一種scr噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種SCR噴射系統(tǒng)，包括一個脈沖泵，一個引射真空裝置，一個噴嘴，一個產(chǎn)生驅(qū)動信號的控制器。所述脈沖泵接受控制器脈沖信號產(chǎn)生壓力流體，為噴嘴以及引射真空裝置提供射流源。所述脈沖泵包括電磁裝置，柱塞泵。所述引射真空裝置包括引射管，引射腔，負(fù)壓腔，引流口，電磁切換開關(guān)以及引射出口。所述噴嘴包括過濾器，噴嘴閥，旁通閥，冷卻裝置，旋流道，旋流噴孔。本發(fā)明之目的之一在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性好，控制精度高，安裝更換、維修方便的SCR噴射計量系統(tǒng)及其控制方法，目的之二在于降低發(fā)動機排氣后處理液體噴射計量系統(tǒng)的成本。
【專利說明】
一種SCR噴射系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)動機排氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及發(fā)動機排氣后處理的NOx選擇催化還原(SCR)系統(tǒng)及其控制技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]液體噴射計量在化工、醫(yī)療和動力機械等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，尤其涉及內(nèi)燃機動力的多項核心技術(shù)。例如，柴油發(fā)動機或者稀薄燃燒的缸內(nèi)直噴汽油機，為降低尾氣中的有害污染物，針對NOx污染物，采用能夠在富氧環(huán)境下進行催化還原處理的NOx選擇性催化還原(SCR= Selective Catalytic Reduct1n)技術(shù)。
[0003]SCR技術(shù)需要將例如32.5%重量濃度的尿素水溶液(也叫柴油排氣處理液DEF=Diesel Exhaust Fluid，或者添藍(lán)液AdBlue)定量噴射進柴油機排氣中，通過排氣高溫分解成氨氣，與排氣混合后進入SCR催化轉(zhuǎn)換器。在催化劑的作用下，氨氣就會與發(fā)動機排氣中的NOx等發(fā)生催化還原反應(yīng)，使NOx分解為無害的N2、H2O0如果DEF噴射量與排氣中的NOx含量不相匹配，那么要么NOx不能夠被充分還原分解，排放量增加，要么剩余不少氨氣排到大氣中，造成二次污染。因此SCR系統(tǒng)必然需要精度較高的SCR計量噴射裝置以及霧化效果好的噴射溶液。
[0004]然而，現(xiàn)有技術(shù)多數(shù)采用低壓的噴射技術(shù)。例如，美國專利(公開號:US2007/0033927)公開的技術(shù)方案借用了汽油進氣口噴射系統(tǒng)的基本原理和結(jié)構(gòu)計量燃油，噴射壓力相對比較低。
[0005]此外，由于尿素水溶液本身的特性，噴射結(jié)束后，殘留管路中的尿素混合液可能出現(xiàn)結(jié)冰；殘留的溶液可能會因為失去水分而出現(xiàn)尿素析晶體；或者在噴嘴高溫區(qū)中出現(xiàn)化學(xué)變化后的結(jié)晶體(縮二脲，三聚氰酸)等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致管路堵塞或者噴嘴失效等嚴(yán)重后果O
[0006]對于上述問題，目前常見的解決方案是用壓縮空氣將殘留在管路或者噴嘴內(nèi)的尿素水溶液清除，或者用抽真空的方式將管路和噴嘴沿途殘留的溶液抽回到尿素罐中。
[0007]消耗壓縮空氣會給車輛或者其它動力裝置帶來其它問題，有些情況下解決壓縮空氣來源本身就是一個難題。用抽真空的方式清除溶液目前多局限于膜片栗方案，膜片栗體積比較大，專門用于抽回溶液時會導(dǎo)致系統(tǒng)過于復(fù)雜而失去應(yīng)用價值。
[0008]綜上，用現(xiàn)有技術(shù)解決SCR系統(tǒng)中的殘留溶液問題存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、應(yīng)用難度高等問題。十分有必要提出一種結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，便于應(yīng)用的新技術(shù)方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明針對上述問題，之目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性好，控制精度高，成本低，不需要氣體輔助霧化和清除殘余溶液的SCR噴射計量系統(tǒng)及其控制方法。
[0010]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案，S卩，一種SCR噴射系統(tǒng)，包括一個脈沖栗，一個引射真空裝置，一個噴嘴，一個產(chǎn)生驅(qū)動信號的控制器。所述脈沖栗接受控制器脈沖信號產(chǎn)生壓力流體，為噴嘴以及引射真空裝置提供射流源。
[0011]所述脈沖栗可以是螺線管柱塞栗，包括一個電磁裝置和一個柱塞栗組件，一個由電磁裝置與柱塞栗組件配合形成的低壓容積，一個與低壓容積連通的供液通路。所述電磁裝置包括螺線管、磁輒、磁隙和電樞，其中磁輒與電樞由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，磁隙由非導(dǎo)磁材料構(gòu)成，所述柱塞栗組件包括柱塞和套筒，柱塞與套筒配合形成壓送容積，壓送容積連接進液閥和出液閥，溶液從外界進入低壓容積后，一部分從進液閥進入壓送容積，形成高壓溶液后，從出液閥輸出，另一部分則再回到低壓容積。
