一种空气动力雾化尿素还原剂喷射控制系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种空气动力雾化尿素还原剂喷射控制系统，其特征在于：压缩空气主管的进气端设有调压阀，出气端分别与吹扫喷嘴用压缩空气分管和尿素还原剂储罐压缩空气分管相通，尿素还原剂储罐压缩空气分管连接在尿素还原剂容器上；吹扫喷嘴用压缩空气分管与单腔的尿素还原剂喷嘴相通，尿素还原剂输送管一端设在尿素还原剂容器内，另一端与尿素还原剂喷嘴相通，设在发动机排气管上的温度传感器和氮氧化物传感器与控制单元电连接。其经过过滤的尿素还原剂依靠压缩空气的动力驱动，在尿素喷嘴中混合雾化，依靠流量电磁阀的调节和控制，使尿素还原剂在单腔的喷嘴中雾化，达到对汽车尾气中的ＮＯＸ的净化处理。系统可靠，成本低廉，实用性强。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种空气动力雾化尿素还原剂喷射控制系统，应用于汽车发动机 行业，满足了欧IV以上的环保要求。技术背景汽车发动机排气中的有害成分主要是PM、N0x、HC及CO等。在过去2 3年里，低 排放发动机已经成为人们争论、关心、甚至渴望实现的一个理想。美国国家环保局(EPA) 2007排放法规要求汽车制造商同时减少废气的颗粒(PM) 和氮氧化物(NOx)两种污染物。这需要有相当的技巧，解决这个问题没有什么捷径可走。按 传统的方法，减少一种污染势必导致另一种污染的增加。汽车制造商似乎已经陷入了困境。在排放法规的压力下，一方面车用柴油机正不断进行技术升级和改进，另一方面， 选择恰当的后处理技术策略和装备，例如，SCR、DPF、DOC等。SCR技术的本质是利用尿素在高温下分解出NH3,作为还原剂的NH3和发动机排气 中的NOx在催化剂和温度的综合作用下进行反应，理想工况下生成无毒的N2和H2O,从而达 到净化的目的。SCR技术自70年代开始在国外作为发电厂等的固定源使用的脱硝技术而进 行了开发和广泛应用。为应对新的环保法规的要求，国外从90年已开始把SCR技术成功 移植到柴油汽车上，并相应进行了 SCR催化剂工艺技术和尿素还原剂的开发验证，实现了 工业化应用，例如，欧洲和日本。目前，欧洲的大多数造商已经开始坚定不移的采用SCR技 术来实现欧IV和欧V标准。国外如此热衷于SCR技术的原因，主要是SCR具有很多优点，例如，可以在排气温 度250 550°C的范围内具有50 85%的NOx去除效率，并能有效降低PM的排放水平；SCR 能轻松满足欧IV和欧V水平，也具有达到欧VI水平的潜力；目前达到欧IV采用的SCR技术， 发动机的燃油耗可降低3 6%;SCR催化剂不含有贵金属，比成本相对较低；SCR对车用燃 油的质量，特别是硫含量不敏感。基于以上分析，SCR后处理技术也最适合中国的车辆状况 和车用燃油状况。如果2008年在中国推广应用车载SCR后处理技术，必须解决好尿素还原剂供应、 尿素还原剂的控制剂量、尿素还原剂的雾化喷射、SCR催化剂转换效率、氨气泄露量等至关 重要的技术难点。上述各点都涉及到尿素还原剂的问题。在这些问题中，尿素还原剂的计 量控制和雾化喷射是一个关键点。它涉及到催化剂表面的堵塞问题、催化剂活性问题、尿素 还原剂腐蚀和结焦堵塞喷嘴的问题。根据国外公司的做法，汽车的排放达标通常是采用标准的E⑶和D⑶电子模块，并 同车载电脑进行通讯兼容。但系统的成本高昂，国内的汽车生产企业和汽车用户很难接受。在系统控制参数的选取中，可以选用以NOx或温度作为主控参数，各自有其优缺 点。在参数转化中，其特征在于选取智能控制单元的设定程序同构成所述的喷射控制系统 来控制的空气和尿素还原剂的比例。从化学计算的角度分析，尿素还原剂在温度高于150°c以上都会分解放出氨气，以实现对NOx的清除。但是，发动机处于冷启动、怠速或燃烧不充分阶段运转时，温度通常保 持在150°C以下，此时也能生成较多的HC和PM，这些成分能对SCR催化剂的微观孔道产生 堵塞问题，造成SCR转化效率下降。考虑到尿素还原剂水溶液为反应活性高的碱性液体，能 在低温下部分去除HC和PM，防止SCR催化剂堵塞失活，本专利技术的一种空气动力雾化尿素还 原剂喷射控制系统的尿素还原剂的流量从0到NOx化学计量的喷射量的最大值之间变化。国外公司在我国销售的后处理系统，并没有声明尿素还原剂的供给采用的是何种 类型的‘泵送动力源’，而是把和‘泵送动力源’有关部分和元器件集成打包在一起，并由 专门的硬壳体密封包装成无接缝的整体，变成一个独立的不可拆卸的单元模块，一次性购 买，一次性安装，一次性更换，国外公司专门负责维修；例如国外公司的DCU，其价格高昂， 4500 6000元/件左右；这个D⑶就具备液体压力输送和比例计量的功能。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种空气动力雾化尿素还原剂喷射控制系统，经过过 滤的尿素还原剂不需要尿素泵输送，仅依靠压缩空气的动力驱动，在尿素喷嘴中混合雾 化，依靠流量电磁阀的调节和控制，根据排气管反馈的温度或NOx参数，实现对尿素流量的 控制，使尿素还原剂在单腔的喷嘴中雾化，达到对汽车尾气中的NOx的净化处理。