CN108625944A - 集成装置、尾气后处理系统以及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种泵与喷嘴的集成装置，其包括泵组件以及喷嘴组件。所述泵组件包括电机机壳总成、磁力罩组件以及泵壳体总成。所述电机机壳总成包括电磁屏蔽罩以及电机线圈。所述泵壳体总成包括与所述泵连通的入口通道以及出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件相连通。所述泵壳体总成还包括相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件。所述集成装置包括单独的控制器，所述控制器包括电路板，所述电机线圈与所述喷嘴线圈均连接到所述电路板上。所述集成装置还包括至少部分围绕在所述壳体外的隔热罩。本发明的集成装置结构简单、紧凑，控制精确较高。此外，本发明还涉及一种尾气后处理系统以及控制方法。

Description

集成装置、尾气后处理系统以及控制方法

技术领域

本发明涉及一种集成装置、尾气后处理系统以及控制方法，属于发动机尾气后处理技术领域。

背景技术

随着内燃机汽车的排放标准越来越严，为了降低排气中氮氧化合物等有害物质，目前业界通常采用的后处理技术是选择性催化还原(SCR)，并在SCR的上游安装向排气中喷射尿素溶液。尿素溶液发生水解、热解产生氨气，并与氮氧化合物等发生化学反应，进而降低有害物质的浓度。

目前市场上的尿素喷射系统通常包括空气辅助系统和非空气辅助系统。当然，无论哪种系统均包括尿素箱总成、通过低压管道与所述尿素箱总成相连的泵供给单元、通过高压管道与泵供给单元相连的喷嘴模块以及控制器。泵供给单元中包括尿素泵以及压力传感器等，喷嘴模块包括尿素喷嘴等。尿素泵与尿素喷嘴间隔较远的距离，并通过尿素管相连。另外，现有的尿素喷射系统包含较多的零部件，安装复杂，成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种维护方便且隔热效果较好的集成装置、尾气后处理系统以及控制方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种泵与喷嘴的集成装置，其中所述泵用以向所述喷嘴泵送流体介质，所述喷嘴用以向发动机的排气中喷射该流体介质，所述集成装置包括壳体、至少部分安装于所述壳体内的泵组件以及与所述泵组件相配合的喷嘴组件，其中所述壳体包括位于所述泵组件的上游且与所述泵组件连通的入口通道以及位于所述泵组件的下游且与所述泵组件连通的出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件连通；所述泵组件包括用以驱动泵的电机线圈、与所述电机线圈相互作用的磁性体以及相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件，其中所述第一齿轮组件包括第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合，所述壳体设有收容所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿轮槽，所述齿轮槽的一侧设有与所述入口通道连通的进液腔，所述齿轮槽的另一侧设有与所述出口通道连通的出液腔；所述喷嘴组件包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈；

所述集成装置包括位于所述壳体外的控制器，所述控制器包括电路板，所述电机线圈与所述喷嘴线圈均连接到所述电路板上；

所述集成装置还包括至少部分围绕在所述壳体外的隔热罩。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电机线圈与所述喷嘴线圈通过线束连接到所述电路板。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵为尿素泵，所述喷嘴为尿素喷嘴，所述流体介质为尿素溶液。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述控制器对所述尿素泵以及所述尿素喷嘴分别进行独立控制。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述集成装置包括连接在所述出口通道与所述入口通道之间的溢流元件。

本发明还涉及一种泵与喷嘴的集成装置，其中所述泵用以向所述喷嘴泵送流体介质，所述喷嘴用以向发动机的排气中喷射该流体介质，所述集成装置包括泵组件以及喷嘴组件；所述泵组件包括电机机壳总成、至少部分位于所述电机机壳总成内的磁力罩组件以及与所述电机机壳总成相配合的泵壳体总成；所述电机机壳总成包括电磁屏蔽罩以及至少部分位于所述电磁屏蔽罩内的电机线圈；所述磁力罩组件包括至少部分插入所述电机线圈中的金属罩以及收容于所述金属罩内的转子；所述泵壳体总成包括位于所述泵的上游且与所述泵连通的入口通道以及位于所述泵的下游且与所述泵连通的出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件相连通；所述泵壳体总成还包括相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件，其中所述第一齿轮组件包括第一齿轮轴以及第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮轴以及第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合，所述转子固定在所述第一齿轮轴上；所述泵壳体总成设有收容所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿轮槽，所述齿轮槽的一侧设有与所述入口通道连通的进液腔，所述齿轮槽的另一侧设有与所述出口通道连通的出液腔；所述喷嘴组件包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈；

