專利名稱：一種scr系統及其尿素加熱裝置、尿素加熱方法
技術領域：
本發明涉及機動車尾氣處理設備技術領域，尤其涉及一種SCR系統及其尿素加熱裝置、尿素加熱方法。
背景技術：
目前，在我國有關汽車方面的能源消耗和有害排放逐年增加，導致了我國石油能源緊張，并對環境造成了極大的危害。為滿足國家的排放法規要求，SCR(SelectiveCatalytic Reduction)系統，即選擇性催化還原系統在發動機排氣后處理中逐步得到應用。尿素和水按照一定比例混合成尿素溶液，其在高溫下能夠分解出NH3，SCR系統利用NH3將發動機廢氣中的NOX還原成N2，以降低NOX的排放。然而，尿素溶液在低于_11°C時開始結冰，導致管路堵塞，尿素噴嘴無法正常噴射，影響發動機的排放。因而在低溫環境下，必須提供一種尿素加熱裝置，以保證尿素溶液的正常流動和噴射。目前,現有技術中用于SCR系統的尿素加熱裝置主要有兩種請參考圖1，該圖為現有技術中一種尿素加熱裝置的結構示意圖；這種加熱裝置為尿素箱加熱裝置，包括冷卻液管1、冷卻液控制單元11和電磁閥12,該冷卻液管I入口、出口分別于發動機100的兩端、中部穿過尿素箱200。當尿素箱200中尿素溫度小于預設值時，冷卻液控制單元11控制電磁閥12打開，發動機100中的冷卻液(溫度高于尿素箱的溫度)流入冷卻液管1，并流經尿素箱200，對其中的尿素進行加熱，加熱完成后經冷卻液管I的出口返回發動機100。這種方法僅僅加熱尿素箱200內的尿素，未考慮系統管路可能由于管路較長造成冷卻結晶，所以加熱效果較差。第二種為尿素電加熱法，即在尿素泵內設置加熱裝置，尿素管路由加熱電阻元件包裹，控制單元根據尿素溫度和環境溫度判斷是否需要加熱，需要加熱時開啟相應的發動機冷卻液開關，由24V電源對需要加熱部分的加熱元件供電，從而實現對尿素的加熱。這種加熱裝置的結構復雜、維護不方便，且電加熱系統的成本較高，很難適應國內市場的要求。有鑒于此，亟待針對上述技術問題，對現有尿素加熱裝置進行優化設計，增強對SCR系統中對尿素的加熱效果，并且具有較低的成本。
發明內容
本發明的目的為提供一種SCR系統及其尿素加熱裝置，該加熱裝置能夠加強SCR系統對尿素的加熱效果，并且具有較低的生產成本。本發明的另一目的為提供一種用于SCR系統的尿素加熱方法。為解決上述技術問題，本發明提供一種用于SCR系統的尿素加熱裝置，包括冷卻液管和尿素管，所述冷卻液管通過所述SCR系統的尿素箱；還包括具有內層管和外層管的雙層管路，所述內層管的兩端與所述冷卻液管、所述尿素管二者中的一者連通，所述外層管的兩端與二者中的另一者連通。
優選地，所述內層管套裝于所述外層管內部。優選地，所述外層管的兩端與所述冷卻液管連通，所述內層管的兩端與所述尿素管連通。優選地，所述外層管包括筒體和端蓋，所述筒體設有兩個與所述冷卻液管連通的接頭，所述端蓋設有蓋體和設于蓋體中心的連接筒，所述蓋體與所述筒體可拆卸對接，所述連接筒連接所述內層管和所述尿素管。優選地，所述筒體設有向外凸出的第一耳板、所述蓋體設有向外凸出的第二耳板，所述筒體和所述端蓋通過貫穿于所述第一耳板、所述第二耳板的螺栓組件可拆卸地固定連接。優選地，所述蓋體與所述端蓋的對接處還設有密封部件。優選地，所述筒體包括中間部和連接于所述中間部兩端的端部，所述接頭設于所述端部上，所述端部、所述端蓋為鋼管，所述中間部、所述內層管為軟管。優選地，所述端部與所述中間部、所述內層管與所述連接筒、所述連接筒與所述尿素管、所述接頭與所述冷卻液管均通過卡箍連接。優選地，所述尿素管上設有尿素控制單元和噴嘴，所述雙層管的數目為兩個，兩個所述雙層管分別設于所述尿素箱與所述尿素控制單元之間、所述尿素控制單元與所述噴嘴之間。