CN105986864A - 一种scr喷射系统 - Google Patents

Abstract

一种SCR喷射系统，包括一个脉冲泵，一个引射真空装置，一个喷嘴，一个产生驱动信号的控制器。所述脉冲泵接受控制器脉冲信号产生压力流体，为喷嘴以及引射真空装置提供射流源。所述脉冲泵包括电磁装置，柱塞泵。所述引射真空装置包括引射管，引射腔，负压腔，引流口，电磁切换开关以及引射出口。所述喷嘴包括过滤器，喷嘴阀，旁通阀，冷却装置，旋流道，旋流喷孔。本发明之目的之一在于提供一种结构简单，适应性好，控制精度高，安装更换、维修方便的SCR喷射计量系统及其控制方法，目的之二在于降低发动机排气后处理液体喷射计量系统的成本。

Description

一种SCR喷射系统

技术领域

本发明属于发动机排气后处理技术领域，具体涉及发动机排气后处理的NOx选择催化还原（SCR）系统及其控制技术。

背景技术

液体喷射计量在化工、医疗和动力机械等领域有广泛的应用，尤其涉及内燃机动力的多项核心技术。例如，柴油发动机或者稀薄燃烧的缸内直喷汽油机，为降低尾气中的有害污染物，针对NOx污染物，采用能够在富氧环境下进行催化还原处理的NOx选择性催化还原（SCR= Selective Catalytic Reduction）技术。

SCR技术需要将例如32.5%重量浓度的尿素水溶液（也叫柴油排气处理液DEF=Diesel Exhaust Fluid，或者添蓝液AdBlue）定量喷射进柴油机排气中，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器。在催化剂的作用下，氨气就会与发动机排气中的NOx等发生催化还原反应，使NOx分解为无害的N₂、H₂O。如果DEF喷射量与排气中的NOx含量不相匹配，那么要么NOx不能够被充分还原分解，排放量增加，要么剩余不少氨气排到大气中，造成二次污染。因此SCR系统必然需要精度较高的SCR计量喷射装置以及雾化效果好的喷射溶液。

然而，现有技术多数采用低压的喷射技术。例如，美国专利（公开号：US2007/0033927）公开的技术方案借用了汽油进气口喷射系统的基本原理和结构计量燃油，喷射压力相对比较低。

此外，由于尿素水溶液本身的特性，喷射结束后，残留管路中的尿素混合液可能出现结冰；残留的溶液可能会因为失去水分而出现尿素析晶体；或者在喷嘴高温区中出现化学变化后的结晶体（缩二脲，三聚氰酸）等现象，从而导致管路堵塞或者喷嘴失效等严重后果。

对于上述问题，目前常见的解决方案是用压缩空气将残留在管路或者喷嘴内的尿素水溶液清除，或者用抽真空的方式将管路和喷嘴沿途残留的溶液抽回到尿素罐中。

消耗压缩空气会给车辆或者其它动力装置带来其它问题，有些情况下解决压缩空气来源本身就是一个难题。用抽真空的方式清除溶液目前多局限于膜片泵方案，膜片泵体积比较大，专门用于抽回溶液时会导致系统过于复杂而失去应用价值。

综上，用现有技术解决SCR系统中的残留溶液问题存在结构复杂、应用难度高等问题。十分有必要提出一种结构简单，可靠性高，便于应用的新技术方案。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种结构简单，适应性好，控制精度高，成本低，不需要气体辅助雾化和清除残余溶液的SCR喷射计量系统及其控制方法。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，即，一种SCR喷射系统，包括一个脉冲泵，一个引射真空装置，一个喷嘴，一个产生驱动信号的控制器。所述脉冲泵接受控制器脉冲信号产生压力流体，为喷嘴以及引射真空装置提供射流源。

所述脉冲泵可以是螺线管柱塞泵，包括一个电磁装置和一个柱塞泵组件，一个由电磁装置与柱塞泵组件配合形成的低压容积，一个与低压容积连通的供液通路。所述电磁装置包括螺线管、磁轭、磁隙和电枢，其中磁轭与电枢由导磁材料构成，磁隙由非导磁材料构成，所述柱塞泵组件包括柱塞和套筒，柱塞与套筒配合形成压送容积，压送容积连接进液阀和出液阀，溶液从外界进入低压容积后，一部分从进液阀进入压送容积，形成高压溶液后，从出液阀输出，另一部分则再回到低压容积。