所述集成装置包括位于所述泵组件以及所述喷嘴组件外的控制器，所述控制器包括电路板，所述电机线圈与所述喷嘴线圈均连接到所述电路板上；

所述集成装置还包括至少部分围绕在所述泵组件以及喷嘴组件外的隔热罩。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵为尿素泵，所述喷嘴为尿素喷嘴，所述流体介质为尿素溶液。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述电机线圈与所述喷嘴线圈通过线束连接到所述电路板。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵组件还包括收容在所述金属罩内且位于所述转子下方的弹性体，所述弹性体能够被压缩以吸收因尿素结冰所产生的膨胀体积。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵壳体总成还设有位于所述进液腔中的第一抗冻棒以及位于所述出液腔中的第二抗冻棒，所述第一抗冻棒与所述第二抗冻棒均能够在尿素结冰时被压缩。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴总成包括与所述喷嘴线圈相互作用的磁性部、至少部分收容所述磁性部的第一套筒、位于所述磁性部下方的阀针部、至少部分收容所述阀针部的第二套筒、作用在所述磁性部与所述阀针部之间的弹簧、与所述阀针部配合的阀座以及与所述阀座分开制作并贴靠在所述阀座上的旋流片，所述旋流片设有若干旋流槽。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴线圈位于所述磁性部的外围，所述阀针部设有阀针，所述第一套筒与所述第二套筒相固定以形成围绕在所述阀针部的外围的空间，所述阀针设有与所述空间相连通的通孔，所述第二套筒设有连通所述空间与所述旋流槽的连通槽，所述阀座设有与所述阀针相配合的喷射孔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述磁力罩组件包括位于所述金属罩下方的板片部，所述板片部通过若干螺钉被固定在所述泵壳体总成上。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵壳体总成包括第一壳体，所述第一壳体包括第一上表面、第一下表面以及第一侧面，其中所述第一上表面设有第一环形槽、被所述第一环形槽包围的第一岛部以及收容在所述第一环形槽中的第一密封圈，所述板片部向下抵压所述第一密封圈；所述第一岛部设有贯穿所述第一下表面的第一定位孔以及贯穿所述第一下表面的第二定位孔，所述尿素泵包括收容在所述第一定位孔中的第一轴套以及收容在所述第二定位孔中的第二轴套，其中所述第一齿轮轴插入所述第一轴套中，所述第二齿轮轴插入所述第二轴套中。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一岛部还包括贯穿所述第一上表面且与所述第二定位孔连通的第一导流槽以及贯穿所述第一上表面且与出液腔连通的第一出口孔；所述第一上表面还设有位于所述第一岛部的旁侧且用以收容传感器的传感器收容孔，所述集成装置包括传感器用以检测温度和压力；所述第一壳体还设有与所述传感器收容孔相连通的第二出口孔。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一壳体设有溢流元件收容槽，所述集成装置设有安装于所述溢流元件收容槽内的溢流元件；当所述出口通道的压力高于设定值时，所述溢流元件打开以将部分尿素溶液返回到所述入口通道内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵壳体总成包括位于所述第一壳体的下方且与所述第一壳体连接的第二壳体，所述第二壳体包括第二上表面以及第二下表面，所述齿轮槽贯穿所述第二上表面与第二下表面。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵壳体总成包括位于所述第二壳体的下方且与所述第二壳体连接的第三壳体，所述第三壳体包括本体部以及自所述本体部向下延伸的凸起部，其中所述本体部设有第三上表面，所述第三上表面设有第三环形槽以及被所述第三环形槽包围的第三岛部。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴组件包括喷嘴总成以及套接在所述喷嘴总成的外部的水冷底座，所述水冷底座设有安装槽、第一冷却通道、与所述第一冷却通道间隔设置的第二冷却通道以及密封在所述安装槽的外围的端盖，所述喷嘴总成在所述端盖与所述第二套筒之间形成了连通所述第一冷却通道与所述第二冷却通道的环形冷却槽，所述第一冷却通道与入口接头连接用以供发动机冷却液注入，所述第二冷却通道与出口接头连接用以供发动机冷却液流出。

本发明还涉及一种尾气后处理系统，包括尾气后处理的喷射系统以及尾气后处理的封装系统，其中所述喷射系统包括前述的集成装置，所述封装系统包括位于所述集成装置下游的载体。

本发明还涉及一种集成装置的控制方法，所述集成装置为前述的集成装置，所述控制方法包括：

所述控制器发送信号驱动所述泵运转，通过所述入口通道将所述流体介质吸入所述泵；

经过所述泵的加压之后，通过所述出口通道将该流体介质输送至所述喷嘴；

当达到喷射条件时，给所述喷嘴线圈通电，至少部分打开所述喷嘴以将该流体介质喷入所述发动机的排气中。

相较于现有技术，本发明泵与喷嘴的集成装置很好的将泵与喷嘴集成在一起，结构简单、紧凑，极大地方便了客户的安装。另外，通过对电机线圈以及喷嘴线圈进行控制，从而避免了泵与喷嘴之间的相互干扰，提高了控制的精确性。在集成装置集成了尿素泵与尿素喷嘴的基础上，由于控制精度的提高，能够使喷入排气中的尿素的量与氮氧化合物达到合适的比例，降低了因过多喷射尿素而产生的结晶风险。通过设置位于外部的控制器，能够便于对控制器进行维护。另外，通过设置隔热罩能够降低将排气管的热量传递到集成装置，以对集成装置形成较好的保护。

