专利名称：二柱塑料管的耐压组合式油箱的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及到二柱塑料管的耐压组合式油箱，该技术应用到汽车尾气的后处 理行业。
背景技术：
未来几年内，全球的汽车生产商，特别是美国和欧洲关于汽车氮氧化物NOx和微 粒PM的排放达标方面将强制性地实施一些更严厉的规格。在排放法规的驱动下，一方面国 外的车用重负荷柴油机正不断进行技术升级和改进，另一方面，选择恰当的后处理技术策 略和装备，例如，SCR (Selective Catalytic Reduction)催化转化还原技术，DPF (Diesel Particulate Filter)颗粒捕捉器，DOC (Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技术的本质是利用尿素在高温下分解出NH3,作为还原剂的NH3和发动机排气 中的NOx在催化剂和温度的综合作用下进行反应，理想工况下生成无毒的队和H2O,从而达 到净化的目的。SCR具有很多优点，例如，可以在柴油车的排气温度250 550°C的范围内 具有50 85%的NOx去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR能轻松满足欧IV和欧V 水平，也具有达到欧VI水平的潜力；SCR催化剂不含有贵金属，比成本相对较低；SCR对车用 燃油的质量，特别是硫含量不敏感。基于以上分析，SCR后处理技术也最适合中国的车辆状 况和车用燃油状况。如果在中国推广应用车载SCR后处理技术，必须解决好尿素还原剂供应、尿素还 原剂的剂量、尿素还原剂的雾化喷射、SCR催化剂转换效率、氨气泄露量等技术难点。对于预计实现国VI排放的车辆，其发动机已经完成机内的优化，NOX去除率在 35^40%即可满足国VI排放标准，NOX去除率在65 70%即可满足国V排放标准。想象中只需 连接上SCR后处理装置就可以作为国IV车辆销售，事实上面对的问题远不止此；采用整套 进口的SCR后处理装置，成本高达1200(Γ15000元/套，其中，尿素喷射和控制部分就占到 2500^4000元，而且一旦损坏，不能保修，必须整体更换，费用用户难以承受。对标国外公司的SCR系统，发现都是以‘单元或模块’的概念进行设计，例如，计量 单元和控制单元(DCU和ECU)，即把有关的信号测量、反馈、控制以及执行机构集成起来，有 利于在整车上的布置和安装。但是，这些进口单元的价格昂贵。反之，如果不采用国外进口的DCU和ECU单元模块，而把SCR系统所需要的各个功 能的单元模块或零部件分别固定在卡车的驾驶室和车架等部位，不仅占用空间，而且管线 的布置会显得凌乱，此外，单独固定尿素还原剂箱的托架(钢或铸铁的)就重达18kg以上； 这些单元模块或零部件随意的布置安装也易产生部件的可靠性问题。在选择尿素还原剂的输送方式时，可以采用泵动力，这要求微型泵的可靠性非常 高，例如连续工作4000小时无故障，价格稍高；也可以采用高压空气源作为动力，例如，从 刹车的储气筒输送的高压空气，过滤后作为动力源。对于高压空气源输入到尿素还原剂箱体液面上方以后，以此为动力再驱动尿素还 原剂到尿素还原剂喷嘴，采用不锈钢板焊接成型的圆柱形容器，成本稍高；而采用不锈钢板焊接成型的方形容器，不仅箱体的重量大，成本高，而且焊接难度大。考虑到尿素还原剂能同大多数的工程塑料，例如聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)管材 具有很好的相容性，而且，聚丙烯(PP)和聚乙烯(PE)管材重量轻，成本低，货源充足，易于 采用标准的工艺进行吹塑和热熔加工成所需要的形状和容积。