溶液喷射系统和工程机械的制作方法

本发明涉及工程机械领域，具体而言，涉及一种溶液喷射系统和工程机械。

背景技术：

为了满足工程机械的排放要求，需要对发动机尾气进行催化反应，进而需要配置溶液喷射系统，用于喷射尿素。

但是，相关技术提供的溶液喷射系统需要配置空压机、以及需要给喷射组件配置加热装置，导致溶液喷射系统的结构复杂，成本高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种溶液喷射系统和工程机械，其能够简化结构，降低成本。

本发明的实施例是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种溶液喷射系统，包括溶液罐和喷射组件，溶液罐的内部包括沿上下方向分布的压力室和压出吸入室，压出吸入室与喷射组件连接；其中，溶液罐的内部活动设置有活塞，且活塞将压力室和压出吸入室分隔；当压力室增压时，能推动活塞压缩压出吸入室内的溶液，以将压出吸入室内的溶液压入喷射组件；当压力室减压时，活塞能压缩压力室的空间，喷射组件内的溶液能流入压出吸入室。

在可选的实施方式中，压力室设置有第一加热装置，且压力室内能填充相变介质，第一加热装置用于给填充于压力室内的相变介质加热使相变介质升华或蒸发，以使压力室增压。

在可选的实施方式中，喷射组件包括喷头、喷射管道和设置于喷射管道的滤芯，喷射管道的一端与压出吸入室连通，另一端连接喷头。

在可选的实施方式中，喷射组件还包括设置于喷射管道的压力阀，沿喷射组件喷射溶液时溶液在喷射管道内的流动方向，压力阀位于滤芯的上游。

在可选的实施方式中，喷射组件还包括设置于喷射管道的调节阀，沿喷射组件喷射溶液时溶液在喷射管道内的流动方向，调节阀位于喷头的上游。

在可选的实施方式中，喷射组件还包括设置于喷射管道的压力传感器，沿喷射组件喷射溶液时溶液在喷射管道内的流动方向，调节阀位于喷头和压力传感器之间。

在可选的实施方式中，溶液罐的内部还包括位于压出吸入室下方的储藏室，且压出吸入室通过设置有单向阀的管道与储藏室连接，单向阀用于防止压出吸入室内的溶液流向储藏室。

在可选的实施方式中，管道的一端从压出吸入室的底端与压出吸入室连通，管道的另一端伸入储藏室内。

在可选的实施方式中，储藏室设置有呼吸阀和溶液注入口。

在可选的实施方式中，压出吸入室设置有第二加热装置。

第二方面，本发明实施例提供一种工程机械，包括前述实施方式任一项的溶液喷射系统。

本发明实施例的溶液喷射系统的有益效果包括：本发明实施例的溶液喷射系统包括溶液罐，溶液罐的内部包括沿上下方向分布的压力室和压出吸入室，且溶液罐的内部活动设置有活塞，且活塞将压力室和压出吸入室分隔；当压力室增压时，能推动活塞压缩压出吸入室内的溶液，以将压出吸入室内的溶液压入喷射组件；当压力室减压时，活塞能压缩压力室的空间，喷射组件内的溶液能流入压出吸入室；这样一来，在用该溶液喷射系统喷射尿素时，只需要通过压力室增压，推动活塞压缩压出吸入室内的溶液，即可将压出吸入室内的溶液压入喷射组件进行溶液的喷射，而不需要设置空压机等部件；且在压力室减压时，喷射组件内的溶液能流入压出吸入室，而不会残留在喷射组件，以避免尿素这种容易结晶的溶液残留在喷射组件，即可不给喷射组件单独配置加热装置，也能够避免喷射组件堵塞；由于，该溶液喷射系统不需要配置空压机、也不需要单独给喷射组件配置加热装置，继而能够简化结构，降低成本。

本发明实施例的工程机械的有益效果包括：本发明实施例的工程机械包括上述的溶液喷施系统，该工程机械能够利用溶液喷射系统喷射尿素，以使发动机排出的尾气发生催化反应，从而满足排放要求；工程机械设置溶液喷射系统的结构简单，成本低。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例中溶液喷射系统的结构示意图。

图标：010-溶液喷射系统；100-溶液罐；200-喷射组件；110-压力室；120-压出吸入室；130-活塞；111-第一加热装置；112-相变介质；121-喷头；122-喷射管道；123-滤芯；124-压力阀；125-调节阀；126-压力传感器；140-储藏室；141-管道；142-单向阀；143-呼吸阀；144-溶液注入口；145-第二加热装置；146-气管；150-ecu；151-排气管；152-催化还原反应室；153-温度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种工程机械，该工程机械可以为挖掘机、起重机等。

