CN207905899U - 氨气尿素双喷射系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种氨气尿素双喷射系统，其包括尿素箱，尿素泵，尿素喷嘴，储氨罐，氨气计量阀，氨气喷嘴，ECU和后处理器。本实用新型的氨气尿素双喷射系统，以尿素喷射为主，氨气喷射仅在冷启动、排温低、尿素结冰或SCR转化效率超高等特殊工况下进行，能够解决国六尿素系统低排温、冷启动工况下转化效率低、易出现结晶堵塞的问题；解决国六尿素喷射系统寒区工作时首先需要解冻，无法快速满足排放的问题；也能解决国六SCR转化效率99％难以实现的问题；以及解决氨气喷射系统推广使用不便的问题。

Description

氨气尿素双喷射系统

技术领域

本实用新型涉及一种氨气尿素双喷射系统。应用于柴油机尾气后处理领域。

背景技术

随着商用车国四排放法规的实施，整车必须加装氮氧化物(NOx)排放处理装置。

中国中重型柴油机普遍采用选择性催化还原(SCR)技术路线，即将标准车用尿素水溶液喷射到排气中，使用其分解产生的氨气对NOx进行选择性催化还原，生成无害的氮气和水。

国家宣布将于2020年执行国六排放法规，NOx排放限值大大降低，同时对于冷启动和发动机低排温工况下的NOx排放也做了严格规定。受到尿素本身特性影响，在排温低于200℃时，极易出现尿素水解不补充而结晶的问题。会造成后处理器结晶、排放超标等问题。而尿素在-11℃下结冰，因此车辆在-11℃下运行时，不可能满足排放限值。同时为了降低发动机油耗，目前行业上开始倾向于无EGR方案，只采用SCR降低NOx，就需要99％以上的SCR转化效率，传统的尿素喷射系统难以达成这一目标。

因此行业内普遍开始开发氨气喷射系统，直接喷射氨气就能够彻底规避尿素系统结晶、结冰的问题。如文献1(CN103541796A)涉及到一种固体储氨系统的氨气计量方法,其特征在于具体步骤如下：1)发动机的工况信号由ECU发出,指令DCU根据系统的温度高低输出信号给电磁阀改变开度；控制固体储氨材料中的氨气均匀输出；2)当DCU获得模拟信号的输入,并且当压力传感器的显示内部压力大于200kPa,并且当温度传感器显示内部的温度大于60℃,才启动电磁阀；采用温度传感器、压力传感器、过滤器、稳压阀和电磁阀组合使用,适应于国4以及以上的排放标准所用SCR中,也适用于未来的FCEV技术。

专利文献2(CN202673414U)把发动机的排气管并联分成a和b两路,在其中一路的管路上安装储氨系统,利用余热的方式,加热活性的储氨化合物,释放出氨,根据发动机排气工况水平,依靠控制单元把氨导入SCR后处理器的前端,实现无液体尿素输送喷射和雾化分解的SCR系统；该系统具备灵活的特点,不仅能满足车辆低温冷启动时排放控制目标,价廉,可靠性高,使用方便；适用于轻型柴油车以及中型柴油车SCR国4以上系统,也可以应用于FCEV系统,满足未来汽车工业的应用需求,具有实用价值。

专利文献3(CN202673413U)涉及一种排气管余热方式储氨供氨的系统,其特征在于：外法兰盘套在排气管上,耐压罐内壁筒套在排气管上一侧与外法兰盘固定连接,另一侧与另一片外法兰盘固定连接,内法兰盘套在耐压罐内壁筒上固定连接,耐压罐外壁筒套在内法兰盘上一侧与内法兰盘固定连接,耐压罐外壁筒另一侧与另一片内法兰盘固定连接,两片内法兰盘与耐压罐内壁筒、耐压罐外壁筒形成空腔,空腔内填充固体储氨材料,耐压罐温度传感器感应端插入固体储氨材料内连接在耐压罐外壁筒上,电子控制单元控制端通过信号线连接精密比例阀,进气管连接SCR后处理器进气端,SCR后处理器出气端连接排气管；发动机排气的余热进行加热,依靠控制单元和一组电磁阀或比例阀,实现氨的剂量输送并方便的导入SCR后处理系统,实现对NOx的去除。

对于专利文献1、专利文献2和专利文献3公开的系统，均采用氨气吸附技术，氨气属于危化品，氨气罐的充装存储都需要一定的资质，氨气罐的充装站的稀缺就会给用户使用带来极大的不便，因此无法完全替代尿素喷射系统全面推广。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种氨气尿素双喷射系统，通过氨气尿素双喷射系统，彻底解决国六尿素系统低排温、冷启动工况下转化效率低、易出现结晶堵塞的问题。

