專(zhuān)利名稱(chēng)：尿素還原劑的一閥五控噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，應(yīng)用于汽車(chē)尾氣的后處理 行業(yè)。
背景技術(shù)：
未來(lái)幾年內(nèi)，全球的汽車(chē)生產(chǎn)商，特別是美國(guó)和歐洲關(guān)于汽車(chē)氮氧化物NOx和微 粒PM的排放達(dá)標(biāo)方面將強(qiáng)制性地實(shí)施一些更嚴(yán)厲的規(guī)格，例如，歐5和歐6排放標(biāo)準(zhǔn)。在排放法規(guī)的壓力下，一方面國(guó)外的車(chē)用重負(fù)荷柴油機(jī)正不斷進(jìn)行技術(shù)升級(jí)和 改進(jìn)，另一方面，選擇恰當(dāng)?shù)暮筇幚砑夹g(shù)策略和裝備，例如，SCR (Selective Catalytic Reduction)催化轉(zhuǎn)化還原技術(shù)，DPF (Diesel Particulate Filter)顆粒捕捉器，DOC (Diesel Oxidation Catalyst)氧化型催化器等。SCR技術(shù)的本質(zhì)是利用尿素在高溫下分解出NH3,作為還原劑的NH3和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣 中的NOx在催化劑和溫度的綜合作用下進(jìn)行反應(yīng)，理想工況下生成無(wú)毒的N2和H2O,從而達(dá) 到凈化的目的。SCR技術(shù)自70年代開(kāi)始在國(guó)外作為發(fā)電廠等的固定源使用的脫硝技術(shù)而進(jìn) 行了開(kāi)發(fā)和廣泛應(yīng)用。為應(yīng)對(duì)新的環(huán)保法規(guī)的要求，國(guó)外從90年已開(kāi)始把SCR技術(shù)成功移 植到柴油汽車(chē)上，并相應(yīng)進(jìn)行了 SCR催化劑工藝技術(shù)和尿素還原劑的開(kāi)發(fā)驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了工 業(yè)化應(yīng)用，例如，歐洲和日本。目前，歐洲的大多數(shù)制造商已經(jīng)開(kāi)始堅(jiān)定不移的采用SCR技 術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。例如，在歐洲的7家主要商用汽車(chē)公司中，有5家(戴克、雷諾、 依維柯、沃爾沃和達(dá)夫)選擇SCR技術(shù)來(lái)達(dá)到歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)。另外兩家(斯堪尼亞和曼)則 傾向于EGR技術(shù)，但也不排斥SCR技術(shù)。以戴克集團(tuán)為例，自2005年元月開(kāi)始，就推出滿(mǎn)足 歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)的Actros牌重型載貨車(chē)，并給一個(gè)時(shí)髦的名字‘BlueTec’。BlueTec的后 處理方式均采用SCR技術(shù)。根據(jù)戴克的研究結(jié)果表明，SCR技術(shù)與歐3標(biāo)準(zhǔn)水平的汽車(chē)相 比，能夠節(jié)省燃油3 6%，NOx的排放可低于歐4限值，如對(duì)SCR進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化，達(dá)到歐 6限值也毫無(wú)問(wèn)題。國(guó)外如此熱衷于SCR技術(shù)的原因，主要是SCR具有很多優(yōu)點(diǎn)，例如，可以在柴油車(chē) 的排氣溫度250 550°C的范圍內(nèi)具有50 85%的NOx去除效率，并能有效降低PM的排放 水平；SCR能輕松滿(mǎn)足歐4和歐5水平，也具有達(dá)到歐6水平的潛力；目前達(dá)到歐4采用的 SCR技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油耗可降低3 6%;SCR催化劑不含有貴金屬，比成本相對(duì)較低；SCR 對(duì)車(chē)用燃油的質(zhì)量，特別是硫含量不敏感?；谝陨戏治?，SCR后處理技術(shù)也最適合中國(guó)的 車(chē)輛狀況和車(chē)用燃油狀況。如果2008年在中國(guó)推廣應(yīng)用車(chē)載SCR后處理技術(shù)，必須解決好尿素還原劑供應(yīng)、 尿素還原劑的劑量、尿素還原劑的霧化噴射、SCR催化劑轉(zhuǎn)換效率、氨氣泄露量等至關(guān)重要 的技術(shù)難點(diǎn)。上述各點(diǎn)都涉及到尿素還原劑的問(wèn)題。在這些問(wèn)題中，尿素還原劑的噴射霧 化策略是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。它涉及到催化劑表面的堵塞問(wèn)題、催化劑活性問(wèn)題、還原劑效率、氨 氣逃逸以及二次污染控制等問(wèn)題。