空气辅助混合式气驱尿素喷射系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统及方法，其包括：尿素罐、支架、进气建压管、尿素出液管、空气辅助气管、空气辅助混合腔、尿素喷射管、机械式喷嘴、排气泄压管、电磁阀开关装置、以及控制器，其中电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。本发明专利技术可提高气驱SCR系统尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免喷射结束后尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免尿素结晶导致的阀体故障所引起的尿素罐建压和泄压失效等问题，使系统可靠性得到大幅提升。在整体结构上，本发明专利技术将所有零部件集成设计，简化了安装，便于后期维护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统及方法。
技术介绍
选择性催化还原(简称SCR)技术是降低柴油车尾气排放中NOx的一项技术，即在催化剂的作用下，在排气管中喷入还原剂氨或尿素，将尾气中的NOx还原成N2和H2O，达到消除NOx的目的。现有的气驱SCR系统尿素喷嘴为一体式计量直喷喷嘴，其喷射雾化效果不好，通常喷雾粒径超过100um，喷嘴的喷射角度较大(喷射角度定义为尿素喷射夹角中线方向与排气管中心线的夹角)，尿素容易被喷射到排气管内管壁上，产生结晶，严重可导致管路堵塞。同时一体式计量直喷喷嘴的故障率较高，发生故障之后，往往需要整体更换喷嘴，成本很高。同时车辆下电后，尿素喷射管内的尿素没有被清空，尿素残留在尿素喷射管和喷嘴内，导致低温下尿素喷射管内的尿素容易结冰，不易被解冻，影响系统工作。而且一体式计量直喷喷嘴容易受长期残留的尿素腐蚀的影响，缩短使用寿命。现有气驱SCR系统采用直动活塞结构的双联电磁阀组件，排气阀内泄压口处容易产生尿素结晶，导致阀体关闭不严从而引起建压和泄压故障；同时尿素结晶会腐蚀执行机构弹簧，导致动作失效。最后，现有气驱SCR系统的零部件比较分散，集成度不高，安装和后期维护不方便。
技术实现思路
本专利技术目的是：提供一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统及方法，可以提高尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免阀体故障导致的尿素罐建压和泄压失效等问题。本专利技术的第一技术方案是：一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其包括尿素罐、设置在尿素罐上的支架、设置在支架上且与尿素罐内部连通的进气建压管、与尿素罐内部连通的尿素出液管、设置在支架上的空气辅助气管、设置在支架上且输入端分别与尿素出液管和空气辅助气管相连通的空气辅助混合腔、与空气辅助混合腔输出端相连的尿素喷射管、与尿素喷射管的输出端相连的机械式喷嘴、与尿素罐内部连通的排气泄压管、设置在支架上且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架上且控制整个系统工作的控制器，其中电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。在第一技术方案的基础上，进一步包括如下附属技术方案：所述控制器的逻辑模块包括：主状态机模块、建压模块、诊断模块、喷射模块、泄压模块、和吹扫模块。所述空气辅助混合腔、尿素喷射管和机械式喷嘴形成空气辅助混合式尿素喷射单元。所述进气建压管的输入端与车载空气压缩机相连并至少包括进、排气控制部分，在系统工作开始时(车辆上电)，三联电磁阀组件中的进气建压阀打开为尿素罐建压；系统工作结束时(车辆下电)，三联电磁阀组件中的排气泄压阀打开为尿素罐泄压；三联电磁阀组件中的减压开关阀在车辆上电后即打开，为空气辅助混合腔中的尿素与空气的混合喷射提供气压，以及车辆下电后对尿素喷射管进行吹扫清空，同时尿素出液管将带压力的尿素溶液压送至空气辅助混合腔中，尿素溶液与另一路减压后的压缩空气在空气辅助混合腔中进行混合，尿素溶液和空气的混合物经由尿素喷射管输送，通过机械喷嘴喷射到排气管中。所述控制器采集传感器信号，且传感器信号至少包括尿素溶液温度、尿素罐内压力、尿素溶液液位、发动机信号。所述进气建压阀为常闭状态，而排气泄压阀为常开状态，且排气泄压阀为直动膜片结构。所述尿素罐的工作压力范围0.65～0.75MPa，最大工作压力1.4Mpa。本专利技术的第二技术方案是：一种空气辅助混合式气驱尿素喷射方法，其包括：S1：为尿素罐提供具有一定压力的压缩空气；S2：打开三联电磁阀组件的进气建压阀，将压缩空气引入内有尿素溶液的罐体，利用压缩空气将罐体内尿素溶液进行加压并达到一定的压力；S3：受压空气将尿素溶液压送至空气辅助混合腔中，尿素溶液流量通过尿素溶液计量阀进行控制，同时尿素溶液与另一路减压后的压缩空气在空气辅助混合腔中进行混合；S4：混合后的尿素溶液与空气混合物经过尿素喷射管传输，通过机械式喷嘴喷射到排气管中；S5：车辆下电后，三联电磁阀组件的排气泄压阀打开，对尿素罐内的压力进行泄压，同时将尿素出液管内的部分尿素倒抽至尿素罐内；S6：最后，三联电磁阀组件的减压开关阀继续开启工作一段时间，吹扫清空空气辅助混合腔、尿素喷射管以及机械式喷嘴内的尿素。