专利名称：一种scr喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机排气净化系统，特别是用于柴油机排气后处理，以降低柴油机 NOx排放的选择性催化还原系统(SCR喷射系统，Selective Catalyst Reduction)。
背景技术：
针对机动车的排放物，人们采用各种各样的方法手段来消除其含有的有害物质。 SCR技术是降低NOx化合物的一种非常有效的方法。发动机SCR后处理技术是将还原剂尿素溶液喷入到发动机排气中，在废气温度和气流的作用下，尿素溶液能快速分解释放出氨， 将NOx还原成为氮气，达到降低NOx的效果。由于尿素溶液具有性能稳定、化学反应简单、 所需还原剂相对量少等优点而得到人们的推广和使用。国际标准IS022241-1规定了用于柴油机的NOx还原剂AUS32的质量要求。这是一种尿素含量为32. 5%的尿素水溶液,简称为添蓝,其初始结晶温度为一 11. 5°C。现有的SCR喷射系统一般都是外国厂商生产的，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、 添蓝回流系统、储气罐、添蓝喷嘴等，配制的添蓝储存在添蓝罐中，添蓝罐通过管路连接输送泵，添蓝罐中的添蓝经输送泵增压后经管路输送到蓄压腔，其中部分添通过管路到达添蓝喷嘴后，与储气罐提供的气体一起喷入发动机排气管内，蓄压腔中多余的添蓝经过添蓝回流系统回到添蓝罐体，在添罐内实现循环。现有的SCR喷射系统管路系统非常复杂，不便于整车的布置，造成价格很高。另外，中国专利CN101084053A提出了在添蓝喷射结束后让输送泵反转，抽空添蓝管路的措施来防止添蓝结晶堵塞喷孔的技术方案。采用这种方案后，汽车在停车后发动机必须再运转一段时间，或者在发动机关机后靠蓄电池使电机和输送泵逆转一段时间；还需要采用可逆转的电机和输送泵，会提高成本，而且实际操作也很不方便。为了提高SCR系统的转化效率，需要改善喷射器喷雾的雾化特性。一般采用气体辅助喷射，利用气体和液体的相互作用改善雾化效果，传统的雾化喷射系统采用液体和气体在喷嘴前端的容腔内进行混合，喷射结束后，通过压缩空气吹洗，清空管路和混合腔内的添蓝，但喷射器的喷孔位置仍然容易发生添蓝结晶堵塞喷孔。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简化的SCR喷射系统。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是
一种SCR喷射系统，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、压力调节阀、储气罐、喷嘴；所述喷嘴包括压缩空气入口、添蓝入口 ；蓄压腔的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通；添蓝罐包括罐体，罐体上设有泵体，所述输送泵、蓄压腔、压力调节阀设置在泵体内，输送泵的输入端与罐体内部联通，输送泵的输出端与蓄压腔联通；蓄压腔的回流端通过压力调节阀与罐体内部联通。上述方案中，所述泵体设置在罐体的顶部。
上述方案中，罐体内设有输出管和回流管，输送泵的输入端通过输出管与罐体内部联通，蓄压腔的回流端依次通过压力调节阀、回流管与罐体内部联通。上述方案中，输送泵为电磁泵。上述方案中，罐体内还设有循环加热水管，循环加热水管的进水管和出水管分别与发动机的循环水系统联通。上述方案中，所述喷嘴还包括计量阀,计量阀包括外壳、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体，电磁驱动部分设置在外壳内；所述阀体为一空心杆，阀体的下端设有球阀，阀体的上端与添蓝入口联通，阀体的侧壁上开有联通孔；
所述喷嘴还包括导套，导套套在阀体上，导套的上端与所述外壳连接，导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座；导套与阀体之间形成空腔，所述空腔通过联通孔与阀体的空心部分联通；所述压缩空气入口开在导套的侧壁上。上述方案中，所述电磁驱动部分包括电磁线圈和铁芯，铁芯为筒体，筒体内设有弹簧和弹簧销，弹簧设置在弹簧销与阀体上端之间。上述方案中，计量阀还包括筒形导向件，导向件与阀体上部连接，导向件的外侧面和导套的内侧面密封配合。上述方案中，阀体的上端通过铁芯与添蓝入口联通。上述方案中，所述阀体、球阀和导向件焊接为一体。本发明的优点在于
