[发明专利]一种保持柴油机SCR系统喷射压力恒定的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种柴油机排气处理系统，属于柴油机工程技术领域，是一种保持柴油机SCR系统还原剂喷射压力稳定的方法及设备。

背景技术

随着经济的发展，我国机动车保有量日益增加。氮氧化物(NO_x)、一氧化碳(CO)和颗粒(PM)是柴油机废气排放中三种主要污染成分。国家排放法规为了保护人类健康和自然环境，对这些排放物作出日益严格的规定。随着越来越严厉的排放法规的实施，仅靠柴油机机内净化是难以满足的。为了达到排放法规，柴油机后处理系统就变得必不可少。SCR(Selective catalytic reduction)尾气处理技术作为一种有效的柴油机后处理技术，在全世界日益盛行。SCR系统是利用柴油生成NO_x和PM之间“trade-off”的关系，通过优化柴油机的缸内燃烧，使得排放废气中PM值降低，达到排放要求。产生的高浓度的NO_x利用后处理将其转化为N₂和H₂O，然后排入大气。

SCR后处理系统利用质量分数32.5％的尿素溶液，经喷嘴注入到柴油机排气管内。尿素溶液在高温环境下蒸发热解，生成氨气(NH₃)。化学反应式如下(NH₂)₂(s)+H₂O(g)→2NH₃(g)+CO₂(g)。生成的NH₃作为还原剂，在催化转化器中发生化学反应，4NH₃+4NO+O₂→4N₂+6H₂O和4NH₃+2NO+2NO₂→4N₂+6H₂O。SCR把柴油机废气中的NO_x转化为N₂和H₂O，达到净化废气的目的。

但影响NO_x转化的因素很多，其中注入到排气管内的尿素溶液量就是一大影响因素。SCR系统在运行时，发动机ACU(after-treatment control unit)对尿素量的控制是通过控制尿素溶液喷嘴的电磁阀通电时间来实现的。但在实际运行中，当尿素溶液的绝对压力和喷射器喷口处排气管废气压力的差值不为恒定值时，尿素喷嘴喷射产生的压力波动时，尽管喷射器电磁线圈的通电时间尽管相同，喷射量却不相同。例如，当排气压力增加时，喷嘴开启时间一定，喷入排气管的尿素溶液的量就比理论值偏少，当排气压力减少，情况正好相反。

发明内容

为了避免和克服上述不足，本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计一种保持柴油机SCR系统还原剂喷射压力稳定的方法及设备。

本发明是这样实现的，通过在柴油机SCR系统中加上一套尿素溶液压力调节装置，其中尿素溶液调节装置由尿素溶液压力调节器和尿素溶液稳压管组成，尿素溶液调节器的回液口与尿素泵相连，尿素溶液调节器的真空接口与位于SCR上游排气管的取气软管相连；尿素溶液稳压管一端与尿素泵相连，另一端与尿素溶液调节器的进液口相连，尿素溶液稳定管上开口与尿素溶液喷嘴相连。

所述尿素溶液压力调节器根据排气压力的大小调节尿素溶液稳压管中尿素溶液压力，使得尿素溶液稳压管中尿素溶液的绝对压力与尿素溶液喷嘴的喷口处排气压力的差值始终为定值。

所述尿素溶液压力调节器包括活塞环、弹簧室、弹簧、活塞杆、进液口、尿素溶液室、壳体、回液阀、膜片、活塞、真空接口、气室和回液口，其特征在于：所述尿素溶液压力调节器内部被膜片分隔为弹簧室和尿素溶液室，弹簧室内的气室与真空接口相通，进入气室的柴油机尾气被活塞与活塞环密闭在气室内，活塞杆一端固定在气室内的活塞上，另一端固定在膜片上，并能上下移动，弹簧一端固定在壳体上，另一端与膜片相连接；膜片一方面承受尿素溶液室尿素溶液的压力，另一方面承受排气背压和弹簧力的合力作用；回液口设在尿素溶液室内，回液口保持常开的状态，膜片下方设有回液阀。