专利名称：一种保持柴油机scr系统喷射压力恒定的装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种柴油机排气处理系统，属于柴油机工程技术领域，是一种保持柴 油机SCR系统还原剂喷射压力稳定的方法及设备。
背景技术：
随着经济的发展，我国机动车保有量日益增加。氮氧化物(N0X)、一氧化碳(CO) 和颗粒(PM)是柴油机废气排放中三种主要污染成分。国家排放法规为了保护人类健康和 自然环境，对这些排放物作出日益严格的规定。随着越来越严厉的排放法规的实施，仅靠 柴油机机内净化是难以满足的。为了达到排放法规，柴油机后处理系统就变得必不可少。 SCR(Selective catalytic reduction)尾气处理技术作为一种有效的柴油机后处理技术， 在全世界日益盛行。SCR系统是利用柴油生成NOx和PM之间“trade-off”的关系，通过优 化柴油机的缸内燃烧，使得排放废气中PM值降低，达到排放要求。产生的高浓度的NOj^lJ 用后处理将其转化为N2和H2O,然后排入大气。SCR后处理系统利用质量分数32. 5%的尿素溶液，经喷嘴注入到柴油机 排气管内。尿素溶液在高温环境下蒸发热解，生成氨气(nh3)。化学反应式如下 (NH2) 2 (s) +H2O (g) — 2NH3 (g) +CO2 (g)。生成的NH3作为还原剂，在催化转化器中发生化学反 应，4NH3+4N0+02 — 4N2+6H20 和 4NH3+2N0+2N02 — 4N2+6H20。SCR 把柴油机废气中的 NOx 转化 为N2和H2O,达到净化废气的目的。但影响NOx转化的因素很多，其中注入到排气管内的尿素溶液量就是一大影响因 素。SCR系统在运行时，发动机ACU(after-treatment control unit)对尿素量的控制是 通过控制尿素溶液喷嘴的电磁阀通电时间来实现的。但在实际运行中，当尿素溶液的绝对 压力和喷射器喷口处排气管废气压力的差值不为恒定值时，尿素喷嘴喷射产生的压力波动 时，尽管喷射器电磁线圈的通电时间尽管相同，喷射量却不相同。例如，当排气压力增加时， 喷嘴开启时间一定，喷入排气管的尿素溶液的量就比理论值偏少，当排气压力减少，情况正 好相反。
发明内容
为了避免和克服上述不足，本发明的目的在于针对现有技术的不足，设计一种保 持柴油机SCR系统还原剂喷射压力稳定的方法及设备。本发明是这样实现的，通过在柴油机SCR系统中加上一套尿素溶液压力调节装 置，其中尿素溶液调节装置由尿素溶液压力调节器和尿素溶液稳压管组成，尿素溶液调节 器的回液口与尿素泵相连，尿素溶液调节器的真空接口与位于SCR上游排气管的取气软管 相连；尿素溶液稳压管一端与尿素泵相连，另一端与尿素溶液调节器的进液口相连，尿素溶 液稳定管上开口与尿素溶液喷嘴相连。所述尿素溶液压力调节器根据排气压力的大小调节尿素溶液稳压管中尿素溶液 压力，使得尿素溶液稳压管中尿素溶液的绝对压力与尿素溶液喷嘴的喷口处排气压力的差值始终为定值。所述尿素溶液压力调节器包括活塞环、弹簧室、弹簧、活塞杆、进液口、尿素溶液 室、壳体、回液阀、膜片、活塞、真空接口、气室和回液口，其特征在于所述尿素溶液压力调 节器内部被膜片分隔为弹簧室和尿素溶液室，弹簧室内的气室与真空接口相通，进入气室 的柴油机尾气被活塞与活塞环密闭在气室内，活塞杆一端固定在气室内的活塞上，另一端 固定在膜片上，并能上下移动，弹簧一端固定在壳体上，另一端与膜片相连接；膜片一方面 承受尿素溶液室尿素溶液的压力，另一方面承受排气背压和弹簧力的合力作用；回液口设 在尿素溶液室内，回液口保持常开的状态，膜片下方设有回液阀。