CN207145038U - 用于尾气后处理的供给模块和尾气后处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种用于尾气后处理的供给模块，所述供给模块包括：泵，所述泵被配置成在抽吸管路和压力管路之间输送尾气后处理剂；反向阀，所述反向阀被配置成在使所述尾气后处理剂从所述抽吸管路流向所述压力管路的正常运行阶段和使所述尾气后处理剂从所述压力管路流向所述抽吸管路的排空阶段之间切换；输送阀，所述输送阀用于使吸入所述泵或从所述泵排出的所述尾气后处理剂单向通过；其中，所述输送阀被配置成在打开压力下打开，所述打开压力是基于所述供给模块在排空阶段之后所经受的温度变化得出的。本申请还涉及一种包括上述供给模块的尾气后处理装置。根据本申请，可以消除供给模块损坏的风险，且结构简单可靠。

Description

用于尾气后处理的供给模块和尾气后处理装置

技术领域

本申请涉及发动机的尾气后处理领域，尤其涉及一种用于尾气后处理的供给模块和包括该供给模块的尾气后处理装置。

背景技术

为了减少发动机尾气对空气的污染，广泛采用尾气后处理装置对尾气进行进一步处理。现有的尾气后处理装置一般是在系统检测到尾气超标时通过供给模块将尾气后处理剂(例如，尿素水溶液)输送到喷射模块，然后由喷射模块将尾气后处理剂喷射至尾气管，使其与尾气在尾气管中发生催化还原反应，从而降低尾气中的有害气体含量。为此，尾气处理装置一般包括尾气后处理剂储罐、抽吸管路、供给模块、压力管路和喷射模块。供给模块将尾气处理剂经抽吸管路从储罐吸出，并经压力管路输送至喷射模块。另外，为了调整压力管路中的压力并使多余的尾气后处理剂返回储罐，一般还设有从供给模块通向储罐的回流管路。这样，从供给模块排出的流体一路流向压力管路，另一路流向回流管路。

常用的尾气后处理剂是尿素水溶液，然而，尿素水溶液在低温下会变成冰而体积膨胀，容易损坏尾气后处理装置。所以，当需要关闭发动机时，需要控制供给模块使其反向运行，以便将压力管路中的残留尿素水溶液从喷射模块、压力管路和供给模块抽回储罐中。然而，当整个系统关闭后，内部管路与外部环境将隔离而没有空气交换。随着内部和外部温度的下降，与外部大气压相比，系统内气压将下降而产生负压。该负压将导致尿素水溶液经抽吸管路再次填充到供给模块。因此，在低温环境下，这种现象会损坏供给模块等。

为解决这一问题，目前公开有两种方案。一种方案是将回流管路中的单向阀移除，以使系统内的压力与外部压力总是平衡。这样，希望即使在低温环境下，也不会发生再次填充的现象。然而，这种方案的缺点是：在与压力管路相比回流管路的长度较短时，不足以将压力管路完全排空。另 一种方案是在抽吸管路中增加一个用于打开或关闭抽吸管路的阀。当发动机关闭时，该阀也关闭，以防止再次填充供给模块。然而，这种方案的缺点是：当采用电动方式控制时，控制系统更为复杂；当采用手动方式控制时，用户容易忘记关闭阀而仍然存在损坏供给模块的风险。

因此，需要一种简单、可靠的供给模块和尾气后处理装置。

实用新型内容

本申请的目的就是要克服现有尾气后处理装置中存在的至少一个问题，提出一种改进的供给模块和包括这种供给模块的尾气后处理装置，从而以简单、可靠的方式消除供给模块被损坏的风险。