附图说明

图1是本发明的尾气后处理系统应用在处理发动机尾气时的原理图。

图2是图1中集成装置的原理图。

图3是本发明的集成装置在一种实施方式中的立体示意图，其中未显示控制器。

图4是图3的部分立体分解图，其中泵组件与喷嘴组件被分离开来。

图5是图4的部分立体分解图，其中电机机壳总成被分离开来。

图6是图5中电机机壳总成的部分立体分解图，其中电机线圈被分离出来。

图7是去除图5中电机机壳总成后进一步的立体分解图。

图8是图7进一步的立体分解图。

图9是图8进一步的立体分解图。

图10是图9进一步的立体分解图，其中泵壳体总成、喷嘴总成、端盖等被分离出来。

图11是图10中泵壳体总成的部分立体分解图。

图12是图11中第一壳体以及其上元件的立体分解图。

图13是图12于另一角度的立体分解图。

图14是图12中第一壳体的立体图。

图15是图14于另一角度的立体图。

图16是图15的俯视图。

图17是图14的俯视图。

图18是沿图17中C-C线的剖面示意图。

图19是沿图17中D-D线的剖面示意图。

图20是沿图17中E-E线的剖面示意图。

图21是沿图17中F-F线的剖面示意图。

图22是去除图11中第一壳体后的立体示意图。

图23是图22的部分立体分解图。

图24是图22的俯视图。

图25是图22进一步的立体分解图。

图26是图10中喷嘴总成的立体图。

图27是沿图26中G-G线的剖面示意图。

图28是图26的立体分解图。

图29是图28进一步的立体分解图。

具体实施方式

请参图1所示，本发明揭示了一种尾气后处理系统100，能够应用于处理发动机10的尾气，降低有害物质的排放以满足排放法规的要求。所述尾气后处理系统100包括尾气后处理的喷射系统200以及尾气后处理的封装系统300，其中所述喷射系统200包括用以从尿素箱201中泵送尿素溶液(参箭头X所示)以及向所述发动机10的进气或者排气(例如向排气管106或者封装系统300内)中喷射尿素溶液的集成装置1；所述封装系统300包括位于所述集成装置1下游的混合器301以及位于所述混合器301下游的载体302。当然，在某些实施方式中也可以不设置混合器，或者设置两个或者两个以上的混合器。所述载体302可以例如是选择性催化还原(SCR)等。

所述发动机10具有发动机冷却液循环回路。请参图1所示，在本发明图示的实施方式中，所述发动机冷却液循环回路包括第一循环回路101(参粗箭头Y所示)以及第二循环回路102(参细箭头Z所示)，其中所述第一循环回路101用以冷却所述集成装置1，以降低其被高温的发动机排气烧坏的风险；所述第二循环回路102用以加热所述尿素箱201，以实现加热解冻功能。可以理解的是，在第一循环回路101中，所述集成装置1设有供发动机冷却液流入的入口接头103以及供发动机冷却液流出的出口接头104；在第二循环回路102中，其设有控制阀105，以在适宜的条件下打开或者关闭所述控制阀105，实现对第二循环回路102的控制。所述尿素箱201中设有连接在所述第二循环回路102中的加热棒202，以利用发动机冷却液的温度对尿素溶液进行加热解冻。

以下就本发明的集成装置1进行详细描述。

请参图2所示，从原理上看，本发明的集成装置1集成了尿素泵11与尿素喷嘴12的功能。所述尿素泵11包括但不限于齿轮泵、膜片泵、柱塞泵或者叶片泵等。应该理解的是，在此使用的术语“集成”指的是尿素泵11与尿素喷嘴12可以作为单一装置被安装在进气管或者排气管上；或者尿素泵11与尿素喷嘴12相互靠近并通过较短的连接管道进行连接，在整体上可以被视为一个装置。

另外，本发明的尾气后处理系统100还设有控制器13。所述控制器13能够对尿素泵11以及尿素喷嘴12进行独立控制。

所述集成装置1设有用以容纳所述尿素泵11与所述尿素喷嘴12的壳体14。图2所示的实施方式仅是对壳体14的粗略显示。例如，在一种实施方式中，所述壳体14由尿素泵11以及尿素喷嘴12共享；在另一种实施方式中，所述壳体14被区分为与尿素泵11相配合的第一壳体以及与尿素喷嘴12相配合的第二壳体，第一壳体与第二壳体装配在一起，以形成一个整体。当然，在其他的实施方式中，所述壳体14也可以被分成若干个以与尿素泵11及/或尿素喷嘴12相配合。所述壳体14设有连接在所述尿素箱201与所述尿素泵11之间的入口通道15以及连接在所述尿素泵11与所述尿素喷嘴12之间的出口通道16。需要说明的是，这里使用的术语“入口通道15”中的“入口”与“出口通道16”中的“出口”是以尿素泵11作为参照，即尿素泵11的上游为入口，尿素泵11的下游为出口。所述出口通道16与所述尿素喷嘴12连通，以向所述尿素喷嘴12泵送尿素溶液。可以理解的是，所述入口通道15位于尿素泵11的上游，为低压通道；所述出口通道16位于尿素泵11的下游，为高压通道。

另外，所述集成装置1设有用以检测温度的温度传感器。所述温度传感器可以被设置为与所述入口通道15及/或所述出口通道16连通；或者所述温度传感器可以被设置为安装在所述集成装置1的任意位置。所述温度传感器检测到的信号传递给控制器13，控制器13基于该输入信号以及其他信号所设计的控制算法能够提高尿素喷嘴12的喷射精度。所述集成装置1还设有用以检测压力的压力传感器，所述压力传感器与所述出口通道16连通，以检测尿素泵11出口的高压通道中的压力。由于本发明的集成设计，内部通道的距离比较短，因此可以认为所述压力传感器的位置比较靠近所述尿素喷嘴12。这种设计的优点在于压力传感器所测得的压力比较接近尿素喷嘴12中的压力，提高了数据的精确性，进而提高了尿素喷嘴12的喷射精度。在本发明的一种实施方式中，所述温度传感器与所述压力传感器为两个元件；在本发明图示的实施方式中，所述温度传感器与所述压力传感器为一个元件(即传感器174，容后详述)，但是同时具有检测温度与压力的功能。

