液体供给装置及尿素水溶液喷射系统的制作方法

本实用新型涉及车载SCR系统，尤其涉及一种液体供给装置及尿素水溶液喷射系统。

背景技术：

SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种选择性催化还原技术，SCR技术使用氨气或尿素水溶液作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下，利用氨气或尿素水溶液将NOX还原为对环境无害的氮气和水。由于氨气在催化剂的作用下选择性的优先还原NOX而不先与O2反应，故称其为“选择性催化还原”。氨气是良好的还原剂，但是有很强的刺激性，不便于直接在汽车上使用，而尿素水溶液无毒、无害，储存时性能稳定，运输方便且不具有刺激性气味，因此一般使用尿素水溶液作为车载SCR系统的还原剂。

使用SCR技术，则需要能够将尿素水溶液精确定量的喷射到发动机排气管中，并使之高效的与NOX排放物在催化剂的作用下发生反应。因此就需要提供雾化装置使尿素水溶液在发动机的排气管中雾化。

目前柴油发动机尾气后处理系统多采用传统的空气辅助式SCR技术，这不仅需要车载压缩空气来帮助喷射系统进行催化还原工作，且当喷射工作结束时，压缩空气会将系统管道内多余的尿素水溶液吹到排气管内；此外，该方式只适用于配备有储气罐的中、重型车辆，在无气的轻、中型车辆上无法使用。因此，空气辅助式SCR技术的应用范围有限，同时还存在因多余尿素水溶液高温结晶堆积而引起排气管堵塞的风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种液体喷射装置，以解决现有的车载SCR技术在喷射结束后多余尿素水溶液高温结晶引起的排气管堵塞问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供了一种液体供给装置，包括吸取液体的泵吸单元、传输所述液体的导管以及变更所述液体流向的换向单元，所述换向单元分别与所述泵吸单元及导管相互连通；

所述换向单元包括换向阀阀体、换向阀拨叉及换向电磁阀，所述换向阀阀体中设置有密封腔体及与所述密封腔体相互连通的多个通孔，所述换向阀拨叉的一端与所述换向电磁阀相连、另一端伸入所述密封腔体内，通过所述换向电磁阀带动所述换向阀拨叉在所述密封腔体内来回运动以改变多个所述通孔的开闭状态，进而切换所述液体的流向。

可选的，所述泵吸单元包括控制电机、偏心轴、连杆以及泵吸单向阀，所述偏心轴设置在所述控制电机的主轴上，所述连杆的一端通过轴承与所述偏心轴相连、另一端与泵膜片相连，所述泵膜片活动设置在所述泵吸单向阀上。

可选的，所述泵吸单向阀包括单向阀上体、单向阀下体及单向阀膜片，所述单向阀上体固定在所述单向阀下体上，所述单向阀上体与所述单向阀下体之间设置有单向阀阀腔，所述单向阀膜片处于所述单向阀阀腔内；所述单向阀上体远离所述单向阀下体的一端设置有储存所述液体的凹槽，所述泵膜片与所述单向阀上体可活动连接且覆盖在所述凹槽上。

可选的，所述单向阀阀腔包括相互隔绝的第一阀腔和第二阀腔，所述凹槽通过第一通孔与所述第一阀腔相互连通，所述凹槽通过第二通孔与所述第二阀腔相互连通，所述单向阀下体上设有进液孔与出液孔，上述单向阀膜片包括第一单向阀膜片和第二单向阀膜片，所述进液孔通过所述第一单向阀膜片与所述第一阀腔单向连通，所述出液孔通过所述第二单向阀膜片与所述第二阀腔单向连通。

可选的，所述换向阀阀体包括从下至上依次安装固定的换向阀下阀体、换向阀上阀体和密封盖，所述密封腔体为所述换向阀下阀体与所述换向阀上阀体之间配合设置的换向阀阀腔，所述换向阀阀腔包括第三阀腔和第四阀腔；所述换向阀下阀体上设置有第三通孔、第四通孔、第五通孔及第六通孔，所述第三阀腔通过所述第三通孔与所述进液导管相互连通，所述第三阀腔通过所述第四通孔与所述进液孔相互连通，所述第四阀腔通过所述第五通孔与所述出液导管相互连通，所述第四阀腔通过所述第六通孔与所述出液孔相互连通；所述换向阀上阀体上设置有第七通孔及第八通孔，所述第三阀腔通过所述第七通孔与所述出液导管相互连通，所述第四阀腔通过所述第八通孔与所述进液导管相互连通。

