CN105756758B - 尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法 - Google Patents

尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105756758B
CN105756758B CN201610105964.1A CN201610105964A CN105756758B CN 105756758 B CN105756758 B CN 105756758B CN 201610105964 A CN201610105964 A CN 201610105964A CN 105756758 B CN105756758 B CN 105756758B
Authority
CN
China
Prior art keywords
urea
compressed air
liquid
pressure
check valve
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201610105964.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105756758A (zh
Inventor
李捷辉
段畅
汤万飞
吴兵兵
丁晓忠
周大伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu University
Original Assignee
Jiangsu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu University filed Critical Jiangsu University
Priority to CN201610105964.1A priority Critical patent/CN105756758B/zh
Publication of CN105756758A publication Critical patent/CN105756758A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105756758B publication Critical patent/CN105756758B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002—Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08—Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

本发明提供了一种尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法，用于将尿素溶液与空气混合，并将混合物引入发动机的排气系统，辅助控制单元根据发动机不同的工况，通过调节步进电机的转速控制隔膜泵的工作，进而计量尿素的供给量。其中，该装置的输入端与输出端分别布置于两侧，装置内的压缩空气通道上设置有压力传感器，尿素回流通道上设置有尿素电磁阀，混合室附近设置有加热装置，辅助控制单元固定于尿素计量泵罩盖上，该装置的底座结构简单，可通过机械加工实现，成本较低。

Description

尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法
技术领域
本发明涉及一种尿素计量泵装置，用于将尿素溶液与空气混合，并将混合物引入柴油机的排气系统。
背景技术
柴油机由于在动力性、经济性和可靠性方面有着汽油机不可比拟的优势，在大中型商用车上得到了广泛应用。然而，日趋严格的排放法规促使国内柴油机生产企业必须寻找有效途径来控制和减少汽车排放污染物，而选择性催化还原技术是目前我国大中型柴油机达到排放标准的最佳选择。
公知的是，尿素计量泵装置是选择催化还原系统的核心部件。然而，现有的尿素计量泵装置主要被部分国际企业垄断，并且装置的输入侧和输出侧多位于同一侧，导致装置内部尿素溶液通道及压缩空气流动通道复杂，机械结构复杂，加工成本较高。
发明内容
针对现有技术，本发明提供了一种结构简单，加工成本低的尿素计量泵装置，用于将尿素溶液与空气混合，并将混合物引入发动机的排气系统，该装置根据发动机不同的工况条件，计量尿素的供给量。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