[0012]脈沖栗工作需要一個儲液罐。儲液罐中的溶液通過重力進入低壓容積，低壓容積的最高處連接一個回液通道，回液通道通向儲液罐的上端。
[0013]低壓容積可以是一個溶液回路，回路的一支通過螺線管的內(nèi)部，另一支位于螺線管的外部。
[0014]脈沖栗可以布置在儲液罐內(nèi)部較低的位置，也可以布置在儲液罐的外部通過管道連接。
[0015]對于上述脈沖栗，一種可選擇的方案是套筒_柱塞栗結(jié)構(gòu)，S卩，包括一個回位彈簧，套筒在電磁裝置和回位彈簧的驅(qū)動下往復(fù)運動，導(dǎo)致壓送容積大小的交替變化，以實現(xiàn)溶液噴射，套筒與電樞可設(shè)計成一體，由相同或不同材料制成。
[0016]對于上述脈沖栗，另一種可選擇的方案是柱塞-套筒栗結(jié)構(gòu)，S卩，包括一個回位彈簧，柱塞在電磁裝置和回位彈簧的驅(qū)動下往復(fù)運動，導(dǎo)致壓送容積大小的交替變化。柱塞與電樞通過連接件或焊接方式連接，電樞大致為一個圓柱體，電樞包括貫通兩端面的通孔。所述通孔可以具有一定的錐度，帶錐度的孔向溶液壓送方向擴展，用于實現(xiàn)溶液在內(nèi)部空間的定向流動，以冷卻脈沖栗和提高其工作的穩(wěn)定性。
[0017]此外，對于上述脈沖栗，其回液通道中可設(shè)有單向閥，可以是球閥，也可以是膜片閥結(jié)構(gòu)，以造成非對稱阻力，當(dāng)電樞往復(fù)運動引起溶液流動時，形成朝回液方向的凈流量。
[0018]所述引射真空裝置包括一個電磁切換開關(guān)，一個引射管，一個引射腔，一個負(fù)壓腔以及一個引流口，引流口通過輸液管路與噴嘴連接。所述電磁切換開關(guān)用于切換脈沖栗的計量狀態(tài)和引射狀態(tài)。引射腔與引射管同軸布置，引射腔之面積大于引射管之面積，以減小溶液流進入引射腔的阻力，引射腔經(jīng)過電磁切換開關(guān)與儲液罐連接。計量狀態(tài)時，電磁切換開關(guān)將切斷引射腔與儲液罐之間的通路，溶液通過輸液管路直接到達噴嘴。計量噴射過程完全結(jié)束后，停止噴射時間超過預(yù)設(shè)時間時，開始進行輸液管路殘余溶液清掃，電磁閥切換開關(guān)打開引射腔與儲液罐之間的通路，脈沖栗驅(qū)動流體從引射管進入引射腔，從而在負(fù)壓腔形成負(fù)壓空間，從負(fù)壓腔至噴嘴沿途的溶液通過引流口進入負(fù)壓腔，再從負(fù)壓腔流入儲液罐，從而達到清掃輸液管路的目的。
[0019]所述噴嘴包括一個依靠壓力開啟的噴嘴閥，當(dāng)噴嘴閥前后壓差達到噴嘴預(yù)設(shè)開啟壓力時，噴嘴閥開啟并噴射尿素液。所述噴嘴閥可以是一個球閥或者是一個提升閥。所述球閥噴嘴包括一個噴孔，噴嘴的流量受噴孔的尺寸限制。所述提升閥噴嘴之流量受提升閥閥件的尺寸和升程限制。
[0020]進一步，在噴嘴閥與噴孔之間布置一個旋流道，形成與噴射方向垂直的切向速度以有利于霧化。再進一步，在噴嘴閥周圍布置有散熱裝置，這個散熱裝置可以帶有冷卻液道，通過發(fā)動機冷卻液帶走熱量，也可以帶有散熱翅片，通過對流換熱帶走熱量。
[0021]上述噴嘴包括一個電磁式噴嘴閥開啟裝置。所述電磁式噴嘴閥開啟裝置通過電能驅(qū)動開啟噴嘴閥，以便在計量噴射結(jié)束后清理管路殘余溶液時，允許外面的氣體反向進入噴嘴，以有利于清除殘余溶液。
[0022]對于噴嘴的球閥方案，電磁式噴嘴開啟裝置方案被一個依靠真空度開啟的旁通閥裝置方案所替代。所述旁通閥與噴嘴閥反向并聯(lián)，所述旁通閥可以在與噴射反向壓差的作用下開啟。在溶液的清除過程開始后，負(fù)壓腔形成負(fù)壓空間，所述旁通閥在與噴射反向壓差的作用下開啟，噴嘴外面的氣體可以通過噴孔進入輸液管路，從而有助于清除輸液管路中的殘余溶液。
[0023]輸液管路在布置時，包括一個V型下垂段，這個下垂段最好靠近發(fā)動機排氣管布置，以便管壁未被清除的溶液會積累在這個下垂段區(qū)間，當(dāng)積累在其中的溶液結(jié)冰時，發(fā)動機排氣管散發(fā)的熱量可以快速地融冰以保證溶液的正常噴射。
[0024]對于所述噴嘴，另一種可供選擇的方案為:所述噴嘴包括一個電磁噴嘴閥和噴孔。 電磁噴嘴閥在電磁力的驅(qū)動下開啟，其噴射量由電磁噴嘴閥開啟的時間決定。在噴射計量過程結(jié)束后的溶液清除過程中，噴嘴閥也處于開啟狀態(tài)，以便噴孔外面的氣體在負(fù)壓腔的引流作用下進入輸液管路，以有利于清除管路和噴嘴中的殘余溶液。
[0025]為了提高噴射的計量精度，通過脈沖栗和一個壓力傳感器在輸液管路中形成一個恒壓源，所述壓力傳感器安裝在輸液管路中，通過壓力傳感器的信號實現(xiàn)對脈沖栗的閉環(huán)控制以達到輸液管路壓力恒定的目標(biāo)，從而達到提高噴嘴計量精度的目的。
[0026]—種實用的方案是:包括一個栗支架，所述栗支架包括一個用于固定的端蓋，端蓋與栗支架的一端連接，脈沖栗安裝在支架的另一端。安裝時，端蓋固定在尿素罐的頂面上， 使得栗支架的另一端連同脈沖栗伸入到尿素罐的底部。
[0027]上述，栗支架可以由融冰管路替代，融冰管路內(nèi)流動的是發(fā)動機冷卻液，出入口都布置在端蓋，所述融冰管路利用發(fā)動機冷卻液循環(huán)加熱尿素罐中工作溶液以達到融冰的效果。