请参图2所示，所述集成装置1还设有连接在所述出口通道16与所述入口通道15之间的溢流元件173。所述溢流元件173包括但不限于溢流阀、安全阀或者电控阀等。所述溢流元件173的功能是当高压通道中的压力高于设定值时，将所述溢流元件173打开，将位于高压通道中的尿素溶液释放到低压通道中或者直接返回到所述尿素箱201中，以实现压力调节。

为了驱动尿素泵11，所述尿素泵11设有与所述控制器13进行通讯的电机线圈111。为了驱动尿素喷嘴12，所述尿素喷嘴12设有与所述控制器13进行通讯的喷嘴线圈121。

在本发明图示的实施方式中，所述控制器13位于所述壳体14外，以便于维护。所述控制器13与所述温度传感器以及所述压力传感器进行通讯，以将温度信号以及压力信号传送给所述控制器13。当然，为了能够实现精确控制，所述控制器13还可以接收其他信号，例如来自CAN总线的、与发动机运行参数有关的信号。另外，所述控制器13还可以获得所述尿素泵11的转速，当然，转速信号的采集可以通过相应的转速传感器175(硬件)或者通过控制算法(软件)来实现。所述控制器13分别对所述尿素泵11以及所述尿素喷嘴12进行独立控制。这种控制的优点在于能够降低尿素泵11的动作对尿素喷嘴12的影响，以实现比较高的控制精度。

另外，在某些工况下，由于发动机的排气具有较高的温度，而尿素喷嘴12一般情况下又是安装在排气管上的，因此需要对所述尿素喷嘴12进行冷却及/或隔热。所述集成装置1为此还设有冷却组件，所述冷却组件通过冷却介质对所述尿素喷嘴12进行冷却。所述冷却介质包括但不限于空气、及/或发动机冷却液、及/或润滑油、及/或尿素等。请参图2所示，本发明图示的实施方式采用水冷，即采用发动机冷却液对尿素喷嘴12进行冷却。壳体14内设有用以供发动机冷却液流通的冷却通道141。请参图1所示，在本发明图示的实施方式中，所述集成装置1还设有安装在所述排气管106上的安装座107以及与所述安装座107固定在一起的隔热罩109。在本发明图示的实施方式中，所述安装座107安装在所述排气管106上；当然，可以理解，在其他实施方式中，所述安装座107也可以直接安装在封装系统300上。

请参图2所示，所述集成装置1的主要工作原理如下：

控制器13驱动尿素泵11运转，位于尿素箱201中尿素溶液通过入口通道15被吸入尿素泵11，经过加压之后，再通过出口通道16输送至尿素喷嘴12。其中，控制器13采集及/或计算需要的信号，例如温度、压力、泵转速等。当达到喷射条件时，控制器13发出控制信号给尿素喷嘴12，例如给喷嘴线圈121通电，通过控制阀针的运动来实现尿素喷射。控制器13发出控制信号给尿素泵11以控制其转速，从而稳定系统的压力。在本发明图示的实施方式中，所述控制器13分别对所述尿素泵11以及所述尿素喷嘴12进行独立控制。

请参图3至图29所示，从结构上看，本发明图示的实施方式中，所述集成装置1包括泵组件18以及喷嘴组件19。请参图3所示，所述喷嘴组件19至少部分插入到所述泵组件18中，并焊接固定到一起。

请参图3至图6所示，在本发明图示的实施方式中，所述泵组件18包括电机机壳总成181、至少部分位于所述电机机壳总成181内的磁力罩组件6以及与所述电机机壳总成181相配合的泵壳体总成182。

所述电机机壳总成181包括电磁屏蔽罩183以及至少部分位于所述电磁屏蔽罩183内的电机线圈111。在本发明图示的实施方式中，所述电磁屏蔽罩183是由金属材料制成以降低外界因素对内部电子元器件等的干扰，同时也能降低内部电子元器件对外部其他电子设备的影响。所述电机机壳总成181还包括注塑成型在外围的罩壳2。所述控制器13包括其上布置有若干电子元器件的电路板，所述电机线圈111与所述喷嘴线圈121均连接到所述电路板上。在本发明图示的实施方式中，所述电机线圈111与所述喷嘴线圈121通过线束135连接到所述电路板上。

所述磁力罩组件6包括至少部分插入所述电机线圈111中的金属罩62、位于所述金属罩62下方的板片部61以及收容于所述金属罩62内的转子72等。其中所述金属罩62向上突出于所述板片部61。所述金属罩62向上至少部分插入电机线圈111中。请参图5所示，所述板片部61通过若干螺钉133拧紧在泵壳体总成182上，以对所述磁力罩组件6进行固定。另外，所述泵组件18还包括收容在所述金属罩62内且位于所述转子72下方的弹性体71，所述弹性体71能够被压缩以吸收因尿素结冰所产生的膨胀体积。所述电机线圈111套接在所述金属罩62的外围。

所述泵壳体总成182包括上下依次堆叠在一起的第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5。在本发明图示的实施方式中，所述第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5均由金属材料制成。所述壳体14包括所述第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5。

