[发明专利]一种简易的气动式尿素计量喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于柴油机排气后处理的尿素计量喷射系统，它属于柴油机尾气净化系统；更具体地说，涉及一种采用气体压力源作为动力向柴油机排气后处理系统计量喷射尿素溶液，用于降低柴油机NOx排放的选择性催化还原SCR系统。

背景技术

为了实现尿素喷射，现有的SCR尿素喷射系统基本采用两种喷射方式：气助式与非气助式。非气助式尿素喷射系统的工作原理为采用直流电动泵对尿素溶液加压。气助式尿素喷射系统采用气压源作为动力为尿素溶液加压，如专利CN102032029A、CN102242658A、CN101975103A中公开的气压式尿素喷射系统，通过控制尿素喷嘴电磁阀的占空比达到计量喷射的目的。这些系统虽然从原理上是可行的，但在实际使用中需要消耗蓄电池电能或压缩空气以实现尿素的供给，节能效果不佳，同时系统长期处于高压和负压循环交替状态下，对各零部件的可靠性要求较高。

发明内容

为了解决现有气压式尿素喷射系统蓄电池能量消耗量过大、零件较多问题，本发明提供了一种采用重力作用进行尿素供给的气压式尿素喷射系统，该系统结构简单、小巧，零部件数量少，能耗低，成本低廉；尤其适用于满足国四及更高排放法规的中重型柴油机排气后处理领域。若利用气压式制动能量回收系统作为辅助气源，则该系统的节能减排效果将更加显著。

本发明解决其技术问题，所采用的技术方案是：

一种简易的气动式尿素计量喷射系统，通过调节尿素喷嘴电磁阀的占空比来计量尿素溶液的喷射量，包括尿素箱、压缩空气源、尿素泵、尿素喷射机构和电控单元。在低于尿素箱25液位面下的尿素泵14内竖向设置两个平行的尿素喷射容器：即尿素主喷射容器8和辅助喷射容器20；二尿素喷射容器的顶部均设置有排空管阀并有与提供尿素溶液的喷射压力的压缩空气源储气罐连通的相应管阀；二尿素喷射容器的底部设置有与高位的尿素箱25相通的相应管阀；二尿素喷射容器内设置有液位和压力传感器，尿素泵内设置有温度传感器；尿素喷射管路由尿素主喷射容器8的下部引出；二尿素喷射容器分别通过电磁阀与压缩空气源和大气相连，两容器之间通过电磁阀相连接；控制器38采集各传感器信号并利用各电磁阀协调控制来产生恒定的空气压力用于给尿素溶液加压。

电控单元的输入信号包括发动机CAN总线信号和尿素主喷射容器、辅助喷射容器、尿素箱内、尿素泵内的各传感器信号及催化反应器各传感器信号，输出信号包括尿素喷射容器内的加热执行单元信号、各电磁阀动作信号以及系统故障监测与诊断输出信号；电控单元根据内置控制算法控制各执行单元，从而协调控制尿素供给、喷射、回流及调节尿素溶液的温度。

尿素主喷射容器与辅助喷射容器的下段采用便于物料汇集的圆滑缩径结构，从而实现尿素溶液回流。

尿素主喷射容器与辅助喷射容器通过电磁阀相连接，通过控制电磁阀的动作以实现尿素辅助喷射容器为尿素主喷射容器供给和协同喷射功能。

尿素主喷射容器与辅助喷射容器竖直安装且两容器的顶部齐平，尿素箱以及尿素喷嘴安装于两个喷射容器之上，从而可利用重力使尿素箱内的尿素溶液直接流入喷射容器，实现尿素的供给；利用重力使位于喷射电磁阀与主喷射容器间管路上的尿素能回流回主喷射容器，两个尿素喷射容器的工作压力为0.8～1.0MPa。

压缩空气源可采用车载小型空气压缩机、压缩空气储气罐或气压式制动能量回收系统，对于采用空气制动的商用车，可以利用原有的空压机和储气罐。可利用发动机冷却液加热尿素泵内的尿素溶液，在发动机刚启动时冷却液温度较低，尿素喷射容器可采用加热电阻丝辅助加热。