[0028]所述引射真空裝置和控制器安裝于端蓋之上。所述控制器用于采集各傳感器信號、發(fā)動機工作狀態(tài)信號以及控制脈沖栗、電磁閥等部件工作。磁閥常開，至清掃過程結(jié)束。 架包括一個在栗支架的另一端，脈沖栗位下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細(xì)描述。【附圖說明】
[0029]圖1為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0030]圖2為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0031]圖3為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0032]圖4為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之脈沖栗結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0033]圖5為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之脈沖栗結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0034]圖6為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0035]圖7為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0036]圖8為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之電磁噴嘴閥結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖9為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之實施例結(jié)構(gòu)示意圖之一。
[0038]圖10為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之實施例結(jié)構(gòu)示意圖之二。
[0039]圖11為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之實施例結(jié)構(gòu)示意圖之三。
[0040]圖12為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之工作流程框圖。具體實施例
[0041]如圖1所示，為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)示意圖之一，圖示包括脈沖栗1， 噴嘴2,引射真空裝置3和給出驅(qū)動信號的控制器4。所述脈沖栗1接受控制器4脈沖信號產(chǎn)生壓力流體，為噴嘴2以及引射真空裝置3提供射流源。
[0042]所述脈沖栗1為套筒-柱塞式結(jié)構(gòu)，包括電磁裝置15,柱塞栗組件11。其中，柱塞栗組件11包括套筒21，柱塞20,回位彈簧18,進液閥13和出液閥17,套筒21與柱塞20密切配合，形成壓送容積12,回位彈簧18作用于套筒21之上。電磁裝置15包括螺線管14， 磁輒16,磁隙19和電樞22。所述電樞22和套筒21可以合為一體設(shè)計，電樞22將套筒21 包圍在其中，所述磁輒16與電樞22由導(dǎo)磁材料構(gòu)成，電樞22的前端面位于磁隙19附近。 螺線管14通電后，電樞22連同套筒21在電磁裝置15的驅(qū)動下，前行運動導(dǎo)致壓送容積12 縮小，壓送容積12中的溶液受到擠壓后壓力升高，導(dǎo)致出液閥17開啟，溶液以高壓輸出，并為系統(tǒng)提供噴射流體和引射流體，當(dāng)螺線管14通電結(jié)束后，在回位彈簧18的作用下，套筒 21開始回位運動，回位過程中，進液閥13開啟，新的溶液進入壓送容積12,準(zhǔn)備下一個工作過程。上述具體脈沖栗的一種具體結(jié)構(gòu)如圖4所示。
[0043]所述引射真空裝置3包括一個引射管25, 一個引射腔35, 一個負(fù)壓腔26, 一個引流口 27, 一個電磁切換開關(guān)32以及一個引射出口 30a。所述引射腔35與引射管25同軸布置， 射流源從引射管25進入，引射腔35之面積大于引射管25之面積，以減小溶液流進入引射腔35的阻力。所述電磁切換開關(guān)32包括一個驅(qū)動螺線管33, 一個電磁力驅(qū)動的頂桿31， 一個包含閥座29、閥件28以及閥簧34的密封閥36和一個引流道30。電磁切換開關(guān)32用于切換脈沖栗1的計量狀態(tài)和引射狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)處于計量狀態(tài)時，密封閥36由于自身彈簧力和溶液壓力作用處于關(guān)閉狀態(tài)，不斷流入的壓力溶液經(jīng)負(fù)壓腔26從引流口 27流出。當(dāng)系統(tǒng)進入引射狀態(tài)時，控制器4給出驅(qū)動信號，通過螺線管33驅(qū)動頂桿31克服閥簧34下行，開啟密封閥36,引射流體從引流道30經(jīng)引射出口 30a流出，流動溶液在負(fù)壓腔26形成負(fù)壓空間，利用其在引流口 27至噴嘴2之間管道37中形成反向流動，以達到清掃管路的目的。所述引流口 27流動方向可與溶液進入引射腔35的方向垂直或呈銳角。
