CN206801659U - 外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统 - Google Patents

Abstract

一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，包括尿素计量泵、尿素罐、压缩空气源、尿素喷嘴、喷嘴冷却管、冷却空气电磁阀，所述尿素喷嘴由内至外依次包括内管道、喷嘴内腔、外管罩，内管道的顶端依次经喷射管、尿素计量泵与尿素罐相通，内管道的底端与连接有SCR后处理器的汽车尾气排放管道相通，喷嘴内腔经喷嘴冷却管与压缩空气源相通。使用时，冷却空气依次经喷嘴冷却管、喷嘴内腔对内管道的外壁冷却，压缩空气依次经尿素计量泵、喷射管对内管道的内壁冷却。本设计不仅能确保尿素喷嘴内的尿素溶液不会结晶，避免堵塞尿素喷射系统，而且控制精确度较高、冷却效果较强。

Description

外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统

技术领域

本实用新型涉及一种尿素喷射系统，属于内燃机废气净化系统，尤其涉及一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，具体适用于防止尿素喷嘴结晶，避免堵塞尿素喷射系统，尤其适用于降低柴油机NOx 排放的SCR(Selective Catalyst Reduction) 选择性催化还原系统。

背景技术

为了实现尿素喷射，现有的SCR 尿素喷射系统普遍采用直流电动隔膜泵对尿素溶液加压，在汽车和其他车船中都需要由蓄电池向该电动泵供电，加大了蓄电池电能的损耗。此外，尿素喷嘴直接设置在高温的排气管中，排气管的高温易导致尿素喷嘴内的尿素溶液结晶，使得尿素计量泵不能正常喷射尿素，甚至会损坏尿素计量泵本身，不仅增加车辆使用维护成本，而且导致车辆在尿素喷射堵塞后的实际排放不达标，污染环境。

申请公布号为CN102691553A，申请公布日为2012年9月26日的发明专利申请公开了一种气助式SCR系统，包括尿素箱、尿素供给单元、喷嘴、车载压缩空气源、催化器、控制单元ACU，尿素箱和车载压缩空气源通过管路连接尿素供给单元，尿素箱另一端连接冷却水进水管路和冷却水回水管路，尿素供给单元另一侧连接喷嘴，喷嘴正对汽车尾气排放管道，催化器安装在汽车尾气排放管道上，汽车尾气排放管道上催化器的上游安装了排气温度传感器和NOX传感器，排气温度传感器、NOX传感器、环境温度传感器、发动机CAN总线、尿素箱、尿素箱前的进水管路上的阀、尿素供给单元与控制单元ACU电连接，尿素供给单元由尿素进液管路、尿素喷射管路、进气管路三段管路组成。虽然该设计可在一定程度上降低系统使用成本，但其仍旧具有以下缺陷：

该设计中的尿素喷嘴直接搁置于汽车尾气排放管道内，使用时，汽车尾气排放管道的高温依然会导致尿素喷嘴内的尿素溶液结晶，从而堵塞尿素计量泵，使其不能正常喷射尿素。

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的尿素喷嘴内的尿素溶液易结晶的缺陷与问题，提供一种尿素喷嘴内的尿素溶液不会结晶的外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，包括尿素计量泵、尿素罐、压缩空气源与尿素喷嘴，所述尿素罐、压缩空气源与尿素计量泵的输入端相通，尿素计量泵的输出端经喷射管后与尿素喷嘴的一端相通，尿素喷嘴的另一端与汽车尾气排放管道相通；

所述尿素喷射系统还包括喷嘴冷却管及其上设置的冷却空气电磁阀，所述尿素喷嘴包括内管道与外管罩，所述内管道的顶端与喷射管相通，内管道的底端与汽车尾气排放管道的上游相通，汽车尾气排放管道的下游与SCR后处理器相通，内管道的外部罩设有外管罩，内管道、外管罩之间夹成有喷嘴内腔，该喷嘴内腔与喷嘴冷却管的一端相通，喷嘴冷却管的另一端与压缩空气源相通。

所述压缩空气源为空气储气罐或空气压缩机。

所述空气压缩机的出口压力为0.8―1.2Mpa。

所述外管罩、内管道的底端均位于汽车尾气排放管道的内部。

所述外管罩包括圆柱部与圆锥部，所述圆锥部的大直径端与圆柱部的底部相通，圆锥部的小直径端与汽车尾气排放管道的内部相通，且喷嘴冷却管穿经圆柱部的外壁后与喷嘴内腔相通。

