CN202578857U - 一种scr喷射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种SCR喷射系统，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、压力调节阀、储气罐、喷嘴；所述喷嘴包括压缩空气入口、添蓝入口；蓄压腔的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通；添蓝罐包括罐体，罐体上设有泵体，所述输送泵、蓄压腔、压力调节阀设置在泵体内，输送泵的输入端与罐体内部联通，输送泵的输出端与蓄压腔联通；蓄压腔的回流端通过压力调节阀与罐体内部联通。本实用新型的罐体和输送泵、蓄压腔、压力调节阀集成一体，简化了SCR喷射系统结构，更方便整车的布置，降低了整车成本。

Description

一种SCR喷射系统

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）。

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℃。

现有的SCR喷射系统一般都是外国厂商生产的，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、添蓝回流系统、储气罐、添蓝喷嘴等，配制的添蓝储存在添蓝罐中，添蓝罐通过管路连接输送泵，添蓝罐中的添蓝经输送泵增压后经管路输送到蓄压腔，其中部分添通过管路到达添蓝喷嘴后，与储气罐提供的气体一起喷入发动机排气管内，蓄压腔中多余的添蓝经过添蓝回流系统回到添蓝罐体，在添罐内实现循环。 

现有的SCR喷射系统管路系统非常复杂，不便于整车的布置，造成价格很高。

另外，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：提供一种结构简化的SCR喷射系统。

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，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、压力调节阀、储气罐、喷嘴；所述喷嘴包括压缩空气入口、添蓝入口；蓄压腔的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通；添蓝罐包括罐体，罐体上设有泵体，所述输送泵、蓄压腔、压力调节阀设置在泵体内，输送泵的输入端与罐体内部联通，输送泵的输出端与蓄压腔联通；蓄压腔的回流端通过压力调节阀与罐体内部联通。

上述方案中，所述泵体设置在罐体的顶部。

上述方案中，罐体内设有输出管和回流管，输送泵的输入端通过输出管与罐体内部联通，蓄压腔的回流端依次通过压力调节阀、回流管与罐体内部联通。

上述方案中，输送泵为电磁泵。

上述方案中，罐体内还设有循环加热水管，循环加热水管的进水管和出水管分别与发动机的循环水系统联通。

上述方案中，所述喷嘴还包括计量阀，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。

本实用新型的优点在于：

1、罐体和输送泵、蓄压腔、压力调节阀集成一体，简化了SCR喷射系统结构，更方便整车的布置，降低了整车成本。

2、所述泵体设置在罐体的顶部，有利于蓄压腔和管路内的添蓝在重力作用下自然回流到添蓝罐内，可以免除低温下冻结损坏添蓝泵系统。

3、输送泵采用电磁泵作为驱动动力，体积小，便于集成在罐体上，控制简单，运行可靠。

4、采用发动机的循环水加热添蓝罐中的尿素，还可以采用套管方式加热添蓝管，确保系统在低温环境下的可靠运行，并且节省了电能。

5、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。

6、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是本实用新型SCR喷射系统的结构示意图。

图2是喷嘴的剖视图。

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，22－温度传感器，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，本实用新型SCR喷射系统包括添蓝罐、输送泵24、蓄压腔15、压力调节阀18、储气罐24、喷嘴2、电控单元3；所述喷嘴2包括压缩空气入口、添蓝入口；蓄压腔15的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐24的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通。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，喷嘴2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。

喷嘴2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。

SCR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22，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 (10)

1.一种SCR喷射系统，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、压力调节阀、储气罐、喷嘴；所述喷嘴包括压缩空气入口、添蓝入口；蓄压腔的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通；其特征在于：添蓝罐包括罐体，罐体上设有泵体，所述输送泵、蓄压腔、压力调节阀设置在泵体内，输送泵的输入端与罐体内部联通，输送泵的输出端与蓄压腔联通；蓄压腔的回流端通过压力调节阀与罐体内部联通。

2.如权利要求1所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述泵体设置在罐体的顶部。

3.如权利要求1所述的SCR喷射系统，其特征在于：罐体内设有输出管和回流管，输送泵的输入端通过输出管与罐体内部联通，蓄压腔的回流端依次通过压力调节阀、回流管与罐体内部联通。

4.如权利要求1所述的SCR喷射系统，其特征在于：输送泵为电磁泵。

5.如权利要求1所述的SCR喷射系统，其特征在于：罐体内还设有循环加热水管，循环加热水管的进水管和出水管分别与发动机的循环水系统联通。

6.如权利要求1所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述喷嘴还包括计量阀，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。

7.如权利要求6所述的SCR喷射系统，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。

8.如权利要求7所述的SCR喷射系统，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。

9.如权利要求7或8所述的SCR喷射系统，其特征在于：阀体的上端通过铁芯与添蓝入口联通。

10.如权利要求8所述的SCR喷射系统，其特征在于：所述阀体、球阀和导向件焊接为一体。

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