尿素稳压管储存着经尿素泵加压的尿素溶液，其截面积比较大，其尿素容积量相 对于SCR的尿素喷射量要大得多，一般其容积为尿素溶液喷嘴每次喷射量的500 800倍。 其特征在于，尿素溶液稳压管一端与尿素泵相连，另一端与尿素溶液调节器的进液口相连， 尿素溶液稳定管上的开口与尿素溶液喷嘴相连。当排气压力发生变化时，通过与之相连接 的尿素溶液压力调节器调节尿素稳压管中尿素溶液的压力，尿素稳压管中具有恒定压力差 的尿素溶液经过尿素喷射器喷入到柴油机排气管中。与现有技术相比，本发明有如下特点1.本柴油机SCR系统还原剂的喷射量只受尿素溶液喷嘴开启时间长短控制，排气 压力对它无影响。2.尿素溶液稳压管存储压力差恒定的尿素溶液，可以有效的减弱尿素溶液喷嘴喷 射时引起尿素溶液压力波动。3.采用活塞式结构，有效防止高温废气直接作用于弹性膜片，使得膜片老化变质， 可以延长膜片的使用寿命，同时可以防止排气对尿素溶液的加热。
下面结合附图对本发明作进一步说明。图1带有尿素溶液压力调节器的柴油机SCR系统流程图。1.柴油机2.取气软管3.尿素溶液喷嘴4.温度传感器5.尿素溶液压力调 节器6.尿素溶液稳压管图2尿素溶液压力调节器结构图。7.活塞环 8.弹簧室 9.弹簧 10.活塞杆 11.0型密封圈 12.进液口 13.尿素溶液室14.壳体15.回液阀16.膜片17.活塞18.真空接口(接取气软 管)19.气室20.回液口
具体实施例方式带有尿素溶液压力调节器的柴油机SCR系统流程如图1所示。尿素溶液从尿素罐 中流出，经尿素泵压力后的输送到尿素溶液稳压管6。尿素溶液稳压管6与尿素溶液压力调 节器5相连，当柴油机的排气压力发生变化时，排气压力经取气软管2传递到尿素溶液压力 调节器5上。尿素溶液压力调节器5调节后，使SCR系统尿素稳压管6中尿素溶液绝对压 力与尿素溶液喷嘴喷口处排气管排气压力的差值始终为定值。多余的尿素溶液经尿素溶液 压力调节器的回液口 20排出并回流到尿素泵中。最后，尿素稳压管中具有恒定压力差的尿素溶液经尿素溶液喷嘴3，喷射到柴油机排气管内。 尿素溶液压力调节器在运行时，排气压力经取气软管2直接作用于活塞上，通过 活塞杆最终将排气压力传递到膜片16上。膜片一方面承受尿素溶液室尿素溶液的压力，另 一方面承受排气压力和弹簧力的合力作用。在排气压力不高的情况下弹簧受尿素溶液的压 力作用，呈被压缩状态。当排气压力增大时，活塞17推动活塞杆10向下移动，活塞杆继而 带动膜片下移。在排气压力和弹簧力的共同作用下，膜片带动回液阀15下移，关闭回液口 20，阻止尿素溶液流出尿素溶液室。待到尿素溶液绝对压力上升到一定值后，尿素溶液推动 膜片16上行，回液阀15在膜片的带动下上行，打开回液口 20，尿素溶液开始泄压。如此尿 素溶液的绝对压力与排气压力的差值保持恒定；当排气压力降低时，膜片16带动回液阀20 上移，使得尿素溶液室的尿素绝对压力更易顶开回液口，多余的尿素溶液经回液口回流到 尿素泵中，尿素溶液的压力随之降低。
权利要求
