一種scr噴射系統的制作方法

專利名稱：一種scr噴射系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機排氣凈化系統，特別是用于柴油機排氣后處理，以降低柴油機 NOx排放的選擇性催化還原系統(SCR噴射系統，Selective Catalyst Reduction)。
背景技術：
針對機動車的排放物，人們采用各種各樣的方法手段來消除其含有的有害物質。 SCR技術是降低NOx化合物的一種非常有效的方法。發動機SCR后處理技術是將還原劑尿素溶液噴入到發動機排氣中，在廢氣溫度和氣流的作用下，尿素溶液能快速分解釋放出氨， 將NOx還原成為氮氣，達到降低NOx的效果。由于尿素溶液具有性能穩定、化學反應簡單、 所需還原劑相對量少等優點而得到人們的推廣和使用。國際標準IS022241-1規定了用于柴油機的NOx還原劑AUS32的質量要求。這是一種尿素含量為32. 5%的尿素水溶液,簡稱為添藍,其初始結晶溫度為一 11. 5°C。現有的SCR噴射系統一般都是外國廠商生產的，它包括添藍罐、輸送泵、蓄壓腔、 添藍回流系統、儲氣罐、添藍噴嘴等，配制的添藍儲存在添藍罐中，添藍罐通過管路連接輸送泵，添藍罐中的添藍經輸送泵增壓后經管路輸送到蓄壓腔，其中部分添通過管路到達添藍噴嘴后，與儲氣罐提供的氣體一起噴入發動機排氣管內，蓄壓腔中多余的添藍經過添藍回流系統回到添藍罐體，在添罐內實現循環。現有的SCR噴射系統管路系統非常復雜，不便于整車的布置，造成價格很高。另外，中國專利CN101084053A提出了在添藍噴射結束后讓輸送泵反轉，抽空添藍管路的措施來防止添藍結晶堵塞噴孔的技術方案。采用這種方案后，汽車在停車后發動機必須再運轉一段時間，或者在發動機關機后靠蓄電池使電機和輸送泵逆轉一段時間；還需要采用可逆轉的電機和輸送泵，會提高成本，而且實際操作也很不方便。為了提高SCR系統的轉化效率，需要改善噴射器噴霧的霧化特性。一般采用氣體輔助噴射，利用氣體和液體的相互作用改善霧化效果，傳統的霧化噴射系統采用液體和氣體在噴嘴前端的容腔內進行混合，噴射結束后，通過壓縮空氣吹洗，清空管路和混合腔內的添藍，但噴射器的噴孔位置仍然容易發生添藍結晶堵塞噴孔。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種結構簡化的SCR噴射系統。本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是
一種SCR噴射系統，它包括添藍罐、輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥、儲氣罐、噴嘴；所述噴嘴包括壓縮空氣入口、添藍入口 ；蓄壓腔的輸出端與噴嘴的添藍入口聯通，儲氣罐的輸出端與噴嘴的壓縮空氣入口聯通；添藍罐包括罐體，罐體上設有泵體，所述輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥設置在泵體內，輸送泵的輸入端與罐體內部聯通，輸送泵的輸出端與蓄壓腔聯通；蓄壓腔的回流端通過壓力調節閥與罐體內部聯通。上述方案中，所述泵體設置在罐體的頂部。
上述方案中，罐體內設有輸出管和回流管，輸送泵的輸入端通過輸出管與罐體內部聯通，蓄壓腔的回流端依次通過壓力調節閥、回流管與罐體內部聯通。上述方案中，輸送泵為電磁泵。上述方案中，罐體內還設有循環加熱水管，循環加熱水管的進水管和出水管分別與發動機的循環水系統聯通。上述方案中，所述噴嘴還包括計量閥,計量閥包括外殼、電磁驅動部分和電磁驅動部分驅動的閥體，電磁驅動部分設置在外殼內；所述閥體為一空心桿，閥體的下端設有球閥，閥體的上端與添藍入口聯通，閥體的側壁上開有聯通孔；
所述噴嘴還包括導套，導套套在閥體上，導套的上端與所述外殼連接，導套的下部內側設有與閥球配合的閥座；導套與閥體之間形成空腔，所述空腔通過聯通孔與閥體的空心部分聯通；所述壓縮空氣入口開在導套的側壁上。上述方案中，所述電磁驅動部分包括電磁線圈和鐵芯，鐵芯為筒體，筒體內設有彈簧和彈簧銷，彈簧設置在彈簧銷與閥體上端之間。上述方案中，計量閥還包括筒形導向件，導向件與閥體上部連接，導向件的外側面和導套的內側面密封配合。上述方案中，閥體的上端通過鐵芯與添藍入口聯通。上述方案中，所述閥體、球閥和導向件焊接為一體。本發明的優點在于
