一种scr计量模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于排气后处理技术领域，具体涉及发动机排气净化NOx选择性催化还原(SCR)计量喷射系统。
【背景技术】
[0002]伴随着环境问题的日益突出，节能减排已经成为发动机行业最为重要的主题，世界许多国家都不断推出一系列的发动机及车辆排放标准，对此，以内燃机为动力的车辆需要更好的燃烧控制系统，并且安装排放后处理系统以求满足越来越严格的排放要求。例如，包括火花点火式小型发动机在内的发动机也像汽车发动机一样采用电控燃油喷射技术和排气三元催化处理技术；柴油发动机或者稀薄燃烧的缸内直喷汽油机，为降低尾气中的NOx等有害污染物，采用能够在富氧环境下进行催化还原处理的NOx选择催化还原(SCR=Selective Catalytic Reduct1n)技术。
[0003]SCR技术通过在催化器上游计量喷射NOx选择性还原剂，例如32.5%重量浓度的尿素水溶液(也叫柴油排气处理液DEF=Diesel Exhaust Fluid，或者添蓝液AdBlue)对排气进行处理。具体，当DEF进入发动机排气管后，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器。在催化剂的作用下，氨气就会与发动机排气中的NOx等发生催化还原反应，使NOx分解为无害的N2、H20。如果DEF喷射量与排气中的NOx含量不相匹配，那么要么NOx不能够被充分还原分解，排放量增加，要么剩余不少氨气排到大气中，造成二次污染。因此SCR系统必然需要精度较高的SCR计量喷射装置。
[0004]美国专利US20090301067A1公开了一种计量喷射装置及其方法。计量喷射装置是一个螺线管驱动的柱塞泵喷嘴，安装在排气管上，需要外加一个低压泵为其从DEF储液罐提供工作液体，并且需要采取冷却措施才能正常工作。此外，美国专利US8356471B2公开的SCR计量喷射之操作、系统及方法中提供了一种泵-嘴端分别控制的方案。除计量精度要求夕卜，由于尿素本身的特性，对装置的温度控制以及管路化冰也有一定要求。
[0005]例如，由于尿素水溶液具有导电性，传统的以直流旋转电泵为动力源的喷射计量系统不能潜入在工作液体中工作，因此多数现有技术采用以直流电机驱动的外置膜片泵为动力源，这种系统的结构复杂，除了可靠性外，还受环境的影响较大，尤其在低温环境下工作需要复杂的融冰辅助装置，售后服务维护也比较困难。
[0006]现有技术采用了相当复杂的系统解决上述问题，例如特制的计量泵置于尿素水溶液储存罐之外，依靠复杂的管路连接各个装置，所有管路都必须包裹电加热装置来融冰，导致系统复杂而成本很高。此外，喷射单元以及其相关设备管路的布置安装、维修更换方便性也是一个重要问题，系统越复杂这方面的成本也就越高。因此，关于SCR计量喷射装置无论简洁结构和应用方式，还是其计量喷射系统的精度以及稳定性都是非常有价值的研究工作。
【发明内容】
[0007]本发明针对上述问题，之目的在于是提供一种计量精度高，喷射效果好，结构简单，更换、维修方便的计量喷射装置，并进一步降低排气后处理计量喷射系统的成本。
[0008]为实现上述目的，本发明采取以下技术方案:一种SCR计量喷射装置，其特征在于，包括尿素罐，螺线管驱动泵，控制器，喷嘴，过滤器，支架以及托盘。
[0009]所述螺线管驱动泵包括一个螺线管驱动装置和一个柱塞组件。所述螺线管装置包括线圈、磁轭、磁阻和电枢，其中磁轭与电枢由导磁材料构成，磁阻由非导磁材料构成。所述柱塞组件包括柱塞，套筒以及回位弹簧，柱塞与套筒配合形成压送容积，压送容积连接进液阀和出液阀，液体从进液道进入进液阀，通过压送容积从出液阀输入出液道。所述回位弹簧可作用于柱塞或者套筒之上。
[0010]所述控制器为螺线管装置提供驱动信号，最常见的控制方法是采取PffM驱动的方式。由于驱动信号和回位弹簧的作用，柱塞与套筒处于相对往复运动状态，使得压送容积大小交替变化。
[0011]上述方案中的回位弹簧可以被另外一个螺线管装置所取代以提供套筒或者柱塞回位所需要的力。
[0012]工作液体经过滤器进入螺线管驱动泵，由出液道输出后的高压液体通过喷嘴呈雾状喷出，所述喷嘴可以是一个由弹簧力关闭的单向阀，亦可以是一个电磁阀。
[0013]进一步，出液道与螺线管泵之间可以包括一个高压管，所述高压管由金属或者高分子材料制成，可以是定型的刚性管，也可以是可弯曲的柔性管。所述螺线管泵可以是喷嘴也可以是安装于排气管道上的喷射器。另外，来自尿素箱的液体需要经过一个过滤器才能进入螺线管驱动泵的内部空间。
[0014]所述支架为一个不锈钢材料的连接架，包括温度传感器、液位传感器等。支架一端是一个螺线管驱动泵固定台，另一端用于固定托盘。托盘上安装有控制器以及包含各种引线孔道以管道。支架也可以一个由融冰管构成的支架，融冰液体为发动机冷却液，其进、出液口设置在托盘上。螺线管泵可以通过支架垂直或者水平放置于储液箱中，其中固定托盘的一端固定在储液箱上，控制器外露于储液箱，固定螺线管喷射泵的一端位于储液箱内的底部。