脉冲泵工作需要一个储液罐。储液罐中的溶液通过重力进入低压容积，低压容积的最高处连接一个回液通道，回液通道通向储液罐的上端。

低压容积可以是一个溶液回路，回路的一支通过螺线管的内部，另一支位于螺线管的外部。

脉冲泵可以布置在储液罐内部较低的位置，也可以布置在储液罐的外部通过管道连接。

对于上述脉冲泵，一种可选择的方案是套筒-柱塞泵结构，即，包括一个回位弹簧，套筒在电磁装置和回位弹簧的驱动下往复运动，导致压送容积大小的交替变化，以实现溶液喷射，套筒与电枢可设计成一体，由相同或不同材料制成。

对于上述脉冲泵，另一种可选择的方案是柱塞-套筒泵结构，即，包括一个回位弹簧，柱塞在电磁装置和回位弹簧的驱动下往复运动，导致压送容积大小的交替变化。柱塞与电枢通过连接件或焊接方式连接，电枢大致为一个圆柱体，电枢包括贯通两端面的通孔。所述通孔可以具有一定的锥度，带锥度的孔向溶液压送方向扩展，用于实现溶液在内部空间的定向流动，以冷却脉冲泵和提高其工作的稳定性。

此外，对于上述脉冲泵，其回液通道中可设有单向阀，可以是球阀，也可以是膜片阀结构，以造成非对称阻力，当电枢往复运动引起溶液流动时，形成朝回液方向的净流量。

所述引射真空装置包括一个电磁切换开关，一个引射管，一个引射腔，一个负压腔以及一个引流口，引流口通过输液管路与喷嘴连接。所述电磁切换开关用于切换脉冲泵的计量状态和引射状态。引射腔与引射管同轴布置，引射腔之面积大于引射管之面积，以减小溶液流进入引射腔的阻力，引射腔经过电磁切换开关与储液罐连接。计量状态时，电磁切换开关将切断引射腔与储液罐之间的通路，溶液通过输液管路直接到达喷嘴。计量喷射过程完全结束后，停止喷射时间超过预设时间时，开始进行输液管路残余溶液清扫，电磁阀切换开关打开引射腔与储液罐之间的通路，脉冲泵驱动流体从引射管进入引射腔，从而在负压腔形成负压空间，从负压腔至喷嘴沿途的溶液通过引流口进入负压腔，再从负压腔流入储液罐，从而达到清扫输液管路的目的。

所述喷嘴包括一个依靠压力开启的喷嘴阀，当喷嘴阀前后压差达到喷嘴预设开启压力时，喷嘴阀开启并喷射尿素液。所述喷嘴阀可以是一个球阀或者是一个提升阀。所述球阀喷嘴包括一个喷孔，喷嘴的流量受喷孔的尺寸限制。所述提升阀喷嘴之流量受提升阀阀件的尺寸和升程限制。

进一步，在喷嘴阀与喷孔之间布置一个旋流道，形成与喷射方向垂直的切向速度以有利于雾化。再进一步，在喷嘴阀周围布置有散热装置，这个散热装置可以带有冷却液道，通过发动机冷却液带走热量，也可以带有散热翅片，通过对流换热带走热量。

上述喷嘴包括一个电磁式喷嘴阀开启装置。所述电磁式喷嘴阀开启装置通过电能驱动开启喷嘴阀，以便在计量喷射结束后清理管路残余溶液时，允许外面的气体反向进入喷嘴，以有利于清除残余溶液。

对于喷嘴的球阀方案，电磁式喷嘴开启装置方案被一个依靠真空度开启的旁通阀装置方案所替代。所述旁通阀与喷嘴阀反向并联，所述旁通阀可以在与喷射反向压差的作用下开启。在溶液的清除过程开始后，负压腔形成负压空间，所述旁通阀在与喷射反向压差的作用下开启，喷嘴外面的气体可以通过喷孔进入输液管路，从而有助于清除输液管路中的残余溶液。

输液管路在布置时，包括一个V型下垂段，这个下垂段最好靠近发动机排气管布置，以便管壁未被清除的溶液会积累在这个下垂段区间，当积累在其中的溶液结冰时，发动机排气管散发的热量可以快速地融冰以保证溶液的正常喷射。

对于所述喷嘴，另一种可供选择的方案为：所述喷嘴包括一个电磁喷嘴阀和喷孔。电磁喷嘴阀在电磁力的驱动下开启，其喷射量由电磁喷嘴阀开启的时间决定。在喷射计量过程结束后的溶液清除过程中，喷嘴阀也处于开启状态，以便喷孔外面的气体在负压腔的引流作用下进入输液管路，以有利于清除管路和喷嘴中的残余溶液。

为了提高喷射的计量精度，通过脉冲泵和一个压力传感器在输液管路中形成一个恒压源，所述压力传感器安装在输液管路中，通过压力传感器的信号实现对脉冲泵的闭环控制以达到输液管路压力恒定的目标，从而达到提高喷嘴计量精度的目的。