上述工程机械包括电子控制单元(electroniccontrolunit，ecu150，又称行车电脑、车载电脑)、发动机和溶液喷射系统010。为了满足发动机尾气排放的标准，需要利用溶液喷射系统010给发动机的尾气排气管151喷射尿素，以使发动机的尾气能经过催化反应后再排出，以满足尾气排放的要求；进一步地，发动机包括排放尾气的排气管151，排气管151设置有催化还原反应室152，溶液喷射系统010能将尿素喷射于催化还原反应室152，以使尿素与尾气发生催化反应。

请参照图1，本实施例的溶液喷射系统010包括溶液罐100和喷射组件200，溶液罐100用于盛装溶液，例如：尿素等；溶液罐100的内部包括沿上下方向分布的压力室110和压出吸入室120，压出吸入室120与喷射组件200连接；其中，溶液罐100的内部活动设置有活塞130，且活塞130将压力室110和压出吸入室120分隔；当压力室110增压时，能推动活塞130压缩压出吸入室120内的溶液，以将压出吸入室120内的溶液压入喷射组件200；当压力室110减压时，活塞130能压缩压力室110的空间，喷射组件200内的溶液能流入压出吸入室120。

本实施例的溶液喷射系统010在喷射尿素时，只需要通过压力室110增压，推动活塞130压缩压出吸入室120内的溶液，即可将压出吸入室120内的溶液压入喷射组件200进行溶液的喷射，而不需要设置空压机等部件；且在压力室110减压时，喷射组件200内的溶液能流入压出吸入室120，而不会残留在喷射组件200，以避免尿素这种容易结晶的溶液残留在喷射组件200，即可不给喷射组件200单独配置加热装置，也能够避免喷射组件200堵塞；由于，该溶液喷射系统010不需要配置空压机、也不需要单独给喷射组件200配置加热装置，继而能够简化结构，降低成本。

需要说明的是，由于本实施例的溶液喷射系统010不需要设置空压机等装置，进而不会出现空压机故障、损坏等问题，故该溶液喷射系统010不会需要对空压机等进行维护，其维护的难度和成本降低。

请参照图1，本实施例的压力室110设置有第一加热装置111，且压力室110内能填充相变介质112，第一加热装置111用于给填充于压力室110内的相变介质112加热使相变介质112升华或蒸发，以使压力室110增压。需要说明的是，当第一加热装置111不再给相变介质112加热时，相变介质112的温度逐渐降低，会再次固化或液化，压力室110内减压。如此，则可以便捷的通过第一加热装置111控制压力室110增压或减压，以利用压力室110的增压或减压控制活塞130压缩压出吸入室120或压缩压力室110，进而能够将压出吸入室120内的溶液压入喷射组件200或使喷射组件200内的溶液流回压出吸入室120。

需要说明的是，填充于压力室110内的相变介质112可以是固态的，也可以是液态的。当压力室110填充的相变介质112是固态的时，第一加热装置111加热，以使相变介质112升华；当第一加热装置111不再加热，压力室110内的温度下降时，相变介质112再次固化。当压力室110填充的相变介质112是液态的时，第一加热装置111加热，以使相变介质112蒸发；当第一加热装置111不再加热，压力室110内的温度下降时，相变介质112再次液化。

相变介质112可以根据需要和成本等进行选择，例如可以是：丙酮、乙醇、二氟一氯甲烷(r22)等，在此不作具体限定。

需要说明的是，本实施例的压力室110位于压出吸入室120的上方，当压力室110内的相变介质112升华或蒸发时，压力室110内的气体推动活塞130向下移动，以利用活塞130挤压压出吸入室120内的溶液，从而能够将压出吸入室120内的溶液压入喷射装置；当压力室110降温相变介质112再次固化或液化时，压力室110内的气体减少，且压力室110内的气体不再向下按压活塞130，活塞130上移压缩压力室110的空间。

为了使压力室110内填充的相变介质112能够更好的受热升华或蒸发，第一加热装置111设置于压力室110的内部，以充分加热压力室110内的相变介质112。

请参照图1，本实施例的喷射组件200包括喷头121、喷射管道122和设置于喷射管道122的滤芯123，喷射管道122的一端与压出吸入室120连通，另一端连接喷头121。如此，可以在压力室110增压，推动活塞130将压出吸入室120内的溶液压入喷射管道122，并使进入喷射管道122的溶液能够经过滤芯123，再从喷头121喷射出；滤芯123能够过滤掉溶液中的杂质，避免滤芯123下游的管道141下游被堵塞。