检索专利发现，还没有同类型的专利申报。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种二柱塑料管的耐压组合式油箱，其使一个箱体具 备3种功能，实现紧凑化的设计，有利于车辆的美观设计，减少连接件的安装，简化车辆配 置，降低重量，既能满足国4以上SCR标准要求，又能降低系统的成本。本实用新型的技术方案是这样实现的，二柱塑料管的耐压组合式油箱，由精密过 滤器、精密气体电磁阀、精密稳压阀、空气动力管线、独立的控制单元、精密液体电磁阀、尿 素还原剂输出管、二柱尿素还原剂耐压管体、尿素还原剂箱盖、燃油箱盖、尿素还原剂液位 传感器、燃油箱体、尿素还原剂放液阀、燃油放液阀、进出组合套管、尿素还原剂输送管、电 源导线、压缩空气输入管、压缩空气输出管、来自催化转化器的温度反馈信号线、来自催化 转化器的氮氧化物反馈信号线、输入到驾驶室的尿素还原剂液位报警信号线T、箱体连接焊 接点、自然通风口、电气控制箱通风口、咬口端盖扣板、电气控制箱、金属支架、上管堵、熔接 对偶管、下管堵、塑料管卡、弹性支承胶堆、熔接区接头构成；其特征在于组合式油箱的一 侧是燃油箱体，中间布置尿素还原剂耐压管体，另一侧是电气控制箱；电气控制箱的一侧设 置有咬口端盖扣板，燃油箱体和电气控制箱组合式油箱是整体采用不锈钢板焊接而成，不 锈钢板的厚度1. 2mnTl. 5mm，材质为SUS304或SUS441 ；尿素还原剂耐压管体上设有尿素还 原剂箱盖，与压缩空气动力输入管和尿素还原剂输出管相连，在尿素还原剂耐压管体上固 定液位传感器，尿素还原剂耐压管体下部设有尿素还原剂放液阀，塑料管卡固定连接在箱 体上；该部分在组合油箱的长度为L2，熔接对偶管和上管堵以及下管堵热熔接为一柱，通过 熔接区接头和另一柱连为一体；熔接成型后在0. 3^0. 7Mpa恒压下完成30min的打压密封测 试ο所述的组合式油箱中的油箱，包括燃油箱盖，燃油箱体和燃油放液阀，经0. OSMpa 恒压下完成30min的打压密封测试；该部分的长度为Liq所述的耐压塑料管体的材料是塑料，可以不限于PP聚丙烯，也可以采用PE聚乙 烯，也可以采用PP聚丙烯和PE聚乙烯共聚物的管材，该管材的外径为ll(T300mm，壁厚 8 26mm。所述的电气控制箱的内腔壁上的金属支架固定连接两个固定在两侧的分别过滤 压缩空气和尿素还原剂的精密过滤器，一个精密气体电磁阀和并联的两个调节输往尿素喷 嘴和尿素箱液面的空气流量及压力的精密稳压阀及三个精密液体电磁阀，三个精密液体电 磁阀设定了不同的尿素还原剂流量控制范围，独立的控制单元固定在底板上，与进出组合 套管上的尿素还原剂输送管、电源导线、来自催化转化器的温度反馈信号线、来自催化转化 器的氮氧化物反馈信号线、输入到驾驶室的尿素还原剂液位报警信号线相通，压缩空气输 入管与尿素还原剂的精密过滤器相连、压缩空气输出管与精密气体电磁阀相连，自然通风 口、电气控制箱通风口设在控制箱底部，该部分的长度为l3。[0017]所述的耐压塑料管体也包括塑料管件之间采用螺纹连接而制成的组合耐压管体， 或塑料管件和不锈钢金属管件之间采用螺纹连接而制成的组合耐压管体。所述的组合式油箱中包括以高压空气为动力源的空气辅助尿素还原剂喷射系统， 高压空气的压力为0. 15^0. 3Mpa。本实用新型的积极效果是采用常规的汽车油箱进行结构的改造，使之变成三箱， 即油箱、尿素还原剂箱和电控单元箱，三箱一体化，外形美观，方便安装和维修，解决了 SCR 系统的安装和布置问题，更方便实现大批量生产，具有很高的可靠性和实用价值。