一种实用的方案是：包括一个泵支架，所述泵支架包括一个用于固定的端盖，端盖与泵支架的一端连接，脉冲泵安装在支架的另一端。安装时，端盖固定在尿素罐的顶面上，使得泵支架的另一端连同脉冲泵伸入到尿素罐的底部。

上述，泵支架可以由融冰管路替代，融冰管路内流动的是发动机冷却液，出入口都布置在端盖，所述融冰管路利用发动机冷却液循环加热尿素罐中工作溶液以达到融冰的效果。

所述引射真空装置和控制器安装于端盖之上。所述控制器用于采集各传感器信号、发动机工作状态信号以及控制脉冲泵、电磁阀等部件工作。磁阀常开，至清扫过程结束。架包括一个在泵支架的另一端，脉冲泵位

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明提供的SCR喷射系统之结构示意图之一。

图2为本发明提供的SCR喷射系统之结构示意图之二。

图3为本发明提供的SCR喷射系统之结构示意图之三。

图4为本发明提供的SCR喷射系统之脉冲泵结构示意图之一。

图5为本发明提供的SCR喷射系统之脉冲泵结构示意图之二。

图6为本发明提供的SCR喷射系统之喷嘴结构示意图之一。

图7为本发明提供的SCR喷射系统之喷嘴结构示意图之二。

图8为本发明提供的SCR喷射系统之电磁喷嘴阀结构示意图。

图9为本发明提供的SCR喷射系统之实施例结构示意图之一。

图10为本发明提供的SCR喷射系统之实施例结构示意图之二。

图11为本发明提供的SCR喷射系统之实施例结构示意图之三。

图12为本发明提供的SCR喷射系统之工作流程框图。

具体实施例

如图1所示，为本发明提供的SCR喷射系统之结构示意图之一，图示包括脉冲泵1，喷嘴2，引射真空装置3和给出驱动信号的控制器4。所述脉冲泵1接受控制器4脉冲信号产生压力流体，为喷嘴2以及引射真空装置3提供射流源。

所述脉冲泵1为套筒-柱塞式结构，包括电磁装置15，柱塞泵组件11。其中，柱塞泵组件11包括套筒21，柱塞20，回位弹簧18，进液阀13和出液阀17，套筒21与柱塞20密切配合，形成压送容积12，回位弹簧18作用于套筒21之上。电磁装置15包括螺线管14，磁轭16，磁隙19和电枢22。所述电枢22和套筒21可以合为一体设计，电枢22将套筒21包围在其中，所述磁轭16与电枢22由导磁材料构成，电枢22的前端面位于磁隙19附近。螺线管14通电后，电枢22连同套筒21在电磁装置15的驱动下，前行运动导致压送容积12缩小，压送容积12中的溶液受到挤压后压力升高，导致出液阀17开启，溶液以高压输出，并为系统提供喷射流体和引射流体，当螺线管14通电结束后，在回位弹簧18的作用下，套筒21开始回位运动，回位过程中，进液阀13开启，新的溶液进入压送容积12，准备下一个工作过程。上述具体脉冲泵的一种具体结构如图4所示。

所述引射真空装置3包括一个引射管25，一个引射腔35，一个负压腔26，一个引流口27，一个电磁切换开关32以及一个引射出口30a。所述引射腔35与引射管25同轴布置，射流源从引射管25进入，引射腔35之面积大于引射管25之面积，以减小溶液流进入引射腔35的阻力。所述电磁切换开关32包括一个驱动螺线管33，一个电磁力驱动的顶杆31，一个包含阀座29、阀件28以及阀簧34的密封阀36和一个引流道30。电磁切换开关32用于切换脉冲泵1的计量状态和引射状态。当系统处于计量状态时，密封阀36由于自身弹簧力和溶液压力作用处于关闭状态，不断流入的压力溶液经负压腔26从引流口27流出。当系统进入引射状态时，控制器4给出驱动信号，通过螺线管33驱动顶杆31克服阀簧34下行，开启密封阀36，引射流体从引流道30经引射出口30a流出，流动溶液在负压腔26形成负压空间，利用其在引流口27至喷嘴2之间管道37中形成反向流动，以达到清扫管路的目的。所述引流口27流动方向可与溶液进入引射腔35的方向垂直或呈锐角。

所述喷嘴2包括一个过滤器38，一个依靠压力开启的喷嘴阀39，一个依靠真空度开启的旁通阀43，一个依靠空气散热的冷却装置42，一个旋流道40，一个旋流喷孔41。所述喷嘴阀39可以是球阀（如图6所示）或者是提升阀（如图7所示）。高压喷射液经过滤器38过滤后，进入喷射道44，当溶液压力到达喷嘴阀39预设开启压力时，喷嘴阀39打开，喷射液进入旋流道40，经旋流后的溶液通过旋流喷孔41雾化喷出。当电磁切换开关32使密封阀36打开，使系统进入引射状态时，系统中溶液从引射真空装置3之引流道30流出，使得喷射道44内处产生负压，旁通阀43由于压差开启，同时形成抽回的流体运动，通过旋流喷孔41吸入外部气体以清扫残留在喷嘴2及管道37中的喷射液。