在本发明图示的实施方式中，所述尿素泵11为齿轮泵，其包括所述电机线圈111、所述金属罩62、位于所述金属罩62内的弹性体71与转子72、位于所述金属罩62下方的第一密封圈73、以及相互啮合的第一齿轮组件74与第二齿轮组件75等。由于齿轮泵能够建立比较大的工作压力，因此有利于提高尿素喷嘴12的流量。另外，齿轮泵还能够反转，利于抽空残留的尿素溶液，降低尿素结晶的风险。

在本发明图示的实施方式中，所述第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5是机加工件，并通过螺栓66固定在一起。所述第一壳体3设有位于侧面的卡槽34以及卡持在所述卡槽34中的O形密封圈35。在本发明图示的实施方式中，所述第一壳体3与电机机壳总成181通过滚压或者焊接的方式固定在一起，并通过O形密封圈35进行活塞密封。

所述第一壳体3包括第一上表面31、第一下表面32以及第一侧面33，其中所述第一上表面31设有第一环形槽311以及被所述第一环形槽311包围的第一岛部312。所述第一环形槽311用以收容所述第一密封圈73。所述板片部61向下压住所述第一密封圈73以实现密封。所述第一下表面32设有第二环形槽325以及被所述第二环形槽325包围的第二岛部326。所述第二环形槽325用以收容第二密封圈731(如图13所示)。

所述第一岛部312设有贯穿所述第一下表面32的第一定位孔3121、贯穿所述第一下表面32的第二定位孔3122、贯穿所述第一上表面31且与所述出口通道16连通的第一出口孔3123、以及贯穿所述第一上表面31且与所述第二定位孔3122连通的第一导流槽3124。所述尿素泵11设有收容在所述第一定位孔3121内的第一轴套76以及收容在所述第二定位孔3122内的第二轴套77。所述第一壳体3还包括供螺栓66穿过的若干第一组装孔318，所述第一组装孔318贯穿所述第一上表面31与所述第一下表面32。所述第一上表面31还设有位于所述第一岛部312旁侧且用以收容传感器174的传感器收容孔313，所述传感器174同时具有检测温度与压力的功能。所述第一壳体3还设有连通所述出口通道16与所述传感器收容孔313的第二出口孔3125。

另外，请参图21所示，所述第一壳体3设有贯穿所述第一侧面33以与尿素接头331连接的进液通道332。请参图12及图13所示，所述尿素接头331包括靠近外侧的过滤网3311以及靠近内侧的抗冻元件3312，其中所述过滤网3311能够对尿素溶液中的杂质进行过滤，所述抗冻元件3312能够在尿素结冰时吸收膨胀体积，从而降低被冻坏的风险。所述第一壳体3设有贯穿所述第一下表面32且与所述进液通道332连通的连接孔3127。第一出口孔3123与连接孔3127均垂直于进液通道332。所述第一定位孔3121、第二定位孔3122、连接孔3127均向下贯穿第二岛部326。所述第一下表面32设有连通所述第一定位孔3121与所述第二定位孔3122的第一泄荷槽321，以确保压力平衡。所述第一泄荷槽321位于第二岛部326上。另外，所述第一壳体3还设有向下贯穿所述第一下表面32的收容腔322，用以收容至少部分的所述喷嘴组件19。请参图18及图19所示，所述收容腔322与所述传感器收容孔313连通。同时，所述收容腔322也与第二出口孔3125连通。在本发明图示的实施方式中，第二出口孔3125在所述第一壳体3的内部是倾斜的。

另外，请参图11至图13、图19以及图21所示，所述第一壳体3还设有与进液通道332以及收容腔322连通的溢流元件收容槽319。所述溢流元件收容槽319向外贯穿第一侧面33，以收容所述溢流元件173。所述溢流元件173在本发明图示的实施方式中为安全阀，其目的是通过泄压的方式以确保所述集成装置1中高压通道中的压力处于安全值范围内。为了固定所述溢流元件173，所述第一壳体3设有固定所述溢流元件173的塞子5122。

请参图1所示，所述尿素接头331通过尿素连接管333与所述尿素箱201连通。为了更好的实现加热解冻功能，所述尾气后处理系统100还可以设有对所述尿素连接管333进行加热的加热装置334。请参图24所示，在本发明图示的实施方式中，所述进液通道332水平延伸入所述第一壳体3的内部。当然，在其他实施方式中，所述进液通道332也可以呈一定的角度。

请参图22至图25所示，所述第一齿轮组件74包括第一齿轮轴741以及固定在第一齿轮轴741上的第一齿轮742；所述第二齿轮组件75包括第二齿轮轴751以及固定在第二齿轮轴751上的第二齿轮752，所述第一齿轮742与所述第二齿轮752相互啮合。请参图25至图27所示，在本发明图示的实施方式中，所述第一齿轮742与所述第二齿轮752外啮合。另外，所述第一齿轮轴741为主动轴，所述第二齿轮轴751为从动轴，所述第一齿轮轴741高于所述第二齿轮轴751。所述第一齿轮轴741的上端穿过所述第一轴套76并与转子72进行固定。所述第二齿轮轴751的上端定位在所述第二轴套77中。当给电机线圈111通电时，其与磁性体72产生相互作用，电磁力会驱动第一齿轮轴741旋转，并由此带动第一齿轮742以及第二齿轮752旋转。

