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CN111197516A - 一种独立计量气驱尿素喷射系统 - Google Patents

一种独立计量气驱尿素喷射系统 Download PDF

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CN111197516A
CN111197516A CN202010026139.9A CN202010026139A CN111197516A CN 111197516 A CN111197516 A CN 111197516A CN 202010026139 A CN202010026139 A CN 202010026139A CN 111197516 A CN111197516 A CN 111197516A
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CN
China
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urea
valve
injection system
metering
gas
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Application number
CN202010026139.9A
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张贵华
李冠霖
尹燕升
朱宏志
贾昭远
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FAW Jiefang Automotive Co Ltd
Original Assignee
FAW Jiefang Automotive Co Ltd
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Abstract

本发明涉及一种独立计量气驱的尿素喷射系统，所述尿素喷射系统包括依次连接的储气装置、尿素储存装置、计量单元及喷射装置；所述计量单元包括依次连接的控制阀、尿素轨及计量阀；所述尿素轨上设置有轨压传感器；所述尿素储存装置和所述控制阀相连接。本发明提供的系统通过独立计量单元的控制阀关闭，阻挡尿素罐内的压力向尿素喷嘴传递，实现尿素系统熄火后不排气的功能，同时独立计量单元能够准确控制尿素喷射量，尿素喷嘴可以采用机械喷嘴，结构简单，降低尿素喷嘴冻裂的风险。

Description

一种独立计量气驱尿素喷射系统
技术领域
本发明涉及尿素喷射系统技术领域，具体涉及一种独立计量气驱尿素喷射系统。
背景技术
目前，随着排放法规的逐渐严格，商用车柴油发动机多数采用尿素喷射系统减少尾气中的氮氧化物排放。尿素喷射系统可以分为尿素泵驱动式、气体驱动式和气体辅助式三大类。气体驱动式尿素喷射系统，因为没有尿素泵，系统结构简单，成本低被采用。
目前，气体驱动式尿素喷射系统分为排气式和非排气式两种，排气式在车辆熄火后进行排气，增加了对整车压缩空气的需求量，应用在轻型车等小型车辆时，空压泵功率小，车辆储气筒容量小，同时山区气动刹车需要消耗压缩空气，从而造成用户等待车辆充气的不良体验，非排气式的尿素系统压力大，电控尿素喷嘴在寒区容易出现冻裂风险，可以采用-11℃后控制排气控制，并且控制尿素喷嘴喷射一段时间冻裂解决，但停车后向排气管内喷射尿素，容易造成排气管中的尿素结晶。
CN101975102A公开了一种气动式单尿素箱全放气清空管路SCR尿素系统，能够通过进排气阀实现尿素系统的气动式控制。系统需求整车提供的压缩气体充足，应用在轻型车等小型车辆时，空压泵功率小，车辆储气筒容量小，同时山区气动刹车需要消耗压缩空气，从而造成用户等待车辆充气的不良体验。同时其通过-11℃控制排气，并且控制尿素喷嘴喷射一段时间解决喷嘴冻裂问题，但停车后向排气管内喷射尿素，容易造成排气管中的尿素结晶。
CN101975101A公开了一种气动式单尿素箱非放气清空管路SCR尿素系统，实现了系统不排气的功能。但不排气后的尿素系统压力大，电控尿素喷嘴在寒区容易出现冻裂风险。