图2所示为本发明提供的SCR喷射系统之结构示意图之二。与本发明所提供的SCR喷射系统第一结构示意图区别之一在于：所述脉冲泵1为柱塞-套筒式泵结构。柱塞20与电枢22通过连接件或者直接连接，回位弹簧18作用于柱塞20之上。柱塞20在电磁装置15和回位弹簧18的驱动下往复运动，导致压送容积12大小的交替变化，产生喷射流体。电枢22大致为一个圆柱体，包括贯通两端面的通孔22a。所述通孔22a可以具有一定的锥度，带锥度的孔向溶液压送方向扩展，用于实现溶液在内部空间的定向流动，以冷却脉冲泵1和提高其工作的稳定性。所述脉冲泵1之具体结构如图5所示。本结构与第一结构示意图的区别之二在于：所述喷嘴2包括一个电磁式喷嘴阀开启保持装置45。所述电磁式喷嘴阀开启保持装置45通过电能驱动喷嘴2强行开启，以替代本案实施例1（见图1）中的旁通阀43的作用，以便在引射状态保持喷嘴阀打开，形成抽回的流体运动。但计量喷射与第一结构示意图的相同，仍然由溶液压力控制打开。

图3为本发明提供的SCR喷射系统之结构示意图之三，图示与本发明提供的第一结构示意图之区别之一在于：包括一个安装于输液管路37中的压力传感器46，压力传感器46检测管道37中溶液压力，并将压力信号传送至控制器4，控制器4根据所接收溶液压力信号，控制脉冲泵1启停，形成闭环控制，以维持管道37内压力稳定。从而达到提高喷嘴2a计量精度的目的。图示与本发明提供的第一结构示意图之区别之二在于：本图所示喷嘴包括一个电磁喷嘴阀2a（如图8所示）。电磁喷嘴阀2a的开启关闭完全由控制器4控制而不再依赖于溶液压力。在计量喷射状态，等压溶液进入电磁喷嘴阀2a，电磁力驱动电磁喷嘴阀2a脉冲开启，从而形成溶液计量喷射。在系统计量阶段结束后的引射状态，电磁力驱动喷嘴阀2a保持始终开启状态，以完成喷嘴及管道内的溶液清扫。在清扫结束后，控制器4不再给电磁喷嘴阀2a加电，喷嘴阀将保持关闭状态。

图4所示，为本发明提供的脉冲泵结构之套筒-柱塞泵示意图，包括柱塞泵组件11，电磁装置15，回位弹簧18，过滤器50，低压容积51回液通路52以及回液阀53。

电磁装置15包括螺线管14，内部磁轭16a，外部磁轭16b，外部磁轭端部16c，磁隙19和电枢22。外部磁轭16b通过凸起16b1的塑性变形与外部磁端部16c锁紧，同时螺线管14也被固定在其中，内部磁轭16a上部包括所述可通过流体的回液通路52，回液通路52与所述低压容积51连通，回液阀53位于回液通路52出口处，为一个膜片式结构。低压容积51包括一个电枢室51a，作为电枢往复运动空间。电枢22开有若干个沿周向分布的直槽22a，以减少电枢行动阻力以及回液的阻力。外部磁轭16b、外部磁轭端部16c、内部磁轭16a及电枢22均由导磁材料制成，磁隙19为非导磁材料。

柱塞泵组件11包括套筒21，柱塞20，进液阀13和出液阀17。套筒21与柱塞20密切配合，形成压送容积12。所述套筒21可与电枢22设计为一体，并采用相同或者不同的材料，套筒21位于电枢22内侧，包括柱塞孔54，进液道65。柱塞20包括一个出液道55，一个位于出液道55下游的限流孔56（可选择），一个位于端部的快速接头57。进液阀13为一个单向阀。所述单向阀13由阀件59、阀簧60以及阀座58组成，阀座58可与套筒21连为一体，为一个位于进液道65处并与之连通的圆锥形座面。所述出液阀17也为一个单向阀，包括出液阀件62，出液阀簧63和出液阀座61。出液阀座61固定在柱塞20上，固定可以采用紧配或者焊接等方式。