系统可靠， 成本低廉，实用性强。本技术的技术方案可以是这样实现的一种空气动力雾化尿素还原剂喷射控 制系统，包括气体流量电磁阀、手动液体开关、过滤器、液体流量电磁阀、单向阀、控制单 元、温度传感器、氮氧化物传感器、单腔的尿素还原剂喷嘴、发动机排气管、耐压尿素还原剂 容器盖、压缩空气主管、尿素还原剂输送管、发动机尾气、尿素还原剂储罐压缩空气分管、吹 扫喷嘴用压缩空气分管、尿素还原剂容器、调压阀组成；其特征在于压缩空气主管的进气 端设有调压阀，出气端分别与吹扫喷嘴用压缩空气分管和尿素还原剂储罐压缩空气分管相 通，尿素还原剂储罐压缩空气分管连接在尿素还原剂容器上；耐压尿素还原剂容器盖固定 在尿素还原剂容器；尿素还原剂储罐压缩空气分管上设有气体流量电磁阀和手动液体开 关；吹扫喷嘴用压缩空气分管上设有气体流量电磁阀、过滤器和单向阀并与单腔的尿素还 原剂喷嘴相通，尿素还原剂输送管一端设在尿素还原剂容器内，另一端与尿素还原剂喷嘴 相通，在尿素还原剂输送管上设有过滤器、液体流量电磁阀和单向阀；设在发动机排气管上 的温度传感器和氮氧化物传感器与控制单元电连接，控制单元与气体流量电磁阀、和液体 流量电磁阀电连接。所述的压缩空气主管的压力范围在0. 2 0. 5Mpa ；尿素还原剂储罐压缩空气分 管和吹扫喷嘴用压缩空气分管的压力范围等于0. 2 0. 5Mpa,由控制单元输出的信号来调 节气体流量电磁阀的开度。所述的液体流量电磁阀的开度由控制单元输出的信号来调节；尿素流量是可变 的。所述的控制单元的输入信号来自于温度传感器，或氮氧化物传感器，或温度传感 器和氮氧化物传感器输出信号拟合的结果。所述的耐压尿素还原剂容器盖由不锈钢或塑料材质制成；尿素还原剂容器是由厚 度3 3. 5mm的不锈钢板焊制而成，或由聚乙烯/聚丙烯改性材料滚塑而成的厚度4 6mm4耐压材料制成。所述喷嘴为单腔的尿素还原剂喷嘴，尿素还原剂输送管输送的还原剂液体在单腔 的尿素还原剂喷嘴混合，形成颗粒尺寸在0. 5 50 μ m气雾混合物。本技术的积极效果是采用可靠性很高和价廉的工业热电偶测量的温度作为 主控参数控制尿素流量，使尿素还原剂在二腔混合单元中充分雾化，到消除NOx的目的。该成本相当于进口系统的约1/2-1/3，可靠性高，容易依靠国内资源实现工业化应 用。附图说明图1为本技术的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术做进一步的描述如图1所示，一种空气动力雾化尿 素还原剂喷射控制系统，由气体流量电磁阀1、2、手动液体开关3、过滤器4、液体流量电磁 阀5、单向阀6、控制单元7、温度传感器8、氮氧化物传感器9、单腔的尿素还原剂喷嘴10、发 动机排气管11、耐压尿素还原剂容器盖12、压缩空气主管13、尿素还原剂输送管14、发动机 尾气15、尿素还原剂储罐压缩空气分管16、吹扫喷嘴用压缩空气分管17、尿素还原剂容器 18、调压阀19组成；其特征在于压缩空气主本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气动力雾化尿素还原剂喷射控制系统，包括：气体流量电磁阀（１）（２）、手动液体开关（３）、过滤器（４）、液体流量电磁阀（５）、单向阀（６）、控制单元（７）、温度传感器（８）、氮氧化物传感器（９）、单腔的尿素还原剂喷嘴（１０）、发动机排气管（１１）、耐压尿素还原剂容器盖（１２）、压缩空气主管（１３）、尿素还原剂输送管（１４）、发动机尾气（１５）、尿素还原剂储罐压缩空气分管（１６）、吹扫喷嘴用压缩空气分管（１７）、尿素还原剂容器（１８）、调压阀（１９）组成；其特征在于：压缩空气主管（１３）的进气端设有调压阀（１９），出气端分别与吹扫喷嘴用压缩空气分管（１７）和尿素还原剂储罐压缩空气分管（１６）相通，尿素还原剂储罐压缩空气分管（１６）连接在尿素还原剂容器（１８）上；耐压尿素还原剂容器盖（１２）固定在尿素还原剂容器（１８）；尿素还原剂储罐压缩空气分管（１６）上设有气体流量电磁阀（２）和手动液体开关（３）；吹扫喷嘴用压缩空气分管（１７）上设有气体流量电磁阀（１）、过滤器（４）和单向阀（６）并与单腔的尿素还原剂喷嘴（１０）相通，尿素还原剂输送管（１４）一端设在尿素还原剂容器（１８）内，另一端与尿素还原剂喷嘴（１０）相通，在尿素还原剂输送管（１４）上设有过滤器（４）、液体流量电磁阀（５）和单向阀（６）；设在发动机排气管（１１）上的温度传感器（８）和氮氧化物传感器（９）与控制单元（７）电连接，控制单元（７）与气体流量电磁阀（１）（２）、和液体流量电磁阀（５）电连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张克金，王丹，魏晓川，崔龙，张苡铭，刘国军，董鹤维，
申请(专利权)人：中国第一汽车集团公司，
类型：实用新型
国别省市：82[中国|长春]