本發明提供一種用于SCR系統的尿素加熱裝置，其包括具有內層管和外層管的雙層管路，所述內層管的兩端與所述冷卻液管、所述尿素管二者中的一者連通，所述外層管的兩端與二者中的另一者連通。采用這種結構，SCR系統工作過程中，溫度傳感器實時檢測尿素箱中尿素的溫度，當該溫度低于一定預設值時，冷卻液控制單元控制電磁閥打開接通冷卻液管，發動機中的冷卻液進入冷卻液管中，由于冷卻液管通過尿素箱，冷卻液管能夠流經尿素箱內部對尿素箱中的尿素進行加熱。更重要的是，冷卻液管流經二層管中的內層管或外層管時，能夠對流經二層管中外層管或內層管的尿素進行加熱，從而實現了對管路中尿素的加熱。由此可見，上述結構的尿素加熱裝置能夠同時加熱尿素箱中的尿素和尿素管中的尿素，與現有技術中僅加熱尿素箱的加熱裝置相比，大大增強了 SCR系統對尿素的加熱效果。此外，上述雙層管的結構與電加熱裝置相比，生產成本要低許多。本發明還提供一種SCR系統，包括發動機、尿素箱和尿素加熱裝置；所述尿素加熱裝置采用上述的尿素加熱裝置，所述尿素加熱裝置的冷卻液管的入口、出口連接發動機的兩端、所述尿素加熱裝置的尿素管的入口連接所述尿素箱、所述尿素管的出口連接所述SCR系統的噴嘴。由于上述尿素加熱裝置具有上述技術效果，因此，包括該尿素加熱裝置的SCR系統也應當具有同樣的技術效果，在此不再贅述。本發明還提供一種用于SCR系統的尿素加熱方法，所述SCR系統包括發動機和尿素箱；所述尿素加熱方法包括如下步驟11)檢測所述尿素箱中尿素的溫度；12)判斷所述溫度是否低于第一預設溫度，若是，執行步驟13);若否，執行步驟14)；
13)連通冷卻液管(I)，使發動機(100)的冷卻液對尿素箱(200)中的尿素和尿素管(2)中的尿素進行加熱；14)保持當前狀態不變。優選地，所述步驟13)具體為連通冷卻液管，使發動機的冷卻液流經尿素箱內部，且流經內層管與冷卻液管、尿素管二者中的一者連通，外層管與二者中的另一者連通的雙層管；優選地，在所述步驟13)后還包括如下步驟15)判斷所述加熱后尿素的溫度是否高于第二預設值，若是，則執行步驟S16 ;若否，則繼續執行步驟13)；16)停止加熱。優選地，所述第一預設溫度為0°C、所述第二預設溫度為7 V。與上述加熱裝置的技術效果類似，采用上述方法能夠同時加熱尿素箱和尿素管中的尿素，增強SCR系統對尿素的加熱效果。
圖1為現有技術中一種尿素加熱裝置的結構示意圖；圖2為本發明所提供尿素加熱裝置的一種具體實施方式
的結構示意圖；圖3為圖2中的雙層管的結構示意圖；圖4為圖3中I處的局部放大圖；圖5為本發明所提供尿素加熱方法的一種具體實施方式
的流程框圖；圖6為本發明所提供尿素加熱方法的另一種具體實施方式
的流程框圖。其中，圖1至圖4中的附圖標記與部件名稱之間的對應關系為冷卻液管I ;冷卻液控制單元11 ;電磁閥12 ；尿素管2 ;尿素控制單元21 ;溫度傳感器22 ；雙層管3 ;內層管31 ;外層管32 ;筒體321沖間部3211 ;端部3212 ;接頭3212a ；第一耳板3212b ;端蓋322 ;蓋體3221 ;第二耳板3221a ;螺栓組件3221b ;密封部件3221c ；連接筒3222 ；卡箍33 ;發動機100 ;尿素箱200 ;噴嘴300。
具體實施例方式本發明的核心為提供一種SCR系統及其尿素加熱裝置，通過設置雙層管路實現對管路中的尿素進行加熱，提高了 SCR系統對尿素的加熱效果，并且還具有成本較低的特點。本發明的另一核心為提供一種SCR系統的尿素加熱方法。為了使本領域的技術人員更好地理解本發明的技術方案，下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細說明。請參考圖2，圖2為本發明所提供尿素加熱裝置的一種具體實施方式
