CN202578855U - 一种scr喷射系统的喷嘴 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种SCR喷射系统的喷嘴,它包括压缩空气入口、添蓝入口和计量阀,计量阀包括外壳、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体,电磁驱动部分设置在外壳内;所述阀体为一空心杆,阀体的下端设有球阀,阀体的上端与添蓝入口联通,阀体的侧壁上开有联通孔;所述喷嘴还包括导套,导套套在阀体上,导套的上端与所述外壳连接,导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座;导套与阀体之间形成空腔,所述空腔通过联通孔与阀体的空心部分联通;所述压缩空气入口开在导套的侧壁上。本实用新型的雾化效果好,喷射结束后,可以清除残留在喷嘴壁面的添蓝。
Description
技术领域
本实用新型涉及内燃机排气净化系统,特别是用于柴油机排气后处理,以降低柴油机NOx排放的选择性催化还原系统(SCR喷射系统,Selective Catalyst Reduction),特别是SCR喷射系统的喷嘴。
背景技术
针对机动车的排放物,人们采用各种各样的方法手段来消除其含有的有害物质。SCR技术是降低NOx化合物的一种非常有效的方法。发动机SCR后处理技术是将还原剂尿素溶液喷入到发动机排气中,在废气温度和气流的作用下,尿素溶液能快速分解释放出氨,将NOx还原成为氮气,达到降低NOx的效果。由于尿素溶液具有性能稳定、化学反应简单、所需还原剂相对量少等优点而得到人们的推广和使用。
国际标准ISO22241-1规定了用于柴油机的NOx还原剂AUS32的质量要求。这是一种尿素含量为32.5%的尿素水溶液,简称为添蓝,其初始结晶温度为-11.5℃。
中国专利CN101084053A提出了在添蓝喷射结束后让输送泵反转,抽空添蓝管路的措施来防止添蓝结晶堵塞喷孔的技术方案。采用这种方案后,汽车在停车后发动机必须再运转一段时间,或者在发动机关机后靠蓄电池使电机和输送泵逆转一段时间;还需要采用可逆转的电机和输送泵,会提高成本,而且实际操作也很不方便。
为了提高SCR系统的转化效率,需要改善喷射器喷雾的雾化特性。一般采用气体辅助喷射,利用气体和液体的相互作用改善雾化效果,传统的雾化喷射系统采用液体和气体在喷嘴前端的容腔内进行混合,喷射结束后,通过压缩空气吹洗,清空管路和混合腔内的添蓝,但喷射器的喷孔位置仍然容易发生添蓝结晶堵塞喷孔。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种SCR喷射系统的喷嘴,该喷嘴的雾化效果好,喷射结束后,可以清除残留在喷嘴壁面的添蓝。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是:
一种SCR喷射系统的喷嘴,它包括压缩空气入口、添蓝入口和计量阀,计量阀包括外壳、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体,电磁驱动部分设置在外壳内;所述阀体为一空心杆,阀体的下端设有球阀,阀体的上端与添蓝入口联通,阀体的侧壁上开有联通孔;
所述喷嘴还包括导套,导套套在阀体上,导套的上端与所述外壳连接,导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座;导套与阀体之间形成空腔,所述空腔通过联通孔与阀体的空心部分联通;所述压缩空气入口开在导套的侧壁上。
上述方案中,所述电磁驱动部分包括电磁线圈和铁芯,铁芯为筒体,筒体内设有弹簧和弹簧销,弹簧设置在弹簧销与阀体上端之间。
上述方案中,计量阀还包括筒形导向件,导向件与阀体上部连接,导向件的外侧面和导套的内侧面密封配合。
上述方案中,阀体的上端通过铁芯与添蓝入口联通。
上述方案中,所述阀体、球阀和导向件焊接为一体。
上述方案中,所述阀座上开有大口向上的圆锥孔。
本实用新型的优点在于:
1、压缩气体和添蓝在导套与计量阀之间的空腔中进行混合,利用压缩空气和添蓝的相互作用改善添蓝雾化质量。喷射结束后,利用压缩空气吹洗,清除残留在喷嘴壁面的添蓝,防止低温时添蓝结晶堵塞喷孔。
2、计量阀还包括筒形导向件,它设置在导套与阀体之间,能起到良好的密封和导向作用。
附图说明
图1是具有本实用新型的SCR喷射系统的结构示意图。
图2是本实用新型实施例的剖视图。
