CN105019987A - 车载尿素溶液计量雾化供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及柴油机尾气后处理雾化装置技术领域，具体涉及车载尿素溶液计量雾化供给装置，该装置包括计量控制电控模块(1)、尿素泵模块(2)和空气压缩模块(4)，所述尿素泵模块(2)和空气压缩模块(4)分别连接有尿素溶液存储器(13)和压缩空气存储器(12)，尿素溶液存储器(13)和压缩空气存储器(12)分别联通有尿素压力传感器(10)和压缩空气压力传感器(11)，尿素压力传感器(10)和压缩空气压力传感器(11)与计量控制电控模块的输入端电路连接，尿素泵模块和空气压缩模块与计量控制电控模块(1)的输出端电路连接。该装置采用内置空气压缩装置，自身提供雾化尿素溶液的压缩空气，为柴油机尾气治理提供了新的选择。

Description

车载尿素溶液计量雾化供给装置

技术领域

本发明涉及柴油机尾气后处理雾化装置技术领域，具体涉及车载尿素溶液计量雾化供给装置。

背景技术

随着国家对大气环境污染治理的重视，汽车排放的尾气污染也越来越受到关注，尤其是采用柴油动力的发动机排放的NOx污染物，迫切需要采取有效的尾气后处理手段将其降低，减少NOx等污染物带来的一系列环境问题。为了满足日趋严格的排放法规，国内外许多汽车及发动机制造商已经开始把SCR技术运用到其产品上，这意味着SCR技术开始进入实用阶段，与之配套的尿素泵也进入实用阶段。目前，虽然国内几家主要车用柴油机企业已经在尿素泵的领域开展了研究，但基本上以国外技术引进应用为主，核心技术仍主要掌握在国外相关厂家手中，应用成本高昂、使用条件要求多、运行维护成本高使得引进国外技术体系的柴油机尾气后处理SCR系统尿素计量雾化供给装置在我国推广应用困难。而随着国家大气污染防治法规的施行，柴油机尾气后处理国Ⅳ排放法规已于2015年1月1日实行，为符合我国采用欧洲标准体系的排放法规，在柴油机尾气后处理中采用欧洲通行的SCR系统技术已成为我国柴油机行业的必然选择。为在我国特定国情条件下推行柴油机尾气SCR后处理系统，研发生产符合我国国情需要的尿素计量雾化供给装置成为行业的迫切需求。

目前，在SCR后处理系统中常用的引进国外技术路线的尿素溶液供给装置分为两种，一种利用车身压缩空气辅助喷射形式的气助式尿素计量泵，典型代表为依米泰克尿素泵；另一种是无压缩空气辅助形式尿素泵，典型代表为博世尿素泵。气助式尿素泵是利用车辆刹车系统、气动门系统的压缩空气，通过喷嘴后将尿素计量装置供给的尿素溶液雾化后带入到柴油机尾气催化反应装置参与催化还原反应，降低NOx浓度。非气助式尿素泵是直接将一定压力的尿素溶液通过特殊喷嘴装置送入排气管，借助尿素溶液自身压力和喷嘴进行雾化后参与催化还原反应。

发明内容

为了满足国四排放法规的要求，目前在尿素加注设施不完善以及无压缩空气的情况下，为节省成本，现有中、轻卡多采用废气再循环(EGR，Exhaust-gasRecirculation)，结合柴油氧化催化(DOC，Diesel Oxidation Catalyst)+颗粒氧化催化(POC，Particle Oxidation Catalyst)技术。但是，随着排放法规不断升级，当实施国五排放标准以后续更严格的排放标准后，按照欧洲等发达国家技术路线，采用SCR技术降低氮氧化物污染物排放是最佳技术路线。

