CN103046986B - 一种scr系统及其尿素加热装置、尿素加热方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种SCR系统及其尿素加热装置，其包括具有内层管和外层管的双层管路，所述内层管的两端与所述冷却液管、所述尿素管二者中的一者连通，所述外层管的两端与二者中的另一者连通。采用这种结构，SCR系统工作过程中，尿素箱中尿素的温度低于一定预设值时，控制发动机中的冷却液使其进入冷却液管中，冷却液流经尿素箱内部和双层管中的一层，尿素管中的尿素流经双层管的另一层，因此冷却液能够同时加热尿素箱中的尿素和尿素管中的尿素，与现有加热尿素箱的加热装置相比，增强了SCR系统对尿素的加热效果。此外，上述双层管的结构与电加热装置相比，生产成本要低许多。本发明还提供一种SCR系统的尿素加热方法，具有相同效果。

Description

一种SCR系统及其尿素加热装置、尿素加热方法

技术领域

本发明涉及机动车尾气处理设备技术领域，尤其涉及一种SCR系统及其尿素加热装置、尿素加热方法。

背景技术

目前，在我国有关汽车方面的能源消耗和有害排放逐年增加，导致了我国石油能源紧张，并对环境造成了极大的危害。为满足国家的排放法规要求，SCR(Selective Catalytic Reduction)系统，即选择性催化还原系统在发动机排气后处理中逐步得到应用。

尿素和水按照一定比例混合成尿素溶液，其在高温下能够分解出NH3，SCR系统利用NH3将发动机废气中的NOX还原成N2，以降低NOX的排放。然而，尿素溶液在低于-11℃时开始结冰，导致管路堵塞，尿素喷嘴无法正常喷射，影响发动机的排放。因而在低温环境下，必须提供一种尿素加热装置，以保证尿素溶液的正常流动和喷射。

目前，现有技术中用于SCR系统的尿素加热装置主要有两种：

请参考图1，该图为现有技术中一种尿素加热装置的结构示意图；这种加热装置为尿素箱加热装置，包括冷却液管1、冷却液控制单元11和电磁阀12，该冷却液管1入口、出口分别于发动机100的两端、中部穿过尿素箱200。当尿素箱200中尿素温度小于预设值时，冷却液控制单元11控制电磁阀12打开，发动机100中的冷却液(温度高于尿素箱的温度)流入冷却液管1，并流经尿素箱200，对其中的尿素进行加热，加热完成后经冷却液管1的出口返回发动机100。这种方法仅仅加热尿素箱200内的尿素，未考虑系统管路可能由于管路较长造成冷却结晶，所以加热效果较差。

第二种为尿素电加热法，即在尿素泵内设置加热装置，尿素管路由加热电阻元件包裹，控制单元根据尿素温度和环境温度判断是否需要加热，需要加热时开启相应的发动机冷却液开关，由24V电源对需要加热部分的加热元件供电，从而实现对尿素的加热。这种加热装置的结构复杂、维护不方便，且电加热系统的成本较高，很难适应国内市场的要求。

有鉴于此，亟待针对上述技术问题，对现有尿素加热装置进行优化设计，增强对SCR系统中对尿素的加热效果，并且具有较低的成本。

发明内容

本发明的目的为提供一种SCR系统及其尿素加热装置，该加热装置能够加强SCR系统对尿素的加热效果，并且具有较低的生产成本。本发明的另一目的为提供一种用于SCR系统的尿素加热方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种用于SCR系统的尿素加热装置，包括冷却液管和尿素管，所述冷却液管通过所述SCR系统的尿素箱；还包括具有内层管和外层管的双层管路，所述内层管的两端与所述冷却液管、所述尿素管二者中的一者连通，所述外层管的两端与二者中的另一者连通。

优选地，所述内层管套装于所述外层管内部。

优选地，所述外层管的两端与所述冷却液管连通，所述内层管的两端与所述尿素管连通。

优选地，所述外层管包括筒体和端盖，所述筒体设有两个与所述冷却液管连通的接头，所述端盖设有盖体和设于盖体中心的连接筒，所述盖体与所述筒体可拆卸对接，所述连接筒连接所述内层管和所述尿素管。