泵端64包括一个泵端进液口71，一个支撑杆66和一个限位件67，进液道65允许支撑杆66伸入并接触到单向阀件59，限位件67用于限制电枢22回位，在电枢22离开泵端64的一段距离内，支撑杆66保持与单向阀件59接触并阻止其落座，这样一方面可以在电枢22回位到初始位置时，进液单向阀13保持开启状态，使得溶液有更充足的时间进入压送容积12，另一方面，在电枢22离开泵端前行运动的一段距离内，压送容积12内的气体可以继续通过单向阀13排出，从而保证了溶液的计量精度。

过滤器50包括内部骨架68，过滤网布69，过滤器内腔70。

所述溶液喷射单元之工作过程如下：

在运动初始位置，由于回位弹簧18的作用，电枢22与限位件67靠紧，此时进液单向阀13由于支撑杆66作用处于开启状态，压送容积12中充满溶液。当电枢22在电磁力的作用下连同套筒21开始向前（向上）运动，压送容积12中的部分流体通过进液道55排出，流回低压容积51，其中包括部分气体。电枢22继续运动，压送容积12不断减小，当单向阀件59之球表面落座于锥形阀座时，进液单向阀13关闭，压送过程开始。压送容积12中的溶液压力逐渐升高，当作用于出液阀件62的压力可以克服出液单向阀17弹簧之作用力时，出液单向阀17之阀件62开启，溶液进入出液道55，经限流孔56输出。

当作用在电枢22上的电磁力消失后，在回位弹簧18的作用下电枢22开始回位行程，此时因压送容积12的膨胀导致压力下降继而出液单向阀17关闭，电枢22继续运动一定行程后，进液阀件59的运动被支撑杆66阻挡，进液单向阀13打开，溶液在压差的作用下迅速进入压送容积12，当电枢22的继续回位被限位件67阻挡而终止，本次循环结束。

在上述工作过程中，溶液从过滤器内腔70通过泵端进液道71进入整个低压容积51，并通过进液道65进入压送容积12，因电能的耗散发热，导致部分溶液在电枢空间51a中蒸发，所产生的蒸汽和泵内气体进入低压容积51，通过内部排气道52至分离腔72，并通过位于输出端壳体75上的排气泡口73排出体外。所述排气泡口73包含一个安装台阶74，可用于安装排气泡管，使气体更有效的排出泵体。

如图5为本发明提供的柱塞-套筒结构式脉冲泵示意图，与图4所提供脉冲泵示意图之主要区别在于：所述柱塞-套筒结构脉冲泵采用了柱塞20与电枢22同步运动，而套筒21固定不动的结构。电枢22大致为一个圆柱体，包括贯通两端面的通孔22a。所述通孔22a可以具有一定的锥度，带锥度的孔向溶液压送方向扩展，以实现溶液在内部空间的定向流动，以冷却脉冲泵和提高其工作的稳定性。

所述电枢22与柱塞20可以是一个整体，也可以通过连接件76进行运动传递。套筒21同轴固定在输出端壳体75a上，套筒21上设有侧向的溢流孔77与轴向的柱塞孔78连通以及与溢流孔77并联的回液通路52。柱塞20精密滑动配合装在套筒21内，其上部通过连接件76与电枢22始终接触。溢流孔77与柱塞端面20a形成进液阀13。出液阀17由出液阀件62、出液阀簧63和出液阀座61组成，出液阀座61为一个与出液阀件62配合的锥面，位于套筒21末端处。回位弹簧18设置在柱塞20和电枢22空间底部之间。

所述脉冲泵1之工作过程与图4所给脉冲泵工作过程大致相同，其区别在于：由进液道65进入的溶液通过溢流孔77进入压送容积12，当电枢22受电磁力驱动下行，通过连接件76推动柱塞20下行，一旦吸溢流孔77被柱塞20之壁面遮挡，进液阀13关闭，压送行程开始，压送容积12内溶液压力升高，进而打开出液阀17，压力溶液从出液道55输出。

进液阀13可以由一个单向阀代替。

在此过程中，通过进液道65进入的溶液连同其中的气泡，可以通过回液通路52（排气泡通道同样允许溶液通过），电枢空间51a和通孔22a直接进入排气泡口73，形成回液流带走热量。

