CN101737127B

CN101737127B - 用于柴油机排气后处理的scr尿素喷射系统

Info

Publication number: CN101737127B
Application number: CN2008101781900A
Authority: CN
Inventors: 吴君华; 朱明健; 孔亮; 王晓勇
Original assignee: WUXI INST OF OIL PUMP INJECTOR
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2008-11-25
Filing date: 2008-11-25
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2028-11-25
Also published as: CN101737127A

Abstract

一种用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，属于内燃机排气净化系统。它包括尿素溶液箱、输送泵、过滤器、尿素喷嘴、压力传感器、温度传感器，其特征在于：尿素喷射系统中包括一个与系统主管道并联的蓄能器，用于稳定主管道的压力；系统中还包括一个与上述尿素喷嘴直接连接的大容量的喷射容腔；在系统中还包括利用柴油机排气加热尿素溶液的装置，它由排气引入管、温度控制阀和排气出口管等组成；其中尿素喷嘴采用轴针式喷嘴，可防止低温时尿素结晶堵塞喷孔。该系统可实现尿素溶液精确、可靠的喷射计量。

Description

用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统

技术领域

本发明涉及一种用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，更具体地说，涉及一种用于降低柴油机NOx排放的选择性催化还原系统(Selective CatalystReduction)，它属于内燃机排气净化系统。

背景技术

国际标准ISO22241-1规定了用于柴油机的NOx还原剂AUS32的质量要求。这是一种尿素含量为32.5％的尿素水溶液，其初始结晶温度为-11.5℃。尿素溶液在运输和储存温度超过30℃时会水解，放出氨气。因此必须适当控制尿素喷射系统中尿素溶液的温度。

现有的SCR尿素喷射系统已经在要求达到国3(相当于欧III)以上排放标准的车用柴油机上应用。现有技术中博世株式会社的CN195153A(WO2005/106220)专利说明书公布了一种采用电加热器加热尿素溶液的技术，可以防止在寒冷地区使用时，尿素溶液在管道及尿素喷嘴处发生冻结、堵塞。其缺点是在高寒地区使用汽车电池加热时，损耗的电能太多。另一项已经公知的技术是美国通用汽车公司的发明专利CN100385102C(US11/017363)。该专利公开了一种利用NOx传感器反馈的信号调节和控制还原剂(尿素溶液)的喷射量的方法。它和其他现有技术的不足是在尿素喷射系统中缺少稳定尿素喷嘴前管道内压力波的有效措施。因此尿素溶液的喷射量波动大，准确性和稳定性较差。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统。

本发明所采用的技术方案是：设计一种用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，它包括尿素溶液箱1、输送泵5、过滤器4、尿素喷嘴14、压力传感器7、温度传感器9，其主要特征在于：

a.系统中包括一个与系统主管道21并联的蓄能器8，用于稳定主管道21的压力；系统中还包括一个与上述尿素喷嘴14直接连接的大容量的喷射容腔15；

b.在系统中还包括利用柴油机排气加热尿素溶液的装置，它由排气引入管13、温度控制阀12和排气出口管10等组成；

c.其中尿素喷嘴14采用轴针式喷嘴，可防止低温时尿素结晶堵塞喷孔34。

本发明的优点和有益效果是：首先，由于尿素喷射系统中装有和主管道21并联的蓄能器(稳压器)8，以及与尿素喷嘴14直接连接的大容量的喷射容腔15，所以能使尿素喷嘴14入口处的压力稳定，显著地减小了尿素溶液脉冲喷射造成的管内压力波，消除了不稳定压力波对尿素喷嘴14喷射量的不利影响。从而显著地提高了尿素溶液喷射量的计量准确性和稳定性。其次，在系统中装有利用柴油机排气加热尿素溶液的装置，可以防止在寒冷地区使用时，尿素溶液在管道及尿素喷嘴处发生冻结、堵塞；同时也解决了用电加热时，电池能耗过大的问题。第三个优点是系统中尿素喷嘴14采用轴针式喷嘴，工作时针阀32上的轴针33在喷孔34中往复运动，可防止低温时尿素结晶堵塞喷孔34。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明中采用的轴针式尿素喷嘴14的局部剖视图。

图中1、尿素溶液箱，2、出液阀，3、安全泄压阀，4、过滤器，5、输送泵，6、三通接头，7、压力传感器，8、蓄能器，9、温度传感器，10、排气出口管，11、排气管，12、温度控制阀，13、排气引入管，14、尿素喷嘴，15、喷射容腔，16、单向阀，17、压力控制阀，18、冷却器，19、冷却液控制阀，20、回流阀，21、主管道，22、回流管，31、阀座，32、针阀，33、轴针，34、喷孔。