尿素计量泵装置，主要包括压缩空气流动通道、尿素溶液回流通道、混合室，所述压缩空气流动通道包括依次连通的压缩空气接头、压缩空气电磁阀、压缩空气调压阀；所述尿素溶液回流通道包括依次连通的尿素进液接头、隔膜泵、尿素回流接头；所述隔膜泵两端分别设置进液单向阀、出液单向阀，隔膜泵由步进电机驱动；所述压缩空气流动通道通过第一单向阀与混合室相连，所述尿素溶液回流通道通过第二单向阀与混合室相连；所述混合室的出口依次与混合物喷射接头、喷嘴连接；其特征在于，还包括能够与发动机控制单元连接的辅助控制单元，所述压缩空气流动通道上设置第一压力传感器，所述尿素溶液回流通道上设置有第二压力传感器，混合室附近设置加热器，所述尿素溶液回流通道上尿素回流接头与第二单向阀之间设置有尿素电磁阀，所述第一压力传感器、第二压力传感器、压缩空气电磁阀、尿素电磁阀、步进电机、加热器均与辅助控制单元连接；所述辅助控制单元根据从发动机控制单元接收的转速、负荷工况信号，计算出需要喷射的尿素量，并输出电流信号控制步进电机的转速，进而驱动膜片泵、尿素电磁阀、压缩空气电磁阀；第一压力传感器、第二压力传感器检测压缩空气流动通道、尿素溶液回流通道内的压力，并将数据传输给辅助控制单元；所述辅助控制单元用于接收第一压力传感器、第二压力传感器的信号来检测尿素结晶的情况，并根据尿素结晶的情况控制加热器的工作。
优选地，所述尿素进液接口和压缩空气接口位于同一侧，分别与尿素箱和压缩空气罐的接管相连；所述混合物喷射接口和尿素回流接口位于同一侧，尿素回流接口和尿素箱相连，尿素进液接口与尿素回流接口所在的侧面是相对的两个侧面。
优选地，所述混合室由第一底座和第二底座组合而成，所述尿素进液接口、隔膜泵、压缩空气接头、压缩空气电磁阀、压缩空气调压阀、第一单向阀、第二单向阀、第一压力传感器、第二压力传感器均安装在第一底座上，尿素回流接口、混合喷射接口、尿素电磁阀及加热体部件安装在第二底座上。
优选地，所述第一压力传感器设置在所述压缩空气调压阀和第一单向阀之间。
优选地，所述压缩空气电磁阀在不通电的情况下保持关闭状态，所述尿素电磁阀在不通电的情况下保持打开状态。
优选地，所述加热装置靠近混合室的压缩空气入口处。
优选地，所述混合室的通道为弧形通道。
优选地，所述第一底座、第二底座上还设置有覆盖第一底座、第二底座的罩盖；辅助控制单元固定在所述罩盖上，所述罩盖上还装有覆盖辅助控制单元的辅助控制单元罩盖。
所述的尿素计量泵装置尿素计量供给方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)待机：压缩空气电磁阀关闭，压缩空气流动通道中没有空气的流动；步进电机停机，尿素溶液通道中没有尿素溶液的进入；尿素电磁阀打开，上一工作循环时尿素溶液回流通道内残留的尿素溶液从尿素回流接口流向尿素箱；
(2)填充尿素溶液：发动机控制单元将转速、负荷等工况信号发送至辅助控制单元，辅助控制单元根据发动机控制单元的电信号，判断是否处于激活填充状态的工况；如果条件满足，驱动步进电机以一恒定转速运动，并带动隔膜泵工作，尿素溶液从尿素箱通过尿素进液接口进入到尿素计量泵装置中，并通过进液单向阀、隔膜泵和出液单向阀进入尿素通道，此时尿素电磁阀处于开启状态，尿素溶液通过尿素回流接口流回尿素箱；第二压力传感器检测尿素流动通道内的压力，若压力值小于预设值P1，则表示尿素箱内尿素溶液不足，需要添加尿素溶液；若压力值大于预设值P2，则表示尿素溶液流动通道中存在尿素结晶或空气，隔膜泵需要继续工作；如压力值处于[P1，P2]之间时，则表示填充完毕，关闭尿素电磁阀，隔膜泵停止工作；P1，P2为尿素泵正常工作时，第二压力传感器测得的数值区间；
(3)供给尿素溶液：辅助控制单元根据发动机控制单元的工况电信号计算所需喷射的尿素量，驱动步进电机按需求转速运动，带动隔膜泵工作，尿素溶液从尿素箱通过尿素进液接口进入到尿素计量泵装置中，通过进液单向阀、隔膜泵和出液单向阀进入尿素通道，此时尿素电磁阀处于关闭状态，尿素溶液进入尿素压力通道，当压力大于第二单向阀中弹簧预紧力时，进入混合室；同时，辅助控制单元驱动压缩空气电磁阀打开，压缩空气从压缩空气罐通过压缩空气接口进入到尿素计量泵装置中，通过压缩空气调压阀进入压缩空气流动通道，当压力大于第一单向阀中弹簧预紧力时，进入混合室；尿素溶液与空气在混合室充分混合后，从混合物喷射接口流向喷嘴，并最终进入到发动机排气系统中；同时，辅助控制单元根据压缩空气流动通道和尿素流动通道上的第一压力传感器和第二压力传感器检测的压力信号判断尿素结晶情况，当出现尿素结晶时，启动加热器，对混合室进行加热，融化尿素结晶；