图6为本发明提供的喷嘴结构示意图之一。所述喷嘴2为一个依靠压力开启的球阀喷嘴，包括电磁开启保持装置80，球阀39，旋流道40，进液道81，滤网38，冷却装置42，带有隔热作用的安装定位板82以及安装孔82a。所述电磁开启装置80包括一个驱动螺线管83，一个驱动件84，一个顶杆85，内磁轭86和一个含有导管内腔87的喷嘴套管88。所述驱动件84带有轴向贯通的直槽84a，作为溶液流动通道，其周边由隔磁件89密封，隔磁件89由非导磁材料制成。所述球阀39包括一个带阀座90和通液道91的前座92，一个带有阀簧室93和导流孔94的后座95，一个与阀座90之座面可密封配合的阀件96和一个位于阀簧室93之中的阀簧97。前座92与后座95紧密连接，并通过机械配合或焊接等方式固定于喷嘴套管88之中。导流孔94连接阀簧室93和旋流道40，所述旋流道40包括一个旋流喷孔40a。所述冷却装置42为一个依靠空气散热的散热片。在系统处于喷射阶段时，从进液道81进入的喷射溶液首先经滤网38过滤，再从驱动件直槽84a以及导管内腔87进入并通过通液道91到达喷嘴39处，当溶液开启压力到达球阀39预设开启压力时，球阀39打开，喷射液从导流孔94进入旋流道40，经旋流道40旋流后由旋流喷孔40a雾化喷出。当系统进入溶液抽回阶段时，电磁开启装置80接受工作信号，驱动件84带动顶杆85向下运动，并推动球阀39之阀件96，使球阀39保持打开，回抽通道畅通。

图7为本发明提的喷嘴结构之第二结构示意图，与本发明提供的喷嘴结构示意图之一之主要区别在于：所述喷嘴阀39为一个依靠压力开启的提升阀喷嘴，包括一个通液道100，一个阀件101，一个阀座102和一个作用于阀件后座面101a上的阀簧103，阀座102周边布置有隔热部件104。所述提升阀喷嘴其喷射量由喷嘴阀件101的尺寸和升程决定。

图8为本发明提供的电磁喷嘴阀之结构示意图。所述电磁喷嘴2a包括一个电磁控制部件105，一个内开阀106，一个进液嘴107，喷嘴前端108，散热器110.

电磁控制部件105包括喷嘴螺线管112，喷嘴电枢113。内开阀106包括阀件115，含座面117a的阀座117，与喷嘴电枢113连接的阀杆115a，内开阀压紧簧114，阀件115与阀杆115a以及喷嘴电枢113相连接，可采用焊接方式，在阀杆115a与喷嘴电枢113之间设有过液通道118.喷嘴前端108包括喷孔108a，喷孔108a可以是成一定角度的多孔，在进液嘴107的入口处布置有一个喷嘴过滤装置109。

常态时，由于弹簧力以及溶液压力作用，内开阀106处于关闭状态。当喷嘴螺线管112接受控制器（图中未示出）工作信号，喷嘴点塑112带动阀件115和阀杆115a克服内开阀压紧簧114的阻力向上运动，间隙113a代表内开阀106的最大升程，这时溶液经过喷嘴过滤器109穿过电枢内孔113b、过液道118和喷嘴流道118a到达内开阀106，然后经过喷孔108a喷出形成喷雾111.

在系统进入溶液抽回阶段时，将内开阀106打开,喷射液从喷孔108喷出，外界气体通过喷孔108a进入电磁喷嘴2a体内，连同其中的液体被回抽至储液罐。

上述方案中，如果进液嘴107之前端液体压力恒定，则通过喷孔108a的喷射量就与内开阀106之开启时间成正比。

图9为本发明提供的SCR喷射系统之第一实施例结构示意图，包括一个尿素罐120，一个支架121，一个端盖122，一个脉冲泵1，一个高压管123，一个喷嘴2，一个引射真空装置3，一个控制器4，一个带有SCR催化转换器124的排气管道125，沿排气流126方向依次布置有温度传感器127以及NOx或者氨气传感器128，分别位于催化转换器124两侧。

上述支架121包括脉冲泵固定台121a以及冷却水加热器121b。所述端盖122位于泵支架121的一端，脉冲泵1安装在泵支架121另一端的固定台121a上，所述支架121通过端盖122固定于尿素罐120上端面，其另一端连同固定于安装台121a上的脉冲泵1置于尿素罐120底部。

上述端盖122包括位于尿素罐120内部的各传感器（包括温度传感器129、液位传感器130等）以及冷却水进液接口131和出液接口132，冷却水加热器通过进、出液接口（131、132）与发动机冷却水道（未示出）连接，以解决各工作部件中尿素溶液结冰问题，温度传感器129可以封装在液位传感器130之电路保护管内。

上述真空引射装置3和控制器4安装于端盖122之上，置于尿素罐120上部之外侧。所述引射真空装置3包括一个引射管25，一个快速接头57a，一个引射腔35，一个负压腔26，一个引流口27，一个电磁切换开关32以及一个引射出口30a，所述引射出口30a通过管道133将进入引射真空装置3的尿素溶液导回尿素罐120。所述控制器4用于给出各控制阀件以及脉冲泵工作信号，存储各传感器信息和来自发动机ECU（图中未示出）的信号。

