CN112709620A - 用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供的用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置及其系统，首先取消现有技术燃油计量喷射装置上游压力与温度传感器中的温度传感器；其次取消现有技术计量单元中下游压力传感器，同时还取消现有技术喷射单元中机械燃油喷嘴；这样，不仅减少燃油计量喷射装置部件，降低了其成本，使其外观小巧、更紧凑，而且优化了燃油计量喷射装置设计，大大地提高了其可靠性。另外，计量电磁阀移至喷射单元内由其直接喷射替换机械燃油喷嘴，避免了现有机械燃油喷嘴由于高温下频繁动作出现的机械故障，大大地提升了燃油计量喷射装置喷射单元的可靠性。

Description

用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置及其系统

技术领域

本发明属于柴油车尾气后处理系统技术领域，涉及一种燃油计量喷射装置及其系统，特别是涉及一种用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置及其系统。

背景技术

如图1，为现有用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置(英文为Departronic Module，简称DPM)示意图，主要由电子控制单元(简称ECU)(图中未示出)、计量单元(英文为Fuel-Metering Unit)1和喷射单元(英文为Fuel-Injection Unit)2组成；其中计量单元1主要包括：开断电磁阀3、上游压力与温度传感器4、计量电磁阀5、下游压力传感器6和计量阀座9；喷射单元2主要包括：喷射阀座7和机械燃油喷嘴8；燃油介质流向为：开断电磁阀3→上游压力与温度传感器4→计量电磁阀5→下游压力传感器6→机械燃油喷嘴8。

计量单元1：

1)开断电磁阀3：用于切断或开启燃油流入燃油计量喷射装置的总阀门；2)上游压力与温度传感器4：用于检测计量电磁阀5上游管路内燃油介质的压力和温度信号，以该压力和温度大小来决定燃油计量喷射装置的燃油喷射量；3)计量电磁阀5：用于通过其开启时间长短来控制燃油计量喷射装置的燃油喷射量；如图3所示，其包括喷嘴外壳51、电磁线圈52、限位密封板53、下通道54、衔铁55、供电端口56、弹簧压板57、上通道58、弹簧59；用于通过电磁线圈52产生电磁力使衔铁55脱离下通道54上口，使之产生间隙，此时燃油通道畅通，当断电时电磁线圈52产生的电磁力消失，衔铁55在弹簧59的弹力的作用下将衔铁55压至下通道54上口，使燃油通道阻断；4)下游压力传感器6：用于检测计量电磁阀5下游管路内燃油介质的压力信号以判定下游管路是否泄露；5)计量阀座9：用于分别将开断电磁阀3、上游压力与温度传感器4、计量电磁阀5和下游压力传感器6固定在其上且依次利用其内设连通管路将它们连通，并将计量单元1安装在柴油车车体上的铸件或加工件。

喷射单元2：

1)机械燃油喷嘴8：用于将燃油喷射至尾气排气管路中，其具有雾化功能；2)喷射阀座7：用于将喷射单元2安装在尾气排气管路上，其内设有对机械燃油喷嘴8进行冷却水降温管路的金属铸件或加工件(如铝)。

如图2所示，为上述喷射单元2结构示意图，其中机械燃油喷嘴8主要包括挡圈10、阀芯11、柱状外套12、弹簧13及喷嘴阀座14。其中阀芯11形状复杂且工作时与阀座14有运动配合关系，所以阀芯11不仅需使用特殊刀具且加工难度及加工精度均要求较高，弹簧13需高频反复压缩及回弹，所以对其抗疲劳及寿命要求均很高；喷嘴阀座14通过过盈配合压装固定在柱状外套12中，柱状外套12通过螺纹固定在喷射底座7中。如图4所示，喷射单元2利用螺钉通过喷射底座7固定在尾气排气管103上，机械燃油喷嘴8燃油入口与计量单元1燃油出口之间通过一米长的连接燃油管相连(为了防止计量单元1长期处于高温下失效)。

