CN103174497B - Scr系统中的还原剂喷射控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其包括储液箱，气流管路，液流管路，控制气流管路和液流管路上压缩空气和还原剂输送的控制单元，喷嘴，以及排气管；所述气流管路与一气源相连通，所述液流管路与所述储液箱相连通；所述喷嘴为真空发生器喷嘴，其与所述气流管路和液流管路相连通，在气流管路内的压缩气体经过喷嘴时会在液流管路内形成负压；所述还原剂喷射控制装置利用还原剂和压缩空气通过真空发生器喷嘴时产生的压力差作为还原剂输送的动力，简化了还原剂喷射控制装置的结构，降低了控制装置的成本，且避免了还原剂结晶堵塞喷射管路的现象，提高了控制装置的可靠性。

Description

SCR系统中的还原剂喷射控制装置
技术领域
本发明涉及一种机动车尾气后处理中的SCR喷射系统，尤其涉及一种柴油车尾气处理的SCR系统中的还原剂喷射控制装置。
背景技术
随着社会对环境保护要求的越来越高，国家对环境保护的力度越来越大，就机动车排放方面国家相关部门已出台相关政策，尤其是“国IV标准”的推行，对机动车排放控制更趋严格，需要在满足“国III标准”基础上再进一步降低30％～50％的污染物才能达标，目前，我国有些城市已经开始执行“国IV标准”的尾气排放政策。
现已知，选择性催化还原技术(SCR)是机动车尾气后处理技术的主流路线，即将还原剂(行业内称为“添蓝”)通过喷嘴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。
然而，现有的SCR机动车尾气后处理技术的控制系统较为复杂，基本上都是需要靠动力源(如膜片泵或电磁泵)提供还原剂的输送动力，在控制单元和计量阀的控制下，将尿素箱内的还原剂通过雾化喷嘴控制喷射至排气管中，以对排气管中尾气进行催化还原处理，而这种控制系统的结构复杂，成本较高，且因为零部件较多，产生的故障隐患也较大。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其不需要动力源提供还原剂的输送动力，而是利用还原剂和压缩空气通过喷嘴时所产生的压力差进行还原剂的输送，且控制系统结构简单，成本较低。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种SCR系统中的还原剂喷射控制装置，包括储液箱，气流管路，液流管路，控制气流管路和液流管路的控制单元，喷嘴，以及排气管；所述气流管路与一气源相连通，所述液流管路与所述储液箱相连通；所述喷嘴与所述气流管路和液流管路相连通，在气流管路内的压缩气体经过喷嘴时会在液流管路内形成负压；液流管路在负压作用下将还原剂输送至喷嘴中，并与压缩气体进行混合后喷射至排气管内。
更进一步地，所述喷嘴为真空发生器喷嘴，包括气道管，液道管以及与气道管和液道管相连通的气液混合管；所述气道管与所述气流管路相接通，所述液道管与所述液流管路相接通，所述气液混合管用于将混合后的还原剂喷射至所述排气管内。
所述真空发生器喷嘴的气道管与气液混合管相接的一端处形成有节流孔，节流孔外围的气道管与气液混合管之间形成有环形间隙，所述环形间隙连通所述液道管和气液混合管。
所述气流管路和液流管路上分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀，所述气流管路通过第一电磁阀与所述气源相连通，所述液流管路通过第二电磁阀与所述储液箱相连通。
所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置还包括连通所述气源和液流管路的吹扫管路。
所述吹扫管路上设有第三电磁阀。
所述第一电磁阀是三位五通阀，所述气流管路和吹扫管路分别连接于该三位五通阀的不同阀位上。
所述气源为压缩空气气源。
所述液流管路中包括监测液流管路内还原剂压力的压力传感器。
所述控制单元控制所述第一电磁阀和第二电磁阀的导通和断开，进而控制液流管路中还原剂和气流管路中压缩气体的传送。
所述液流管路上还原剂的喷射量可通过调整所述第二电磁阀的占空比来控制。