[0044]所述噴嘴2包括一個過濾器38, 一個依靠壓力開啟的噴嘴閥39, 一個依靠真空度開啟的旁通閥43, 一個依靠空氣散熱的冷卻裝置42, 一個旋流道40, 一個旋流噴孔41。所述噴嘴閥39可以是球閥(如圖6所示)或者是提升閥(如圖7所示)。高壓噴射液經(jīng)過濾器 38過濾后，進入噴射道44,當(dāng)溶液壓力到達噴嘴閥39預(yù)設(shè)開啟壓力時，噴嘴閥39打開，噴射液進入旋流道40,經(jīng)旋流后的溶液通過旋流噴孔41霧化噴出。當(dāng)電磁切換開關(guān)32使密封閥36打開，使系統(tǒng)進入引射狀態(tài)時，系統(tǒng)中溶液從引射真空裝置3之引流道30流出，使得噴射道44內(nèi)處產(chǎn)生負(fù)壓，旁通閥43由于壓差開啟，同時形成抽回的流體運動，通過旋流噴孔41吸入外部氣體以清掃殘留在噴嘴2及管道37中的噴射液。
[0045]圖2所示為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)示意圖之二。與本發(fā)明所提供的 SCR噴射系統(tǒng)第一結(jié)構(gòu)示意圖區(qū)別之一在于:所述脈沖栗1為柱塞-套筒式栗結(jié)構(gòu)。柱塞20與電樞22通過連接件或者直接連接，回位彈簧18作用于柱塞20之上。柱塞20在電磁裝置15和回位彈簧18的驅(qū)動下往復(fù)運動，導(dǎo)致壓送容積12大小的交替變化，產(chǎn)生噴射流體。電樞22大致為一個圓柱體，包括貫通兩端面的通孔22a。所述通孔22a可以具有一定的錐度，帶錐度的孔向溶液壓送方向擴展，用于實現(xiàn)溶液在內(nèi)部空間的定向流動，以冷卻脈沖栗1和提高其工作的穩(wěn)定性。所述脈沖栗1之具體結(jié)構(gòu)如圖5所示。本結(jié)構(gòu)與第一結(jié)構(gòu)示意圖的區(qū)別之二在于:所述噴嘴2包括一個電磁式噴嘴閥開啟保持裝置45。所述電磁式噴嘴閥開啟保持裝置45通過電能驅(qū)動噴嘴2強行開啟，以替代本案實施例1 (見圖1)中的旁通閥43的作用，以便在引射狀態(tài)保持噴嘴閥打開，形成抽回的流體運動。但計量噴射與第一結(jié)構(gòu)示意圖的相同，仍然由溶液壓力控制打開。
[0046]圖3為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)示意圖之三，圖示與本發(fā)明提供的第一結(jié)構(gòu)示意圖之區(qū)別之一在于:包括一個安裝于輸液管路37中的壓力傳感器46,壓力傳感器 46檢測管道37中溶液壓力，并將壓力信號傳送至控制器4,控制器4根據(jù)所接收溶液壓力信號，控制脈沖栗1啟停，形成閉環(huán)控制，以維持管道37內(nèi)壓力穩(wěn)定。從而達到提高噴嘴2a 計量精度的目的。圖示與本發(fā)明提供的第一結(jié)構(gòu)示意圖之區(qū)別之二在于:本圖所示噴嘴包括一個電磁噴嘴閥2a (如圖8所示)。電磁噴嘴閥2a的開啟關(guān)閉完全由控制器4控制而不再依賴于溶液壓力。在計量噴射狀態(tài)，等壓溶液進入電磁噴嘴閥2a，電磁力驅(qū)動電磁噴嘴閥 2a脈沖開啟，從而形成溶液計量噴射。在系統(tǒng)計量階段結(jié)束后的引射狀態(tài)，電磁力驅(qū)動噴嘴閥2a保持始終開啟狀態(tài)，以完成噴嘴及管道內(nèi)的溶液清掃。在清掃結(jié)束后，控制器4不再給電磁噴嘴閥2a加電，噴嘴閥將保持關(guān)閉狀態(tài)。
[0047]圖4所示，為本發(fā)明提供的脈沖栗結(jié)構(gòu)之套筒-柱塞栗示意圖，包括柱塞栗組件 11，電磁裝置15,回位彈簧18,過濾器50,低壓容積51回液通路52以及回液閥53。
[0048]電磁裝置15包括螺線管14,內(nèi)部磁輒16a，外部磁輒16b，外部磁輒端部16c，磁隙 19和電樞22。外部磁輒16b通過凸起16bl的塑性變形與外部磁端部16c鎖緊，同時螺線管14也被固定在其中，內(nèi)部磁輒16a上部包括所述可通過流體的回液通路52,回液通路52 與所述低壓容積51連通，回液閥53位于回液通路52出口處，為一個膜片式結(jié)構(gòu)。低壓容積51包括一個電樞室51a，作為電樞往復(fù)運動空間。電樞22開有若干個沿周向分布的直槽22a，以減少電樞行動阻力以及回液的阻力。外部磁輒16b、外部磁輒端部16c、內(nèi)部磁輒 16a及電樞22均由導(dǎo)磁材料制成，磁隙19為非導(dǎo)磁材料。
[0049]柱塞栗組件11包括套筒21，柱塞20,進液閥13和出液閥17。套筒21與柱塞20 密切配合，形成壓送容積12。所述套筒21可與電樞22設(shè)計為一體，并采用相同或者不同的材料，套筒21位于電樞22內(nèi)側(cè)，包括柱塞孔54,進液道65。柱塞20包括一個出液道55, 一個位于出液道55下游的限流孔56 (可選擇)，一個位于端部的快速接頭57。進液閥13為一個單向閥。所述單向閥13由閥件59、閥簧60以及閥座58組成，閥座58可與套筒21連為一體，為一個位于進液道65處并與之連通的圓錐形座面。所述出液閥17也為一個單向閥，包括出液閥件62,出液閥簧63和出液閥座61。出液閥座61固定在柱塞20上，固定可以采用緊配或者焊接等方式。
[0050]栗端64包括一個栗端進液口 71，一個支撐桿66和一個限位件67,進液道65允許支撐桿66伸入并接觸到單向閥件59,限位件67用于限制電樞22回位，在電樞22離開栗端64的一段距離內(nèi)，支撐桿66保持與單向閥件59接觸并阻止其落座，這樣一方面可以在電樞22回位到初始位置時，進液單向閥13保持開啟狀態(tài)，使得溶液有更充足的時間進入壓送容積12,另一方面，在電樞22離開栗端前行運動的一段距離內(nèi)，壓送容積12內(nèi)的氣體可以繼續(xù)通過單向閥13排出，從而保證了溶液的計量精度。
