一种车用尿素溶液的加注系统及控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种为柴油机动车添加车用尿素溶液的加注系统及控制方法。该系统包括储液箱，电源以及电脑控制器，其特征是，还包括过滤器、加注泵、止回阀、传感器、质量流量计、电磁阀和自封式加注枪；该方法，电机带动加注泵运转，尿素溶液从储液箱流出，经过过滤器过滤机械杂质后被吸入加注泵，尿素溶液从加注泵出口流出，流经止回阀、质量流量计、双流量电磁阀、最后通过自封式加注枪，注入受液容器。本产品专门针对车用尿素溶液加注而研发，采用科氏质量流量计作为尿素溶液加注机的计量元件。
【专利说明】
一种车用尿素溶液的加注系统及控制方法
技术领域
[0001]本发明专利涉及一种为柴油机动车添加车用尿素溶液的加注系统及控制方法，它适用于各类型加油站为机动车辆(主要为重型卡车及客车)添加车用尿素溶液。
【背景技术】
[0002]车用尿素溶液是重型柴油车达到国IV排放标准的必备产品。重型卡车、客车等柴油车要达到国IV排放标准，在尾气处理上就要安装适合的SCR催化反应器(SCR技术是最适合我国国情的控制重型柴油车排气中NOx污染物的环保技术)。在SCR催化反应器内，尿素溶液与发动起排气中的NOx在高温条件下，发生还原反应，生成氮气和水，有效地减少汽车尾气中的NOx含量，降低由于NOx所引起的空气污染。
[0003]国IV柴油发动机对车用尿素溶液的消耗量是柴油消耗量的4%?6%。目前，车用尿素溶液供应网络借助加油站在全国逐步建立;车用尿素溶液销售主要是10?25L的小包装桶，加注方式为人工加注;这种加注方式有两个缺点:一是加注效率低，人工加注费时费力很不方便;二是小包装桶加注完后被丢弃，造成环境二次污染，为消除大气环境污染而产生固体废物，处理这些固体废物又需要消耗环境资源。
[0004]消除以上缺点的方法就是采用大容量车用尿素溶液储罐和车用尿素溶液专用加注机。但由于尿素溶液具有弱碱性，对常规金属和部分非金属具有腐蚀性，而传统加油机内部过流部件多为铸铁、铸铝、铜等金属材质，与尿素溶液不兼容;SCR催化反应器对车用尿素溶液纯净度要求极高，如果柴油车使用不合格的尿素溶液，会导致SCR催化反应器失效，增加SCR催化反应器更换成本。
[0005]目前市场上没有适合尿素溶液的加注机，限制了加油站车用尿素溶液的快速推广。
[0006]此外，传统加油机大部分采用容积式流量计作为计量元件，如活塞式流量计、椭圆齿轮流量计计，这种流量计机构复杂，运动部件多，流动阻力大，存在机械磨损造成计量准确度下降等问题，使用时间越长维修工作量越大。容积式流量计用于尿素溶液计量，在长时间使用后，内部会形成尿素粉末状物体，加速流量计磨损，影响计量精度。
[0007]加油站油品进、出结算单位不统一，进油使用槽罐车称重采用“千克”统计，售油使用加油机采用“升”计量，为使油品进、出数量平衡，加油站需定期检测油品密度，将单位“升”换算成质量单位“千克”。而油品受环境温度影响自身密度会发生变化，进而造成统计数据产生误差。这种误差与计量方式有关，是客观存在的。
[0008]中国实用新型专利公开号“205013102U”公开了一种尿素溶液加注装置，其包括压盖、加液嘴、磁钢和后盖，其中，所述加液嘴的中心处设置有加液口，所述压盖的中心处对应加液口设置通孔，且所述压盖通过卡扣结构设置于所述加液嘴的顶部，所述磁钢镶嵌于所述加液嘴内，所述后盖通过热熔焊接连接于所述加液嘴上。所述加液口的内壁上均布有若干个供加注尿素溶液时排气的排气槽。上述尿素溶液加注装置不仅考虑到了加注尿素溶液时尿素罐的排气问题;而且结构简单、便于制造成型、成本低、拆装便捷。上述技术方案公开的是一种具体的专用加注装置，但并不涉及车用加注尿素溶液方面的内容。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种采用科氏质量流量计作为尿素溶液加注机的计量元件，且与尿素溶液接触的部件均与车用尿素溶液兼容的车用尿素溶液的加注系统及控制方法。
