专利名称：内燃机尿素喷射系统的稳压装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及内燃机废气净化系统，特别是一种用于柴油机降低NOx排放的尿 素喷射系统的稳压装置。
背景技术：
现在的内燃机废气净化系统中，特别是柴油机为了进一步降低废气中的NOx排 放，广泛采用SCR(Selective Catalyst Reduction)选择性催化还原技术。这种SCR技术 采用在发动机排气管中定量喷射尿素溶液的方法，利用尿素作催化剂使NOx还原成氮气， 达到降低NOx排放的效果。在该系统中必须严格控制尿素溶液的压力波动，精确控制尿素 溶液的喷射量。现有技术中用于SCR尿素喷射系统的稳压装置有皮囊式蓄能装置(见美国专利 US650250B2)、和弹簧膜片式稳压装置(见美国专利US629315B1)。皮囊式蓄能装置虽然 稳压效果好，但是体积大，并且事先需要在皮囊内充好一定压力的气体，适应性和操作使用 很不方便；弹簧膜片式稳压装置的使用效果不错，但是在尿素喷射压力从500kPa提高到 IOOOkPa的情况下，现有的上置弹簧膜片式稳压装置的体积增加明显，不能满足尿素喷射系 统的结构和性能要求。SCR尿素喷射系统要求喷射压力波动范围小于士5kPa.。SCR尿素喷射系统是一种小流量精确计量喷射系统。喷射压力的稳定程度对其计 量精度有很大影响。尿素溶液经过尿素泵的加压后流入稳压腔，在压力调节阀的作用下达 到系统设计压力，在没有稳压装置的情况下，稳压腔的压力波动往往比较大，造成喷射计量 精度的降低。另外，为了提高尿素溶液喷射的雾化性能，如不采用气体辅助喷射，提高喷射 压力是最有效手段。在较高的喷射压力下，稳压装置的适应性对于SCR系统的结构设计影 响很大。在不增加稳压装置体积的前提下，仍然满足系统工作压力提高后的稳定要求，正是 本专利所要解决的问题。
发明内容为了改善内燃机尿素喷射系统的喷雾性能，提高尿素喷射的计量精度和系统的压 力稳定性，本实用新型提出了一种新的内燃机尿素喷射系统的稳压装置。该稳压装置的尿 素溶液流量是5L/h 20L/h，其特征是上述稳压装置中有一个弹簧膜片式稳压器，该稳压 器采用由耐尿素腐蚀的金属材料制造的上下分体结构，膜片组件安装在稳压器上体和稳压 器下体之间，在膜片组件的上下两侧分别安装上置弹簧和下置弹簧，稳压器上体与膜片组 件的上方形成的空腔和大气相通，稳压器下体和膜片组件的下方形成稳压腔，稳压腔内充 满尿素溶液；稳压器下体有三个通道，分别是与压力传感器、尿素喷嘴三通的出口以及调压 阀连接的接口 ；稳压器的工作压力范围是300kPa IOOOkPa,压力波动范围小于士5kPa。本实用新型的其他技术特征是(1)上述的膜片组件在稳压器中上下运动的行程 是0 8毫米。(2)所述的稳压器中上置弹簧和下置弹簧的预紧力通过改变上下弹簧座和 调整垫圈的厚度或者采用调整螺钉来调整。(3)所述的稳压器上体和稳压器下体采用耐尿素腐蚀的金属铝或铝合金制造，所述的上置弹簧和下置弹簧采用耐尿素腐蚀的不锈钢丝制 造。(4)所述的膜片组件由膜片和弹簧座组成，膜片的材料是织物强化橡胶，制造弹簧座的 材料是不锈钢。本实用新型的有益效果是能够满足柴油机废气净化系统进一步降低NOx排放的 需要，为尿素喷射系统提供一种既能提高工作压力，又能具有较好稳压效果的稳压装置，同 时具有响应速度快，体积小，成本低的优点。
以下结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
图1是采用了本实用新型的一种内燃机尿素喷射系统的示意图。图2是本实用新型的弹簧膜片式稳压器结构图。图3是本实用新型的实施例图。图中，1、调压阀，2、稳压器，3、压力传感器，4、尿素溶液箱，5、单向阀，6、隔膜泵，7、 滤清器，8、电机，9、温度传感器，10、喷嘴三通，11、尿素喷嘴，12,SCR电控单元，13、排气温度 传感器，14、SCR催化转化器，15、NOx传感器，16、压力传感器通道，17、膜片组件，18、稳压器 下体，19、稳压器上体，20、螺纹孔，21、上弹簧座，22、上置弹簧，23、空腔，24、调整垫圈，25、 调压阀通道，26、稳压腔，27、下置弹簧，28、下弹簧座，29、稳压通道，30、稳压进口管路接头
具体实施方式