需要说明的是，上述喷射管道122邻近压出吸入室120的底部设置，以便于在压力室110增压向下推动活塞130时，顺利的将压出吸入室120内的溶液压入喷射管道122内。

需要进一步说明的是，喷头121设置于发动机的排气管151，且沿发动机排出的尾气在排气管151流动的方向，喷头121位于催化还原反应室152的上游，以便于溶液喷射系统010喷射的尿素能够与排气管151排出的尾气一起的催化还原反应室152内反应，然后再使催化反应后达到排放标准的尾气从催化还原反应室152排出。

请参照图1，上述喷射组件200还包括设置于喷射管道122的压力阀124，沿喷射组件200喷射溶液时溶液在喷射管道122内流动的方向，压力阀124位于滤芯123的上游。压力阀124被配置为当压出吸入室120内的溶液被压入喷射管道122，且喷射管道122内的溶液流向喷头121时，压力阀124开启，以使喷射管道122内的溶液能够顺利的流向喷头121，当压力室110减压，活塞130压缩压力室110的空间，喷射管道122内的溶液全部流回压出吸入室120，喷射管道122内不再具有溶液时，压力阀124关闭，即压力阀124不通过气体，也即气体流经压力阀124时压力阀124关闭，避免废气等气体进入压出吸入室120，避免干涉活塞130、压力室110的正常工作，即避免气体进入压出吸入室120，避免改变压出吸入室120的压力，进而防止压力室110增压时活塞130不能正常压缩压出吸入室120内的溶液的情况发生。

本实施例的压力阀124选用疏水阀，疏水阀能在溶液流经时打开，即能通过溶液，在气体流经时关闭，即不能通过气体。在其他实施例中，压力阀124还可以是通用的电磁阀，电磁阀与ecu150通信连接，以利用ecu150控制电磁阀的开闭，即利用ecu150控制电磁阀在溶液流经时开启，在气体流经时关闭。

请参照图1，本实施例的喷射组件200还包括设置于喷射管道122的调节阀125，沿喷射组件200喷射溶液时溶液在喷射管道122内的流动方向，调节阀125位于喷头121的上游。如此，可以在压力室110增压，推动活塞130压缩压出吸入室120的溶液，使溶液进入喷射组件200时，利用调节阀125控制喷头121喷射溶液的量，以使溶液喷射系统010喷射的溶液量更符合工况，减少溶液浪费和喷射量不足的情况。

进一步地，调节阀125与ecu150通信连接，以利用ecu150控制调节阀125的开启程度，进而喷射出不同量的溶液；例如：当发动机排放的废气多时，ecu150控制调节阀125的开启程度增大，以喷射出更多的尿素，以使废气能够充分的催化反应，以助于发动机满足排放标准；当发动机排放的废气少时，ecu150控制调节阀125开启程度减小，以喷射出少量的尿素，即可满足废气的催化反应，以减少尿素的浪费。

请参照图1，本实施例的喷射组件200还包括设置于喷射管道122的压力传感器126，沿喷射组件200喷射溶液时溶液在喷射管道122内的流动方向，调节阀125位于喷头121和压力传感器126之间。如此，可以在压出吸入室120内的溶液被压入喷射管道122时，用压力传感器126检测喷射管道122内的溶液压力，以在压力传感器126检测到喷射管道122内的压力满足预设压力后，控制调节阀125开启，以喷出喷射管道122内的溶液。

进一步地，压力传感器126与ecu150通信连接，如此，压力传感器126检测到的喷射管道122内的压力后，则可以将对应的第一信号发送给ecu150，以便于ecu150根据接收到的第一信号，判断喷射管道122内的压力，以在判断喷射管道122内的压力满足预设压力时，控制调节阀125开启。需要说明的是，当ecu150根据接收到的压力传感器126发送的第一信号，判断喷射管道122内的压力未达到预设压力时，则ecu150控制调节阀125保持关闭的状态。

需要说明的是，请参照图1，本实施例的发动机的排气管151上还设置有温度传感器153，温度传感器153用于检测排气管151排出的尾气的温度；进一步地，温度传感器153与ecu150通信连接，以便于温度传感器153检测到尾气温度后，将对应的第二信号发送给ecu150，ecu150根据第二信号判断排气管151内尾气的温度是否达到预设温度。需要进一步说明的是，在发动机工作，利用溶液喷射系统010喷射尿素，以使尾气催化反应达到排放标准时，需要ecu150根据第一信号判断喷射管道122的压力达到预设压力，同时根据第二信号判断排气管151内尾气的温度达到预设温度，再控制调节阀125开启。

