CN204186452U - 还原剂供应装置和还原剂供应系统及发动机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种构造成将还原剂供应至后处理部件的还原剂供应系统和装置以及发动机系统，尤其公开了一种集成的尿素供应系统。还原剂供应装置包括集成在一起的多个部件的单一单元，该单一单元包括罐、液位传感器、计量给料器和入口管线。计量给料器构造成将还原剂抽出罐并进入计量给料器入口管线。然后，计量给料器将还原剂喷入发动机废气流，该废气流包含危险的氮氧化物，后处理部件大大地消除了这些氮氧化物。本实用新型的废气后处理系统提高了SCR系统和发动机系统作为一个整体的实用性和维护性。

Description

还原剂供应装置和还原剂供应系统及发动机系统

技术领域

本实用新型总体涉及与内燃机系统相关的废气后处理系统。 

背景技术

随着排放标准的提高，发动机工业持续开发改进更清洁的机动车运行方式。经常用来达到排放标准的一种机构包括选择性催化还原(SCR)商用车排放处理系统。通常，由于运行诸如内燃机的发动机而导致产生有害物。氮氧化物是在发动机运行期间产生的一种产物类型，其对环境有害。选择性催化还原系统使用催化剂(还有还原剂)来将有害的氮氧化物转换成有害性较低的物质。尿素是一种经常添加至SCR系统的还原剂。随着在工业中使用SCR应用的持续增加，尿素供应系统的相应需求也增加了。通常，在诸如尿素供应系统的还原剂供应系统中使用了多个单独部件。有利于更好地使用和维护尿素供应系统的系统，将提高SCR系统和发动机系统作为一个整体的实用性和维护性。 

实用新型内容

根据一个实施例，描述了一种还原剂供应装置。该还原剂供应装置包括罐、液位传感器、计量给料器和入口管线。该罐构造成容纳还原剂，且该液位传感器指示罐中还原剂量。另外，计量给料器构造成将还原剂供应至后处理部件。计量给料器具有注射泵，该注射泵构造成将来自罐的还原剂供应至计量给料器并提供一接口，该接口构造成接纳连接器，该连接器将还原剂供应装置通信连接至汽车底盘。还原剂供应装置的入口管线构造成使得还原剂能够通过注射泵从罐行进至计量给料器。环境传感器构造成提供关于还原剂供应装置的环境的信息。包含罐、液位传感器、计量给料器以及入口管线的每个部件通过支架集成成单一单元。环境传感器也可集成至该单一单元。 

根据另一个实施例，公开了一种还原剂供应系统。该还原剂供应系统包括 后处理系统，该后处理系统构造成处理由于发动机内燃烧而形成的废气。该还原剂供应系统还包括还原剂供应装置，该还原剂供应装置构造成将还原剂供应至后处理系统。该还原剂供应装置包括罐、液位传感器和计量给料器。该罐构造成容纳还原剂，且该液位传感器指示罐中还原剂量。计量给料器构造成将还原剂供应至后处理系统，且该计量给料器构造有注射泵，该注射泵将来自罐的还原剂供应至计量给料器。该计量给料器设有接口，该接口构造成接纳连接器以将该还原剂供应装置通信地连接至汽车底盘。罐、面传感器和计量给料器集成成单一单元。 

另一实施例中，公开了一种发动机系统，该发动机系统包括汽车发动机、后处理部件以及还原剂供应装置。发动机用于汽车并构造成在运行期间产生来自发动机气缸燃烧的废气。该后处理部件通信地连接至发动机并构造成处理发动机形成的废气。而且，该还原剂供应装置构造成在处理废气中通过供应还原剂而辅助后处理部件，且所述还原剂供应装置是单一单元，该单一单元包含计量给料器、罐、构造成将所述还原剂供应装置连接至汽车的支架，以及多个分布式部件。该计量给料器、罐和多个分布式部件集成成单一单元，且该计量给料器将还原剂供应至后处理部件。根据一些实施例，所述多个分布式部件连接至所述罐、所述支架以及所述计量给料器中的一个或多个以形成所述单一单元。 