的結構示意圖。在一種具體實施方式
中，如圖2所示，本發明提供一種尿素加熱裝置，該尿素加熱裝置用于SCR系統中，SCR系統包括發動機100、尿素箱200、SCR箱(圖中未示出)，該尿素加熱裝置包括冷卻液管1、控制冷卻液管I的連通或斷開的冷卻液控制單元11、電磁閥12，還包括尿素管2、控制尿素管2連通或斷開的尿素控制單元21、檢測尿素箱200中尿素的溫度的溫度傳感器22和雙層管3。冷卻液管I入口、出口分別連接于發動機100的兩端，該冷卻液管I通過尿素箱200。尿素管2的入口連接尿素箱200、出口連接SCR系統的噴嘴300。雙層管3具有內層管31和外層管32的雙層管3，內層管31的兩端與冷卻液管1、尿素管2二者中的一者連通，外層管32的兩端與二者中的另一者連通。采用這種結構，SCR系統工作過程中，溫度傳感器22實時檢測尿素箱200中尿素的溫度，當該溫度低于一定預設值時，冷卻液控制單元11控制電磁閥12打開接通冷卻液管1，發動機100中的冷卻液進入冷卻液管I中，由于冷卻液管I通過尿素箱200，冷卻液管I能夠流經尿素箱200內部對尿素箱200中的尿素進行加熱。更重要的是，冷卻液管I流經二層管中的內層管31或外層管32時，能夠對流經二層管中外層管32或內層管31的尿素進行加熱，從而實現了對管路中尿素的加熱。由此可見，上述結構的尿素加熱裝置能夠同時加熱尿素箱200中的尿素和尿素管2中的尿素，與現有技術中僅加熱尿素箱200的加熱裝置相比，大大增強了 SCR系統對尿素的加熱效果。此外，上述雙層管3的結構與電加熱裝置相比，生產成本要低許多。需要說明的是，上述雙層管3的設置方式可以多種多樣。在一種具體實施方式
中，上述內層管31可以套裝于外層管32內部，采用這種結構，雙層管3具有結構簡單、加工制造方便的特點。當然，該雙層管3還可以采用其他設置方式，例如，內層管31可以設置為直管，外層管32可以設置為螺旋纏繞在內層管31外部的螺旋管，這種結構的雙層管3加工制造過程略為復雜。此外，上述雙層管3與冷卻液管1、尿素管2的連通方式也是靈活多樣的。例如，可以將其設置為外層管32的兩端與冷卻液管I連通、內層管31的兩端與尿素管2連通，采用這種結構，加熱過程中冷卻液包圍于尿素的外周，增強對尿素的加熱效果。當然，也可以將外層管32的兩端與尿素管2連通、內層管31的兩端與冷卻液管I連通。下面具體介紹上述雙層管3的結構，請參考圖3，圖3為圖2中的雙層管3的結構示意圖。在一種具體實施方式
中，如圖3所示，該雙層管3的外層管32包括筒體321和端蓋322，筒體321兩端設有與冷卻液管I連通的接頭3212a，端蓋322設有蓋體3221和設于蓋體3221中心、向兩側延伸的連接筒3222，蓋體3221與筒體321可拆卸對接，連接筒3222連接內層管31和尿素管2。采用這種結構，端蓋322不僅通過其蓋體3221與筒體321連接形成外層管32，其中心處的連接筒3222還在蓋體3221的兩側分別連接內層管31、尿素管2。這使得整個雙層管3的零部件較少，各零部件的連接關系簡單，各連接處均由兩個部件連接，相比較將蓋體3221、內層管31和尿素管2三者在同一處連接的雙層管3，該雙層管3更不容易發生泄漏的現象，保證了雙層管3的工作穩定性。當然，上述雙層管3還可以采用其他結構，例如還可以將端蓋322的連接筒3222設置為向一側延伸，將連接筒3222、內層管31和尿素管2三者同一處連接。