[0010]本发明目的通过以下技术方案实现:
一种车用尿素溶液的加注系统，包括储液箱，电源以及电脑控制器，其特征是，还包括过滤器、加注栗、止回阀、传感器、质量流量计、电磁阀和自封式加注枪，所述储液箱内尿素溶液依次流经过滤器、加注栗、止回阀、质量流量计、电磁阀和自封式加注枪，所述的电脑控制器通过传感器获取质量流量计的数据，所述的电脑控制器控制连接电磁阀，所述电源分别电连接电脑控制器和加注栗。其中，过滤器，为过滤尿素溶液中的杂质;加注栗，为液体流动提供动力;止回阀，为防止管道内液体倒流;质量流量计，为将传感器测得的流量信号传送给电脑控制器;传感器，为检测过流液体流量;电磁阀，为定量加注结束时及时关闭，阻断液体流动；自封式加注枪，为受液容器加注尿素溶液。
[0011]作为优选，还包括电机和压力开关，电源通过电机带动加注栗运转，所述的加注栗内部装有压力开关。
[0012]作为优选，还包括限位开关，提起自封式加注枪，触发限位开关后联机电脑控制器。
[0013]作为优选，还包括扩展接口、显示面板和操作键盘，均与电脑控制器电连接。
[0014]作为优选，所述的加注栗为隔膜栗，栗壳材质为聚丙烯，栗内隔膜聚四氟乙烯;或加注栗为叶片栗，栗壳和叶轮材质采用304不锈钢。
[0015]作为优选，所述的尿素溶液依次流经各部件间采用薄壁管道连接，连接方式为卡套环压式连接和/或螺纹连接。
[0016]作为优选，所述的传感器为基于科氏力效应的相位敏感型谐振式传感器。
[0017]作为优选，所述的质量流量计是一种科氏质量流量计。
[0018]作为优选，所述的电磁阀为双流量电磁阀，由主电磁阀、副电磁阀组成，主电磁阀为大流量电磁阀，副阀为小流量电磁阀。
[0019]—种基于上述车用尿素溶液的加注系统的控制方法，其特征是，步骤如下，首先提起自封式加注枪，触发限位开关，电机带动加注栗运转，尿素溶液从储液箱流出，经过过滤器过滤机械杂质后被吸入加注栗，在加注栗内尿素溶液升压，并通过压力开关保护；
将自封式加注枪插入受液容器后，通过操作键盘，选择加注量或金额后，打开自封式加注枪，尿素溶液从加注栗出口流出，流经止回阀、质量流量计、双流量电磁阀、最后通过自封式加注枪，注入受液容器；
其中，尿素溶液在流经质量流量计时，流量计的传感器将流量信号传送给电脑控制板，电脑控制板把流量信号转换成质量流量或体积流量，并输送给加注量显示面板，实时显示尿素溶液加注累积量；
当加注接近预置加注量时，电脑控制板会先关闭大流量电磁阀，待显示的累积加注量与预置加注量一致时，电脑控制板再关闭小流量电磁阀，停止向受液容器加注溶液;收起自封式加注枪，加注栗停止运转，加注过程结束。
[0020]与现有技术相比，本产品同现有技术相比具有以下优点及效果:
本发明是专门针对车用尿素溶液加注而研发的。它所有与尿素溶液接触的部件均与车用尿素溶液兼容，符合GB29518-2013《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液(AUS32)》附录J.2.1.2要求，不会对尿素溶液产生污染。加注栗如选尿素专用隔膜栗，则栗壳材质为聚丙烯(无添加剂)，栗内隔膜聚四氟乙烯(无添加剂)；加注栗如选叶片栗或离心栗，则栗壳和叶轮材质采用304不锈钢;相连管道采用304不锈钢管，质量流量计采用316L不锈钢，双流量电磁阀阀体采用304不锈钢，视液镜采用304不锈钢，加注软管采用交联聚乙烯，拉断阀采用304不锈钢，自封式加注枪采用304不锈钢。