本发明解决的技术问题是：SCR系统中，气助式尿素泵对车身压缩空气高度依赖，且工作时由于其用气量较大，容易对压缩空气式刹车系统和气动门系统造成潜在失效威胁。非气助式尿素泵的喷嘴装置加工精度要求高，且热可靠性的要求很高，一般需要利用尿素溶液或者柴油机冷却液对喷嘴进行冷却；此外在柴油机排气温度较低时，非气助式尿素泵的雾化效果有限，容易在排气管壁或催化剂端面形成尿素结晶。由于气助式尿素泵雾化效果明显，升级后多采用气助式尿素泵，但是，由于中轻卡的购买成本远低于重卡，因此中轻卡排放升级的成本要比重卡高。在相同技术路线下，比如都要加装尿素罐时，轻卡排放升级成本要增加50％，对于中轻卡用户来说，升级成本过高。

本发明的目的是：(1)解决了传统的气助式尿素计量雾化供给装置对车身压缩空气的依赖，减少SCR系统对车身系统的潜在失效威胁。(2)扩大SCR系统的应用范围，在自身无压缩空气的中轻卡等使用中轻型柴油机车辆，也可以使用SCR系统进行尾气后处理。(3)采用模块化设计，集尿素泵模块和空气压缩模块于一体，计量雾化供给装置的模块便于组装和更换，降低SCR系统应用和维护成本。(4)能够全方位替代进口技术路线的气助式尿素泵装置，为国内整机厂和整车厂提供更多技术路线选择。本发明可提供一种成本低廉、性能高效、加工容易雾化充分的集成式尿素泵技术，开发一种高效的柴油机尾气后处理雾化装置技术。

在计量雾化供给装置中，根据排气中NOx的浓度向其中精确喷入尿素水溶液。实际上，随着发动机工况不同，NOx排放量也不同。如果还原剂喷入过量会导致多余的NH₃随废气排入大气，造成二次污染。相反地，还原剂喷入量过少会导致SCR系统NOx转化效率降低。为了实时地精确控制还原剂的喷入量，SCR后处理装置的尿素水溶液供给系统起着至关重要的作用。本发明将设计能实现精确、快速响应的尿素水溶液计量系统。

为解决以上技术问题，本发明提供了一种车载尿素溶液剂量雾化供给装置，包括计量控制电控模块、尿素泵模块、空气压缩模块、过滤模块和加热模块等。所述雾化供给装置连接在排气管上，所述排气管中设置有SCR催化反应装置。

其中，尿素泵模块通过控制泵驱动膜片快速吸液和排液，每次膜片吸液2ml，通过控制泵的频率精确计量质量浓度为32.5％尿素水溶液的吸液量。吸液管通过控制阀打开，排液管关闭，快速吸液；吸液管关闭，排液管打开，慢速排液。

所述空气压缩模块是通过压缩空气做功，空气压缩模块压缩2.5bar压力，将压缩空气送入喷嘴，通过文丘里效应，雾化尿素溶液。所述过滤模块包括设置在尿素泵下游的尿素溶液过滤器和设置在空气压缩模块下游的压缩空气过滤器。

雾化后的尿素水溶液随着排气管中的尾气一起进入催化反应箱。

具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：

本发明提供了一种车载尿素溶液计量雾化供给装置，其特征在于，包括计量控制电控模块1、尿素泵模块2和空气压缩模块4，所述尿素泵模块2和空气压缩模块4分别连接有尿素溶液存储器13和压缩空气存储器12，所述尿素溶液存储器13和压缩空气存储器12分别联通有尿素压力传感器10和压缩空气压力传感器11，所述尿素压力传感器10和压缩空气压力传感器11与计量控制电控模块1的输入端电路连接，所述尿素泵模块2和空气压缩模块4与计量控制电控模块1的输出端电路连接；

其中，所述计量控制电控模块1通过获取发动机工作状态信息控制整个车载尿素溶液计量雾化供给装置的工作状态。

优选的，上述计量雾化供给装置中，所述尿素泵模块2和尿素溶液存储器13之间设置有尿素溶液过滤器9，所述空气压缩模块4和压缩空气存储器12之间设置有压缩空气过滤器8。