本实用新型解决技术问题采用如下技术方案：一种氨气尿素双喷射系统，其包括尿素箱，尿素泵，尿素喷嘴，储氨罐，氨气计量阀，氨气喷嘴，ECU和后处理器；

所述尿素泵的进口与所述尿素箱连通，所述尿素泵的出口连接于所述尿素喷嘴，所述尿素喷嘴安装于所述后处理器上，用于向后处理器内喷射尿素液；

所述储氨罐通过氨气计量阀与氨气喷嘴连通，所述氨气喷嘴安装于所述后处理器上，用于向后处理器内喷射氨气；

ECU与所述尿素喷嘴连接，用于控制所述尿素喷嘴的喷射；而且，所述ECU还与氨气计量阀连接，用于控制氨气计量阀将计量后的氨气由氨气喷嘴喷射到后处理器中。

可选的，所述的氨气尿素双喷射系统还包括排温传感器，所述排温传感器安装于所述后处理器上，并连接于所述ECU，用于输出当前后处理器中的气体的温度至ECU。

可选的，所述的氨气尿素双喷射系统还包括环境温度传感器，所述环境温度传感器连接于所述ECU，用于输出当前车辆所处环境温度至ECU。

可选的，所述的氨气尿素双喷射系统还包括尿素温度传感器，所述尿素温度传感器连接于所述ECU，用于输出当前尿素箱内尿素温度至ECU。

可选的，所述的氨气尿素双喷射系统还包括尿素液位传感器，所述尿素液位传感器连接于所述ECU，用于输出尿素箱的当前尿素液的液位发送至所述ECU。

可选的，所述的氨气尿素双喷射系统还包括尿素加热水阀和储氨罐加热器，所述尿素加热水阀信号连接于所述ECU，并设置于所述尿素加热水路上，所述尿素加热水路用于加热尿素箱内的尿素液，所述储氨罐加热器连接于所述ECU，在所述ECU的控制下对储氨罐进行加热。

本实用新型具有如下有益效果：本实用新型的氨气尿素双喷射系统，以尿素喷射为主，氨气喷射仅在冷启动、排温低、尿素结冰或SCR转化效率超高等特殊工况下进行，能够解决国六尿素系统低排温、冷启动工况下转化效率低、易出现结晶堵塞的问题；解决国六尿素喷射系统寒区工作时首先需要解冻，无法快速满足排放的问题；也能解决国六SCR转化效率99％难以实现的问题；以及解决氨气喷射系统推广使用不便的问题。

附图说明

图1为本实用新型的氨气尿素双喷射系统的结构示意图；

图中标记示意为：1-尿素箱；2-尿素泵；3-尿素喷嘴；4-储氨罐；5-氨气计量阀；6-氨气喷嘴；7-ECU；8-后处理器；9-排温传感器；10-环境温度传感器；11-尿素温度传感器；12-尿素加热水阀；13-尿素液位传感器；14-储氨罐加热器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型的技术方案作进一步阐述。

实施例1

本实施例提供了一种氨气尿素双喷射系统，其包括尿素箱1，尿素泵2，尿素喷嘴3，储氨罐4，氨气计量阀5，氨气喷嘴6，ECU 7，后处理器8，排温传感器9，环境温度传感器10，尿素温度传感器11，尿素加热水阀12，尿素液位传感器13和储氨罐加热器14。

尿素箱1储存标准车用尿素液，由尿素泵2加压泵送尿素液至尿素喷嘴3，ECU 7控制尿素喷嘴3将雾化的尿素液喷射到后处理器8中，进行反应。

即，所述尿素泵2的进口与所述尿素箱1连通，所述尿素泵的出口连接于所述尿素喷嘴3，所述尿素喷嘴3安装于所述后处理器8上，用于向后处理器8内喷射尿素液。

储氨罐4内储存液氨或吸附氨，ECU 7控制储氨罐加热器14通过排气或电加热对储氨罐4进行加热以释放氨气。ECU 7控制氨气计量阀5将计量后的氨气由氨气喷嘴6喷射到后处理器8中。

即，所述储氨罐4通过氨气计量阀5与氨气喷嘴6连通，所述氨气喷嘴6安装于所述后处理器8上，用于向后处理器8内喷射氨气。

排温传感器9安装于所述后处理器8上，用于输出当前后处理器8中的气体的温度；环境温度传感器10用于输出当前车辆所处环境温度；尿素温度传感器11用于输出当前尿素箱内尿素温度，尿素液位传感器13用于输出当前尿素箱内尿素液位。

并且，所述排温传感器9，环境温度传感器10，尿素温度传感器11和尿素液位传感器13均信号连接于所述ECU7，以将其检测的信号传递至ECU7。

所述氨气尿素双喷射系统还包括尿素加热水路，所述尿素加热水路用于加热尿素箱1内的尿素液，防止尿素箱1的尿素液的温度过低，而且所述尿素加热水路上设置有所述尿素加热水阀12，所述尿素加热水阀12通过ECU控制开闭，当所述尿素加热水阀12开启时，尿素加热水路连通，加热尿素液，所述尿素加热水阀12关闭时，尿素加热水路关闭，停止加热尿素液。