本实用新型的废气后处理系统大大降低了废气中包含的氮氧化物含量，且本实用新型的废气后处理系统提高了SCR系统和发动机系统作为一个整体的实用性和维护性。 

附图说明

附图和下面的描述中阐述了该说明书中描述的主题的一种或多种实施方式的细节。从该描述、附图以及本文所提出的权利要求书，本主题的其它特征和方面将变得明显。 

图1是根据示例实施例的还原剂供应装置的侧视图。 

图2是图1的还原剂供应装置的后视图。 

图3是图1的还原剂供应装置的立体图。 

图4是图1的还原剂供应装置的俯视图。 

图5是具有不同类型的计量给料器的还原剂供应装置的另一实施例的正视图。 

图6是图5的还原剂供应装置的立体图。 

图7是图5的还原剂供应装置的俯视图。 

具体实施方式

下面描述的装置和系统用于还原剂供应系统和装置，该还原剂供应系统和装置用于将还原剂供应至发动机系统的后处理部件。该还原剂供应装置包括集成为单一单元的各种部件。本文所使用的术语“集成的”应理解为传统上分离的刚性部件组合，从而各部件组合而形成单一单元。诸如计量给料器、罐、支架和过滤器的多个部件(也称为分布式部件)被集成以形成还原剂供应装置。一些实施例的还原剂供应装置为汽车组装或维护期间的安装和拆卸提供了便利性。支架的使用有助于更快地组装各部分以形成单一单元还原剂供应装置。 

还如下面进一步描述的，还原剂供应系统包括后处理系统和还原剂供应装置。还原剂供应系统通过将诸如尿素的还原剂抽出罐、通过过滤器并进入计量给料器，而将还原剂供应至后处理系统，其中然后计量给料器将还原剂供应至诸如选择性催化还原装置的后处理部件。其它实施例描述了一种发动机系统，该发动机系统包括汽车发动机、后处理部件以及还原剂供应装置。一些实施例包括将所有的接口连接置于还原剂供应装置的一侧上，由此为还原剂供应装置与汽车底盘的连接提供便利性且有利性。将接口连接置于还原剂供应装置的一侧上还有利于更容易地维护还原剂供应装置及其部件。 

选择性催化还原(SCR)是一种后处理技术，其使用尿素基物质来降低排放至内燃机的氮氧化物。SCR还使用催化剂转化器来降低氮氧化物，这些氮氧化物对环境及健康有害。SCR单元或装置位于发动机下游，以处理来自内燃机的废气。在还原剂供应系统和发动机系统中，还原剂供应装置位于SCR装置上游且位于发动机下游。还原剂供应系统将少量还原剂(即，尿素)注射入催化器上游的废气中，在这里还原剂气化并分解以形成诸如氨和二氧化碳的物质。尿素是氮化合物，其在加热时转换成氨。氨(NH3)是与SCR系统一起 使用的产品，用于与氮氧化物反应并将有害物质转换成无害的氮气和H2O水滴。SCR装置可以用于从还原剂供应装置接收尿素注射，将尿素转换成氨，并处理催化转化器中的发动机废气。 

图1是根据示例实施例的还原剂供应装置100的侧视图。该还原剂供应装置100包括多个部件，包含罐110、计量给料器120、支架130和过滤器140。罐110具有中空内部，能够容纳还原剂。一个实施例中，还原剂是尿素。该尿素可以包括尿素与水或任何目前已知或将来开发的任何其它溶剂和溶剂组合的混合物(具有多种选择)。罐110在大小、尺寸和容量上可变化。例如，罐110可以构造成容纳35升还原剂。一个实施例中，罐110是还原剂供应装置100的最大部件且用作该还原剂供应装置100的主体。根据其它实施例，还原剂供应装置100包括液位传感器，该液位传感器指示罐110中的还原剂量。 