上述脉冲泵1为所述套筒-柱塞结构脉冲泵（如图4所示），包括柱塞泵组件11，电磁装置15，回位弹簧18，过滤器50，排气泡管134。柱塞泵组件11包括套筒21，柱塞20，进液阀13和出液阀17。电磁装置15包括螺线管14，内部磁轭16a，外部磁轭16b，外部磁轭端部16c，磁隙19和电枢22。所述排气泡管出口134处包括一端折弯134a，或者在134a的出口处罩以过滤装置，以有效防止污物进入泵体，也可以在排气泡管134出口处安装过滤器（如图10中所示）。所述柱塞20之端部包括一个管接头57。

上述高压管123一端连接管接头57，另一端连接引射真空装置3之引射管端部之接头57a。

上述喷嘴2如图6所示，由安装定位板82安装于排气管道125之上，并通过安装孔82a用螺栓137压紧。所述喷嘴2之进液道81包括一个快接公头81a，与两端带快接母头的喷射导管138之一端母头138a对接，喷射导管138的另一端母头138b与真空引射装置引流口处快接公头27a对接。所述喷射导管138与喷嘴2通过o圈139密封，与真空引射装置3通过o圈140密封。

上述本发明之SCR系统之工作过程如下。

系统处于初始状态时，电磁切换开关32以及电磁开启装置80处于关闭状态。尿素罐120中工作溶液经过过滤器50后，由泵端64进液口71进入脉冲泵1，当脉冲泵1接受来自控制器4的工作信号时，电枢22开始运动，泵体内溶液经高压管123输出。高压溶液从引射真空装置3之引射管25进入，由于电磁切换开关32关闭，高压溶液压入负压腔26后，经引流口27进入喷射导管138，并依靠溶液压力开启安装于排气管道125上的喷嘴阀2，将尿素溶液以雾化的形式喷射进入排气管125中，并在发动机排气高温的作用下热解为氨气，与发动机排气126混合均匀进入SCR催化转换器124，其中的NOx将被高效分解为无害的N₂和H₂O，达到净化尾气的目的。温度传感器127以及NO传感器128将实时测量排气温度和转换器下游的NOx浓度或者氨气浓度，反馈给控制器4或者发动机控制器（未示出），用于判断SCR系统对NOx的转换效率，确定对喷射的工作液的实时闭环修正。

当喷射过程结束时，控制器4给出信号，使脉冲泵1以给定的喷射流量保持工作状态，同时，控制器4驱动电磁切换开关32和电磁开启装置80开启。负压腔26中尿素溶液从引射真空装置3之引射出口30a输出，并经导管133流回尿素罐120。而流动溶液则在负压腔26中产生真空压差，此时，由于喷嘴2受电磁力作用处于开启状态，排气管中的气体通过喷嘴2被吸入，至引流口27的喷射流道形成回流气体，从而达到回抽清扫管道中残余溶液的目的。在回抽结束后，发动机完全停机，则喷嘴2保持关闭状态。

图10所示为本发明提供的SCR喷射系统之第二实施例结构示意图，本实施例与上述第一实施例之区别在于：所述脉冲泵为柱塞-套筒式泵结构，具体结构如图5所述。本实施例与第一实施例的区别之二在于：所述喷嘴阀为一个提升阀式结构（如图7所示）。其工作过程与实施例之一之过程基本相同，在计量喷射阶段时，由脉冲泵1泵出的高压溶液经喷射导管138至喷嘴进液道81。由滤网38过滤后，洁净工作液从驱动件84之直槽84a进入顶杆腔87，并进一步到达喷嘴阀39处。当溶液压力高于喷嘴阀开启压力时，阀件101打开，将工作液以喷雾形式喷入排气管道125，与排气126混合。在溶液回抽阶段时，喷嘴阀39由电磁开启装置80控制保持打开，形成回抽通道。

图11为本发明提供的SCR喷射系统之第三实施例结构示意图，与本发明提供的第一实施例之主要区别之一在于：所述喷嘴为一个电磁喷嘴阀2a（如图8所示）。通过螺栓141安装于排气管道125之上，当控制器4发出给定脉宽的驱动信号后，开关阀106打开，将计量喷射液喷射入排气管道125中，并与尾气流126混合后进入催化转化器124，进行排气处理。喷射过程结束进入回抽状态时，喷嘴阀2a保持开启状态，真空引射装置3之电磁切换开关32同时切换至开启状态，系统进入回抽过程。与本发明提供的第一实施例之主要区别之二在于：包括一个安装于输液导管138之上的压力传感器46，由密封垫46b密封。压力传感器包括一个引线接口46a，与控制器4连接。控制器4通过压力传感器46的压力信号实现对脉冲泵1的闭环控制，以达到输液管道138内压力恒定的目的，从而提高喷嘴2a计量的精度。