[0051]過濾器50包括內(nèi)部骨架68,過濾網(wǎng)布69,過濾器內(nèi)腔70。
[0052]所述溶液噴射單元之工作過程如下:在運動初始位置，由于回位彈簧18的作用，電樞22與限位件67靠緊，此時進液單向閥 13由于支撐桿66作用處于開啟狀態(tài)，壓送容積12中充滿溶液。當(dāng)電樞22在電磁力的作用下連同套筒21開始向前(向上)運動，壓送容積12中的部分流體通過進液道55排出，流回低壓容積51，其中包括部分氣體。電樞22繼續(xù)運動，壓送容積12不斷減小，當(dāng)單向閥件59 之球表面落座于錐形閥座時，進液單向閥13關(guān)閉，壓送過程開始。壓送容積12中的溶液壓力逐漸升高，當(dāng)作用于出液閥件62的壓力可以克服出液單向閥17彈簧之作用力時，出液單向閥17之閥件62開啟，溶液進入出液道55,經(jīng)限流孔56輸出。
[0053]當(dāng)作用在電樞22上的電磁力消失后，在回位彈簧18的作用下電樞22開始回位行程，此時因壓送容積12的膨脹導(dǎo)致壓力下降繼而出液單向閥17關(guān)閉，電樞22繼續(xù)運動一定行程后，進液閥件59的運動被支撐桿66阻擋，進液單向閥13打開，溶液在壓差的作用下迅速進入壓送容積12,當(dāng)電樞22的繼續(xù)回位被限位件67阻擋而終止，本次循環(huán)結(jié)束。
[0054]在上述工作過程中，溶液從過濾器內(nèi)腔70通過栗端進液道71進入整個低壓容積 51，并通過進液道65進入壓送容積12,因電能的耗散發(fā)熱，導(dǎo)致部分溶液在電樞空間51a中蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽和栗內(nèi)氣體進入低壓容積51，通過內(nèi)部排氣道52至分離腔72,并通過位于輸出端殼體75上的排氣泡口 73排出體外。所述排氣泡口 73包含一個安裝臺階74,可用于安裝排氣泡管，使氣體更有效的排出栗體。
[0055]如圖5為本發(fā)明提供的柱塞-套筒結(jié)構(gòu)式脈沖栗示意圖，與圖4所提供脈沖栗示意圖之主要區(qū)別在于:所述柱塞-套筒結(jié)構(gòu)脈沖栗采用了柱塞20與電樞22同步運動，而套筒21固定不動的結(jié)構(gòu)。電樞22大致為一個圓柱體，包括貫通兩端面的通孔22a。所述通孔 22a可以具有一定的錐度，帶錐度的孔向溶液壓送方向擴展，以實現(xiàn)溶液在內(nèi)部空間的定向流動，以冷卻脈沖栗和提高其工作的穩(wěn)定性。
[0056]所述電樞22與柱塞20可以是一個整體，也可以通過連接件76進行運動傳遞。套筒21同軸固定在輸出端殼體75a上，套筒21上設(shè)有側(cè)向的溢流孔77與軸向的柱塞孔78 連通以及與溢流孔77并聯(lián)的回液通路52。柱塞20精密滑動配合裝在套筒21內(nèi)，其上部通過連接件76與電樞22始終接觸。溢流孔77與柱塞端面20a形成進液閥13。出液閥17 由出液閥件62、出液閥簧63和出液閥座61組成，出液閥座61為一個與出液閥件62配合的錐面，位于套筒21末端處?；匚粡椈?8設(shè)置在柱塞20和電樞22空間底部之間。
[0057]所述脈沖栗1之工作過程與圖4所給脈沖栗工作過程大致相同，其區(qū)別在于:由進液道65進入的溶液通過溢流孔77進入壓送容積12,當(dāng)電樞22受電磁力驅(qū)動下行，通過連接件76推動柱塞20下行，一旦吸溢流孔77被柱塞20之壁面遮擋，進液閥13關(guān)閉，壓送行程開始，壓送容積12內(nèi)溶液壓力升高，進而打開出液閥17,壓力溶液從出液道55輸出。
[0058]進液閥13可以由一個單向閥代替。
[0059]在此過程中，通過進液道65進入的溶液連同其中的氣泡，可以通過回液通路52 (排氣泡通道同樣允許溶液通過)，電樞空間51a和通孔22a直接進入排氣泡口 73,形成回液流帶走熱量。
[0060]圖6為本發(fā)明提供的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖之一。所述噴嘴2為一個依靠壓力開啟的球閥噴嘴，包括電磁開啟保持裝置80,球閥39,旋流道40,進液道81，濾網(wǎng)38,冷卻裝置42,帶有隔熱作用的安裝定位板82以及安裝孔82a。所述電磁開啟裝置80包括一個驅(qū)動螺線管 83, 一個驅(qū)動件84, 一個頂桿85,內(nèi)磁輒86和一個含有導(dǎo)管內(nèi)腔87的噴嘴套管88。所述驅(qū)動件84帶有軸向貫通的直槽84a，作為溶液流動通道，其周邊由隔磁件89密封，隔磁件89 由非導(dǎo)磁材料制成。所述球閥39包括一個帶閥座90和通液道91的前座92, 一個帶有閥簧室93和導(dǎo)流孔94的后座95, 一個與閥座90之座面可密封配合的閥件96和一個位于閥簧室93之中的閥簧97。前座92與后座95緊密連接，并通過機械配合或焊接等方式固定于噴嘴套管88之中。導(dǎo)流孔94連接閥簧室93和旋流道40,所述旋流道40包括一個旋流噴孔 40a。所述冷卻裝置42為一個依靠空氣散熱的散熱片。在系統(tǒng)處于噴射階段時，從進液道 81進入的噴射溶液首先經(jīng)濾網(wǎng)38過濾，再從驅(qū)動件直槽84a以及導(dǎo)管內(nèi)腔87進入并通過通液道91到達噴嘴39處，當(dāng)溶液開啟壓力到達球閥39預(yù)設(shè)開啟壓力時，球閥39打開，噴射液從導(dǎo)流孔94進入旋流道40,經(jīng)旋流道40旋流后由旋流噴孔40a霧化噴出。當(dāng)系統(tǒng)進入溶液抽回階段時，電磁開啟裝置80接受工作信號，驅(qū)動件84帶動頂桿85向下運動，并推動球閥39之閥件96,使球閥39保持打開，回抽通道暢通。