为此，根据本申请的一方面，提供了一种用于尾气后处理的供给模块，所述供给模块包括：

泵，所述泵被配置成在抽吸管路和压力管路之间输送尾气后处理剂；

反向阀，所述反向阀被配置成在使所述尾气后处理剂从所述抽吸管路流向所述压力管路的正常运行阶段和使所述尾气后处理剂从所述压力管路流向所述抽吸管路的排空阶段之间切换；

输送阀，所述输送阀用于使吸入所述泵或从所述泵排出的所述尾气后处理剂单向通过；

其中，所述输送阀被配置成在打开压力下打开，所述打开压力是基于所述供给模块在排空阶段之后所经受的温度变化得出的。

根据本申请的另一方面，提供了一种尾气后处理装置，包括：

用于存储尾气后处理剂的储罐；

喷射模块，所述喷射模块用于喷射出所述尾气后处理剂；

如上所述的供给模块，所述供给模块用于将所述尾气后处理剂从所述储罐供应至所述喷射模块；

抽吸管路，所述抽吸管路连接在所述储罐和所述供给模块之间；和

压力管路，所述压力管路连接在所述供给模块和所述喷射模块之间。

与现有技术相比，本申请在供给模块中的输送阀处设置了打开压力，使得输送阀仅在一定的压力下才能打开。这样，在排空阶段之后，当在正常运行阶段处于输送阀下游的管路或部件形成的封闭容积内的空气随着温度下降而收缩时，如果空气收缩产生的压力不足以使输送阀打开，则不会 导致尾气后处理剂沿着抽吸管路进入供给模块。因此，消除了供给模块损坏的风险。本申请的结构简单，不需要大量改变现有供给模块的结构。

附图说明

下面结合附图详细描述本申请的示例性实施例及进一步解释本申请。在附图中：

图1是根据本申请一实施例的尾气后处理装置的功能框图；

图2是图1所示的供给模块的一示例的示意性局部剖视图。

具体实施方式

下面结合示例详细描述本申请的优选实施例。在本申请的优选实施例中，以包括膜片泵的供给模块为例对本申请进行描述。但是，本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本申请形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在附图中，为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本申请的供给模块和尾气后处理装置不可包括其它部件。

图1是根据本申请一实施例的尾气后处理装置的功能框图。如图1所示，除供给模块20不同之外，本申请的尾气后处理装置的其它部件均是常规配置。尾气后处理装置包括用于存储尾气后处理剂的储罐10、用于喷射尾气后处理剂的喷射模块40、用于将尾气后处理剂从储罐10输送至喷射模块40的供给模块20。相应地，尾气后处理装置还包括抽吸管路70和压力管路30，其中抽吸管路70连接在储罐10和供给模块20之间，压力管路30连接在供给模块20和喷射模块40之间。

另外，在图1所示的实施例中，尾气后处理装置还包括回流管路60。回流管路60联接在供给模块20和储罐10之间，能够将从供给模块20排出的尾气后处理剂返回到储罐10。在回流管路60中，还设有回流接头50，其包括节流阀和单向阀，以控制系统内的压力稳定。

下面参照图1进一步描述供给模块20。如图1所示的虚线部分，供给模块20包括泵23、反向阀21、吸入阀22和输送阀24。泵23被配置成在抽吸管路70和压力管路30之间输送尾气后处理剂。反向阀21被配置成在使尾气后处理剂从抽吸管路70流向压力管路30的正常运行阶段和使尾气 后处理剂从压力管路30流向抽吸管路70的排空阶段之间切换。在一实施例中，反向阀21包括弹簧力位置和电磁力位置。当反向阀21处于弹簧力位置时，能够使尾气后处理剂从抽吸管路70流入泵23，并从泵23排出后流入压力管路30，从而实现正常的尾气后处理操作，即正常运行阶段。当反向阀21处于电磁力位置时，即排空阶段，能够使尾气后处理剂从压力管路30流入泵23，并从泵23排出后流入抽吸管路70，从而实现尾气后处理装置的排空操作。因反向阀21是现有供给模块中的常用部件，在本文中不再进一步详细描述。吸入阀22和输送阀24都是单向阀，用于使流入泵23或从泵23排出的尾气后处理剂单向通过。另外，为在尾气后处理剂进入喷射模块40之前对其进行过滤，供给模块20一般还包括在正常运行阶段处于输送阀24下游的过滤器(未示出)。该过滤器与压力管路30相连通。如上所述，在正常运行阶段处于输送阀24下游的部件和管路包括压力管路30和供给模块20的过滤器。另外，在包括回流管路的另一实施例中，在正常运行阶段处于输送阀24下游的管路还包括回流管路60。当然，根据不同的应用，也可设置在正常运行阶段处于输送阀24下游的其它部件或管路。

以上描述的结构与常规供给模块的结构基本相同。出于简化描述的目的，在下文中仅以压力管路30及供给模块20的过滤器来代表在正常运行阶段处于输送阀24下游的管路和部件，其中不包括回流管路60和其它管路和/或部件。然而，本文所述的原理同样适用于包括回流管路60和其它管路和/或部件的其它实施例。