[0021]本发明创造性的采用科氏质量流量计作为尿素溶液加注机的计量元件，并对电脑控制软件进行重新编程，以适应质量流量传感器和变送器信号，在确保计量稳定度的前提下，既实现加注量以质量单位“千克”显示，还提高计量准确度至± 0.3%，较传统加油机计量准确度±0.5%，提高0.2%.本发明直接采用质量流量测量方法，对车用尿素溶液加注量进行测量统计，即加注量计量单位是千克。也可以根据客户需要，通过二次仪表转换为容积单位(升)。
[0022]本发明采用质量计量方式，有两个优点:一是目前车用尿素溶液在配比生产、出厂以及加油站销售时均采用质量单位进行贸易结算，计量单位统一，便于结算;二是伴随科技发展，质量流量计的计量精确度和计量稳定性达到较高的水平，完全满足国家贸易交接计量器具精度± 0.5%的要求，且质量流量计内部没有机械运动零件，流体通过时，磨损小，阻力损失小，具有维护成本低、使用寿命长等优点，而且质量流量计国产化后制造成本也大幅降低。
[0023]本发明具有定量加注，非定量加注自动计量功能，具有普通模式加注和卡机联动模式加注功能，方便客户使用;并根据客户要求预留接口，便于扩散IC卡系统，后台数据管理系统，第三方支付(微信支付宝等)及打印功能。
【附图说明】
[0024]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[°°25]图1是本实施例的系统原理示意图。
[0026]图2是本实施例中科氏质量流量计工作原理图。
[0027]标号说明:储液箱I，电源2、电脑控制器3、过滤器4、加注栗5、止回阀6、传感器7、质量流量计8、电磁阀9、自封式加注枪10、电机11、压力开关12、限位开关13、扩展接口 14、显示面板15、操作键盘16、配电室17、接线盒18、受液容器19。
【具体实施方式】
[0028]以下结合具体实施例来说明本发明，下列实施例仅用于说明本发明的技术方案，并不限定本发明的保护范围。
[0029]实施例:
如图1所示，在本实施例的产品包括储液箱1，电源2以及电脑控制器3，还包括过滤器4、加注栗5、止回阀6、传感器7、质量流量计8、电磁阀9和自封式加注枪1，储液箱I内尿素溶液依次流经过滤器4、加注栗5、止回阀6、质量流量计8、电磁阀9和自封式加注枪10，电脑控制器3通过传感器7获取质量流量计8的数据，电脑控制器3控制连接电磁阀9，电源2分别电连接电脑控制器3和加注栗5，配电室17通过接线盒18向电源2供电。其中，过滤器4，为过滤尿素溶液中的杂质;加注栗5，为液体流动提供动力;止回阀6，为防止管道内液体倒流;质量流量计8，为将传感器7测得的流量信号传送给电脑控制器3;传感器7，为检测过流液体流量；电磁阀9，为定量加注结束时及时关闭，阻断液体流动；自封式加注枪10，为受液容器1919加注尿素溶液。
[0030]本实施例还包括电机11和压力开关12，电源2通过电机11带动加注栗5运转，加注栗5内部装有压力开关12，在加注栗5内尿素溶液升压至一定压力(0.15?0.2MPa)，加注栗5内部装有超压溢流阀和超压保护自动停机压力开关12。
[0031]本实施例还包括限位开关13，提起自封式加注枪10，触发限位开关13后联机电脑控制器3，电脑控制器3。
[0032]本实施例还包括扩展接口14、显示面板15和操作键盘16，均与电脑控制器3电连接。显示面板15上显示加注量、加注金额和单价，显示界面美观大方，数字清晰，金属操作键盘16光亮，耐用。扩展接口 14为IC扩展接口 14，加注机需要使用IC卡片才能进行加注，方便交易管理，便于扩散IC卡系统，后台数据管理系统，第三方支付(微信支付宝等)及打印功會K。
[0033]本实施例的加注栗5为隔膜栗，栗壳材质为聚丙烯，栗内隔膜聚四氟乙烯;或加注栗5为叶片栗，栗壳和叶轮材质采用304不锈钢。加注栗5如选尿素专用隔膜栗，则栗壳材质为聚丙烯(无添加剂)，栗内隔膜聚四氟乙烯(无添加剂)；加注栗5如选叶片栗或离心栗，则栗壳和叶轮材质采用304不锈钢；相连管道采用304不锈钢管，质量流量计8采用316L不锈钢，双流量电磁阀9阀体采用304不锈钢，视液镜采用304不锈钢，加注软管采用交联聚乙烯，拉断阀采用304不锈钢，自封式加注枪10采用304不锈钢。
[0034]本实施例的尿素溶液依次流经各部件间采用薄壁管道连接，连接方式为卡套环压式连接和/或螺纹连接，，这种连接方式便于安装和维修。
[0035]本实施例的传感器7为基于科氏力效应的相位敏感型谐振式传感器7。
[0036]如图2所示，本实施例的质量流量计8是一种科氏质量流量计8。具体采用CNG-15型质量流量计8作为尿素溶液加注流量的检测元件。CNG-15型质量流量计8主要由流量传感器
7、变送器组成。流量传感器7是一种基于科氏力效应的相位敏感型谐振式传感器7。该传感器7由振动管、信号检测器、震荡驱动器、支撑结构和壳体所组成。流量变送器是以微处理为核心的电子系统。它用来向传感器7提供驱动力，并将传感器7的信号转化为质量流量信号及其他参数信号，同时具有根据温度参数对质量流量测量进行补偿功能。
[0037]CNG-15型质量流量计8是基于科氏力原理制造的。在驱动电流作用下，通过给测量管施加一定的振动频率，管内的磁场力与科氏力将会使两测量管产生相应的振动。当流体流经两平行测量管时，由于受科氏力作用将使测量管发生微小的弯曲(相位差)，而管道的弯曲程度只与流经的流体的质量流量有关。通过检测管壁的弯曲程度，可以直接测出质量流量。还可以检测内部流体的密度和温度，当需要流体体积流量时，通过二次仪表可转换成体积流量。
[0038]本实施例的电磁阀9为双流量电磁阀9，由主电磁阀(主阀)、副电磁阀组成(副阀)，主电磁阀为大流量电磁阀，副阀为小流量电磁阀。双流量电磁阀9可提高预置加注量准确度，主电磁阀为大口径电磁阀，副阀为小口径电磁阀。在预置加注量条件下加注时，初期流体通过主阀，实现快速加注，待实际加注量接近预置加注量时，关闭主阀，流体通过副阀，实现小流量缓慢精准加注，待实际加注量与预置加注量一致时，再关闭副阀。这样加注可以减少关阀时间造成的加注量误差。
[0039]工作原理叙述如下:
操作人员从加注枪座上提起自封式加注枪10，触发加注枪座上的限位开关13，电机11带动加注栗5运转，尿素溶液从储液箱I流出，经过过滤器4过滤机械杂质后，被吸入加注栗5，在加注栗5内尿素溶液升压至一定压力(0.15?0.2MPa)，加注栗5内部装有超压溢流阀和超压保护自动停机压力开关12。
[0040]将自封式加注枪10插入受液容器19后，在仪表控制箱的操作键盘16上，选择定量加注(不选为非定量加注)后，打开自封式加注枪10阀门拉杆，尿素溶液从加注栗5出口流出，流经止回阀6、质量流量计8、双流量电磁阀9、视液镜、加注软管、拉断阀，最后通过自封式加注枪10，注入受液容器19。
[0041 ]尿素溶液在流经质量流量计8时，流量计的传感器7将流量信号传送给电脑控制器3，电脑控制器3把流量信号转换成质量流量(或体积流量)，并输送给加注量显示屏，实时显示尿素溶液加注累积量。
[0042]当加注量显示屏显示的累积加注量接近预置加注量时，电脑控制器3会先关闭大流量电磁阀9，待显示的累积加注量与预置加注量一致时，电脑控制器3再关闭小流量电磁阀9，停止向受液容器19加注溶液。此时，收起自封式加注枪10并把加注枪挂回枪座，加注栗5停止运转，从加注量显示面板15上读取加注量和加注金额，确认与预置加注量和加注金额一致，加注过程结束。
[0043]当受液容器19满液时，自封式加注枪10会自动关闭加注枪出液阀门，停止向受液容器19加注;在加注期间，操作人员也可手动关闭自封式加注枪1的出液阀门拉杆，停止向受液容器19加注;然后，收起自封式加注枪10并把加注枪挂回枪座，加注栗5停止运转，从加注量显示面板15上读取加注量和加注金额，加注过程结束。
