一种空气辅助雾化尿素喷射系统及其控制方法技术方案

一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源、内部设置有尿素溶液区和气囊的气囊压力罐、喷射管路系统，气囊依次经二位三通阀、稳压阀后与气源气路连接，气囊经二位三通阀后与大气相通，喷射管路系统包括计量阀、喷嘴、混合腔，喷嘴依次经混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接，混合腔依次经气动开关阀、二位三通阀、稳压阀后与气源气路连接，二位三通阀、计量阀均与控制单元信号连接；控制过程中，气源给气囊充气增压，以使尿素与混合腔中的气体混合后喷射，尿素停止喷射时，气源中的气体经气动开关阀后进入混合腔和喷嘴，对喷射管路系统进行吹扫，气囊中的气体经二位三通阀后通向大气，对气囊放气泄压。本设计不仅成本低，而且系统可靠性高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于柴油机排气后处理的尿素计量喷射雾化系统，尤其涉及一种空气辅助雾化尿素喷射系统及其控制方法，主要适用于降低系统成本和提高系统可靠性。
技术介绍
柴油机排气后处理的尿素计量喷射雾化系统属于内燃机废气净化系统，具体地说，它是一种用于降低柴油机Nox排放的SCR(SelectiveCatalystReduction)选择性催化还原系统。为了实现尿素喷射，现有的SCR尿素喷射系统普遍采用直流电动隔膜泵对尿素溶液加压，但是采用直流电动隔膜泵，一方面由于在汽车和其他车船中电动隔膜泵都需要由蓄电池向其供电，这加大了蓄电池电能的损耗，另一方面由于电动隔膜泵的压力波动，导致尿素溶液喷射量的准确性和稳定性较差。也有SCR尿素喷射系统直接用压缩空气经过滤后压缩尿素溶液的，这样设计虽然能解决蓄电池电能损耗问题，但是也带来如下问题：首先，在过滤系统发生故障时，容易污染尿素溶液；其次，系统中的高压气囊压力罐在系统运行时一直处于高压状态，这使得添加尿素不方便，且容易导致对高压气囊压力罐的误操作产生安全隐患；最后，系统中设置了多个气体流量电磁阀，且需要定期对气体过滤器进行更换，这会增加系统的整体成本。中国专利授权公告号为CN101818675B，授权公告日为2012年8月15日的专利技术公开了一种柴油车用储液罐加压式尿素溶液计量喷射系统，包括储液罐、喷射器、储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、文丘里管、混合器和控制装置，混合器包括进口和与进口相对并与进口连通的出口，喷射器安设在混合器的侧壁中，储气罐通过第一电磁阀分别气路连接第二电磁阀和储液罐，储液罐与喷射器液体连通，第二电磁阀气路连接文丘里管，文丘里管与混合器的进口气路连通，控制装置电连接第一电磁阀、第二电磁阀和喷射器，还包括一级减压阀、二级减压阀、液位传感器、第一温度传感器、第一压力传感器等安全控制部件。本专利技术虽然安全节能，便于集成到柴油机尾气后处理中，但是其仍然存在以下缺陷：首先，该专利技术采用多个电磁阀、多个减压阀以及文丘里管等贵重部件，这样的设计增加了后处理系统的初始成本，同时也增加了用户的使用与维护成本，不利于后处理系统的国产化；其次，该专利技术储气罐中的气体直接为储液罐中的尿素溶液充压，这使得气体中存在的污染物易污染尿素溶液，降低了系统的可靠性。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中存在的成本高、系统可靠性低的缺陷与问题，提供一种成本低、系统可靠性高的空气辅助雾化尿素喷射系统及其控制方法。为实现以上目的，本专利技术的技术解决方案是：一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源、气囊压力罐、喷射管路系统，所述气源与气囊压力罐气路连接，气囊压力罐与喷射管路系统液路连接，喷射管路系统与控制单元信号连接；所述气囊压力罐的内部设置有尿素溶液区、气囊，尿素溶液区上设置有气囊，气囊依次经二位三通阀的出气口、二位三通阀的进气口、稳压阀后与气源气路连接，气囊依次经二位三通阀的出气口、二位三通阀的排气口后与大气相通，所述喷射管路系统包括计量阀、喷嘴、混合腔，喷嘴依次经混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接，所述混合腔依次经气动开关阀、出气口、进气口、稳压阀后与气源气路连接，所述二位三通阀、计量阀均与控制单元信号连接。