支架130是包括一个或多个刚性部件的组件，所述一个或多个刚性部件相互连接并构造成连接至还原剂供应装置的各部分。支架130还可包括根据罐110的形状成形的单件材料。根据一些实施例，支架130连接至罐110并有利于还原剂供应装置100连接至汽车(即，汽车底盘)。支架130也可用作还原剂供应装置100内的其它部件的安装部分。例如，计量给料器120和/或过滤器140可以安装在支架130上。 

根据一些实施例，还原剂供应装置100还包括计量给料器120，其在图1中示出为安装在还原剂供应装置100的罐110部分的顶部上。虽然该计量给料器120示出为安装在罐110的顶部上，应理解，计量给料器120可以定位在罐110和/或支架130的认为位置处。计量给料器120构造成将还原剂供应至诸如选择性催化还原装置的后处理部件。一些实施例中，计量给料器120将计量的，加压的一定量还原剂射入SCR装置上游的发动机废气中。计量给料器120还可包括各种部件，以便于实现本文描述的计量给料器120的功能。一个实施例中，计量给料器120包含注射泵，该注射泵有利于将还原剂抽出罐110进入计量给料器120并将一部分还原剂注射入废气。注射泵可包括潜水泵，该潜水泵例如可包括可连接至注射泵的细长件。 

根据一些实施例，计量给料器120通过流过计量给料器120的一部分的发动机冷却剂来冷却。例如，计量给料器120包括冷却剂管线和/或发动机冷却剂 连接器，以使得计量给料器120能够接收发动机冷却剂。而且，计量给料器120包含和/或可通信于控制模块，该控制模块构造成控制诸如计量量、还原剂温度、注射周期和计时等特征。计量给料器120包含有诸如温度传感器的多种传感器以有利于所设置的计量机构。一些实施例中，控制模块基于多个发动机状况来计算还原剂的剂量率，且所注射的还原剂与来自压缩空腔单元源的空气混合。计量给料器120可使得还原剂分裂为原子并然后通过喷嘴将还原剂送入SCR上游的废气系统。 

通过将计量给料器120集成入单一单元的还原剂供应装置100可实现各种益处，计量给料器120可通过固定地连接至还原剂供应装置100的支架130或罐110来集成。例如，各种实施例使汽车部件获得了更高水平的控制。另外，还原剂供应装置100的使用导致更少的泄漏问题，这又促进了成本效益。 

应理解，可以根据任何类型的计量给料器120或计量系统来实现还原剂供应装置100。例如，还原剂供应装置100构造成形成有空气辅助计量给料器120，如图1-4所示。空气辅助计量给料器使用加压空气通过喷嘴(即，单孔喷嘴)将还原剂作为细雾注射入来自发动机的排气。还原剂供应装置100还构造有无空气计量给料器，该无空气计量给料器具有多种注射系统，包括空气冷却和水冷却种类。可以含在还原剂供应装置100的其它类型计量单元包括罐内计量种类以及数字计量种类。 

根据一些实施例，还原剂供应装置100包括过滤器140，如图1所示。过滤器140构造成接收材料(诸如尿素或所使用的其它还原剂)并将杂物或油滤出。例如，过滤器140构造成过滤来自还原剂的不需要的颗粒，该还原剂泵自罐110并进入计量给料器120。由此，过滤器140可以功能性地定位在计量给料器120上游并在罐110下游。 

