CN205532796U - 空气辅助混合式气驱尿素喷射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其包括：尿素罐、支架、进气建压管、尿素出液管、空气辅助气管、空气辅助混合腔、尿素喷射管、机械式喷嘴、排气泄压管、电磁阀开关装置、以及控制器，其中电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。本实用新型可提高气驱SCR系统尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免喷射结束后尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免尿素结晶导致的阀体故障所引起的尿素罐建压和泄压失效等问题，使系统可靠性得到大幅提升。在整体结构上，本实用新型将所有零部件集成设计，简化了安装，便于后期维护。

Description

空气辅助混合式气驱尿素喷射系统

技术领域

本实用新型涉及一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统。

背景技术

选择性催化还原(简称SCR)技术是降低柴油车尾气排放中NOx的一项技术，即在催化剂的作用下，在排气管中喷入还原剂氨或尿素，将尾气中的NOx还原成N2和H2O，达到消除NOx的目的。

现有的气驱SCR系统尿素喷嘴为一体式计量直喷喷嘴，其喷射雾化效果不好，通常喷雾粒径超过100um，喷嘴的喷射角度较大(喷射角度定义为尿素喷射夹角中线方向与排气管中心线的夹角)，尿素容易被喷射到排气管内管壁上，产生结晶，严重可导致管路堵塞。同时一体式计量直喷喷嘴的故障率较高，发生故障之后，往往需要整体更换喷嘴，成本很高。同时车辆下电后，尿素喷射管内的尿素没有被清空，尿素残留在尿素喷射管和喷嘴内，导致低温下尿素喷射管内的尿素容易结冰，不易被解冻，影响系统工作。而且一体式计量直喷喷嘴容易受长期残留的尿素腐蚀的影响，缩短使用寿命。现有气驱SCR系统采用直动活塞结构的双联电磁阀组件，排气阀内泄压口处容易产生尿素结晶，导致阀体关闭不严从而引起建压和泄压故障；同时尿素结晶会腐蚀执行机构弹簧，导致动作失效。最后，现有气驱SCR系统的零部件比较分散，集成度不高，安装和后期维护不方便。

实用新型内容

本实用新型目的是：提供一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，可以提高尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免阀体故障导致的尿素罐建压和泄压失效等问题。

本实用新型的技术方案是：一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其包括尿素罐、设置在尿素罐上的支架、设置在支架上且与尿素罐内部连通的进气建压管、与尿素罐内部连通的尿素出液管、设置在支架上的空气辅助气管、设置在支架上且输入端分别与尿素出液管和空气辅助气管相连通的空气辅助混合腔、与空气辅助混合腔输出端相连的尿素喷射管、与尿素喷射管的输出端相连的机械式喷嘴、与尿素罐内部连通的排气泄压管、设置在支架上且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架上且控制整个系统工作的控制器，其中电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。

在上述技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：

所述控制器的逻辑模块包括：主状态机模块、建压模块、诊断模块、喷射模块、泄压模块、和吹扫模块。

所述空气辅助混合腔、尿素喷射管和机械式喷嘴形成空气辅助混合式尿素喷射单元。

所述进气建压管的输入端与车载空气压缩机相连并至少包括进、排气控制部分，在系统工作开始时(车辆上电)，三联电磁阀组件中的进气建压阀打开为尿素罐建压；系统工作结束时(车辆下电)，三联电磁阀组件中的排气泄压阀打开为尿素罐泄压；三联电磁阀组件中的减压开关阀在车辆上电后即打开，为空气辅助混合腔中的尿素与空气的混合喷射提供气压，以及车辆下电后对尿素喷射管进行吹扫清空，同时尿素出液管将带压力的尿素溶液压送至空气辅助混合腔中，尿素溶液与另一路减压后的压缩空气在空气辅助混合腔中进行混合，尿素溶液和空气的混合物经由尿素喷射管输送，通过机械喷嘴喷射到排气管中。

所述控制器采集传感器信号，且传感器信号至少包括尿素溶液温度、尿素罐内压力、尿素溶液液位、发动机信号。

所述进气建压阀为常闭状态，而排气泄压阀为常开状态，且排气泄压阀为直动膜片结构。

所述尿素罐的工作压力范围0.65～0.75MPa，最大工作压力1.4Mpa。

本实用新型优点是：

本实用新型可以提高尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免阀体故障导致的建压和泄压失效等问题。同时本实用新型采用独立的控制器，优化的控制逻辑，可以保证系统的正常运行，系统的可靠性大大提高。在整体结构上，本实用新型区别于传统的气驱尿素喷射系统的零散结构，将所有零部件集成设计，简化了安装，便于后期维护。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型的主视图；

图2为本实用新型的系统结构图；

图3为本实用新型中主状态机模块的工作流程示意图。

具体实施方式

实施例：如图1-2所示，本实用新型提供了一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统的具体实施例，其包括：尿素罐10、设置在尿素罐10上的支架12、设置在支架12上且与尿素罐10内部连通的进气建压管21、与尿素罐10内部连通的尿素出液管22、设置在支架12上的空气辅助气管23、设置在支架12上且输入端分别与尿素出液管22和空气辅助气管23相连通的空气辅助混合腔24、与空气辅助混合腔24输出端相连的尿素喷射管25、与尿素喷射管25的输出端相连的机械式喷嘴26、与尿素罐10内部连通的排气泄压管27、设置在支架12上且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架12上且控制整个系统工作的控制器30。电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，其中三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。

