CN102116188A - 恒压型计量喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种恒压型计量喷射系统，包括储液箱、泵电机组件、计量喷射装置和混合腔，所述储液箱、泵电机组件、计量喷射装置和混合腔依次管路连接，所述恒压型计量喷射系统还包括压力调节阀，所述压力调节阀串联在所述泵电机组件和所述计量喷射装置之间，或者，所述压力调节阀和所述计量喷射装置并联在所述泵电机组件的下游，本发明设计巧妙，控制精确，简单方便，通过恒定计量喷射装置上游和下游的压力差，喷射量仅需通过控制剂量喷射装置的脉宽(开启时间t)来控制。

Description

恒压型计量喷射系统
技术领域
本发明涉及一种柴油车尾气后处理净化系统，尤其涉及一种恒压型计量喷射系统。
背景技术
随着机动车排放标准的不断提高，车辆尾气净化系统也日益倍受机动车制造商的关注，其中柴油机尾气后处理装置作为柴油车的一个重要组成部分，各种技术路线也逐渐成熟。
现已知，通过选择性催化还原技术(SCR)减少内燃机尤其是柴油机尾气中的氮氧化物是一种普遍的技术路线，即将还原剂(尿素水溶液)经过雾化定量喷射进排气管路，并通过SCR催化剂将废气中的主要有害气体NOX转化成氮气和水排出，达到尾气净化的目的。
现有技术中，SCR技术一般都是通过一泵电机组件将还原剂输送给计量喷射装置，计量喷射装置通过精确计量将还原剂喷射到混合腔中，在混合腔中通过高速气流搅拌混合，并形成悬浮液送到喷嘴实现雾化，在计量喷射过程中计量喷射的精确控制是尾气后处理的关键技术，因为还原剂喷射过多一方面会导致还原剂的浪费，另一方面会造成反应不均匀，甚至氨泄露，形成二次污染；而还原剂喷射过少则反应不充分，达不到良好的净化效果。
在喷射过程中，计量喷射装置下游的压力会出现变化，进而引起计量喷射装置上游和下游的压差变化，如果不调整计量喷射装置的开启时间长短，会引起喷射量变化。现有技术中为了达到精确喷射的效果，往往在计量喷射装置的上游和下游各设置一压力传感器，通过压差和脉宽控制来准确控制喷射量，即形成了喷射量随喷射装置上游和下游的压差和打开脉冲时间长短的函数，即Q＝F(ΔP，t)，其中Q代表喷射总量，ΔP代表计量喷射装置上游和下游的压力差，t代表打开脉冲的时间，这种结构下，由于受到两个变数的影响，控制较困难，精度较差。
发明内容
本发明的目的是克服了上述现有技术中的缺点，提供一种恒压型计量喷射系统，本发明设计巧妙、控制方便，成本较低，并能达到精确的控制精度。
为了实现上述目的，本发明提供了一种恒压型计量喷射系统，包括储液箱、泵电机组件、计量喷射装置和混合腔，所述储液箱、泵电机组件、计量喷射装置和混合腔依次管路连接，所述恒压型计量喷射系统还包括压力调节阀，所述压力调节阀串联在所述泵电机组件和所述计量喷射装置之间，或者，所述压力调节阀和所述计量喷射装置并联在所述泵电机组件的下游。
所述压力调节阀包括膜片和设置在膜片两侧的弹性元件和活动柱，所述膜片将所述压力调节阀分成相互封闭的第一腔和第二腔，所述弹性元件设置在第一腔中，一端通过压紧板抵靠所述膜片，另一端固定连接所述压力调节阀第一腔内远离所述膜片的一端；所述活动柱靠近所述膜片的一端通过其上端一体设置的端板抵靠所述膜片，所述活动柱另一端抵靠所述压力调节阀第二腔内远离所述膜片的一端，压力调节阀通过自动调节能够有效稳定第一腔和第二腔内的压力差。
较佳地，所述压力调节阀通过第二腔分别与所述泵电机组件和所述计量喷射装置管路连通。
较佳地，所述压力调节阀第二腔内远离所述膜片的一端设置一回流口，所述回流口通过所述活动柱封闭，所述压力调节阀与所述储液箱管路连通，所述管路的一端设置在所述储液箱内还原剂液面上侧，所述管路的另一端通过所述回流口与所述压力调节阀第二腔连通，此管路可以平衡第一腔和第二腔内的压力差。
较佳地，所述压力调节阀第一腔与所述混合腔管路连通，形成气压反馈管路。
较佳地，所述压力调节阀与所述计量喷射装置之间串联一压力传感器，可以感应该管路中的液压压力。
更佳地，所述压力调节阀外周设置一电磁线圈，所述电磁线圈通电后即可产生磁场力，所述活动柱在磁场力的作用下打开回流孔，在喷射前可以排空回流管路中的空气。
所述泵电机组件、电磁线圈、压力传感器以及计量喷射装置分别电路连接计量控制单元(DCU)
本发明具有如下有益效果：通过恒定计量喷射装置上游和下游的压力差，喷射量仅需通过控制剂量喷射装置的脉宽(开启时间t)来控制，即Q＝F(t)，本发明设计巧妙，控制精确，简单方便。
附图说明：
图1是本发明恒压型计量喷射系统优选实施例控制图。
图2是本发明优选实施例中压力调节阀立体图。