图1为本实用新型组合式油箱主视图。图2为本实用新型组合式油箱左视图。图3为尿素还原剂耐压管体示意图。图4为组合式油箱右视图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步的描述如图1-4所示，用于国IV 以上的组合式油箱，箱体是选择材质为SUS304或SUS441不锈钢板，其厚度为1. 2mnTl. 5mm, 先按照汽车燃油箱的制造工艺，整体采用不锈钢板焊接而成，分别制成燃油箱体12，预留装 配尿素还原剂耐压管体8和电气控制箱20的空间，其中，燃油箱体12需要在0. OSMpa恒压 下完成30min的打压密封测试，确保无泄漏；然后再制作和组装尿素还原剂耐压管体8，尿 素还原剂耐压管体8所需的熔接对偶管23的直管材，可以从市场采购，也可以向厂家订购， 按照油箱的空间高度尺寸切割，推荐该管材的外径为ll(T300mm，壁厚8l6mm，管的外径去 除管的壁厚所获得的净容量大小同所容纳的尿素还原剂的重量，油箱h2按照600mm计算， 当二柱塑料管的外径为110mm，扣除管壁的IOmm厚度，此时二柱塑料管的净容积约为7. 5L， 可装尿素还原剂约为7. ^g，恰当满足城市公交车的SCR系统2 3天尿素还原剂的消耗量； 当二柱塑料管的外径为260mm，扣除管壁的厚度，此时二柱塑料管的净容积约为50L，可装 尿素还原剂约为50kg，满足长途中重型车的SCR系统；当二柱塑料管的外径太小时，例如， IOOmm以下时，不仅尿素还原剂的装载量太小，即使取消L3的空间，在L2空间内同时布置 耐压管体和控制单元，仍存在油箱的空间浪费的问题，反之，当二柱塑料管的外径太大时， 例如，为360mm时，此时尿素还原剂的装载量大约可以达到IOOkg以上，考虑到L3的空间必 须保留，该二柱塑料管的箱体的热熔加工将必须采用专用的设备，安装和固定也存在麻烦， 更确切的是油箱的截面尺寸通常在700mmX 700mm以下，横向排列无法满足安装‘双柱’的 空间要求，由此判断，双柱中的单柱的直径不能大于300mm ；推荐1^/12=3 10，当IVL2=3时， 似乎使L1容积减少，燃油加注间隔间隔减少，但是，目前的汽车油箱都是主油箱外加副油箱 的方式，本实用新型仅仅是在主油箱或副油箱的部分空间内进行实施，并不影响车辆的整 体行驶里程；L2是专门用来安装尿素还原剂耐压管体管体的空间，L3是用来安装控制元件 的空间，在某种技术方案中，L2安装尿素还原剂耐压管体后仍有剩余的‘空间’，并足以安装 原计划安装在L3空间内的控制元件，就可以安装在尿素还原剂耐压管体的两侧箱体上，此 时L3就和L2合并为一个空间，使该组合式油箱更紧凑；h2的高度应该包括2个弹性支承胶堆26的高度、上管堵22的高度、熔接对偶管23的高度和下管堵M的高度，去掉2个熔接 区的h3高度；上管堵22和下管堵M可以从市场采购，也可以向厂家按要求订购，上管堵 22-2最好事先预留好空气动力管线4和尿素还原剂箱盖9的热熔接口，也可以钻孔后攻丝， 采用不锈钢螺纹管件连接，用于尿素还原剂的加注，同样，下管堵M-I要事先预留好尿素 还原剂输出管7、下管堵M-I要事先预留好尿素还原剂放液阀13以及下管堵M-2要事先 预留好尿素还原剂液位传感器11热熔接口，这些接口也可以采用先好底钻孔然后再攻丝， 采用不锈钢螺纹管件连接；上管堵22、熔接对偶管23和下管堵M按照常规的热熔接合工 艺成为耐压管体的主体；尿素还原剂液位传感器11的安装位置高度hi和尿素还原剂耐压 管体8的高度h2的比例关系是hi/hfl/S，由此推算该位置应该在下管堵对上完成；空气动 力管线4和尿素还原剂输出管7可以采用内径为ΦΓ6πιπι的不锈钢的或塑料的快速接头， 同上管堵和下管堵进行热熔接合或螺纹接合连接成一体；尿素还原剂箱盖9是通过内径为 Φ3(Γ60πιπι的塑料管或不锈钢螺纹管同上管堵实现热熔或螺纹连接，尿素还原剂箱盖9可 以采用特制的盖，以区别于燃油箱盖10，其目的之一是开口形状的区别，以区别于燃油箱盖 上圆孔，防止燃油和尿素还原剂之间互相加错，其目的之二是组合有标准的单向的通气阀， 以便可以在尿素还原剂箱内液体负压时可以微量进入空气，调节压力，以免产生负压；把尿 素还原剂液位传感器11和尿素还原剂放液阀13也和下管堵M进行热熔或螺纹接合，完成 尿素还原剂耐压管体8的完整制作；塑料管卡25是可以从市场采购的标准件，也可以按要 求制作和订购，其作用是固定尿素还原剂耐压管体8，防止左右移动，塑料管卡25推荐使用 2飞个，少于2个无法固定，多余5个受到空间的限制，塑料管卡25同箱体之间可以采用螺 栓固定，也可以采用‘拉铆钉’固定；推荐弹性支承胶堆沈的上下各使用3飞个，先在规定位 置上放置好内侧的弹性支承胶堆26，并用工业胶粘剂粘接在箱体上，当把尿素还原剂耐压 管体8整体摆放进箱体以后，再把上边的弹性支承胶堆沈用力压入，并用工业胶粘剂粘接 在箱体上，也可以采用发泡胶填充微小的间隙，实现牢靠的固定；也可以完全采用发泡胶来 固定，此时的车辆更适合于在城市路况较好的条件下行驶；完成尿素还原剂耐压管体8安 装后，接下来再安装控制箱20所包括的固定在两侧的两个精密过滤器1，一个精密气体电 磁阀2和两个精密稳压阀3，三个或更多的精密液体电磁阀6，以及控制单元5，以上部件分 别采用一组金属支架21固定在底板上，也可以采用广3个金属薄板冲孔后制成的冲孔板， 该冲孔板的两端连接固定在箱体的两侧，而把有关小尺寸的电器原件固定在冲孔板上的办 法进行安装；精密液体电磁阀6推荐最少采用3个，最多采用6个，当数量为3个时，尿素还 原剂可以给出7个剂量平台，准确度满足要求，而当数量超过6个以后，所占成本比重太大； 最后的工序是连接压缩空气动力输入口 4、尿素还原剂输出管7、进出组合套管15、尿素还 原剂输送管15-1、电源导线15-2、压缩空气输出管15-3、压缩空气输入管15-4、来自催化转 化器的温度反馈信号线15-5、来自催化转化器的氮氧化物反馈信号线15-6、输入到驾驶室 的尿素还原剂液位报警信号线15-7 ；使自然通风口 17和电气控制箱通风口 18保持畅通； 咬口端盖扣板19固定牢靠；从该组合油箱安装在车上后观察，燃油箱体12布置在车上的位 置是距离发动机的距离最远，而尿素还原剂箱体7和电气控制箱20布置在车上的位置是距 离发动机的距离最近，该组合式油箱采用托架固定在车架上；尿素还原剂箱盖9和燃油箱 盖10朝向车厢外侧；以此思路完成本实用新型。 当燃油箱体12和尿素还原剂耐压管体8的空间体积关系L1Zl2= ,燃油箱体12的体积为300L，尿素还原剂耐压管体8的空间体积为45L ；按照汽车燃油箱的制造工艺，整体 采用不锈钢板焊接而成，分别制成燃油箱体12，预留放置尿素还原剂耐压管体8和电气控 制箱20的空间；其中，燃油箱体12事先在0. OSMpa恒压下完成30min的打压密封测试；在 燃油箱体12上分别安装燃油箱盖10和燃油放液阀14 ；尿素还原剂耐压管体8采用外径为 110mm，壁厚为IOmm的二柱PP塑料管材热熔而成，此时L3=0 ；尿素还原剂容量达到7. 5L，经 过0. 3Mpa，30min的打压检测；完成连接压缩空气动力输入口 4、尿素还原剂输出管7、尿素 还原剂放液阀13、尿素还原剂箱盖9、尿素还原剂液位传感器11的连接安装；然后在尿素还 原剂耐压管体8两侧的箱体上完成电气控制箱20所属的元件安装，用一组金属支架21分 别完成安装精密过滤器1、精密气体电磁阀2、精密稳压阀3、控制单元5、精密液体电磁阀6 的固定；然后安装进出电气控制箱20的组合套管15，其中包括尿素还原剂的剂量管15-1、 电源导线15-2、压缩空气输入管15-3、压缩空气输出管15-4、来自催化转化器的温度反馈 信号线15-5、来自催化转化器的氮氧化物反馈信号线15-6、输入到驾驶室的尿素还原剂液 位报警信号线15-7 ；使自然通风口 17和电气控制箱通风口 18保持畅通；咬口端盖扣板19 固定牢靠。构成用于国IV以上的组合式油箱。本实用新型的用于国IV以上的组合式油箱，同时加注满刻度的燃油和尿素还原 剂，尿素还原剂的消耗率是燃油的1/25 1/30，加注一次尿素还原剂后可以保证车辆行驶 1000^1500公里，满足中短途或城市客车的国IV以上车辆的SCR系统。当燃油箱体12和尿素还原剂耐压管体8的空间体积关系L1Zl2=S,燃油箱体12的 体积为400L，尿素还原剂耐压管体8的空间体积约为80L ；按照汽车燃油箱的制造工艺，整 体采用不锈钢板焊接而成，分别制成燃油箱体12，预留放置尿素还原剂耐压管体8和电气 控制箱20的空间；其中，燃油箱体12事先在0. OSMpa恒压下完成30min的打压密封测试； 在燃油箱体12上分别安装燃油箱盖10和燃油放液阀14 ；尿素还原剂耐压管体8采用外径 为200mm，壁厚为15mm的二柱PP塑料管材热熔而成，此时L3=0 ；尿素还原剂容量达到25L， 经过0. 3Mpa，30min的打压检测；完成连接压缩空气动力输入口 4、尿素还原剂输出管7、尿 素还原剂放液阀13、尿素还原剂箱盖9、尿素还原剂液位传感器11的连接安装；然后在尿 素还原剂耐压管体8两侧的箱体上完成电气控制箱20所属的元件安装，用一组金属支架 21分别完成安装精密过滤器1、精密气体电磁阀2、精密稳压阀3、控制单元5、精密液体电 磁阀6的固定；然后安装进出电气控制箱20的组合套管15，其中包括尿素还原剂的剂量管 15-1、电源导线15-2、压缩空气输入管15-3、压缩空气输出管15_4、来自催化转化器的温度 反馈信号线15-5、来自催化转化器的氮氧化物反馈信号线15-6、输入到驾驶室的尿素还原 剂液位报警信号线15-7 ；使自然通风口 17和电气控制箱通风口 18保持畅通；咬口端盖扣 板19固定牢靠。构成用于国4以上的组合式油箱。本实用新型的用于国IV以上的组合式油箱，同时加注满刻度的燃油和尿素还原 剂，尿素还原剂的消耗率是燃油的1/25 1/30，加注一次尿素还原剂后可以保证车辆行驶 2000^3000公里，满足中型车辆或城市客车的国IV以上车辆的SCR系统。
权利要求1.二柱塑料管的耐压组合式油箱，由精密过滤器(1)、精密气体电磁阀(2)、精密稳 压阀(3)、空气动力管线(4)、独立的控制单元(5)、精密液体电磁阀(6)、尿素还原剂输出 管(7)、二柱尿素还原剂耐压管体(8)、尿素还原剂箱盖(9)、燃油箱盖(10)、尿素还原剂液 位传感器(11)、燃油箱体(12)、尿素还原剂放液阀(13)、燃油放液阀(14)、进出组合套管 (15)、尿素还原剂输送管(15-1)、电源导线(15-2)、压缩空气输入管(15-3)、压缩空气输出 管(15-4)、来自催化转化器的温度反馈信号线(15-5)、来自催化转化器的氮氧化物反馈信 号线(15-6)、输入到驾驶室的尿素还原剂液位报警信号线T (15-7)、箱体连接焊接点(16)、 自然通风口(17)、电气控制箱通风口(18)、咬口端盖扣板(19)、电气控制箱(20)、金属支 架(21)、上管堵(22)、熔接对偶管(23)、下管堵(24)、塑料管卡(25)、弹性支承胶堆(26)、 熔接区接头(27)构成；其特征在于组合式油箱的一侧是燃油箱体(12)，中间布置尿素还 原剂耐压管体(8)，另一侧是电气控制箱(20)；电气控制箱(20)的一侧设置有咬口端盖扣 板(19)，燃油箱体(12)和电气控制箱(20)组合式油箱是整体采用不锈钢板焊接而成，不 锈钢板的厚度1. 