(4)吹扫：辅助控制单元根据发动机控制单元的工况电信号，判断发动机是否属于停机状态，如果发动机停机，辅助控制单元控制步进电机停止运动，隔膜泵停止工作，打开尿素电磁阀，由于进液单向阀、出液单向阀和第二单向阀的作用，尿素溶液从尿素进液接口和尿素回流接口流回尿素箱中，同时，打开压缩空气电磁阀，压缩空气继续从喷嘴处喷出，并将混合室及其之后管路中的尿素溶液带出。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明通过将尿素计量泵装置的输入侧与输出侧分别置于尿素计量泵装置的两侧，从而简化了装置内尿素溶液通道与压缩空气流动通道的结构，进而使尿素计量泵的整体结构得到简化，降低了加工难度，从而在没有模具的情况下，通过机械加工就能完成装置关键部件的制造。在压缩空气流动通道上设置了第一压力传感器，检测混合室尿素结晶情况，进而控制加热器的工作时间，而不是采取周期性加热的方式，更加有针对性，并且节约了能量。
附图说明
图1是本发明尿素计量泵装置的立体示意图。
图2是本发明尿素计量泵装置的结构框图。
图3是本发明尿素计量泵装置待机状态的示意图。
图4是本发明尿素计量泵装置填充状态的示意图。
图5是本发明尿素计量泵装置运行状态的示意图。
图6是本发明尿素计量泵装置吹扫状态的示意图。
图7是本发明尿素计量泵装置中第一底座与相关部件的位置关系示意图。
图8是本发明尿素计量泵装置中第二底座与相关部件的位置关系示意图。
图9是本发明尿素计量泵装置中第一底座的剖视图。
图中：
1-尿素泵计量装置；2-尿素进液接口；3-进液单向阀；4-隔膜泵；5-步进电机；6-出液单向阀；7-尿素电磁阀；8-尿素回流接头；9-第二压力传感器；10-第二单向阀；11-压缩空气接头；12-压缩空气电磁阀；13-压缩空气调压阀；14-第一压力传感器；15-第一单向阀；16-混合室；17-加热器；18-混合物喷射接头；19-辅助控制单元；20-尿素箱；21-压缩空气罐；22-喷嘴；23-发动机控制单元；24-第一底座；25-第二底座；26-尿素计量泵罩盖；27-辅助控制单元罩盖；28-隔膜泵支座；29-膜片；30-连杆；31-偏心轮；32-皮带；33-转速传感器；34-工艺孔；35-尿素溶液回流通道；36-尿素压力通道；37-压缩空气流动通道。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明，但本发明的保护范围并不限于此。
如图1、图2所示，本发明所述的尿素计量泵装置1，主要包括压缩空气流动通道37、尿素溶液回流通道35、混合室16。所述压缩空气流动通道37包括依次连通的压缩空气接头11、压缩空气电磁阀12、压缩空气调压阀13。所述尿素溶液回流通道35包括依次连通的尿素进液接头2、隔膜泵4、尿素回流接头8，所述隔膜泵两端分别设置进液单向阀3、出液单向阀6，隔膜泵4由步进电机5驱动。所述压缩空气流动通道37通过第一单向阀15与混合室16相连，所述尿素溶液回流通道35通过第二单向阀10与混合室16相连；所述尿素溶液回流通道35上尿素回流接头8与第二单向阀10之间设置有尿素电磁阀7。所述混合室的出口依次与混合物喷射接头18、喷嘴22连接。输入端包括尿素进液接口2和压缩空气接口11，分别与尿素箱20的接管和压缩空气罐21的接管相连。输出端包括混合物喷射接口18和尿素回流接口8，分别与喷嘴22的接管和尿素箱20的接管相连。输入端与输出端被分开布置，将输入端和输出端布置于尿素计量泵装置1相对的两侧。
所述压缩空气流动通道37上设置第一压力传感器14，用于检测尿素结晶的情况。所述第一压力传感器14设置在所述压缩空气调压阀13和第一单向阀15之间；所述尿素溶液回流通道35上设置有第二压力传感器9；用于检测尿素结晶的情况。混合室16附近设置加热器17，用于加热混合室16去除尿素结晶。较佳地，所述加热器17靠近混合室16的压缩空气入口处。所述第一压力传感器14、第二压力传感器9、压缩空气电磁阀12、尿素电磁阀7、步进电机5、加热器17均与辅助控制单元19连接，辅助控制单元19与发动机控制单元23连接。所述第一压力传感器14、第二压力传感器9检测压缩空气流动通道37、尿素溶液回流通道35内的压力，并将数据传输给辅助控制单元19。所述辅助控制单元19用于接收发动机控制单元23的信号以及装置内部第一压力传感器14、第二压力传感器9的信号，并输出电流信号驱动装置内的执行机构，所述执行机构包括压缩空气电磁阀12、压缩空气调节阀13、步进电机5、加热器17和尿素电磁阀7。步进电机5、压缩空气电磁阀12、尿素电磁阀7以及加热器17的驱动电压小于等于直流12V。