优选的，上述计量雾化供给装置中，所述空气压缩模块为内置空气压缩装置。

优选的，上述计量雾化供给装置中，所述计量控制电控模块1通过获取发动机工作状态信息计算尾气中氮氧化物含量。

优选的，上述计量雾化供给装置中，所述雾化供给装置还设置有加热模块3和用于测量整个雾化供给装置温度的温度测量模块5，所述加热模块和温度测量模块安装于尿素泵模块内部，所述温度测量模块5与计量控制电控模块1的输入端电路连接，所述加热模块3与计量控制电控模块1的输出端电路连接。

优选的，上述计量雾化供给装置中，所述尿素泵模块2入口通过尿素吸液管路7与尿素存储箱16连通，所述尿素吸液管路7设置有控制阀6以完成吸液管路，尿素泵模块2出口通过尿素回流管路15与尿素存储箱16连通。

优选的，上述计量雾化供给装置中，所述计量控制电控模块1具备自诊断报警功能，当尿素泵模块2或空气压缩模块4非正常工作时，计量控制电控模块通过CAN总线给出报警信息，发送给整车控制器或发动机控制器，并通过计量控制电控模块1控制尿素泵模块2、空气压缩模块4、温度测量模块5和加热模块3停止工作。

本发明还提供上述计量雾化供给装置的给液方法，包括下述步骤：

(1)计量控制电控模块1计算出尿素溶液量，控制尿素泵模块2工作，吸取所需尿素溶液，存储于尿素溶液存储器13中；

(2)计量控制电控模块1控制空气压缩模块4产生压缩空气，存储于压缩空气存储器12中；

(3)当尿素溶液存储压力和压缩空气压力达到喷射条件时，尿素溶液存储器13的尿素溶液和压缩空气存储器12中的压缩空气混合雾化。

优选的，上述给液方法中，存储压力设定值为1～6bar，压缩空气压力设定值≥2.5bar。

优选的，上述给液方法中，还包括下述步骤：

在温度低于特定温度时，启动加热模块3，对计量雾化供给装置进行加热，防止尿素溶液在计量雾化供给装置内部结晶凝固；

当温度测量模块5检测到计量雾化供给装置已加热到理想温度时，所述计量控制电控模块1控制加热模块3停止加热。

优选的，上述给液方法中，所述特定温度为-6摄氏度或-6摄氏度以下温度；所述理想温度≥0℃。

优选的，上述给液方法中，还包括下述步骤：

计量控制电控模块1根据尿素压力传感器10和尿素泵模块2驱动器反馈电信号诊断尿素泵模块2是否工作正常，当非正常工作时，控制尿素泵模块2停止工作；

计量控制电控模块1根据压缩空气压力传感器11和空气压缩模块4驱动器反馈电信号诊断空气压缩模块4是否工作正常；当非正常工作时，控制空气压缩模块4停止工作。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)采用压缩空气辅助雾化，雾化效果好，提高了柴油机SCR系统的低温性能，防止在低温工况尿素结晶析出造成的排气堵塞。

(2)本发明所述尿素计量雾化供给装置采用内置空气压缩装置，自身提供雾化尿素溶液的压缩空气，降低了气助式尿素计量雾化供给装置对车身压缩空气的依赖，使得气助式尿素计量雾化供给装置在无压缩空气的中轻卡等中轻型柴油机车辆上运用推广成为可能。

(3)本发明柴油机尿素溶液雾化供给装置采用模块化设计，集成了计量控制电控模块、尿素泵模块、空气压缩模块、过滤模块和加热模块等，系统结构简单合理，便于组装及维护，有效降低了柴油机尾气后处理SCR系统的使用和维护成本，为柴油机尾气治理提供了新的选择。