燃油计量喷射装置工作原理如下：电子控制单元控制计量电磁阀5开启时间长短来输送燃油注入柱状外套12内，当燃油作用于挡圈10的压力大于弹簧13作用于挡圈10的弹力时，阀芯11向下运动，喷嘴阀座14与阀芯11之间的密封间隙被打开，燃油喷入尾气排气管103内；当燃油作用于挡圈10的压力小于弹簧13作用于挡圈10的弹力时，阀芯11在弹簧13推动下复位，喷嘴阀座14与阀芯11之间的间隙恢复至密封状态。

如图4所示，为上述燃油计量喷射装置用于柴油车尾气后处理系统的系统示意图，其工作原理如下：第1阶段(提升柴油氧化催化器(简称DOC)105前端温度)：电子控制单元对燃油计量喷射装置(DPM)发出主动再生请求信号时，安装在柴油氧化催化器105前端排气管路上的温度传感器(图中未示出)检测排气温度，当小于300-400℃时，电子控制单元通过控制柴油车发动机提升尾气排温使温度上升至350-400℃左右，使柴油氧化催化器105的氧化催化转换效率被充分激活；第2阶段(提升进入柴油颗粒捕捉过滤器(简称DPF)106的废气温度)：当安装在柴油氧化催化器105下游的柴油颗粒捕捉过滤器106捕捉过滤到的一定量颗粒物(即接近于堵塞)时；同时当安装在柴油氧化催化器105前端排气管路上的温度传感器检测排气温度高于350-400℃时，电子控制单元首先控制启动动力泵102将油箱100里的燃油通过燃油管路101输送到计量单元1；同时电子控制单元控制开启计量单元1中的开断电磁阀3，及上游压力与温度传感器4检测计量电磁阀5上游燃油管路内燃油压力和温度；当其检测压力大于预定压力值时，电子控制单元控制开启计量电磁阀5(控制开启计量电磁阀5时间：主要根据上述检测的燃油压力大小，上述检测的温度参数是为了修正燃油计量喷射装置的燃油喷射量，排除了燃油温度高低干扰)，然后将燃油通过1米长燃油管路输送至喷射单元2，其中的机械燃油喷嘴8通过该输送燃油压力开启，使雾化燃油喷射在尾气排气管104中，并在排气尾管104内和发动机尾气103充分均匀混合，随后进入柴油氧化催化器105中燃烧使排气尾管104尾部温度升高，排气尾管104尾部温度达到600℃左右时，残留在柴油颗粒捕捉过滤器106中颗粒物将燃烧消除，从而达到柴油颗粒捕捉过滤器106再生目的。

上述的燃油计量喷射装置计量单元1包括开断电磁阀3、上游压力与温度传感器4、计量电磁阀5和下游压力传感器6，其部件较多；另外上述的燃油计量喷射装置喷射单元2机械燃油喷嘴8内部结构加工难度大，导致整个装置生产加工效率较低而且成本较高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、加工效率高及成本低的用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置。

为了达到上述目的，本发明提供的一种用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置主要包括总控单元和计量喷射单元以及它们之间的连接燃油管，和电子控制单元；其中所述总控单元主要包括开断电磁阀、压力传感器及其燃油主出入口，和内设有依次将燃油主入口、开端电磁阀、压力传感器、燃油主出口连通的连通管路的总控阀座；所述开断电磁阀和所述压力传感器分别固定在所述总控阀座相应位置；所述计量喷射单元主要包括计量电磁阀和内设对计量电磁阀降温管路的喷射阀座；所述喷射阀座包在计量电磁阀外围；所述连接燃油管两端分别连接在总控阀座燃油主出口和在喷射阀座上计量电磁阀入口之间。

上述所述的开断电磁阀用于切断或开启燃油流入燃油计量喷射装置的总阀门；上述所述的压力传感器用于检测开断电磁阀出口的连通管路内燃油压力的信号，以该压力大小来决定燃油计量喷射装置的燃油喷射量；上述所述的总控阀座用于将总控单元安装在柴油车车体上的金属或塑料的铸件或加工件。