對(duì)于預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)國(guó)4排放的車(chē)輛，其發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)完成機(jī)內(nèi)的優(yōu)化，NOx去除率在 35^40%即可滿(mǎn)足國(guó)4排放標(biāo)準(zhǔn)，NOx去除率在65 70%即可滿(mǎn)足國(guó)5排放標(biāo)準(zhǔn)。想象中只需連接上SCR后處理裝置就可以作為國(guó)4車(chē)輛銷(xiāo)售，事實(shí)上面對(duì)的問(wèn)題遠(yuǎn)不止此；采用整 套進(jìn)口的SCR后處理裝置，成本高達(dá)1200(Γ15000元/套，而尿素噴射和控制部分就占到 2500^4000元，而且一旦損壞，不能保修，必須整體更換，費(fèi)用用戶(hù)難以承受；但是，可以?xún)H 僅采用進(jìn)口尿素噴射和控制關(guān)鍵組建的部分，來(lái)配裝國(guó)內(nèi)的SCR后處理裝置，此時(shí)，尿素噴 射和控制部分就必須花費(fèi)350(Γ5000元的成本才能買(mǎi)到。尿素噴射和控制部分絕對(duì)是SCR 后處理成套裝置的關(guān)鍵和核心部分。對(duì)標(biāo)國(guó)外的SCR后處理裝置中的尿素噴射和控制部分，各家采用的技術(shù)方式不 同，既有獨(dú)立的尿素噴射和控制部分，然后輸送尿素還原劑到噴嘴；也有把尿素噴射和控制 部分集成到尿素還原劑噴嘴上的，其目的都是適時(shí)適量的提供尾氣去除NOx所需要的尿素 還原劑。例如，按照理論噴量的曲線(xiàn)A進(jìn)行，或者是按照低于理論值的曲線(xiàn)B進(jìn)行。尿素噴射和控制部分的適時(shí)適量的提供尾氣所需要的尿素還原劑的技術(shù)，可以采 用串聯(lián)在尿素管路上的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以采用精密的電磁流量控制閥來(lái) 實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上，精度高的電磁流量控制閥完全可以實(shí)現(xiàn)精密電磁質(zhì)量流量計(jì)的功能。對(duì)小量程的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，依靠排氣溫度或尾氣中的NOx水平作 為模擬量來(lái)控制開(kāi)啟度，完全能滿(mǎn)足要求，但是，目前小量程的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)幾乎 100%是進(jìn)口品，其價(jià)格通常在2000(Γ30000元/個(gè)左右，整車(chē)廠和整車(chē)用戶(hù)無(wú)法承受，國(guó)產(chǎn) 的小量程的精密電磁質(zhì)量流量計(jì)還是空白點(diǎn)。將來(lái)也會(huì)有產(chǎn)品面世。對(duì)小量程的精密的電磁流量控制閥進(jìn)行試驗(yàn)，依靠排氣溫度或尾氣中的NOx水平 作為模擬量來(lái)控制開(kāi)啟度，完全能滿(mǎn)足要求，但是，目前小量程的精密的電磁流量控制閥幾 乎100%也是進(jìn)口品，其價(jià)格通常在800(Γ15000元/個(gè)左右，整車(chē)廠和整車(chē)用戶(hù)無(wú)法承受， 國(guó)產(chǎn)的小量程的精密的電磁流量控制閥還是空白點(diǎn)。隨著國(guó)內(nèi)制造業(yè)整體水平的提高，這 種國(guó)產(chǎn)的小量程的精密的電磁流量控制閥將會(huì)面世，預(yù)計(jì)其價(jià)格在1500元/個(gè)以下。國(guó)產(chǎn)的小量程的精度不太高的電磁流量控制閥有大量的市場(chǎng)供應(yīng)，而且，價(jià)格非 常低廉，平均成本120元/個(gè)左右。國(guó)產(chǎn)的小量程的電磁流量控制閥精度不太高的主要原 因是閥芯的關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件的材料選擇和加工精度同國(guó)外相差較大，實(shí)測(cè)結(jié)果表明，國(guó)產(chǎn)的 小量程的電磁流量控制閥的流量的精度誤差約士30%。例如，在實(shí)際的尿素還原劑噴射和控制中，根據(jù)控制策略，尿素還原劑的流量從 5、5g/min之間變化。如果選擇一個(gè)國(guó)產(chǎn)的精度不太高的電磁流量控制閥來(lái)實(shí)現(xiàn)控制，理論 設(shè)定的流量是5、5g/min，當(dāng)某個(gè)工況需要60g/min的還原劑供應(yīng)量，根據(jù)其誤差，其真實(shí) 的流量范圍可能達(dá)到42 78g/min，對(duì)于42g/min的流量，可能的結(jié)果是尿素還原劑的供應(yīng) 量不足，無(wú)法除去規(guī)定量的NOx ；而對(duì)于78g/min的流量，可能的結(jié)果是尿素還原劑的供應(yīng) 量超標(biāo)，雖然能除去規(guī)定量的N0X，但是，一定會(huì)造成NH3的過(guò)量逃逸，形成新的污染。