CN106640294A公开一种双压力传感器式气驱尿素喷射系统及控制方法，对系统压力进行检测的气路压力传感器和能对喷射压力进行检测的液路压力传感器，ECU通过对气路压力传感器和液路压力传感器信号的综合分析，实现对尿素喷嘴的精度控制、对尿素喷嘴工作状态的精确判断、以及实现对尿素滤清器按阻力精确定时保养。但是，只是通过增加压力传感器，提高了尿素控制精度和故障诊断能力，无法解决气驱系统不排气和尿素喷嘴冻裂的问题。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种独立计量气驱尿素喷射系统，本发明提供的系统通过独立计量单元的控制阀关闭，阻挡尿素罐内的压力向尿素喷嘴传递，实现尿素系统熄火后不排气的功能，同时独立计量单元能够准确控制尿素喷射量，尿素喷嘴可以采用机械喷嘴，结构简单，降低尿素喷嘴冻裂的风险。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种独立计量气驱的尿素喷射系统，所述尿素喷射系统包括依次连接的储气装置、尿素储存装置、计量单元及喷射装置；
所述计量单元包括依次连接的控制阀、尿素轨及计量阀；所述尿素轨上设置有轨压传感器；
所述尿素储存装置和所述控制阀相连接；
所述喷射装置和所述计量阀相连接。
本发明提供的独立计量气驱尿素喷射系统，通过增加电控进气阀控制压缩气体进入尿素罐，同时在系统中增加独立的计量单元，通过独立的计量单元并结合EDU实现对系统中各阀门的动态控制来实现压缩气体进入尿素罐，同时调控尿素罐内的压力向尿素喷嘴传递，能够保证尿素罐不排气，通过独立计量装置的压力传感器和电控阀，精确控制尿素喷射量，同时独立计量单元能够准确控制尿素喷射量，同时尿素喷嘴采用机械喷嘴，结构简单，可以避免尿素喷嘴冻裂的问题。
作为本发明优选的技术方案，所述储气装置包括依次连接的储气设备、第一滤清器和气阀。
优选地，所述储气装置内储存有压缩气体。
优选地，所述气阀为电控进气阀。
作为本发明优选的技术方案，所述尿素储存装置包括依次连接的尿素罐和第二滤清器。
优选地，所述气阀和所述尿素罐相连接。
优选地，所述尿素罐上设置有压力传感器、温度传感器及液位传感器。
优选地，所述第二滤清器和所述计量单元相连接。
优选地，所述压力传感器检测的压力值小于预设值时，所述气阀开启。
作为本发明优选的技术方案，所述喷射装置包括喷嘴。
优选地，所述喷嘴为机械喷嘴。
本发明中采用的机械喷嘴，结构简单，能够显著降低尿素喷嘴冻裂的问题。
作为本发明优选的技术方案，所述尿素喷射系统还包括加热单元。
优选地，所述加热单元包括依次连接热水供给装置、水阀、加热部及冷水返回装置。
优选地，所述加热部包括并联的第一加热部和第二加热部。
作为本发明优选的技术方案，所述第一加热部设置于所述尿素罐内。
优选地，所述第二加热部设置于所述计量单元内。
本发明中，通过将车辆中部件的换热降温产生的热水用于尿素喷射系统中对尿素进行加热解冻，以防止尿素的凝固或析出，进一步地，有效地提高了热能的高效利用。
作为本发明优选的技术方案，所述尿素储存装置和第二滤清器间的管路为电加热管路。
优选地，所述第二滤清器和计量单元之间的管路为电加热管路。
优选地，所述计量单元和喷射装置之间的管路为电加热管路。
本发明中，上述管路在尿素存储装置中的尿素温度低于预设温度时开始加热，从而避免由于管路的堵塞而导致的尿素无法喷射而进行的利用。
作为本发明优选的技术方案，所述轨压传感器检测的轨压值大于预设轨压值，所述计量阀开启。
本发明中，通过对计量单元的设置实现了对尿素喷射的控制，进一步地，可以防止低压下压缩空气的损耗，实现压缩空气的高效合理的利用。
作为本发明优选的技术方案，所述液位传感器检测的液位值小于预设液位值，所述控制阀关闭。
优选地，所述控制阀为常关阀。
优选地，所述温度传感器检测的温度值小于预设温度值，所述水阀开启。
本发明中，通过对控制阀的合理设置，在车辆熄火后，带压的尿素溶液可以停留在尿素存储装置中，实现系统中在熄火后不自行排气的目的，以根除用户等待车辆充气的不良体验。进一步地，本发明中，通过在尿素储存装置上设置液位传感器，以防止压缩气体进入独立计量单元和尿素滤清器中，以避免压缩空气不必要的损失和浪费，从而提高压缩空气的利用率。
作为本发明优选的技术方案，所述尿素储存装置中设置有用于维修或添加尿素时排气的阀门。
优选地，所述阀门设置于尿素罐上。
优选地，优选阀门为手动机械阀。
本发明中，在尿素存储装置上设置有用于维修或添加尿素排气时的阀门，在添加尿素或维修时，将阀门打开将压缩气体排出，以保证添加尿素时尿素系统的安全性。
本发明中上述预设值可以根据实际应用场景自行合理设置。进一步地，本发明中水阀、气阀、控制阀和计量阀可以通过EDU或者其他智能控制系统相连利用传感器来实现各阀门的自动控制，也可以按需手动控制。