上述所述的计量电磁阀用于通过其开启时间长短来控制燃油计量喷射装置的燃油喷射量，并将燃油喷射至尾气排气管路中，具有燃油喷射功能；上述所述的喷射阀座用于将所述的计量喷射单元安装在尾气排气管路上的金属铸件或加工件。

上述所述降温管路的降温方式为冷却水冷却方式。

上述所述的连接燃油管长度不小于总控单元与计量喷射单元之间的耐高温空间安装距离。

上述所述耐高温空间安装距离不小于1米。

一种基于上述所述燃油计量喷射装置的系统，还包括储存燃油的油箱、输送燃油的动力泵以及依次连接油箱、动力泵、所述燃油计量喷射装置之间的燃油管路。

上述所述燃油计量喷射装置的系统，所述的连接燃油管长度不小于总控单元与计量喷射单元之间的耐高温空间安装距离。

上述所述燃油计量喷射装置的系统，所述耐高温空间安装距离不小于1米。

本发明提供的用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置与现有技术相比，首先取消上游压力与温度传感器中的温度传感器，因为现有技术中温度传感器根据燃油温度高低修正所需的燃油喷射量，经过检测试验，燃油温度高低对喷射量的影响可以忽略不计，并且博世现有的监控软件中对燃油温度的修正值默认设定为“1”，所以取消温度传感器，也不会影响该装置正常运行；其次，由于现有技术中下游压力传感器仅仅被作为诊断下游管路(包括计量单元与喷射单元之间的燃油管路和喷射单元中机械燃油喷嘴)是否泄露，同时由于计量电磁阀移至喷射单元内由其直接喷射，因此不仅取消计量单元中下游压力传感器，同时还取消喷射单元中机械燃油喷嘴；这样，不仅减少燃油计量喷射装置部件，降低燃油计量喷射装置成本，燃油计量喷射装置外观更小巧、更紧凑，而且大大地优化了燃油计量喷射装置设计，提高了其可靠性。另外，计量电磁阀移至喷射单元内由其直接喷射替换机械燃油喷嘴，避免了现有机械燃油喷嘴由于高温下频繁动作出现的机械故障，大大地提升了燃油计量喷射装置喷射单元的可靠性。

附图说明

图1为现有的燃油计量喷射装置的工作原理示意图。

图2为图1所示的燃油计量喷射装置中喷射单元结构示意图。

图3为图1所述的燃油计量喷射装置中计量电磁阀结构示意图。

图4为基于图1所述的燃油计量喷射装置的系统工作原理示意图。

图5为本发明提供的用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置工作原理示意图。

图6为图5所示的燃油计量喷射装置中喷射单元结构示意图。

图7为基于图5所述的燃油计量喷射装置的系统工作原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置进行详细说明。

如图5所示，本实施例提供的一种用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置，主要包括总控单元1’和计量喷射单元2’以及它们之间的连接燃油管、和电子控制单元(图中未示出)；其中总控单元1’主要包括开断电磁阀3、压力传感器6’及其设有燃油主出口入口、并内设有将与它们连通的连通管路的总控阀座9’，所述开断电磁阀3设在所述总控阀座9’内连通管路上，所述压力传感器6’设置在总控阀座9’燃油主出口与开断电磁阀3出口之间的连通管路上；所述计量喷射单元2’主要包括计量电磁阀5，和由固定计量电磁阀的计量电磁阀固定座60及设有环形通道的对计量电磁阀5进行降温管路的冷却水阀座61(铝、铁、铜等金属材料制作的铸件或加工件)组成的喷射阀座7’；所述连接燃油管两端分别连接在总控阀座9’燃油主出口和在喷射阀座7’上计量电磁阀5入口之间。

燃油介质流向为：依次经过开断电磁阀3、压力传感器6’进入计量电磁阀5。

1)总控单元1’：

开断电磁阀3：用于切断或开启燃油流入燃油计量喷射装置的总阀门；与现有技术开断电磁阀功能相同；

压力传感器6’：用于检测开断电磁阀3出口的连通管路内燃油压力的信号，以该压力大小来决定燃油计量喷射装置的燃油喷射量；与现有技术中上游压力与温度传感器中的压力传感器功能相同；