优选地，所述筒体设有向外凸出的第一耳板、所述盖体设有向外凸出的第二耳板，所述筒体和所述端盖通过贯穿于所述第一耳板、所述第二耳板的螺栓组件可拆卸地固定连接。

优选地，所述盖体与所述端盖的对接处还设有密封部件。

优选地，所述筒体包括中间部和连接于所述中间部两端的端部，所述接头设于所述端部上，所述端部、所述端盖为钢管，所述中间部、所述内层管为软管。

优选地，所述端部与所述中间部、所述内层管与所述连接筒、所述连接筒与所述尿素管、所述接头与所述冷却液管均通过卡箍连接。

优选地，所述尿素管上设有尿素控制单元和喷嘴，所述双层管的数目为两个，两个所述双层管分别设于所述尿素箱与所述尿素控制单元之间、所述尿素控制单元与所述喷嘴之间。

本发明提供一种用于SCR系统的尿素加热装置，其包括具有内层管和外层管的双层管路，所述内层管的两端与所述冷却液管、所述尿素管二者中的一者连通，所述外层管的两端与二者中的另一者连通。

采用这种结构，SCR系统工作过程中，温度传感器实时检测尿素箱中尿素的温度，当该温度低于一定预设值时，冷却液控制单元控制电磁阀打开接通冷却液管，发动机中的冷却液进入冷却液管中，由于冷却液管通过尿素箱，冷却液管能够流经尿素箱内部对尿素箱中的尿素进行加热。更重要的是，冷却液管流经二层管中的内层管或外层管时，能够对流经二层管中外层管或内层管的尿素进行加热，从而实现了对管路中尿素的加热。

由此可见，上述结构的尿素加热装置能够同时加热尿素箱中的尿素和尿素管中的尿素，与现有技术中仅加热尿素箱的加热装置相比，大大增强了SCR系统对尿素的加热效果。此外，上述双层管的结构与电加热装置相比，生产成本要低许多。

本发明还提供一种SCR系统，包括发动机、尿素箱和尿素加热装置；所述尿素加热装置采用上述的尿素加热装置，所述尿素加热装置的冷却液管的入口、出口连接发动机的两端、所述尿素加热装置的尿素管的入口连接所述尿素箱、所述尿素管的出口连接所述SCR系统的喷嘴。

由于上述尿素加热装置具有上述技术效果，因此，包括该尿素加热装置的SCR系统也应当具有同样的技术效果，在此不再赘述。

本发明还提供一种用于SCR系统的尿素加热方法，所述SCR系统包括发动机和尿素箱；所述尿素加热方法包括如下步骤：

11)检测所述尿素箱中尿素的温度；

12)判断所述温度是否低于第一预设温度，若是，执行步骤13)；若否，执行步骤14)；

13)连通冷却液管(1)，使发动机(100)的冷却液对尿素箱(200)中的尿素和尿素管(2)中的尿素进行加热；

14)保持当前状态不变。

优选地，所述步骤13)具体为：连通冷却液管，使发动机的冷却液流经尿素箱内部，且流经内层管与冷却液管、尿素管二者中的一者连通，外层管与二者中的另一者连通的双层管；

优选地，在所述步骤13)后还包括如下步骤：

15)判断所述加热后尿素的温度是否高于第二预设值，若是，则执行步骤S16；若否，则继续执行步骤13)；

16)停止加热。

优选地，所述第一预设温度为0℃、所述第二预设温度为7℃。

与上述加热装置的技术效果类似，采用上述方法能够同时加热尿素箱和尿素管中的尿素，增强SCR系统对尿素的加热效果。

附图说明

图1为现有技术中一种尿素加热装置的结构示意图；

图2为本发明所提供尿素加热装置的一种具体实施方式的结构示意图；

图3为图2中的双层管的结构示意图；

图4为图3中I处的局部放大图；

图5为本发明所提供尿素加热方法的一种具体实施方式的流程框图；

图6为本发明所提供尿素加热方法的另一种具体实施方式的流程框图。

其中，图1至图4中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：

冷却液管1；冷却液控制单元11；电磁阀12；

尿素管2；尿素控制单元21；温度传感器22；

双层管3；内层管31；外层管32；筒体321；中间部3211；端部3212；接头3212a；第一耳板3212b；端盖322；盖体3221；第二耳板3221a；螺栓组件3221b；密封部件3221c；连接筒3222；

