CN103266938A

CN103266938A - 一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统

Info

Publication number: CN103266938A
Application number: CN2013101897166A
Authority: CN
Inventors: 尹燕升; 戈非; 邢喜春; 朱宏志; 沈润; 贾昭远
Original assignee: FAW Group Corp
Current assignee: FAW Group Corp
Priority date: 2013-05-21
Filing date: 2013-05-21
Publication date: 2013-08-28

Abstract

一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，属于车用尿素喷射系统设计的技术领域。包括尿素箱（1）、尿素箱温度及液位传感器（2）以及用于尿素箱换热的加热控制阀（6）和加热水管（10），其特征在于：在尿素箱的底部装有和喷嘴（4）分开的尿素计量阀（5），尿素计量阀（5）下端连接有混合腔（3），混合腔（3）一端通过气体控制阀（7）和气管（8）管路连接，另一端通过加热混合管（9）和喷嘴（4）管路连接。本发明取消尿素溶液水解过程对排气管路的苛刻要求，结构简单，便于整车布置；降低尿素溶液结晶风险，提高系统可靠性；打破国际供应商垄断局面，充分发挥自主产品的技术和市场竞争力。

Description

一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统

技术领域：

本发明属于车用尿素喷射系统设计的技术领域，特别涉及一种取消液态尿素水溶液在排气管中的水解过程，采用对尿素溶液进入排气管之前进行加热、完成其水解过程的空气辅助尿素喷射系统。

背景技术：

国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规中排气污染物的限值与国Ⅲ排放法规相比，柴油机排气污染物（主要是颗粒和氮氧化合物）的限值降低很多。在发动机机内很难同时实现降低上述两种排气污染物，使发动机排放达到国Ⅳ、国Ⅴ排放法规的要求，因此SCR系统成为满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规的策略之一，其能有效降低排气污染物中氮氧化合物的含量，使发动机的排气污染物满足国Ⅳ、国Ⅴ的排放法规要求。

目前成熟的尿素液喷射系统都是国外公司生产的，有的采用直喷技术，有的采用空气辅助喷射技术，均需要尿素水溶液在排气管中完成其水解、释放出氨气的过程，因此，系统对于排气温度、喷嘴安放位置到催化器入口的距离有严格要求，不易整车结构布置；同时，尿素溶液在排气管中进行水解易产生尿素结晶，影响排气背压和发动机性能。

发明内容：

本发明的目的在于降低尿素喷嘴在排气管路上固定位置的严格要求，取消尿素水溶液在排气管中水解、释放氨气的过程；采用对尿素溶液进入排气管之前对其进行加热，完成其水解过程。

一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，由包括尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2以及用于尿素箱换热的加热控制阀6和加热水管10，在尿素箱的底部直接连接尿素计量阀5，尿素计量阀5下端连接有混合腔3，混合腔3一端通过气体控制阀7和气管8管路连接，另一端通过加热混合气管9和喷嘴4管路连接。

所述的加热混合气管9加热源可以为电或发动机排气。

本发明的积极效果是：本发明对尿素溶液混合气管采用加热方法，使得尿素水溶液在进入排气管前就完成其水解过程，因此取消了对排气温度、排气管路光洁度、排气管路直线度的要求，降低尿素溶液在排气管中结晶的风险和排气管路生产制造工艺成本。结构简单，便于整车布置，提高系统可靠性；打破国际供应商垄断局面，充分发挥自主产品的技术和市场竞争力。

附图说明：

图1为本发明的系统示意图。

图中由尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2、混合腔3、尿素喷嘴4、尿素计量阀5、加热控制阀6、气体控制阀7、气管8、加热混合管9和加热水管10组成。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的描述：

如图1所示一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，由包括尿素箱1、尿素箱温度及液位传感器2以及用于尿素箱换热的加热控制阀6和加热水管10，在尿素箱的底部装有和喷嘴4分开的尿素计量阀5，尿素计量阀5下端连接有混合腔3，混合腔3一端通过气体控制阀7和气管8管路连接，另一端通过加热混合管9和喷嘴4管路连接。