I、罐体和输送泵、蓄压腔、压力调节阀集成一体，简化了 SCR喷射系统结构，更方便整车的布置，降低了整车成本。2、所述泵体设置在罐体的顶部，有利于蓄压腔和管路内的添蓝在重力作用下自然回流到添蓝罐内，可以免除低温下冻结损坏添蓝泵系统。3、输送泵采用电磁泵作为驱动动力，体积小，便于集成在罐体上，控制简单，运行可靠。4、采用发动机的循环水加热添蓝罐中的尿素，还可以采用套管方式加热添蓝管， 确保系统在低温环境下的可靠运行，并且节省了电能。5、压缩气体和添蓝在导套与计量阀之间的空腔中进行混合，利用压缩空气和添蓝的相互作用改善添蓝雾化质量。喷射结束后，利用压缩空气吹洗，清除残留在喷嘴壁面的添蓝，防止低温时添蓝结晶堵塞喷孔。6、计量阀还包括筒形导向件，它设置在导套与阀体之间，能起到良好的密封和导向作用。
图I是本发明SCR喷射系统的结构示意图。图2是喷嘴的剖视图。图中1 一排气管，2 —喷嘴，201 —导向件，202 —弹簧，203 —弹簧销，204 —计量阀，205 —添蓝入口，206 —铁芯，207 —电插头，208 —接口，209 —壳体，210 —电磁线圈， 211 一导套，212 —压缩空气入口，213 —球阀，214 —阀座，215 —阀体，216 —联通孔，3 — 电控单元，4 一空气电磁阀，5 —罐体，6 —添蓝，7 —加注阀，8 —进水管，9 一进水电磁阀，10 一泵体,11 一加热水管，12 一输出管，13 一过滤器,14 一输送泵，15 一蓄压腔,16 —出口管，17 一出水管，18 一压力调节阀，19 一回流管，20 —压力传感器，22 —温度传感器，23 — 放液口，24 —储气罐,25 —减压电磁阀。
具体实施例方式如图I所示，本发明SCR喷射系统包括添蓝罐、输送泵24、蓄压腔15、压力调节阀 18、储气罐24、喷嘴2、电控单元3 ;所述喷嘴2包括压缩空气入口、添蓝入口 ；蓄压腔15的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐24的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通。储气罐24 内储存的压缩空气压力为O. 8—0. 9MPa，经过减压阀25降低到O. 4MPa，压缩空气经过空气电磁阀4连接到喷嘴2。添蓝罐包括罐体5，罐体5的顶部设有泵体10，泵体10内设有输送泵14、蓄压腔 15和压力调节阀18 ;输送泵14的输出端与蓄压腔15联通；蓄压腔15的输出端与SCR喷射系统的喷嘴2联通，蓄压腔15的回流端通过压力调节阀18与罐体内部联通。输送泵为电磁泵,压力调节阀18为电磁阀。如图2所示，喷嘴2包括压缩空气入口 212、添蓝入口 205和计量阀204，计量阀包括外壳209、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体215,电磁驱动部分设置在外壳内。 所述阀体215为一空心杆，阀体215的下端设有球阀213，阀体的上端与添蓝入口 205联通， 阀体的侧壁上开有联通孔216;
所述喷嘴2还包括导套211，导套211套在阀体215上，导套211的上端与所述外壳209 连接，导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座214，所述阀座214为大口向上的圆锥孔。导套211与阀体215之间形成空腔，所述空腔通过联通孔216与阀体215的空心部分联通；所述压缩空气入口 212开在导套211的侧壁上。所述电磁驱动部分包括电磁线圈210和铁芯206，铁芯206为筒体，筒体内设有弹簧202和弹簧销203，弹簧202设置在弹簧销203与阀体215上端之间。阀体215的上端通过铁芯206与添蓝入口 205联通。计量阀还包括筒形导向件201，导向件201与阀体215上部连接，导向件201的外侧面和导套211的内侧面密封配合。所述阀体215、球阀213和导向件201焊接为一体。喷嘴2的工作原理为
