专利名称：用于内燃机尾气处理供气方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机尾气处理供气方法及其装置，尤其是涉及内燃机尾 气处理的后处理系统空气供给方法及其装置。
背景技术：
由于对改进燃油经济性的迫切需要，柴油机及稀薄燃烧(lean burn)汽油 机的应用近年来迅速增加。然而由于燃烧室及其废气中含有过多的氧，使这些 发动机排出大量氮氧化物而致使采用普通的三元催化剂的方法无法起作用。针 对此问题，人们已经提出多种还原氮氧化物的后处理技术。其中，在尾气中注 入尿素溶液与选择性还原催化剂(SCR)配合使用被认为是将有毒的氮氧化物 转化为无害气体的一种最有商业前途的方法。关于尿素注射系统已有众多的专 利.这些专利技术主要分为两类气助系统与无气系统。
在气助尿素溶液注射系统中，压縮空气具有输送和雾化尿素溶液以及清洗 喷射系统液道与气道的多功能作用。大型车辆往往备有空气制动系统，因而可 以从该制动系统获得气源。然而众多的小型车辆并不安装空气制动系统。针对 没有空气制动系统的车辆，目前的一种解决办法是使用一个空气压縮机或空气 泵来提供尿素注射系统所需压縮空气。这不仅增加成本，更重要的是使用寿命 难以得到保证。这是因为目前商用较高压力的空气压縮机寿命都很短。另外， 空气压缩机所产生压力越高、耗能越高、体积也越大、制造成本越贵。另一种 解决办法是采用无气系统。无气系统的制造成本比气助系统要高得多，而且往 往也会遇到冷却与系统清洗的困难。如果能从发动机引出一股经过发动机进气 增压装置加压的空气供给后处理系统使用，则以上问题都得到解决。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种内燃机尾气处理的后处理系统空气供 给方法。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种内燃机尾气处理的后处理系统空 气供给装置。
为解决上述第一个技术问题，本发明一种内燃机尾气处理的后处理系统空 气供给方法，该方法是从发动机进气增压装置引出经过该增压装置加压的压縮 空气供给还原剂注射系统使用，该压縮空气即可直接使用也可以经过再次增压 后使用。
为解决上述第二个技术问题，本发明一种内燃机尾气处理的后处理系统空 气供给装置，包括发动机、发动机的进气增压装置、还原剂注射系统和发动机
排气管上的催化系统；所述还原注射系统包括还原剂储存罐、计量泵和控制器； 所述还原剂储存罐通过还原剂输送管与计量泵连接相通，所述计量泵的出口处 设有喷嘴，该喷嘴设置在发动机排气管内；所述控制器通过数据传输线分别和 发动机和计量泵相连接；所述发动机的进气增压装置通过管道与计量泵相连接。
作为上述技术方案的改进，所述催化系统内设有温度传感器，该温度传感 器通过数据传输线和控制器相连接。
作为上述技术方案的改进，所述催化系统内设有氮氧化物传感器，该氮氧 化物传感器通过数据传输线和控制器相连接。
作为上述技术方案的改进，所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管 道上设有单向阀和压縮空气储存器。
作为上述技术方案的改进，所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管 道上设有管道与还原剂储存罐连接相通。作为上述技术方案的改进，所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管 道上设有空气压缩机，所述空气压縮机通过数据传输线与控制器相连接。所述 发动机的进气增压装置与计量泵之间还可以设有单向阀。
本发明具有如下有益效果由于还原剂注射系统(本发明的还原剂是尿素， 所以也可以称为尿素注射系统)，尤其是那些采用低压注射的系统所需空气量很 少，对发动机进气没有影响。另外由于发动机进气都经过过滤，所以尿素注射 系统可以省去空气过滤装置。这种供气方法和装置可以省去空气压縮机或者大 大减少空气压縮机的能耗、体积、重量、制造成本，更重要的是显著增加使用 寿命，从而使尿素注射系统能广泛在轻小型车辆，尤其是私人小车上得到可靠 而经济的应用。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明 图1是本发明一种具体实施方式
的示意图，显示从发动机进气增压装置引 出压縮空气直接供尿素注射系统使用。
图2是本发明一种具体实施方式
的示意图，显示从涡轮增压器引出压縮空
气的一种形式。
图3本发明一种具体实施方式
的示意图，显示一个从发动机获压縮空气并 含有一个空气储存装置的尿素注射系统。
