[发明专利]气动式尿素喷射系统

说明书

技术领域

本发明创造涉及一种汽车尾气处理器，尤其是一种气动式尿素喷射系统。

背景技术

SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种选择还原技术，SCR技术使用氨气（NH₃)或尿素水溶液（Urea water solution）作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下，利用NH₃或尿素水溶液将NOx还原为对环境无害的氮气(N₂)和水(H₂O)。由于NH₃在催化剂的作用下选择性地优先还原NOx而不先与O₂反应，故称其为“选择性催化还原”。NH₃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。欧洲使用的32.5%浓度的尿素水溶液，国际标准ISO22241-1也对柴油机的NOx还原剂进行了质量标准的要求。使用SCR技术，则需要设计一个系统，能够将尿素水溶液喷射到发动机排气管中，该系统需要满足以下要求：

1）将尿素水溶液精确定量地喷到排气管中，并使之高效地与NOx排放物在催化剂的作用下发生反应。这不仅需要尿素喷射系统精确的控制尿素喷射量，而且还需要提供非常好的尿素水溶液的雾化效果；

2）由于尿素水溶液在较低的温度下会冻结，因此系统还需要采取解冻措施；

3）考虑到市场上的尿素水溶液质量良莠不齐，并且系统的生产加工过程中也会有颗粒残留，需要设计一些措施以防止系统被堵塞；

4）由于在发动机不同运转工况下生成的NOx排放污染物有较大的变化，发动机的工况变化又非常频繁，因此需要系统根据发动机工况自动调整并精确控制喷射量。

发明内容

本发明创造要解决的问题是提供一种满足上述要求的气动式尿素喷射系统。

为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种气动式尿素喷射系统，包括尿素罐、提供喷射压力的气源、控制单元，以及起连接作用的气体管路、尿素管路和电控线路；

尿素管路一端连接尿素罐，另一端连接尿素喷射阀；

气体管路包括气体一路、气体二路和气体三路；气体管路上设置三联电磁阀，气体一路一端与气源连接，另一端经过三联电磁阀中的阀a与尿素罐连接；气体二路一端与尿素罐连接，另一端经过三联电磁阀中的阀b通向大气，气体三路一端与气源连接，另一端经过三联电磁阀中的阀c与尿素喷射阀连接；

电控线路包括一端均与控制单元连接，另一端分别与三联电磁阀、尿素罐传感器、尿素喷射阀，以及设置在排气管上SCR后处理器前端的排温传感器和SCR后处理器后端的氮氧传感器连接的各电控支路。

进一步，尿素罐传感器包括压力传感器、温度传感器和液位传感器。

进一步，气源出口设有空气滤清器。

进一步，尿素管路上设有尿素滤清器和加热器。

进一步，尿素喷射系统内还设有尿素喷射阀冷却管路和尿素加热管路，尿素加热管路从发动机冷却循环管路引出，流经尿素罐；尿素喷射阀冷却管路也从发动机冷却循环管路引出，流经尿素喷射阀。

更进一步，尿素加热管路上设有控制开闭的冷却液电磁阀，冷却液电磁阀通过电控线路与控制单元连接。

三联电磁阀对气源中压缩气体和尿素罐中尿素的控制：

1）气源中的气体先进入空气滤清器进行油气分离，再开启三联电磁阀中的阀a，通过气源中的压缩气体给尿素罐提供压力，将尿素罐中的尿素水溶液经过尿素滤清器压入尿素喷射阀前端的排气管中；

2）三联电磁阀中的阀b控制尿素罐排气，当停机时，开启阀b，将罐内气体排出；

3）三联电磁阀中的阀c控制气体回吹，在停机时，开启阀c，将尿素罐和尿素喷射阀之间尿素管路中的尿素水溶液回吹到尿素罐中。

系统的工作过程：

1、系统建压和喷射过程

系统的工作压力在指定压力范围值之间，控制单元根据测量得到的系统压力控制阀a的开关，将系统的压力控制在此压力区间内；控制单元根据发动机的工况和其他因素计算并控制尿素喷射阀的喷射；当系统压力小于指定压力范围值的最低值时，开启阀a增压；当系统压力大于指定压力范围值的最高值时，关闭阀a。

2、卸压和清空过程

当控制单元收到系统关闭信号后，开始卸压和清空过程：