I、罐體和輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥集成一體，簡化了 SCR噴射系統結構，更方便整車的布置，降低了整車成本。2、所述泵體設置在罐體的頂部，有利于蓄壓腔和管路內的添藍在重力作用下自然回流到添藍罐內，可以免除低溫下凍結損壞添藍泵系統。3、輸送泵采用電磁泵作為驅動動力，體積小，便于集成在罐體上，控制簡單，運行可靠。4、采用發動機的循環水加熱添藍罐中的尿素，還可以采用套管方式加熱添藍管， 確保系統在低溫環境下的可靠運行，并且節省了電能。5、壓縮氣體和添藍在導套與計量閥之間的空腔中進行混合，利用壓縮空氣和添藍的相互作用改善添藍霧化質量。噴射結束后，利用壓縮空氣吹洗，清除殘留在噴嘴壁面的添藍，防止低溫時添藍結晶堵塞噴孔。6、計量閥還包括筒形導向件，它設置在導套與閥體之間，能起到良好的密封和導向作用。


圖I是本發明SCR噴射系統的結構示意圖。圖2是噴嘴的剖視圖。圖中1 一排氣管，2 —噴嘴，201 —導向件，202 —彈簧，203 —彈簧銷，204 —計量閥，205 —添藍入口，206 —鐵芯，207 —電插頭，208 —接口，209 —殼體，210 —電磁線圈， 211 一導套，212 —壓縮空氣入口，213 —球閥，214 —閥座，215 —閥體，216 —聯通孔，3 — 電控單元，4 一空氣電磁閥，5 —罐體，6 —添藍，7 —加注閥，8 —進水管，9 一進水電磁閥，10 一泵體,11 一加熱水管，12 一輸出管，13 一過濾器,14 一輸送泵，15 一蓄壓腔,16 —出口管，17 一出水管，18 一壓力調節閥，19 一回流管，20 —壓力傳感器，22 —溫度傳感器，23 — 放液口，24 —儲氣罐,25 —減壓電磁閥。
具體實施例方式如圖I所示，本發明SCR噴射系統包括添藍罐、輸送泵24、蓄壓腔15、壓力調節閥 18、儲氣罐24、噴嘴2、電控單元3 ;所述噴嘴2包括壓縮空氣入口、添藍入口 ；蓄壓腔15的輸出端與噴嘴的添藍入口聯通，儲氣罐24的輸出端與噴嘴的壓縮空氣入口聯通。儲氣罐24 內儲存的壓縮空氣壓力為O. 8—0. 9MPa，經過減壓閥25降低到O. 4MPa，壓縮空氣經過空氣電磁閥4連接到噴嘴2。添藍罐包括罐體5，罐體5的頂部設有泵體10，泵體10內設有輸送泵14、蓄壓腔 15和壓力調節閥18 ;輸送泵14的輸出端與蓄壓腔15聯通；蓄壓腔15的輸出端與SCR噴射系統的噴嘴2聯通，蓄壓腔15的回流端通過壓力調節閥18與罐體內部聯通。輸送泵為電磁泵,壓力調節閥18為電磁閥。如圖2所示，噴嘴2包括壓縮空氣入口 212、添藍入口 205和計量閥204，計量閥包括外殼209、電磁驅動部分和電磁驅動部分驅動的閥體215,電磁驅動部分設置在外殼內。 所述閥體215為一空心桿，閥體215的下端設有球閥213，閥體的上端與添藍入口 205聯通， 閥體的側壁上開有聯通孔216;
所述噴嘴2還包括導套211，導套211套在閥體215上，導套211的上端與所述外殼209 連接，導套的下部內側設有與閥球配合的閥座214，所述閥座214為大口向上的圓錐孔。導套211與閥體215之間形成空腔，所述空腔通過聯通孔216與閥體215的空心部分聯通；所述壓縮空氣入口 212開在導套211的側壁上。所述電磁驅動部分包括電磁線圈210和鐵芯206，鐵芯206為筒體，筒體內設有彈簧202和彈簧銷203，彈簧202設置在彈簧銷203與閥體215上端之間。閥體215的上端通過鐵芯206與添藍入口 205聯通。計量閥還包括筒形導向件201，導向件201與閥體215上部連接，導向件201的外側面和導套211的內側面密封配合。所述閥體215、球閥213和導向件201焊接為一體。噴嘴2的工作原理為