图4是本发明一种具体实施方式
的示意图，显示利用从发动机获得的压縮 空气对尿素储存罐实行加压。
图5本发明一种具体实施方式
的示意图，显示从发动机引出的压縮空气经 过进一步增压后供给计尿素注射系统使用。
以上所有图中数字所代表的部件名称解释如下1:发动机，2:发动机进气增压装置，4:空气压縮机，8:单向阀， 10:压縮空气储存器，13:还原剂，15:还原剂储存罐，33:还原剂输送管， 41:发动机排气管，52:控制器，62:计量泵，88:喷嘴， 92:温度传感器，96:催化剂，99:氮氧化物传感器。
具体实施例方式
图1是本发明的一种具体实施形式，内燃机尾气处理的后处理系统空气供 给装置，包括发动机l、发动机的进气增压装置2、还原剂注射系统和发动机排 气管41上的催化系统96;所述还原注射系统包括还原剂储存罐15、计量泵62 和控制器52;所述还原剂储存罐15通过还原剂输送管33与计量泵62连接相通， 所述计量泵62的出口喷嘴88设置在发动机排气管41内；所述催化系统96内 设有温度传感器92和氮氧化物传感器96;所述控制器52通过数据传输线分别 和发动机1、计量泵62、催化系统96内的温度传感器92和催化系统内的氮氧 化物传感器96相连接；所述发动机的进气增压装置2通过管道与计量泵62相 连接。
本发明的还原剂13是尿素，在这个例子中，尿素注射系统从发动机1直接 获取气源。尿素13从尿素储存罐15中泵出，经输送管33到达计量泵62，最后 由发动机进气增压装置2所提供的压縮空气将尿素从计量泵62输送到喷嘴88 并由之喷入排气管41中。
如今许多内燃机，尤其是柴油发动机，都配有空气增压装置用于提高进气 效率和进气量。比较典型的情况是，新鲜空气经发动机进气增压装置2加压，再 冷却(中冷)后被强制引入气缸(forced air intake)。根据不同的发动机， 该增压装置可以是由发动机排气涡轮驱动的，即涡轮增压器(如图2所示)， 也可以是由发动机曲轴驱动的。在增压器与进气阀(包括中冷)之间任何位置开一个小口 (孔)引出一股压縮空气作为尿素溶液注射系统的气源，导向计量
泵62 (图l)。在图2所示的例子中，压縮空气引出孔正好开在发动机增压器
之后。压缩空气引出孔的大小由尿素注射系统所需空气流量来确定。许多尿素
注射系统，尤其是低压尿素注射系统(采用0.5 4 bar,即8 60 psi的 助喷压力，每分钟消耗少于20升的空气)所需要的空气只有发动机进气量的 很小一部分；从发动机增压器至进气阀之间任何位置引出这样一股空气不会影 响到发动机的正常进气和正常工作。在压缩空气引出孔大小一定的情况下，所 引出压縮空气的压力及流量将随发动机的工作状态而变化。而这种变化正好与 尿素注射系统的需求相吻合，自动地实现了供气的优化。由于发动机进气是经 过空气过滤器过滤的干净空气，所以尿素注射系统不必再安装任何空气滤清装 置，从而为尿素注射系统省去了空气滤清器。
其实从发动机引出的压縮空气不仅能用于输送和喷射尿素溶液，而且还可 以用于在发动机1关机后，将尿素溶液13从输送管33反吹回尿素储存罐15， 清洗计量泵62及所有尿素溶液输送管道及喷嘴88。经过这样的清洗，尿素注射
系统内不再有残留尿素溶液，避免尿素溶液由于脱水结晶或由于天气寒冷结冰 而对计量泵62、喷嘴88等装置造成损坏。要实现以上清洗功能，需要一个压縮 空气储存装置10来储存足够完成尿素注射系统清洗工作的空气(如图3所示)。 因为发动机l在关机后，不能继续为尿素注射系统提供气源， 一切清洗工作需 靠预先储存的空气来完成。否则，就需要一个专门的空气压縮机来完成尿素注 射系统清洗。为了避免压縮空气倒流回发动机l，可在压縮空气储存器10之前 安装一单向阀8 (图3)。
如果有的尿素注射系统需要对尿素储存罐15加压来帮助实现尿素供给或在 发动机1起动时泵出尿素输送管33内的空气，可以将发动机进气增压装置2引出的压缩空气弓I入尿素储存罐15来实现对尿素储存罐15的加压(如图4所示)。
如果从发动机进气增压装置2引出的压縮空气达不到尿素注射系统所需压 力，可以加装一个空气压縮机4或空气泵来进一步加压(如图5所示)。由于 已经有了初始的压力，为进一步加压所负载荷会减少许多。尤其是对于低压尿 素注射系统，往往只需要少量的进一步加压即可。在这样的情况下，从发动机 进气增压装置2引入预先加压的空气与直接从环境空气中抽取相比可以使空气 压縮机的载荷降低许多，显著减少了空气压縮机4所需能耗、体积、重量和制 造成本，大大增加了空气压縮机的使用寿命。这样才使得尿素注射系统在轻小 型车辆，尤其是私人小轿车上的使用成为现实。由于加装了进一步加压的空气 压縮机4，该系统的清洗工作可以在发动机1停机后由空气压縮机4产生的压縮 空气来完成。