具體的方案中，上述筒體321設有向外凸出的第一耳板3212b、端蓋322設有向外凸出的第二耳板3221a，筒體321和端蓋322通過貫穿于第一耳板3212b、第二耳板3221a的螺栓組件3221b可拆卸地固定連接。采用這種結構，螺栓組件3221b可以簡單、方便地實現筒體321和端蓋322的可拆卸連接，保證二者的連接可靠性，并且具有加工制造方便、生產成本較低的特點。當然，上述筒體321和端蓋322并不僅限這種連接方式，還可以采用二者卡接、扣合和過盈配合等多種連接方式。更具體的方案中，如圖4所示，圖4為圖3中I處的局部放大圖；上述筒體321與端蓋322對接處還設有密封部件3221c。這樣，能夠進一步增強外層管32的密封性，避免冷卻液的泄漏，保證對尿素的加熱效果。該密封部件3221c可以具體為O型密封圈、組合密封圈等多種密封部件。在另一種具體實施方式
中，上述筒體321還可以包括中間部3211分和連接于中間部3211兩端的兩個端部3212，接頭3212a設于端部3212上，端部3212和端蓋322為鋼管，中間部3211、內層管31為軟管。由于SCR系統中的尿素管2、冷卻液管I通常為軟管，因此,將筒體321的端部3212設為鋼管便于其與冷卻液管I連接，將端蓋322設為鋼管便于其與內層管31、尿素管2連接；將筒體321的中間部3211設為軟管便于其對同樣為軟管的內層管31中的尿素進行加熱。具體的方案中，上述端部3212與中間部3211、內層管31與連接筒3222、連接筒3222與尿素管2、接頭3212a與冷卻液管I均通過卡箍33連接。采用卡箍33連接能夠簡單、方便地實現兩個筒狀部件的連接，以避免雙層管3的各連接處發生泄漏。當然，上述各個部件還可以采用其他方式連接。還可以進一步設置上述雙層管3的數目和安裝位置。在另一種具體實施方式
中，上述雙層管3的數目可以為兩個，兩個雙層管3分別設于尿素箱200與尿素控制單元21之間、尿素控制單元21與噴嘴300之間。采用這種結構，兩個雙層管3能夠充分地加熱尿素管2各分段中的尿素，進一步保證對管路中尿素的加熱效果。當然，上述雙層管3還可以為其他數目。此外，本發明還提供一種SCR系統，包括發動機100、尿素箱200和上述尿素加熱裝置，尿素加熱裝置的冷卻液管I的入口、出口連接發動機100的兩端、尿素加熱裝置的尿素管2的入口連接尿素箱200、尿素管2的出口連接SCR系統的噴嘴300。由于上述尿素加熱裝置具有上述技術效果，因此，包括該尿素加熱裝置的SCR系統也應當具有同樣的技術效果，在此不再贅述。請參考圖5，圖5為本發明所提供尿素加熱方法的一種具體實施方式
的流程框圖。如圖5所示，本發明還提供一種用于SCR系統的尿素加熱方法，該方法包括如下步驟Sll :檢測尿素箱200中尿素的溫度；S12 :判斷尿素溫度是否低于第一預設溫度，若是，執行步驟S 13 ;若否，執行步驟S14 ；S13 :連通冷卻液管1，使發動機100的冷卻液對尿素箱200中的尿素和尿素管2中的尿素進行加熱；
S14 :保持當前狀態不變。與上述加熱裝置的技術效果類似，采用上述方法能夠同時加熱尿素箱200和尿素管2中的尿素，增強SCR系統對尿素的加熱效果。具體地，上述步驟S13可以具體為連通冷卻液管1，使發動機的冷卻液流經尿素箱200內部，且流經內層管31與冷卻液管1、尿素管2 二者中的一者連通，外層管32與二者中的另一者連通的雙層管。通過設置雙層管能夠簡單、方便地實現對尿素管2中尿素的加熱，并且具有成本較低的特點。當然，除此之外，還可以采用其他方法加熱尿素管中的尿素。在另一種具體實施方式