SCR系統中的輸送泵將添藍通過添藍入口 201輸送到噴嘴2內，先經過彈簧銷203的內孔和彈簧202中心孔進入計量閥204上的閥體215中，再通過閥體215上的聯通孔216進入導套211與計量閥204之間的空腔中。壓縮氣體從壓縮空氣入口 212進入噴嘴，和添藍在導套211與計量閥204之間的空腔中進行混合。添藍噴射時，電磁線圈210上電。計量閥204在電磁力的作用下克服彈簧力向上位移，球閥213與閥座214的錐面分離，同時空氣壓縮空氣的電磁閥開啟，定量的壓縮空氣由壓縮空氣入口 212進入噴嘴2，定量的添藍和壓縮空氣在壓力的作用下經噴孔噴入排氣管I內，與廢氣中的氧化氮發生還原反應，實現凈化功能。當噴射結束時，電控單元3首先控制壓力調節閥18開啟，蓄壓腔15內壓力降為大氣壓，壓縮空氣將進入噴嘴2的添藍溶液經出口管16、蓄壓腔15、壓力調節閥18、回流管19 吹回罐體5，并將進入導套211與計量閥204之間的空腔中的添藍溶液從噴孔吹入排氣管1，從而不但可以清除殘留在噴嘴2內的添藍，還可以清空了蓄壓腔15和出口管16內的添藍。清除完畢后，電控單元3控制電磁線圈210斷電，空氣電磁閥4同時關閉，計量閥204 在彈簧力的作用下回位，球閥213與閥座214的錐面貼合，添藍噴射完成。所述的鐵芯206是一個臺肩狀的圓筒形零件，它的臺肩端與導套211焊接，臺肩面用于導套211的定位。鐵芯的上端為外螺紋，用于添藍噴射器的安裝連接。鐵芯206、導套 211、閥體215、球閥213和閥座214等與添藍相接觸的零部件由不銹鋼材料制造。導向件201是一個外緣圓弧過渡的二級階梯管，它的外側面和導套211的內側面密封配合，可以在導套211的內滑動。閥體215為一空心桿(管狀件)，計量閥204可以在鐵芯206、導套211以及閥座214所組成的容腔內上下移動。閥座214的上端是一個起密封作用的、大口向上的內錐孔面，其下端的中心有一個噴孔。閥座214與導套211同軸，并焊接在導套211上。所述的彈簧銷203是一個圓周角小于360度的金屬管，調整彈簧銷203的軸向位置，可以改變彈簧202對計量閥204的壓力，調整好彈簧壓力后的彈簧銷與鐵芯內側面焊接固定。噴嘴的通過接頭208、電插頭207與SCR噴射系統的電控單元E⑶相連，電控單元 3根據輸入的發動機負荷、轉速信號、以及SCR催化轉化器前后排溫等信號，輸出脈沖寬度調制信號PWM來控制電磁線圈210的占空比，從而控制添藍噴射器的噴射次數與噴射量。SCR系統的工作原理為
罐體5內設有輸出管12和回流管19，輸送泵14的輸入端通過輸出管12與罐體5內部聯通，蓄壓腔15的回流端依次通過壓力調節閥18、回流管19與罐體5內部聯通。罐體5內還設有循環加熱水管，循環加熱水管的進水管8和出水管17分別與發動機的循環水系統聯通。按國際標準IS022241-1配制的添藍儲存在添藍罐中，添藍從輸出管12經過過濾器13流入輸送泵14。添藍在輸送泵增壓后部分經蓄壓腔15、出口管16到達噴嘴2后噴入發動機排氣管I內，多余的添藍經過蓄壓腔15、壓力調節閥18由添藍回流管19回到罐體5 內，在罐體5內實現循環。本實施例中的輸送泵14是一種電磁隔膜泵，通過改變電磁泵的頻率調節泵的流量，輸送泵14的流量可達到系統所需添藍量的2倍以上。添藍罐罐體5采用不銹鋼制成， 也可以采用其它耐添藍腐蝕的金屬材料制成。輸送泵14、蓄壓腔15、壓力調節閥18都安裝在添藍泵體10內部，通過添藍泵體和添藍灌體5整體集成。系統通過控制壓力調節閥18占空比調節系統壓力，再利用壓力傳感器20的反饋和輸送泵14的頻率形成壓力閉環而控制系統的壓力，工作狀態下蓄壓腔體內添藍壓力維持在O. 5MPa。在集成添藍罐頂端的泵體10上還安裝有利用發動機循環水的加熱裝置，加熱管總成由進水管8、進水電磁閥9、加熱水管12、出水管17等構成。進水管8與發動機水泵出口處循環水相連，進水管8上還安裝進水電磁閥9，出水管17與發動機循環水低壓端相通。 進水管將部分發動機循環水引入到加熱水管11中，與集成添藍罐內的添藍進行熱交換，高溫的循環水與添藍進行熱交換后從出水管17回到發動機水套進行循環。添藍罐內安裝有液位傳感器22，用于檢測液位的高度，當液位低于設計的最低液位時，DCU根據液位信息進行報警，提醒駕駛員進行添藍加注。添藍罐內安裝有壓力傳感器20和溫度傳感器21，用于檢測添藍的溫度和壓力。