所述尿素喷射系统还包括控制单元、尿素温度传感器、尿素液位传感器与SCR温度传感器，所述尿素液位传感器位于尿素罐中尿素溶液的液位线之上，所述尿素温度传感器位于尿素罐中尿素溶液的内部，所述SCR温度传感器设置于SCR后处理器上；所述尿素罐通过吸液管、回液管与尿素计量泵相通，吸液管、尿素计量泵的交接处高于回液管、尿素计量泵的交接处，吸液管、尿素罐的交接处高于回液管、尿素罐的交接处，且吸液管中位于尿素罐内的部位延伸至尿素溶液内；

所述尿素温度传感器、尿素液位传感器、SCR温度传感器与控制单元的信号输入端相连接，控制单元的信号输出端与尿素计量泵、冷却空气电磁阀信号连接。

所述内管道的顶端经过计量阀后与喷射管的底端相通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统中，将尿素喷嘴设计成由内至外依次是内管道、喷嘴内腔、外管罩的夹层结构，同时，增设了喷嘴冷却管以与喷嘴内腔相通，使用时通过喷嘴冷却管对尿素喷嘴进行冷却，确保尿素喷嘴中流过的尿素溶液不会因排气管的高温而结晶。因此，本实用新型中尿素喷嘴内的尿素溶液不会结晶，能够避免堵塞尿素喷射系统。

2、本实用新型外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统中，采取两种方式一并对尿素喷嘴进行冷却，其中，一个是冷却空气依次经喷嘴冷却管、喷嘴内腔对尿素喷嘴产生冷却，另一个是压缩空气依次经尿素计量泵、喷射管、内管道对尿素喷嘴产生冷却，两种冷却方式相结合，冷却效果很强，能够有效避免尿素结晶发生。因此，本实用新型的冷却效果较强，能使尿素喷嘴内的尿素溶液不结晶。

3、本实用新型外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统中，还设置有控制单元以通过信号接收、发射的方式进行精确控制，其中，接收的信号包括尿素罐内尿素溶液的液位、温度，SCR后处理器的温度，发射的信号包括尿素计量泵、冷却空气电磁阀，以对尿素喷嘴内尿素溶液的温度进行更准确的控制，取得更好的防范效果，避免尿素结晶。因此，本实用新型的控制精确度较高，能有效避免尿素结晶。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型中设置有计量阀时的结构示意图。

图中：尿素计量泵1、尿素罐2、尿素溶液21、尿素温度传感器22、尿素液位传感器23、压缩空气源3、尿素喷嘴4、内管道41、外管罩42、圆柱部421、圆锥部422、喷嘴内腔43、计量阀44、喷射管5、SCR后处理器6、汽车尾气排放管道61、SCR温度传感器62、喷嘴冷却管7、冷却空气电磁阀71、控制单元8。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1至图2，一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，包括尿素计量泵1、尿素罐2、压缩空气源3与尿素喷嘴4，所述尿素罐2、压缩空气源3与尿素计量泵1的输入端相通，尿素计量泵1的输出端经喷射管5后与尿素喷嘴4的一端相通，尿素喷嘴4的另一端与汽车尾气排放管道61相通；

所述尿素喷射系统还包括喷嘴冷却管7及其上设置的冷却空气电磁阀71，所述尿素喷嘴4包括内管道41与外管罩42，所述内管道41的顶端与喷射管5相通，内管道41的底端与汽车尾气排放管道61的上游相通，汽车尾气排放管道61的下游与SCR后处理器6相通，内管道41的外部罩设有外管罩42，内管道41、外管罩42之间夹成有喷嘴内腔43，该喷嘴内腔43与喷嘴冷却管7的一端相通，喷嘴冷却管7的另一端与压缩空气源3相通。

所述压缩空气源3为空气储气罐或空气压缩机。

所述空气压缩机的出口压力为0.8―1.2Mpa。

所述外管罩42、内管道41的底端均位于汽车尾气排放管道61的内部。

所述外管罩42包括圆柱部421与圆锥部422，所述圆锥部422的大直径端与圆柱部421的底部相通，圆锥部422的小直径端与汽车尾气排放管道61的内部相通，且喷嘴冷却管7穿经圆柱部421的外壁后与喷嘴内腔43相通。