所述压缩空气电磁阀12在不通电的情况下保持关闭状态，所述尿素电磁阀7在不通电的情况下保持打开状态。压缩空气的流动要依次经过压缩空气接口11、压缩空气电磁阀12、压缩空气调压阀13、第一单向阀15、混合室16和混合物喷射接口18；压缩空气的流动受压缩空气电磁阀12的影响，压缩空气电磁阀12打开时，所述装置内才有空气流动。所述压缩空气电磁阀12在不通电的情况下保持关闭状态。压缩空气调压阀13将来自压缩空气罐21的高压空气调节为压力恒定，并且这个压力大于所述第一单向阀15的开启压力。尿素溶液的回流要依次经过尿素进液接口2、进液单向阀3、隔膜泵4、出液单向阀6、尿素电磁阀7和尿素回流接口8，所述用于控制尿素溶液回流通断的尿素电磁阀7设置在所述出液单向阀6和尿素回流接口8之间。
压缩空气来源于压缩空气罐21，通过接管连接到压缩空气接口11，当压缩空气电磁阀12开启时，压缩空气流经压缩空气调压阀13，形成压力稳定的气流，达到预定压力时，第一单向阀15开启，空气气流进入混合室16，同时，在压缩空气调压阀13和第一单向阀15之间的压缩空气流动通道37上的第一压力传感器14，用于检测尿素结晶的情况。
尿素溶液存储于尿素箱20中，通过接管连接到尿素进液接口2，当步进电机5带动隔膜泵4工作时，尿素溶液由于负压进入到尿素计量泵装置1内，从进液单向阀3流入，从出液单向阀6流出。随后尿素溶液管路一分为二，分别是通向混合室16的尿素压力通道36和通往尿素箱20的尿素溶液回流通道35，尿素压力通道36上设有第二单向阀10，当达到预定压力时开启，使尿素溶液进入混合室16，与压缩空气进行混合，并最终通过混合喷射接口18进入发动机排气系统与废气进行反应；回流通道上设有尿素电磁阀7，控制尿素溶液回流通道35的通断，尿素电磁阀7开启时，尿素溶液通过尿素回流接口8流回尿素罐20，同时在尿素溶液回流通道35上设有第二压力传感器9，用于检测尿素结晶的情况。混合室16附近靠近第一单向阀15处设置的加热器17，用于融化尿素结晶。
辅助控制单元19接收发动机控制单元23关于转速、负荷工况的电信号，根据内部的控制算法，计算出需要喷射的尿素量，并控制步进电机5的转速，进而驱动膜片泵4、尿素电磁阀7、压缩空气电磁阀12完成相应的动作；同时，辅助控制单元19接收第一压力传感器14和第二压力传感器9的信号，检测到的压力数值，判断尿素结晶的情况，并控制加热器17的动作。当所述第一压力传感器14检测到的压力值高于预设值时，辅助控制单元19将启动加热器17，压力小于等于预设值时，关闭加热器17。
尿素计量泵装置1主要有四个工作状态，分别是待机状态、填充状态、运行状态和吹扫状态，这四个状态按顺序依次循环转换。
图3示出了尿素计量泵装置1处于待机状态的示意图。当尿素计量泵装置1处于待机状态时，压缩空气电磁阀12关闭，没有空气的流动；步进电机5停机，没有尿素溶液的进入；尿素电磁阀7打开，上一工作循环时尿素溶液回流通道35内残留的尿素溶液从尿素回流接口8流向尿素箱20。
图4示出了尿素计量泵装置1处于填充状态的示意图。辅助控制单元19接收到发动机控制单元23的电信号，判断是否处于激活填充状态的工况。如果条件满足，驱动步进电机5以一恒定转速运动，并带动隔膜泵4工作，尿素溶液从尿素箱20通过尿素进液接口2进入到尿素计量泵装置1中，通过进液单向阀3、隔膜泵4和出液单向阀6进入尿素通道，此时尿素电磁阀7处于开启状态，尿素溶液通过尿素回流接口8流回尿素箱20。第二压力传感器9检测尿素流动通道内的压力，若压力值小于预设值P1，则表示尿素箱20内尿素溶液不足，需要添加尿素溶液；若压力值大于预设值P2，则表示尿素溶液流动通道中存在尿素结晶，隔膜泵4需要继续工作；如压力值处于[P1，P2]之间时，则表示填充完毕，关闭尿素电磁阀7，隔膜泵4停止工作。
图5示出了尿素计量泵装置1处于运行状态的示意图。辅助控制单元19接收到发动机控制单元23的电信号，并根据工况信号计算所需喷射的尿素量，驱动步进电机5按需求转速运动，带动隔膜泵4工作，尿素溶液从尿素箱20通过尿素进液接口2进入到尿素计量泵装置1中，通过进液单向阀3、隔膜泵4和出液单向阀6进入尿素通道，此时尿素电磁阀7处于关闭状态，尿素溶液进入尿素压力通道36，当压力大于第二单向阀10中弹簧预紧力时，进入混合室16。同时，压缩空气电磁阀12打开，压缩空气从压缩空气罐21通过压缩空气接口11进入到尿素计量泵装置1中，通过压缩空气调压阀13进入压缩空气流动通道37，当压力大于第一单向阀15中弹簧预紧力时，进入混合室16。尿素溶液与空气在混合室16充分混合后，从混合物喷射接口18流向喷嘴22，并最终进入到发动机排气系统中。在尿素通道和空气通道上分别设有第二压力传感器14和第一压力传感器9，用于检测尿素结晶的情况，当压力值高于预设值时，启动加热器17，对混合室16进行加热，融化尿素结晶。
