一种液态还原剂计量喷射装置的制作方法

本发明属于柴油发动机尾气后处理领域，涉及一种液态还原剂计量喷射装置，特别涉及一种尿素计量喷射装置。

背景技术：

液态还原剂(如尿素水溶液)计量喷射装置是柴油发动机选择性催化还原系统(selectivecatalyticreduction，简称scr)中的一个重要装置，其工作原理为：装置中的输送泵将尿素水溶液从尿素储存箱中被吸出，通过稳压单元形成稳定压力的尿素水溶液，再通过配量模块将尿素水溶液定量以细微雾状喷射进入催化消声器中，这样，细微雾状尿素水溶液首先在高温下发生水解和热解反应后生成氨气，然后氨气在催化消声器中与柴油发动机排放尾气中的氮氧化物发生氧化还原反应，重新生成氮气和水，从而达到降低柴油发动机氮氧化物排放的目的。

如图1，为现有技术的一种尿素水溶液计量喷射装置，由尿素水溶液储存箱1、吸液管a2、过滤器3、吸液管b4、两位四通换向阀5、吸液管c6、输送泵7(具有尿素水溶液供给和回抽功能)、主喷射管8、喷射管a9、两位四通换向阀5、喷射管b10、配量模块11、回液管a12、压力传感器13、压力阀14、回液管b15、节流阀16、回液管c17、回抽管a18、回抽管b19、回抽管c20和回抽管d21构成。

其工作原理如下：

计量喷射过程：系统上电后输送泵7开始工作，将尿素水溶液从其储存箱1中由吸液管a2抽出，依次通过供给支路中过滤器3、吸液管b4、两位四通换向阀5、吸液管c6进入输送泵7，再流出至喷射支路中主喷射管8后分为两路：一路(喷射支路)依次由喷射管a9、两位四通换向阀5、喷射管b10，到达配量模块11；另一路(溢流支路)依次由回液管a12、压力传感器13、压力阀14、回液管b15、节流阀16、回液管c17，流回到储存箱1。

抽空过程：先通电换向两位四通换向阀5，然后电控打开配量模块11中的喷嘴，再电控启动输送泵7，这样停止计量喷射装置时，残留在装置中尿素水溶液依次由喷射支路中配量模块11、喷射管b10，回抽支路中回抽管a18、两位四通换向阀5、回抽管19，供给支路中吸液管c6，然后吸入输送泵7；再依次从供给支路中主喷射管8、喷射支路中喷射管a9、回抽支路中回抽管b20、两位四通换向阀5、回抽管d21，再经供给支路中吸液管b4、过滤器3、吸液管a2，最后流回储存箱1。

上述计量喷射装置计量喷射过程中利用节流阀16不断地向储存箱1中回流液体(目的是利用尿素水溶液溢流确保配量模块11喷射压力稳定，从而保证尿素水溶液喷射准确性)，这种计量喷射装置的运行工况对输送泵7的可靠性及使用寿命要求很高，否则很难达到降低柴油发动机氮氧化物排放的目的。另外，上述计量喷射装置抽空时不仅所用两位四通换向阀5结构复杂，而且回抽支路连接管路复杂，同时抽空时该换向阀和回抽支路管路内常常会残留有一些尿素水溶液，导致其冬天经常被冻裂而无法使用。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠性高的液态还原剂计量喷射装置，包括用于对所述装置中设备控制供电的控制器、用于储存液态还原剂的储存箱、用于将所述储存箱中液态还原剂抽出的供给支路、用于将所述供给支路输出的液态还原剂过滤并储能的过滤储能装置、用于将所述过滤储能装置中过滤并储能的液态还原剂喷射出去的喷射支路，以及用于将所述供给支路、所述过滤储能装置和所述喷射支路中残留的液态还原剂回抽的回抽支路。进一步地，所述供给支路由所述储存箱、电驱动输送泵、止回阀和所述过滤储能装置依次通过连接管连接构成；所述喷射支路由所述过滤储能装置和配量模块通过连接管连接构成，在过滤储能装置与配量模块之间的连接管上支接一压力传感器；所述回抽支路由所述过滤储能装置、回抽泵模块和所述储存箱依次通过连接管连接构成，其中所述回抽泵模块包括相互串联的电驱动回抽泵和电磁通断阀。再进一步地，所述供给支路中所述储存箱和电驱动输送泵之间连接管路上串接一过滤器。上述方案的进一步具体改进方案如下：

