CN106593588A - 共轨组件、尿素喷射系统及其应用 - Google Patents

Abstract

一种共轨组件，用于尿素喷射系统中，其包括相互连接的至少第一共轨以及第二共轨，其中所述第一共轨包括第一壳体、安装在所述第一壳体上的压力检测装置以及压力调节装置。所述第一壳体包括第一尿素进口通道、第一尿素出口通道、与所述第一尿素进口通道相连的至少一个第一输送口以及与所述第一尿素出口通道相连的至少一个第一回流口。所述压力检测装置与所述第一尿素进口通道相连。所述压力调节装置能够将所述第一尿素进口通道与所述第一尿素出口通道连通或者截断。本发明还揭示了一种尿素喷射系统以及共轨组件的应用。本发明通过至少将第一共轨与第二共轨串联起来，可以根据不同的应用要求选择合适数目的共轨进行组合，扩展能力较强。

Description

共轨组件、尿素喷射系统及其应用

本分案申请是申请日为2015年3月11日，申请号为201510105796.1，发明名称为“共轨组件、尿素喷射系统及其应用”的中国发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种共轨组件、尿素喷射系统及其应用，属于发动机尾气后处理技术领域。

背景技术

共轨系统在发动机的燃油喷射系统中的应用由来已久。这种燃油喷射的共轨因为需要承受非常高的压力，其结构是非常受限制的。由于圆筒结构相较于其他结构能够承受较高的压力，因此现有燃油喷射的共轨几乎均采用圆筒结构。

随着各国尾气排放标准的越趋严格，对作为尾气处理的尿素喷射系统提出更高的要求。如何控制尿素喷射系统中的压力成为业界普遍存在的技术问题。

另外，特别是针对大功率发动机的尾气处理，其尿素喷射系统的管道往往比较长，压力损失比较大，因此需要提供一种能够稳定系统压力的共轨、该共轨的应用以及具有该共轨的尿素喷射系统。

另外，当共轨应用在大型发动机后处理系统中时，为了满足不同的设计要求，往往需要设计与之相匹配的共轨，这种解决方案极大地增加了成本。

因此，有必要设计一种基于将若干共轨进行组合的新型共轨组件以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种扩展能力较强的共轨组件、尿素喷射系统及其应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种共轨组件，用于尿素喷射系统中，所述共轨组件包括相互连接的至少第一共轨以及第二共轨，其中所述第一共轨包括第一壳体、安装在所述第一壳体上的压力检测装置以及压力调节装置；所述第一壳体包括用以供尿素溶液进入的第一尿素进口通道、用以供尿素溶液流出的第一尿素出口通道、与所述第一尿素进口通道相连的至少一个第一输送口以及与所述第一尿素出口通道相连的至少一个第一回流口；所述压力检测装置与所述第一尿素进口通道相连；所述压力调节装置被连接在所述第一尿素进口通道与所述第一尿素出口通道之间，所述压力调节装置能够将所述第一尿素进口通道与所述第一尿素出口通道连通或者截断；所述第二共轨包括第二壳体，所述第二壳体包括与所述第一尿素进口通道连通的第二尿素进口通道、与所述第一尿素出口通道连通的第二尿素出口通道、与所述第二尿素进口通道相连的至少一个第二输送口以及与所述第二尿素出口通道相连的至少一个第二回流口；所述第一壳体大致呈长方体，其包括第一端面、第二端面、第三端面以及第四端面，其中所述第一端面与所述第二端面相对设置，所述第三端面与所述第四端面相对设置；所述第一壳体还包括与所述第一、第二、第三、第四端面均垂直的正面以及与所述正面相对的背面，其中所述正面的四个角落均开有贯穿所述背面的安装孔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述共轨组件包括连接所述第一尿素进口通道与所述第二尿素进口通道的第一连接管，以及连接所述第一尿素出口通道与所述第二尿素出口通道的第二连接管。

本发明还涉及一种尿素喷射系统，用以处理发动机的尾气，所述尿素喷射系统包括尿素罐、用以将所述尿素罐内的尿素溶液向外抽出的流体输送装置、与所述流体输送装置相连的共轨组件、与所述共轨组件相连的喷嘴 以及用以控制所述尿素喷射系统的控制器，所述流体输送装置包括用以抽取尿素溶液的泵，所述共轨组件为上述的共轨组件，其中所述喷嘴与所述第一输送口连通。