图6示出了尿素计量泵装置处于吹扫状态的示意图。辅助控制单元19接收到发动机控制单元23的电信号，判断发动机属于停机状态，此时，步进电机5不运动，隔膜泵4不工作，尿素电磁阀7打开，由于进液单向阀3、出液单向阀6和第二单向阀10的作用，尿素溶液从尿素进液接口2和尿素回流接口8流回尿素箱20中。同时，压缩空气电磁阀12打开，压缩空气继续从喷嘴22处喷出，并将混合室16及其之后管路中的尿素溶液带出。
图7和图8示出了尿素计量泵装置1的一个具体实施例。所述混合室16由第一底座24和第二底座25组合而成，所述尿素进液接口2、隔膜泵4、压缩空气接头11、压缩空气电磁阀12、压缩空气调压阀13、第一单向阀15、第二单向阀10、第一压力传感器14、第二压力传感器9均安装在第一底座24上，尿素回流接口8、混合喷射接口18、尿素电磁阀7及加热器17安装在第二底座上。
图7示出了第一底座24与相关部件的位置关系示意图。尿素进液接口2和压缩空气调压阀13固定于第一底座24一侧，压缩空气接口11和压缩空气电磁阀12通过螺纹固定于压缩空气调压阀13上。隔膜泵4与第一底座24之间放置有进液单向阀3和出液单向阀6，并构成尿素通道；隔膜泵4包括隔膜泵支座28、膜片29、连杆30、偏心轮31、皮带32、转速传感器33等部件，步进电机5固定于隔膜泵支座28上，并通过皮带32与偏心轮31连接，偏心轮31上设置有铁质金属块，每旋转一圈，转速传感器33检测到一次信号。第一压力传感器14和第二压力传感器9安装于第一底座24中的尿素溶液回流通道35和压缩空气流动通道37上，检测尿素溶液和压缩空气的压力。第一单向阀15和第二单向阀10安装于第一底座24的一侧。加工工艺孔34的设计使得第一底座24能够通过机械加工实现。
图8示出了第二底座与相关部件的位置关系示意图。尿素回流接口8和混合物喷射接口18安装于第二底座25的一侧。尿素电磁阀7通过螺栓固在第二底座25上，加热器17插入底座中混合室16附近处，用于加热混合室16，融化尿素结晶。第一底座24和第二底座25通过螺栓连接、密封。所述混合室16的通道为弧形通道，这有利于尿素溶液与压缩空气的混合。
图9示出了第一底座24的剖视图。由图可知，第一底座24内部的管路主要包括尿素压力通道36、尿素溶液回流通道35和压缩空气流动通道37，工艺孔34的设计，使得第一底座24内部机构简单，易于加工，可以仅通过机械加工完成，底座优选地选用铝作为原料。
所述第一底座24、第二底座25上还设置有覆盖第一底座24、第二底座25的尿素计量泵罩盖26；罩盖26用于保护装置内各部件，起到保护作用，其外形可以多样，优选地设计成方形。辅助控制单元19固定在所述罩盖26上，所述罩盖26上还装有覆盖辅助控制单元19的辅助控制单元罩盖27。
所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.尿素计量泵装置，主要包括压缩空气流动通道(37)、尿素溶液回流通道(35)、混合室(16)，所述压缩空气流动通道(37)包括依次连通的压缩空气接头(11)、压缩空气电磁阀(12)、压缩空气调压阀(13)；所述尿素溶液回流通道(35)包括依次连通的尿素进液接头(2)、隔膜泵(4)、尿素回流接头(8)；所述隔膜泵(4)两端分别设置进液单向阀(6)、出液单向阀(7)，隔膜泵(4)由步进电机(5)驱动；所述压缩空气流动通道(37)通过第一单向阀(15)与混合室(16)相连，所述尿素溶液回流通道(35)通过第二单向阀(10)与混合室(16)相连；所述混合室(16)的出口依次与混合物喷射接头(18)、喷嘴(22)连接；其特征在于，所述尿素进液接口(2)和压缩空气接口(11)位于同一侧，分别与尿素箱(20)和压缩空气罐(21)的接管相连；所述混合物喷射接口(18)和尿素回流接口(8)位于同一侧，尿素回流接口(8)与尿素箱(20)相连，尿素进液接口(2)与尿素回流接口(8)所在的侧面是相对的两个侧面；还包括能够与发动机控制单元(23)连接的辅助控制单元(19)，所述压缩空气流动通道(37)上设置第一压力传感器(14)，所述尿素溶液回流通道(35)上设置有第二压力传感器(9)，混合室(16)附近设置加热器(17)，所述尿素溶液回流通道(35)上尿素回流接头(8)与第二单向阀(10)之间设置有尿素电磁阀(7)，所述第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)、压缩空气电磁阀(12)、尿素电磁阀(7)、步进电机(5)、加热器(17)均与辅助控制单元连接(19)；所述辅助控制单元(19)根据从发动机控制单元(23)接收的转速、负荷工况信号，计算出需要喷射的尿素量，并输出电流信号控制步进电机(5)的转速，进而驱动膜片泵(4)、尿素电磁阀(7)、压缩空气电磁阀(12)；第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)检测压缩空气流动通道(37)、尿素溶液回流通道(35)内的压力，并将数据传输给辅助控制单元(19)；所述辅助控制单元(19)用于接收第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)的信号来检测尿素结晶的情况，并根据尿素结晶的情况控制加热器(17)的工作。