卡箍33；

发动机100；尿素箱200；喷嘴300。

具体实施方式

本发明的核心为提供一种SCR系统及其尿素加热装置，通过设置双层管路实现对管路中的尿素进行加热，提高了SCR系统对尿素的加热效果，并且还具有成本较低的特点。本发明的另一核心为提供一种SCR系统的尿素加热方法。

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

请参考图2，图2为本发明所提供尿素加热装置的一种具体实施方式的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图2所示，本发明提供一种尿素加热装置，该尿素加热装置用于SCR系统中，SCR系统包括发动机100、尿素箱200、SCR箱(图中未示出)，该尿素加热装置包括冷却液管1、控制冷却液管1的连通或断开的冷却液控制单元11、电磁阀12，还包括尿素管2、控制尿素管2连通或断开的尿素控制单元21、检测尿素箱200中尿素的温度的温度传感器22和双层管3。冷却液管1入口、出口分别连接于发动机100的两端，该冷却液管1通过尿素箱200。尿素管2的入口连接尿素箱200、出口连接SCR系统的喷嘴300。双层管3具有内层管31和外层管32的双层管3，内层管31的两端与冷却液管1、尿素管2二者中的一者连通，外层管32的两端与二者中的另一者连通。

采用这种结构，SCR系统工作过程中，温度传感器22实时检测尿素箱200中尿素的温度，当该温度低于一定预设值时，冷却液控制单元11控制电磁阀12打开接通冷却液管1，发动机100中的冷却液进入冷却液管1中，由于冷却液管1通过尿素箱200，冷却液管1能够流经尿素箱200内部对尿素箱200中的尿素进行加热。更重要的是，冷却液管1流经二层管中的内层管31或外层管32时，能够对流经二层管中外层管32或内层管31的尿素进行加热，从而实现了对管路中尿素的加热。

由此可见，上述结构的尿素加热装置能够同时加热尿素箱200中的尿素和尿素管2中的尿素，与现有技术中仅加热尿素箱200的加热装置相比，大大增强了SCR系统对尿素的加热效果。此外，上述双层管3的结构与电加热装置相比，生产成本要低许多。

需要说明的是，上述双层管3的设置方式可以多种多样。在一种具体实施方式中，上述内层管31可以套装于外层管32内部，采用这种结构，双层管3具有结构简单、加工制造方便的特点。当然，该双层管3还可以采用其他设置方式，例如，内层管31可以设置为直管，外层管32可以设置为螺旋缠绕在内层管31外部的螺旋管，这种结构的双层管3加工制造过程略为复杂。

此外，上述双层管3与冷却液管1、尿素管2的连通方式也是灵活多样的。例如，可以将其设置为外层管32的两端与冷却液管1连通、内层管31的两端与尿素管2连通，采用这种结构，加热过程中冷却液包围于尿素的外周，增强对尿素的加热效果。当然，也可以将外层管32的两端与尿素管2连通、内层管31的两端与冷却液管1连通。

下面具体介绍上述双层管3的结构，请参考图3，图3为图2中的双层管3的结构示意图。

在一种具体实施方式中，如图3所示，该双层管3的外层管32包括筒体321和端盖322，筒体321两端设有与冷却液管1连通的接头3212a，端盖322设有盖体3221和设于盖体3221中心、向两侧延伸的连接筒3222，盖体3221与筒体321可拆卸对接，连接筒3222连接内层管31和尿素管2。

