CN108729996A - 尿素供给喷射系统及其控制方法 - Google Patents

尿素供给喷射系统及其控制方法 Download PDF

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Abstract

一种尿素供给喷射系统，其包括控制器、尿素介质、尿素喷嘴以及尿素泵。所述尿素介质包括第一、第二尿素介质。所述第一、第二尿素介质分别具有第一、第二浓度和第一、第二冰点，其中所述第一冰点低于所述第二冰点。当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，尿素泵进行建压并喷射第二尿素介质；当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，尿素泵进行建压并喷射第一尿素介质。如此设置，可以根据温度情况在两种尿素介质之间灵活切换，提高了系统的效率，降低了功耗。本发明还涉及一种尿素供给喷射系统的控制方法。

Description

尿素供给喷射系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种尿素供给喷射系统及其控制方法，属于发动机尾气后处理的技术领域。
背景技术
目前在船机或者工程机械以及道路机械后处理排放系统中，SCR催化还原剂通常采用AUS32或AUS40。由于AUS32的冰点为-11℃，所以应用最为广泛。但是，AUS40由于其尿素浓度更高，同等尿素桶液位下，其续航相比AUS32增加8％；但由于其冰点为0℃，在船舶机械中应用最为广泛，但在内陆船舶或者低温下的工程机械或者道路车辆不能广泛应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种优化的尿素供给喷射系统及其控制方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种尿素供给喷射系统，所述尿素供给喷射系统包括控制器、尿素介质、尿素喷嘴以及用以将所述尿素介质泵送入所述尿素喷嘴的尿素泵，所述尿素介质包括第一尿素介质与第二尿素介质，所述尿素供给喷射系统还包括连接在所述第一尿素介质与所述尿素泵之间的第一电磁阀以及连接在所述第二尿素介质与所述尿素泵之间的第二电磁阀，所述第一尿素介质具有第一浓度和第一冰点，所述第二尿素介质具有第二浓度和第二冰点，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第一冰点低于所述第二冰点；
当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质；
当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第一尿素介质的温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述控制器相连；所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第二尿素介质的温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一尿素介质被储存在第一尿素筒中，所述第二尿素介质被储存在第二尿素筒中。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述尿素供给喷射系统还包括安装在所述第一尿素筒中且用以给所述第一尿素介质进行加热的电加热丝。
作为本发明进一步改进的技术方案，当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度低于或者等于所述第一冰点时，所述控制器启动所述电加热丝对所述第一尿素介质进行加热；
当所述控制器检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述尿素供给喷射系统还包括与发动机冷却液相连的第三电磁阀，当所述发动机冷却液超过某一温度时，打开所述第三电磁阀，利用该发动机冷却液对所述第二尿素介质进行加热；
当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一尿素介质为AUS32，第二尿素介质为AUS40。
本发明还涉及一种尿素供给喷射系统的控制方法，所述尿素供给喷射系统包括控制器、尿素介质、尿素喷嘴以及用以将所述尿素介质泵送入所述尿素喷嘴的尿素泵，所述尿素介质包括第一尿素介质与第二尿素介质，所述尿素供给喷射系统还包括连接在所述第一尿素介质与所述尿素泵之间的第一电磁阀以及连接在所述第二尿素介质与所述尿素泵之间的第二电磁阀，所述第一尿素介质具有第一浓度和第一冰点，所述第二尿素介质具有第二浓度和第二冰点，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第一冰点低于所述第二冰点；
所述尿素供给喷射系统还包括用以给所述第一尿素介质进行加热的电加热丝；
所述尿素供给喷射系统还包括与发动机冷却液相连的第三电磁阀；
所述尿素供给喷射系统的控制方法包括如下步骤：
S1：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质；
S2：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质；
S3：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度低于或者等于所述第一冰点时，所述控制器启动所述电加热丝对所述第一尿素介质进行加热；当所述控制器检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质；
S4：当所述发动机冷却液超过某一温度时，打开所述第三电磁阀，利用该发动机冷却液对所述第二尿素介质进行加热；当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质。
作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一尿素介质为AUS32，第二尿素介质为AUS40；所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第一尿素介质的温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述控制器相连；所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第二尿素介质的温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连；所述第一尿素介质被储存在第一尿素筒中，所述第二尿素介质被储存在第二尿素筒中。