可选的，所述换向阀拨叉为Y字型拨叉，所述Y字型拨叉的主杆端与所述换向电磁阀的驱动轴相连，所述Y字型拨叉的枝丫端伸入所述换向阀阀体内，一个枝丫处于所述第三阀腔内、另一个枝丫处于所述第四阀腔内。

可选的，所述Y字型拨叉的每个枝丫上固定有一个阀芯。

可选的，当所述换向电磁阀断电时，在所述换向电磁的弹簧拉伸力的作用下，所述换向阀拨叉被拨向所述换向阀上阀体，所述换向阀拨叉的阀芯抵压封闭住所述第七通孔及第八通孔，当所述泵吸单元运转时，所述液体经由所述进液导管、第三通孔、第三阀腔、第四通孔被吸入所述进液孔，再由所述出液孔经所述第六通孔、第四阀腔、第五通孔输送至所述出液导管；当所述换向电磁阀通电时，在电磁力的作用下，所述换向阀拨叉被拨向所述换向阀下阀体，所述换向阀拨叉的阀芯抵压封闭住所述第三通孔及第五通孔，当所述泵吸单元运转时，所述液体经由所述出液导管、第七通孔、第三阀腔、第四通孔被吸入所述进液孔，再由所述出液孔经所述第六通孔、第四阀腔、第八通孔输送至所述进液导管。

可选的，所述液体供给装置还包括感应所述出液导管内压力的压力传感器、测量所述出液导管内温度的温度传感器、用于低温环境加热的加热片及过滤所述液体的过滤器。

为了达到上述目的，本实用新型还提供了一种尿素水溶液喷射系统，用于防止发动机尾气处理的SCR系统的结晶堵塞，包括尿素箱、上述任意一项所述的液体供给装置、喷射装置及控制器；所述尿素箱中存储有尿素水溶液，所述尿素箱通过所述进液导管与所述液体供给装置相连；所述喷射装置包括控制所述尿素水溶液喷射量的喷射电磁阀及对所述喷射电磁阀进行冷却的冷却水套，所述喷射电磁阀通过所述出液导管与所述液体供给装置相连；所述控制器分别与所述液体供给装置、喷射装置及发动机电控单元连接，用于接收所述发动机电控单元的信号，并根据所述信号控制所述液体供给装置及喷射装置的工作状态。

在本实用新型的液体供给装置中，通过换向单元中的换向电磁阀带动换向阀拨叉在密封腔体内来回运动以改变多个通孔的开闭状态，进而能切换液体的流向，当外界不再需要液体时，能切换液体的流向，以及时倒吸液体，可以避免液体泄漏浪费或者多余的液体给外界造成的污染堵塞问题。

此外，在本实用新型实施例提供的尿素水溶液喷射系统中，通过泵吸单元实现尿素水溶液的抽取与泵出，通过换向单元实现尿素水溶液的流向切换，通过喷射电磁阀实现尿素水溶液的喷射，并通过控制器采集的信号控制尿素水溶液供给装置及喷射装置，该尿素水溶液喷射系统的结构设置合理，既能精确控制尿素水溶液的喷射量，并且无需气源辅助尿素水溶液雾化，就能达到尾气后处理系统的催化还原转换效率，有效提高了其适用范围，结构稳定性好，适用性强且实用性好。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的尿素水溶液喷射系统的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的泵吸单元的结构示意图；

图3为本实用新型一实施例的换向单元的结构示意图；

图4为本实用新型一实施例的换向单元的内部结构示意图；

图5为本实用新型一实施例的过滤器的结构示意图；

图中，1-尿素箱，2-液体供给装置，21-泵吸单元，211-控制电机，2111-主轴，212-偏心轴，213-轴承，214-连杆，215-泵吸单向阀，2151-单向阀上体，2152-单向阀膜片，2153-单向阀下体，216-泵膜片，22-换向单元，221-换向阀阀体，2211-换向阀上阀体，2212-换向阀下阀体，2213-密封盖，222-换向阀拨叉，2221-阀芯，223-换向电磁阀，2231-驱动轴，231-进液导管，232-出液导管，24-温度传感器，25-压力传感器，26-加热片，27-过滤器，271-过滤网，272-橡胶塞体，273-密封圈，3-喷射装置，31-喷射电磁阀，32-冷却水套，4-控制器，5-发动机电控单元，6-排气管，A-凹槽，V1-第一阀腔，V2-第二阀腔，V3-第三阀腔，V4-第四阀腔，T1-第一通孔，T2-第二通孔，T3-进液孔，T4-出液孔，T5-第三通孔，T6-第四通孔，T7-第五通孔，T8-第六通孔，T9-第七通孔，T10-第八通孔。