参考图2，图2是图1所示的还原剂供应装置100的后视图。还原剂供应装置100具有空气入口管线210，该空气入口管线从过滤器140延伸至计量给料器120。该空气入口管线210构造成允许压缩空气进入计量给料器120。如图所示，从计量给料器120的后面延伸的是发动机冷却剂管线230和240。发动机冷却剂管线230和240用于调节还原剂供应装置100内的各部件的温度。一些实施例中，发动机冷却剂管线230和240调节抽入计量给料器120的还原 剂的温度以注射入SCR系统，从而该还原剂供应系统以及发动机系统可以正常地工作。发动机冷却剂可以循环入发动机冷却剂管线230和240之一并循环出剩余的管线。将还原剂供应装置100保持在合适的温度有助于该还原剂供应系统正常的起作用并使得SCR系统能够起作用。对还原剂维持合适的温度防止了还原剂冷冻，还原剂冷冻将导致SCR系统在处理发动机废气时失效。 

图3示出图1的还原剂供应装置100的立体图。根据一些实施例，还原剂供应装置100包括水用电磁阀310，该水用电磁阀构造成有利于受控材料流。该还原剂供应装置100可以包括多个水用电磁阀310(即，冷却剂阀)。一些实施例中，水用电磁阀310可以定位在罐110的一端部附近，该端部靠近发动机冷却剂管线230和240中至少一个。图4示出图1的还原剂供应装置100的俯视图，其中示出注射连接器410。注射管线与该注射连接器410连接，为还原剂提供了一介质，还原剂穿过该介质注射入发动机废气。在注射管线的另一侧处是注射喷嘴，该注射喷嘴接收还原剂并在将还原剂注射入废气时将该还原剂原子化。计量给料器120还可包括连接线的接口，该接口提供了至控制模块的电通信通道，用于控制计量给料器120。插头部件可连接至连接线并提供至控制模块的可连接接口，这有利于实现计量给料器120的功能。一些实施例中，连接现可以是还原剂供应装置100的集成部分，其中插头部件可以可连接至该集成部分。其它实施例中，在组装时，连接线和插头部件都可以可连接至还原剂供应装置的集成部分。 

参考图5，图5是具有不同类型的计量给料器的还原剂供应装置100的另一实施例的正视图。图5的计量给料器120可包括如上所讨论的无空气计量单元。根据一些实施例，图5所示的还原剂供应装置100的实施例包括上面关于图1所示和所描述的还原剂供应装置100的所有部件。例如，除了无空气类型计量给料器120之外，该还原剂供应装置100包括罐110、支架130、液位传感器610、空气入口管线210、尿素抽吸管线、尿素返回管线以及能够提供关于该还原剂供应装置100的环境信息的环境传感器。计量给料器120示出为布置在由罐110的一部分限定的凹陷内。但是，应理解，计量给料器120可以置于作为还原剂供应装置100的一部分的认为位置处。支架130可以用于将计量给料器120连接至罐110。计量给料器120具有接口连接，该接口连接连接至 面向图5中一个侧壁方向的其它部件。这种定位为在维护和制造中触及还原剂供应装置100提供了便利性，且该定位还提供了在汽车底盘上的安装灵活性。一些实施例中，该接口构造成接收连接器，该连接器例如将还原剂供应装置通信连接至汽车底部。该接口还可构造成接纳连接件，用于连接线，该连接线提供至控制模块的电通信通道。插头部件可连接至连接线并提供至控制模块的可连接接口，这有利于实现计量给料器120的功能。一些实施例中，连接现可以是还原剂供应装置100的集成部分，其中插头部件可以可连接至该集成部分。其它实施例中，在组装时，连接线和插头部件都可以可连接至还原剂供应装置的集成部分。 

图6是图5的还原剂供应装置的立体图，其中示出液位传感器610。该液位传感器610构造成提供关于罐110内还原剂量的信息。一些实施例中，液位传感器610可以构造成将关于还原剂供应装置100的其它信息供应至电子控制单元。例如，液位传感器610可以构造成提供关于罐110、还原剂或还原剂供应装置100的任何部件的温度的信息。一些实施例中，还原剂供应装置100包括多个传感器，用于提供有关于还原剂供应装置100及其内含物的任何信息。图7是图5的还原剂供应装置100的俯视图。图7示出连接至该还原剂供应装置100的本体的还原剂管线710和720。该还原剂管线710和720构造成允许还原剂流入和流出计量给料器120。还原剂可以流入还原剂管线710和720之一并流出剩余的还原剂管线。 