所述尿素喷射系统还包括控制单元8、尿素温度传感器22、尿素液位传感器23与SCR温度传感器62，所述尿素液位传感器23位于尿素罐2中尿素溶液21的液位线之上，所述尿素温度传感器22位于尿素罐2中尿素溶液21的内部，所述SCR温度传感器62设置于SCR后处理器6上，所述尿素罐2通过吸液管24、回液管25与尿素计量泵1相通，吸液管24、尿素计量泵1的交接处高于回液管25、尿素计量泵1的交接处，吸液管24、尿素罐2的交接处高于回液管25、尿素罐2的交接处，且吸液管24中位于尿素罐2内的部位延伸至尿素溶液21内；所述尿素温度传感器22、尿素液位传感器23、SCR温度传感器62与控制单元8的信号输入端相连接，控制单元8的信号输出端与尿素计量泵1、冷却空气电磁阀71信号连接。

所述内管道41的顶端经过计量阀44后与喷射管5的底端相通。

本实用新型的原理说明如下：

当本系统准备工作时，为了保证尿素喷射温度处于合理温度，避免尿素结晶，控制单元控制冷却空气电磁阀71开启，冷却空气通过尿素喷嘴4的外层通道（即经外管罩42进入喷嘴内腔43）和尿素喷嘴4内层通道的压缩空气（即压缩空气依次经尿素计量泵1、喷射管5后进入内管道41）一起冷却内管道41，外层通道的空气冷却内管道41的外壁面，内层的压缩空气冷却内管道41的内壁面，最终保证内管道41不至于受排气温度影响而处于高温，导致内管道41中的尿素溶液或残余尿素发生分解及聚合反应而产生不能溶解的结晶物，堵塞尿素喷嘴。喷嘴冷却管7内的冷却空气最终在尿素喷嘴4的喷射口处与内管道41中射出的尿素溶液混合后，一并喷入汽车尾气排放管道61，冷却空气与尿素溶液在尿素喷嘴4的外部混合，尿素溶液在一定温度下经过热解和水解反应生成氨气，氨气在催化剂作用下将排气内的NOx 排放还原为氮气，达到降低排气内NOx 的效果。

实施例1：

参见图1至图2，一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，包括尿素计量泵1、尿素罐2、压缩空气源3与尿素喷嘴4，所述尿素罐2、压缩空气源3与尿素计量泵1的输入端相通，尿素计量泵1的输出端经喷射管5后与尿素喷嘴4的一端相通，尿素喷嘴4的另一端与汽车尾气排放管道61相通；

所述尿素喷射系统还包括喷嘴冷却管7及其上设置的冷却空气电磁阀71，所述尿素喷嘴4包括内管道41与外管罩42，所述内管道41的顶端与喷射管5相通（内管道41的顶端也可以经过计量阀44后再与喷射管5的底端相通），内管道41的底端与汽车尾气排放管道61的上游相通，汽车尾气排放管道61的下游与SCR后处理器6相通，内管道41的外部罩设有外管罩42，内管道41、外管罩42之间夹成有喷嘴内腔43，该喷嘴内腔43与喷嘴冷却管7的一端相通，喷嘴冷却管7的另一端与压缩空气源3相通。所述压缩空气源3优选为空气储气罐或空气压缩机，空气压缩机的出口压力进一步优选为0.8―1.2Mpa。