(4)本发明通过内部集成压缩空气雾化供给装置，能够整体安装在尿素箱或其他支架上，大大方便了装置的使用安装，使得SCR系统的加装不用大量更改整车结构。

附图说明

图1为本发明所述车载尿素溶液计量雾化供给装置的技术路线图。其中，虚线为电气链路，实线为尿素管路，双划线为压缩空气管路；1为计量控制电控模块(Pump&Dosing Control Unit，简称PDCU)、2为尿素泵模块、3为加热模块、4为空气压缩模块、5为温度测量模块、6为控制阀、7为尿素吸液管路、8为压缩空气过滤器、9为尿素溶液过滤器、10为尿素压力传感器、11为压缩空气压力传感器、12为压缩空气存储器、13为尿素溶液存储器、14为压缩空气管路、15尿素回流管路、16为尿素存储箱、17为喷嘴、18为排气歧管。

图2为本发明所述车载尿素溶液计量雾化供给装置的工作流程图。

具体实施方式

针对现有车载尿素溶液计量压缩气源雾化供给装置成本高、效率低、加工复杂且雾化不充分的问题，本发明提供一种车载尿素溶液计量雾化供给装置，包括计量控制电控模块、尿素泵模块和空气压缩模块。计量控制电控模块通过控制尿素泵模块快速吸液和排液。压缩空气模块将产生的压缩空气送至喷嘴，将进入喷嘴的尿素水溶液雾化。

本发明所述车载尿素溶液计量压缩空气雾化供给装置，是集成式车载尿素供给计量装置，用于车载柴油机尾气后处理SCR系统。本装置包含尿素泵模块、空气压缩模块和计量控制电控模块。尿素泵模块通过控制尿素泵装置，在进液、出液单向阀的协助下，能够根据发动机工况，实施、精准完成尿素溶液的精确吸取。空气压缩模块是通过压缩空气做功，通过文丘里效应，用压缩后的空气雾化尿素水溶液，并将雾化后的尿素水雾吹送入排气管中，供SCR催化反应装置使用。通过自身集成压缩空气单元，减少了从整车气罐借用压缩空气，使SCR系统应用在中轻卡等中轻型柴油机动力车辆上成为可能。装置采用集成式设计，将所有部件集成为能够安装在尿素箱上的一整体，大大方便了装置的使用安装，使得SCR系统的加装不用大量更改整车结构。

一种优选的实施方式中，本发明所述雾化供给装置如图1所示，包括计量控制电控模块1、尿素泵模块2、加热模块3、空气压缩模块4、温度测量模块5、控制阀6、尿素吸液管路7、压缩空气过滤器8、尿素溶液过滤器9、尿素压力传感器10、压缩空气压力传感器11、压缩空气存储器12、尿素溶液存储器13、压缩空气管路14、尿素回流管路15。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1通过获取发动机工作状态信息，并根据相关信息计算尾气中NOx(氮氧化物)含量。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1计算出达到尾气排放法规所需的尿素溶液量，并控制尿素泵模块2工作，在控制阀6、尿素吸液管路7和尿素溶液存储器13的协助下，从尿素存储箱16中吸取所需量的尿素溶液，以一定压力(蓄压压力为1～6bar，气助式优选为2～3bar)形式储存在尿素溶液存储器13中。尿素压力传感器10与尿素溶液存储器13联通，检测尿素水溶液的储存压力，将信息传输给所述计量控制电控单元1。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1在压缩空气压力传感器11、压缩空气管路14和压缩空气存储器12的协助下，控制空气压缩装置4产生一定压力(压力≥2.5bar，优选为2.5～3.5bar)的压缩空气，并储存于压缩空气存储器12中。压缩空气压力传感器11与压缩空气存储器12联通，检测压缩空气的储存压力，将信息传输给所述计量控制电控单元1。

其中，上述计量雾化供给装置中，在达到一定尿素溶液储存压力(1～6bar，优选为2～3bar)和压缩空气压力(压力≥2.5bar，优选为2.5～3.5bar)下，尿素溶液存储器13中尿素溶液和压缩空气存储器12中压缩空气进入尿素喷嘴17中混合雾化，尿素最终以雾化微粒形式进入排气歧管18中与发动机尾气进行混合、氨解，最终参与SCR系统的催化还原反应，降低尾气中NOx浓度。