上面的描述中可使用诸如“上”、“下”、“上面”、“下面”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”、“左”、“右”等一些术语。在可应用时，当处理相对关系时，使用这些术语来为描述提供一定的清楚性。但是，除非提供特定的背景或定义，这些术语不旨在赋予绝对的关系、位置和/或定向。例如，关于一物体，除非以其它方式指出，“上”表面可通过简单地翻转该物体而变成“下”表面。然而，这仍然是相同的物体。另外，术语“包含”、“包括”、“具有”及其变型意思是“包括但不限于”，除非清楚地以其它方式指出。列举的物体不意味着任何或所有的物体相互排除和/或相互包括，除非清楚地以其它方式指出。术语“一”、“一个”和“所述”也称为“一个或多个”，除非清楚地以其它方式指出。 

另外，该说明书中，其中一个元件“连接”至另一元件的情形可包括直接和间接连接。直接连接可定义为一个元件连接至另一个元件和在一些情形中与另一个元件接触。间接连接可以定位为两个元件之间不彼此直接接触的连接，而是在所连接的元件之间具有一个或更多个其它元件。另外，如本文所使用的，将一个元件固定至另一元件可包括直接固定和间接固定。另外，如本文所使用的，“相邻”不必须是至接触。例如，一个元件可以相邻于另一元件而不与该元件接触。 

为了说明和描述，已经给出了本公开的实施例的前面描述。不旨在是排他性的或将本实用新型限制到所公开的精确形式，在上面的教导下或者在实际本实用新型需要时，能够进行各种修改和变型。选择和描述各实施例以解释本公开的原理以及其实际应用，以使得本领域的技术人员能够利用各实施例所公开的内容以及适于特定应用的各种改型。可以在本公开的各部件和/或各实施例的运行条件和布置下，进行其它替换、修改、变化和省略，而不脱离本公开的范围。 

Claims (30)

1.一种还原剂供应装置，其特征在于，包括：

构造成容纳还原剂的罐；

指示所述罐中还原剂量的液位传感器；

构造成将还原剂供应至后处理部件的计量给料器，所述计量给料器具有注射泵，所述注射泵构造成将还原剂从所述罐供应至所述计量给料器，其中所述计量给料器设置接口，所述接口构造成接纳连接器，所述连接器将所述还原剂供应装置通信连接至汽车底盘；以及

入口管线，所述入口管线构造成使得还原剂能够从所述罐行进至所述计量给料器；

其中所述罐、所述液位传感器、所述计量给料器以及所述入口管线集成成单一单元。

2.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述还原剂包括尿素。

3.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述后处理部件包括选择性催化还原装置。

4.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：还包括水用电磁阀、构造成将油从其它材料分离的过滤器、将冷却剂材料循环穿过所述还原剂供应装置的多个冷却剂管线，以及潜水泵中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述计量给料器构造成用于空气辅助计量。

6.如权利要求5所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述计量给料器安装在所述罐的顶表面上。

7.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：还包括可连接至所述罐的支架，所述支架集成至所述单一单元并构造成将所述催化剂还原装置连接至汽车底盘。

8.如权利要求7所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述计量给料器构造成用于无空气计量。

9.如权利要求8所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述罐限定凹陷，所述凹陷在所述罐的一部分内，所述计量给料器位于所述凹陷内，且所述支架将所述计量给料器连接至所述罐。

10.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：所述接口位于所述还原剂供应装置的一侧上。

11.如权利要求1所述的还原剂供应装置，其特征在于：还包括环境传感器，所述环境传感器构造成提供关于所述还原剂供应装置的环境的信息，所述环境传感器也集成至所述单一单元。