请参图22至图25所示，所述第二壳体4位于所述第一壳体3的下方且与第一壳体3相连接。另外，为了更好的定位，所述第一壳体3与所述第二壳体4之间还设有若干定位销328。所述第二壳体4包括第二上表面41、第二下表面42以及贯穿所述第二上表面41与第二下表面42且用以收容所述第一齿轮742以及第二齿轮752的齿轮槽43。所述齿轮槽43的一侧设有与入口通道15连通的进液腔431，所述齿轮槽43的另一侧设有与所述出口通道16连通的出液腔432。具体地，进液腔431与连接孔3127连通，出液腔432的上端与第一出口孔3123连通。另外，为了提高产品的抗冻性能，所述第二壳体4还设有位于所述进液腔431中的第一抗冻棒441以及位于所述出液腔432中的第二抗冻棒442，所述第一抗冻棒441与所述第二抗冻棒442均能够在尿素结冰时被压缩。

另外，第二壳体4还设有供至少部分所述喷嘴组件19穿过的容纳孔411。所述喷嘴组件19向上部分凸出所述第二上表面41并收容在所述收容腔322中。如此设置，高压的尿素溶液能够被输送到尿素喷嘴12。所述第二壳体4还包括与所述第一组装孔318对齐的若干第二组装孔418。

请参图25所示，所述第三壳体5位于所述第二壳体4的下方且与第二壳体4相连接。所述第三壳体5包括本体部51、自本体部51向下延伸的凸起部52以及自所述本体部51向外延伸的法兰53，其中所述法兰53设有与所述第二组装孔418对齐的若干第三组装孔531，用以供螺栓66穿过。所述本体部51设有第三上表面511，所述第三上表面511设有第三环形槽512以及被所述第三环形槽512包围的第三岛部513。所述第三环形槽512用以收容第三密封圈732。第三岛部513设有贯穿第三上表面511的第三定位孔5111以及贯穿第三上表面511的第四定位孔5112。所述第三壳体5设有收容于所述第三定位孔5111中的第三轴套78以及收容于所述第四定位孔5112内的第四轴套79。所述第一齿轮轴741的下端定位在第三轴套78中，所述第二齿轮轴751的下端定位在所述第四轴套79中。

工作时，尿素溶液自所述尿素连接管333进入进液通道332，并通过连接孔3127进入进液腔431中；经过齿轮泵的加压之后，一部分高压的尿素溶液向上穿过第一出口孔3123并进入到金属罩62中。位于金属罩62内的另一部分尿素溶液自第二出口孔3125进入到收容腔322中以流向喷嘴组件19，同时一部分尿素溶液流向溢流元件173。当压力小于溢流元件173的设定值时，溢流元件173关闭；而当压力大于溢流元件173的设定值时，溢流元件173打开，部分尿素溶液进入进液通道332中，以实现泄压。

可以理解，在本发明图示的实施方式中，入口通道15包括进液通道332、连接孔3127以及进液腔431。因为所述入口通道15位于尿素泵11的上游，所以被称之为低压通道。所述出口通道16包括出液腔432、第一出口孔3123、第二出口孔3125、收容腔322等。因为所述出口通道16位于尿素泵11的下游，所以被称之为高压通道。

请参图26至图29所示，所述喷嘴组件19包括喷嘴总成120以及套接在所述喷嘴总成120的外部的水冷底座190。在本发明图示的实施方式中，所述喷嘴总成120与水冷底座190共同构成了尿素喷嘴12。

在本发明图示的实施方式中，所述喷嘴总成120包括喷嘴线圈121、与所述喷嘴线圈121相互作用的磁性部81、位于所述磁性部81下方的阀针部82、作用在所述磁性部81与所述阀针部82之间的弹簧83以及与所述阀针部82配合的阀座84等。其中，所述喷嘴线圈121位于所述磁性部81的外围，所述喷嘴总成120还包括至少部分收容所述磁性部81的第一套筒811以及至少部分收容所述阀针部82的第二套筒812。另外，所述喷嘴总成120还包括套接在所述喷嘴线圈121外围的套筒部122。所述弹簧83安装在所述磁性部81与所述阀针部82内。所述阀针部82设有锥形部821以及自所述锥形部821向下延伸的阀针822。

所述第一套筒811与所述第二套筒812固定在一起以形成围绕在所述阀针部82的外围的空间813，所述阀针822设有与所述空间813相连通的通孔814。所述喷嘴总成120还包括与所述阀座84分开制作并贴靠在所述阀座84上的旋流片85，所述旋流片85设有若干旋流槽851。所述第二套筒812设有连通所述空间813与所述旋流槽851的连通槽。所述阀座84设有与所述阀针822相配合的喷射孔841。

请参图27所示，所述磁性部81的上端套接有第四密封圈816以与所述收容腔322的内壁实现密封。另外，所述喷嘴总成120还包括与所述喷嘴线圈121连接的端子封装部86，所述端子封装部86上套接有第五密封圈817。

所述水冷底座190包括主体部91、向下贯穿所述主体部91的安装槽92以及自所述主体部91向外延伸的安装法兰93。所述安装法兰93设有将所述集成装置1安装到排气管106或者封装系统300上的若干第一安装孔931。所述主体部91设有第四上表面911以及第四侧面912。所述第四上表面911设有收容所述尿素喷嘴12的容纳腔94以及收容凸起部52的凹槽95。