通常，在常规的供给模块(参照图1来描述，但输送阀24不同)中，在系统关闭期间，即在排空阶段之后，喷射模块40中喷射阀关闭，输送阀24关闭，使得在压力管路30和供给模块20的过滤器内形成封闭的容积。当压力管路30及供给模块20的过滤器中的空气随着温度下降而收缩时，在压力管路30和供给模块20中会出现负压，从而在压力管路30和储罐10之间形成压力差，致使吸入阀22和输送阀24打开。这样会出现尾气后处理剂通过抽吸管路70再次填充供给模块20的现象。如果抽吸管路70过短，那么再填充的尾气后处理剂会充满抽吸管路70并进入供给模块20中，例如，反向阀21的区域。随着环境温度的下降，当尾气后处理剂的温度低于其冰点温度时，尾气后处理剂将因结冰而膨胀，从而损坏供给模块20。在通常的车辆尾气后处理系统的管路布置中，压力管路30一般会比抽吸管路 70长很多，且供给模块20的过滤器的容积较大，因此压力管路30内的容积及供给模块20的过滤器的容积之和远大于抽吸管路70的容积。压力管路30及供给模块20的过滤器内产生的负压是出现再次填充现象的主要影响因素。当然，在部分车辆尾气后处理系统管路布置中也存在抽吸管路70较长的情况，则此时即使发生再次填充现象，再次填充的尾气后处理剂也只是停留在抽吸管路70内，而不会填充入供给模块20。因此，如果仅仅考虑抽吸管路70内的空气收缩，无论长短都不会导致出现再次填充供给模块的现象。

值得注意的是，本申请的供给模块的不同之处在于输送阀24的结构不同。输送阀24被配置成在打开压力p下打开。也就是说，输送阀24被设定为在受到超过打开压力p的压力时才打开。这样，即使在低温环境中压力管路30及供给模块20的过滤器中的空气收缩，所产生的负压也不足以使输送阀24打开，从而将压力管路30及供给模块20的过滤器和抽吸管路70分隔开。这样避免了尾气后处理剂在压力管路30及供给模块20的过滤器中的负压作用下再次填充到供给模块20的问题。

为实现良好地分隔压力管路30及供给模块20的过滤器和抽吸管路70，输送阀24的打开压力p必须经过严格的计算。如上所述，在排空阶段之后，在压力管路30及供给模块20的过滤器内形成封闭的容积，其内部的空气随着供给模块20所经受的温度变化而收缩，由此产生的负压是出现再次填充现象的主要因素。对于在压力管路30及供给模块20的过滤器内的空气来说，在不发生再次填充现象的前提下，其体积是固定。因此，本申请的供给模块20中的输送阀24的打开压力p是基于在排空阶段之后供给模块20所经受的温度变化得出的。

下面给出通过计算的方式得出输送阀24的打开压力p的一种示例性方法。众所周知，对于一定量的气体来说，可以利用现有的理想气体状态方程(或者，查理定律)来计算其温度和压强：

P*V＝n*R*T

其中：P为气体的压强，V为气体的体积，n为气体的物质的量，R为常量(R＝8.314)，T为气体的温度。

在执行排空操作(即，排空阶段)之后，压力管路30及供给模块20的过滤器内进入气体，所进入气体的压强为外界大气压P(例如，101KPa)， 温度为供给模块20的当前温度(例如，40℃)，且体积V和物质的量n都是固定值。所以，可得出等式(1)：

101*V＝n*R*(40+273) (1)

随着环境温度的下降，例如，供给模块20的温度下降到-15℃，则可得出等式(2)：

P*V＝nR*(-15+273) (2)

通过基本的数学变换，可得到在-15℃下压力管路30及供给模块20的过滤器内的压强约为P＝83.3KPa。因为尾气后处理剂的储罐与外界大气连通，所以输送阀24受到的压强差ΔP约为17.7KPa。至此，根据输送阀24的受压面积S(例如，100mm²)，可以计算出输送阀24所受到的压力F(F＝ΔP*S，例如，1.77N)。通过设定输送阀24的打开压力p大于计算出的压力F，即可确保输送阀24在受到超过打开压力p的压力时才打开。

以上给出的仅是例示性的计算方法，根据管路布置和输送阀结构的不同，还可以有其它的计算方法。另外，也可以通过试验的方式直接测定输送阀24所需要的打开压力p。但无论采用哪种方法，对于上述实施例来说，输送阀24的打开压力p都是基于供给模块20在排空阶段之后所经受的温度变化得出的。