中，本發明提供的尿素加熱方法還可以包括如下步驟S21 :檢測尿素箱200中尿素的溫度；S22 :判斷溫度是否低于第一預設溫度，若是，執行步驟S23 ;若否，執行步驟S24 ；S23 :連通冷卻液管1，使發動機的冷卻液流經尿素箱200內部，且流經內層管31與冷卻液管1、尿素管2 二者中的一者連通，外層管32與二者中的另一者連通的雙層管；S24 :保持當前狀態不變；S25 :判斷加熱后尿素的溫度是否高于第二預設值，若是，則執行步驟S26 ;若否，則繼續執行步驟S23 ；S26 :停止加熱尿素。采用這種方法，在保證SCR系統加熱需要的前提下，避免尿素被加熱至溫度過高而造成資源浪費，節省了尿素加熱的成本。具體的方案中，上述尿素加熱方法中的第一預設溫度可以為0°C、第二預設溫度可以為7V。采用這種方法，能夠保證尿素箱200和尿素管2中的尿素溫度保持在0°C到7V之間，既能夠滿足SCR系統的要求，又不會過分加熱造成資源的浪費。當然，上述第一預設溫度和第二預設溫度還可以采用其他數值。以上對本發明所提供的一種SCR系統及其尿素加熱裝置、尿素加熱方法進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。
權利要求
1.一種用于SCR系統的尿素加熱裝置，包括冷卻液管(I)和尿素管(2)，所述冷卻液管(I)通過所述SCR系統的尿素箱(200);其特征在于，還包括具有內層管(31)和外層管(32) 的雙層管(3)路，所述內層管(31)的兩端與所述冷卻液管(I)、所述尿素管(2) 二者中的一者連通，所述外層管(32)的兩端與二者中的另一者連 通。
2.根據權利要求1所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述內層管(31)套裝于所述外層管(32)內部。
3.根據權利要求2所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述外層管(32)的兩端與所述冷卻液管(I)連通，所述內層管(31)的兩端與所述尿素管(2)連通。
4.根據權利要求3所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述外層管(32)包括筒體(321)和端蓋(322)，所述筒體(321)設有兩個與所述冷卻液管(I)連通的接頭(3212a)，所述端蓋(322)設有蓋體(3221)和設于蓋體(3221)中心的連接筒(3222)， 所述蓋體(3221)與所述筒體(321)可拆卸對接，所述連接筒(3222)連接所述內層管(31) 和所述尿素管(2)。
5.根據權利要求4所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述筒體(321) 設有向外凸出的第一耳板(3212b)、所述蓋體(3221)設有向外凸出的第二耳板(3221a)，所述筒體(321)和所述端蓋(322)通過貫穿于所述第一耳板(3212b)、所述第二耳板(3221a) 的螺栓組件(3221b)可拆卸地固定連接。
6.根據權利要求5所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述蓋體 (3221)與所述端蓋(322)的對接處還設有 密封部件(3221c)。