一种上述外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：

气体喷射步骤：先对尿素计量泵1进行预注操作，预注操作末期，开通尿素计量泵1内的压缩空气通道，并打开冷却空气电磁阀71，以一并冷却尿素喷嘴4；

尿素喷射步骤：当达到尿素喷射条件时，控制尿素计量泵1向尿素喷嘴4泵入尿素溶液21，此时，冷却空气电磁阀71与尿素计量泵1内的压缩空气通道均维持开通状态；

结束喷射步骤：当发动机停机时，先控制尿素计量泵1停止向尿素喷嘴4泵入尿素溶液21，再关闭冷却空气电磁阀71与尿素计量泵1内的压缩空气通道。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述外管罩42、内管道41的底端均位于汽车尾气排放管道61的内部。所述外管罩42包括圆柱部421与圆锥部422，所述圆锥部422的大直径端与圆柱部421的底部相通，圆锥部422的小直径端与汽车尾气排放管道61的内部相通，且喷嘴冷却管7穿经圆柱部421的外壁后与喷嘴内腔43相通。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述尿素喷射系统还包括控制单元8、尿素温度传感器22、尿素液位传感器23与SCR温度传感器62，所述尿素液位传感器23位于尿素罐2中尿素溶液21的液位线之上，所述尿素温度传感器22位于尿素罐2中尿素溶液21的内部，所述SCR温度传感器62设置于SCR后处理器6上，所述尿素罐2通过吸液管24、回液管25与尿素计量泵1相通，吸液管24、尿素计量泵1的交接处高于回液管25、尿素计量泵1的交接处，吸液管24、尿素罐2的交接处高于回液管25、尿素罐2的交接处，且吸液管24中位于尿素罐2内的部位延伸至尿素溶液21内；所述尿素温度传感器22、尿素液位传感器23、SCR温度传感器62与控制单元8的信号输入端相连接，控制单元8的信号输出端与尿素计量泵1、冷却空气电磁阀71信号连接。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述尿素计量泵1内设置有空气电气阀；所述尿素计量泵1内的压缩空气通道的开通与否，由对空气电气阀进行控制实现。

实施例5：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

所述气体喷射步骤之前还设置有系统准备步骤，所述系统准备步骤是指：启动车辆电源时，控制系统对尿素喷射系统进行自检。

Claims (7)

1.一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，包括尿素计量泵（1）、尿素罐（2）、压缩空气源（3）与尿素喷嘴（4），所述尿素罐（2）、压缩空气源（3）与尿素计量泵（1）的输入端相通，尿素计量泵（1）的输出端经喷射管（5）后与尿素喷嘴（4）的一端相通，尿素喷嘴（4）的另一端与汽车尾气排放管道（61）相通，其特征在于：

所述尿素喷射系统还包括喷嘴冷却管（7）及其上设置的冷却空气电磁阀（71），所述尿素喷嘴（4）包括内管道（41）与外管罩（42），所述内管道（41）的顶端与喷射管（5）相通，内管道（41）的底端与汽车尾气排放管道（61）的上游相通，汽车尾气排放管道（61）的下游与SCR后处理器（6）相通，内管道（41）的外部罩设有外管罩（42），内管道（41）、外管罩（42）之间夹成有喷嘴内腔（43），该喷嘴内腔（43）与喷嘴冷却管（7）的一端相通，喷嘴冷却管（7）的另一端与压缩空气源（3）相通。

2.根据权利要求1所述的一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，其特征在于：所述压缩空气源（3）为空气储气罐或空气压缩机。

3.根据权利要求2所述的一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，其特征在于：所述空气压缩机的出口压力为0.8―1.2Mpa。

4.根据权利要求1、2或3所述的一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，其特征在于：所述外管罩（42）、内管道（41）的底端均位于汽车尾气排放管道（61）的内部。

5.根据权利要求1、2或3所述的一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，其特征在于：所述外管罩（42）包括圆柱部（421）与圆锥部（422），所述圆锥部（422）的大直径端与圆柱部（421）的底部相通，圆锥部（422）的小直径端与汽车尾气排放管道（61）的内部相通，且喷嘴冷却管（7）穿经圆柱部（421）的外壁后与喷嘴内腔（43）相通。

6.根据权利要求1、2或3所述的一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，其特征在于：

所述尿素喷射系统还包括控制单元（8）、尿素温度传感器（22）、尿素液位传感器（23）与SCR温度传感器（62），所述尿素液位传感器（23）位于尿素罐（2）中尿素溶液（21）的液位线之上，所述尿素温度传感器（22）位于尿素罐（2）中尿素溶液（21）的内部，所述SCR温度传感器（62）设置于SCR后处理器（6）上；所述尿素罐（2）通过吸液管（24）、回液管（25）与尿素计量泵（1）相通，吸液管（24）、尿素计量泵（1）的交接处高于回液管（25）、尿素计量泵（1）的交接处，吸液管（24）、尿素罐（2）的交接处高于回液管（25）、尿素罐（2）的交接处，且吸液管（24）中位于尿素罐（2）内的部位延伸至尿素溶液（21）内；

所述尿素温度传感器（22）、尿素液位传感器（23）、SCR温度传感器（62）与控制单元（8）的信号输入端相连接，控制单元（8）的信号输出端与尿素计量泵（1）、冷却空气电磁阀（71）信号连接。

7.根据权利要求1、2或3所述的一种外带尿素喷嘴空气冷却支路的尿素喷射系统，其特征在于：所述内管道（41）的顶端经过计量阀（44）后与喷射管（5）的底端相通。