[发明专利]一种SCR计量模块

说明书

技术领域

本发明属于排气后处理技术领域，具体涉及发动机排气净化NOx选择性催化还原（SCR）计量喷射系统。

背景技术

伴随着环境问题的日益突出，节能减排已经成为发动机行业最为重要的主题，世界许多国家都不断推出一系列的发动机及车辆排放标准，对此，以内燃机为动力的车辆需要更好的燃烧控制系统，并且安装排放后处理系统以求满足越来越严格的排放要求。例如，包括火花点火式小型发动机在内的发动机也像汽车发动机一样采用电控燃油喷射技术和排气三元催化处理技术；柴油发动机或者稀薄燃烧的缸内直喷汽油机，为降低尾气中的NOx等有害污染物，采用能够在富氧环境下进行催化还原处理的NOx选择催化还原（SCR=SelectiveCatalyticReduction）技术。

SCR技术通过在催化器上游计量喷射NOx选择性还原剂，例如32.5%重量浓度的尿素水溶液（也叫柴油排气处理液DEF=DieselExhaustFluid，或者添蓝液AdBlue）对排气进行处理。具体，当DEF进入发动机排气管后，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器。在催化剂的作用下，氨气就会与发动机排气中的NOx等发生催化还原反应，使NOx分解为无害的N2、H2O。如果DEF喷射量与排气中的NOx含量不相匹配，那么要么NOx不能够被充分还原分解，排放量增加，要么剩余不少氨气排到大气中，造成二次污染。因此SCR系统必然需要精度较高的SCR计量喷射装置。

美国专利US20090301067A1公开了一种计量喷射装置及其方法。计量喷射装置是一个螺线管驱动的柱塞泵喷嘴，安装在排气管上，需要外加一个低压泵为其从DEF储液罐提供工作液体，并且需要采取冷却措施才能正常工作。此外，美国专利US8356471B2公开的SCR计量喷射之操作、系统及方法中提供了一种泵-嘴端分别控制的方案。除计量精度要求外，由于尿素本身的特性，对装置的温度控制以及管路化冰也有一定要求。

例如，由于尿素水溶液具有导电性，传统的以直流旋转电泵为动力源的喷射计量系统不能潜入在工作液体中工作，因此多数现有技术采用以直流电机驱动的外置膜片泵为动力源，这种系统的结构复杂，除了可靠性外，还受环境的影响较大，尤其在低温环境下工作需要复杂的融冰辅助装置，售后服务维护也比较困难。

现有技术采用了相当复杂的系统解决上述问题，例如特制的计量泵置于尿素水溶液储存罐之外，依靠复杂的管路连接各个装置，所有管路都必须包裹电加热装置来融冰，导致系统复杂而成本很高。此外，喷射单元以及其相关设备管路的布置安装、维修更换方便性也是一个重要问题，系统越复杂这方面的成本也就越高。因此，关于SCR计量喷射装置无论简洁结构和应用方式，还是其计量喷射系统的精度以及稳定性都是非常有价值的研究工作。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于是提供一种计量精度高，喷射效果好，结构简单，更换、维修方便的计量喷射装置，并进一步降低排气后处理计量喷射系统的成本。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种SCR计量喷射装置，其特征在于，包括尿素罐，螺线管驱动泵，控制器，喷嘴，过滤器，支架以及托盘。

所述螺线管驱动泵包括一个螺线管驱动装置和一个柱塞组件。所述螺线管装置包括线圈、磁轭、磁阻和电枢，其中磁轭与电枢由导磁材料构成，磁阻由非导磁材料构成。所述柱塞组件包括柱塞，套筒以及回位弹簧，柱塞与套筒配合形成压送容积，压送容积连接进液阀和出液阀，液体从进液道进入进液阀，通过压送容积从出液阀输入出液道。所述回位弹簧可作用于柱塞或者套筒之上。

所述控制器为螺线管装置提供驱动信号，最常见的控制方法是采取PWM驱动的方式。由于驱动信号和回位弹簧的作用，柱塞与套筒处于相对往复运动状态，使得压送容积大小交替变化。

上述方案中的回位弹簧可以被另外一个螺线管装置所取代以提供套筒或者柱塞回位所需要的力。

工作液体经过滤器进入螺线管驱动泵，由出液道输出后的高压液体通过喷嘴呈雾状喷出，所述喷嘴可以是一个由弹簧力关闭的单向阀，亦可以是一个电磁阀。

进一步，出液道与螺线管泵之间可以包括一个高压管，所述高压管由金属或者高分子材料制成，可以是定型的刚性管，也可以是可弯曲的柔性管。所述螺线管泵可以是喷嘴也可以是安装于排气管道上的喷射器。另外，来自尿素箱的液体需要经过一个过滤器才能进入螺线管驱动泵的内部空间。