图3是本发明优选实施例中压力调节阀剖视图。
图4是本发明恒压型计量喷射系统实施例二控制示意图。
图5是本发明实施例二中压力调节阀立体图。
具体实施方式：
为了能够更清楚地理解本发明的技术内容，特举以下实施例详细说明。
其中，图1-图3是本发明优选实施例。
如图1所示，本发明涉及一种恒压型计量喷射系统，包括储液箱1、泵电机组件2、压力调节阀3、过滤器4、计量喷射装置5和混合腔6，所述储液箱1、泵电机组件2、压力调节阀3、过滤器4、计量喷射装置5和混合腔6依次串联管路连接，储液箱内存有还原剂(尿素水溶液)，泵电机组件2将还原剂通过管路7-1泵送到压力调节阀3内，过滤器4对还原剂起滤清作用，计量喷射元件5对还原剂进行计量喷射，混合腔6管路串联压缩气源21，在混合腔6中压缩气源21形成的高速气流对喷射出的还原剂进行搅拌混合，并形成悬浮液送到喷嘴实现雾化，并经喷嘴22排放到排气管23内进行选择性催化还原反应。
所述泵电机组件2为现有技术中常见的膜片泵或电磁泵。
如图2，图3所示，所述压力调节阀3包括膜片8和分别设置在膜片上下两侧的弹性元件9和活动柱10，所述膜片8将所述压力调节阀3分成相互封闭的第一腔11和第二腔12，所述弹性元件9设置在第一腔11内，其一端固定连接压紧板19，所述压紧板19抵靠膜片8，所述弹性元件9的另一端固定连接所述压力调节阀3第一腔11的顶面；所述活动柱10上部一体形成端板14，所述端板14抵靠所述膜片8，所述活动柱10端抵靠所述压力调节阀3第二腔12的底部；压紧板19和活动柱10的端板14通过膜片8隔开，并形成相互封闭的第一腔11和第二腔12，所述压紧板19和活动柱10可以分别在第一腔11和第二腔12内相互移动。
所述活动柱10由导磁且耐尿素溶液腐蚀的金属材料制成，或在导磁金属材料上镀防尿素腐蚀的涂层，如特氟隆等。
所述压力调节阀3底部设置一回流口13，压力调节阀第二腔12通过回流口13和管路7-2与所述储液箱连通，管路7-2的另一端设置在所述储液箱内还原剂液面上侧，在静止状态下，所述活动柱10在弹性元件9的作用下封闭所述回流口13。
如图1-图3所示，本优选实施例中，所述压力调节阀3侧壁上设置进液口16和出液口17，所述进液口16和出液口17连通所述第二腔12，所述压力调节阀3通过进液口16与所述泵电机组件2管路连通，所述压力调节阀3通过出液口17与所述计量喷射装置5管路连通，这样计量喷射装置5上游的液压P1与第二腔12内的液压形成反馈系统。
所述压力调节阀3第一腔11的侧壁上还设置压力反馈口18，所述压力调节阀第一腔11与混合腔6通过压力反馈口18和管路7-3连通，这样混合腔6内的气压P2与第一腔11内的气压形成气压反馈。
较佳地，所述压力调节阀3与所述计量喷射装置5之间串联一压力传感器25，所述压力传感器25用于感应管路7-4内的液压压力，即图1中P1的压力。
更佳地，所述计量喷射装置5外周设置有一电磁线圈24，所述电磁线圈24电连接所述计量控制单元15，通过电路控制形成磁场，所述活动柱10受磁场力作用上下活动，进而打开或关闭所述回流口13。
图中线路部分实线表示管路，虚线表示电路；所述泵电机组件2、电磁线圈24、压力传感器25以及计量喷射装置5分别电路连接计量控制单元15(DCU)。
本发明恒压型计量喷射系统控制原理如下：
如图1、图2所示，首先通过对电磁线圈24进行通电，所述活动柱10在电磁力的作用下打开回流孔13，通过气流泵送完成管路7-2的排空，控制系统接收到喷射信号时，通过断电关闭回流孔13，同时泵电机组件2开始工作，将储液箱1内的还原剂泵送到压力调节阀3中的第二腔12内，由于回流孔13未打开，第二腔12及管路7-4内的压力会持续增加，当计量喷射装置5接收到喷射信号时开始喷射，此时计量喷射装置5上游的液压与混合腔6内的气压会形成一个压力差ΔP。
同时，在还原剂泵送过程中，如果压力调节阀3第二腔12内压强大于第一腔11内压强时，压强会抵抗弹性元件9的弹力，膜片8带动活动柱10上移，此时回流孔13被打开，由于管路7-2内已经排空，因此第二腔12内的还原剂在压力作用下回流到储液箱1，持续回流也减小了第二腔12内压力，直到第二腔12内压强等于第一腔11内压强时，活动柱10自动封闭回流孔13，此时第一腔和第二腔内的压强形成一个等式：
P1×A1＝P2×A2+K×X
P1-第二腔12内的还原剂对膜片8形成的压力
P2-第-腔11内的还原剂对膜片8形成的压力
A1-第二腔12内膜片8受压面积
A2-第一腔11内膜片8受压面积
K-弹性元件9的弹簧刚度
X-弹性元件9的弹簧预变形量
由于A1、A2、F3和K、X为定值，所以P1-P2为定值。