位于水冷底座190内的冷却通道141包括贯穿所述第四侧面912的第一冷却通道913以及与所述第一冷却通道913间隔设置的第二冷却通道914。其中，所述第一冷却通道913与所述入口接头103连通，所述第二冷却通道914与所述出口接头104连通。所述水冷底座190设有密封在安装槽92的外围的端盖96。在本发明图示的实施方式中，所述端盖96焊接在安装槽92内。如此设置，所述水冷底座190在端盖96与所述第二套筒812之间形成了连通第一冷却通道914与第二冷却通道915的环形冷却槽。

在本发明图示的实施方式中，所述安装法兰93与主体部91一体机加工形成。当然，在其他实施方式中，所述安装法兰93也可以与所述主体部91分开制作，然后焊接在一起。

可以理解，在本发明的其他实施方式中，例如集成装置应用于向发动机的排气中喷射燃料，以实现下游的柴油颗粒过滤器(DPF)的再生。在这种应用下，所述尿素泵11可以被替换为燃料泵，所述尿素喷嘴12可以被替换为燃料喷嘴，所述尿素溶液可以被替换为燃料。这种变化对所属技术领域的技术人员是能够理解的，在此不再赘述。

为了便于理解本发明，尿素泵与燃料泵统称为泵，尿素喷嘴与燃料喷嘴统称为喷嘴，尿素溶液与燃料统称为流体介质。

相较于现有技术，本发明的集成装置1是一种集成化的设计，可以省去或缩短现有技术中用以连接泵与喷嘴的尿素管，也可以省去现有技术的泵供给单元中各种传感器与线束之间的插接件，也可以无需加热解冻装置，因此可靠性较高。本发明的集成装置1结构紧凑，体积小，便于各种车型的安装。另外，本发明的集成装置1中内部流体介质通道较短，压降小，泵与喷嘴之间的死容积小，效率较高。传感器174离喷嘴近，喷射压力精度高。另外，通过分别对泵以及喷嘴进行独立控制，避免了喷嘴的动作是由泵的动作所驱动，从而提高了控制的精确度。由于喷嘴的喷射精度提高了，从而能够使喷入排气中的尿素的量与氮氧化合物达到合适的比例，降低了因过多喷射尿素而产生的结晶风险。本发明的集成装置1可以采用水冷，使残留在集成装置1中的尿素温度达不到结晶点，不易产生结晶。

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，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 (21)

1.一种泵与喷嘴的集成装置，其中所述泵用以向所述喷嘴泵送流体介质，所述喷嘴用以向发动机的排气中喷射该流体介质，其特征在于：所述集成装置包括壳体、至少部分安装于所述壳体内的泵组件以及与所述泵组件相配合的喷嘴组件，其中所述壳体包括位于所述泵组件的上游且与所述泵组件连通的入口通道以及位于所述泵组件的下游且与所述泵组件连通的出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件连通；所述泵组件包括用以驱动泵的电机线圈、与所述电机线圈相互作用的磁性体以及相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件，其中所述第一齿轮组件包括第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合，所述壳体设有收容所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿轮槽，所述齿轮槽的一侧设有与所述入口通道连通的进液腔，所述齿轮槽的另一侧设有与所述出口通道连通的出液腔；所述喷嘴组件包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈；

所述集成装置包括位于所述壳体外的控制器，所述控制器包括电路板，所述电机线圈与所述喷嘴线圈均连接到所述电路板上；

所述集成装置还包括至少部分围绕在所述壳体外的隔热罩。

2.如权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述电机线圈与所述喷嘴线圈通过线束连接到所述电路板。

3.如权利要求1所述的集成装置，其特征在于：所述泵为尿素泵，所述喷嘴为尿素喷嘴，所述流体介质为尿素溶液。

4.如权利要求3所述的集成装置，其特征在于：所述控制器对所述尿素泵以及所述尿素喷嘴分别进行独立控制。

5.如权利要求3所述的集成装置，其特征在于：所述集成装置包括连接在所述出口通道与所述入口通道之间的溢流元件。

6.一种泵与喷嘴的集成装置，其中所述泵用以向所述喷嘴泵送流体介质，所述喷嘴用以向发动机的排气中喷射该流体介质，其特征在于：所述集成装置包括泵组件以及喷嘴组件；所述泵组件包括电机机壳总成、至少部分位于所述电机机壳总成内的磁力罩组件以及与所述电机机壳总成相配合的泵壳体总成；所述电机机壳总成包括电磁屏蔽罩以及至少部分位于所述电磁屏蔽罩内的电机线圈；所述磁力罩组件包括至少部分插入所述电机线圈中的金属罩以及收容于所述金属罩内的转子；所述泵壳体总成包括位于所述泵的上游且与所述泵连通的入口通道以及位于所述泵的下游且与所述泵连通的出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件相连通；所述泵壳体总成还包括相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件，其中所述第一齿轮组件包括第一齿轮轴以及第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮轴以及第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合，所述转子固定在所述第一齿轮轴上；所述泵壳体总成设有收容所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿轮槽，所述齿轮槽的一侧设有与所述入口通道连通的进液腔，所述齿轮槽的另一侧设有与所述出口通道连通的出液腔；所述喷嘴组件包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈；