SCR系统中的输送泵将添蓝通过添蓝入口 201输送到喷嘴2内，先经过弹簧销203的内孔和弹簧202中心孔进入计量阀204上的阀体215中，再通过阀体215上的联通孔216进入导套211与计量阀204之间的空腔中。压缩气体从压缩空气入口 212进入喷嘴，和添蓝在导套211与计量阀204之间的空腔中进行混合。添蓝喷射时，电磁线圈210上电。计量阀204在电磁力的作用下克服弹簧力向上位移，球阀213与阀座214的锥面分离，同时空气压缩空气的电磁阀开启，定量的压缩空气由压缩空气入口 212进入喷嘴2，定量的添蓝和压缩空气在压力的作用下经喷孔喷入排气管I内，与废气中的氧化氮发生还原反应，实现净化功能。当喷射结束时，电控单元3首先控制压力调节阀18开启，蓄压腔15内压力降为大气压，压缩空气将进入喷嘴2的添蓝溶液经出口管16、蓄压腔15、压力调节阀18、回流管19 吹回罐体5，并将进入导套211与计量阀204之间的空腔中的添蓝溶液从喷孔吹入排气管1，从而不但可以清除残留在喷嘴2内的添蓝，还可以清空了蓄压腔15和出口管16内的添蓝。清除完毕后，电控单元3控制电磁线圈210断电，空气电磁阀4同时关闭，计量阀204 在弹簧力的作用下回位，球阀213与阀座214的锥面贴合，添蓝喷射完成。所述的铁芯206是一个台肩状的圆筒形零件，它的台肩端与导套211焊接，台肩面用于导套211的定位。铁芯的上端为外螺纹，用于添蓝喷射器的安装连接。铁芯206、导套 211、阀体215、球阀213和阀座214等与添蓝相接触的零部件由不锈钢材料制造。导向件201是一个外缘圆弧过渡的二级阶梯管，它的外侧面和导套211的内侧面密封配合，可以在导套211的内滑动。阀体215为一空心杆(管状件)，计量阀204可以在铁芯206、导套211以及阀座214所组成的容腔内上下移动。阀座214的上端是一个起密封作用的、大口向上的内锥孔面，其下端的中心有一个喷孔。阀座214与导套211同轴，并焊接在导套211上。所述的弹簧销203是一个圆周角小于360度的金属管，调整弹簧销203的轴向位置，可以改变弹簧202对计量阀204的压力，调整好弹簧压力后的弹簧销与铁芯内侧面焊接固定。喷嘴的通过接头208、电插头207与SCR喷射系统的电控单元E⑶相连，电控单元 3根据输入的发动机负荷、转速信号、以及SCR催化转化器前后排温等信号，输出脉冲宽度调制信号PWM来控制电磁线圈210的占空比，从而控制添蓝喷射器的喷射次数与喷射量。SCR系统的工作原理为
罐体5内设有输出管12和回流管19，输送泵14的输入端通过输出管12与罐体5内部联通，蓄压腔15的回流端依次通过压力调节阀18、回流管19与罐体5内部联通。罐体5内还设有循环加热水管，循环加热水管的进水管8和出水管17分别与发动机的循环水系统联通。按国际标准IS022241-1配制的添蓝储存在添蓝罐中，添蓝从输出管12经过过滤器13流入输送泵14。添蓝在输送泵增压后部分经蓄压腔15、出口管16到达喷嘴2后喷入发动机排气管I内，多余的添蓝经过蓄压腔15、压力调节阀18由添蓝回流管19回到罐体5 内，在罐体5内实现循环。本实施例中的输送泵14是一种电磁隔膜泵，通过改变电磁泵的频率调节泵的流量，输送泵14的流量可达到系统所需添蓝量的2倍以上。添蓝罐罐体5采用不锈钢制成， 也可以采用其它耐添蓝腐蚀的金属材料制成。输送泵14、蓄压腔15、压力调节阀18都安装在添蓝泵体10内部，通过添蓝泵体和添蓝灌体5整体集成。系统通过控制压力调节阀18占空比调节系统压力，再利用压力传感器20的反馈和输送泵14的频率形成压力闭环而控制系统的压力，工作状态下蓄压腔体内添蓝压力维持在O. 5MPa。在集成添蓝罐顶端的泵体10上还安装有利用发动机循环水的加热装置，加热管总成由进水管8、进水电磁阀9、加热水管12、出水管17等构成。进水管8与发动机水泵出口处循环水相连，进水管8上还安装进水电磁阀9，出水管17与发动机循环水低压端相通。 进水管将部分发动机循环水引入到加热水管11中，与集成添蓝罐内的添蓝进行热交换，高温的循环水与添蓝进行热交换后从出水管17回到发动机水套进行循环。