本发明还涉及一种上述共轨在功率超过500千瓦的柴油发动机尾气处理系统中的应用。

相较于现有技术，本发明的第一共轨设有用以供尿素溶液进入的第一尿素进口通道以及用以供尿素溶液流出的第一尿素出口通道，所述压力调节装置能够将所述第一尿素进口通道与所述第一尿素出口通道连通或者截断，以调节系统压力；另外，通过至少将第一共轨与第二共轨串联起来，可以根据不同的应用要求选择合适数目的共轨进行组合，扩展能力较强。

附图说明

图1是本发明用于发动机尾气处理的尿素喷射系统的原理图。

图2是图1中共轨组件的立体图。

图3是图2的俯视图。

图4是图2的仰视图。

图5是本发明共轨组件在某一位置处的剖视图。

图6是图2的局部分解图。

图7是图2中第一共轨的立体分解图。

图8是图2中第一共轨的剖视图。

具体实施方式

请参图1所示，本发明揭示了一种能够应用于大型发动机的尾气后处理的尿素喷射系统100，所述尿素喷射系统100包括尿素罐1、与所述尿素罐1相连的过滤器组件3、用以输送所述尿素溶液的流体输送装置4、与所述流体输送装置4相连的共轨组件5、与所述共轨组件5相连的若干喷嘴6以及用以控制所述尿素喷射系统100的控制器2。

在本发明图示的实施方式中，所述发动机200为功率一般超过500千 瓦的大功率发动机。所述流体输送装置4设有用以泵送尿素溶液的泵41(例如齿轮泵等)。在本发明图示的实施方式中，所述控制器2安装在所述流体输送装置4上，以实现集成化。所述喷嘴6用以向发动机排气管201中喷射雾化的尿素溶液。经过雾化的尿素溶液在所述发动机排气管201中被分解成氨气，所述氨气能够与尾气中的氮氧化物发生反应，从而降低氮氧化物的排放。鉴于这种尾气处理技术的原理对所属技术领域的技术人员是熟知的，本发明在此不再赘述。

请参图2至图8所示，在本发明图示的实施方式中，所述共轨组件5包括串联在一起的第一共轨51、第二共轨52、第三共轨53、第四共轨54以及第五共轨55。所述第二、第三、第四、第五共轨52、53、、54、55的结构相同，所述第一共轨51与所述第二共轨52的结构非常的类似，以便于共用设备/模具，节省制造成本。以下仅以第一共轨51为例，进行详细描述。

请参图7及图8所示，所述第一共轨51用以调节尿素喷射系统100中的压力。具体地，所述第一共轨51包括第一壳体511、安装在所述第一壳体511上的压力检测装置512以及压力调节装置513。所述第一壳体511大致呈长方体，其包括第一端面5111、第二端面5112、第三端面5113、第四端面5114、正面5115以及与所述正面5115相对的背面5116(参图4所示)。其中，所述第一端面5111与所述第二端面5112相对设置；所述第三端面5113与第四端面5114相对设置；所述正面5115与所述第一端面5111、第二端面5112、第三端面5113以及第四端面5114均垂直。所述正面5115的四个角落均开有将所述第一共轨51安装固定到预定位置处的安装孔5117(参图8所示)。所述背面5116设有用以安装所述压力调节装置513的安装槽5118。

所述第一壳体511还包括用以供尿素溶液进入的第一尿素进口通道5141、用以供尿素溶液流出的第一尿素出口通道5151、与所述第一尿素进口通道5141相连的若干第一输送口5142以及与所述第一尿素出口通道5151相连的若干第一回流口5152。所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口通道5151贯穿所述第一端面5111及/或第二端面5112。在本发明图示的实施方式中，所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口通道5151均贯穿所述第一端面5111。所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口通道5151相互平行，从而便于加工。在本发明图示的实施方式中，所述第三端面5113上设有三个第一输送口5142以及三个与所述第一输送口5142相连的第一输送接头5143。每个第一输送接头5143均垂直于所述第一尿素进口通道5141。三个所述第一输送接头5143间隔的分布在所述第一端面5111与第二端面5112之间。在本发明图示的实施方式中，靠近所述第三端面5113那个第一输送接头5143上安装有尿素质量传感器516。当然，在其他实施方式中，所述尿素质量传感器516也可以被安装于任何一个第一输送接头5143上；或者也可将三个第一输送接头5143上全部安装有尿素质量传感器516。