图1中，电机8带动隔膜泵6，抽取尿素溶液箱4的尿素溶液后，先进入滤清器7， 加压的溶液通过管路与喷嘴三通10依次连接滤清器7、尿素喷嘴11和稳压器2。尿素溶液 流过稳压器2后进入调压阀1，使得隔膜泵6和调压阀1之间的管路系统压力保持在设计 值。把尿素喷嘴11置于滤清器7和稳压器2之间，能使连接尿素喷嘴11的进出管路压力 保持稳定。另外在滤清器7上装有温度传感器9，用于监测尿素溶液的喷射温度；在稳压器 上装有压力传感器3，采样信号经入SCR电控单元12处理，SCR电控单元12通过对电机8 的速度控制调节隔膜泵6的工作能力，使得喷射压力在SCR系统工作过程中始终保持稳定； 单向阀5可以使该尿素液力系统具备反向清空尿素溶液的能力；尿素喷嘴11的喷射量是根 据进入SCR催化转化器14的废气的排气温度传感器13的信号和NOx传感器15的信号共 同决定的。图2是这个弹簧膜片式稳压器的结构图。在图2中，膜片组件17安装在稳压器上 体19和稳压器下体18之间。膜片组件17在稳压器中上下运动的行程是0 8毫米，本实 施例选择为6毫米。在膜片组件的上下两侧分别安装上置弹簧22和下置弹簧27。稳压器 上体19和膜片组件17的上方形成的空腔23经螺纹孔20和大气相通。稳压器下体18和 膜片组件17的下方形成稳压腔26，稳压腔26内在工作时充满尿素溶液。稳压器下体18有 三个通孔，分别是与压力传感器3、稳压进口管路接头30以及调压阀1连接的三个通道16、 29、25。稳压器中上置弹簧22和下置弹簧27的预紧力可以通过改变上弹簧座21、下弹簧座 28以及调整垫圈24的厚度调整或者在螺纹孔20上加调整螺钉进行调整。图3是本实用新型的一种实施例，稳压器的安装状态如图3所示，此时上置弹簧22 和下置弹簧27达到力平衡，膜片组件17处于下端平衡位置。当尿素溶液从通道29进入稳压器，膜片组件17向上移动，在设计压力下(例如500kPa)达到中心平衡位置，此时的上置 弹簧22和下置弹簧27仍然处于压缩状态。此时为稳压器的工作状态，膜片组件17受到尿 素溶液的压力、两个弹簧力以及大气环境压力的共同作用。本实用新型的稳压器能自动达到稳定压力的作用。当压力发生波动时，膜片组件 17会相应地上下移动平衡位置而改变稳压腔26的容积。具体来讲，当尿素溶液的压力突然 增大时，膜片组件17上移，稳压腔26的容积增大，尿素压力减小。当尿素溶液的压力突然 减小时，膜片下移，稳压腔的容积减小，尿素压力增大。由此可见，膜片组件17通过平衡位 置的变化感受压力的波动，起到了压力负反馈的作用。稳压腔26与喷嘴三通10通过管路 连接，因此能够迅速反应喷射容腔的压力变化，提高了尿素喷射系统的计量精度。稳压器2应当采用耐尿素腐蚀的材料制造。本实施例中稳压器上体19、稳压器下 体18采用金属铝或铝合金制造，弹簧和弹簧座等零件采用不锈钢制造。膜片组件17由膜 片、和弹簧座组成，膜片的材料是织物强化橡胶，制造弹簧座的材料是不锈钢。
权利要求1.一种内燃机尿素喷射系统的稳压装置，该稳压装置的尿素溶液流量5L/h 20L/h， 其特征是上述稳压装置中有一个弹簧膜片式稳压器，该稳压器采用由耐尿素腐蚀的金属 材料制造的上下分体结构，膜片组件安装在稳压器上体和稳压器下体之间，在膜片组件的 上下两侧分别安装上置弹簧和下置弹簧，稳压器上体与膜片组件的上方形成的空腔和大气 相通，稳压器下体和膜片组件的下方形成稳压腔，稳压腔内充满尿素溶液；稳压器下体有三 个通道，分别是与压力传感器、尿素喷嘴三通的出口以及调压阀连接的接口 ；稳压器的工作 压力范围300kPa IOOOkPa,压力波动范围小于士5kPa。
2.根据权利要求1所述的内燃机尿素喷射系统的稳压装置，其特征是其中所述的膜 片组件在稳压器中上下运动的行程是0 8毫米。
3.根据权利要求1所述的内燃机尿素喷射系统的稳压装置，其特征是所述的稳压器 中上置弹簧和下置弹簧的预紧力通过改变上下弹簧座和调整垫圈的厚度或者采用调整螺 钉来调整。
4.根据权利要求1所述的内燃机尿素喷射系统的稳压装置，其特征是其中所述的稳 压器上体和稳压器下体采用耐尿素腐蚀的金属铝或铝合金制造。
5.根据权利要求1所述的内燃机尿素喷射系统的稳压装置，其特征是其中所述的上 置弹簧和下置弹簧采用耐尿素腐蚀的不锈钢丝制造。
6.根据权利要求1所述的内燃机尿素喷射系统的稳压装置，其特征是其中所述的膜 片组件由膜片和弹簧座组成，膜片的材料是织物强化橡胶，制造弹簧座的材料是不锈钢。
专利摘要一种适合于内燃机尿素喷射计量系统的压力稳定装置。它采用上下分体结构，主要由膜片组件、上置弹簧和下置弹簧和压力传感器组成。稳压器被膜片组件上下分隔为空腔和稳压腔。膜片体随着尿素溶液压力的波动，相应移动平衡位置，以此改变稳压腔的容积来减小喷射容腔的压力波动。膜片的材料采用织物强化橡胶、弹簧采用不锈钢、上下体采用金属铝，使得这个稳压器具备耐尿素腐蚀的能力。并且该稳压装置上装有压力传感器，通过电控系统可以更加准确的控制尿素喷射系统的压力，显著提高尿素喷射在小流量范围内的计量精度。本稳压装置既能提高工作压力，又具有较好稳压效果，同时具有响应速度快，体积小，成本低的优点。
文档编号B01D53/94GK201862508SQ201020657428
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者吴君华, 孔亮, 徐秀华, 朱明健, 王健 申请人:中国第一汽车集团公司无锡油泵油嘴研究所