[0015]一种可选择的方案是:包括一个气液混合腔，液体由喷嘴首先喷入气液混合腔中，液体与气体混合后再经一个喷射器喷入发动机的排气管内，以增强雾化效果。另外，液体喷射完成后，高压空气可以延后关闭，以扫除混合输送管内的残余液体，避免其结冰或者结晶体析出对输送管路造成堵塞和损坏。所述喷射器可以为一个简单的节流孔式喷嘴，也可以为一个不含喷嘴阀的旋流喷嘴。此方案有利于液体雾化和增加排气管氧气的含量以及可以避免液体结冰对输送管路的堵塞和损坏。
[0016]另外一种应用于SCR系统的喷射方案是:喷嘴直接安装于排气管道上，液体通过高压管由喷嘴直接喷入发动机排气管中，所述喷嘴可以是一个抗结焦和污染能力强的提升阀也可以是一个电磁阀。为了防止高压管结冰，需要沿高压管布置融冰装置，例如用电加热或者发动机冷却水加热的方式进行融冰。
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明做进一步详细描述。
【附图说明】
[0018]图1为本发明提供的SCR计量模块实施例结构示意图之一。
[0019]图2为本发明提供的SCR计量模块实施例结构示意图之二。
[0020]图3为本发明提供的SCR计量模块实施例结构示意图之三。
[0021]图4为本发明提供的SCR计量模块之螺线管驱动泵结构之一。
[0022]图5为本发明提供的SCR计量模块之螺线管驱动泵结构之二。
[0023]图6为本发明提供的SCR计量模块之喷嘴结构之一。
[0024]图7为本发明提供的SCR计量模块之喷嘴结构之二。
具体实施例
[0025]图1为本发明提供的SCR计量装置实施例结构示意图之一，示例包括一个尿素罐1，一个螺线管驱动泵2，一个喷嘴3，一个控制器4，一个与螺线管驱动泵2设置为一体的气液混合腔5，一个混合输液管10，一个包含温度传感器12、液位传感器11的支架6，一个托盘7，一个喷射器8，一个带有SCR催化转换器18的排气管道9，沿排气流方向依次布置有温度传感器17以及NOx或者氨气传感器19，分别位于催化转换器18两侧。
[0026]所述螺线管驱动泵2固定于支架6 —端，可以通过支架6垂直或者水平放置于尿素箱I中，具体结构示意图如图4所述，包括螺线管驱动装置104，柱塞组件103，回位弹簧101，泵端113，过滤器110，低压容积119以及输出端壳体118。
[0027]螺线管驱动装置104包括线圈116，第一内磁轭121a，第二内磁轭121d，外部磁轭121b，外部磁轭端部121c，磁隙117和电枢102a。外部磁轭121b通过凸起121bl的塑性变形与外部磁端部121c锁紧，同时线圈116也被固定在其中,第一内磁轭121a包括一个可通过流体的内部排气道120。外部磁轭121b、外部磁轭端部121c、第一内磁轭121a和第二内磁轭121d均由导磁材料制成,磁隙117为非导磁材料。电枢102a开有若干个沿周向分布的直槽102e，以减少往复运动的阻力。
[0028]柱塞组件103包括套筒114，柱塞102，进液阀106和出液阀115。套筒114与柱塞102密切配合，形成压送容积107。所述套筒114可与电枢102a设计为一体，并采用相同或者不同的材料，套筒114位于电枢102a内侧，包括柱塞孔105，溢流孔106bl，进液道109。柱塞102包括一个端面106b2，一个出液道102d，一个位于出液道102d下游的限流孔102b，一个位于端部的凸起102c。进液阀106为一个由单向阀106a和一个滑阀106b形成的组合阀。所述单向阀106a由阀件106al、阀簧106a2以及阀座106a3组成，阀座106a3可与套筒114连为一体，为一个位于进液道109处并与之连通的圆锥形座面。所述滑阀106b包含溢流孔106bl以及柱塞102之端面106b2。滑阀106b的开闭由柱塞102的相对位置决定，当柱塞102运动至端面106b2超过溢流孔102b最高点时滑阀106b关闭。若所述单向阀106a的关闭迟于溢流孔106bl被遮挡的时刻，开始压送液体的过程取决于单向阀106a的关闭，反之，开始压送液体的过程取决于溢流孔106bl的遮挡。所述出液阀115为一个单向阀，包括出液阀件115a，出液阀簧115b和出液阀座115c。出液阀座115c固定在柱塞102上，固定可以采用紧配或者焊接等方式。
[0029]泵端113包括一个泵端进液口 113c，一个支撑杆113a和一个限位件113b，进液道109允许支撑杆113a伸入并接触到单向阀件106al，限位件113b用于限制电枢102a回位，在电枢102a离开泵端113的一段距离内，支撑杆113a保持与单向阀件106al接触并阻止其落座，这样一方面可以在电枢102a回位到初始位置时，单向阀106a保持开启状态，使得液体有更充足的时间进入压送容积107，另一方面，在电枢102a离开泵端113前行运动的一段距离内，压送容积107内的气体可以继续通过单向阀106a排出，从而保证了液体的计量精度。
[0030]过滤器110包括内部骨架108，过滤网布111，过滤器内腔112。
[0031]所述螺线管驱动泵之工作过程如下: