一種固體銨鹽scr的計量噴射系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種用于柴油機排氣后處理的固體銨鹽SCR的計量噴射系統，它屬于柴油機尾氣凈化系統；更具體地說，涉及一種通過加熱固體銨鹽向柴油機排氣后處理系統計量噴射氨氣，用于降低柴油機NOx排放的選擇性催化還原SCR系統。
【背景技術】
[0002]為了實現利用SCR技術降低柴油機NOx排放，現有的SCR技術基本采用噴射尿素溶液的方式，尿素溶液在發動機排氣后處理系統中受熱分解產生氨氣，氨氣再與尾氣中的NOx反應，如專利CN102032029A、CN102242658A、CN101975103A中公開的尿素計量噴射系統。這些尿素計量噴射系統在實際應用中存在很多問題，如尿素噴射量計量誤差較大、對材料的要求較高、結構復雜、控制難度較大、成本較高，并且尿素泵內存在尿素結晶的隱患。
【發明內容】
[0003]為了解決現有尿素一SCR系統設計中的不足，本發明提供了一種固體銨鹽SCR的計量噴射系統，該系統結構簡單、小巧，零部件數量少，能耗低，SCR系統的體積和重量均較小，成本低廉；實際應用時，氨氣噴射量的計量準確性和系統穩定性、可靠性、響應特性都較好，尤其適用于滿足國四及更高排放法規的中重型柴油機排氣后處理領域。若利用發動機冷卻液作為加熱執行單元，則該系統的節能減排效果將更加顯著。
[0004]本發明解決其技術問題，所采用的技術方案是:
[0005]種固體銨鹽SCR的計量噴射系統，通過調節氨氣噴嘴電磁閥的占空比來計量氨氣的噴射量，其特征在于，包括:由壓力容器7，設置在壓力容器內的固體銨鹽加熱機構和傳感器組件構成的氨氣發生單元；通過干燥過濾器17與氨氣發生單元氣路連接的蓄能器15 ;與蓄能器氣路連接的由雙向電磁閥16、調壓閥19、電磁閥21、氨氣噴嘴22順序連接的氨氣噴射機構；以及電控單元；所述壓力容器的上端氣路連接有空氣加壓泵；所述電控單元內置控制算法，接受發動機CAN總線信號和傳感器組件檢測信號，實時控制氨氣發生單元、氨氣噴射機構的工作條件和相關閥系及空氣加壓泵執行操作動作，從而協調控制氨氣的發生和噴射。
[0006]電控單元控制電阻絲加熱固體銨鹽粉末以產生穩定的高壓氨氣；控制壓力容器的工作壓力為3?5bar，氨氣噴嘴的工作壓力為2?3bar ;壓力容器內氨氣發生單元的工作溫度為60 °C?80 °C。
[0007]壓力容器7的側面采用便于快速散熱的肋板結構。底部采用便于快速加熱的渦旋板筋結構。
[0008]這樣，本發明通過調節氨氣噴嘴電磁閥的占空比來計量氨氣的噴射量。蓄能器吸收氣體壓力的脈動沖擊，壓力容器與蓄能器通過電磁閥相連；利用電阻絲間歇式加熱固體銨鹽粉末(如碳酸銨與尿素的混合物粉末)，以產生穩定的高壓氨氣，壓力容器的工作壓力為3?5bar，氨氣噴嘴的工作壓力為2?3bar，壓力容器內氨氣發生單元的工作溫度為60°C?80°C ;采用蓄能器與調壓閥控制氨氣的噴射壓力，使氨氣噴嘴入口處壓力保持恒定；壓力容器側面采用便于快速散熱的肋板結構，底部采用便于快速加熱的渦旋板筋結構，加熱執行單元采用螺旋式電阻絲；空氣加壓泵在系統停機后或添加固體銨鹽時工作，將壓力容器內的殘余氨氣排至蓄能器中；電控單元控制各電磁閥與空氣加壓泵的特定動作，以控制氨氣的發生與噴射。
[0009]在實際安裝使用時，壓力容器豎直安裝，且低于蓄能器的安裝位置；壓力容器的空氣管路接口盡量遠離高壓氨氣管路的接口，壓力容器盡量遠離發動機和發動機排氣管，蓄能器盡量靠近發動機后處理系統的催化反應器。利用各部件的安裝位置不同，實現管路中水蒸氣的回流，減少水蒸氣對系統的傷害。
[0010]電控單元的輸入信號包括發動機CAN總線信號、壓力容器內的各傳感器信號及催化反應器各傳感器信號，輸出信號包括壓力容器內的加熱執行信號、各電磁閥的動作信號、空氣加壓泵信號及系統故障監測與診斷輸出信號；電控單元根據內置控制算法控制各執行單元，從而協調控制氨氣的發生和噴射。
[0011]這樣，對壓力容器內的固體銨鹽粉末(如碳酸銨與尿素的混合物粉末)進行加熱并產生氨氣，通過氨氣噴射機構向發動機排氣后處理系統中噴射氨氣，氨氣與尾氣中的NOx發生催化還原反應，進而降低柴油機NOx排放。加熱執行單元可以采用電阻絲或發動機冷卻液。這種方案適用于各種道路與非道路車輛及船舶，尤其適用于滿足國四及更高排放法規的中重型柴油機市場。
[0012]本發明的工作原理及過程是:當該系統開始工作時，電控單元控制加熱機構對固體銨鹽粉末進行加熱并產生高壓氨氣，與蓄能器相連的電磁閥通電動作，高壓氨氣經干燥過濾后進入蓄能器，蓄能器可吸收氨氣壓力的脈動沖擊，蓄能器中的高壓氨氣經過調壓閥減壓、穩壓后，電控單元即可控制電磁閥和氨氣噴嘴以實現氨氣的噴射，通過調節氨氣噴嘴電磁閥的占空比來計量氨氣的噴射量。當氨氣噴射結束后或添加固體銨鹽時，空氣加壓泵開始工作，利用空氣密度大于氨氣密度的特性，壓縮空氣將壓力容器內的殘余氨氣排至蓄能器中儲存起來。
[0013]與現有尿素一SCR技術相比，本發明的優點和有益效果是:第一，采用加熱固體銨鹽產生氨氣的方式，SCR系統的結構簡單、小巧，零部件數量少，體積和重量都較小；第二，利用蓄能器和調壓閥控制氨氣的噴射壓力，使氨氣噴嘴入口處壓力恒定，顯著地減小了氨氣脈沖噴射造成的管內壓力波，消除了不穩定壓力波對氨氣噴嘴噴射量的不利影響，從而顯著地提高了氨氣噴射量的計量準確性和穩定性；第三，壓力容器側面采用便于快速散熱的肋板結構，底部采用便于快速加熱的渦旋板筋結構，加熱執行單元采用螺旋式電阻絲，提高了氨氣發生單元的響應速度；第四，在氨氣噴射結束后或添加固體銨鹽時，利用空氣加壓泵將壓力容器內的殘余氨氣排至蓄能器中，避免氨氣的泄露造成環境污染。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明采用的一種固體銨鹽SCR的計量噴射系統示意圖，包括:1、電控單元；2、發動機CAN總線信號接口 ；3、電控單元傳感器信號接口 ；4、電控單元執行器信號接口 ；5、加熱繼電器與電阻絲；6、固體銨鹽粉末(如碳酸銨與尿素的混合物粉末)；7、壓力容器；8、散熱肋板；9、濕度傳感器；10、溫度傳感器；11、壓力傳感器；12、固體銨鹽加料口 ；13、空氣加