具体实施方式

本发明所述的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，其实施例的工作原理如图1所示。按国际标准ISO22241-1配制的尿素溶液储存在尿素溶液箱1中。溶液经出液阀2和过滤器4流入输送泵5。输送泵5采用大流量泵，其流量可达系统所需尿素喷射量的500％以上。输送泵5供给的尿素溶液除用作还原剂喷入柴油机排气管11以外，多余的尿素溶液用于冷却尿素喷嘴14。用于冷却的尿素溶液经单向阀16、压力控制阀17、回流管22、冷却器18和回流阀20流回尿素溶液箱1。尿素溶液温度可根据环境温度、SCR系统运行状况等条件，通过冷却液控制阀19调节。输送泵5出口压力过大时，部分溶液经三通接头6和安全泄压阀3返回尿素溶液箱1，形成安全回路。本实施例中的输送泵5是一种直流隔膜泵，它采用36V以下的直流电源驱动。用于汽车发动机时，可以利用车上的12V或24V直流电源驱动。

系统中在主管道21上并联着压力传感器7和蓄能器8，用于测量和稳定主管道21的压力。主管道21末端和喷射容腔15连接，喷射容腔15又与尿素喷嘴14直接连接，由电控单元控制尿素喷嘴14的启闭，进行喷射。本实施例中的喷射容腔15为球形内腔，外壁为立方体形；当然也可以制成其他形状。喷射容腔15的容积是200ml～300ml。柴油机的一部分排气经排气引入管13和温度控制阀12进入喷射容腔外壁与内腔之间的空间加热尿素溶液，使尿素溶液的温度保持在设定的范围内。然后排气再经排气出口管10排入大气。在喷射容腔15上装有温度传感器9，测量尿素溶液的温度并反馈给电控单元，用于调节温度控制阀12的开度。系统中装有用于防止尿素溶液温度过高的冷却装置，如图1所示，其中A为流入冷却液，B为流出冷却液，冷却液的流向和尿素溶液的流向相反，系统通过调节冷却液控制阀19的开度来控制尿素溶液的温度。

系统中各主要部件：如尿素溶液箱1、输送泵5、过滤器4、蓄能器8、喷射容腔15和主管道21、回流管22、冷却器18的外面包有绝热保温材料，上述保温材料采用阻燃性泡沫塑料。包覆保温材料的目的是减少尿素溶液加热装置和冷却装置的能耗。

本系统中压力传感器7、温度传感器9测得的信号和发动机上测得的油温、水温、负荷、转速等各种信号一起传输给发动机电控单元(ECU)。然后再根据电控单元输出的控制信号调节温度控制阀12、冷却液控制阀19的开度，控制尿素喷嘴14的喷射次数与喷射量。本发明中尿素喷射系统的控制装置和控制方法属于现有技术，因此在本说明书中不再详细说明。

图2是本发明中采用的轴针式尿素喷嘴14的局部剖视图。它是一种由电磁阀控制喷嘴针阀开启长短的电控喷嘴。图中阀座31中装有可上下滑动的针阀32。针阀32的前端是一个倒锥形的轴针33。针阀32运动时，轴针33能自动清除堵塞喷孔34的尿素结晶。

Claims

1.一种用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，它包括尿素溶液箱、输送泵、过滤器、尿素喷嘴、压力传感器、温度传感器，其特征在于：

a.尿素喷射系统中包括一个与系统主管道并联的蓄能器，用于稳定主管道的压力；系统中还包括一个与上述尿素喷嘴直接连接的大容量的喷射容腔；

b.在系统中还包括利用柴油机排气加热尿素溶液的装置，它由排气引入管、温度控制阀和排气出口管组成；

c.其中尿素喷嘴采用轴针式喷嘴，可防止低温时尿素结晶堵塞喷孔。

2.据权利要求1所述的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，其特征是其中输送泵采用大流量泵，其流量能达系统所需尿素喷射量的500％以上。

3.据权利要求1所述的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，其特征是其中的输送泵是直流隔膜泵，采用36V以下的直流电源驱动。

4.根据权利要求1所述的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，其特征是其中的喷射容腔为球形内腔，柴油机的一部分排气经所述的排气引入管和所述的温度控制阀进入喷射容腔外壁与内腔之间的空间加热尿素溶液，然后由所述的排气出口管排出；在喷射容腔上装有所述的温度传感器，测量尿素溶液的温度并反馈给电子控制装置，用于调节控制阀的开度。

5.根据权利要求1所述的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，其特征是在该系统中装有用于防止尿素溶液温度过高的冷却装置。

6.据权利要求1所述的用于柴油机排气后处理的SCR尿素喷射系统，其特征是该系统中各主要部件：尿素溶液箱、输送泵、过滤器、蓄能器、喷射容腔和管道的外面包有绝热保温材料，上述保温材料采用阻燃性泡沫塑料。