所述气囊压力罐上设置有压力传感器、液位传感器、温度传感器，压力传感器、液位传感器、温度传感器都与控制单元信号连接。所述气囊压力罐的顶部设置有增液口，增液口上设置有增液口盖，气囊压力罐的底部设置有与计量阀液路连接的过滤器。所述混合腔的内部设置有与气动开关阀气路连接的节流孔，混合腔上设置有混合腔压力传感器，混合腔压力传感器与控制单元信号连接。所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器，SCR后处理器的进气口与排气管气路连接，排气管依次经喷嘴、混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接。所述SCR后处理器上设置有SCR后处理器温度传感器，SCR后处理器温度传感器与控制单元信号连接。所述气源为高压储气瓶或空气压缩机。所述稳压阀为电控式稳压阀或机械式稳压阀，当稳压阀为电控式稳压阀时，稳压阀与控制单元信号连接。一种空气辅助雾化尿素喷射系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：先接通稳压阀，再通过控制单元控制二位三通阀通电，以使进气口与出气口接通，然后控制气源依次经稳压阀、进气口、出气口后给气囊充气增压，再接通气动开关阀，然后控制气源依次经稳压阀、进气口、出气口、气动开关阀、混合腔、喷嘴后喷出，当系统需要喷射尿素溶液时，再通过控制单元控制计量阀接通，此时，气囊给尿素溶液区加压，尿素溶液区的尿素溶液经计量阀后与混合腔中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴后喷射，直至系统需要停止尿素喷射时，然后通过控制单元控制计量阀关闭，此时，尿素溶液区的尿素溶液均停止进入混合腔，气源中的气体经气动开关阀后进入混合腔和喷嘴，以对喷射管路系统进行吹扫，再通过控制单元控制二位三通阀断电，此时，出气口与排气口接通，气囊中的气体依次经出气口、排气口后通向大气，对气囊进行放气泄压，此时，所述控制方法结束。所述混合腔的内部设置有与气动开关阀气路连接的节流孔；所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器，SCR后处理器的进气口与排气管气路连接，排气管依次经喷嘴、混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接；所述控制气源依次经稳压阀、进气口、出气口、气动开关阀、混合腔、喷嘴后喷出是指：控制气源依次经稳压阀、进气口、出气口、气动开关阀、节流孔、混合腔、喷嘴后向排气管喷入；所述尿素溶液区的尿素溶液经计量阀后与混合腔中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴后喷射是指：尿素溶液区的尿素溶液经计量阀后与混合腔中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴后向排气管喷射。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：1、由于本专利技术一种空气辅助雾化尿素喷射系统及其控制方法中气囊压力罐的尿素溶液区上设置有气囊，气囊依次经二位三通阀、稳压阀后与气源气路连接，气囊经二位三通阀后与大气相通，喷射管路系统包括计量阀、喷嘴、混合腔，喷嘴依次经混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接，混合腔依次经气动开关阀、二位三通阀、稳压阀后与气源气路连接，二位三通阀、计量阀均与控制单元信号连接，这样的设计一方面取消了昂贵的零部件，有效降低后处理系统的初始成本，同时降低了用户的使用与维护成本，有利于后处理系统的国产化，另一方面采用在气囊压力罐中设置气囊来给尿素溶液充压，有效避免了气源中存在的污染物对尿素溶液的污染，提高了系统可靠性，同时可省去气体过滤器等耗材的使用。因此，本专利技术不仅成本低，而且系统可靠性高。