总控阀座9’：用于将总控单元1’安装在柴油车车体上，并将开断电磁阀3和压力传感器6’分别固定在相应位置的连通管路中的铸件或加工件(如铝、铁、铜、塑料等材料铸件或加工件)。

2)计量喷射单元2’(如图5所示)：

计量电磁阀5：用于通过其开启时间长短来控制燃油计量喷射装置的燃油喷射量，并将燃油喷射至尾气排气管路中；与现有技术中计量电磁阀功能相同，区别是计量电磁阀由现有技术中计量单元内移至了喷射单元内，替代了机械燃油喷嘴8，具有燃油喷射功能；

如图6和7所示，喷射阀座7’：用于将计量喷射单元2’安装在尾气排气管路上，其由固定计量电磁阀的计量电磁阀固定座60及设有环形通道的对计量电磁阀5进行降温管路的冷却水阀座61(铝、铁、铜等金属材料制作的铸件或加工件)组成；在尾气排气管路上的安装位置与现有技术相同。

为了防止计量喷射单元中计量电磁阀5高温长期接触导致其失效，计量电磁阀5外围设降温管路的冷却水阀座61，其降温方式设采用冷却水冷却方式，其与现有技术相同。

燃油计量喷射装置的装配工序：1)先将开断电磁阀3使用螺栓固定在与总控阀座9’燃油主入口连通的连通管路上，然后将压力传感器6’使用螺栓固定在与总控阀座9’燃油主出口连通的连通管路上，这样总控单元组装就完成；2)将计量电磁阀5套入计量电磁阀固定座60中，随后使用螺丝将套入计量电磁阀固定座60中的计量电磁阀5压入并固定于设采用冷却水冷却方式的降温管路的冷却水阀座61上，这样计量喷射单元组装完成；3)在总控单元1’燃油主出口和计量喷射单元2’燃油入口(即计量电磁阀5的入口)之间通过一根1米的连接燃油管连接，即组装成燃油计量喷射装置。

如图5所示，本发明中燃油计量喷射装置取消了现有技术中下游压力传感器与温度传感器功能；由于现有技术中机械燃油喷嘴加工精度要求较高，加工难度较大须使用特殊刀具，且对弹簧寿命要求较高，因此取消机械燃油喷嘴；如图6所示，将计量电磁阀5安装到计量喷射单元中，该计量电磁阀5与现有技术中计量电磁阀5相同，电子控制单元根据开断电磁阀3出口管路内燃油压力大小等参数，控制计量电磁阀5开启时间，从而喷射出实际所需的燃油喷射量。

如图7所示，为上述燃油计量喷射装置用于柴油车尾气后处理系统的工作原理示意图，其工作原理如下：第1阶段(提升柴油氧化催化器(简称DOC)105前端温度)：电子控制单元对燃油计量喷射装置发出主动再生请求信号时，安装在柴油氧化催化器105前端排气管路上的温度传感器(图中未示出)检测排气温度小于300-400℃时，电子控制单元通过控制柴油车发动机提升尾气排温使温度上升至350-400℃左右，使柴油氧化催化器105的氧化催化转换效率被充分激活；第2阶段(提升进入柴油颗粒捕捉过滤器(简称DPF)106的废气温度)：当安装在柴油氧化催化器105下游的柴油颗粒捕捉过滤器106捕捉过滤到的一定量颗粒物(即接近于堵塞)时；同时当安装在柴油氧化催化器105前端排气管路上的温度传感器检测排气温度高于350-400℃时，电子控制单元首先控制启动动力泵102将油箱100里的燃油通过燃油管路101输送到总控单元1’，同时电子控制单元控制开启总控单元1’中的开断电磁阀3，然后将燃油通过1米长连接燃油管输送至计量喷射单元2’，同时压力传感器6’检测开断电磁阀3出口的连通管路内燃油压力，当其检测压力大于预定压力值时，电子控制单元根据该出口管路内燃油压力大小控制计量电磁阀5开启时间，将一定量燃油喷射在尾气排气管104中，并在排气尾管104内和发动机尾气103充分均匀混合，随后进入柴油氧化催化器105中燃烧使排气尾管104尾部温度升高，排气尾管104尾部温度达到600℃左右时，残留在柴油颗粒捕捉过滤器106中颗粒物将燃烧消除，从而达到柴油颗粒捕捉过滤器106再生目的。