具体实施方式

下面将结合示意图对本实用新型的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述和权利要求书，本实用新型的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本实用新型实施例的目的。

发明人在研究现有的柴油发动机尾气后处理系统时，发现传统的空气辅助式SCR技术存在以下不足：该技术需要车载压缩空气来帮助喷射系统进行催化还原工作，过程较为复杂繁琐；喷射工作结束时，压缩空气会将系统管道内多余的尿素水溶液吹到排气管内，多余尿素水溶液高温结晶堆积会造成排气管堵塞；该技术只适用于配备有储气罐的中、重型车辆，在无气的轻、中型车辆上无法使用，其适用范围有限。

基于此，本实用新型的发明人提出了一种尿素水溶液喷射系统，如图1所示，所述尿素水溶液喷射系统包括尿素箱1、液体供给装置2、喷射装置3及控制器4；尿素箱1存储有尿素水溶液，尿素箱1通过进液导管231与液体供给装置2相连，为液体供给装置2提供尿素水溶液；喷射装置3的一端通过出液导管232与液体供给装置2相连，另一端与排气管6相连，其接收液体供给装置2传输过来的尿素水溶液，并将所述尿素溶液转变为雾化状态后喷入排气管6中，与尾气进行催化还原反应；控制器4分别与液体供给装置2、喷射装置3及发动机电控单元5连接，用于接收发动机电控单元5的信号，并根据所述信号控制液体供给装置2及喷射装置3，以精确计量所述尿素水溶液的喷射量。

其中，如图1所示，液体供给装置2包括吸取液体的泵吸单元21、传输所述液体的导管23以及变更所述液体流向的换向单元22，导管23包括进液导管231和出液导管232，换向单元22分别与泵吸单元21、进液导管231及出液导管232相互连通。

当然，本实用新型的液体供给装置2不仅限于本实施例中对尿素水溶液的供给与换向，还可以用来对其它液体进行供给与换向。

具体的，换向单元22包括换向阀阀体、换向阀拨叉及换向电磁阀，所述换向阀阀体中设置有密封腔体及与所述密封腔体相互连通的多个通孔，所述换向阀拨叉的一端与所述换向电磁阀相连、另一端通过密封橡胶伸入所述密封腔体内，通过所述换向电磁阀带动所述换向阀拨叉在所述密封腔体内来回运动以改变多个所述通孔的开闭状态，进而能切换所述液体的流向：在喷射需要时，所述尿素水溶液从尿素箱1出发，从进液导管231进入液体供给装置2，并从出液导管232进入喷射装置3；在喷射结束时，所述尿素水溶液从出液导管232进入液体供给装置2，并从进液导管231回到尿素箱1，喷射结束后多余的尿素水溶液被倒吸回尿素箱1中，能有效避免多余尿素水溶液进入排气管6中而造成的结晶堵塞问题。

本实用新型的尿素水溶液喷射系统可以精确控制尿素溶液喷射量，并且无需气源辅助尿素水溶液雾化，就能达到尾气后处理系统的催化还原转换效率，有效扩大了其适用范围，结构稳定性好，适用性强且实用性好；本实用新型的尿素水溶液喷射系统能倒吸尿素水溶液，防止尿素水溶液结晶堵塞。

下面将结合说明书附图1-4详细介绍本实用新型的

技术实现要素：
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如图1所示，在液体供给装置2中，换向单元22的一侧通过进液导管231与尿素箱1相连，另一侧通过出液导管232与喷射装置3相连，通过换向单元22切换尿素水溶液的流向；且换向单元22还与泵吸单元21相连，通过泵吸单元21实现尿素水溶液的流动。

具体的，如图2所示，泵吸单元21包括控制电机211、偏心轴212、连杆214以及泵吸单向阀215，偏心轴212设置在控制电机211的主轴2111上，连杆214的一端通过轴承213与偏心轴212相连、另一端与泵膜片216相连，泵膜片216活动设置在泵吸单向阀215上。