本发明提供的独立计量尿素喷射系统，通过独立计量单元和喷嘴的设计解决了现有技术中存在的问题。进一步地，该系统中储气装置中的压缩气体经管路输送至所述尿素储存装置中，为尿素增压；当设置于尿素储存装置中的压力传感器检测到压力值大于预设值时，气阀关闭同时和尿素储存装置相连的计量单元中的控制阀开启，从而将尿素溶液输送至计量单元内，此时计量单元中的计量阀为关闭状态，同时计量单元内的尿素在尿素轨中进行增压，当尿素轨上设置的轨压传感器检测的轨压值大于预设值时，计量阀开启；尿素溶液进入喷射装置完成尿素的喷射。
与现有技术方案相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明中，通过对尿素喷射系统中各单元的合理配置，实现了尿素系统熄火后不排气的功能。
(2)本发明中，通过设置独立的计量单元实现对尿素喷射量准确控制，同时尿素喷嘴可以采用机械喷嘴，结构简单，降低尿素喷嘴冻裂的风险。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种独立计量气驱的尿素喷射系统示意图；
图2是本发明实施例提供的尿素喷射系统控制反馈示意图；
1-水阀，2-阀门，3-气阀，4-压力传感器，5-温度传感器，6-液位传感器， 7-控制阀，8-尿素轨，9-计量阀，10-轨压传感器。
下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：
实施例1
本实施方式提供了一种独立计量气驱的尿素喷射系统，如图1所示，目前汽车行业中使用的尿素喷射系统，分为排气式和非排气式两种，排气式在车辆熄火后进行排气，增加了对整车压缩空气的需求量；而非排气式的尿素系统压力大，电控尿素喷嘴在寒区容易出现冻裂风险。
为了解决上述问题，本实施例提供了一种独立计量气驱的尿素喷射系统，所述尿素喷射系统包括依次连接的储气装置、尿素储存装置、计量单元及喷射装置；所述计量单元包括依次连接的控制阀7、尿素轨8及计量阀9；所述尿素轨8上设置有轨压传感器10；所述尿素储存装置和所述控制阀7相连接；所述喷射装置和所述计量阀9相连接。
进一步地，所述储气装置包括依次连接的储气设备、第一滤清器和气阀3；所述储气装置内储存有压缩气体；所述气阀3为电控进气阀。
进一步地，所述尿素储存装置包括依次连接的尿素罐和第二滤清器；所述气阀和所述尿素罐相连接；所述尿素罐上设置有压力传感器4、温度传感器5及液位传感器6；所述第二滤清器和所述计量单元相连接；所述压力传感器4检测的压力值小于预设值时，所述气阀3开启。
进一步地，所述喷射装置包括喷嘴；所述喷嘴为机械喷嘴。
进一步地，所述尿素喷射系统还包括加热单元；所述加热单元包括依次连接热水供给装置、水阀1、加热部及冷水返回装置；所述加热部包括并联的第一加热部和第二加热部。
进一步地，所述第一加热部设置于所述尿素罐内；所述第二加热部设置于所述计量单元内。
进一步地，所述尿素储存装置和第二滤清器间的管路为电加热管路；所述第二滤清器和计量单元之间的管路为电加热管路；所述计量单元和喷射装置之间的管路为电加热管路。
进一步地，所述轨压传感器10检测的轨压值大于预设轨压值，所述计量阀 9开启。
进一步地，所述液位传感器6检测的液位值小于预设液位值，所述控制阀7 关闭；所述控制阀7为常关阀；所述温度传感器5检测的温度值小于预设温度值，所述水阀1开启。
进一步地，所述尿素储存装置中设置有用于维修或添加尿素时排气的阀门 2；所述阀门2设置于尿素罐上；优选阀门2为手动机械阀。
实施例2
本实施例提供一种智能调控的计量气驱的尿素喷射系统，如图1和2所示，首先压缩气体经储气罐经过第一滤清器处理后，经气阀3进入尿素罐中，为尿素罐补充压力。其中气阀3的通过和压力传感器4相连接的EDU实现自动控制，当压力传感器4检测的压力值小于预设值时，EDU控制气阀3开启，为尿素罐补充压力；其中所述气阀3为电气控制阀
当尿素罐内压力达标时，带压力的尿素溶液经过第二滤清器处理后进入计量单元中；计量单元中包括控制阀7、尿素轨8、计量阀9及设置于计量阀9上的轨压传感器10；控制阀7开启后，带压力的尿素进入尿素轨8，此时尿素轨8 上设置的轨压传感器10将检测的尿素轨8的轨压值，当检测的轨压值达到预设值时，EDU将与其相连接的计量阀9开启，计量尿素准确尿素溶液量进入机械尿素喷嘴中，尿素喷射完成；其中尿素罐上还设置有液位传感器6，当液位传感器6检测的液位值低于预设值时，EDU将与其相连接的控制阀7关闭，以防止防止压缩气体进入计量单元和第二滤清器中；其中，控制阀7为常关阀，车辆熄火后，带压尿素溶液无法通过控制阀7进入尿素轨8中，实现尿素系统熄火后不排气。