在本发明图示的实施方式中，所述第一回流口5152也为三个，在所述第四端面5114上设置三个第一回流口5152及三个与所述第一回流口5152相连的第一回流接头5153。每个第一回流接头5153均垂直于所述第一尿素出口通道5151。三个所述第一回流接头5153也间隔的分布在所述第一端面5111与第二端面5112之间。所述第一输送口5142贯穿所述第三端面5113，所述第一回流口5152贯穿所述第四端面5114。所述第一回流接头5153的数量与所述第一输送接头5143的数量相同，但安装方向相反。每一个第一输送口5142与相应的第一回流口5152对齐设置。

在本发明图示的实施方式中，所述压力检测装置512为压力传感器，其被安装在所述第二端面5112上并与所述第一尿素进口通道5141连通。在本发明图示的实施方式中，所述压力调节装置512为压力控制阀，其被安装在所述安装槽5118中。如此设置，从功能上讲，所述压力控制阀被连接在所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口通道5151之间，所述压力控制阀能够将所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口 通道5151连通或者截断。例如，当所述压力传感器检测到所述第一尿素进口通道5141内的压力大于设定值时，所述控制器2将所述压力控制阀打开，从而实现泄压功能。

本发明的第一共轨51与现有燃油喷射的共轨是非常不同的。首先，经过大量的数据分析，本发明应用在尿素喷射系统100中的共轨所需要承受的压力远小于燃油喷射的共轨。基于这种分析，本发明所揭示的长方形的第一壳体511具备较好的加工性。更为重要的是，这为将第一尿素出口通道5151集成在所述第一共轨51中的方案提供了可行性。当然，在本发明图示的实施方式中，所述第一尿素进口通道5141的直径要大于所述第一尿素出口通道5151的直径。这种设计的理由在于，通过科学分析，发现所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口通道5151需要承受的压力也是不同的。

所述第二共轨52与所述第一共轨51的结构非常类似，简要描述如下。

所述第二共轨52包括第二壳体521，所述第二壳体521包括与所述第一尿素进口通道5141连通的第二尿素进口通道5241、与所述第一尿素出口通道5151连通的第二尿素出口通道5251、与所述第二尿素进口通道5241相连的若干第二输送口5242以及与所述第二尿素出口通道5251相连的若干第二回流口5252。

另外，所述共轨组件5还包括连接所述第一尿素进口通道5141与所述第二尿素进口通道5241的第一连接管517，以及连接所述第一尿素出口通道5241与所述第二尿素出口通道5251的第二连接管518。所述第一连接管517与所述第二连接管518均是空心管，以实现尿素溶液在第一共轨51以及第二共轨中的流动。

可以理解，本发明包括若干第一连接管517以及若干第二连接管518，以将所述第一共轨51、第二共轨52、第三共轨53、第四共轨54以及第五共轨55均串联起来。如此设置，可以根据不同的应用要求选择合适数目的共轨进行组合，扩展能力较强。

另外，安装在所述第一共轨51上的压力控制阀有三个作用：第一、协助建立尿素管路中的压力；第二、压力建立后的稳压控制；第三、在所述尿素喷射系统100停止之前，借助所述泵41的反向转动，将所述尿素罐1中的空气抽入所述尿素喷射系统的管路中以排空所述管路中的尿素溶液。

具体地，当系统刚开始建立压力时，管路中可能存在大量的空气，而空气的可压缩性容易导致建压失败。本发明所设计的压力控制阀巧妙的解决了此类问题。在系统刚开始建压时，所述控制器2控制打开所述压力控制阀(例如使所述压力控制阀处于某一固定的开度或者变化的开度)，将所述第一尿素进口通道5141与所述第一尿素出口通道5151连通以提供一个通道来释放管路中的空气，便于管路的快速建压。

