CN207905901U - 一种防结晶的尿素液喷射*** - Google Patents

一种防结晶的尿素液喷射*** Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种防结晶的尿素液喷射***，其包括尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、ECU、后处理器、排温传感器和防结晶环。本实用新型的防结晶的尿素液喷射***，通过ECU根据发动机排温控制尿素喷嘴的喷射，避免尿素喷嘴长期处于高排温状态，同时优化设计后处理器，增加防结晶环，从而降低尿素喷嘴嘴头局部温度，即防结晶环能够起到热隔离作用，进一步降低尿素喷嘴的嘴头局部温度，防止尿素在尿素喷嘴处结晶。

Description

一种防结晶的尿素液喷射***
技术领域
本实用新型涉及一种关于尿素液喷射***，应用于柴油机尾气后处理领域。
背景技术
随着商用车国四排放法规的实施，整车必须加装氮氧化物(NOx)排放处理装置。
中国中重型柴油机普遍采用选择性催化还原(SCR)技术路线，即将标准车用尿素水溶液喷射到排气中，使用其分解产生的氨气对NOx进行选择性催化还原，生成无害的氮气和水。
但在尿素***的实际市场使用中，出现了大量的尿素喷嘴结晶堵塞问题，导致尿素***无法正常喷射尿素，进而出现车辆限扭等问题，严重影响用户使用。
国家宣布将于2020年执行国六排放法规，重型车需要增加颗粒捕集器(DPF)以满足颗粒物排放要求。DPF需要定时再生以清理内部积累的碳烟，但再生时温度高达650℃以上，对尿素喷嘴可靠性造成重大威胁。
专利文献1(CN106567762A)公开了一种用于排气后处理***的尿素投配的***，包括：具有尿素入口、气体入口及出口的混合室；配置为向所述尿素入口提供尿素溶液的尿素阀；从所述气体入口延伸的气流通道；配置为对流向所述气流通道和所述气体入口的增压气体进行控制的气阀；配置为对所述气体入口和所述尿素入口的下游处进行压力感应的压力传感器；以及与所述压力传感器、所述尿素阀、及所述气阀可靠通信的控制器，该***的特征在于，所述控制器配置为：促动所述尿素阀和所述气阀以在所述混合室的出口提供尿素溶液和空气的混合流；对来自所述压力传感器的压力信息进行评估，该压力信息表示所述混合流的压力；基于对所述压力信息和压力阈值的比较关闭所述气阀；当所述压力信息低于第二阈值时促动所述尿素泵，以尿素溶液填充所述混合室的至少一部分；以及打开气阀以从所述混合室排出尿素溶液。
专利文献2(CN106870073A)公开了一种高效防结晶尿素喷嘴，包括喷嘴壳体,所述的喷嘴壳体顶端连接有空气导流管、尿素导流管，其特征在于：所述的喷嘴壳体呈圆柱形，喷嘴壳体下端一侧设有喷射面，所述的喷射面呈半椭圆形，喷射面向喷嘴壳体内部延伸形成喷射座；所述的喷嘴壳体内部设有腔体，腔体连通所述的空气导流管；所述的喷射座与水平面的夹角为30至75度，喷射座中心连通所述的尿素导流管，尿素导流管弧形过渡到所述的喷射座中心，尿素导流管延伸至所述的喷射面形成尿素溶液出口；所述的喷射座在尿素导流管的***形成空气环腔，所述的空气环腔包括空气导入段、空气缓存段、空气喷射段，空气导入段设置在所述的空气环腔边缘处，空气导入段末端连通所述的空气缓存段，空气缓存段连通所述的空气喷射段，空气喷射段延伸到所述的喷射面形成空气出口。
专利文献3(CN103814195B)公开了一种用于降低SCR尿素液喷射***结晶风险的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下步骤：(1)在所述SCR尿素液喷射***从喷射尿素的喷射状态转到吹扫存在于管路内的尿素溶液的吹扫状态后，将所述SCR尿素液喷射***的气阀打开，同时使所述SCR尿素液喷射***的电机停止工作，并且吹扫第一时间段；(2)在经过所述第一时间段之后，将所述气阀关闭，停止吹扫第二时间段；(3)在经过所述第二时间段之后，再次将所述气阀打开，继续吹扫第三时间段，其中，执行上述步骤至少一次，然后使所述SCR尿素液喷射***进入泵停状态。
对于专利文献1公开的***，其设计没有改变尿素***容易出现结晶的现状，只能提示用户及时清理尿素结晶。
对于专利文献2公开的***，其设计思路是通过优化流道设计，避免积蓄尿素，从而达到避免结晶的目的，但只要流通尿素，就必然存在尿素积聚结晶，尿素喷嘴结晶问题没有得到根本解决。
对于专利文献3公开的***，使用气体吹扫并不能完全清除附着在壁面上的尿素液，甚至有可能加速尿素的干燥结晶，而导致更严重的结晶问题。
实用新型内容
本实用新型目的是提供一种防结晶的尿素液喷射***，其解决了尿素喷嘴结晶堵塞的问题。
本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种防结晶的尿素液喷射***，其包括尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、ECU、后处理器、排温传感器和防结晶环；
所述尿素泵的进口与所述尿素箱连通，所述尿素泵的出口连接于所述尿素喷嘴，所述尿素喷嘴安装于所述后处理器上，用于向后处理器内喷射尿素液；
所述尿素喷嘴连接于ECU，并在ECU的控制下将雾化的尿素液喷射到后处理器中；