下面参照图2详细描述根据本申请的一实施例的供给模块，其包括膜片泵。如图2所示，泵23是膜片泵，其上部结构包括连接杆231、轴承232和偏心轮233。偏心轮233固定地安装至电机的驱动轴234，且通过轴承232可转动地安装在连接杆231的膛孔内。当电机的驱动轴234旋转时，偏心轮233和轴承232的内部部件会相应地旋转。因为偏心轮233的偏心构造，所以会导致轴承232的外部部件和连接杆231在某一角度内运动。泵23的下部结构包括泵膜片235、泵膜片支架237和泵支撑件236，泵膜片235在其周边处通过泵膜片支架237和泵支撑件236固定，而在其中心处联接至连接杆231并且随着连接杆231的运动而沿竖直方向运动。这样，在泵膜片235与泵膜片支架237之间形成泵腔室238。在电机启动之后，泵膜片235会随着连接杆231的运动而沿竖直方向运动，从而使泵腔室238在泵膜片235沿竖直方向运动的一个周期内膨胀一次和压缩一次。

泵膜片支架236在其另一侧与吸入阀22和输送阀24相联接。如图2所示，吸入阀22设置在泵23的入口侧，输送阀24设置在泵23的出口侧。 吸入阀22包括吸入阀膜片221、吸入阀入口222和吸入阀出口223，吸入阀膜片221固定在吸入阀出口223处。输送阀24包括输送阀膜片241、输送阀入口243和输送阀出口242，输送阀膜片241固定在输送阀入口243处。吸入阀22和输送阀24设置在同一壳体230中，当然，吸入阀22和输送阀24也可分别包括单独的壳体。另外，输送阀24还包括打开压力设定装置240，其设置在邻近输送阀膜片241的位置。在泵腔室238的膨胀阶段，在压力作用下吸入阀膜片221变形，使得吸入阀22的抽吸通道打开，同时使输送阀膜片241保持关闭。这样，尾气后处理剂从吸入阀入口222流入，并经吸入阀膜片221从吸入阀出口223流入泵腔室238。同样参照图2，在泵腔室238的压缩阶段，泵腔室238内的尾气后处理剂迫使吸入阀膜片221关闭，并克服输送阀24的打开压力p使输送阀膜片241打开，从而使尾气后处理剂从输送阀入口243流入，并经输送阀膜片241从输送阀出口242流入压力管路30。

在图2所示的实施例中，吸入阀膜片221和输送阀膜片241可以整合成一个单体膜片，当然，也可以是单独的膜片。在泵23运转期间，只需要确保在泵腔室238的膨胀阶段，仅吸入阀22打开而输送阀24关闭，并且在泵腔室238的压缩阶段，仅输送阀24打开而吸入阀22关闭即可，而对吸入阀22和输送阀24的具体流路结构不做具体限制。

在所示的实施例中，打开压力设定装置240是弹簧，其所设定的是弹力。当然，打开压力设定装置240也可以是其它结构，例如提供重力、磁力等作为打开压力的装置。另外，打开压力设定装置240是可调节的，可以根据需求调节输送阀24的打开压力p。

在本申请的实施例中，给出的是包括膜片泵的供给模块，但尾气后处理装置也可以采用其它的泵送装置，例如柱塞泵、齿轮泵等。相应地，根据不同的泵结构，可以只设置输送阀24，而不设置吸入阀22。在这些情形中，输送阀24可以设置在泵的入口侧或出口侧。

在本申请的实施例中，尾气后处理剂为尿素水溶液，然而也可以是其它的与尾气发生反应的催化还原剂或任意物质。

下面参照图1和2描述本申请的用于尾气后处理的供给模块和尾气后处理装置的运行过程。

当车载系统检测到车辆的尾气超标时，就需要启动尾气后处理装置。 也就是说，要通过尾气后处理装置向尾气管中喷射尿素水溶液，以使尿素水溶液与尾气发生反应。

在尾气后处理装置正常运行时，供给模块20的反向阀21处于弹力位置。尿素水溶液在泵23的抽吸力作用下从储罐10经抽吸管路70、反向阀21、吸入阀22进入泵腔室238，并从输送阀24排出，流入压力管路30，并进而流入喷射模块40。

当车载系统检测到发动机已经关闭或例如因其它的报错而需要关闭尾气后处理装置时，系统控制反向阀21处于电磁力位置，喷射模块40中的喷射阀打开，且泵23运行。尿素水溶液在泵23的抽吸作用下从喷射模块40、压力管路30和供给模块20流回储罐10，使整个系统排空，然后关闭尾气后处理装置。