采用这种结构，端盖322不仅通过其盖体3221与筒体321连接形成外层管32，其中心处的连接筒3222还在盖体3221的两侧分别连接内层管31、尿素管2。这使得整个双层管3的零部件较少，各零部件的连接关系简单，各连接处均由两个部件连接，相比较将盖体3221、内层管31和尿素管2三者在同一处连接的双层管3，该双层管3更不容易发生泄漏的现象，保证了双层管3的工作稳定性。当然，上述双层管3还可以采用其他结构，例如还可以将端盖322的连接筒3222设置为向一侧延伸，将连接筒3222、内层管31和尿素管2三者同一处连接。

具体的方案中，上述筒体321设有向外凸出的第一耳板3212b、端盖322设有向外凸出的第二耳板3221a，筒体321和端盖322通过贯穿于第一耳板3212b、第二耳板3221a的螺栓组件3221b可拆卸地固定连接。

采用这种结构，螺栓组件3221b可以简单、方便地实现筒体321和端盖322的可拆卸连接，保证二者的连接可靠性，并且具有加工制造方便、生产成本较低的特点。当然，上述筒体321和端盖322并不仅限这种连接方式，还可以采用二者卡接、扣合和过盈配合等多种连接方式。

更具体的方案中，如图4所示，图4为图3中I处的局部放大图；上述筒体321与端盖322对接处还设有密封部件3221c。这样，能够进一步增强外层管32的密封性，避免冷却液的泄漏，保证对尿素的加热效果。该密封部件3221c可以具体为O型密封圈、组合密封圈等多种密封部件。

在另一种具体实施方式中，上述筒体321还可以包括中间部3211分和连接于中间部3211两端的两个端部3212，接头3212a设于端部3212上，端部3212和端盖322为钢管，中间部3211、内层管31为软管。

由于SCR系统中的尿素管2、冷却液管1通常为软管，因此，将筒体321的端部3212设为钢管便于其与冷却液管1连接，将端盖322设为钢管便于其与内层管31、尿素管2连接；将筒体321的中间部3211设为软管便于其对同样为软管的内层管31中的尿素进行加热。

具体的方案中，上述端部3212与中间部3211、内层管31与连接筒3222、连接筒3222与尿素管2、接头3212a与冷却液管1均通过卡箍33连接。采用卡箍33连接能够简单、方便地实现两个筒状部件的连接，以避免双层管3的各连接处发生泄漏。当然，上述各个部件还可以采用其他方式连接。

还可以进一步设置上述双层管3的数目和安装位置。

在另一种具体实施方式中，上述双层管3的数目可以为两个，两个双层管3分别设于尿素箱200与尿素控制单元21之间、尿素控制单元21与喷嘴300之间。

采用这种结构，两个双层管3能够充分地加热尿素管2各分段中的尿素，进一步保证对管路中尿素的加热效果。当然，上述双层管3还可以为其他数目。

此外，本发明还提供一种SCR系统，包括发动机100、尿素箱200和上述尿素加热装置，尿素加热装置的冷却液管1的入口、出口连接发动机100的两端、尿素加热装置的尿素管2的入口连接尿素箱200、尿素管2的出口连接SCR系统的喷嘴300。

由于上述尿素加热装置具有上述技术效果，因此，包括该尿素加热装置的SCR系统也应当具有同样的技术效果，在此不再赘述。

请参考图5，图5为本发明所提供尿素加热方法的一种具体实施方式的流程框图。

如图5所示，本发明还提供一种用于SCR系统的尿素加热方法，该方法包括如下步骤：

S11：检测尿素箱200中尿素的温度；

S12：判断尿素温度是否低于第一预设温度，若是，执行步骤S 13；若否，执行步骤S14；

S13：连通冷却液管1，使发动机100的冷却液对尿素箱200中的尿素和尿素管2中的尿素进行加热；

S14：保持当前状态不变。

与上述加热装置的技术效果类似，采用上述方法能够同时加热尿素箱200和尿素管2中的尿素，增强SCR系统对尿素的加热效果。

具体地，上述步骤S13可以具体为：连通冷却液管1，使发动机的冷却液流经尿素箱200内部，且流经内层管31与冷却液管1、尿素管2二者中的一者连通，外层管32与二者中的另一者连通的双层管。通过设置双层管能够简单、方便地实现对尿素管2中尿素的加热，并且具有成本较低的特点。当然，除此之外，还可以采用其他方法加热尿素管中的尿素。