7.根據權利要求4所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述筒體(321) 包括中間部(3211)和連接于所述中間部(3211)兩端的端部(3212)，所述接頭(3212a)設于所述端部(3212)上，所述端部(3212)、所述端蓋(322)為鋼管，所述中間部(3211)、所述內層管(31)為軟管。
8.根據權利要求7所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述端部 (3212)與所述中間部(3211)、所述內層管(31)與所述連接筒(3222)、所述連接筒(3222) 與所述尿素管(2)、所述接頭(3212a)與所述冷卻液管(I)均通過卡箍(33)連接。
9.根據權利要求1-8任一項所述的用于SCR系統的尿素加熱裝置，其特征在于，所述尿素管(2)上設有尿素控制單元(21)和噴嘴(300)，所述雙層管(3)的數目為兩個，兩個所述雙層管(3)分別設于所述尿素箱(200)與所述尿素控制單元(21)之間、所述尿素控制單元 (21)與所述噴嘴(300)之間。
10.一種SCR系統，包括發動機(100)、尿素箱(200)和尿素加熱裝置；其特征在于，所述尿素加熱裝置采用如權利要求1-9任一項所述的尿素加熱裝置，所述尿素加熱裝置的冷卻液管(I)的入口、出口連接發動機(100)的兩端、所述尿素加熱裝置的尿素管(2)的入口連接所述尿素箱(200)、所述尿素管(2)的出口連接所述SCR系統的噴嘴(300)。
11.一種用于SCR系統的尿素加熱方法,所述SCR系統包括發動機(100)和尿素箱 (200);其特征在于，所述尿素加熱方法包括如下步驟11)檢測所述尿素箱(200)中尿素的溫度；12)判斷所述溫度是否低于第一預設溫度，若是，執行步驟13);若否，執行步驟14)；13)連通冷卻液管(I)，使發動機(100)的冷卻液對尿素箱(200)中的尿素和尿素管(2)中的尿素進行加熱；14)保持當前狀態不變。
12.根據權利要求11所述的用于SCR系統的尿素加熱方法，其特征在于，所述步驟13) 具體為連通冷卻液管(I)，使發動機的冷卻液流經尿素箱(200)內部，且流經內層管(31)與冷卻液管(I)、尿素管(2) 二者中的一者連通，外層管(32)與二者中的另一者連通的雙層管。
13.根據權利要求11所述的用于SCR系統的尿素加熱方法，其特征在于，在所述步驟 13)后還包括如下步驟15)判斷所述加熱后尿素的溫度是否高于第二預設值，若是，則執行步驟16);若否，則繼續執行步驟13)；16)停止加熱。
14.根據權利要求11-13任一項所述用于SCR系統的尿素加熱方法，其特征在于，所述第一預設溫度為0°C、所述第二預設溫度為7V。
全文摘要
本發明公開了一種SCR系統及其尿素加熱裝置，其包括具有內層管和外層管的雙層管路，所述內層管的兩端與所述冷卻液管、所述尿素管二者中的一者連通，所述外層管的兩端與二者中的另一者連通。采用這種結構，SCR系統工作過程中，尿素箱中尿素的溫度低于一定預設值時，控制發動機中的冷卻液使其進入冷卻液管中，冷卻液流經尿素箱內部和雙層管中的一層，尿素管中的尿素流經雙層管的另一層，因此冷卻液能夠同時加熱尿素箱中的尿素和尿素管中的尿素，與現有加熱尿素箱的加熱裝置相比，增強了SCR系統對尿素的加熱效果。此外，上述雙層管的結構與電加熱裝置相比，生產成本要低許多。本發明還提供一種SCR系統的尿素加熱方法，具有相同效果。
文檔編號F01N3/24GK103046986SQ20121057464
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者郭深深, 張有, 喬海周, 雷保軍, 盛云 申請人:濰柴動力股份有限公司