当整个系统关闭时，除储罐10之外，尾气后处理装置与外界环境隔离，没有空气交换。随着温度的下降，与外界环境的空气压力相比，内部空气压力下降。这样导致在压力管路30、供给模块20和抽吸管路70内产生负压，而可能导致出现再次填充现象。因为压力管路30及供给模块20的过滤器比抽吸管路70容积大，所以压力管路30及供给模块20的过滤器内的负压会是出现再次填充现象的主要影响因素。然而，因为本申请的输送阀24被配置成在打开压力p时才打开，所以压力管路30及供给模块20的过滤器内的负压在输送阀24上产生的力必须超过打开压力p才会作用到储罐10内的尿素水溶液。因此，通过设定输送阀24的打开压力p，可以确保压力管路30及供给模块20的过滤器内的负压不足以使输送阀24打开，从而避免发生再次填充现象。

根据本申请的实施例，通过给供给模块的输送阀设定打开压力，使得尾气后处理装置的管路内的负压不足以使输送阀打开，从而不会导致尾气后处理剂沿着抽吸管路进入供给模块。因此，避免了再次填充现象的发生，同时消除了供给模块损坏的风险。本申请的结构简单，仅需要在现有供给模块中改变输送阀的结构，或添加本申请所述的输送阀即可。

以上结合具体实施例对本申请进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本申请的限制。例如，在优选实施例中以用于发动机尾气后处理的供给模块和尾气后处理装置为例对本申请进行了描述，但是，不仅在发动机领域，在任何需 要对尾气进行后处理的领域，都可获得应用。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本申请的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本申请的范围。

Claims (10)

1.一种用于尾气后处理的供给模块(20)，所述供给模块包括：

泵(23)，所述泵被配置成在抽吸管路(70)和压力管路(30)之间输送尾气后处理剂；

反向阀(21)，所述反向阀被配置成在使所述尾气后处理剂从所述抽吸管路(70)流向所述压力管路(30)的正常运行阶段和使所述尾气后处理剂从所述压力管路(30)流向所述抽吸管路(70)的排空阶段之间切换；

输送阀(24)，所述输送阀用于使吸入所述泵(23)或从所述泵(23)排出的所述尾气后处理剂单向通过；

其特征在于，所述输送阀(24)被配置成在打开压力下打开，所述打开压力是基于所述供给模块(20)在排空阶段之后所经受的温度变化得出的。

2.根据权利要求1所述的供给模块(20)，其特征在于，所述输送阀(24)包括打开压力设定装置(240)，所述打开压力设定装置能够调节所述输送阀的打开压力。

3.根据权利要求1或2所述的供给模块(20)，其特征在于，所述供给模块(20)还包括吸入阀(22)，所述吸入阀(22)被设置在所述泵(23)的入口侧，且所述输送阀(24)被设置在所述泵(23)的出口侧。

4.根据权利要求1或2所述的供给模块(20)，其特征在于，所述供给模块(20)还包括在正常运行阶段处于所述输送阀(24)下游的过滤器，所述过滤器与所述压力管路(30)连通。

5.根据权利要求3所述的供给模块(20)，其特征在于，所述泵(23)是膜片泵，且所述吸入阀(22)和所述输送阀(24)是膜片阀。

6.根据权利要求1或2所述的供给模块(20)，其特征在于，所述打开压力是重力、弹力、磁力中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的供给模块(20)，其特征在于，所述输送阀(24)包括：壳体(230)，所述壳体设有输送阀入口(243)和输送阀出口(242)；输送阀膜片(241)，所述输送阀膜片固定在所述输送阀入口(243)处；弹簧，所述弹簧被设置成邻近所述输送阀膜片(241)以提供所述打开压力。

8.一种尾气后处理装置，包括：

用于存储尾气后处理剂的储罐(10)；

喷射模块(40)，所述喷射模块用于喷射出所述尾气后处理剂；

如权利要求1-7中的任一项所述的供给模块(20)，所述供给模块用于将所述尾气后处理剂从所述储罐(10)供应至所述喷射模块(40)；

抽吸管路(70)，所述抽吸管路连接在所述储罐(10)和所述供给模块(20)之间；和

压力管路(30)，所述压力管路连接在所述供给模块(20)和所述喷射模块(40)之间。

9.根据权利要求8所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述装置还包括回流管路(60)，所述回流管路(60)联接在所述供给模块(20)和所述储罐(10)之间。

10.根据权利要求9所述的尾气后处理装置，其特征在于，所述回流管路(60)中设有回流接头(50)，所述回流接头(50)包括节流阀和单向阀。