2.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述混合室(16)由第一底座(24)和第二底座(25)组合而成，所述尿素进液接口(2)、隔膜泵(4)、压缩空气接头(11)、压缩空气电磁阀(12)、压缩空气调压阀(13)、第一单向阀(15)、第二单向阀(10)、第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)均安装在第一底座(24)上；尿素回流接口(8)、混合喷射接口(18)、尿素电磁阀(7)及加热体器(17)部件安装在第二底座(25)上。
3.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述第一压力传感器(14)设置在所述压缩空气调压阀(13)和第一单向阀(15)之间。
4.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述压缩空气电磁阀(12)在不通电的情况下保持关闭状态，所述尿素电磁阀(7)在不通电的情况下保持打开状态。
5.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述加热器(17)靠近混合室(16)的压缩空气入口处。
6.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述混合室(16)的通道为弧形通道。
7.根据权利要求2所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述第一底座(24)、第二底座(25)上还设置有覆盖第一底座(24)、第二底座(25)的尿素计量泵罩盖(26)；辅助控制单元(19)固定在所述罩盖(26)上，所述罩盖(26)上还装有覆盖辅助控制单元(19)的辅助控制单元罩盖(27)。
8.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置尿素计量供给方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)待机：压缩空气电磁阀(12)关闭，压缩空气流动通道(37)中没有空气的流动；步进电机(5)停机，尿素溶液通道中没有尿素溶液的进入；尿素电磁阀(7)打开，上一工作循环时尿素溶液回流通道(35)内残留的尿素溶液从尿素回流接口(8)流向尿素箱(20)；
(2)填充尿素溶液：发动机控制单元(23)将转速、负荷等工况信号发送至辅助控制单元(19)，辅助控制单元(19)根据发动机控制单元(23)的电信号，判断是否处于激活填充状态的工况；如果条件满足，驱动步进电机(5)以一恒定转速运动，并带动隔膜泵(4)工作，尿素溶液从尿素箱(20)通过尿素进液接口(2)进入到尿素计量泵装置(1)中，并通过进液单向阀(3)、隔膜泵(4)和出液单向阀(6)进入尿素通道，此时尿素电磁阀(7)处于开启状态，尿素溶液通过尿素回流接口(8)流回尿素箱(20)；第二压力传感器(9)检测尿素流动通道内的压力，若压力值小于预设值P1，则表示尿素箱(20)内尿素溶液不足，需要添加尿素溶液；若压力值大于预设值P2，则表示尿素溶液流动通道中存在尿素结晶或空气，隔膜泵(4)需要继续工作；如压力值处于[P1，P2]之间时，则表示填充完毕，关闭尿素电磁阀(7)，隔膜泵(4)停止工作；P1，P2为尿素泵正常工作时，第二压力传感器(9)测得的数值区间；
(3)供给尿素溶液：辅助控制单元(19)根据发动机控制单元(23)的工况电信号计算所需喷射的尿素量，驱动步进电机(5)按需求转速运动，带动隔膜泵(4)工作，尿素溶液从尿素箱(20)通过尿素进液接口(2)进入到尿素计量泵装置(1)中，通过进液单向阀(3)、隔膜泵(4)和出液单向阀(6)进入尿素通道，此时尿素电磁阀(7)处于关闭状态，尿素溶液进入尿素压力通道(36)，当压力大于第二单向阀(10)中弹簧预紧力时，进入混合室(16)；同时，辅助控制单元(19)驱动压缩空气电磁阀(12)打开，压缩空气从压缩空气罐(21)通过压缩空气接口(11)进入到尿素计量泵装置(1)中，通过压缩空气调压阀(13)进入压缩空气流动通道(37)，当压力大于第一单向阀(15)中弹簧预紧力时，进入混合室(16)；尿素溶液与空气在混合室(16)充分混合后，从混合物喷射接口(18)流向喷嘴(22)，并最终进入到发动机排气系统中；同时，辅助控制单元(19)根据压缩空气流动通道和尿素流动通道上的第一压力传感器(14)和第二压力传感器(9)检测的压力信号判断尿素结晶情况，当出现尿素结晶时，启动加热器(17)，对混合室(16)进行加热，融化尿素结晶；