其中，上述计量雾化供给装置中，尿素泵模块2吸取的尿素溶液经过尿素溶液过滤器9，过滤掉尿素溶液中的杂质，避免造成尿素压力传感器10堵塞失效和尿素喷嘴17堵塞失效。

其中，上述计量雾化供给装置中，空气压缩模块4压缩后的空气经过压缩空气过滤器8，过滤掉压缩后空气中的杂质，避免造成压缩空气压力传感器11堵塞失效和尿素喷嘴17堵塞失效。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1根据温度测量模块5检测整个计量雾化供给装置温度，并在温度低于特定温度(-6℃或以下)时，启动加热模块3，对计量雾化供给装置进行加热，防止尿素溶液在计量雾化供给装置内部结晶凝固。特定温度包括零摄氏度及零摄氏度以下温度。当温度测量模块5检测到计量雾化供给装置已加热到理想温度(0℃或以上)时，停止加热。理想温度为尿素溶液不易结晶凝固温度。计量控制电控模块1闭环控制加热过程。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1根据尿素压力传感器10控制尿素泵模块2工作，并根据尿素压力传感器10读取数值和尿素泵模块2驱动器反馈电信号诊断尿素泵模块2有无正常工作。在检测到非正常工作时，给出相应报警信息并控制计量雾化供给装置各个功能模块停止工作。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1根据压缩空气压力传感器11控制空气压缩模块4工作，并根据压缩空气压力传感器11读取数值和空气压缩模块4驱动器反馈电信号诊断空气压缩模块4有无正常工作。在检测到非正常工作时，给出相应报警信息并控制计量雾化供给装置各个功能停止工作。

其中，上述计量雾化供给装置中，计量控制电控模块1根据发动机运行情况合理控制计量雾化供给装置各个模块运行工作。在检测到车辆停止运行等SCR不需运行条件时，控制尿素泵模块2通过尿素回流管路15排空计量雾化供给装置内残留尿素溶液回到尿素存储箱16内。

本发明的工作流程如图2所示，包括以下步骤：

在步骤201中，计量控制电控单元通过检测ECU的工况信息、NOx传感器浓度和排气温度计算出达到尾气排放法规所需的尿素溶液量，控制尿素泵工作，泵驱动膜片通过控制阀吸取所需量的尿素水溶液；

在步骤202中，尿素水溶液经过过滤器过滤杂质，然后以一定压力形式储存在尿素溶液存储器中，等待雾化；

在步骤203中，空气压缩装置产生一定压力的压缩空气；

在步骤204中，空气经过压缩空气过滤器，过滤掉压缩后空气中的杂质，然后以一定压力形式存储在空气存储器中；

在步骤205中，在达到一定尿素溶液存储压力和压缩空气压力下，尿素溶液和压缩空气进入喷嘴中混合雾化，最终进入排气歧管中。

在步骤206中，雾化颗粒进入SCR催化反应装置，净化排气。

下面通过具体实施例来进一步说明本发明所述车载尿素溶液计量雾化供给装置。

实施例一

一种车载尿素溶液计量雾化供给装置，如图1所示，包括计量控制电控模块、尿素泵模块和空气压缩模块。

尿素泵模块2下游连接有尿素溶液过滤器9和尿素溶液存储器13，尿素泵模块2通过吸液管路与尿素存储箱16连接，尿素溶液存储器13的尿素出口与喷嘴17的尿素进口连接。在尿素泵模块2的上游设置有控制阀6，尿素存储器联接有尿素压力传感器10。尿素泵模块2出口与尿素存储箱16连通，形成尿素回流管路15。

空气压缩模块4下游连接有压缩空气过滤器8和压缩空气存储器12，压缩空气存储器12的空气出口与喷嘴17的空气进口连接。压缩空气存储器12联接有压缩空气压力传感器11。