上述三个方案均进一步改进为：所述液体还原剂为尿素水溶液或adblue或添蓝。

上述后二个方案均进一步改进为：所述电驱动输送泵选用电机或电磁铁驱动；所述电驱动回抽泵选用电机或电磁铁驱动。

上述第二个方案进一步改进为：所述过滤储能装置为空芯橡胶储能过滤装置。

上述第三个方案进一步改进为：所述过滤储能装置为空芯橡胶储能过滤装置。

上述第二个方案进一步改进方案和第三个方案进一步改进方案均进一步改进如下：

1)所述空芯橡胶储能过滤装置主要由纸质过滤层、空芯橡胶棒和帽状外壳构成，所述纸质过滤层和空芯橡胶棒依次从帽状外壳的敞口一端嵌入并在该端外侧通过带中心孔的端盖固定；在所述外壳的另一端设置一液体还原剂入口且穿过所述纸质过滤层直通至所述空芯橡胶棒，在所述外壳的侧壁中部设置液体还原剂喷射出口，在所述外壳的侧壁底部设置液体还原剂回液出口。进一步地，所述液体还原剂为尿素水溶液或adblue或添蓝。

2)所述电驱动输送泵选用电机或电磁铁驱动；所述电驱动回抽泵(28)选用电机或电磁铁驱动。进一步地，所述液体还原剂为尿素水溶液或adblue或添蓝。

3)所述空芯橡胶储能过滤装置主要由纸质过滤层、空芯橡胶棒和帽状外壳构成，所述纸质过滤层和空芯橡胶棒依次从帽状外壳的敞口一端嵌入并在该端外侧通过带中心孔的端盖固定；在所述外壳的另一端设置一液体还原剂入口且穿过所述纸质过滤层直通至所述空芯橡胶棒，在所述外壳的侧壁中部设置液体还原剂喷射出口，在所述外壳的侧壁底部设置液体还原剂回液出口。进一步地，所述电驱动输送泵选用电机或电磁铁驱动；所述电驱动回抽泵(28)选用电机或电磁铁驱动。再进一步地，所述液体还原剂为尿素水溶液或adblue或添蓝。

本发明提供的液态还原剂计量喷射装置利用过滤储能装置通过电驱动输送泵对其间断地补压方式即可达到液态还原剂喷射稳压效果，与现有技术采用节流阀和压力阀通过电驱动输送泵对其不断地溢流回液方式达到液态还原剂(尿素水溶液)喷射稳压效果相比，计量喷射装置的结构简单可靠，不仅增加了电驱动输送泵的使用寿命(不用大负荷运转)和可靠性，而且大大地降低了装置的运行成本。另外，装置的喷射和抽空阶段切换无需结构复杂的两位四通换向阀，大大地降低了装置结构复杂性增加了其可靠性，且降低了其冻裂风险。

附图说明

图1为现有技术尿素计量喷射装置系统示意图。

图2为本发明的尿素计量喷射装置系统示意图。

图3为图2系统中一种过滤储能装置横截面结构示意图。

图4为图3的a-a纵截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明提供的尿素计量喷射装置进行详细说明。

本实施例提供一种尿素计量喷射装置系统示意图，如图2所示，包括用于对所述装置中设备控制供电的控制器(图中未示出)、用于储存液态还原剂的储存箱1、用于将所述储存箱1中液态还原剂抽出的供给支路、用于将所述供给支路输出的液态还原剂过滤并储能的过滤储能装置24、用于将所述过滤储能装置24中过滤并储能的液态还原剂喷射出去的喷射支路，以及用于将所述供给支路、所述过滤储能装置24和所述喷射支路中残留的液态还原剂回抽的回抽支路；所述供给支路由所述储存箱1、吸液管a2、过滤器3、吸液管b4、电驱动输送泵7(具有供给功能)、吸液管c6、止回阀22、吸液管d23和所述过滤储能装置24依次通过串联构成；所述喷射支路由所述过滤储能装置24、喷射管9和配量模块11依次串联构成，在喷射管9上支接一压力传感器13；所述回抽支路由所述过滤储能装置24、回抽管25、回抽泵模块26、回液管27和储存箱1依次串联构成，其中回抽泵模块26包括相互串联的电驱动回抽泵28(具有回抽功能)和电磁通断阀29。其中止回阀22为吸液管c6中尿素水溶液压力达到一定值时开启的一种阀。其中，所述电驱动输送泵7选用电机或电磁铁驱动；所述电驱动回抽泵28选用电机或电磁铁驱动；所述过滤储能装置24为空芯橡胶储能过滤装置，如图3和4所示为一种空芯橡胶储能过滤装置，主要由纸质过滤层01、空芯橡胶棒02和帽状外壳03构成，纸质过滤层01和空芯橡胶棒02依次从帽状外壳03的敞口一端嵌入并在该端外侧通过带中心孔的端盖04固定(通过螺纹)；在所述外壳03的另一端设置尿素溶液入口05且穿过所述纸质过滤层01直通至所述空芯橡胶棒02，并与吸液管d23连接；在外壳03的侧壁中部设置尿素溶液喷射出口07，与喷射管9连接；在外壳03的侧壁底部(设置在侧壁底部有利于尿素溶液抽空)设置尿素溶液回液出口06，与回抽管25相连。