当系统建压完成后，为了保证所述第一共轨51中的尿素压力维持在设定的压力附近并基本恒定，所述控制器2会快速调节所述压力控制阀的开度，从而通过控制尿素溶液的回流量来达到调节压力的目的。

在所述尿素喷射系统100停止之前，所述控制器2将所述压力控制阀打开，所述泵41反向转动，将所述尿素罐1中的空气抽入所述尿素喷射系统的管路中以排空所述管路中的尿素溶液。需要说明的是：在所述尿素喷射系统100停止之前是指所述控制器2已经接到系统即将停机的信号，此时所述喷嘴6已经停止喷射，但是所述泵41仍然在转动(例如反转)。排空所述管路中的尿素溶液，其目的在于防止因尿素溶液结冰、膨胀而损坏系统。

在本发明图示的实施方式中，所述对应于每一个共轨的喷嘴6设置为三个。每个喷嘴6设有与对应的输送口连通的输送管路61及与对应的回流口连通的回流管路62。如此设置，一方面，所述喷嘴6能够将尿素溶液喷射至所述排气管201内进行化学反应；另一方面，又能够利用回流的尿素溶液对所述喷嘴6进行冷却。回流的尿素溶液首先通过回流管路62全部汇集到对应的共轨中，然后再通过回流管道300统一回流到所述尿素罐1中。现有技术中，通常采用直接将所述回流管路62引入到所述尿素罐1中的方案，这种方案会使每一个喷嘴6都需要一根独立的回流管路62，成本较高。另外，结合本发明的应用，特别是在大功率发动机的尾气处理系统中，所述尿素罐1与所述喷嘴6之间的管路长度往往较大，现有的这种回流设计不能满足要求。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，例如“前后贯穿”指的是在未安装其他零件之前是贯穿的，再例如对“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等方向性的描述，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (4)

1.一种共轨组件，用于尿素喷射系统中，其特征在于：共轨组件包括相互连接的至少第一共轨以及第二共轨，其中所述第一共轨包括第一壳体、安装在所述第一壳体上的压力检测装置以及压力调节装置；所述第一壳体包括用以供尿素溶液进入的第一尿素进口通道、用以供尿素溶液流出的第一尿素出口通道、与所述第一尿素进口通道相连的至少一个第一输送口以及与所述第一尿素出口通道相连的至少一个第一回流口；所述压力检测装置与所述第一尿素进口通道相连；所述压力调节装置被连接在所述第一尿素进口通道与所述第一尿素出口通道之间，所述压力调节装置能够将所述第一尿素进口通道与所述第一尿素出口通道连通或者截断；所述第二共轨包括第二壳体，所述第二壳体包括与所述第一尿素进口通道连通的第二尿素进口通道、与所述第一尿素出口通道连通的第二尿素出口通道、与所述第二尿素进口通道相连的至少一个第二输送口以及与所述第二尿素出口通道相连的至少一个第二回流口；所述第一壳体大致呈长方体，其包括第一端面、第二端面、第三端面以及第四端面，其中所述第一端面与所述第二端面相对设置，所述第三端面与所述第四端面相对设置；所述第一壳体还包括与所述第一、第二、第三、第四端面均垂直的正面以及与所述正面相对的背面，其中所述正面的四个角落均开有贯穿所述背面的安装孔。

2.如权利要求1所述的共轨组件，其特征在于：所述共轨组件包括连接所述第一尿素进口通道与所述第二尿素进口通道的第一连接管，以及连接所述第一尿素出口通道与所述第二尿素出口通道的第二连接管。

3.一种尿素喷射系统，用以处理发动机的尾气，所述尿素喷射系统包括尿素罐、用以将所述尿素罐内的尿素溶液向外抽出的流体输送装置、与所述流体输送装置相连的共轨组件、与所述共轨组件相连的喷嘴以及用以控制所述尿素喷射系统的控制器，所述流体输送装置包括用以抽取尿素溶液的泵，所述共轨组件为权利要求1或2所述的共轨组件，其中所述喷嘴与所述第一输送口连通。

4.一种共轨组件在功率超过500千瓦的柴油发动机尾气后处理系统中的应用，其特征在于，所述共轨组件为权利要求1或2所述的共轨组件。