[0061]圖7為本發(fā)明提的噴嘴結(jié)構(gòu)之第二結(jié)構(gòu)示意圖，與本發(fā)明提供的噴嘴結(jié)構(gòu)示意圖之一之主要區(qū)別在于:所述噴嘴閥39為一個依靠壓力開啟的提升閥噴嘴，包括一個通液道 100, 一個閥件101，一個閥座102和一個作用于閥件后座面101a上的閥簧103,閥座102周邊布置有隔熱部件104。所述提升閥噴嘴其噴射量由噴嘴閥件101的尺寸和升程決定。
[0062]圖8為本發(fā)明提供的電磁噴嘴閥之結(jié)構(gòu)示意圖。所述電磁噴嘴2a包括一個電磁控制部件105, 一個內(nèi)開閥106, 一個進液嘴107,噴嘴前端108,散熱器110.電磁控制部件105包括噴嘴螺線管112,噴嘴電樞113。內(nèi)開閥106包括閥件115,含座面117a的閥座117,與噴嘴電樞113連接的閥桿115a，內(nèi)開閥壓緊簧114,閥件115與閥桿 115a以及噴嘴電樞113相連接，可采用焊接方式，在閥桿115a與噴嘴電樞113之間設(shè)有過液通道118.噴嘴前端108包括噴孔108a，噴孔108a可以是成一定角度的多孔，在進液嘴 107的入口處布置有一個噴嘴過濾裝置109。
[0063]常態(tài)時，由于彈簧力以及溶液壓力作用，內(nèi)開閥106處于關(guān)閉狀態(tài)。當(dāng)噴嘴螺線管 112接受控制器(圖中未示出)工作信號，噴嘴點塑112帶動閥件115和閥桿115a克服內(nèi)開閥壓緊簧114的阻力向上運動，間隙113a代表內(nèi)開閥106的最大升程，這時溶液經(jīng)過噴嘴過濾器109穿過電樞內(nèi)孔113b、過液道118和噴嘴流道118a到達內(nèi)開閥106,然后經(jīng)過噴孔108a噴出形成噴霧111.在系統(tǒng)進入溶液抽回階段時，將內(nèi)開閥106打開，噴射液從噴孔108噴出，外界氣體通過噴孔l〇8a進入電磁噴嘴2a體內(nèi)，連同其中的液體被回抽至儲液罐。
[0064]上述方案中，如果進液嘴107之前端液體壓力恒定，則通過噴孔108a的噴射量就與內(nèi)開閥106之開啟時間成正比。
[0065]圖9為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖，包括一個尿素罐 120, 一個支架121，一個端蓋122, 一個脈沖栗1，一個高壓管123, 一個噴嘴2, 一個引射真空裝置3, 一個控制器4, 一個帶有SCR催化轉(zhuǎn)換器124的排氣管道125,沿排氣流126方向依次布置有溫度傳感器127以及NOx或者氨氣傳感器128,分別位于催化轉(zhuǎn)換器124兩側(cè)。
[0066]上述支架121包括脈沖栗固定臺121a以及冷卻水加熱器121b。所述端蓋122位于栗支架121的一端，脈沖栗1安裝在栗支架121另一端的固定臺121a上，所述支架121 通過端蓋122固定于尿素罐120上端面，其另一端連同固定于安裝臺121a上的脈沖栗1置于尿素罐120底部。
[0067]上述端蓋122包括位于尿素罐120內(nèi)部的各傳感器(包括溫度傳感器129、液位傳感器130等)以及冷卻水進液接口 131和出液接口 132,冷卻水加熱器通過進、出液接口 (131、132)與發(fā)動機冷卻水道(未示出)連接，以解決各工作部件中尿素溶液結(jié)冰問題，溫度傳感器129可以封裝在液位傳感器130之電路保護管內(nèi)。
[0068]上述真空引射裝置3和控制器4安裝于端蓋122之上，置于尿素罐120上部之外偵k所述引射真空裝置3包括一個引射管25, 一個快速接頭57a，一個引射腔35, 一個負(fù)壓腔26,一個引流口 27,一個電磁切換開關(guān)32以及一個引射出口 30a，所述引射出口 30a通過管道133將進入引射真空裝置3的尿素溶液導(dǎo)回尿素罐120。所述控制器4用于給出各控制閥件以及脈沖栗工作信號，存儲各傳感器信息和來自發(fā)動機ECU (圖中未示出)的信號。
[0069]上述脈沖栗1為所述套筒-柱塞結(jié)構(gòu)脈沖栗(如圖4所示)，包括柱塞栗組件11，電磁裝置15,回位彈簧18,過濾器50,排氣泡管134。柱塞栗組件11包括套筒21，柱塞20,進液閥13和出液閥17。電磁裝置15包括螺線管14,內(nèi)部磁輒16a，外部磁輒16b，外部磁輒端部16c，磁隙19和電樞22。所述排氣泡管出口 134處包括一端折彎134a，或者在134a的出口處罩以過濾裝置，以有效防止污物進入栗體，也可以在排氣泡管134出口處安裝過濾器(如圖10中所示)。所述柱塞20之端部包括一個管接頭57。
[0070]上述高壓管123 —端連接管接頭57,另一端連接引射真空裝置3之引射管端部之接頭57a。
[0071]上述噴嘴2如圖6所示，由安裝定位板82安裝于排氣管道125之上，并通過安裝孔82a用螺栓137壓緊。所述噴嘴2之進液道81包括一個快接公頭81a，與兩端帶快接母頭的噴射導(dǎo)管138之一端母頭138a對接，噴射導(dǎo)管138的另一端母頭138b與真空引射裝置引流口處快接公頭27a對接。所述噴射導(dǎo)管138與噴嘴2通過〇圈139密封，與真空引射裝置3通過〇圈140密封。
[0072]上述本發(fā)明之SCR系統(tǒng)之工作過程如下。