本专利技术优点是：本专利技术可以提高尿素喷射雾化效果，提高NOx的转化效率，避免尿素残留在尿素喷射管中的结晶和结冰风险，避免阀体故障导致的建压和泄压失效等问题。同时本专利技术采用独立的控制器，优化的控制逻辑，可以保证系统的正常运行，系统的可靠性大大提高。在整体结构上，本专利技术区别于传统的气驱尿素喷射系统的零散结构，将所有零部件集成设计，简化了安装，便于后期维护。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步描述：图1为本专利技术的主视图；图2为本专利技术的系统结构图；图3为本专利技术中主状态机模块的工作流程示意图；图4为本专利技术中建压模块的工作流程示意图；图5为本专利技术中诊断模块的工作流程示意图；图6为本专利技术中喷射模块的工作流程示意图；图7为本专利技术中泄压模块的工作流程示意图；图8为本专利技术中吹扫模块的工作流程示意图。具体实施方式实施例：如图1-2所示，本专利技术提供了一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统的第一实施例，其包括：尿素罐10、设置在尿素罐10上的支架12、设置在支架12上且与尿素罐10内部连通的进气建压管21、与尿素罐10内部连通的尿素出液管22、设置在支架12上的空气辅助气管23、设置在支架12上且输入端分别与尿素出液管22和空气辅助气管23相连通的空气辅助混合腔24、与空气辅助混合腔24输出端相连的尿素喷射管25、与尿素喷射管25的输出端相连的机械式喷嘴26、与尿素罐10内部连通的排气泄压管27、设置在支架12上且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架12上且控制整个系统工作的控制器30。电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，其中三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。尿素罐10是盛装尿素溶液的容器，其工作压力范围0.65～0.75MPa，最大工作压力1.4Mpa。支架12是将尿素罐10安装在车架上的部件，同时也是部分零部件的安装载体。尿素罐10和支架12构成了整个尿素喷射系统的集成安装主体，同时起到了保护零部件的作用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其包括：尿素罐、设置在尿素罐上的支架、设置在支架上且与尿素罐内部连通的进气建压管、与尿素罐内部连通的尿素出液管、与尿素罐内部连通的排气泄压管、设置在支架上且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架上且控制整个系统工作的控制器，其特征在于其还包括设置在支架上的空气辅助气管、设置在支架上且输入端分别与尿素出液管和空气辅助气管相连通的空气辅助混合腔、与空气辅助混合腔输出端相连的尿素喷射管、和与尿素喷射管的输出端相连的机械式喷嘴，所述电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。

【技术特征摘要】
1.一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其包括：尿素罐、设置在
尿素罐上的支架、设置在支架上且与尿素罐内部连通的进气建压管、与尿素
罐内部连通的尿素出液管、与尿素罐内部连通的排气泄压管、设置在支架上
且控制各个管路通断的电磁阀开关装置、以及设置在支架上且控制整个系统
工作的控制器，其特征在于其还包括设置在支架上的空气辅助气管、设置在
支架上且输入端分别与尿素出液管和空气辅助气管相连通的空气辅助混合
腔、与空气辅助混合腔输出端相连的尿素喷射管、和与尿素喷射管的输出端
相连的机械式喷嘴，所述电磁阀开关装置包括尿素溶液计量阀和三联电磁阀
组件，而三联电磁阀组件包括进气建压阀、排气泄压阀、和减压开关阀。
2.根据权利要求1所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其
特征在于：所述控制器的逻辑模块包括：主状态机模块、建压模块、诊断模
块、喷射模块、泄压模块、和吹扫模块。
3.根据权利要求2所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其
特征在于：所述空气辅助混合腔、尿素喷射管和机械式喷嘴形成空气辅助混
合式尿素喷射单元。
4.根据权利要求3所述的一种空气辅助混合式气驱尿素喷射系统，其
特征在于：所述进气建压管的输入端与车载空气压缩机相连，在系统工作开
始时，三联电磁阀组件中的进气建压阀打开为尿素罐建压；系统工作结束时，
三联电磁阀组件中的排气泄压阀打开为尿素罐泄压；三联电磁阀组件中的减
压开关阀在车辆上电后即打开，为尿素混合喷射提供气压，以及车辆下电后
对尿素喷射管进行吹扫清空；同时尿素出液管将带压力的尿素溶液输送至空
气辅助混合腔中，尿素溶液与另一路减压后的压缩空气在空气辅助混合腔中
进行混合，尿素溶液和空气的混合物经由尿素管输送，通过...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭小飞，许新，陶春松，
申请(专利权)人：苏州新力迈特汽车系统有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32