[实用新型]一种用于柴油机后处理尿素SCR系统的空气助喷喷射系统

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及柴油机排气后处理系统领域，更具体的说是涉及一种用于降低柴油机NOx排放的尿素选择性还原SCR(Selective Catalyst Reduction)系统的尿素喷射系统。

背景技术

我国重型柴油机已经全面实施国III排放标准，北京、上海、广州等发达地区也已经陆续开始实施国IV排放标准，并计划2012年1月全面实施国IV排放标准。和国III排放标准相比，国IV排放标准的NOx的排放限值下降30％左右，PM的排放限值下降60％左右。仅仅靠改善柴油机燃烧过程为主的各种机内净化技术(如燃烧方式的改进优化，电控燃油喷射系统、增压中冷等)，已经很难满足排放的要求。因此，在柴油机先进机内净化的基础上，增加尾气后处理技术成为控制柴油机排放的发展趋势。

根据发达国家的经验，当前实现国IV排放标准主要有两种技术路线：其一是EGR+DPF/DOC，即先通过废气再循环降低NOx的生成量，再通过颗粒捕集器捕集颗粒物。其二是SCR技术，即通过优化燃烧，降低颗粒物的生成量，同时允许增加NOx的排放量，然后再通过SCR技术来降低NOx的排放量。实验结果表明：国IV柴油机采用SCR技术比采用EGR加颗粒捕捉器技术油耗要低5％左右。选择SCR技术路线实现国IV时，具有可靠性高、稳定性好、燃油消耗量低、功率密度高、换油周期长、散热要求低等优点，而且升级国V时，SCR比EGR更容易。尤其是SCR技术对燃油的硫含量不敏感，因此SCR技术被认为是最符合中国国情的、能满足国IV排放要求的后处理技术之一。

目前广泛应用的尿素SCR喷射系统主要分成两类：空气辅助喷射系统和无空气辅助喷射系统。空气辅助SCR系统一般在尿素喷射泵中完成尿素水溶液和压缩空气的混合，然后两者的混合物在压缩空气的压力下沿着管路和喷嘴喷到排气管中，这种形式的SCR系统喷嘴结构简单、喷雾雾化效果较好、不易堵塞，但是其对尿素喷射泵的要求较高、成本较高。无空气辅助SCR系统一般直接通过尿素泵建立起压力，然后通过安装在排气管壁的电磁阀式喷嘴控制尿素水溶液的喷射。这种形式的SCR系统喷射泵的结构简单、成本较低，但是喷嘴结构比较复杂，尤其是喷嘴上的电磁阀需要进行冷却，目前通常采用发动机冷却水循环对喷嘴进行冷却，另外由于无空气辅助作用喷雾的雾化效果也较差。

另外，尿素水溶液在管路和喷嘴中温度过高时会发生化学反应形成聚合物产生局部结晶，长时间积累后会影响喷嘴的功能甚至堵塞喷嘴。在实际应用中喷嘴内部的尿素水溶液的温度最好保持在95℃以下。由于一般柴油机在高负荷时的排气温度可能达到500-600℃，因此需要采取一定冷却措施，以免尿素水溶液过热。

发明内容

本实用新型要解决的是现有技术存在的上述缺陷，其目的是：通过在无空气辅助SCR系统喷嘴基础上引入了压缩空气助喷和空气冷却作用，克服了无空气辅助SCR系统喷嘴喷雾效果和冷却效果差的缺点，提供一种用于柴油机后处理尿素SCR系统的空气助喷喷射系统。

为实现以上目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于柴油机后处理尿素SCR系统的空气助喷喷射系统，它包括尿素箱总成、尿素泵总成、压缩空气总成、喷嘴、传感器及其控制器(DCU)，其特征在于所述的尿素箱总成包括尿素箱、尿素液位传感器、尿素温度传感器和粗滤器组成；所述的尿素泵总成包括电机泵、单向阀和过滤器；所述的压缩空气总成包括过滤器、调压阀和第一电磁阀组成；所述的喷嘴由第二电磁阀控制尿素水溶液喷射，由压缩空气对尿素水溶液进行压力助喷及其对喷嘴第二电磁阀和尿素水溶液进行冷却；所述的传感器包括SCR催化器前后的温度传感器和NOx传感器；所述的控制器(DCU)具有实现精确控制尿素水溶液的喷射量和SCR系统OBD功能。

本实用新型的柴油机后处理尿素SCR系统的空气助喷喷射系统，尿素水溶液从尿素箱中由尿素泵总成经过过滤抽吸到喷嘴前端，根据SCR催化器前后传感器信息和发动机信息由控制器(DCU)进行逻辑计算控制喷嘴上的电磁阀控制尿素水溶液的喷射量。压缩空气经过过滤后，由调压阀调压至5-8bar，然后经过管路进入喷嘴，在喷嘴上对电磁阀和尿素水溶液进行冷却，并且在喷嘴喷孔附近对尿素水溶液起到助喷作用。通过控制器(DCU)实现SCR系统OBD功能。