图1中，雾化供给装置还包括加热模块3和温度测量模块5。所述加热模块3和温度测量模块5安装于尿素泵模块内部，用于低温环境(-6℃或以下)的尿素泵模块及附属管路加热。

计量控制电控模块1：计量控制电控模块1的输入端与温度测量模块5、尿素压力传感器10和压缩空气压力传感器11；输出端与加热模块3、尿素泵模块2和空气压缩模块4连接。计量控制电控模块1通过温度测量模块5的测量值控制加热模块工作，通过尿素压力传感器10的测量值控制尿素泵模块2工作，通过压缩空气压力传感器11的测量值控制空气压缩模块4工作。

本实施例中，所述尿素泵模块2为膜片泵模块，采用膜片吸液模式，每次吸液2ml，吸液量程为：0-7.5L/h，其部件如下所述：

膜片泵包括膜片、膜片托、膜片腔和膜片安装槽等结构，所述膜片吸液面采用四氟复合橡胶材质，具有耐尿素腐蚀作用，后带有安装螺杆，便于安装到驱动连杆上；所述膜片托为铝合金金属材质，置于驱动杆和膜片之间，主要用于减少膜片在连杆机械驱动的过程中的损害；所述膜片腔置于中泵体上，主要是集成在泵体模块上的与膜片机械配合的凹陷腔体构成，其主要的功能是配合膜片的机械运动形成负压腔，吸进尿素溶液和排出尿素溶液；所述膜片安装槽位置于下泵体上，用于从膜片背面承托住膜片，紧固住膜片与膜片腔的贴合，保证膜片在运动的过程中不被拉扯出。

所述空气压缩模块4的排气压力为2.5～3.5bar，排气量为7～8L/min。

所述温度测量模块为温度检测计，所述喷嘴的孔径为2mm，所用尿素溶液的质量浓度为32.5％。

当PDCU接收到点火信号时，通过获取发动机工作状态信息计算尾气氮氧化物含量，计算出所需尿素溶液量，同时启动尿素泵模块2和空气压缩模块4开始工作，32.5wt％的尿素溶液依次通过尿素存储箱16、控制阀6、尿素泵模块2和尿素溶液过滤器9，进入尿素溶液存储器13，PDCU接收尿素压力传感器10的信号，当尿素的压力值达到1.8bar时，尿素溶液进入喷嘴；压缩空气依次通过空气压缩模块4和压缩空气过滤器8，进入压缩空气存储器12，PDCU接收压缩空气压力传感器11的信号，当压缩空气的压力值达到3bar时，压缩空气进入喷嘴，将尿素雾化后喷入排气歧管18中，在SCR催化反应装置中进行催化还原反应。

其中，尿素溶液量的计算过程如下：

SCR系统工作原理为：尿素溶液在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成还原剂NH₃，NH₃在催化剂作用下选择性将氮氧化物NOx还原为氮气N₂，反应方程式如下：

H₂N-CO-NH₂+H₂O→2NH₃+CO₂

4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O

2NH₃+NO₂+NO→2N₂+3H₂O

NOx流量、NH₃需求量和尿素需求量之间的计算公式为：

NOx流量计算公式为：

$Q_{NOx}=F_Q\×\frac{M_{NOx}}{M_{EG}}\×Q_{EG}\×V_{NOx.ppm}\×{10}^{-6}---\left(1\right)$

公式(1)中，Q_NOx为NOx流量，单位kg/h；F_Q为尾气中NOx质量流量系数，单位mg/s；M_NOx、M_EG分别为NOx和排气的摩尔质量，单位g/mol；默认NO和NO₂体积比例为4:1，因此M_NOx为35.3g/mol，M_EG为27g/mol；

Q_EG为排气流量，单位kg/h；由发动机ECU直接获取；

V_NOx为NOx浓度，单位ppm，由安装在排气管上游的NOx传感器监测得到。

NH₃需求量的计算公式为：

$Q_{{\mathrm{NH}}_3}=f_a\×f_s\×\frac{M_{{\mathrm{NH}}_3}}{M_{NOx}}\×Q_{NOx}\×NSR---\left(2\right)$