所述的加热混合气管9加热源可以为电或发动机排气。

加热管可以为软管或金属管，只要其能够耐尿素水溶液和耐300℃以下的高温即可。若加热源为电，则电阻丝放在管路中间，电阻丝两端通以电压加热电阻丝，混合气流经管路时被加热后完成水解过程；若加热源为发动机排气，则加热混合管9需采用套管形式，内部管路流经发动机排气，外部管路和内部管路间流经气液混合体，气液混合体经管路时被内部管路加热后完成水解过程。

尿素喷射系统的目的是降低排气中的氮氧化物，化学反应原理是尿素水溶液通过加热水解、释放出氨气，氨气与排气中的氮氧化物反映生成氮气和水，最终使发动机排气满足排放法规的要求；因此常规的尿素喷射系统在尿素进入排气管路后，需要与排气进行混合、热交换，最终将尿素水溶液中的氨气释放出来，此过程称为尿素水解过程；为了保证尿素水解过程顺利完成、降低尿素结晶风险，需要对排气的温度、排气管路的光洁度、排气管路的直线度均作一定的要求，这样的严格要求对整车的布置提出了很大的挑战，不利于尿素喷射系统的应用；本发明对尿素溶液混合气管采用加热方法，使得尿素水溶液在进入排气管前就完成其水解过程，因此取消了对排气温度、排气管路光洁度、排气管路直线度的要求，降低尿素溶液在排气管中结晶的风险和排气管路生产制造工艺成本。

本发明的技术方案是这样实现的：

目前车用尿素水溶液具有在-11.5℃结晶变为固态的物理特性，由于车的最低使用环境温度为-40℃，因此，尿素喷射系统要想在-40℃和-11.5℃环境温度间正常工作，尿素喷射系统必须具备加热功能，能够将固态的尿素水溶液加热融化成液态。

1、ECU根据输入的环境温度及尿素箱内尿素溶液温度信息，控制加热控制阀6的开起和关闭，实现对尿素箱内尿素溶液的解冻和加热控制。

2、ECU根据当前发动机工况和氮氧化物的转化效率需求，确定尿素目标喷射量，然后ECU控制尿素计量阀5打开，尿素溶液流过尿素计量阀5，当流经尿素计量阀5的尿素溶液达到ECU的目标喷射量时，ECU控制尿素计量阀5关闭，ECU通过控制尿素计量阀5的开起时长，达到精确控制尿素喷射量的目的。

3、通过计量阀的尿素溶液到达混合腔3后，与压缩空气进行混合，形成均匀气液混合物。

4、尿素气液混合物通过加热混合管9加热，完成尿素水溶液的水解过程，然后混合物被输送到尿素喷嘴4，喷射到排气管中，完成整个尿素喷射系统的计量、水解、喷射过程。

由于计量阀与喷嘴分开，计量阀远离喷嘴，尿素喷射控制相对于发动机排气间存在混合管9对应尿素传递上的时间延迟，发动机动态工况循环下，经测试，排气氮氧化物的转化效率在75%左右，能满足国Ⅳ、Ⅴ排放法规要求。

Claims

1.一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，包括尿素箱（1）、尿素箱温度及液位传感器（2）以及用于尿素箱换热的加热控制阀（6）和加热水管（10），其特征在于：在尿素箱的底部直接装有尿素计量阀（5），尿素计量阀（5）下端连接有混合腔（3），混合腔（3）一端通过气体控制阀（7）和气管（8）管路连接，另一端通过加热混合管（9）和喷嘴（4）管路连接。

2.根据权利要求1所述的一种采用混合管加热方法的气体辅助尿素喷射系统，其特征在于：所述的加热混合管（9）加热源可以为电或发动机排气。