本发明的主要要点是分别采取取消原有计量单元的温度传感器、将原有计量单元的计量电磁阀移至原有喷射单元和取消了原有喷射单元的机械燃油喷嘴的措施，优化了现有燃油计量喷射装置设计，从本发明的技术方案出发，可以保证燃油供给计量喷射系统的正常运行。至于改进后的喷射单元(本发明为计量喷射单元)的燃油雾化效果或者防止油滴现象，可以在其喷口设置现有一定油压下开启机械阀或其他雾化部件，如部件内部设有雾化流道或腔体，或尽量缩短计量电磁阀5出口至喷口的管路。在此，权利要求书对本发明的保护范围予以了描述，但是，凡事包含了本发明的发明要点，不背离本发明宗旨的，任何变化方案，都是落入本发明的保护范围之内的。

Claims (9)

1.一种用于柴油车尾气后处理系统的燃油计量喷射装置，其特征在于，主要包括总控单元(1’)和计量喷射单元(2’)以及它们之间的连接燃油管，和电子控制单元；其中

所述总控单元(1’)主要包括开断电磁阀(3)、压力传感器(6’)及其燃油主出入口，和内设有依次将燃油主入口、开端电磁阀(3)、压力传感器(6’)、燃油主出口连通的连通管路的总控阀座(9’)；所述开断电磁阀(3)和所述压力传感器(6’)分别固定在所述总控阀座(9’)相应位置；

所述计量喷射单元(2’)主要包括计量电磁阀(5)和内设对计量电磁阀(5)降温管路的喷射阀座(7’)；所述喷射阀座(7’)包在计量电磁阀(5)外围；

所述连接燃油管两端分别连接在总控阀座(9’)燃油主出口和在喷射阀座(7’)上计量电磁阀(5)入口之间。

2.根据权利要求1所述的燃油计量喷射装置，其特征在于，

所述的开断电磁阀(3)用于切断或开启燃油流入燃油计量喷射装置的总阀门；

所述的压力传感器(6’)用于检测开断电磁阀(3)出口的连通管路内燃油压力的信号，以该压力大小来决定燃油计量喷射装置的燃油喷射量；

所述的总控阀座(9’)用于将总控单元(1’)安装在柴油车车体上的金属或塑料的铸件或加工件。

3.根据权利要求1所述的燃油计量喷射装置，其特征在于，

所述的计量电磁阀(5)用于通过其开启时间长短来控制燃油计量喷射装置的燃油喷射量，并将燃油喷射至尾气排气管路中，具有燃油喷射功能；

所述的喷射阀座(7’)：用于将所述的计量喷射单元(2’)安装在尾气排气管路上的金属铸件或加工件。

4.根据权利要求1所述的燃油计量喷射装置，其特征在于，所述降温管路的降温方式为冷却水冷却方式。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的燃油计量喷射装置，其特征在于，

所述的连接燃油管长度不小于总控单元(1’)与计量喷射单元(2’)之间的耐高温空间安装距离。

6.根据权利要求5所述的燃油计量喷射装置，其特征在于，所述耐高温空间安装距离不小于1米。

7.一种基于权利要求1或2或3或4所述燃油计量喷射装置的系统，其特征在于，还包括储存燃油的油箱(100)、输送燃油的动力泵(102)以及依次连接油箱(100)、动力泵(102)、所述燃油计量喷射装置之间的燃油管路(101)。

8.根据权利要求7所述燃油计量喷射装置的系统，其特征在于，

所述的连接燃油管长度不小于总控单元(1’)与计量喷射单元(2’)之间的耐高温空间安装距离。

9.根据权利要求8所述燃油计量喷射装置的系统，其特征在于，所述耐高温空间安装距离不小于1米。

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