[发明专利]尿素计量泵装置及其尿素计量供给方法

权利要求书

1.尿素计量泵装置，主要包括压缩空气流动通道(37)、尿素溶液回流通道(35)、混合室(16)，所述压缩空气流动通道(37)包括依次连通的压缩空气接头(11)、压缩空气电磁阀(12)、压缩空气调压阀(13)；所述尿素溶液回流通道(35)包括依次连通的尿素进液接头(2)、隔膜泵(4)、尿素回流接头(8)；所述隔膜泵(4)两端分别设置进液单向阀(6)、出液单向阀(7)，隔膜泵(4)由步进电机(5)驱动；所述压缩空气流动通道(37)通过第一单向阀(15)与混合室(16)相连，所述尿素溶液回流通道(35)通过第二单向阀(10)与混合室(16)相连；所述混合室(16)的出口依次与混合物喷射接头(18)、喷嘴(22)连接；其特征在于，所述尿素进液接口(2)和压缩空气接口(11)位于同一侧，分别与尿素箱(20)和压缩空气罐(21)的接管相连；所述混合物喷射接口(18)和尿素回流接口(8)位于同一侧，尿素回流接口(8)与尿素箱(20)相连，尿素进液接口(2)与尿素回流接口(8)所在的侧面是相对的两个侧面；还包括能够与发动机控制单元(23)连接的辅助控制单元(19)，所述压缩空气流动通道(37)上设置第一压力传感器(14)，所述尿素溶液回流通道(35)上设置有第二压力传感器(9)，混合室(16)附近设置加热器(17)，所述尿素溶液回流通道(35)上尿素回流接头(8)与第二单向阀(10)之间设置有尿素电磁阀(7)，所述第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)、压缩空气电磁阀(12)、尿素电磁阀(7)、步进电机(5)、加热器(17)均与辅助控制单元连接(19)；所述辅助控制单元(19)根据从发动机控制单元(23)接收的转速、负荷工况信号，计算出需要喷射的尿素量，并输出电流信号控制步进电机(5)的转速，进而驱动膜片泵(4)、尿素电磁阀(7)、压缩空气电磁阀(12)；第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)检测压缩空气流动通道(37)、尿素溶液回流通道(35)内的压力，并将数据传输给辅助控制单元(19)；所述辅助控制单元(19)用于接收第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)的信号来检测尿素结晶的情况，并根据尿素结晶的情况控制加热器(17)的工作。

2.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述混合室(16)由第一底座(24)和第二底座(25)组合而成，所述尿素进液接口(2)、隔膜泵(4)、压缩空气接头(11)、压缩空气电磁阀(12)、压缩空气调压阀(13)、第一单向阀(15)、第二单向阀(10)、第一压力传感器(14)、第二压力传感器(9)均安装在第一底座(24)上；尿素回流接口(8)、混合喷射接口(18)、尿素电磁阀(7)及加热体器(17)部件安装在第二底座(25)上。

3.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述第一压力传感器(14)设置在所述压缩空气调压阀(13)和第一单向阀(15)之间。

4.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述压缩空气电磁阀(12)在不通电的情况下保持关闭状态，所述尿素电磁阀(7)在不通电的情况下保持打开状态。

5.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述加热器(17)靠近混合室(16)的压缩空气入口处。

6.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述混合室(16)的通道为弧形通道。

7.根据权利要求2所述的尿素计量泵装置，其特征在于，所述第一底座(24)、第二底座(25)上还设置有覆盖第一底座(24)、第二底座(25)的尿素计量泵罩盖(26)；辅助控制单元(19)固定在所述罩盖(26)上，所述罩盖(26)上还装有覆盖辅助控制单元(19)的辅助控制单元罩盖(27)。

8.根据权利要求1所述的尿素计量泵装置尿素计量供给方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)待机：压缩空气电磁阀(12)关闭，压缩空气流动通道(37)中没有空气的流动；步进电机(5)停机，尿素溶液通道中没有尿素溶液的进入；尿素电磁阀(7)打开，上一工作循环时尿素溶液回流通道(35)内残留的尿素溶液从尿素回流接口(8)流向尿素箱(20)；

(2)填充尿素溶液：发动机控制单元(23)将转速、负荷等工况信号发送至辅助控制单元(19)，辅助控制单元(19)根据发动机控制单元(23)的电信号，判断是否处于激活填充状态的工况；如果条件满足，驱动步进电机(5)以一恒定转速运动，并带动隔膜泵(4)工作，尿素溶液从尿素箱(20)通过尿素进液接口(2)进入到尿素计量泵装置(1)中，并通过进液单向阀(3)、隔膜泵(4)和出液单向阀(6)进入尿素通道，此时尿素电磁阀(7)处于开启状态，尿素溶液通过尿素回流接口(8)流回尿素箱(20)；第二压力传感器(9)检测尿素流动通道内的压力，若压力值小于预设值P₁，则表示尿素箱(20)内尿素溶液不足，需要添加尿素溶液；若压力值大于预设值P₂，则表示尿素溶液流动通道中存在尿素结晶或空气，隔膜泵(4)需要继续工作；如压力值处于[P₁，P₂]之间时，则表示填充完毕，关闭尿素电磁阀(7)，隔膜泵(4)停止工作；P₁，P₂为尿素泵正常工作时，第二压力传感器(9)测得的数值区间；

(3)供给尿素溶液：辅助控制单元(19)根据发动机控制单元(23)的工况电信号计算所需喷射的尿素量，驱动步进电机(5)按需求转速运动，带动隔膜泵(4)工作，尿素溶液从尿素箱(20)通过尿素进液接口(2)进入到尿素计量泵装置(1)中，通过进液单向阀(3)、隔膜泵(4)和出液单向阀(6)进入尿素通道，此时尿素电磁阀(7)处于关闭状态，尿素溶液进入尿素压力通道(36)，当压力大于第二单向阀(10)中弹簧预紧力时，进入混合室(16)；同时，辅助控制单元(19)驱动压缩空气电磁阀(12)打开，压缩空气从压缩空气罐(21)通过压缩空气接口(11)进入到尿素计量泵装置(1)中，通过压缩空气调压阀(13)进入压缩空气流动通道(37)，当压力大于第一单向阀(15)中弹簧预紧力时，进入混合室(16)；尿素溶液与空气在混合室(16)充分混合后，从混合物喷射接口(18)流向喷嘴(22)，并最终进入到发动机排气系统中；同时，辅助控制单元(19)根据压缩空气流动通道和尿素流动通道上的第一压力传感器(14)和第二压力传感器(9)检测的压力信号判断尿素结晶情况，当出现尿素结晶时，启动加热器(17)，对混合室(16)进行加热，融化尿素结晶；

(4)吹扫：辅助控制单元(19)根据发动机控制单元(23)的工况电信号，判断发动机是否属于停机状态，如果发动机停机，辅助控制单元(19)控制步进电机(5)停止运动，隔膜泵(4)停止工作，打开尿素电磁阀(7)，由于进液单向阀(3)、出液单向阀(6)和第二单向阀(10)的作用，尿素溶液从尿素进液接口(2)和尿素回流接口(8)流回尿素箱(20)中，同时，打开压缩空气电磁阀(12)，压缩空气继续从喷嘴(22)处喷出，并将混合室(16)及其之后管路中的尿素溶液带出。