一种保持柴油机SCR系统喷射压力恒定的装置，其特征在于所述装置设置于柴油机SCR系统中，由尿素溶液压力调节器(5)和尿素溶液稳压管(6)组成；尿素溶液调节器(5)的回液口与柴油机SCR系统的尿素泵相连，尿素溶液调节器(5)的真空接口(18)与位于柴油机SCR系统的上游排气管的取气软管(2)相连；尿素溶液稳压管(6)一端与柴油机SCR系统的尿素泵相连，另一端与尿素溶液调节器(5)的进液口(12)相连，尿素溶液稳定管(6)上开口与尿素溶液喷嘴(3)相连；所述尿素溶液压力调节器(5)包括活塞环(7)、弹簧室(8)、弹簧(9)、活塞杆(10)、进液口(12)、尿素溶液室(13)、壳体(14)、回液阀(15)、膜片(16)、活塞(17)、真空接口(18)、气室(19)和回液口(20)，所述尿素溶液压力调节器(5)内部被膜片(16)分隔为弹簧室(8)和尿素溶液室(13)，弹簧室(8)内的气室(19)与真空接口(18)相通，进入气室(19)的柴油机尾气被活塞(17)与活塞环(7)密闭在气室(19)内，活塞杆(10)一端固定在气室(19)内的活塞(17)上，另一端固定在膜片(16)上，并能上下移动，弹簧(9)一端固定在壳体(14)上，另一端与膜片(16)相连接；膜片(16)一方面承受尿素溶液室(13)尿素溶液的压力，另一方面承受排气背压和弹簧力的合力作用；回液口(20)设在尿素溶液室(13)内，回液口(20)保持常开的状态，膜片(16)下方设有回液阀(15)。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于尿素溶液稳压管(6)的尿素容积量为尿素 溶液喷嘴(3)每次喷射量的500 800倍。
3.一种保持柴油机SCR系统喷射压力恒定的方法，其特征在于尿素溶液压力调节器 (5)根据排气压力的大小调节尿素溶液稳压管(6)中尿素溶液压力，使得尿素溶液稳压管 中(6)尿素溶液的绝对压力与尿素溶液喷嘴(3)的喷口处排气压力的差值始终为定值。 如权利要求3所述的方法，其特征在于所述尿素溶液压力调节器(5)根据排气压 力的大小调节尿素溶液稳压管(6)中尿素溶液压力的具体方法如下，排气压力经取气软 管(2)直接作用于活塞(17)上，通过活塞杆(10)最终将排气压力传递到膜片(16)上，膜片(16)一方面承受尿素溶液室(13)尿素溶液的压力，另一方面承受排气压力和弹簧力的合 力作用；当排气压力增大时，活塞(17)推动活塞杆(10)向下移动，活塞杆(10)继而带动膜 片(16)下移，在排气压力和弹簧力的共同作用下，膜片(16)带动回液阀(15)下移，关闭回 液口(20)，阻止尿素溶液流出尿素溶液室(13)；待到尿素溶液绝对压力上升到一定值后， 尿素溶液推动膜片(16)上行，回液阀(15)在膜片(16)的带动下上行，打开回液口(20)，尿 素溶液开始泄压，多余的尿素溶液经回液口(20)回流到尿素泵中，尿素溶液的压力随之降 低，如此尿素溶液的绝对压力与排气压力的差值保持恒定。
全文摘要
本发明涉及柴油机排放处理领域，特指一种保持柴油机SCR系统喷射压力恒定的装置及使用方法。其特征在于本柴油机SCR系统中拥有一套尿素溶液压力调节装置。该调节装置通过其中的尿素溶液压力调节器，根据柴油机排气压力的变化调节尿素溶液室内尿素溶液的压力，尿素溶液稳压管与尿素溶液室相通，最终使得尿素溶液稳压管中尿素溶液的绝对压力与喷射器喷口处排气管排气压力的差值始终为定值。该设备具有使柴油机SCR还原剂喷射量控制精确，使用寿命长等特点。
文档编号F01N3/24GK101922332SQ20101023502
公开日2010年12月22日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者涂方印, 王谦 申请人:江苏大学