作为本发明进一步改进的技术方案，在发动机停机时，首先开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述尿素泵进行反转，将管路中的第二尿素介质反抽回所述第二尿素筒中，待达到规定时间后，然后关闭所述第二电磁阀，同时打开所述第一电磁阀，所述尿素泵进行反转，将第一尿素介质反抽回所述第一尿素筒中。
相较于现有技术，本发明设置了两种不同的尿素介质，根据尿素介质的温度情况在两种尿素介质之间灵活切换，提高了系统的效率，降低了功耗。
附图说明
图1是本发明尿素供给喷射系统的原理图。
图2是本发明尿素供给喷射系统的控制方法的原理图。
具体实施方式
请参图1所示，本发明揭示了一种尿素供给喷射系统100，其包括包括控制器1、尿素介质、尿素喷嘴2以及用以将所述尿素介质泵送入所述尿素喷嘴2的尿素泵3。所述尿素介质包括第一尿素介质41与第二尿素介质42，所述尿素供给喷射系统100还包括连接在所述第一尿素介质41与所述尿素泵3之间的第一电磁阀51以及连接在所述第二尿素介质42与所述尿素泵3之间的第二电磁阀52。所述第一尿素介质41具有第一浓度和第一冰点，所述第二尿素介质42具有第二浓度和第二冰点，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第一冰点低于所述第二冰点。在本发明图示的实施方式中，所述第一尿素介质41为AUS32，第二尿素介质42为AUS40。所述第一冰点为-11℃，所述第二冰点为0℃。
在本发明图示的实施方式中，所述第一尿素介质41被储存在第一尿素筒61中，所述第二尿素介质42被储存在第二尿素筒62中。所述尿素供给喷射系统100包括用以检测所述第一尿素介质41的温度的第一温度传感器611，所述第一温度传感器611与所述控制器1相连；所述尿素供给喷射系统100包括用以检测所述第二尿素介质42的温度的第二温度传感器621，所述第二温度传感器621与所述控制器1相连。
所述尿素供给喷射系统100还包括安装在所述第一尿素筒61中且用以给所述第一尿素介质41进行加热的电加热丝612。当然，在其他实施方式中所述电加热丝612可以通过任何其他的加热方法来替换。
所述尿素供给喷射系统100还包括与发动机冷却液相连的第三电磁阀53。当所述发动机冷却液超过某一温度(例如85℃)时，打开所述第三电磁阀53，利用该发动机冷却液对所述第二尿素介质42进行加热；
请参图1及图2所示，所述尿素供给喷射系统100的控制方法包括如下步骤：
S1：当所述控制器1检测到所述第二尿素介质42的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀52，同时关闭所述第一电磁阀51，所述控制器1控制所述尿素泵3进行建压，并通过所述尿素喷嘴2向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质42；此时，控制器按照AUS40的相关数据控制所述尿素喷嘴2进行喷射。
S2：当所述控制器1检测到所述第二尿素介质42的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质41的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀51，同时关闭所述第二电磁阀52，所述控制器1控制所述尿素泵3进行建压，并通过所述尿素喷嘴2向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质41；此时，控制器按照AUS32的相关数据控制所述尿素喷嘴2进行喷射。
S3：当所述控制器1检测到所述第二尿素介质42的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质41的温度低于或者等于所述第一冰点时，所述控制器1启动所述电加热丝612对所述第一尿素介质41进行加热；当所述控制器1检测到所述第一尿素介质41的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀51，同时关闭所述第二电磁阀52，所述控制器1控制所述尿素泵3进行建压，并通过所述尿素喷嘴2向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质41；优选地，待排气温度达到一定数值时，系统开始喷射。
S4：当所述发动机冷却液超过某一温度时，打开所述第三电磁阀53，利用该发动机冷却液对所述第二尿素介质42进行加热、解冻；当所述控制器1检测到所述第二尿素介质42的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀52，同时关闭所述第一电磁阀51，所述控制器1控制所述尿素泵3进行建压，并通过所述尿素喷嘴2向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质。
相较于现有技术，本发明通过在正常的使用条件下，增加一个尿素桶以及部分装置，以及优化策略下可以在内陆航运或者工程机械以及道路机械中使用AUS40，且更加节能。此外，本发明能够有效降低发动机暖机时间，因为AUS32尿素较少，且相比AUS40，只需加热至-10℃以上即可，即所需功耗明显降低。本发明有效利用了AUS40的浓度高，密度大的优点，可以提高车辆的续航里程，降低车辆的非作业时间的消耗。本发明还有效利用了发动机的热量通过发动机冷却液来对AUS40进行解冻，对能量进行了回收。本发明可在内陆航运或者道路及工程机械中进行应用，两种尿素根据使用环境灵活切换。
在系统工作完成后，通过尿素泵3的反抽，然后关闭阀路，可降低由于重力造成管路中液体体积，降低解冻功率。具体地，在发动机停机时，需要尽量减少整个尿素供给系统中的第一尿素介质41和第二尿素介质42的残留量，首先开启所述第二电磁阀52，同时关闭所述第一电磁阀51，所述尿素泵3进行反转，将管路中的第二尿素介质42反抽回第二尿素筒62中，待达到规定时间后，然后关闭第二电磁阀52，同时打开所述第一电磁阀51，所述尿素泵3进行反转，将第一尿素介质41反抽回第一尿素筒61中。这样可缩短管路加热所需功率以及降低由于低温造成的尿素膨胀的风险。
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，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 (10)