12.一种还原剂供应系统，其特征在于，包括：

后处理系统，所述后处理系统构造成处理产生自发动机内的燃烧的废气；以及

构造成将还原剂供应至所述后处理系统的还原剂供应装置，所述还原剂供应装置包括：

构造成容纳还原剂的罐，

指示所述罐中还原剂量的液位传感器，以及

构造成将还原剂供应至所述后处理系统的计量给料器，所述计量给料器具有注射泵，所述注射泵构造成将还原剂从所述罐供应至所述计量给料器，其中所述计量给料器设置接口，所述接口构造成接纳连接器，以将所述还原剂供应装置通信连接至汽车底盘，

其中所述罐、所述液位传感器和所述计量给料器集成成单一单元。

13.如权利要求12所述的还原剂供应系统，其特征在于：所述还原剂包括尿素。

14.如权利要求12所述的还原剂供应系统，其特征在于：所述后处理系统包括选择性催化还原装置。

15.如权利要求12所述的还原剂供应系统，其特征在于：所述还原剂供应装置还包括水用电磁阀、构造成将油从其它材料分离的过滤器、将冷却剂材料循环穿过所述还原剂供应装置的多个冷却剂管线，以及潜水泵中的一种或多种。

16.如权利要求12所述的还原剂供应系统，其特征在于：所述计量给料器构造成用于空气辅助计量。

17.如权利要求12所述的还原剂供应系统，其特征在于：还包括可连接至所述罐的支架，所述支架集成至所述单一单元并构造成将所述催化剂还原装置连接至汽车底盘。

18.如权利要求17所述的还原剂供应系统，其特征在于：还包括入口管线，所述入口管线构造成使得还原剂能够从所述罐行进至所述计量给料器；其中所述计量给料器构造成用于无空气计量，且其中所述支架有利于所述计量给料器连接至所述罐。

19.如权利要求12所述的还原剂供应系统，其特征在于：所述接口位于所述还原剂供应装置的一侧上。

20.一种发动机系统，其特征在于，包括：

用于汽车中的发动机，所述发动机构造成在运行期间产生来自发动机气缸燃烧的废气；

后处理部件，所述后处理部件通信连接至发动机并构造成处理发动机中产生的废气；以及

还原剂供应装置，所述还原剂供应装置构造成在处理废气中通过供应还原剂而辅助所述后处理部件，且所述还原剂供应装置是单一单元，该单一单元包含计量给料器、罐、构造成将所述还原剂供应装置连接至汽车的支架，以及多个分布式部件，

其中，所述计量给料器、所述罐、所述支架，以及所述多个分布式部件集成成单一单元，

其中所述计量给料器将所述还原剂供应至所述后处理部件，以及

所述多个分布式部件连接至所述罐、所述支架以及所述计量给料器中的一个或多个以形成所述单一单元。

21.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述多个分布式部件包括液位传感器，所述液位传感器指示所述罐中的还原剂量。

22.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述计量给料器包括注射泵，所述注射泵构造成将来自所述罐的还原剂供应至所述计量给料器。

23.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述多个分布式部件包括热传感器，所述热传感器构造成提供所述还原剂供应装置周围环境的温度。

24.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述多个分布式部件包括水用电磁阀。

25.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述多个分布式部件包括过滤器，所述过滤器构造成将油从其它材料分离。

26.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述多个分布式部件包括多个冷却剂管线，所述多个冷却剂管线将冷却剂材料循环穿过所述还原剂供应装置。

27.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述多个分布式部件包括潜水泵。

28.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：用于接纳连接器的接口位于所述还原剂供应装置的一侧上，所述接口构造成与汽车底盘的管线连接。

29.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述后处理部件包括选择性催化还原装置。

30.如权利要求20所述的发动机系统，其特征在于：所述还原剂包括尿素。