添蓝罐内安装有液位传感器22，用于检测液位的高度，当液位低于设计的最低液位时，DCU根据液位信息进行报警，提醒驾驶员进行添蓝加注。添蓝罐内安装有压力传感器20和温度传感器21，用于检测添蓝的温度和压力。同时，添蓝罐体右侧底部有带旋盖的放液口 22，用于定期清理箱体内的杂质。罐体左侧上部有添蓝加注阀7，用于添蓝的加注。压力传感器20、温度传感器21、液位传感器22测得的信号传给电控单元3，电控单元3通过CAN与发动机ECU之间通讯，获取发动机的喷射指令，进行系统的喷射控制。同时将SCR系统的状态反馈给ECU。当电控单元3接收到喷射指令后，开启添蓝喷嘴2，同时开启空气电磁阀4，计量精确雾化良好的尿素溶液喷入发动机排气管I内。而当喷射结束时， 输送泵14关闭，压力调节阀18开启，蓄压腔15内压力降为大气压，添蓝在重力作用下回到了添蓝罐，清空了蓄压腔15和输出管12内的添蓝。添蓝出口管16外面包有绝热保温材料，上述保温材料采用阻燃性泡沫塑料。包覆保温材料的目的是减少添蓝加热装置的能耗。
权利要求
1.一种SCR喷射系统，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、压力调节阀、储气罐、喷嘴；所述喷嘴包括压缩空气入口、添蓝入口 ；蓄压腔的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通；其特征在于添蓝罐包括罐体，罐体上设有泵体，所述输送泵、蓄压腔、压力调节阀设置在泵体内，输送泵的输入端与罐体内部联通，输送泵的输出端与蓄压腔联通；蓄压腔的回流端通过压力调节阀与罐体内部联通。
2.如权利要求I所述的SCR喷射系统，其特征在于所述泵体设置在罐体的顶部。
3.如权利要求I所述的SCR喷射系统，其特征在于罐体内设有输出管和回流管，输送泵的输入端通过输出管与罐体内部联通，蓄压腔的回流端依次通过压力调节阀、回流管与罐体内部联通。
4.如权利要求I所述的SCR喷射系统，其特征在于输送泵为电磁泵。
5.如权利要求I所述的SCR喷射系统，其特征在于罐体内还设有循环加热水管，循环加热水管的进水管和出水管分别与发动机的循环水系统联通。
6.如权利要求I所述的SCR喷射系统，其特征在于所述喷嘴还包括计量阀，计量阀包括外壳、电磁驱动部分和电磁驱动部分驱动的阀体，电磁驱动部分设置在外壳内；所述阀体为一空心杆，阀体的下端设有球阀，阀体的上端与添蓝入口联通，阀体的侧壁上开有联通孔；所述喷嘴还包括导套，导套套在阀体上，导套的上端与所述外壳连接，导套的下部内侧设有与阀球配合的阀座；导套与阀体之间形成空腔，所述空腔通过联通孔与阀体的空心部分联通；所述压缩空气入口开在导套的侧壁上。
7.如权利要求6所述的SCR喷射系统，其特征在于所述电磁驱动部分包括电磁线圈和铁芯，铁芯为筒体，筒体内设有弹簧和弹簧销，弹簧设置在弹簧销与阀体上端之间。
8.如权利要求7所述的SCR喷射系统，其特征在于计量阀还包括筒形导向件，导向件与阀体上部连接，导向件的外侧面和导套的内侧面密封配合。
9.如权利要求7或8所述的SCR喷射系统，其特征在于阀体的上端通过铁芯与添蓝入口联通。
10.如权利要求8所述的SCR喷射系统，其特征在于所述阀体、球阀和导向件焊接为一体。
全文摘要
本发明涉及一种SCR喷射系统，它包括添蓝罐、输送泵、蓄压腔、压力调节阀、储气罐、喷嘴；所述喷嘴包括压缩空气入口、添蓝入口；蓄压腔的输出端与喷嘴的添蓝入口联通，储气罐的输出端与喷嘴的压缩空气入口联通；添蓝罐包括罐体，罐体上设有泵体，所述输送泵、蓄压腔、压力调节阀设置在泵体内，输送泵的输入端与罐体内部联通，输送泵的输出端与蓄压腔联通；蓄压腔的回流端通过压力调节阀与罐体内部联通。本发明的罐体和输送泵、蓄压腔、压力调节阀集成一体，简化了SCR喷射系统结构，更方便整车的布置，降低了整车成本。
文档编号F01N3/28GK102588052SQ20121005829
公开日2012年7月18日 申请日期2012年3月8日 优先权日2012年3月8日
发明者卢尧君, 吕再明, 吴君华, 高立志 申请人:湖北天雄科技有限公司