在另一种具体实施方式中，本发明提供的尿素加热方法还可以包括如下步骤：

S21：检测尿素箱200中尿素的温度；

S22：判断温度是否低于第一预设温度，若是，执行步骤S23；若否，执行步骤S24；

S23：连通冷却液管1，使发动机的冷却液流经尿素箱200内部，且流经内层管31与冷却液管1、尿素管2二者中的一者连通，外层管32与二者中的另一者连通的双层管；

S24：保持当前状态不变；

S25：判断加热后尿素的温度是否高于第二预设值，若是，则执行步骤S26；若否，则继续执行步骤S23；

S26：停止加热尿素。

采用这种方法，在保证SCR系统加热需要的前提下，避免尿素被加热至温度过高而造成资源浪费，节省了尿素加热的成本。

具体的方案中，上述尿素加热方法中的第一预设温度可以为0℃、第二预设温度可以为7℃。采用这种方法，能够保证尿素箱200和尿素管2中的尿素温度保持在0℃到7℃之间，既能够满足SCR系统的要求，又不会过分加热造成资源的浪费。当然，上述第一预设温度和第二预设温度还可以采用其他数值。

以上对本发明所提供的一种SCR系统及其尿素加热装置、尿素加热方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于SCR系统的尿素加热装置，包括冷却液管(1)和尿素管(2)，所述冷却液管(1)通过所述SCR系统的尿素箱(200)；其特征在于，还包括具有内层管(31)和外层管(32)的双层管(3)路；

所述内层管(31)套装于所述外层管(32)内部；

所述外层管(32)的两端与所述冷却液管(1)连通，所述内层管(31)的两端与所述尿素管(2)连通；

所述外层管(32)包括筒体(321)和端盖(322)，所述筒体(321)设有两个与所述冷却液管(1)连通的接头(3212a)，所述端盖(322)设有盖体(3221)和设于盖体(3221)中心的连接筒(3222)，所述盖体(3221)与所述筒体(321)可拆卸对接，所述连接筒(3222)连接所述内层管(31)和所述尿素管(2)；

所述筒体(321)包括中间部(3211)和连接于所述中间部(3211)两端的端部(3212)，所述接头(3212a)设于所述端部(3212)上，所述端部(3212)、所述端盖(322)为钢管，所述中间部(3211)、所述内层管(31)为软管。

2.根据权利要求1所述的用于SCR系统的尿素加热装置，其特征在于，所述筒体(321)设有向外凸出的第一耳板(3212b)、所述盖体(3221)设有向外凸出的第二耳板(3221a)，所述筒体(321)和所述端盖(322)通过贯穿于所述第一耳板(3212b)、所述第二耳板(3221a)的螺栓组件(3221b)可拆卸地固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于SCR系统的尿素加热装置，其特征在于，所述盖体(3221)与所述端盖(322)的对接处还设有密封部件(3221c)。

4.根据权利要求1所述的用于SCR系统的尿素加热装置，其特征在于，所述端部(3212)与所述中间部(3211)、所述内层管(31)与所述连接筒(3222)、所述连接筒(3222)与所述尿素管(2)、所述接头(3212a)与所述冷却液管(1)均通过卡箍(33)连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的用于SCR系统的尿素加热装置，其特征在于，所述尿素管(2)上设有尿素控制单元(21)和喷嘴(300)，所述双层管(3)的数目为两个，两个所述双层管(3)分别设于所述尿素箱(200)与所述尿素控制单元(21)之间、所述尿素控制单元(21)与所述喷嘴(300)之间。

6.一种SCR系统，包括发动机(100)、尿素箱(200)和尿素加热装置；其特征在于，所述尿素加热装置采用如权利要求1-5任一项所述的尿素加热装置，所述尿素加热装置的冷却液管(1)的入口、出口连接发动机(100)的两端、所述尿素加热装置的尿素管(2)的入口连接所述尿素箱(200)、所述尿素管(2)的出口连接所述SCR系统的喷嘴(300)。