CN203257519U - 一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统 - Google Patents

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Abstract

一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，属于车用尿素喷射系统设计的技术领域。包括尿素箱（1）、尿素箱温度及液位传感器（2）以及用于尿素箱换热的加热控制阀（6）和加热水管（10），其特征在于：在尿素箱的底部装有和喷嘴（4）分开的尿素计量阀（5），尿素计量阀（5）下端连接有混合腔（3），混合腔（3）一端通过气体控制阀（7）和气管（8）管路连接，另一端通过加热混合管（9）和喷嘴（4）管路连接。本实用新型取消尿素溶液水解过程对排气管路的苛刻要求，结构简单，便于整车布置；降低尿素溶液结晶风险，提高系统可靠性；打破国际供应商垄断局面，充分发挥自主产品的技术和市场竞争力。

Description

一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统
技术领域：
本实用新型属于车用尿素喷射系统设计的技术领域，特别涉及一种取消液态尿素水溶液在排气管中的水解过程，采用对尿素溶液进入排气管之前进行加热、完成其水解过程的空气辅助尿素喷射系统。
背景技术：
国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规中排气污染物的限值与国Ⅲ排放法规相比，柴油机排气污染物（主要是颗粒和氮氧化合物）的限值降低很多。在发动机机内很难同时实现降低上述两种排气污染物，使发动机排放达到国Ⅳ、国Ⅴ排放法规的要求，因此SCR系统成为满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规的策略之一，其能有效降低排气污染物中氮氧化合物的含量，使发动机的排气污染物满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规要求。
目前成熟的尿素液喷射系统都是国外公司生产的，有的采用直喷技术，有的采用空气辅助喷射技术，均需要尿素水溶液在排气管中完成其水解、释放出氨气的过程，因此，系统对于排气温度、喷嘴安放位置到催化器入口的距离有严格要求，不易整车结构布置；同时，尿素溶液在排气管中进行水解易产生尿素结晶，影响排气背压和发动机性能。
发明内容：
本实用新型的目的在于降低尿素喷嘴在排气管路上固定位置的严格要求，取消尿素水溶液在排气管中水解、释放氨气的过程；采用对尿素溶液进入排气管之前对其进行加热，完成其水解过程。
一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，由包括尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2以及用于尿素箱换热的加热控制阀6和加热水管10，在尿素箱的底部直接连接尿素计量阀5，尿素计量阀5下端连接有混合腔3，混合腔3一端通过气体控制阀7和气管8管路连接，另一端通过加热混合气管9和喷嘴4管路连接。
所述的加热混合气管9加热源可以为电或发动机排气。
本实用新型的积极效果是：本实用新型对尿素溶液混合气管采用加热方法，使得尿素水溶液在进入排气管前就完成其水解过程，因此取消了对排气温度、排气管路光洁度、排气管路直线度的要求，降低尿素溶液在排气管中结晶的风险和排气管路生产制造工艺成本。结构简单，便于整车布置，提高系统可靠性；打破国际供应商垄断局面，充分发挥自主产品的技术和市场竞争力。
附图说明：
图1为本实用新型的系统示意图。
图中由尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2、混合腔3、尿素喷嘴4、尿素计量阀5、加热控制阀6、气体控制阀7、气管8、加热混合管9和加热水管10组成。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型做进一步的描述：
如图1所示一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，由包括尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2以及用于尿素箱换热的加热控制阀6和加热水管10，在尿素箱的底部装有和喷嘴4分开的尿素计量阀5，尿素计量阀5下端连接有混合腔3，混合腔3一端通过气体控制阀7和气管8管路连接，另一端通过加热混合管9和喷嘴4管路连接。
所述的加热混合气管9加热源可以为电或发动机排气。
加热管可以为软管或金属管，只要其能够耐尿素水溶液和耐300℃以下的高温即可。若加热源为电，则电阻丝放在管路中间，电阻丝两端通以电压加热电阻丝，混合气流经管路时被加热后完成水解过程；若加热源为发动机排气，则加热混合管9需采用套管形式，内部管路流经发动机排气，外部管路和内部管路间流经气液混合体，气液混合体经管路时被内部管路加热后完成水解过程。
尿素喷射系统的目的是降低排气中的氮氧化物，化学反应原理是尿素水溶液通过加热水解、释放出氨气，氨气与排气中的氮氧化物反映生成氮气和水，最终使发动机排气满足排放法规的要求；因此常规的尿素喷射系统在尿素进入排气管路后，需要与排气进行混合、热交换，最终将尿素水溶液中的氨气释放出来，此过程称为尿素水解过程；为了保证尿素水解过程顺利完成、降低尿素结晶风险，需要对排气的温度、排气管路的光洁度、排气管路的直线度均作一定的要求，这样的严格要求对整车的布置提出了很大的挑战，不利于尿素喷射系统的应用；本实用新型对尿素溶液混合气管采用加热方法，使得尿素水溶液在进入排气管前就完成其水解过程，因此取消了对排气温度、排气管路光洁度、排气管路直线度的要求，降低尿素溶液在排气管中结晶的风险和排气管路生产制造工艺成本。
本实用新型的技术方案是这样实现的：
目前车用尿素水溶液具有在-11.5℃结晶变为固态的物理特性，由于车的最低使用环境温度为-40℃，因此，尿素喷射系统要想在-40℃和-11.5℃环境温度间正常工作，尿素喷射系统必须具备加热功能，能够将固态的尿素水溶液加热融化成液态。
1、ECU根据输入的环境温度及尿素箱内尿素溶液温度信息，控制加热控制阀6的开起和关闭，实现对尿素箱内尿素溶液的解冻和加热控制。
2、ECU根据当前发动机工况和氮氧化物的转化效率需求，确定尿素目标喷射量，然后ECU控制尿素计量阀5打开，尿素溶液流过尿素计量阀5，当流经尿素计量阀5的尿素溶液达到ECU的目标喷射量时，ECU控制尿素计量阀5关闭，ECU通过控制尿素计量阀5的开起时长，达到精确控制尿素喷射量的目的。
3、通过计量阀的尿素溶液到达混合腔3后，与压缩空气进行混合，形成均匀气液混合物。
4、尿素气液混合物通过加热混合管9加热，完成尿素水溶液的水解过程，然后混合物被输送到尿素喷嘴4，喷射到排气管中，完成整个尿素喷射系统的计量、水解、喷射过程。
由于计量阀与喷嘴分开，计量阀远离喷嘴，尿素喷射控制相对于发动机排气间存在混合管9对应尿素传递上的时间延迟，发动机动态工况循环下，经测试，排气氮氧化物的转化效率在75%左右，能满足国Ⅳ、Ⅴ排放法规要求。

Claims (2)

1.一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，包括尿素箱（1）、尿素箱温度及液位传感器（2）以及用于尿素箱换热的加热控制阀（6）和加热水管（10），其特征在于：在尿素箱的底部直接装有尿素计量阀（5），尿素计量阀（5）下端连接有混合腔（3），混合腔（3）一端通过气体控制阀（7）和气管（8）管路连接，另一端通过加热混合管（9）和喷嘴（4）管路连接。
2.根据权利要求1所述的一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，其特征在于：所述的加热混合管（9）加热源可以为电或发动机排气。
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