[0073]系統(tǒng)處于初始狀態(tài)時，電磁切換開關(guān)32以及電磁開啟裝置80處于關(guān)閉狀態(tài)。尿素罐120中工作溶液經(jīng)過過濾器50后，由栗端64進液口 71進入脈沖栗1，當(dāng)脈沖栗1接受來自控制器4的工作信號時，電樞22開始運動，栗體內(nèi)溶液經(jīng)高壓管123輸出。高壓溶液從引射真空裝置3之引射管25進入，由于電磁切換開關(guān)32關(guān)閉，高壓溶液壓入負(fù)壓腔26 后，經(jīng)引流口 27進入噴射導(dǎo)管138,并依靠溶液壓力開啟安裝于排氣管道125上的噴嘴閥 2,將尿素溶液以霧化的形式噴射進入排氣管125中，并在發(fā)動機排氣高溫的作用下熱解為氨氣，與發(fā)動機排氣126混合均勻進入SCR催化轉(zhuǎn)換器124,其中的NOx將被高效分解為無害的隊和H 20,達到凈化尾氣的目的。溫度傳感器127以及N0傳感器128將實時測量排氣溫度和轉(zhuǎn)換器下游的NOx濃度或者氨氣濃度，反饋給控制器4或者發(fā)動機控制器(未示出)， 用于判斷SCR系統(tǒng)對NOx的轉(zhuǎn)換效率，確定對噴射的工作液的實時閉環(huán)修正。
[0074]當(dāng)噴射過程結(jié)束時，控制器4給出信號，使脈沖栗1以給定的噴射流量保持工作狀態(tài)，同時，控制器4驅(qū)動電磁切換開關(guān)32和電磁開啟裝置80開啟。負(fù)壓腔26中尿素溶液從引射真空裝置3之引射出口 30a輸出，并經(jīng)導(dǎo)管133流回尿素罐120。而流動溶液則在負(fù)壓腔26中產(chǎn)生真空壓差，此時，由于噴嘴2受電磁力作用處于開啟狀態(tài)，排氣管中的氣體通過噴嘴2被吸入，至引流口 27的噴射流道形成回流氣體，從而達到回抽清掃管道中殘余溶液的目的。在回抽結(jié)束后，發(fā)動機完全停機，則噴嘴2保持關(guān)閉狀態(tài)。
[0075]圖10所示為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖，本實施例與上述第一實施例之區(qū)別在于:所述脈沖栗為柱塞-套筒式栗結(jié)構(gòu)，具體結(jié)構(gòu)如圖5所述。本實施例與第一實施例的區(qū)別之二在于:所述噴嘴閥為一個提升閥式結(jié)構(gòu)(如圖7所示)。其工作過程與實施例之一之過程基本相同，在計量噴射階段時，由脈沖栗1栗出的高壓溶液經(jīng)噴射導(dǎo)管138至噴嘴進液道81。由濾網(wǎng)38過濾后，潔凈工作液從驅(qū)動件84之直槽84a進入頂桿腔87,并進一步到達噴嘴閥39處。當(dāng)溶液壓力高于噴嘴閥開啟壓力時，閥件101打開，將工作液以噴霧形式噴入排氣管道125,與排氣126混合。在溶液回抽階段時，噴嘴閥 39由電磁開啟裝置80控制保持打開，形成回抽通道。
[0076]圖11為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)之第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖，與本發(fā)明提供的第一實施例之主要區(qū)別之一在于:所述噴嘴為一個電磁噴嘴閥2a (如圖8所示)。通過螺栓 141安裝于排氣管道125之上，當(dāng)控制器4發(fā)出給定脈寬的驅(qū)動信號后，開關(guān)閥106打開，將計量噴射液噴射入排氣管道125中，并與尾氣流126混合后進入催化轉(zhuǎn)化器124,進行排氣處理。噴射過程結(jié)束進入回抽狀態(tài)時，噴嘴閥2a保持開啟狀態(tài)，真空引射裝置3之電磁切換開關(guān)32同時切換至開啟狀態(tài)，系統(tǒng)進入回抽過程。與本發(fā)明提供的第一實施例之主要區(qū)別之二在于:包括一個安裝于輸液導(dǎo)管138之上的壓力傳感器46,由密封墊46b密封。壓力傳感器包括一個引線接口 46a，與控制器4連接?？刂破?通過壓力傳感器46的壓力信號實現(xiàn)對脈沖栗1的閉環(huán)控制，以達到輸液管道138內(nèi)壓力恒定的目的，從而提高噴嘴2a計量的精度。
[0077]如圖12所示，為本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)及其控制方式之控制邏輯圖。由圖所示，系統(tǒng)首先進入預(yù)工作狀態(tài)，控制器上電(如步驟150)，控制器4根據(jù)接受的發(fā)動機信息以及各傳感器信息判斷是否進入計量噴射狀態(tài)(如步驟151)，當(dāng)測得發(fā)動機排氣溫度允許以及排氣中NOx含量過高時，進行尿素噴射，噴嘴閥2依靠壓力或被電磁力開啟，并給出噴射流量(如步驟152)。當(dāng)系統(tǒng)停止噴射時，根據(jù)預(yù)設(shè)停噴時間，判斷是否超時(如步驟153)， 如果是，則控制器4給出驅(qū)動信號，脈沖栗1按可最小可維持工作噴射量工作(如步驟154)， 以冷卻噴嘴，并進一步判斷，計量狀態(tài)是否結(jié)束(如步驟156)。如果是，則進入殘余溶液回抽階段，控制器4使噴嘴閥2保持打開狀態(tài)，并使脈沖栗1按設(shè)定的流量穩(wěn)定栗出尿素液，同時打開真空引射裝置之電磁切換開關(guān)(如步驟155)，噴射溶液通過引射真空裝置直接流被抽回到尿素罐，使負(fù)壓腔形成負(fù)壓26,利用負(fù)壓產(chǎn)生的回流氣體，清除管路中殘余溶液。在回抽過程中，判斷系統(tǒng)清掃時間是否達到預(yù)設(shè)回抽時間(如步驟157)，如果不是，則繼續(xù)執(zhí)行回抽命令，如果是，則停止脈沖栗1工作，噴嘴閥2被關(guān)閉，同時關(guān)閉真空引射裝置之電磁切換開關(guān)(如步驟158)。至此，系統(tǒng)工作結(jié)束。
