尿素供给装置、选择性催化还原系统和车辆的制作方法

本发明涉及柴油发动机的尾气处理领域，更具体地涉及一种用于选择性催化还原系统的尿素供给装置。本发明还涉及一种包括该尿素供给装置的选择性催化还原系统，以及一种包括该选择性催化还原系统的车辆。

背景技术：

随着环保法规的日趋严格，柴油发动机尾气污染物对环境的污染和对人体健康的危害越来越受到人们的重视。选择性催化还原系统(selectivecatalyticreduction，简称scr)是用于去除柴油发动机尾气中的氮氧化物。在高温环境下，尿素喷射单元向排气管中喷射尿素水溶液，尿素在高温下水解释放出氨气，氨气在scr催化器中与尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气和水，从而达到降低柴油发动机氮氧化物排放的目的。

当环境温度低于-11℃时，尿素溶液会从液态变成固态。因此，在低温时，scr系统中的尿素会从外向内逐渐冰冻，导致系统内尿素溶液管路中的固体体积增大，管路压力逐渐增加，进而可能会导致系统内部的零部件变形，甚至损坏。

现有的scr系统中主要采用倒吸来解决这一问题，或者无防冻保护。倒吸排空需要尿素泵具有倒吸功能，这提高了对尿素泵的要求。或者需要另外设置反抽泵，这增加了scr系统的成本。另外，如果scr系统没有设置防冻保护，则会导致冬季scr系统出现冰冻失效的风险增加。

本发明旨在解决现有技术的这一技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在进一步改进现有技术的scr系统，克服现有的scr系统的上述和其它缺点至少之一。

根据本发明的一方面，提供了一种用于选择性催化还原系统的尿素供给装置，包括：

-尿素箱；

-尿素泵，其输入端与尿素箱流体连接，其输出端一方面与尿素喷嘴流体连接，另一方面经由空气致动阀与尿素箱流体连接；

其中，当空气致动阀断开时，由尿素泵从尿素箱抽取的尿素溶液被输送到尿素喷嘴，当空气致动阀连通时，由尿素泵从尿素箱抽取的尿素溶液经由空气致动阀返回尿素箱；

其特征在于，在尿素泵和空气致动阀之间设置有膨胀压力吸收装置，所述膨胀压力吸收装置构造用于吸收尿素溶液冰冻时在尿素溶液管路中引起的膨胀压力。

通过设置膨胀压力吸收装置，能够有效地吸收scr系统中的尿素冰冻应力和由于尿素溶液冰冻导致的膨胀压力，使得即使scr系统由于环境低温出现冰冻，仍然能够吸收系统内(特别是尿素泵内)由于尿素溶液冰冻导致的膨胀压力，进而保护系统。

有利地，膨胀压力吸收装置包括与尿素泵和空气致动阀之间的尿素溶液管路连通的第一腔室、通过间隔件与第一腔室流体密封地隔开的第二腔室、以及设置在第二腔室中用于将间隔件保持在一定位置的弹簧，其中，当第一腔室中的压力增大时，间隔件能够由于弹簧被压缩而朝向第二腔室移动或者弹性地变形。

有利地，间隔件由弹性材料制成。

有利地，膨胀压力吸收装置包括与尿素泵和空气致动阀之间的尿素溶液管路连通的第一腔室、和通过可弹性变形的隔膜与第一腔室流体密封地隔开的第二腔室，其中，当第一腔室中的压力增大时，所述隔膜能够朝向第二腔室弹性地变形。

有利地，膨胀压力吸收装置设置在尿素泵内部。

有利地，膨胀压力吸收装置设置在尿素泵的压力开关附近。

有利地，尿素供给装置还包括压缩空气管路，所述压缩空气管路与空气致动阀流体连接以控制空气致动阀的流通和断开。

有利地，尿素供给装置包括混合腔，来自尿素泵的尿素溶液在被传送到尿素喷嘴之前能够在混合腔中与来自压缩空气管路的压缩空气混合并雾化。

有利地，尿素泵是隔膜泵。

在根据本发明的尿素供给装置中，通过使用弹性材料和弹簧制成膨胀压力吸收装置，结构简单，便于安装，并且能够有效地吸收scr系统中的尿素冰冻应力和由于尿素溶液冰冻导致的膨胀压力。因此，即使scr系统由于环境低温出现冰冻，仍然能够吸收系统内(特别是尿素泵内)由于尿素溶液冰冻导致的膨胀压力，进而保护系统。

根据本发明的另一方面，提供了一种选择性催化还原系统，所述选择性催化还原系统包括根据本发明的尿素供给装置。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，所述车辆包括根据本发明的选择性催化还原系统。

附图说明

下面将参照示意性的附图更详细地描述本发明。附图及相应的实施例仅是为了说明的目的，而非用于限制本发明。其中：

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的尿素供给装置的原理图；

图2是图1中的膨胀压力吸收装置的放大视图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的技术方案进行详细说明。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。

图1示意性地示出根据本发明的一个实施例的尿素供给装置100的原理图。尿素供给装置100构成使用柴油发动机的车辆的scr排气后处理系统的一部分，用于将经雾化的尿素溶液喷射到排气管路中，以便与尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应。

如图1所示，尿素供给装置100包括尿素箱1和尿素泵2，尿素泵2的输入端与尿素箱1流体连接，输出端一方面与尿素喷嘴3流体连接，另一方面经由空气致动阀4与尿素箱1流体连接。空气致动阀4可以构造为具有断开位置和连通位置，当空气致动阀4断开时，由尿素泵2从尿素箱1抽取的尿素溶液被输送到尿素喷嘴3，当空气致动阀4连通时，由尿素泵2从尿素箱1抽取的尿素溶液经由空气致动阀4返回尿素箱1。在图1所示的实施例中，空气致动阀4构造为二位二通阀。可以理解的是，空气致动阀4可以具有任何其它适当的结构。尿素泵2例如是隔膜泵。尿素泵2也可以是任何其它适当的泵，例如齿轮泵。