[0044]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本发明专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本发明专利的保护范围内。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种车用尿素溶液的加注系统，包括储液箱，电源以及电脑控制器，其特征是，还包括过滤器、加注栗、止回阀、传感器、质量流量计、电磁阀和自封式加注枪，所述储液箱内尿素溶液依次流经过滤器、加注栗、止回阀、质量流量计、电磁阀和自封式加注枪，所述的电脑控制器通过传感器获取质量流量计的数据，所述的电脑控制器控制连接电磁阀，所述电源分别电连接电脑控制器和加注栗。2.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:还包括电机和压力开关，电源通过电机带动加注栗运转，所述的加注栗内部装有压力开关。3.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:还包括限位开关，提起自封式加注枪，触发限位开关后联机电脑控制器。4.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:还包括扩展接口、显示面板和操作键盘，均与电脑控制器电连接。5.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:所述的加注栗为隔膜栗，栗壳材质为聚丙烯，栗内隔膜聚四氟乙烯;或加注栗为叶片栗，栗壳和叶轮材质采用304不锈钢。6.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:所述的尿素溶液依次流经各部件间采用薄壁管道连接，连接方式为卡套环压式连接和/或螺纹连接。7.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:所述的传感器为基于科氏力效应的相位敏感型谐振式传感器。8.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:所述的质量流量计是一种科氏质量流量计。9.根据权利要求1所述的车用尿素溶液的加注系统，其特征在于:所述的电磁阀为双流量电磁阀，由主电磁阀、副电磁阀组成，主电磁阀为大流量电磁阀，副阀为小流量电磁阀。10.—种基于权利要求1-9任意一项车用尿素溶液的加注系统的控制方法，其特征是，步骤如下，首先提起自封式加注枪，触发限位开关，电机带动加注栗运转，尿素溶液从储液箱流出，经过过滤器过滤机械杂质后被吸入加注栗，在加注栗内尿素溶液升压，并通过压力开关保护； 将自封式加注枪插入受液容器后，通过操作键盘，选择加注量或金额后，打开自封式加注枪，尿素溶液从加注栗出口流出，流经止回阀、质量流量计、双流量电磁阀、最后通过自封式加注枪，注入受液容器； 其中，尿素溶液在流经质量流量计时，流量计的传感器将流量信号传送给电脑控制板，电脑控制板把流量信号转换成质量流量或体积流量，并输送给加注量显示面板，实时显示尿素溶液加注累积量； 当加注接近预置加注量时，电脑控制板会先关闭大流量电磁阀，待显示的累积加注量与预置加注量一致时，电脑控制板再关闭小流量电磁阀，停止向受液容器加注溶液;收起自封式加注枪，加注栗停止运转，加注过程结束。
【文档编号】B67D7/44GK105858576SQ201610309609
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年5月11日
【发明人】斯建明
【申请人】浙江朗庆智能科技有限公司