(4)吹扫：辅助控制单元(19)根据发动机控制单元(23)的工况电信号，判断发动机是否属于停机状态，如果发动机停机，辅助控制单元(19)控制步进电机(5)停止运动，隔膜泵(4)停止工作，打开尿素电磁阀(7)，由于进液单向阀(3)、出液单向阀(6)和第二单向阀(10)的作用，尿素溶液从尿素进液接口(2)和尿素回流接口(8)流回尿素箱(20)中，同时，打开压缩空气电磁阀(12)，压缩空气继续从喷嘴(22)处喷出，并将混合室(16)及其之后管路中的尿素溶液带出。
CN201610105964.1A 2016-02-25 2016-02-25 尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法 Expired - Fee Related CN105756758B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610105964.1A CN105756758B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610105964.1A CN105756758B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105756758A CN105756758A (zh) 2016-07-13
CN105756758B true CN105756758B (zh) 2018-08-21

Family

ID=56331291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610105964.1A Expired - Fee Related CN105756758B (zh) 2016-02-25 2016-02-25 尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105756758B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106762044B (zh) * 2016-11-16 2019-02-19 凯德斯环保科技（烟台）有限公司 一种气体辅助式计量喷射系统及其控制方法
CN107559079A (zh) * 2017-10-10 2018-01-09 广西玉柴机器股份有限公司 柴油机后处理系统
CN108223077A (zh) * 2017-12-29 2018-06-29 凯龙高科技股份有限公司 一种用于尿素溶液计量的隔膜泵
CN111569653A (zh) * 2020-05-09 2020-08-25 江苏科技大学 一种基于船用排气脱硝系统的尿素供给模块
CN111894706B (zh) * 2020-07-24 2021-11-12 东风商用车有限公司 一种共轨式阀组控制的尿素喷射系统的控制方法
CN113669145B (zh) * 2021-09-30 2023-01-03 中国重汽集团济南动力有限公司 一种空气辅助式scr尿素双喷射故障诊断系统及方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6361754B1 (en) * 1997-03-27 2002-03-26 Clean Diesel Technologies, Inc. Reducing no emissions from an engine by on-demand generation of ammonia for selective catalytic reduction
CN102536397A (zh) * 2012-02-24 2012-07-04 扬州宇丰环保科技有限公司 车用scr系统尿素供应装置
CN104612793A (zh) * 2015-01-20 2015-05-13 西南交通大学 一种易于控制的气压式尿素计量喷射系统
CN204386852U (zh) * 2014-12-26 2015-06-10 陈庆东 一种尿素泵控制系统