公式(2)中，Q_NH3为NH₃需求量，单位mg/s；

M_NH3为NH₃的摩尔质量，单位g/mol；M_NH3为17g/mol；

f_a为排温及废气流量修正系数；

f_s为转速、进气温度、冷却水温度修正系数；

NSR氨气转换成32.5％尿素水溶液修正系数。

尿素需求量的计算公式为：

$Q_{Adblue}=k_l\×\frac{Q_{NH3}}{{\mathrm{\ρ}}_{Adblue}}---\left(3\right)$

其中，公式(3)中，Q_Adblue为尿素需求量，单位ml/h；

ρ_Adblue为尿素密度，为1.08g/ml；k_l为所需尿素体积流量修正参数。

当PDCU接收到点火信号时，接收温度测量计5的信号，当温度≤-6℃时，启动加热模块3，当温度达到0℃时，关闭加热模块3。

本实施例中，环境温度为13℃，未处理前，尾气中氮氧化物NOx含量为5.21g/kwh，当尾气经过SCR催化器后，氮氧化物含量达到3.38g/kwh。国三排放要求为5g/kwh，国四排放要求为3.5g/kwh。由此可知，本实施例中处理后的尾气含量可达到国四标准。

此外，计量控制电控模块根据尿素压力传感器10的检测值和尿素泵模块2驱动器反馈电信号诊断尿素泵有无正常工作：当尿素泵驱动模块反馈的电流值超过规定范围，即0.8A时，表明尿素泵模块2非正常工作，此时，给出报警信号并控制尿素泵模块2停止工作。计量控制电控模块根据压缩空气压力传感器11的检测值和空气压缩模块4驱动器反馈电信号诊断空气压缩模块是否正常工作：当压缩空气压力传感器11的检测值有较大幅度(超过2.5bar)的波动变化时，表明空气压缩模块4非正常工作，此时，给出报警信号并控制空气压缩模块4停止工作。

其中，不同的驱动装置，规定的驱动电流不同。

当发动机停止运行时，PDCU控制尿素泵模块2通过尿素回流管路15排空计量雾化供给装置内残留尿素溶液回到尿素储存箱16中。

实施例二

一种车载尿素溶液计量雾化供给装置，与实施例一的不同之处仅在于：

尿素溶液压力为2bar，压缩空气压力为3.5bar。

将实施例一所述发动机更换为朝柴CY4102-CE4B发动机进行试验，按照实施例一相同的方法处理尾气后，尾气中氮氧化物的含量为2.03g/kwh，氮氧化物浓度基本可以达到国五标准。氮氧化物的脱除率比实施例一高约25％，效果显著。

实施例三

一种车载尿素溶液计量雾化供给装置，与实施例一的不同之处仅在于：

尿素溶液压力为5bar，压缩空气压力为3.5bar。

按照实施例一相同的方法处理尾气后，尾气中氮氧化物的含量为3.41g/kwh，达到了国四标准。

我国每年柴油车年产量为大于200万，直至2008年，我国轻卡车年产量已占到全世界轻卡总产量的55％，国IV标准实施后，后处理装置产值预计将超过100亿元。随着排放法规不断升级，当达到国五排放标准后，轻卡的技术路线必须采用SCR技术才能满足要求，届时，轻卡市场对SCR尿素溶液计量雾化供给装置的需求将大大提高。本发明所述车载尿素溶液计量压缩空气源雾化供给装置结构独立、简单，不受发动机型号、工况的影响，通用性好，对降低排气中的NOx有良好的效果，升级成本较低，适用于无整车压缩空气的中轻型柴油机车辆，具有广阔的应用前景。

Claims (10)