可选的，如图2所示，泵吸单向阀215包括单向阀上体2151、单向阀下体2153及单向阀膜片2152，单向阀上体2151固定在单向阀下体2153上，且单向阀上体2151与单向阀下体2153之间设置有单向阀阀腔，单向阀膜片2152处于所述单向阀阀腔内；在单向阀上体2151远离单向阀下体2153的一端设置有储存液体的凹槽A，泵膜片216与单向阀上体2151可活动连接且覆盖在凹槽A上。

可选的，如图2所示，所述单向阀阀腔包括相互隔绝的第一阀腔V1和第二阀腔V2，凹槽A通过第一通孔T1与第一阀腔V1相互连通，凹槽A通过第二通孔T2与第二阀腔V2相互连通，所述单向阀下体上设有进液孔T3与出液孔T4，单向阀膜片2152包括第一单向阀膜片和第二单向阀膜片(图中未示出)，进液孔T3通过单向阀膜片2152中第一单向阀膜片与第一阀腔V1单向连通，出液孔T4通过单向阀膜片2152中第二单向阀膜片与第二阀腔V2单向连通。

泵吸单元21的工作原理如下：控制电机211在转动时带动主轴2111转动，进而带动套设在主轴2111上的偏心轴212转动，轴承213在偏心轴212的“圆周运动”作用下带动连杆214做上下往复运动，连杆214带动泵膜片216在凹槽A内上下运动，泵膜片216与单向阀上体2151的凹槽A之间形成真空容积区域，当泵膜片216向上运动时，泵吸单元21处于抽取液体的过程，通过单向阀膜片2152的控制，液体只能通过进液孔T3和第一通孔T1进入该真空区域，使得液体充满该真空容积区域；当泵膜片216向下运动时，泵吸单元21处于泵出液体的过程，通过单向阀膜片2152的控制，泵膜片216将该真空容积区域中的液体通过第二通孔T2与出液孔T4泵出，所述液体通过换向单元22后最终对外输出，从而便于精确控制液体的供给量。

在本实用新型的液体供给装置2中，通过泵吸单元21实现液体的抽取与泵出，并通过换向单元22实现液体的流向切换。

如图3所示，并结合图4，换向单元22包括换向阀阀体221、换向阀拨叉222及换向电磁阀223，换向阀阀体221包括从下至上依次安装固定的换向阀下阀体2212、换向阀上阀体2211和密封盖2213，换向阀下阀体2212与换向阀上阀体2211之间配合设置有密封的换向阀阀腔，所述换向阀阀腔包括第三阀腔V3和第四阀腔V4，如图4所示；换向阀下阀体2212上设置有第三通孔T5、第四通孔T6、第五通孔T7及第六通孔T8，第三阀腔V3通过第三通孔T5与进液导管231相互连通，第三阀腔V3通过第四通孔T6与进液孔T3相互连通，第四阀腔V4通过第五通孔T7与出液导管232相互连通，第四阀腔V4通过第六通孔T8与出液孔T4相互连通；换向阀上阀体2211上设置有第七通孔T9及第八通孔T10，第三阀腔V3通过第七通孔T9与出液导管232相互连通，第四阀腔V4通过第八通孔T10与进液导管231相互连通。

可选的，换向阀拨叉222为Y字型拨叉，如图3所示，换向阀拨叉222的主杆端与换向电磁阀223的驱动轴2231相连，换向阀拨叉222的枝丫端穿过密封橡胶伸入换向阀阀体221内，一个枝丫处于第三阀腔V3内、另一个枝丫处于第四阀腔V4内。可选的，如图3和图4所示，换向阀拨叉222的每个枝丫上固定有一个阀芯2221，两个阀芯2221分别处于第三阀腔V3内和第四阀腔V4内，每个阀芯2221活动抵压在换向阀上阀体2211中的导液孔第七通孔T9、第八通孔T10或换向阀下阀体2212中的导液孔第三通孔T5、第五通孔T7处。

其中，如图3所示，用密封橡胶完成可上下运动的换向阀拨叉222与第三阀腔V3、第四阀腔V4的密封，避免液体的泄漏浪费。可选的，阀芯2221为套设在换向阀拨叉222的枝丫端部的密封橡胶。