發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，管路上串聯(lián)電 磁流量閥或電磁比例閥以及精密機(jī)械開(kāi)關(guān)，達(dá)到控制尿素還原劑劑量的目的，能滿(mǎn)足國(guó)4 以上的SCR標(biāo)準(zhǔn)要求，又不至于產(chǎn)生NH3逃逸量，可以取消對(duì)NH3進(jìn)行氧化處理的DOC裝置， 簡(jiǎn)化車(chē)輛配置，降低成本。本實(shí)用新型的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的，尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，其特征
4在于尿素還原劑箱的管路串聯(lián)過(guò)濾器和電磁流量控制閥或電磁比例閥，電磁流量控制閥 或電磁比例閥上設(shè)有5個(gè)出口端分別并聯(lián)精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥，并與穩(wěn)壓閥、尿素還原劑噴嘴 和排氣管相通。所述的電磁流量控制閥的5個(gè)出口端的精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥或單獨(dú)，或2個(gè)一組，或3 個(gè)一組，或4個(gè)一組，或5個(gè)同時(shí)啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥的二次校準(zhǔn)后構(gòu)成31個(gè)計(jì)量水 平的控制平臺(tái)。所述的電磁流量控制閥也可以是電磁比例閥，5個(gè)出液的出口流量全開(kāi)的劑量范 圍低于廣20ml/min。本實(shí)用新型的積極效果在于采用常規(guī)的工業(yè)電磁流量控制閥或電磁流量比例閥 以及精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥，依據(jù)不同的控制邏輯，解決了原用尿素還原劑劑量的問(wèn)題，具有很高 的可靠性和實(shí)用價(jià)值。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的描述如圖1所示，以空氣輔助 和空氣動(dòng)力的噴射系統(tǒng)進(jìn)行描述，尿素還原劑箱2的液體在壓力驅(qū)動(dòng)下經(jīng)過(guò)管路1流經(jīng)過(guò) 濾器12，管路1和過(guò)濾器12是串聯(lián)的，流經(jīng)過(guò)濾器12的管線(xiàn)和電磁流量控制閥或電磁比例 閥3串聯(lián)，流經(jīng)電磁流量控制閥電磁比例閥3后，在電磁流量控制閥3的5個(gè)出口端分別并 聯(lián)精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥4、5、6、7和8，流經(jīng)電磁流量控制閥3以及精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥4、5、6、7和8 的液體匯集到穩(wěn)壓閥9，然后從穩(wěn)壓閥9輸送到尿素還原劑噴嘴10，在空氣輔助下噴射到排 氣管14中；來(lái)自溫度傳感器15或NOx傳感器11的信號(hào)模擬量，反饋到控制單元13，控制單元 13根據(jù)設(shè)定的控制邏輯啟動(dòng)電磁流量控制閥3，分別啟動(dòng)精密機(jī)械閥4，流量為a;或精密機(jī) 械閥5，流量為b ；或精密機(jī)械閥6，流量為c ；或精密機(jī)械閥7，流量為d ；或精密機(jī)械閥8， 流量為e閥組中的1個(gè)；尿素還原劑的劑量水平平臺(tái)是或a、或b、或C、或d和或e ；其中，a <b<c<d<e ；劑量范圍低于理論需求量的廣20ml/min。滿(mǎn)足小流量的尿素還原劑的 供給劑量。當(dāng)來(lái)自溫度傳感器15或NOx傳感器11的信號(hào)模擬量，反饋到控制單元13，控制單 元13根據(jù)設(shè)定的控制邏輯啟動(dòng)電磁流量控制閥3，分別同時(shí)啟動(dòng)精密機(jī)械閥4，流量為a ； 或精密機(jī)械閥5，流量為b ；或精密機(jī)械閥6，流量為c ；精密機(jī)械閥7，流量為d ；或精密機(jī)械 閥8，流量為e的閥組中的2個(gè)，尿素還原劑的劑量水平平臺(tái)是或a+b、或a+c、或a+d、或a+e、 或b+c、或b+d、或b+e、或c+d、或c+e、或d+e中的1組；其中，a<b<c<d<e ；劑量范 圍低于理論需求量的廣20ml/min。滿(mǎn)足中小流量的尿素還原劑的供給劑量。當(dāng)來(lái)自溫度傳感器15或NOx傳感器11的信號(hào)模擬量，反饋到控制單元13，控制單 元13根據(jù)設(shè)定的控制邏輯啟動(dòng)電磁流量控制閥3，同時(shí)分別啟動(dòng)精密機(jī)械閥4，流量為a ； 精密機(jī)械閥5，流量為b ；精密機(jī)械閥6，流量為c ；精密機(jī)械閥7，流量為d ；或精密機(jī)械閥8， 流量為e的閥組中的3個(gè)，尿素還原劑的劑量水平平臺(tái)是或a+b+c、或a+b+d、或a+b+e、或 b+c+d、或 d+c+a、或 a+c+e、或 b+c+e、或 b+d+e、或 c+d+e、或 a+d+e 中的 1 組；其中，a < b <c<d<e ；劑量范圍低于理論需求量的廣20ml/min。