同時，添藍罐體右側底部有帶旋蓋的放液口 22，用于定期清理箱體內的雜質。罐體左側上部有添藍加注閥7，用于添藍的加注。壓力傳感器20、溫度傳感器21、液位傳感器22測得的信號傳給電控單元3，電控單元3通過CAN與發動機ECU之間通訊，獲取發動機的噴射指令，進行系統的噴射控制。同時將SCR系統的狀態反饋給ECU。當電控單元3接收到噴射指令后，開啟添藍噴嘴2，同時開啟空氣電磁閥4，計量精確霧化良好的尿素溶液噴入發動機排氣管I內。而當噴射結束時， 輸送泵14關閉，壓力調節閥18開啟，蓄壓腔15內壓力降為大氣壓，添藍在重力作用下回到了添藍罐，清空了蓄壓腔15和輸出管12內的添藍。添藍出口管16外面包有絕熱保溫材料，上述保溫材料采用阻燃性泡沫塑料。包覆保溫材料的目的是減少添藍加熱裝置的能耗。
權利要求
1.一種SCR噴射系統，它包括添藍罐、輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥、儲氣罐、噴嘴；所述噴嘴包括壓縮空氣入口、添藍入口 ；蓄壓腔的輸出端與噴嘴的添藍入口聯通，儲氣罐的輸出端與噴嘴的壓縮空氣入口聯通；其特征在于添藍罐包括罐體，罐體上設有泵體，所述輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥設置在泵體內，輸送泵的輸入端與罐體內部聯通，輸送泵的輸出端與蓄壓腔聯通；蓄壓腔的回流端通過壓力調節閥與罐體內部聯通。
2.如權利要求I所述的SCR噴射系統，其特征在于所述泵體設置在罐體的頂部。
3.如權利要求I所述的SCR噴射系統，其特征在于罐體內設有輸出管和回流管，輸送泵的輸入端通過輸出管與罐體內部聯通，蓄壓腔的回流端依次通過壓力調節閥、回流管與罐體內部聯通。
4.如權利要求I所述的SCR噴射系統，其特征在于輸送泵為電磁泵。
5.如權利要求I所述的SCR噴射系統，其特征在于罐體內還設有循環加熱水管，循環加熱水管的進水管和出水管分別與發動機的循環水系統聯通。
6.如權利要求I所述的SCR噴射系統，其特征在于所述噴嘴還包括計量閥，計量閥包括外殼、電磁驅動部分和電磁驅動部分驅動的閥體，電磁驅動部分設置在外殼內；所述閥體為一空心桿，閥體的下端設有球閥，閥體的上端與添藍入口聯通，閥體的側壁上開有聯通孔；所述噴嘴還包括導套，導套套在閥體上，導套的上端與所述外殼連接，導套的下部內側設有與閥球配合的閥座；導套與閥體之間形成空腔，所述空腔通過聯通孔與閥體的空心部分聯通；所述壓縮空氣入口開在導套的側壁上。
7.如權利要求6所述的SCR噴射系統，其特征在于所述電磁驅動部分包括電磁線圈和鐵芯，鐵芯為筒體，筒體內設有彈簧和彈簧銷，彈簧設置在彈簧銷與閥體上端之間。
8.如權利要求7所述的SCR噴射系統，其特征在于計量閥還包括筒形導向件，導向件與閥體上部連接，導向件的外側面和導套的內側面密封配合。
9.如權利要求7或8所述的SCR噴射系統，其特征在于閥體的上端通過鐵芯與添藍入口聯通。
10.如權利要求8所述的SCR噴射系統，其特征在于所述閥體、球閥和導向件焊接為一體。
全文摘要
本發明涉及一種SCR噴射系統，它包括添藍罐、輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥、儲氣罐、噴嘴；所述噴嘴包括壓縮空氣入口、添藍入口；蓄壓腔的輸出端與噴嘴的添藍入口聯通，儲氣罐的輸出端與噴嘴的壓縮空氣入口聯通；添藍罐包括罐體，罐體上設有泵體，所述輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥設置在泵體內，輸送泵的輸入端與罐體內部聯通，輸送泵的輸出端與蓄壓腔聯通；蓄壓腔的回流端通過壓力調節閥與罐體內部聯通。本發明的罐體和輸送泵、蓄壓腔、壓力調節閥集成一體，簡化了SCR噴射系統結構，更方便整車的布置，降低了整車成本。
文檔編號F01N3/28GK102588052SQ20121005829
公開日2012年7月18日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者盧堯君, 呂再明, 吳君華, 高立志 申請人:湖北天雄科技有限公司