与现有技术相比，本发明所揭示的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其利用还原剂和压缩空气通过真空发生器喷嘴时产生的压力差作为还原剂输送的动力，简化了还原剂喷射控制装置的结构，降低了控制装置的成本，且在喷射结束后，对管路中的残留的还原剂进行吹扫，避免了残留的还原剂结晶堵塞喷射管路的现象，提高了控制装置的可靠性。
附图说明
图1是本发明SCR系统中的还原剂喷射控制装置实施例一的原理图。
图2是本发明中真空发生器喷嘴结构示意图。
图3是本发明控制装置实施例二的原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
图1是本发明第一实施例的原理图，如图1所示，本发明揭示的SCR系统中的喷射控制装置包括储液箱1，气流管路4和液流管路5，控制气流管4和液流管路5进行压缩空气和还原剂输送和喷射的控制单元(PCU)6，真空发生器喷嘴2及排气管3，本发明SCR系统中的还原剂喷射控制装置通过将储液箱1中的还原剂进行输送、雾化和喷射处理，并通过真空发生器喷嘴2喷射于排气管3中，达到机动车尾气净化处理的效果。
所述气流管路4主要用于压缩空气的输送，其与一压缩空气气源41相接通，该气源41为气流管路4提供气源压力，所述气流管路4上设置有第一电磁阀42，所述第一电磁阀42电连接控制单元6，在控制单元6的信号控制下，第一电磁阀42用于控制气流管路4中气流的压力大小和气流的通断。
所述液流管路5一端连通储液箱1，另一端连通真空发生器喷嘴2，所述液流管路上设置有滤清器51和第二电磁阀52，储液箱1用于存储还原剂，所述液流管路5主要用于还原剂的输送，所述滤清器51用于对抽吸到液流管路中的还原剂过滤清洁。
所述第二电磁阀52电连接所述控制单元6，用于在控制单元6的控制下，控制液流管路5的通断，且在不同发动机转速和负荷下，控制单元6还会根据尾气中原始NOx排放量调整第二电磁阀52的占空比，从而改变吸入的还原剂的喷射量，满足不同喷射量需求，所述第二电磁阀52可以通过调整其占空比来控制所述液流管路5上还原剂的喷射量。
如图2所示，所述真空发生器喷嘴2采用文丘里管设计原理，在气流以一定的速度流过真空发生器喷嘴2时可以起到增速降压的作用，即在气流管路4内的压缩气体经过真空发生器喷嘴2时会在液流管路内形成负压，液流管路5在负压作用下将还原剂输送至真空发生器喷嘴2中，并与压缩气体进行混合后喷射至排气管3内。同时，所述真空发生器喷嘴2还用于对液流管路5输送过来的还原剂和气流管路4吹送的压缩空气进行混合、雾化和喷射。
具体地说，所述真空发生器喷嘴2包括液道管21、气道管22和气液混合管23，所述液道管21与气液混合管23相接的末端形成有节流孔25，所述液道管21连通液流管路5，所述气道管22连通气流管路4。所述气道管22延伸入所述气液混合管23内，所述气道管22末端的节流孔25的外围与所述气液混合管23之间形成环形间隙24，所述环形间隙24与所述液道管21连通，用于将液道管21内的还原剂输送至气液混合管23中。
工作时，当压缩空气以一定速度流过气道管22末端的节流孔25时，所述气道管22下游的气液混合管23内的气压急速下降，起到增速降压的作用，在压差的作用下，还原剂从储液箱1内被抽吸入液道管21，流经环形间隙24，进入气液混合管23内，所述还原剂和压缩空气在气液混合管23内充分混合、雾化处理后，并被排入排气管3内，对排气管3内的尾气进行净化处理。
较佳地，所述液流管路5中设置有压力传感器53，所述压力传感器53信号连接控制单元6，所述压力传感器53用于监测液流管路5内还原剂的压力，起到故障诊断的作用。
更佳地，本发明SCR系统中的还原剂喷射控制装置还包括吹扫管路7，所述吹扫管路7连通压缩空气气源41和所述液流管路5，具体说，所述吹扫管路7一端连通所述液流管路5上第二电磁阀52的下游，另一端连通在所述气流管路上第一电磁阀42的上游，所述吹扫管路7可以将残留在喷射系统管路中的还原剂吹扫干净，且所述吹扫管路7上设置有第三电磁阀71，所述吹扫管路主要用于对液流管路5内残留的还原剂进行吹扫，防止残余结晶。