尿素罐10是盛装尿素溶液的容器，其工作压力范围0.65～0.75MPa，最大工作压力1.4Mpa。支架12是将尿素罐10安装在车架上的部件，同时也是部分零部件的安装载体。尿素罐10和支架12构成了整个尿素喷射系统的集成安装主体，同时起到了保护零部件的作用。尿素出液管22出口端安装有空气辅助混合腔24、与空气辅助混合腔24出口端相连的尿素喷射管25。

进气建压管21的输入端与车载空气压缩机相连并至少包括进、排气控制部分。在系统工作开始时，三联电磁阀组件中的进气建压阀打开为尿素罐10建压；系统工作结束时，三联电磁阀组件中的排气泄压阀打开为尿素罐10泄压。而三联电磁阀组件中的减压开关阀在车辆上电后即打开，为尿素溶液和空气在空气辅助混合腔24中的混合喷射提供气压，以及车辆下电后对尿素喷射管25进行吹扫清空。同时尿素出液管22将带压力的尿素溶液压送至空气辅助混合腔24中，尿素溶液与另一路减压后的压缩空气在空气辅助混合腔24中进行混合。尿素溶液和空气的混合物经由尿素喷射管25的输送，通过机械喷嘴26喷射到排气管中。尿素的流量控制通过尿素溶液计量阀进行精确计量，尿素溶液计量阀安装固定在尿素出液管22和空气辅助混合腔24之间。

控制器采集所有的传感器信号，包括尿素溶液温度、尿素罐内压力、尿素溶液液位、发动机信号等，经过计算之后，控制计量阀的开度与频率，从而控制尿素溶液的流量。同时通过逻辑计算，控制三联电磁阀组件上的进气建压阀、排气泄压阀以及减压开关阀，完成各自的动作。控制器的逻辑模块包括：主状态机模块、建压模块、诊断模块、喷射模块、泄压模块、吹扫模块。

主状态机模块的控制流程见图3，在系统工作开始时，系统零件先开始自检，再判断是否需要加热，然后在不加热和发动机启动情况下进入建压模块，建压成功之后，依次进入诊断模块、喷射模块；当车辆下电时，再进入泄压模块、吹扫模块，由此三联电磁阀组件中的排气泄压阀打开为尿素罐泄压。而三联电磁阀组件中的减压开关阀在车辆上电即打开，为尿素和空气在空气辅助混合腔中的混合喷射提供气压，以及下电后对尿素喷射管进行吹扫清空。

本实用新型的工作原理是：利用车载压缩空气对尿素罐内尿素溶液进行加压，系统工作开始时，三联电磁阀组件的进气建压阀打开，受压空气将尿素溶液压送至空气辅助混合腔中，尿素溶液与另一路减压后的压缩空气在空气辅助混合腔中进行混合，混合后的尿素与空气混合物经过尿素喷射管传输，通过机械喷嘴喷射到排气管中。工作结束后，三联电磁阀组件的排气泄压阀打开，对尿素罐内的压力进行泄压，将尿素出液管内的部分尿素倒抽至尿素罐中。同时三联电磁阀组件的减压开关阀继续开启工作30s，对尿素喷射管进行吹扫，清空尿素喷射管、空气辅助混合腔以及机械式喷嘴内的尿素。

在尿素喷射方式上，本实用新型采用空气辅助混合式尿素喷射的方式，以及优化的三联电磁阀组件，可以提高尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免阀体故障导致的尿素罐建压和泄压失效等问题。本实用新型采用独立的控制器，优化的控制逻辑，可以保证系统的正常运行，系统的可靠性大大提高。

在整体结构上，本实用新型区别于传统的气驱尿素喷射系统的零散结构，将所有零部件集成设计，简化了安装，便于后期维护。

由此本实用新型将尿素计量和喷射分开，在混合腔中进行计量、混合，在机械式喷嘴中进行喷射，采用空气辅助混合式尿素喷射模式，可以在喷射结束时对空气辅助混合腔、尿素喷射管和机械式喷嘴进行吹扫清空，通过三联电磁阀组件，集成了进气控制、排气控制和减压控制。本实用新型优化了控制逻辑，可以完成喷射的同时，保护系统的安全，提高可靠性。当然上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型主要技术方案的精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其包括：尿素罐、设置在尿素罐上的支架、设置在支架上且与尿素罐内部连通的进气建压管、与尿素罐内部连通的尿素出液管、与尿素罐内部连通的排气泄压管、设置在支架上且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架上且控制整个系统工作的控制器，其特征在于其还包括设置在支架上的空气辅助气管、设置在支架上且输入端分别与尿素出液管和空气辅助气管相连通的空气辅助混合腔、与空气辅助混合腔输出端相连的尿素喷射管、和与尿素喷射管的输出端相连的机械式喷嘴，所述电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。

2.根据权利要求1所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其特征在于：所述控制器的逻辑模块包括：主状态机模块、建压模块、诊断模块、喷射模块、泄压模块、和吹扫模块。

3.根据权利要求2所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其特征在于：所述空气辅助混合腔、尿素喷射管和机械式喷嘴形成空气辅助混合式尿素喷射单元。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其特征在于：所述控制器采集传感器信号，且传感器信号至少包括尿素溶液温度、尿素罐内压力、尿素溶液液位、发动机信号。

5.根据权利要求1或2或3所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其特征在于：所述进气建压阀为常闭状态，而排气泄压阀为常开状态，且排气泄压阀为直动膜片结构。

6.根据权利要求1或2或3所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其特征在于：所述尿素罐的工作压力范围0.65～0.75MPa，最大工作压力1.4Mpa。

7.根据权利要求1或2或3所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其特征在于：所述尿素溶液计量阀安装在尿素出液管和空气辅助混合腔之间。