1.一种尿素供给喷射系统，所述尿素供给喷射系统包括控制器、尿素介质、尿素喷嘴以及用以将所述尿素介质泵送入所述尿素喷嘴的尿素泵，其特征在于：所述尿素介质包括第一尿素介质与第二尿素介质，所述尿素供给喷射系统还包括连接在所述第一尿素介质与所述尿素泵之间的第一电磁阀以及连接在所述第二尿素介质与所述尿素泵之间的第二电磁阀，所述第一尿素介质具有第一浓度和第一冰点，所述第二尿素介质具有第二浓度和第二冰点，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第一冰点低于所述第二冰点；
当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质；
当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质。
2.如权利要求1所述的尿素供给喷射系统，其特征在于：所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第一尿素介质的温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述控制器相连；所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第二尿素介质的温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连。
3.如权利要求2所述的尿素供给喷射系统，其特征在于：所述第一尿素介质被储存在第一尿素筒中，所述第二尿素介质被储存在第二尿素筒中。
4.如权利要求3所述的尿素供给喷射系统，其特征在于：所述尿素供给喷射系统还包括安装在所述第一尿素筒中且用以给所述第一尿素介质进行加热的电加热丝。
5.如权利要求4所述的尿素供给喷射系统，其特征在于：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度低于或者等于所述第一冰点时，所述控制器启动所述电加热丝对所述第一尿素介质进行加热；
当所述控制器检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质。
6.如权利要求5所述的尿素供给喷射系统，其特征在于：所述尿素供给喷射系统还包括与发动机冷却液相连的第三电磁阀，当所述发动机冷却液超过某一温度时，打开所述第三电磁阀，利用该发动机冷却液对所述第二尿素介质进行加热；
当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质。
7.如权利要求1所述的尿素供给喷射系统，其特征在于：所述第一尿素介质为AUS32，第二尿素介质为AUS40。
8.一种尿素供给喷射系统的控制方法，所述尿素供给喷射系统包括控制器、尿素介质、尿素喷嘴以及用以将所述尿素介质泵送入所述尿素喷嘴的尿素泵，所述尿素介质包括第一尿素介质与第二尿素介质，所述尿素供给喷射系统还包括连接在所述第一尿素介质与所述尿素泵之间的第一电磁阀以及连接在所述第二尿素介质与所述尿素泵之间的第二电磁阀，所述第一尿素介质具有第一浓度和第一冰点，所述第二尿素介质具有第二浓度和第二冰点，其中所述第一浓度小于所述第二浓度，所述第一冰点低于所述第二冰点；
所述尿素供给喷射系统还包括用以给所述第一尿素介质进行加热的电加热丝；
所述尿素供给喷射系统还包括与发动机冷却液相连的第三电磁阀；
所述尿素供给喷射系统的控制方法包括如下步骤：
S1：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质；
S2：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质；
S3：当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度低于或者等于所述第二冰点时，且检测到所述第一尿素介质的温度低于或者等于所述第一冰点时，所述控制器启动所述电加热丝对所述第一尿素介质进行加热；当所述控制器检测到所述第一尿素介质的温度高于所述第一冰点时，开启所述第一电磁阀，同时关闭所述第二电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第一尿素介质；
S4：当所述发动机冷却液超过某一温度时，打开所述第三电磁阀，利用该发动机冷却液对所述第二尿素介质进行加热；当所述控制器检测到所述第二尿素介质的温度高于所述第二冰点时，开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述控制器控制所述尿素泵进行建压，并通过所述尿素喷嘴向发动机尾气中喷射所述第二尿素介质。
9.如权利要求8所述的尿素供给喷射系统的控制方法，其特征在于：所述第一尿素介质为AUS32，第二尿素介质为AUS40；所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第一尿素介质的温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器与所述控制器相连；所述尿素供给喷射系统包括用以检测所述第二尿素介质的温度的第二温度传感器，所述第二温度传感器与所述控制器相连；所述第一尿素介质被储存在第一尿素筒中，所述第二尿素介质被储存在第二尿素筒中。
10.如权利要求9所述的尿素供给喷射系统的控制方法，其特征在于：在发动机停机时，首先开启所述第二电磁阀，同时关闭所述第一电磁阀，所述尿素泵进行反转，将管路中的第二尿素介质反抽回所述第二尿素筒中，待达到规定时间后，然后关闭所述第二电磁阀，同时打开所述第一电磁阀，所述尿素泵进行反转，将第一尿素介质反抽回所述第一尿素筒中。
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