换向单元22的工作原理如下：当换向电磁阀223断电时，在换向电磁阀223中弹簧拉伸力的作用下，换向阀拨叉222被拨向换向阀上阀体2211，换向阀拨叉222上的阀芯2221抵压封闭住所述第七通孔T9及第八通孔T10，当泵吸单元21运转时，尿素水溶液经由进液导管231、第三通孔T5、第三阀腔V3、第四通孔T6被吸入进液孔T3，再由出液孔T4经第六通孔T8、第四阀腔V4、第五通孔T7输送至出液导管232，为喷射装置3提供尿素水溶液；当换向电磁阀223通电时，在电磁力的作用下，换向阀拨叉222被拨向换向阀下阀体2212，换向阀拨叉222上的阀芯2221抵压封闭住第三通孔T5及第五通孔T7，当泵吸单元21运转时，尿素水溶液经由出液导管232、第七通孔T9、第三阀腔V3、第四通孔T6被吸入进液孔T3，再由出液孔T4经第六通孔T8、第四阀腔V4、第八通孔T10输送至进液导管231，能将多余的尿素水溶液从喷射装置3处倒吸回尿素箱1中，可有效防止多余尿素水溶液结晶而引起的排气管6堵塞问题。此外，如图1所示，本实用新型的液体供给装置2还包括测量出液导管232内温度的温度传感器24、感应出液导管232内压力的压力传感器25、用于低温环境加热的加热片26及过滤所述液体的过滤器27。

温度传感器24用于测量液体供给装置2的温度特别是出液导管232内的温度，并将测得的温度值传送给控制器4；压力传感器25与出液导管232相通，如此压力传感器25就能准确的感应到出液导管232输出的液体的压力，压力传感器25位于过滤器27前，压力传感器25将感应到的压力值传送给控制器4；加热片26用于低温环境下加热液体供给装置2和出液导管232内的液体，使其保持正常的工作温度；过滤器27用于过滤液体，如图5所示，其包括过滤网271、防杂质倒流的橡胶塞体272和密封圈273，橡胶塞体272位于过滤网271的进口端，橡胶塞体272能有效防止液体中的杂质倒流。可选的，喷射电磁阀32与排气管6相连的一端具有数个孔径细小的喷射孔。当喷射时，控制器4根据发动机的工况来控制喷射电磁阀32进行高频率的开闭工作，从而使尿素溶液转变为雾化状态进入排气管6中，与尾气进行催化还原反应：若发动机要开始启动，则控制器4控制液体供给装置2启动吸收液体的程序，吸收尿素水溶液并向喷射装置3进行运输，当出液导管232内的压力达到一定值时，喷射装置3中的喷射电磁阀31开启，将尿素水溶液喷向排气管6中的尾气；若发动机停止运动，则控制器4控制液体供给装置2启动倒吸液体的程序，倒吸喷射电磁阀31中的尿素水溶液，使得喷射电磁阀31中的尿素水溶液反向运输，经过液体供给装置2后返回尿素箱1中。

此外，除了与发动机电控单元5相连之外，控制器4还通过连接线分别与控制电机211、压力传感器25、换向电磁阀223及喷射电磁阀31等相连，控制器4能针对发动机电控单元5、压力传感器25的信号分别对控制电机211、换向电磁阀223及喷射电磁阀31进行控制，通过调节控制液体供给装置2中的控制电机211、换向电磁阀223及喷射装置3中的喷射电磁阀31的工作状态如开启、运行速率及关闭等，以实时调控尿素水溶液的抽取速度、传输方向与喷射速度等，从而达到精确计量喷射或者倒吸的目的。

综上所述，在本实用新型实施例提供的尿素水溶液喷射系统中，通过泵吸单元实现尿素水溶液的抽取与泵出，通过换向单元实现尿素水溶液的流向切换，通过喷射电磁阀实现尿素水溶液的喷射，并通过控制器采集的信息实时调控尿素水溶液的抽取速度、传输方向与喷射速度，尿素水溶液喷射系统的结构设置合理，既能精确控制尿素水溶液的喷射量，并且无需气源辅助尿素水溶液雾化，就能达到尾气后处理系统的催化还原转换效率，有效提高了其适用范围，结构稳定性好，适用性强且实用性好；本实用新型的尿素水溶液喷射系统能通过换向单元切换尿素水溶液的流向，进而倒吸尿素水溶液，能避免多余的尿素水溶液结晶引起的排气管堵塞问题；此外，过过滤器内设置有橡胶防倒流塞体，能防止尿素水溶液中的杂质倒流。

上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。