CN105019987A (zh) * 2015-08-03 2015-11-04 包头北大工道发动机技术有限公司 车载尿素溶液计量雾化供给装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7065958B2 (en) * 2002-05-07 2006-06-27 Extengine Transport Systems Emission control system

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6361754B1 (en) * 1997-03-27 2002-03-26 Clean Diesel Technologies, Inc. Reducing no emissions from an engine by on-demand generation of ammonia for selective catalytic reduction
CN102536397A (zh) * 2012-02-24 2012-07-04 扬州宇丰环保科技有限公司 车用scr系统尿素供应装置
CN204386852U (zh) * 2014-12-26 2015-06-10 陈庆东 一种尿素泵控制系统
CN104612793A (zh) * 2015-01-20 2015-05-13 西南交通大学 一种易于控制的气压式尿素计量喷射系统
CN105019987A (zh) * 2015-08-03 2015-11-04 包头北大工道发动机技术有限公司 车载尿素溶液计量雾化供给装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN105756758A (zh) 2016-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105756758B (zh) 尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法
CN203308560U (zh) 发动机冷却循环系统及相应的发动机、汽车
JP4730278B2 (ja) エンジンの排気浄化装置
CN103184925B (zh) 运行冷却液回路的方法
US7568474B2 (en) Method and device for operating a diesel motor using a fuel that comprises vegetable oils or recycled vegetable oils
US4364355A (en) Electronically controlled fuel supply apparatus for internal combustion engine
CN101493027B (zh) 车辆排气处理用的空气混合计量系统
CN204344341U (zh) 一种液体喷射计量单元
CN201367941Y (zh) 新型发动机冷却液温度控制装置
CN104863768B (zh) 燃油温度控制的装置和方法
CN102486114B (zh) 一种汽车发动机冷却系统
CN103147835B (zh) 发动机冷却循环系统的控制系统及相应的控制方法
WO2012155292A1 (zh) 集成式scr还原剂储存装置
CN103352752A (zh) 具有分流冷却功能的发动机冷却循环系统及相应的车辆
CN102877925A (zh) 发动机冷却循环系统及其控制方法
WO2012155291A1 (zh) 集成式scr计量喷射系统
CN105308290B (zh) 引擎的控制装置
CN107559079A (zh) 柴油机后处理系统
CN105864458B (zh) 一种流体流量方向控制阀
CN104863672A (zh) 一种简易的气动式尿素计量喷射系统
CN201159116Y (zh) 喷射引擎进气系统
CN112282955A (zh) 提高发动机高原供油能力的方法、装置及系统
CN102536397A (zh) 车用scr系统尿素供应装置
CN211598881U (zh) 用于柴油发动机的燃油系统、具有其的柴油发动机及车辆
CN105484833A (zh) 一种液体喷射计量单元与控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180821

Termination date: 20200225

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee