CN203891978U - 一种scr尿素喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种SCR尿素喷射系统，特别是精确控制尿素溶液剂量的SCR尿素喷射系统。具体包括连接驱动电机的泵体、尿素容器、存液室、电控单元，其特征在于：所述的泵体入口连接尿素容器，其出口连接存液室；所述的存液室的出液口经过自动调节阀连接至气液混合室；所述的SCR尿素喷射系统还包括高压气源，该高压气源经过节流机构连接至气液混合室，所述的气液混合室连接至尿素喷嘴。通过保持一定压力的存液室及自动调节阀，实现尿素喷射系统的喷射精度。

Description

一种SCR尿素喷射系统
技术领域
本实用新型公开一种SCR尿素喷射系统，特别是精确控制尿素溶液剂量的SCR尿素喷射系统。 
背景技术
随着大气雾霾污染的日益严重，以及社会对大气质量提高的迫切需求，世界各国对燃油（气）汽车发动机排放法规的不断提高，柴油机作为机动车尾气污染贡献率占40%的排放源，控制其排放显得尤为重要，尤其是柴油机“国Ⅳ排放标准”的推行，结合我国油品等诸多现状，通过优化燃油燃烧，降低PM颗粒物，增大氮氧化物NOx排放+SCR系统的技术路线，成为最适合我国柴油机尾气后处理的技术路线。该技术路线通过精确喷射尿素溶液，作为尾气中NOx的还原剂，将其还原为对大气无污染的氮气与水。达到降低氮氧化物污染的目的。 
其中SCR后处理系统采用32. 5%的标准尿素溶液，通过尿素喷射雾化后注入到发动机催化反应箱内。尿素溶液在高温环境下水解生成氨气。化学反应式如下： 。生成的NH3作为还原剂，在尾气催化转化器中发生如下化学反应： 
 
SCR 把柴油机废气中的氮氧化物转化为N2和H2O,达到净化废气的目的。
SCR尿素喷射系统中，尿素喷射量的精确控制是很重要的。在实际应用过程中，往往由于控制上的不足，导致尿素实际喷射量与需求喷射量有偏差，使当氧化物反应效率不足或造成氨泄露。 
发明内容
本实用新型为了解决以上的问题，提供一种SCR尿素喷射系统，包括连接驱动电机的泵体、尿素容器、存液室、电控单元，所述的泵体入口连接尿素容器，其出口连接存液室；所述的存液室的出液口经过自动调节阀连接至气液混合室；所述的尿素计量泵还包括高压气源，该高压气源经过节流机构连接至气液混合室，所述的气液混合室连接至尿素喷嘴。 
所述电控单元，所述的电控单元与所述的泵体的驱动电机电连接；所述的存液室上设置有压力传感器，所述的压力传感器与所述电控单元电连接。 
所述的存液室还包括回液管，该回液管经过单向泄压阀连接所述的尿素容器。所述的自动调节阀与所述的电控单元电连接。 
所述的高压气源以切向方向进入气液混合室，形成气体旋流与尿素溶液混合。所述的存液室内设置有存液室，所述的存液室为窄道盘旋方式。 
所述的尿素计量泵包括预注状态，在该状态时，所述泵体的驱动电机启动，自动调节阀关闭，直到所述存液室达到预定压力。 
所述的尿素计量泵包括喷射状态，在该状态时，所述电控单元连接控制自动调节阀开度，所述泵体的驱动电机运行存液室恒定压力。 
所述的尿素计量泵包括排空状态，在该状态时，所述泵体的驱动电机关闭，自动调节阀开启，所述存液室内尿素溶液流出至所述气液混合室，所述高压气源经节流机构进入气液混合室，高压气流吹动气液混合室内的尿素溶液从所述尿素喷嘴排出。 
采用本实用新型披露的SCR尿素喷射系统，可以确保储液腔体恒压环境，通过尿素喷射系统电控单元提供的PWM控制信号控制自动调节阀的开合，实现尿素溶液剂量的精确喷射。 
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的系统示意图； 
图2为本实用新型第二实施例的系统示意图。
其中：1.尿素容器 2.驱动电机 3.泵体 4.压力传感器 5.电控单元 6.进液口 7.回液口 8.出液口 9.存液室 10. 单向限压阀 11.自动调节阀 12.高压气源 13.气液混合室 14.节流机构 15.尿素喷嘴。 
具体实施方式
本实用新型公开一种SCR尿素喷射系统，如图1所示具体包括连接驱动电机2的泵体3、尿素容器1、存液室9、电控单元5，其特征在于：所述的泵体3入口连接尿素容器1，其出口连接存液室9；所述的存液室9的出液口8经过自动调节阀11连接至气液混合室13；所述的SCR尿素喷射系统还包括高压气源12，该高压气源经过节流机构14连接至气液混合室13，所述的气液混合室13连接至尿素喷嘴15。泵体3从尿素容器1中抽取SCR尿素溶液，加压后诉讼到存液室9中；保持有压力的存液室9内的尿素溶液经过自动调节阀11进入到气液混合室13，并在气液混合室13中与经过节流后的气流混合，形成的混合流体经过尿素喷嘴15进行喷射。这样可以通过驱动电机使泵运转从而保持存液室9内有相对稳定的液压，通过调节自动调节阀11的开度，控制进入气液混合室13内尿素溶液的量，从而较好的控制尿素喷嘴15的喷出量。 
进一步的，图1所示，电控单元5连接至自动调节阀11，调节自动调节阀的开度，使得根据需要对自动调节阀11的开度进行控制，提高尿素溶液的喷出精度。其中，电控单元5可以理解为后处理电控单元，作为SCR尿素喷射系统的控制核心；自动调节阀11可以是通过PWM波的占空比大小调节开启时间周期的电磁阀，或者是可以调节节流能力大小的电子膨胀阀，其目的为实现对于开度的自动调节。尿素容器1为容纳尿素液体的容器，优选的采用筒形或者箱型，也可以根据实际位置，采用适应结构的变形，而这种变形是本领域技术人员在实际设计时，容易想到的。 
具体的，为了提高气液混合室内较高压力的气体与尿素溶液的充分混合，并且在较小的空间中实现，经节流后的高压气源以切向方向进入气液混合室，形成气体旋流与尿素溶液混合。同时在存液室9内设置有存液室，该存液室为窄道盘旋方式，确保了流动的稳定性。由于气流的速度较高，且周向旋流的速度和方向不易受到汽车颠簸和速度变化的影响，所以确保了在各种汽车运行工况下，都能稳定的对气体和尿素液体进行混合。 
进一步的在存液室９内设有电加热器，在低温工作时，内部残存的液体将冻结，通过电加热器，将其融化，使之可以正常工作。 
    在实际使用过程中，本实用新型公开的SCR尿素喷射系统通过设置驱动电机2、自动调节阀11、节流机构14等调节装置的状态，可以形成预注、喷射、排空、关闭四个状态，从而实现在各种需求情况下，完成特定的功能。 
SCR尿素喷射系统在预注状态时，驱动泵体的驱动电机2启动，自动调节阀11关闭，直到所述存液室9达到预定压力。当泵内压力达到设定压力时，尿素喷射系统电控单元给驱动电机输出的控制电流为0，电机暂时停止工作，维持存液室9内压力稳定。具体的，驱动电机2驱动磁力齿轮泵3将尿素溶液从尿素箱输送到进液口6进入存液室9中，通过尿素喷射系统电控单元 5输出的控制电流，驱动驱动电机2，使尿素存液室9内维持到设定压力。其中存液室9体积不小于12cm3，且该腔体为窄道盘旋式，该体积可使存液室9内维持设定压力，且冲击较小，同时可以是液体充满存液室，也可避免气穴的形成。 
SCR尿素喷射系统在喷射状态时，电控单元连接控制自动调节阀开度，所述泵体的驱动电机运行确保存液室9恒定压力，高压气源输入气流在气液混合室13内与来自自动调节阀的尿素溶液混合，混合后的高压尿素溶液喷射至尿素喷嘴15。尿素喷射系统电控单元DUC 5计算当前工况下所需尿素喷射量，以此决定输出给自动调节阀11的PWM波的占空比大小，采用电控单元连接控制自动调节阀开度是电动调节阀的常规控制手段，结合到本实施例的尿素喷射系统中，有效的提高喷射的精度。与此同时磁力齿轮泵维持腔内恒定压力，以此保证喷射量的精确。尿素溶液从自动调节阀11喷出后，进入气液混合腔13，与高压气源12输入气流完成混合，混合后的高压尿素溶液出液管路流至尿素喷嘴15，喷嘴将其雾化后喷射至SCR反应箱。 
SCR尿素喷射系统在排空状态时，所述泵体3的驱动电机2关闭，自动调节阀11开启，所述存液室9内尿素溶液流出至所述气液混合室13，所述高压气源12经节流机构14进入气液混合室13，高压气流吹动气液混合室13内的尿素溶液从所述尿素喷嘴15排出。驱动电机2驱动的磁力齿轮泵3停止工作，自动调节阀11完全开启，存液室9内的残留尿素溶液流出至气液混合腔13，压缩空气将该液体吹洗干净。高压气源经过气源管路连与混合腔体，为混合腔内液体混合提供均匀气流，高压气源以径向切入的方式从进入混合腔，形成气旋，使气液充分混合均匀。其中，泵体3在安装时，泵体需高于尿素储液箱和SCR反应箱，保证泵体内的存液室在SCR系统处于排空状态时，残留的尿素溶液可从出液口8自然流出至SCR反应箱。 
     实施例二 
进一步，如图2所示，为本实用新型的第二实施例，与前一实施例的区别在于，电控单元5与泵体3的驱动电机2电连接；存液室9上设置有压力传感器4，压力传感器4与电控单元5电连接，电控单元根据压力信号控制驱动电机2的转动。存液室9还包括回液管7，该回液管7经过单向泄压阀10连接尿素容器1，当存液室9内的尿素压力超过设定压力时，单向泄压阀10开启排出一些尿素到尿素容器1，实现腔内的自动卸压，直到存液室9内的尿素压力恢复到设定压力。特别是，在预注状态时，由于尿素溶液不易压缩，如果压力过高会使存液室损坏，所以自动泄压的单向泄压阀会起到保护设备及稳定运行的作用。
具体的，磁力齿轮式泵体3将尿素抽到存液室9内，以存液室9内尿素压力传感器信号为反馈信号，采用PID调节方法控制驱动电机驱动电流，实现对存液室体内压力的的闭环控制，多余的尿素溶液通过单向限压阀回流到尿素箱中。这里采用的PID调节方法为本领域的常用控制方法，其与本实用新型公开的系统结合，能够更好的稳定存液室９内的尿素压力，当该尿素压力均衡和稳定时，通过自动调节阀11可以准确控制喷射量。特别是在预注状态和喷射状态时，通过PID调节方法可以提高存液室９内的尿素压力的稳定性。 
如图２所示，本实施例中，自动调节阀１１与所述的电控单元５电连接，尿素喷射系统电控单元输出PWM波给尿素出液自动调节阀，通过调节PWM占空比实现尿素溶液喷射剂量的精确控制。精确控制与NOx精确反应的尿素溶液剂量是整个SCR系统的关键所在，其计量泵是执行需求尿素溶液喷射量的核心部件。通过PID调节驱动泵体维持储液腔体恒压环境，通过电控单元提供的PWM控制信号控制自动调节阀的开合，实现尿素溶液剂量的精确喷射。 
本实用新型技术内容及特征已揭示如上，然而本专业领域技术人员任可能基于本实用新型的提示而做出种种不背离本文精神的替换及修饰，因此，本新型保护范围应不限于实施例揭示的内容，而应包括各种不背离本实用新型的替换及修饰，并为本实用新型申请权利要求所涵盖。 

Claims (10)

1.一种SCR尿素喷射系统，包括连接驱动电机的泵体、尿素容器、存液室、电控单元，其特征在于：所述的泵体入口连接尿素容器，其出口连接存液室；所述的存液室的出液口经过自动调节阀连接至气液混合室；所述的SCR尿素喷射系统还包括高压气源，该高压气源经过节流机构连接至气液混合室，所述的气液混合室连接至尿素喷嘴。
2.根据权利要求1所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述电控单元，所述的电控单元与所述的泵体的驱动电机电连接；所述的存液室上设置有压力传感器，所述的压力传感器与所述电控单元电连接。
3.根据权利要求２所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的存液室还包括回液管，该回液管经过单向泄压阀连接所述的尿素容器。
4.根据权利要求1所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的自动调节阀与所述的电控单元电连接。
5.根据权利要求1所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的高压气源以切向方向进入气液混合室，形成气体旋流与尿素溶液混合。
6.根据权利要求1所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的存液室内设置有存液室，所述的存液室为窄道盘旋方式。
7.根据权利要求1所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的存液室内设有电加热器。
8.根据权利要求1-７中任一项所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的尿素计量泵包括预注状态，在该状态时，所述泵体的驱动电机启动，自动调节阀关闭，直到所述存液室达到预定压力。
9.根据权利要求1-７中任一项所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的尿素计量泵包括喷射状态，在该状态时，所述电控单元连接控制自动调节阀开度，所述泵体的驱动电机运行存液室恒定压力，所述的高压气源输入气流在气液混合室内与来自自动调节阀的尿素溶液混合，混合后的高压尿素溶液喷射至尿素喷嘴。
10.根据权利要求1-７中任一项所述的SCR尿素喷射系统，其特征在于：所述的尿素计量泵包括排空状态，在该状态时，所述泵体的驱动电机关闭，自动调节阀开启，所述存液室内尿素溶液流出至所述气液混合室，所述高压气源经节流机构进入气液混合室，高压气流吹动气液混合室内的尿素溶液从所述尿素喷嘴排出。
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