所述集成装置包括位于所述泵组件以及所述喷嘴组件外的控制器，所述控制器包括电路板，所述电机线圈与所述喷嘴线圈均连接到所述电路板上；

所述集成装置还包括至少部分围绕在所述泵组件以及喷嘴组件外的隔热罩。

7.如权利要求6所述的集成装置，其特征在于：所述泵为尿素泵，所述喷嘴为尿素喷嘴，所述流体介质为尿素溶液。

8.如权利要求7所述的集成装置，其特征在于：所述电机线圈与所述喷嘴线圈通过线束连接到所述电路板。

9.如权利要求7所述的集成装置，其特征在于：所述泵组件包括收容在所述金属罩内且位于所述转子下方的弹性体，所述弹性体能够被压缩以吸收因尿素结冰所产生的膨胀体积。

10.如权利要求7所述的集成装置，其特征在于：所述泵壳体总成还设有位于所述进液腔中的第一抗冻棒以及位于所述出液腔中的第二抗冻棒，所述第一抗冻棒与所述第二抗冻棒均能够在尿素结冰时被压缩。

11.如权利要求6所述的集成装置，其特征在于：所述喷嘴总成包括与所述喷嘴线圈相互作用的磁性部、至少部分收容所述磁性部的第一套筒、位于所述磁性部下方的阀针部、至少部分收容所述阀针部的第二套筒、作用在所述磁性部与所述阀针部之间的弹簧、与所述阀针部配合的阀座以及与所述阀座分开制作并贴靠在所述阀座上的旋流片，所述旋流片设有若干旋流槽。

12.如权利要求11所述的集成装置，其特征在于：所述喷嘴线圈位于所述磁性部的外围，所述阀针部设有阀针，所述第一套筒与所述第二套筒相固定以形成围绕在所述阀针部的外围的空间，所述阀针设有与所述空间相连通的通孔，所述第二套筒设有连通所述空间与所述旋流槽的连通槽，所述阀座设有与所述阀针相配合的喷射孔。

13.如权利要求7所述的集成装置，其特征在于：所述磁力罩组件包括位于所述金属罩下方的板片部，所述板片部通过若干螺钉被固定在所述泵壳体总成上。

14.如权利要求13所述的集成装置，其特征在于：所述泵壳体总成包括第一壳体，所述第一壳体包括第一上表面、第一下表面以及第一侧面，其中所述第一上表面设有第一环形槽、被所述第一环形槽包围的第一岛部以及收容在所述第一环形槽中的第一密封圈，所述板片部向下抵压所述第一密封圈；所述第一岛部设有贯穿所述第一下表面的第一定位孔以及贯穿所述第一下表面的第二定位孔，所述尿素泵包括收容在所述第一定位孔中的第一轴套以及收容在所述第二定位孔中的第二轴套，其中所述第一齿轮轴插入所述第一轴套中，所述第二齿轮轴插入所述第二轴套中。

15.如权利要求14所述的集成装置，其特征在于：所述第一岛部还包括贯穿所述第一上表面且与所述第二定位孔连通的第一导流槽以及贯穿所述第一上表面且与出液腔连通的第一出口孔；所述第一上表面还设有位于所述第一岛部的旁侧且用以收容传感器的传感器收容孔，所述集成装置包括传感器用以检测温度和压力；所述第一壳体还设有与所述传感器收容孔相连通的第二出口孔。

16.如权利要求15所述的集成装置，其特征在于：所述第一壳体设有溢流元件收容槽，所述集成装置设有安装于所述溢流元件收容槽内的溢流元件；当所述出口通道的压力高于设定值时，所述溢流元件打开以将部分尿素溶液返回到所述入口通道内。

17.如权利要求14所述的集成装置，其特征在于：所述泵壳体总成包括位于所述第一壳体的下方且与所述第一壳体连接的第二壳体，所述第二壳体包括第二上表面以及第二下表面，所述齿轮槽贯穿所述第二上表面与第二下表面。

18.如权利要求17所述的集成装置，其特征在于：所述泵壳体总成包括位于所述第二壳体的下方且与所述第二壳体连接的第三壳体，所述第三壳体包括本体部以及自所述本体部向下延伸的凸起部，其中所述本体部设有第三上表面，所述第三上表面设有第三环形槽以及被所述第三环形槽包围的第三岛部。

19.如权利要求12所述的集成装置，其特征在于：所述喷嘴组件包括喷嘴总成以及套接在所述喷嘴总成的外部的水冷底座，所述水冷底座设有安装槽、第一冷却通道、与所述第一冷却通道间隔设置的第二冷却通道以及密封在所述安装槽的外围的端盖，所述喷嘴总成在所述端盖与所述第二套筒之间形成了连通所述第一冷却通道与所述第二冷却通道的环形冷却槽，所述第一冷却通道与入口接头连接用以供发动机冷却液注入，所述第二冷却通道与出口接头连接用以供发动机冷却液流出。

20.一种尾气后处理系统，包括尾气后处理的喷射系统以及尾气后处理的封装系统，其中所述喷射系统包括如权利要求1至19项中任意一项所述的集成装置，所述封装系统包括位于所述集成装置下游的载体。

21.一种集成装置的控制方法，其特征在于：所述集成装置为权利要求1至19项中任意一项所述的集成装置，所述控制方法包括：

所述控制器发送信号驱动所述泵运转，通过所述入口通道将所述流体介质吸入所述泵；

经过所述泵的加压之后，通过所述出口通道将该流体介质输送至所述喷嘴；

当达到喷射条件时，给所述喷嘴线圈通电，至少部分打开所述喷嘴以将该流体介质喷入所述发动机的排气中。