本实用新型的氨气尿素双喷射系统，以尿素喷射为主，氨气喷射仅在冷启动、排温低、尿素结冰或SCR转化效率超高等特殊工况下进行，能够解决国六尿素系统低排温、冷启动工况下转化效率低、易出现结晶堵塞的问题；解决国六尿素喷射系统寒区工作时首先需要解冻，无法快速满足排放的问题；也能解决国六SCR转化效率99％难以实现的问题；以及解决氨气喷射系统推广使用不便的问题。

实施例2

本实施例提供了一种氨气尿素双喷射系统的控制方法，包括：

S10、通过排温传感器7检测后处理器8内部的气体的温度，当后处理器8内的气体的温度低于某一阈值(200℃)时，ECU 7控制储氨罐加热器14开启对储氨罐4进行加热并控制氨气计量阀5计量喷射氨气。

当车辆冷启动时，后处理器8内温度较低，此时若喷射尿素易出现结晶、转化效率低问题。通过ECU 7控制氨气计量阀5喷射氨气，能够通过氨气降低柴油车的氮氧化物排放。

S20、当尿素箱1内所储存的尿素液温度高于-5℃，控制尿素泵2建压而尿素喷嘴3不喷射，直至排温升至200℃以上，关闭氨气计量阀5，ECU 7根据发动机标定数据控制尿素喷嘴3开启喷射尿素。

S30、若尿素温度低于-5℃，控制尿素加热水阀12开启，当尿素温度升至5℃后控制尿素加热水阀关闭，此时控制尿素泵2建压而尿素喷嘴3不喷射，并控制尿素加热水阀12开闭将尿素温度保持在-5℃至5℃间。直至排温升至200℃以上后，关闭氨气计量阀5，ECU 7根据发动机标定数据控制尿素喷嘴3开启喷射尿素。

S40、车辆运行中，当排温低于200℃时，喷射氨气而不喷射尿素，当排温高于200℃且SCR转化效率不高于95％时，喷射尿素而不喷射氨气。

S50、当SCR转化效率高于95％时，95％的NOx转化由尿素反应，高于95％的部分的NOx由氨气反应。此时ECU 7控制氨气计量阀5与尿素喷嘴3同时开启。由于氨气喷射后会膨胀吸热，优化尿素喷嘴3布置在氨气计量阀5的前端，以保证尿素有最优的分解环境。通过混合喷射，能够实现最优化的后处理器内部氨气分布均匀度，从而提高转化效率。

S60、当尿素液位低于2％时，ECU 7控制尿素喷嘴3停止喷射尿素，并向用户报警提示尿素消耗完。同时控制氨气喷射，以避免车辆排放超标。

以上实施例的先后顺序仅为便于描述，不代表实施例的优劣。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种氨气尿素双喷射系统，其特征在于，包括尿素箱，尿素泵，尿素喷嘴，储氨罐，氨气计量阀，氨气喷嘴，ECU和后处理器；

所述尿素泵的进口与所述尿素箱连通，所述尿素泵的出口连接于所述尿素喷嘴，所述尿素喷嘴安装于所述后处理器上，用于向后处理器内喷射尿素液；

所述储氨罐通过氨气计量阀与氨气喷嘴连通，所述氨气喷嘴安装于所述后处理器上，用于向后处理器内喷射氨气；

ECU与所述尿素喷嘴连接，用于控制所述尿素喷嘴的喷射；而且，所述ECU还与氨气计量阀连接，用于控制氨气计量阀将计量后的氨气由氨气喷嘴喷射到后处理器中。

2.根据权利要求1所述的氨气尿素双喷射系统，其特征在于，还包括排温传感器，所述排温传感器安装于所述后处理器上，并连接于所述ECU，用于输出当前后处理器中的气体的温度至ECU。

3.根据权利要求2所述的氨气尿素双喷射系统，其特征在于，还包括环境温度传感器，所述环境温度传感器连接于所述ECU，用于输出当前车辆所处环境温度至ECU。

4.根据权利要求3所述的氨气尿素双喷射系统，其特征在于，还包括尿素温度传感器，所述尿素温度传感器连接于所述ECU，用于输出当前尿素箱内尿素温度至ECU。

5.根据权利要求4所述的氨气尿素双喷射系统，其特征在于，还包括尿素液位传感器，所述尿素液位传感器连接于所述ECU，用于输出尿素箱的当前尿素液的液位发送至所述ECU。

6.根据权利要求5所述的氨气尿素双喷射系统，其特征在于，还包括尿素加热水阀和储氨罐加热器，所述尿素加热水阀信号连接于所述ECU，并设置于所述尿素加热水路上，所述尿素加热水路用于加热尿素箱内的尿素液，所述储氨罐加热器连接于所述ECU，在所述ECU的控制下对储氨罐进行加热。