如图12所示，为本发明提供的SCR喷射系统及其控制方式之控制逻辑图。由图所示，系统首先进入预工作状态，控制器上电（如步骤150），控制器4根据接受的发动机信息以及各传感器信息判断是否进入计量喷射状态（如步骤151），当测得发动机排气温度允许以及排气中NOx含量过高时，进行尿素喷射，喷嘴阀2依靠压力或被电磁力开启，并给出喷射流量（如步骤152）。当系统停止喷射时，根据预设停喷时间，判断是否超时（如步骤153），如果是，则控制器4给出驱动信号，脉冲泵1按可最小可维持工作喷射量工作（如步骤154），以冷却喷嘴，并进一步判断，计量状态是否结束（如步骤156）。如果是，则进入残余溶液回抽阶段，控制器4使喷嘴阀2保持打开状态，并使脉冲泵1按设定的流量稳定泵出尿素液，同时打开真空引射装置之电磁切换开关（如步骤155），喷射溶液通过引射真空装置直接流被抽回到尿素罐，使负压腔形成负压26，利用负压产生的回流气体，清除管路中残余溶液。在回抽过程中，判断系统清扫时间是否达到预设回抽时间（如步骤157），如果不是，则继续执行回抽命令，如果是，则停止脉冲泵1工作，喷嘴阀2被关闭，同时关闭真空引射装置之电磁切换开关（如步骤158）。至此，系统工作结束。

上述过程中，允许为了保护喷嘴2或者2a防止过热结晶等，在排气温度较高的情况下，即使不需要喷射尿素水溶液，也可以适当喷射一定的溶液以降低喷嘴2或者2a的温度。

另，喷射导管138在布置上考虑V型或者U型液体存储空间，这个存储空间用于存储附着在管道内壁面的残余液体向最低点的缓慢积累，这个V型或者U型液体存储空间可以通过布置导管138的形状实现，这个存储空间的最低点可以选择在排气管附近，以缩短低温融冰所需要的时间。

本发明提供的SCR喷射系统以及其它基于本发明精神实质的进一步的方案均属本发明公开和保护的范围之内。

Claims (18)

1.一种SCR喷射系统，包括一个脉冲泵，一个喷嘴，一个引射真空装置。

2.如权利要求1所述SCR喷射系统，其特征在于：引射真空装置所需的液体射流由脉冲泵提供。

3.如权利要求2所述SCR喷射系统，其特征在于：所述引射真空装置包括引射管，引射腔，负压腔和引流口。

4.如权利要求3所述SCR喷射系统，其特征在于：所述引射腔和引射管同轴布置，引射腔之面积大于引射管之面积。

5.如权利要求1-4之一项所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述引射真空装置包括一个电磁切换开关，用于切换脉冲泵的计量状态和引射状态。

6.如权利要求5 所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴包括一个依靠压力开启的喷嘴阀，达到所定压力时，喷嘴阀开启。

7.如权利要求6所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴阀为一个球阀，喷嘴包括喷孔，喷嘴的流量受喷孔的尺寸限制。

8.如权利要求6所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴阀为一个提升阀，喷嘴流量受提升阀的尺寸和升程的限制。

9.如权利要求7或者8所述的SCR喷射系统，所述喷嘴包括一个电磁开启装置，所述电磁开启装置通过电能驱动开启喷嘴阀，以便形成液体抽回的流体运动。

10.如权利要求7或者8所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴包括一个依靠真空度开启的旁通阀。

11.如权利要求5所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴包括一个电磁喷嘴阀，液体的喷射量由所述电磁阀开启的时间长短来计量。

12.权利要求11所述的SCR喷射系统，其特征在于：包括一个压力传感器，所述脉冲泵根据压力传感器的信号工作，以保持喷嘴入口处的压力恒定

如权利要求9-12之一项所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴包括旋流道。

13.如权利要求9-12之一项述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴包括依靠空气散热的冷却装置。

14.如权利要求9-12所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述脉冲泵包括一个柱塞泵组件和一个电磁装置。

15.如权利要求15所诉的SCR喷射系统，其特征在于：所述柱塞泵组件包括柱塞和套筒，电磁装置驱动柱塞运动。

16.如权利要求15所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述柱塞泵组件包括柱塞和套筒，电磁装置驱动套筒运动。

17.如权利要求16或17所述的SCR喷射系统，其特征在于：包括一个泵支架和尿素罐，泵支架包括一个端盖，端盖与泵支架的一端连接，脉冲泵安装在泵支架的另一端，安装时，端盖固定在尿素罐的顶面上，以至于脉冲泵伸入到尿素罐的底部。

18.如权利要求18所述SCR喷射系统，其特征在于：所述引射真空装置固定在端盖上。