需要说明的是，上述通信连接包括wifi、蓝牙、红外线等无线通信连接，还包括用电缆线有线通信连接，在此不作具体限定。

请参照图1，本实施例的溶液罐100的内部还包括位于压出吸入装置下方的储藏室140，且压出吸入室120通过设置有单向阀142的管道141与储藏室140连接，单向阀142用于防止压出吸入室120的溶液流向储藏室140。在溶液喷射系统010完成溶液喷射后，压力室110的第一加热装置111停止加热，压力室110的温度下降，相变介质112固化或液化，压力室110减压，活塞130压缩压力室110的空间，即活塞130上移，压缩压力室110的空间，喷射组件200内的溶液流回压出吸入室120，且由于压出吸入室120内原本存放的溶液喷射了部分，即使喷射组件200内残留的溶液流回压出吸入室120，压出吸入室120内的压力减小，使得储藏室140内存放的溶液经设置有单向阀142的管道141吸入压出吸入室120，以进行溶液的自动补充，且使得压出吸入室120的压力恢复初始状态，即恢复未喷射溶液的状态，以满足下一次喷射溶液的需求。

进一步地，上述管道141的一端从压出吸入室120的底端与压出吸入室120连通，管道141的另一端伸入储藏室140内。如此，当压力室110减压时，活塞130上移，储藏室140内储藏的溶液能经过设置有单向阀142的管道141从压出吸入室120的底部被吸入压出吸入室120。

本实施例的储藏室140设置有呼吸阀143和溶液注入口144。呼吸阀143可以用于保持储藏室140内稳定地压力；具体地，当压力室110减压，使得活塞130上移，储藏室140内的溶液被吸入压出吸入室120后，外界的空气能经过呼吸阀143进入储藏室140，确保储藏室140内保持稳定地压力。溶液注入口144用于向储藏室140补充溶液，如此，即可避免储藏室140缺液。

进一步地，请参照图1，呼吸阀143设置于储藏室140的上部，以便于气体通过呼吸阀143在储藏室140的内外流通，且不会使储藏室140内的溶液经过呼吸阀143流出储藏室140。再进一步地，储藏室140连通有气管146，气管146远离储藏室140的一端向储藏室140的上部延伸，且伸出储藏室140的顶端，气管146远离储藏室140的一端设置有上述呼吸阀143。

进一步地，溶液注入口144设置于的下部，一方面便于向储藏室140补充溶液，另一方面当不需要使用该溶液喷射系统010时，还可以从溶液注入口144将储藏室140内的溶液放出。

为了避免压出吸入室120内的盛放的溶液结晶，例如：尿素容易在低温环境下结晶；请参照图1，本实施例的压出吸入室120设置有第二加热装置145，用于给压出吸入室120内盛放的溶液加温，避免低温结晶。进一步地，第二加热装置145设置于压出吸入室120的内部，以更充分的给压出吸入室120内的溶液加温。

需要说明的是，上述第一加热装置111和第二加热装置145均可以选用加热电阻丝、加热棒等，在此不作具体限定。

在工程机械的发动机工作时，溶液喷射系统010的溶液罐100盛放有尿素；第一加热装置111通电开始加热，压力室110内的相变介质112升华或蒸发，压力室110增压，推动活塞130下移，以将压出吸入室120内的尿素压入喷射管道122，喷射管道122上设置的压力传感器126检测喷射管道122内的压力值，将对应的第一信号发送给ecu150，在ecu150判断压力传感器126检测到的压力为预设压力，同时温度传感器153将第二信号发送给ecu150，由ecu150判断排温达到预设温度时，ecu150控制调节阀125打开，在喷射管道122内经过滤芯123过滤的尿素能喷射于催化还原反应室152。

在工程机械停机时，第一加热装置111停止加热，压力室110中的温度下降，相变介质112再次固化或液化，压力室110的压力减小，活塞130上移，喷射管道122内的尿素流回压出吸入室120，且储藏室140内的尿素经设置有单向阀142的管道141吸入压出吸入室120，以使压出吸入室120补充尿素；为了防止压出吸入室120内的尿素结晶，停机时，接通第二加热装置145的电源，用第二加热装置145给压出吸入室120内的尿素加热。

综上所述，本发明的工程机械设置的溶液喷射系统010不需要配置空压机、也不需要单独给喷射组件200配置加热装置，继而能够简化结构，降低成本。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。