所述排温传感器安装于所述后处理器，并连接于所述ECU，以将其检测的后处理器内的气体的温度发送至所述ECU；
所述防结晶环7安装于所述后处理器内部，并且所述尿素喷嘴的嘴头位于所述防结晶环的环形空间内。
本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的防结晶的尿素液喷射***，通过ECU根据发动机排温控制尿素喷嘴的喷射，避免尿素喷嘴长期处于高排温状态，同时优化设计后处理器，增加防结晶环，从而降低尿素喷嘴嘴头局部温度，即防结晶环能够起到热隔离作用，进一步降低尿素喷嘴的嘴头局部温度，防止尿素在尿素喷嘴处结晶。
附图说明
图1为本实用新型的防结晶的尿素液喷射***的结构示意图；
图中标记示意为：1-尿素箱；2-尿素泵；3-尿素喷嘴；4-ECU；5-后处理器；6-排温传感器；7-防结晶环。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。
实施例1
本实施例提供了一种防结晶的尿素液喷射***，其包括尿素箱1，尿素泵2，尿素喷嘴3，ECU4，后处理器5，排温传感器6和防结晶环7。
尿素箱1储存标准车用尿素液，由尿素泵2加压泵送尿素液至尿素喷嘴3，ECU 4控制尿素喷嘴3将雾化的尿素液喷射到后处理器5中，进行反应。
即，所述尿素泵2的进口与所述尿素箱1连通，所述尿素泵的出口连接于所述尿素喷嘴3，所述尿素喷嘴3安装于所述后处理器5上，用于向后处理器5内喷射尿素液。
所述排温传感器6安装于所述后处理器5，用于检测后处理器5内的气体的温度，并且所述排温传感器6连接于所述ECU4，以将其检测的后处理器5内的气体的温度发送至所述ECU4，同时，所述ECU4根据后处理器5内的气体的温度控制尿素喷嘴3的喷射。
所述防结晶环7安装于所述后处理器内部，例如通过焊接在后处理器的内壁上，并且所述尿素喷嘴3的嘴头位于所述防结晶环7的环形空间内。
经过试验人员的大量测试发现，尿素结晶有两种形式，一是常温下尿素液长时间干燥析出结晶，此种过程可逆，结晶遇水就会再次溶解，不会造成堵塞问题；二是尿素在130℃以上时受热转化为缩二脲等不溶物，此种过程不可逆。尿素喷嘴结晶问题的原因就是第二种结晶形式。即尿素喷嘴内尿素被排气***加热，转化为不溶于水的物质，造成尿素喷嘴的嘴头(嘴孔)堵塞。
然而，现有技术中的文件均没有记载的该技术问题，即认识实用新型所要解决的技术问题已经超出了本领域技术人员的能力或水平，实用新型与现有技术相比是非显而易见的，具备创造性。
而且，经测试，尿素喷嘴在喷射状态下，不会出现嘴孔处温度高于130℃的情况，因此结晶主要出现在排温较高而尿素喷嘴不喷尿素的工况下。
因此，本实施例中，通过ECU 4根据发动机排温(后处理器内的气体的温度)控制尿素喷嘴3的喷射，避免尿素喷嘴3长期处于高排温状态，同时优化设计后处理器5，增加防结晶环7，从而降低尿素喷嘴3嘴头局部温度，即防结晶环7能够起到热隔离作用，进一步降低尿素喷嘴3的嘴头局部温度。
实施例2
本实施例提供了一种防结晶的尿素液喷射***的控制方法，其包括：
当车辆运行时，ECU 4控制尿素喷嘴3根据发动机排放进行尿素液喷射，同时ECU 4实时从上一次喷射尿素开始计时，若持续15min～30min不喷射尿素，则ECU4控制尿素喷嘴3以5％～10％占空比开启5次，实现尿素喷嘴嘴头降温，同时可以将嘴头内少量过热的尿素喷出，以避免结晶积聚。
ECU 4根据排温传感器6排气温度优化喷射控制，若计时开始和计时终止时的排气温度均低于130℃，则ECU4不控制尿素喷嘴3开启。
当车辆停止后，ECU4开始计时，每90s控制尿素喷嘴3以5％占空比开启喷射一次，以对尿素喷嘴的嘴头降温。直至排温传感器6传感排气温度降至130℃以下时停止喷射。
由于发动机排气流量大、温度高，仅少量的喷射尿素并不能完全起到避免结晶的作用。本实用新型还优化设计防结晶环7，防结晶环7焊接在后处理器5中，位于尿素喷嘴3下方。
防结晶环7将尿素喷嘴的嘴头与后处理器5内环境相对隔离，造成局部的紊流区，与后处理器5的热传导不畅，因此当尿素喷嘴3喷射时，尿素液蒸发吸热，形成防结晶环5内部相对较低的温度环境，能够大大降低尿素喷嘴3嘴头的热负荷，防止结晶的形成。
以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (1)

1.一种防结晶的尿素液喷射***，其特征在于，包括尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、ECU、后处理器、排温传感器和防结晶环；
所述尿素泵的进口与所述尿素箱连通，所述尿素泵的出口连接于所述尿素喷嘴，所述尿素喷嘴安装于所述后处理器上，用于向后处理器内喷射尿素液；
所述尿素喷嘴连接于ECU，并在ECU的控制下将雾化的尿素液喷射到后处理器中；
所述排温传感器安装于所述后处理器，并连接于所述ECU，以将其检测的后处理器内的气体的温度发送至所述ECU；
所述防结晶环安装于所述后处理器内部，并且所述尿素喷嘴的嘴头位于所述防结晶环的环形空间内。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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