进一步地，该系统中还设置有加热单元，该加热单元通过利用车辆行驶中的冷区热水实现对整个系统的加热及解冻；其中，加热单元中设置的第一加热部和第二加热部分别对尿素罐和计量单元进行加热；尿素罐上还设置有温度传感器5，当温度传感器5的检测值低于预设值时，EDU控制与其相连接的水阀1 开启实现对尿素罐和计量单元中尿素溶液的加热；进一步地，所述尿素罐和第二滤清器间的管路为电加热管路；所述第二滤清器和计量单元之间的管路为电加热管路；所述计量单元和喷嘴之间的管路为电加热管路，当温度较低时，电加热管路开始工作，对管路进行加热解冻。
进一步地，所述尿素储存装置中设置有用于维修或添加尿素时排气的阀门2；所述阀门2设置于尿素罐上；其中，所述阀门2为手动机械阀。
本实施方式中，尿素系统通过独立计量单元的控制阀关闭，阻挡尿素罐内的压力向尿素喷嘴传递，实现尿素系统熄火后不排气的功能，同时独立计量单元能够准确控制尿素喷射量，尿素喷嘴采用机械喷嘴，结构简单，降低尿素喷嘴冻裂的风险。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种独立计量气驱的尿素喷射系统，其特征在于，所述尿素喷射系统包括依次连接的储气装置、尿素储存装置、计量单元及喷射装置；
所述计量单元包括依次连接的控制阀、尿素轨及计量阀；所述尿素轨上设置有轨压传感器；
所述尿素储存装置和所述控制阀相连接；
所述喷射装置和所述计量阀相连接。
2.如权利要求1所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述储气装置包括依次连接的储气设备、第一滤清器和气阀；
优选地，所述储气装置内储存有压缩气体；
优选地，所述气阀为电控进气阀。
3.如权利要求2所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述尿素储存装置包括依次连接的尿素罐和第二滤清器；
优选地，所述气阀和所述尿素罐相连接；
优选地，所述尿素罐上设置有压力传感器、温度传感器及液位传感器；
优选地，所述第二滤清器和所述计量单元相连接；
优选地，所述压力传感器检测的压力值小于预设值时，所述气阀开启。
4.如权利要求1所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述喷射装置包括喷嘴；
优选地，所述喷嘴为机械喷嘴。
5.如权利要求1-4任一项所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述尿素喷射系统还包括加热单元；
优选地，所述加热单元包括依次连接热水供给装置、水阀、加热部及冷水返回装置；
优选地，所述加热部包括并联的第一加热部和第二加热部。
6.如权利要求5所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述第一加热部设置于所述尿素罐内；
优选地，所述第二加热部设置于所述计量单元内。
7.如权利要求1-6任一项所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述尿素储存装置和第二滤清器间的管路为电加热管路；
优选地，所述第二滤清器和计量单元之间的管路为电加热管路；
优选地，所述计量单元和喷射装置之间的管路为电加热管路。
8.如权利要求1-7任一项所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述轨压传感器检测的轨压值大于预设轨压值，所述计量阀开启。
9.如权利要求5所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述液位传感器检测的液位值小于预设液位值，所述控制阀关闭；
优选地，所述控制阀为常关阀；
优选地，所述温度传感器检测的温度值小于预设温度值，所述水阀开启。
10.如权利要求1-9任一项所述的尿素喷射系统，其特征在于，所述尿素储存装置中设置有用于维修或添加尿素时排气的阀门；
优选地，所述阀门设置于尿素罐上；
优选地，优选阀门为手动机械阀。
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