由于压力调节阀第一腔11与混合腔6通过管路7-3连通，第二腔12与计量喷射装置5通过管路7-4连通，所以计量喷射装置5上游的液压与混合腔6内的气压形成的压力差ΔP即为P1-P2值，因此，压力调节阀3通过自动调节稳定了计量喷射装置5喷射时的压力差，只需要改变弹性元件9的弹性系数来设置不同的压力差。
因此整个喷射系统仅需要通过控制脉宽(即喷射时长)来控制单位时间内的喷射量，达到精确控制效果。
同时，通过压力传感器25感应到的P1值也可以预测整个系统内管路的结晶堵塞状况，即通过DCU显示，如果P1值过大，由于ΔP恒定，则可以预测计量喷射装置5下游的压力P2值过高，即计量喷射装置5下游的管路或混合腔6内可能出现结晶堵塞现象，可以采取相应的清洁措施，防止堵塞影响喷射效果和“大背压”环境下损坏管路系统。
图4、图5是本发明实施例二示意图，所述压力调节阀3和所述计量喷射装置5并联在所述泵电机组件2下游的管路上，所述压力调节阀3为三孔结构，即将上述优选实施例中连接第二腔12的进液口16和出液口17合并为液压调节入口20，所述管路7-1直接和计量喷射装置5上游的管路7-4连通，形成三通管道，即，所述压力调节阀第二腔12通过液压调节入口20分别与管路7-1和管路7-4连通，此控制方式能形成计量喷射装置5上游的液压P1和所述第二腔12内的液压形成反馈，其它结构与上述优选实施例一样，控制原理一样，并能达到同样的控制效果，在此不再赘述。
综上，本发明恒压型计量喷射系统设计巧妙、结构简单、控制方便，不需要使用多个压力传感器，节省成本，通过压力调节阀的设置稳定计量喷射装置上游和下游的压力差，仅需要控制剂量喷射装置的脉宽(喷射间隔)来控制喷射量，达到精确控制的效果，同时可以探测管路的结晶状况。
在此说明书中，本发明已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本发明的精神和范围，因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。

Claims (9)

1.恒压型计量喷射系统，包括储液箱、泵电机组件、计量喷射装置和混合腔，所述储液箱、泵电机组件、计量喷射装置和混合腔依次管路连接，其特征在于：所述恒压型计量喷射系统还包括压力调节阀，所述压力调节阀串联在所述泵电机组件和所述计量喷射装置之间，或者，所述压力调节阀和所述计量喷射装置并联在所述泵电机组件的下游。
2.根据权利要求1所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀包括膜片和设置在膜片两侧的弹性元件和活动柱，所述膜片将所述压力调节阀分成相互封闭的第一腔和第二腔，所述弹性元件设置在第一腔中，一端抵靠所述膜片，另一端固定连接所述压力调节阀第一腔远离所述膜片的一端；所述活动柱一端抵靠所述膜片，所述活动柱另一端抵靠所述压力调节阀第二腔内远离所述膜片的一端。
3.根据权利要求2所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀第二腔内远离所述膜片的一端设置一回流口，所述回流口通过所述活动柱封闭。
4.根据权利要求3所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀与所述储液箱管路连通，所述管路的一端设置在所述储液箱内还原剂液面上侧，所述管路的另一端通过所述回流口与所述压力调节阀第二腔连通。
5.根据权利要求2所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述弹性元件通过压紧板抵靠所述膜片，所述活动柱通过其上部一体设置的端板抵靠所述膜片，所述压紧板和端板可以分别在所述第一腔和第二腔内上下滑动。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀第一腔与所述混合腔管路连通。
7.根据权利要求1或权利要求2所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀通过第二腔分别与所述泵电机组件和所述计量喷射装置管路连通。
8.根据权利要求1所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀和所述计量喷射装置之间串联一压力传感器。
9.根据前述权利要求中的任一权利要求所述的恒压型计量喷射系统，其特征在于：所述压力调节阀外周设置一电磁线圈。
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