图中:1-排气管,2-喷嘴,201-导向件,202-弹簧,203-弹簧销,204-计量阀,205-添蓝入口,206-铁芯,207-电插头,208-接口,209-壳体,210-电磁线圈,211-导套,212-压缩空气入口,213-球阀,214-阀座,215-阀体,216-联通孔,3-电控单元,4-空气电磁阀,5-罐体,6-添蓝,7-加注阀,8-进水管,9-进水电磁阀,10-泵体,11-加热水管,12-输出管,13-过滤器,14-输送泵,15-蓄压腔,16-出口管,17-出水管,18-压力调节阀,19-回流管,20-压力传感器,21-温度传感器,22-液位传感器,23-放液口,24-储气罐,25-减压电磁阀。
具体实施方式
如图1所示, SCR喷射系统包括添蓝罐、本实用新型喷嘴2、储气罐24、空气电磁阀4、电控单元3等。储气罐24内储存的压缩空气压力为0.8—0.9MPa,经过减压阀25降低到0.4MPa,压缩空气经过空气电磁阀4连接到喷嘴2。添蓝罐包括罐体5,罐体5的顶部设有泵体10,泵体10内设有输送泵14、蓄压腔15和压力调节阀18;输送泵14的输出端与蓄压腔15联通;蓄压腔15的输出端与SCR喷射系统的本实用新型喷嘴2联通,蓄压腔15的回流端通过压力调节阀18与罐体内部联通。输送泵为电磁泵,压力调节阀18为电磁阀。
如图2所示的本实用新型喷嘴实施例,它包括压缩空气入口212、添蓝入口205和计量阀204,计量阀包括外壳209、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体215,电磁驱动部分设置在外壳内。所述阀体215为一空心杆,阀体215的下端设有球阀213,阀体的上端与添蓝入口205联通,阀体的侧壁上开有联通孔216。
所述喷嘴2还包括导套211,导套211套在阀体215上,导套211的上端与所述外壳209连接,导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座214,所述阀座214为大口向上的圆锥孔。导套211与阀体215之间形成空腔,所述空腔通过联通孔216与阀体215的空心部分联通;所述压缩空气入口212开在导套211的侧壁上。
所述电磁驱动部分包括电磁线圈210和铁芯206,铁芯206为筒体,筒体内设有弹簧202和弹簧销203,弹簧202设置在弹簧销203与阀体215上端之间。阀体215的上端通过铁芯206与添蓝入口205联通。
计量阀还包括筒形导向件201,导向件201与阀体215上部连接,导向件201的外侧面和导套211的内侧面密封配合。所述阀体215、球阀213和导向件201焊接为一体。
本实用新型实施例的工作原理为:
SCR系统中的输送泵将添蓝通过添蓝入口201输送到本实用新型喷嘴2内,先经过弹簧销203的内孔和弹簧202中心孔进入计量阀204上的阀体215中,再通过阀体215上的联通孔216进入导套211与计量阀204之间的空腔中。压缩气体从压缩空气入口212进入喷嘴,和添蓝在导套211与计量阀204之间的空腔中进行混合。添蓝喷射时,电磁线圈210上电。计量阀204在电磁力的作用下克服弹簧力向上位移,球阀213与阀座214的锥面分离,同时空气压缩空气的电磁阀开启,定量的压缩空气由压缩空气入口212进入喷嘴2,定量的添蓝和压缩空气在压力的作用下经喷孔喷入排气管1内,与废气中的氧化氮发生还原反应,实现净化功能。
当喷射结束时,电控单元3首先控制压力调节阀18开启,蓄压腔15内压力降为大气压,压缩空气将进入喷嘴2的添蓝溶液经出口管16、蓄压腔15、压力调节阀18、回流管19吹回罐体5,并将进入导套211与计量阀204之间的空腔中的添蓝溶液从喷孔吹入排气管1,从而不但可以清除残留在喷嘴2内的添蓝,还可以清空了蓄压腔15和出口管16内的添蓝。清除完毕后,电控单元3控制电磁线圈210断电,空气电磁阀4同时关闭,计量阀204在弹簧力的作用下回位,球阀213与阀座214的锥面贴合,添蓝喷射完成。
所述的铁芯206是一个台肩状的圆筒形零件,它的台肩端与导套211焊接,台肩面用于导套211的定位。铁芯的上端为外螺纹,用于添蓝喷射器的安装连接。铁芯206、导套211、阀体215、球阀213和阀座214等与添蓝相接触的零部件由不锈钢材料制造。
导向件201是一个外缘圆弧过渡的二级阶梯管,它的外侧面和导套211的内侧面密封配合,可以在导套211的内滑动。阀体215为一空心杆(管状件),计量阀204可以在铁芯206、导套211以及阀座214所组成的容腔内上下移动。
阀座214的上端是一个起密封作用的、大口向上的内锥孔面,其下端的中心有一个喷孔。阀座214与导套211同轴,并焊接在导套211上。
所述的弹簧销203是一个圆周角小于360度的金属管,调整弹簧销203的轴向位置,可以改变弹簧202对计量阀204的压力,调整好弹簧压力后的弹簧销与铁芯内侧面焊接固定。
喷嘴的通过接头208、电插头207与SCR喷射系统的电控单元ECU相连,电控单元3根据输入的发动机负荷、转速信号、以及SCR催化转化器前后排温等信号,输出脉冲宽度调制信号PWM来控制电磁线圈210的占空比,从而控制添蓝喷射器的喷射次数与喷射量。
