部混合，既保证了以气液混合物的形态喷入发动机排气管中，又解决了添蓝通道中的结晶问题，提高了添蓝计量精度和雾化质量；省却计量泵降低了添蓝加注装置的制造难度和生产成本；降低了对电加热的要求，减少了额外的发动机功耗。
Description
技术领域
本发明涉及发动机排放控制技术领域，具体涉及到柴油机选择性催化还原(以下简称“SCR”)技术所需的添蓝加注方法和装置。
背景技术
氮氧化物(以下简称“NOX”)是发动机主要的有害排放物之一，对大气的污染越来越重，已被广泛关注。随着排放法规的持续升级，国内外发动机厂商倾向采用SCR技术降低柴油机的NOX排放。
添蓝是SCR技术所采用的还原剂，其加注的量直接影响了NOX的降低水平及对大气造成二次污染的程度，因此添蓝的加注质量是SCR技术所需解决的核心问题。
SCR***当前的添蓝加注装置主要采用计量泵的方式，添蓝与压缩空气在泵头内部混合，以气液混合物的形态喷入发动机排气管中。该方式主要存在以下问题：泵头内部的混合腔很小，添蓝易在混合腔部位形成结晶，导致添蓝流速不准和雾化质量下降；计量泵承担所需添蓝流速的具体执行任务，属于精密的计量部件，其设计难度大、成本高；存储添蓝的添蓝罐、泵头、吸液管、回液管等器件在寒冷条件下需要加热保温，且除添蓝罐以外，其它器件往往采用电加热保温，造成额外的功耗。无空气辅助的添蓝加注装置当前也有少量的应用，但为保证添蓝的雾化质量，添蓝喷射压力较高，且喷嘴孔径很小，存在***成本高、喷嘴易结晶堵塞的问题。
发明内容
本发明旨在提供一种虹吸式添蓝加注方法和装置，达到无泵加注、避免结晶和降低成本的目的。
为实现上述目的，本发明所设计的一种虹吸式添蓝加注方法，其特征在于包括：
1)保持添蓝储存罐中的液面高于虹吸喷枪的液面；
2)利用压缩空气在虹吸喷枪出口形成负压，并将添蓝从虹吸喷枪出口喷出；
3)通过控制单元控制设置在添蓝储存罐与虹吸喷枪之间的计量电磁阀的开启频率和开度调节添蓝的流速。
作为优选方案，利用压缩空气清扫计量电磁阀出口至虹吸喷枪出口之间的管路和虹吸喷枪内残留的添蓝。这样，有效的防止了喷嘴易结晶堵塞的问题。
本发明设计的一种虹吸式添蓝加注装置，包括添蓝储存罐、控制单元、压缩空气源、计量电磁阀和虹吸喷枪，其特征在于：所述添蓝储存罐输出端通过计量电磁阀与虹吸喷枪的添蓝输入端相连，所述添蓝储存罐的液面高于所述虹吸喷枪的液面；所述压缩空气源与所述虹吸喷枪的空气输入端相连，并在所述虹吸喷枪的出口形成负压；所述控制单元与所述计量电磁阀相连控制计量电磁阀的开启频率和开度。
作为优选方案，所述压缩空气源通过开关电磁阀与所述计量电磁阀出口连接；所述控制单元控制开关电磁阀的启闭。这样，当添蓝流速为零时，开启开关电磁阀，利用压缩空气将管路和虹吸喷枪内的残留添蓝清扫干净。
进一步地，所述压缩空气源与所述虹吸喷枪空气输入端之间设有减压阀。这样，通过减压阀在虹吸喷枪出口维持稳定的负压条件。
进一步地，所述添蓝储存罐内部设有热交换器和温度传感器；所述控制单元控制所述热交换器的启闭，所述热交换器采用电加热的方式或热源采用发动机的冷却水或发动机防冻液；所述温度传感器将温度信号传输给控制单元。这样，通过上述三种加热方式中的任意一种对添蓝储存罐内的添蓝进行加热，从而有效防止添蓝的结冰。
进一步地，所述添蓝储存罐的顶部设有添蓝加注口，所述添蓝储存罐底部设有放残口。通过放残口将添蓝储存罐内的残渣排出，然后通过加注口加入添蓝。
更进一步地，所述添蓝储存罐内设有液位传感器，所述液位传感器将液位信号传输给控制单元。
进一步地，所述虹吸喷枪内的添蓝通道和压缩空气通道为相互独立的通道；所述添蓝通道贯穿所述压缩空气通道一端为与计量电磁阀出口连接的添蓝输入端，另一端伸出所述压缩空气通道。这样，虹吸喷枪的添蓝通道和压缩空气通道为相互独立的双流体设计，添蓝通道处于压缩空气通道的内部，并从压缩空气通道端部伸出，从而在虹吸喷枪出口形成负压。