1.一种车载尿素溶液计量雾化供给装置，其特征在于，包括计量控制电控模块(1)、尿素泵模块(2)和空气压缩模块(4)，所述尿素泵模块(2)和空气压缩模块(4)分别连接有尿素溶液存储器(13)和压缩空气存储器(12)，所述尿素溶液存储器(13)和压缩空气存储器(12)分别联通有尿素压力传感器(10)和压缩空气压力传感器(11)，所述尿素压力传感器(10)和压缩空气压力传感器(11)与计量控制电控模块(1)的输入端电路连接，所述尿素泵模块(2)和空气压缩模块(4)与计量控制电控模块(1)的输出端电路连接；

其中，所述计量控制电控模块(1)通过获取发动机工作状态信息控制整个车载尿素溶液计量雾化供给装置的工作状态。

2.根据权利要求1所述的计量雾化供给装置，其中，所述尿素泵模块(2)和尿素溶液存储器(13)之间设置有尿素溶液过滤器(9)，所述空气压缩模块(4)和压缩空气存储器(12)之间设置有压缩空气过滤器(8)。

3.根据权利要求2所述的计量雾化供给装置，其中，所述空气压缩模块(4)为内置空气压缩装置。

4.根据权利要求3所述的计量雾化供给装置，其中，所述计量控制电控模块(1)通过获取发动机工作状态信息计算尾气中氮氧化物含量。

5.根据权利要求4所述的计量雾化供给装置，其中，所述雾化供给装置还设置有加热模块(3)和用于测量整个雾化供给装置温度的温度测量模块(5)，所述加热模块(3)和温度测量模块(5)安装于尿素泵模块(2)内部，所述温度测量模块(5)与计量控制电控模块(1)的输入端电路连接，所述加热模块(3)与计量控制电控模块(1)的输出端电路连接。

6.根据权利要求5所述的计量雾化供给装置，其中，所述尿素泵模块(2)入口通过尿素吸液管路(7)与尿素存储箱(16)连通，所述尿素吸液管路(7)设置有控制阀(6)以完成吸液管路，尿素泵模块(2)出口通过尿素回流管路(15)与尿素存储箱(16)连通。

7.根据权利要求6所述的计量雾化供给装置，其中，所述计量控制电控模块(1)具备自诊断报警功能，当尿素泵模块(2)或空气压缩模块(4)非正常工作时，计量控制电控模块通过CAN总线给出报警信息，发送给整车控制器或发动机控制器，并通过计量控制电控模块(1)控制尿素泵模块(2)、空气压缩模块(4)、温度测量模块(5)和加热模块(3)停止工作。

8.权利要求1-7任一项所述计量雾化供给装置的给液方法，包括下述步骤：

(1)计量控制电控模块(1)计算出尿素溶液量，控制尿素泵模块(2)工作，吸取所需尿素溶液，存储于尿素溶液存储器(13)中；

(2)计量控制电控模块(1)控制空气压缩模块(4)产生压缩空气，存储于压缩空气存储器(12)中；

(3)当尿素溶液存储压力和压缩空气压力达到喷射条件时，尿素溶液存储器(13)的尿素溶液和压缩空气存储器(12)中的压缩空气混合雾化。

9.根据权利要求8所述的给液方法，其中，还包括下述步骤：

在温度低于特定温度时，启动加热模块(3)，对计量雾化供给装置进行加热，防止尿素溶液在计量雾化供给装置内部结晶凝固；

当温度测量模块(5)检测到计量雾化供给装置已加热到理想温度时，所述计量控制电控模块(1)控制加热模块(3)停止加热。

10.根据权利要求9所述的给液方法，其中，还包括下述步骤：

计量控制电控模块(1)根据尿素压力传感器(10)和尿素泵模块(2)驱动器反馈电信号诊断尿素泵模块(2)是否工作正常，当非正常工作时，控制尿素泵模块(2)停止工作；

计量控制电控模块(1)根据压缩空气压力传感器(11)和空气压缩模块(4)驱动器反馈电信号诊断空气压缩模块(4)是否工作正常；当非正常工作时，控制空气压缩模块(4)停止工作。