为了避免万一有空气回流向发动机l，将尿素带到发动机l内，可以安装 一单向阀8限制任何可能的空气倒流(如图5所示)。
对于不需要助喷空气的尿素注射系统，即无气系统，也可以从发动机进气 增压装置2引出一股压縮空气来冷却该系统的有关部件和装置，比如计量泵62、 喷嘴88等等。当然也可以用于系统清洗。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并 非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述 说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施 方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动 仍处于本发明的保护范围之列。
权利要求
1、内燃机尾气处理的后处理系统空气供给方法，其特征在于从发动机进气增压装置引出经过该增压装置加压的压缩空气供给还原剂注射系统使用。
2、 根据权利要求1所述的后处理系统空气供给方法，其特征在于从发动 机进气增压装置引出经过该增压装置加压的压縮空气经再次增压后供给还原剂 注射系统使用。
3、 内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置，包括发动机、发动机的进 气增压装置、还原剂注射系统和发动机排气管上的催化系统；其特征在于所 述还原注射系统包括还原剂储存罐、计量泵和控制器；所述还原剂储存罐通过还原剂输送管与计量泵连接相通，所述计量泵的出口处设有喷嘴，该喷嘴设置在发动机排气管内；所述控制器通过数据传输线分别和发动机和计量泵相连接； 所述发动机的进气增压装置通过管道与计量泵相连接。
4、 根据权利要求3所述内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置，其特征在于所述催化系统内设有温度传感器，该温度传感器通过数据传输线和控 制器相连接。
5、 根据权利要求3或4所述内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置，其特征在于所述催化系统内设有氮氧化物传感器，该氮氧化物传感器通过数据传输线和控制器相连接。
6、 根据权利要求3或4所述内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置， 其特征在于所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管道上设有单向阀和压縮空气储存器。
7、 根据权利要求3或4所述内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置， 其特征在于所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管道上设有管道与还 原剂储存罐连接相通。
8、 根据权利要求3或4所述内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置，其特征在于所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管道上设有空气压縮机，所述空气压縮机通过数据传输线与控制器相连接。
9、 根据权利要求8所述内燃机尾气处理的后处理系统空气供给装置，其特征在于所述发动机的进气增压装置与计量泵之间的管道上设有单向阀。
全文摘要
内燃机尾气处理的后处理系统空气供给方法，从发动机进气增压装置引出经过该增压装置加压的压缩空气供给还原剂注射系统使用，该压缩空气即可直接使用也可以经过再次增压后使用。本发明具有如下有益效果由于尿素注射系统，尤其是那些采用低压注射的系统所需空气量很少，对发动机进气没有影响；另外由于发动机进气都经过过滤，所以尿素注射系统可以省去空气过滤装置；这种供气方法和装置可以省去空气压缩机或者大大减少空气压缩机的能耗、体积、重量、制造成本，更重要的是显著增加使用寿命，从而使尿素注射系统能广泛在轻小型车辆，尤其是私人小车上得到可靠而经济的应用。
文档编号F01N3/08GK101440737SQ20081018721
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月18日 优先权日2007年12月20日
发明者吴靖雄, 平 李, 郭进端 申请人:张家口百通环保科技有限公司