喷射时，当控制单元6接受到发动机点火信号时，控制单元6控制第一电磁阀42和第二电磁阀52分别连通气流管路4和液流管路5，并断开第三电磁阀71，当高速气流流经真空发生器喷嘴2时，气液混合管23内的压力降低，在高速气流不断吹送的过程中，当控制单元6监测到压力传感器53为负压时，还原剂开始被抽吸进入真空发生器喷嘴2，并和真空发生器喷嘴2内的压缩空气进行混合、雾化，最后通过真空发生器喷嘴2喷射入排气管3内。
当喷射结束后，吹扫管路7开始对管路内的还原剂进行吹扫动作，控制单元6接收到停止喷射命令，此时第一电磁阀42和第二电磁阀52仍保持开启状态，同时开启第三电磁阀71，在气源继续提供压缩空气的情况下，气流经过吹扫管路7后继续对残存在液流管路5内的还原剂进行吹扫，将液流管路上游管路内的还原剂吹入储液箱1内，另一部分液流管路5内的残余还原剂经过液道管21、环形间隙24和气液混合管23被吹入排气管3内，防止残留的还原剂结晶堵塞喷射管路；在吹扫结束后，为了防止储液箱内的还原剂受负压返流，可以先关闭液流管路上的第二电磁阀52，然后依次关闭气流管路上的第一电磁阀42和吹扫管路上的第三电磁阀71，对管路进行彻底吹扫。
图3是本发明第二实施例，本实施例与第一实施例区别在于，在吹扫管路7上无须使用第三电磁阀，气流管路4上的第二电磁阀设置为三位五通阀8，所述吹扫管路7一端连通所述液流管路5，另一端连通所述三位五通阀8，所述三位五通阀8信号连接所述控制单元6，所述三位五通阀8通过换向选择连通所述吹扫管路7和所述气流管路4，在正常喷射时，断开吹扫管路7，连通气流管路4，在喷射结束后，再连通吹扫管路7，结构简单，控制方便，基本实现喷射和吹扫功能。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (7)

1.一种SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：包括储液箱，气流管路，液流管路，控制气流管路和液流管路的控制单元，以及喷嘴；所述气流管路与一气源相连通，所述液流管路与所述储液箱相连通；所述喷嘴与所述气流管路和液流管路相连通，在气流管路内的压缩气体经过喷嘴时会在液流管路内形成负压；
所述喷嘴为真空发生器喷嘴，包括气道管，液道管以及与气道管和液道管相连通的气液混合管；所述气道管与所述气流管路相接通，所述液道管与所述液流管路相接通，所述气液混合管用于将混合后的还原剂喷射至排气管内；
所述气流管路和液流管路上分别设置有第一电磁阀和第二电磁阀，所述气流管路通过第一电磁阀与所述气源相连通，所述液流管路通过第二电磁阀与所述储液箱相连通；所述气源和液流管路间还设置有吹扫管路。
2.根据权利要求1所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：所述真空发生器喷嘴的气道管与气液混合管相接的一端处形成有节流孔，节流孔外围的气道管与气液混合管之间形成有环形间隙，所述环形间隙连通所述液道管和气液混合管。
3.根据权利要求1所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：所述吹扫管路上设有第三电磁阀。
4.根据权利要求1所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：所述第一电磁阀是三位五通阀，所述气流管路和吹扫管路分别连接于该三位五通阀的不同阀位上。
5.根据权利要求1所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：所述液流管路中包括监测液流管路内还原剂压力的压力传感器。
6.根据权利要求1所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：所述控制单元控制所述第一电磁阀和第二电磁阀的导通和断开，进而控制液流管路中还原剂和气流管路中压缩气体的传送。
7.根据权利要求1所述的SCR系统中的还原剂喷射控制装置，其特征在于：所述液流管路上还原剂的喷射量可通过调整所述第二电磁阀的占空比来控制。
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