滿(mǎn)足較大流量的尿素還原劑的供給劑量。當(dāng)來(lái)自溫度傳感器15或NOx傳感器11的信號(hào)模擬量，反饋到控制單元13，控制單 元13根據(jù)設(shè)定的控制邏輯啟動(dòng)電磁流量控制閥3，同時(shí)啟動(dòng)精密機(jī)械閥4，流量為a ；精密 機(jī)械閥5，流量為b ；精密機(jī)械閥6，流量為c ；精密機(jī)械閥7，流量為d ；或精密機(jī)械閥8，流量 為e的閥組中的4個(gè)，尿素還原劑的劑量水平平臺(tái)是或a+b+c+d、或a+c+d+e、或b+c+d+e、 或a+b+d+e、或a+b+c+e ；其中，a<b<C<d<e中的1組；劑量范圍低于理論需求量的 廣20ml/min。滿(mǎn)足大流量的尿素還原劑的供給劑量。當(dāng)來(lái)自溫度傳感器15或NOx傳感器11的信號(hào)模擬量，反饋到控制單元13，控制單 元13根據(jù)設(shè)定的控制邏輯啟動(dòng)電磁流量控制閥13，同時(shí)啟動(dòng)精密機(jī)械閥4，流量為a ；精密 機(jī)械閥5，流量為b ；精密機(jī)械閥6，流量為c ；精密機(jī)械閥7，流量為d ；或精密機(jī)械閥8，流 量為e的閥組中的5個(gè)，尿素還原劑的劑量水平平臺(tái)是或a+b+c+d+e ；其中，a < b < c < d < e ；劑量范圍低于理論需求量的廣20ml/min。滿(mǎn)足最大流量的尿素還原劑的供給劑量。
權(quán)利要求1.尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，其特征在于尿素還原劑箱的管路串聯(lián)過(guò)濾器和 電磁流量控制閥或電磁比例閥，電磁流量控制閥或電磁比例閥上設(shè)有5個(gè)出口端分別并聯(lián) 精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥，并與穩(wěn)壓閥、尿素還原劑噴嘴和排氣管相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，其特征在于所述的電磁流 量控制閥的5個(gè)出口端的精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥或單獨(dú)，或2個(gè)一組，或3個(gè)一組，或4個(gè)一組，或 5個(gè)同時(shí)啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥的二次校準(zhǔn)后構(gòu)成31個(gè)計(jì)量水平的控制平臺(tái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，其特征在于所述的電磁流 量控制閥也可以是電磁比例閥，5個(gè)出液的出口全開(kāi)的劑量范圍低于廣20ml/min。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型的涉及一種尿素還原劑的一閥五控噴射裝置，其特征在于尿素還原劑箱的管路串聯(lián)過(guò)濾器和電磁流量控制閥或電磁比例閥，電磁流量控制閥或電磁比例閥上設(shè)有5個(gè)出口端分別并聯(lián)精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥，并與穩(wěn)壓閥、尿素還原劑噴嘴和排氣管相通。
所述的電磁流量控制閥的5個(gè)出口端的精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥或單獨(dú)，或2個(gè)一組，或3個(gè)一組，或4個(gè)一組，或5個(gè)同時(shí)啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)精密機(jī)械開(kāi)關(guān)閥的二次校準(zhǔn)后構(gòu)成31個(gè)計(jì)量水平的控制平臺(tái)。其能滿(mǎn)足國(guó)4以上的SCR標(biāo)準(zhǔn)要求，又不至于產(chǎn)生NH3逃逸量，可以取消對(duì)NH3進(jìn)行氧化處理的DOC裝置，簡(jiǎn)化車(chē)輛配置，降低成本。
文檔編號(hào)F01N3/24GK201778869SQ20102052351
公開(kāi)日2011年3月30日 申請(qǐng)日期2010年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月9日
發(fā)明者候福建, 劉國(guó)軍, 崔龍, 應(yīng)善強(qiáng), 張克金, 李文祥, 王丹, 魏曉川 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車(chē)集團(tuán)公司