[0078]上述過程中，允許為了保護噴嘴2或者2a防止過熱結(jié)晶等，在排氣溫度較高的情況下，即使不需要噴射尿素水溶液，也可以適當(dāng)噴射一定的溶液以降低噴嘴2或者2a的溫度。
[0079]另，噴射導(dǎo)管138在布置上考慮V型或者U型液體存儲空間，這個存儲空間用于存儲附著在管道內(nèi)壁面的殘余液體向最低點的緩慢積累，這個V型或者U型液體存儲空間可以通過布置導(dǎo)管138的形狀實現(xiàn)，這個存儲空間的最低點可以選擇在排氣管附近，以縮短低溫融冰所需要的時間。
[0080]本發(fā)明提供的SCR噴射系統(tǒng)以及其它基于本發(fā)明精神實質(zhì)的進一步的方案均屬本發(fā)明公開和保護的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種SCR噴射系統(tǒng)，包括一個脈沖栗，一個噴嘴，一個引射真空裝置。2.如權(quán)利要求1所述SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:引射真空裝置所需的液體射流由脈 沖栗提供。3.如權(quán)利要求2所述SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述引射真空裝置包括引射管，引射 腔，負(fù)壓腔和引流口。4.如權(quán)利要求3所述SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述引射腔和引射管同軸布置，引射 腔之面積大于引射管之面積。5.如權(quán)利要求1-4之一項所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述引射真空裝置包括 一個電磁切換開關(guān)，用于切換脈沖栗的計量狀態(tài)和引射狀態(tài)。6.如權(quán)利要求5所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴包括一個依靠壓力開啟 的噴嘴閥，達到所定壓力時，噴嘴閥開啟。7.如權(quán)利要求6所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴閥為一個球閥，噴嘴包括 噴孔，噴嘴的流量受噴孔的尺寸限制。8.如權(quán)利要求6所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴閥為一個提升閥，噴嘴流 量受提升閥的尺寸和升程的限制。9.如權(quán)利要求7或者8所述的SCR噴射系統(tǒng)，所述噴嘴包括一個電磁開啟裝置，所述電 磁開啟裝置通過電能驅(qū)動開啟噴嘴閥，以便形成液體抽回的流體運動。10.如權(quán)利要求7或者8所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴包括一個依靠真 空度開啟的芳通閥。11.如權(quán)利要求5所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴包括一個電磁噴嘴閥， 液體的噴射量由所述電磁閥開啟的時間長短來計量。12.權(quán)利要求11所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:包括一個壓力傳感器，所述脈沖栗 根據(jù)壓力傳感器的信號工作，以保持噴嘴入口處的壓力恒定如權(quán)利要求9-12之一項所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴包括旋流道。13.如權(quán)利要求9-12之一項述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述噴嘴包括依靠空氣 散熱的冷卻裝置。14.如權(quán)利要求9-12所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述脈沖栗包括一個柱塞栗 組件和一個電磁裝置。15.如權(quán)利要求15所訴的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述柱塞栗組件包括柱塞和套 同，電磁裝置驅(qū)動柱塞運動。16.如權(quán)利要求15所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述柱塞栗組件包括柱塞和套 筒，電磁裝置驅(qū)動套筒運動。17.如權(quán)利要求16或17所述的SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:包括一個栗支架和尿素罐， 栗支架包括一個端蓋，端蓋與栗支架的一端連接，脈沖栗安裝在栗支架的另一端，安裝時， 端蓋固定在尿素罐的頂面上，以至于脈沖栗伸入到尿素罐的底部。18.如權(quán)利要求18所述SCR噴射系統(tǒng)，其特征在于:所述引射真空裝置固定在端蓋上。
【文檔編號】F01N3/28GK105986864SQ201510081383
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2015年2月15日
【發(fā)明人】郗大光, 徐露明, 張平
【申請人】浙江福愛電子有限公司