具有本实用新型实施例的SCR喷射系统的工作原理为:
罐体5内设有输出管12和回流管19,输送泵14的输入端通过输出管12与罐体5内部联通,蓄压腔15的回流端依次通过压力调节阀18、回流管19与罐体5内部联通。
罐体5内还设有循环加热水管,循环加热水管的进水管8和出水管17分别与发动机的循环水系统联通。
按国际标准ISO22241-1配制的添蓝储存在本实用新型添蓝罐中,添蓝从输出管12经过过滤器13流入输送泵14。添蓝在输送泵增压后部分经蓄压腔15、出口管16到达喷嘴2后喷入发动机排气管1内,多余的添蓝经过蓄压腔15、压力调节阀18由添蓝回流管19回到罐体5内,在罐体5内实现循环。
本实施例中的输送泵14是一种电磁隔膜泵,通过改变电磁泵的频率调节泵的流量,输送泵14的流量可达到系统所需添蓝量的2倍以上。添蓝罐罐体5采用不锈钢制成,也可以采用其它耐添蓝腐蚀的金属材料制成。
输送泵14、蓄压腔15、压力调节阀18都安装在添蓝泵体10内部,通过添蓝泵体和添蓝灌体5整体集成。系统通过控制压力调节阀18占空比调节系统压力,再利用压力传感器20的反馈和输送泵14的频率形成压力闭环而控制系统的压力,工作状态下蓄压腔体内添蓝压力维持在0.5MPa。
在集成添蓝罐顶端的泵体10上还安装有利用发动机循环水的加热装置,加热管总成由进水管8、进水电磁阀9、加热水管12、出水管17等构成。进水管8与发动机水泵出口处循环水相连,进水管8上还安装进水电磁阀9,出水管17与发动机循环水低压端相通。进水管将部分发动机循环水引入到加热水管11中,与集成添蓝罐内的添蓝进行热交换,高温的循环水与添蓝进行热交换后从出水管17回到发动机水套进行循环。
添蓝罐内安装有液位传感器22,用于检测液位的高度,当液位低于设计的最低液位时,DCU根据液位信息进行报警,提醒驾驶员进行添蓝加注。
添蓝罐内安装有压力传感器20和温度传感器21,用于检测添蓝的温度和压力。同时,添蓝罐体右侧底部有带旋盖的放液口23,用于定期清理箱体内的杂质。罐体左侧上部有添蓝加注阀7,用于添蓝的加注。
压力传感器20、温度传感器21、液位传感器22测得的信号传给电控单元3,电控单元3通过CAN与发动机ECU之间通讯,获取发动机的喷射指令,进行系统的喷射控制。同时将SCR系统的状态反馈给ECU。当电控单元3接收到喷射指令后,开启添蓝喷嘴2,同时开启空气电磁阀4,计量精确雾化良好的尿素溶液喷入发动机排气管1内。而当喷射结束时,输送泵14关闭,压力调节阀18开启,蓄压腔15内压力降为大气压,添蓝在重力作用下回到了添蓝罐,清空了蓄压腔15和输出管12内的添蓝。
添蓝出口管16外面包有绝热保温材料,上述保温材料采用阻燃性泡沫塑料。包覆保温材料的目的是减少添蓝加热装置的能耗。
Claims (6)
1.一种SCR喷射系统的喷嘴,它包括压缩空气入口、添蓝入口和计量阀,计量阀包括外壳、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体,电磁驱动部分设置在外壳内;其特征在于:所述阀体为一空心杆,阀体的下端设有球阀,阀体的上端与添蓝入口联通,阀体的侧壁上开有联通孔;
所述喷嘴还包括导套,导套套在阀体上,导套的上端与所述外壳连接,导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座;导套与阀体之间形成空腔,所述空腔通过联通孔与阀体的空心部分联通;所述压缩空气入口开在导套的侧壁上。
2.如权利要求1所述的喷嘴,其特征在于:所述电磁驱动部分包括电磁线圈和铁芯,铁芯为筒体,筒体内设有弹簧和弹簧销,弹簧设置在弹簧销与阀体上端之间。
3.如权利要求2所述的喷嘴,其特征在于:计量阀还包括筒形导向件,导向件与阀体上部连接,导向件的外侧面和导套的内侧面密封配合。
4.如权利要求2或3所述的喷嘴,其特征在于:阀体的上端通过铁芯与添蓝入口联通。
5.如权利要求3所述的喷嘴,其特征在于:所述阀体、球阀和导向件焊接为一体。
6.如权利要求1所述的喷嘴,其特征在于:所述阀座为大口向上的圆锥孔。
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CN105003327A (zh) * | 2015-08-12 | 2015-10-28 | 清华大学苏州汽车研究院(吴江) | 一种scr无空气辅助尿素喷嘴 |
CN105587383A (zh) * | 2014-10-18 | 2016-05-18 | 浙江福爱电子有限公司 | 一种scr计量模块 |
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