其计量喷射过程包括建压阶段、喷射阶段、抽空阶段，其工作原理如下：

一、建压阶段：

目的是：在短时间内将储存箱1中的尿素水溶液注入过滤储能装置24并达到装置所规定的喷射压力；具体过程如下：

1)装置加电后其控制器通过温度传感器(其监测装置所处的环境温度，图4中未示出)的信号判断装置是否要启动加热解冻程序；

2)若不需要加热解冻工序(若需要，待解冻工序结束后)，电驱动输送泵7和回抽泵模块26直接开始启动，尿素水溶液从储存箱1依次由吸液管a2、过滤器3、吸液管b4、电驱动输送泵7、吸液管c6、止回阀22、吸液管d23，注入过滤储能装置24中；

3)经过一段时间(约30秒)后停止回抽泵模块26，同时启动配量模块11，电驱动输送泵7接着继续工作(目的是为了排出过滤储能装置24、喷射管9和配量模块11中的空气)，经过一段时间后关闭配量模块11；

4)当监测到连接在喷射管9上的压力传感器13压力达到规定压力值并稳定时，电驱动输送泵7停止工作，建压阶段即结束。

尿素水溶液在过滤储能装置24中的建压阶段流动路线如下：

由止回阀22流出的带压尿素水溶液，流经吸液管d23，先过滤储能装置24的尿素溶液入口05直接注入其纸质过滤层01和空芯橡胶棒02之间空间，然后穿过其纸质过滤层01进入纸质过滤层01与外壳03之间空间，最后由过滤储能装置24的尿素溶液喷射出口07经喷射管9流出。

二、喷射阶段：

建压阶段结束后，当装置接收到喷射控制信号时，装置控制器以一定脉冲频率间断地开启配量模块11，装置进行尿素水溶液计量喷射；在计量喷射过程中，由建压阶段在止回阀22、吸液管d23、过滤储能装置24、喷射管9构成的空间中形成的尿素水溶液压力会立刻下降；当该空间尿素水溶液的压力下降超过规定的允许值时，电驱动输送泵7启动补充尿素溶液使该空间中尿素水溶液压力保持在规定压力值范围内即停止补液(以确保配量模块11计量喷射的准确性)；当计量喷射过程中在止回阀22、吸液管d23、过滤储能装置24、喷射管9构成的空间中形成的尿素水溶液压力再下降超过规定的允许值时，再次启动电驱动输送泵7补液使其压力保持在规定压力值范围内；这样不断地循环下去。

三、抽空阶段:

喷射阶段结束后，由于配量模块11、电驱动输送泵7和回抽泵模块26均停止工作，这样，在止回阀22、吸液管d23、过滤储能装置24、喷射管9构成的空间中会残存未喷射出去的带压尿素水溶液。

为了防止上述残存带压尿素水溶液低温时冻裂管道或/和设备，装置需要开启回抽泵模块26(即回抽泵模块的电驱动回抽泵28与电磁通断阀29是同时开启)后，且当监测到压力传感器13尿素水溶液的压力低于规定值时，再开启配量模块11；这样，上述残存带压尿素水溶液分别由配量模块11、喷射管9和止回阀22、吸液管d23，再依次经过滤储能装置24、回抽管25、回抽泵模块26和回液管27，注回储存箱1中；经过一段抽空时间后，装置关闭配量模块11和回抽泵模块26，即抽空阶段结束。

本实施喷射阶段利用过滤储能装置24通过电驱动输送泵7对其间断地补压方式即可达到尿素水溶液喷射稳压效果，与现有技术采用节流阀16和压力阀14通过电驱动输送泵7对其不断地溢流回液方式达到尿素水溶液喷射稳压效果相比，尿素计量喷射装置的结构简单，且增加了电驱动输送泵7的使用寿命及可靠性，同时大大地降低了装置的运行成本。另外，喷射和抽空阶段切换不需结构复杂的两位四通换向阀5，大大地降低了装置结构复杂性增加了其可靠性，且降低了其冻裂风险。

另外，本实施例的过滤储能装置24也可以是其他结构的空芯橡胶储能过滤装置即可，不受本实施例的具体结构限制。

本实施例的尿素水溶液还可以是adblue或添蓝等液态还原剂。

以上实施例只以具体的电驱动输送泵7、过滤储能装置24等构成的液态还原剂计量喷射装置阐述了本发明，但只要与上述电驱动输送泵7、过滤储能装置24等所有类似设备能完成本发明思想的均属于本发明的保护范围；因此本发明不受上述实施例限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改变，这些变化和改变都落入要求保护的本发明范围内；本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。