本发明的优点在于：所述一种虹吸式添蓝加注装置，采用了不需计量泵的方式，添蓝与压缩空气实现了外部混合，既保证了以气液混合物的形态喷入发动机排气管中，又解决了添蓝通道中的结晶问题，提高了添蓝计量精度和雾化质量；所述一种虹吸式添蓝加注装置，省却计量泵降低了添蓝加注装置的制造难度和生产成本；所述一种虹吸式添蓝加注装置，省却了计量泵、吸液管和回液管，且虹吸管道中压缩空气处于管道外侧，对内侧通道中的添蓝具有保温作用，因此在很大程度上降低了对电加热的要求，减少了额外的发动机功耗。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图
图中：添蓝储存罐1、控制单元2、压缩空气源3、计量电磁阀4、虹吸喷枪5(添蓝通道5.1、压缩空气通道5.2)、开关电磁阀6、减压阀7、热交换器8、温度传感器9添蓝加注口10、放残口11、液位传感器12。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步地说明：
如图1所示，本发明设计的一种虹吸式添蓝加注装置，包括添蓝储存罐1、控制单元2、压缩空气源3、计量电磁阀4和虹吸喷枪5，所述添蓝储存罐1输出端通过计量电磁阀4与虹吸喷枪5的添蓝输入端相连，所述添蓝储存罐1的液面高于所述虹吸喷枪5的液面；所述压缩空气源3与所述虹吸喷枪5的空气输入端相连，并在所述虹吸喷枪5的出口形成负压；所述控制单元2与所述计量电磁阀4相连控制计量电磁阀4的开启频率和开度。
作为优选方案，所述压缩空气源3通过开关电磁阀6与所述计量电磁阀4出口连接；所述控制单元2控制开关电磁阀6的启闭。这样，当添蓝流速为零时，开启开关电磁阀6，利用压缩空气将管路和虹吸喷枪5内的残留添蓝清扫干净。
进一步地，所述压缩空气源3与所述虹吸喷枪5空气输入端之间设有减压阀7。这样，通过减压阀7在虹吸喷枪5出口维持稳定的负压条件。
进一步地，所述添蓝储存罐1内部设有热交换器8和温度传感器9；所述控制单元2控制所述热交换器8的启闭，所述热交换器8采用电加热的方式或热源采用发动机的冷却水或发动机防冻液；所述温度传感器9将温度信号传输给控制单元2。这样，通过上述三种加热方式中的任意一种对添蓝储存罐1内的添蓝进行加热，从而有效防止添蓝的结冰。
进一步地，所述添蓝储存罐1的顶部设有添蓝加注口10，所述添蓝储存罐1底部设有放残口11。通过放残口11将添蓝储存罐1内的残渣排出，然后通过加注口10加入添蓝。
更进一步地，所述添蓝储存罐1内设有液位传感器12，所述液位传感器12将液位信号传输给控制单元2。
进一步地，所述虹吸喷枪5内的添蓝通道5.1和压缩空气通道5.2为相互独立的通道；所述添蓝通道5.1贯穿所述压缩空气通道5.2一端为与计量电磁阀4出口连接的添蓝输入端，另一端伸出所述压缩空气通道5.2。这样，虹吸喷枪5的添蓝通道5.1和压缩空气通道5.2为相互独立的双流体设计，添蓝通道5.1处于压缩空气通道5.2的内部，并从压缩空气通道5.2端部伸出，从而在虹吸喷枪5出口形成负压。
本发明所设计的一种虹吸式添蓝加注方法，其特征在于包括：
保持添蓝储存罐1中的液面高于虹吸喷枪5的液面；
利用压缩空气在虹吸喷枪5出口形成负压，并将添蓝从虹吸喷枪5出口喷出；
通过控制单元2控制设置在添蓝储存罐1与虹吸喷枪5之间的计量电磁阀4的开启频率和开度调节添蓝的流速。
作为优选方案，利用压缩空气清扫计量电磁阀4出口至虹吸喷枪5出口之间的管路和虹吸喷枪5内残留的添蓝。这样，有效的防止了喷嘴易结晶堵塞的问题。
本发明所设计的应用于上述方法和装置中的控制单元，其特征在于，包括：
信号接收模块，用于接收来自发动机所需的添蓝流速信号、添蓝储存罐1内温度信号和液位信号、以及发动机排气管中的排气背压信号；
存储器，用于存储添蓝流速与计量电磁阀4的开启频率和开度的对应关系及添蓝储存罐中添蓝液位和发动机排气管中的排气背压对添蓝流速的影响关系；
处理器，用于向指令输出模块发出指令；
指令输出模块，用于接收处理器的指令控制添蓝的流速和加热添蓝储存罐1内的添蓝；
控制单元工作时：