2mnTl. 5mm，材质为SUS304或SUS441 ；尿素还原剂耐压管体(8)上设有尿 素还原剂箱盖(9)，与压缩空气动力输入管(4)和尿素还原剂输出管(7)相连，在尿素还原 剂耐压管体上固定液位传感器(11)，尿素还原剂耐压管体(8)下部设有尿素还原剂放液阀 (13)，塑料管卡(25)固定连接在箱体上；该部分在组合油箱的长度为L2 ；熔接对偶管(23) 和上管堵(22)以及下管堵(24)热熔接为一柱，通过熔接区接头(27)和另一柱连为一体；熔 接成型后在0. 3^0. 7Mpa恒压下完成30min的打压密封测试。
2.根据权利要求1所述的二柱塑料管的耐压组合式油箱，其特征在于所述的耐压塑料 管体的材料是塑料，可以为PP聚丙烯，也可以采用PE聚乙烯，或是PP聚丙烯和PE聚乙烯 共聚物的管材，该管材的外径为ll(T300mm，壁厚8l6mm。
3.根据权利要求1所述的二柱塑料管的耐压组合式油箱，其特征在于所述的电气控制 箱(20)的内腔壁上的金属支架(21)固定连接两个固定在两侧的分别过滤压缩空气和尿素 还原剂的精密过滤器(1)，一个精密气体电磁阀(2)和并联的两个调节输往尿素喷嘴和尿 素箱液面的空气流量及压力的精密稳压阀(3)及三个精密液体电磁阀(6)，三个精密液体 电磁阀(6)设定了不同的尿素还原剂流量控制范围，独立的控制单元(5)固定在底板上，与 进出组合套管(15)上的尿素还原剂输送管(15-1),电源导线(15-2)、来自催化转化器的温 度反馈信号线(15-5)、来自催化转化器的氮氧化物反馈信号线(15-6)、输入到驾驶室的尿 素还原剂液位报警信号线(15-7)相通，压缩空气输入管(15-3)与尿素还原剂的精密过滤 器(1)相连、压缩空气输出管(15-4)与精密气体电磁阀(2)相连，自然通风口(17)、电气控 制箱通风口(18)设在控制箱底部，该部分的长度为L3。
4.根据权利要求1所述的二柱塑料管的耐压组合式油箱，其特征在于所述的耐压塑料 管体也包括塑料管件之间采用螺纹连接而制成的组合耐压管体，或塑料管件和不锈钢金属 管件之间采用螺纹连接而制成的组合耐压管体。
专利摘要本实用新型涉及二柱塑料管的耐压组合式油箱，其特征在于组合式油箱的一侧是燃油箱体，中间布置尿素还原剂耐压管体，另一侧是电气控制箱；电气控制箱的一侧设置有咬口端盖扣板，尿素还原剂耐压管体上设有尿素还原剂箱盖，与压缩空气动力输入管和尿素还原剂输出管相连，在尿素还原剂耐压管体上固定液位传感器，尿素还原剂耐压管体下部设有尿素还原剂放液阀，塑料管卡固定连接在箱体上；熔接对偶管和上管堵以及下管堵热熔接为一柱，通过熔接区接头和另一柱连为一体。其使一个箱体具备3种功能，实现紧凑化的设计，有利于车辆的美观设计，减少连接件的安装，简化车辆配置，降低重量，既能满足国4以上SCR标准要求，又能降低系统的成本。
文档编号F01N9/00GK201858063SQ20102061003
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月17日 优先权日2010年11月17日
发明者刘国军, 商晓楠, 崔龙, 张克金, 张苡铭, 王丹, 赵家瑞, 魏晓川 申请人:中国第一汽车集团公司