CN103266937A - 一种采用重力计量方法的气体辅助尿素喷射系统 - Google Patents
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Abstract
一种采用重力计量方法的气体辅助尿素喷射系统，属于车用尿素喷射系统设计的技术领域。包括尿素箱（1）、尿素箱温度及液位传感器（2）以及用于尿素箱换热的加热控制阀（6）和加热水管（10），在尿素箱的底部装有和喷嘴（4）分开的尿素计量阀（5），尿素计量阀（5）下端连接有混合腔（3），混合腔（3）一端通过气体控制阀（7）和气管（8）管路连接，另一端通过混合气管（9）和喷嘴（4）管路连接。结构简单，系统成本低，便于整车方案布置。本发明打破国际供应商垄断局面，充分发挥自主产品的技术和市场竞争力。
Description
技术领域：
本发明属于车用尿素喷射系统设计的技术领域，特别涉及一种取消传统尿素溶液输送动力源-尿素泵或压缩空气，而采用尿素溶液自身重力作为其输送动力源的气体辅助尿素喷射系统。
背景技术：
国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规中排气污染物的限值与国Ⅲ排放法规相比，柴油机排气污染物（主要是颗粒和氮氧化合物）的限值降低很多。在发动机机内很难同时实现降低上述两种排气污染物，使发动机排放达到国Ⅳ、国Ⅴ排放法规的要求，因此SCR系统成为满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规的策略之一，其能有效降低排气污染物中氮氧化合物的含量，使发动机的排气污染物满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规要求。
现有的尿素液喷射系统都是尿素喷嘴与尿素计量阀集成，电磁阀直接安装在喷嘴上端，接近排气管路，由于排气管路温度高，电磁阀的耐温远低于排气管路环境温度，因此尿素喷嘴需要冷却，目前冷却方式有水冷和尿素冷却等方式。
目前成熟的尿素液喷射系统都是国外公司生产的，压力源有的采用膜片泵结构，有的采用齿轮泵结构，还有采用压缩空气结构，压力动力源均远离喷嘴，在尿素喷射系统停止工作后，为了保证系统部件不会被尿素水溶液结晶涨裂，系统需要具备回吹或反吸尿素溶液的功能，将系统部件内的尿素水溶液反吸回尿素箱内。系统复杂，价格很高，并且都是系统供应，不同意打破系统成为零部件供应商。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种简单的采用重力计量方法的气体辅助尿素喷射系统，利用尿素溶液自身重力，使得尿素溶液输送到尿素计量阀处。而且计量阀与喷嘴分开，取消了喷嘴冷却装置。
结合附图，说明如下：
一种采用重力计量方法的气体辅助尿素喷射系统，包括尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2以及用于尿素箱内尿素换热的加热控制阀6和加热水管10，其特征在于：在尿素箱的底部直接连接尿素计量阀5，尿素计量阀5下端连接有混合腔3，混合腔3一端通过气体控制阀7和气管8管路连接，另一端通过混合气管9和喷嘴4管路连接。
有益效果：本发明尿素计量阀5直接安装在尿素箱底部，利用尿素溶液自身重力，使得尿素溶液输送到尿素计量阀处，取消了现有技术中的尿素泵，系统没有压力源，整个系统也不需要在发动机停机后进行回吹或反吸尿素溶液的功能。计量阀与喷嘴分开，取消喷嘴冷却装置。在混合气管9中压缩空气和尿素混合，可以缩短尿素与排气混合的时间和距离，降低尿素喷嘴对其安放位置后的排气管路直线段和光滑度要求，提高系统应用灵活度。结构简单，系统成本低，便于整车方案布置。本发明打破国际供应商垄断局面，充分发挥自主产品的技术和市场竞争力。
附图说明：
图1为本发明的结构示意图。
图中尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2、混合腔3、尿素喷嘴4、尿素计量阀5、加热控制阀6、气体控制阀7、气管8、混合气管9、加热水管10
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的描述：
如图1所示一种采用重力计量方法的气体辅助尿素喷射系统，包括尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2以及用于尿素箱换热的加热控制阀6和加热水管10，其特征在于：在尿素箱的底部装有和喷嘴4分开的尿素计量阀5，尿素计量阀5下端连接有混合腔3，混合腔3一端通过气体控制阀7和气管8管路连接，另一端通过混合气管9和喷嘴4管路连接。
尿素喷射系统的目的是降低排气中的氮氧化物，化学反应原理是尿素水溶液通过加热水解、释放出氨气，氨气与排气中的氮氧化物反映生成氮气和水，最终使发动机排气满足排放法规的要求；
本发明尿素计量阀5直接安装在尿素箱底部，利用尿素溶液自身重力，使得尿素溶液输送到尿素计量阀处，取消了现有技术中的尿素泵，系统没有压力源，整个系统也不需要在发动机停机后进行回吹或反吸尿素溶液的功能。计量阀与喷嘴分开，取消喷嘴冷却装置。在混合气管9中压缩空气和尿素混合，可以缩短尿素与排气混合的时间和距离，降低尿素喷嘴对其安放位置后的排气管路直线段和光滑度要求，提高系统应用灵活度。结构简单，系统成本低，便于整车方案布置。
目前车用尿素水溶液具有在-11.5℃结晶变为固态的物理特性，由于车的最低使用环境温度为-40℃，因此，尿素喷射系统要想在-40℃和-11.5℃环境温度间正常工作，尿素喷射系统必须具备加热功能，能够将固态的尿素加热融化成液态；
本技术方案是这样实现的：
1、ECU根据输入的环境温度及尿素箱内尿素溶液温度信息，控制加热控制阀6的开起和关闭，实现对尿素箱内尿素溶液的解冻和加热控制。
2、ECU根据当前发动机工况和氮氧化物的转化效率需求，确定尿素目标喷射量，然后ECU控制尿素计量阀5打开，尿素溶液在重力作用下流过尿素计量阀5，当流经尿素计量阀5的尿素溶液达到ECU的目标喷射量时，ECU控制尿素计量阀5关闭，ECU通过控制尿素计量阀5的开起时长，达到精确控制尿素喷射量的目的。
3、通过计量阀的尿素溶液到达混合腔3后，与压缩空气进行混合，形成均匀气液混合物，通过混合气管9输送到尿素喷嘴4，然后混合气喷射到排气管中，完成整个尿素喷射系统的计量、喷射过程。
由于计量阀远离喷嘴，尿素喷射控制相对于发动机排气间存在混合管9对应尿素传递上的时间延迟，在发动机动态工况循环下，经测试，排气氮氧化物的转化效率在75%左右，能满足国Ⅳ、Ⅴ排放法规要求。
Claims (1)
1.一种采用重力计量方法的气体辅助尿素喷射系统，包括尿素箱（1）、尿素箱温度及液位传感器（2）以及用于尿素箱内尿素换热的加热控制阀（6）和加热水管（10），其特征在于：在尿素箱的底部直接连接尿素计量阀（5），尿素计量阀（5）下端连接有混合腔（3），混合腔（3）一端通过气体控制阀（7）和气管（8）管路连接，另一端通过混合气管（9）和喷嘴（4）管路连接。
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