尿素供给装置100还包括空气管路，该空气管路一方面提供用于与尿素溶液混合的压缩空气，另一方面控制空气致动阀4的连通和断开。当scr系统的控制单元发出指令时，空气供给装置7提供的空气经由电磁阀8到达压力调节器9，并且在此被压缩至适当的压力，压缩空气一方面经由流量调节器10到达尿素供给装置100的混合腔(未示出)。另一方面，压缩空气到达空气致动阀4的控制端口，将空气致动阀4从连通位置切换到断开位置，在该断开位置，空气致动阀4切断尿素泵2抽取的尿素溶液与尿素箱1之间的回流路径，使尿素溶液流向混合腔。在混合腔中，尿素溶液与压缩空气混合并雾化，经雾化的尿素溶液被输送到尿素喷嘴3，以便喷射到排气管路。

如图1所示，为了防止压缩空气在空气管路中的倒流和/或尿素溶液在尿素管路中的倒流，可以在尿素泵2的输入端和尿素箱1之间设置单向阀11，在尿素泵2的输出端和空气致动阀4的进口之间设置单向阀12，在单向阀12和混合腔之间设有单向阀13，以及/或者在流量调节器10和混合腔之间设置单向阀14。

另外，根据本发明，在尿素泵1和空气致动阀4之间设置有膨胀压力吸收装置5，该膨胀压力吸收装置构造用于吸收尿素溶液冰冻时在尿素溶液管路中引起的膨胀压力。

图2以放大视图示出图1中的膨胀压力吸收装置的放大视图。在所示实施例中，膨胀压力吸收装置5包括与尿素泵2和空气致动阀4之间的尿素溶液管路连通的第一腔室15、通过间隔件16与第一腔室15流体密封地隔开的第二腔室17、以及设置在第二腔室17中用于将间隔件16保持在一定位置的弹簧18，其中，当第一腔室15中的压力增大时，间隔件16能够由于弹簧18被压缩而朝向第二腔室17移动或者弹性地变形。当第一腔室15中的压力减小时，间隔件16能够逐渐恢复至其原来的位置或者形状。

有利地，间隔件16可以由弹性材料、例如橡胶材料制成。有利地，间隔件16可以沿限定第一腔室15和第二腔室17的壁滑动(例如设计为活塞的形式)，或者能够朝向第二腔室17弹性地变形。可以理解的是，当间隔件16构造成能够滑动时，间隔件16也可以由非弹性材料制成。

在低温环境下，例如当环境温度低于-11℃时，尿素溶液会从液态变成固态。此时，尿素溶液管路中的尿素溶液会从外向内逐渐冰冻，例如从单向阀12、13附近开始冰冻，导致管路压力逐渐增加。而本发明由于膨胀压力吸收装置5的存在，能够有效地吸收管路中产生的膨胀压力，避免损坏scr系统中的零部件。

可以理解的是，膨胀压力吸收装置5可以采取不同于图2所示的结构，只要其能够实现上面所述的吸收膨胀压力的功能即可。例如，在另一实施例中，膨胀压力吸收装置5可以不包括弹簧，而是仅包括第一腔室、第二腔室以及设置在第一腔室和第二腔室之间的可弹性变形的隔膜，当第一腔室中的压力增大时，隔膜能够朝向第二腔室弹性地变形，由此吸收管路中的膨胀压力。当第一腔室15中的压力减小时，隔膜能够相应地朝着原来的形状回复、直至基本上恢复原状。

膨胀压力吸收装置5可以设置在尿素泵2内部。例如，膨胀压力吸收装置5可以设置在尿素泵的压力开关6附近。可以理解的是，膨胀压力吸收装置5可以设置在尿素供给装置100中的其它位置。在其它实施例中，尿素供给装置100中可以设置多个膨胀压力吸收装置5，以便更加有效地吸收由于尿素溶液冰冻而导致的膨胀压力，从而保护scr系统。

有利地，尿素供给装置100可以构造为一个块体结构，各个构成部件(包括单向阀11、12、13、14，尿素泵2，膨胀压力吸收装置5，空气致动阀4，电磁阀8，压力调节器9，流量调节器10以及其它未示出的部件等)均集成在该块体结构中，该块体结构设置有用于与尿素箱1连接的输入端口和回流端口、用于与尿素喷嘴3连接的输出端口、用于与空气供给装置7连接的输入端口、以及用于排出尿素供给装置100的管路中的空气的输出端口。

在根据本发明的尿素供给装置100中，膨胀压力吸收装置5的结构简单，便于安装，并且能够有效地吸收scr系统中的尿素冰冻应力和由于尿素溶液冰冻导致的膨胀压力。因此，即使scr系统由于环境低温出现冰冻，仍然能够吸收系统内(特别是尿素泵内)由于尿素溶液冰冻导致的膨胀压力，进而保护系统。

上面借助具体实施例对本发明的尿素供给装置进行了描述。对本领域技术人员而言显而易见的是，可以在不脱离本发明的发明思想的情况下对本发明的尿素供给装置做出多种改变和变形。例如，本发明的实施可以不包含所描述的具体特征中的部分特征，并且本发明也不局限于所描述的具体实施例，而是可以设想所描述的特征和要素的任意组合。结合对说明书的考虑及所公开的尿素供给装置的实践，其它实施例对于本领域技术人员而言将是显而易见的。说明书和示例仅被视为示例性的，真正的范围由所附权利要求及它们的等同方案表示。