信号接收模块将接收到的发动机所需的添蓝流速信号传输给处理器，同时，信号接收模块将收到的液位信号和背压信号传输给处理器，处理器根据上述液位信号在存储器中查找添蓝储存罐1中添蓝液位和发动机排气管中排气背压对添蓝流速的影响关系，然后按照上述影响关系对计量电磁阀的开启频率和开度进行修正；
然后，处理器将修正后的计量电磁阀的开启频率和开度信号传输给指令输出模块，指令输出模块接收指令控制添蓝的流速；
当添蓝储存罐内温度接近冰点时，处理器从信号接收模块接收到信号后直接向指令输出模块发出加热指令对添蓝储存罐1内的添蓝进行加热。
本发明的工作过程如下：
***工作时，控制单元2接收发动机所需的添蓝喷射量，控制计量电磁阀4的频率和开度，定量地将添蓝送入虹吸喷枪5中。压缩空气源3中的压缩空气经过减压阀7后维持稳定的压力，并在虹吸喷枪5的出口处——也即是喷嘴处利用压缩空气的高速流形成稳定的负压条件，使添蓝在添蓝通道5.1中流动，再利用添蓝储存罐1与虹吸喷枪5之间的液位差产生位能从而推动添蓝流动，使添蓝从添蓝通道5.1内喷出。同时，经减压阀7减压后压力稳定的压缩空气对从虹吸喷枪5吸出的添蓝进行雾化，并喷入发动机排气管中。
控制单元2接收液位传感器12和排气背压传感器发出的信号，当添蓝液位和排气背压发生改变，利用控制单元2对流速进行修正。加注添蓝时，若残留添蓝存在杂质或失效，可通过放残口11将添蓝储存罐1内的残留物排出，最后从添蓝加注口10加入添蓝。
控制单元2根据温度传感器9发出的信号，控制热交换器8的启闭；当添蓝温度过低时，热交换器8开启，与添蓝储存罐1内的添蓝进行加热，从而有效防止了添蓝的结晶。
控制单元2根据发动机的信号控制开关电磁阀6的启闭，当添蓝流速为零时，控制单元2控制开关电磁阀6的开启，利用经减压阀7减压后的压缩空气对管路及虹吸喷枪5中的残余添蓝吹扫，有效防止结晶的出现；在添蓝喷射***正常工作时，控制单元2控制开关磁阀6的关闭，防止添蓝经开关电磁阀进入压缩空气管路中。
Claims (7)
1.一种虹吸式添蓝加注装置，包括添蓝储存罐、控制单元、压缩空气源、计量电磁阀和虹吸喷枪，其特征在于：所述添蓝储存罐输出端通过计量电磁阀与虹吸喷枪的添蓝输入端相连，所述添蓝储存罐的液面高于所述虹吸喷枪的液面；所述压缩空气源与所述虹吸喷枪的空气输入端相连，并在所述虹吸喷枪的出口形成负压；所述控制单元与所述计量电磁阀相连控制计量电磁阀的开启频率和开度；所述虹吸喷枪内的添蓝通道和压缩空气通道为相互独立的通道；所述添蓝通道贯穿所述压缩空气通道一端为与计量电磁阀出口连接的添蓝输入端，另一端伸出所述压缩空气通道；所述压缩空气源能将计量电磁阀与虹吸喷枪之间的管路和虹吸喷枪内的残留添蓝清扫干净，并在虹吸喷枪出口维持稳定的负压条件。
2.根据权利要求1所述虹吸式添蓝加注装置，其特征在于：所述压缩空气源通过开关电磁阀与所述计量电磁阀出口连接；所述控制单元控制开关电磁阀的启闭。
3.根据权利要求1所述虹吸式添蓝加注装置，其特征在于：所述压缩空气源与所述虹吸喷枪空气输入端之间设有减压阀。
4.根据权利要求1所述虹吸式添蓝加注装置，其特征在于：所述添蓝储存罐内部设有热交换器和温度传感器；所述控制单元控制所述热交换器的启闭，所述热交换器采用电加热的方式或热源采用发动机的冷却水或发动机防冻液；所述温度传感器将温度信号传输给控制单元。
5.根据权利要求1所述虹吸式添蓝加注装置，其特征在于：所述添蓝储存罐的顶部设有添蓝加注口，所述添蓝储存罐底部设有放残口。
6.根据权利要求1或5所述虹吸式添蓝加注装置，其特征在于：所述添蓝储存罐内设有液位传感器，所述液位传感器将液位信号传输给控制单元。
7.应用于权利要求1～6中任一所述虹吸式添蓝加注装置的虹吸式添蓝加注方法，其特征在于，包括：
1)保持添蓝储存罐中的液面高于虹吸喷枪的液面；
2)利用压缩空气在虹吸喷枪出口形成负压，并将添蓝从虹吸喷枪出口喷出；
3)通过控制单元控制设置在添蓝储存罐与虹吸喷枪之间的计量电磁阀的开启频率和开度调节添蓝的流速；
4)利用压缩空气清扫计量电磁阀出口至虹吸喷枪出口之间的管路和虹吸喷枪内残留的添蓝。
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