2、由于本专利技术一种空气辅助雾化尿素喷射系统及其控制方法中气源依次经稳压阀、二位三通阀后给气囊充气增压，气囊给尿素溶液区加压，尿素溶液区的尿素溶液依次经计量阀、混合腔、喷嘴后喷射，直至系统需要停止尿素喷射时，尿素溶液区的尿素溶液停止喷射，气囊中的气体经二位三通阀后通向大气，对气囊进行放气泄压，这样的设计不仅结构简单、操作方便，而且通过稳压阀、二位三通阀对气囊进行充压与泄压，能维持计量阀进口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源（1）、气囊压力罐（2）、喷射管路系统（3），所述气源（1）与气囊压力罐（2）气路连接，气囊压力罐（2）与喷射管路系统（3）液路连接，喷射管路系统（3）与控制单元（4）信号连接，其特征在于：所述气囊压力罐（2）的内部设置有尿素溶液区（21）、气囊（22），尿素溶液区（21）上设置有气囊（22），气囊（22）依次经二位三通阀（6）的出气口（62）、二位三通阀（6）的进气口（61）、稳压阀（5）后与气源（1）气路连接，气囊（22）依次经二位三通阀（6）的出气口（62）、二位三通阀（6）的排气口（63）后与大气相通，所述喷射管路系统（3）包括计量阀（31）、喷嘴（32）、混合腔（33），喷嘴（32）依次经混合腔（33）、计量阀（31）后与尿素溶液区（21）液路连接，所述混合腔（33）依次经气动开关阀（7）、出气口（62）、进气口（61）、稳压阀（5）后与气源（1）气路连接，所述二位三通阀（6）、计量阀（31）均与控制单元（4）信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源（1）、气囊压力罐（2）、喷射管路系统（3），所述气源（1）与气囊压力罐（2）气路连接，气囊压力罐（2）与喷射管路系统（3）液路连接，喷射管路系统（3）与控制单元（4）信号连接，其特征在于：
所述气囊压力罐（2）的内部设置有尿素溶液区（21）、气囊（22），尿素溶液区（21）上设置有气囊（22），气囊（22）依次经二位三通阀（6）的出气口（62）、二位三通阀（6）的进气口（61）、稳压阀（5）后与气源（1）气路连接，气囊（22）依次经二位三通阀（6）的出气口（62）、二位三通阀（6）的排气口（63）后与大气相通，所述喷射管路系统（3）包括计量阀（31）、喷嘴（32）、混合腔（33），喷嘴（32）依次经混合腔（33）、计量阀（31）后与尿素溶液区（21）液路连接，所述混合腔（33）依次经气动开关阀（7）、出气口（62）、进气口（61）、稳压阀（5）后与气源（1）气路连接，所述二位三通阀（6）、计量阀（31）均与控制单元（4）信号连接。
2.根据权利要求1所述的一种空气辅助雾化尿素喷射系统，其特征在于：所述气囊压力罐（2）上设置有压力传感器（23）、液位传感器（24）、温度传感器（25），压力传感器（23）、液位传感器（24）、温度传感器（25）都与控制单元（4）信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种空气辅助雾化尿素喷射系统，其特征在于：所述气囊压力罐（2）的顶部设置有增液口（26），增液口（26）上设置有增液口盖（27），气囊压力罐（2）的底部设置有与计量阀（31）液路连接的过滤器（28）。
4.根据权利要求1所述的一种空气辅助雾化尿素喷射系统，其特征在于：所述混合腔（33）的内部设置有与气动开关阀（7）气路连接的节流孔（331），混合腔（33）上设置有混合腔压力传感器（332），混合腔压力传感器（332）与控制单元（4）信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种空气辅助雾化尿素喷射系统，其特征在于：所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器（8），SCR后处理器（8）的进气口与排气管（82）气路连接，排气管（82）依次经喷嘴（32）、混合腔（33）、计量阀（31）后与尿素溶液区（21）液路连接。
6.根据权利要求5所述的一种空气辅助雾化尿素喷射系统，其特征在于：所述SCR后处理器（8）上设置有SCR后处理器温度传感器（81），SCR后处理器温度传感器（81）与控制单元（4）信号连接。
7.根据权利要求1–6中任意一项所述的一种空气辅助雾化尿素喷射系统，其特征在于：所述气源（1）为高压储气瓶或空气压缩机。
8.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小迅，杨细元，刘志辉，张辉亚，胡前，刘双平，唐天清，相耀明，
申请(专利权)人：东风商用车有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42