專利名稱：一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
此項(xiàng)發(fā)明系關(guān)于內(nèi)燃機(jī)排放控制，具體地說，是包括內(nèi)燃機(jī)尾氣凈化方法及裝置 在內(nèi)的后處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于對(duì)改進(jìn)燃油經(jīng)濟(jì)性的迫切需要，柴油機(jī)及稀薄燃燒(Ieanburn)汽油機(jī)的應(yīng) 用近年來迅速增加。然而由于燃燒室及其廢氣中含有過多的氧，使這些發(fā)動(dòng)機(jī)排出大量氮 氧化物而致使采用普通的三元催化劑的方法無法起作用。針對(duì)此問題，人們已經(jīng)提出多種 減少氮氧化物的后處理技術(shù)。其中，在尾氣中注入如氨作為還原添加劑與選擇性催化劑 (SCR)配合使用被認(rèn)為是將有毒的氮氧化物轉(zhuǎn)化為無害氣體的一種最有效的方法。然而氨 本身是一種有毒之氣體，并且在機(jī)動(dòng)車上攜帶大量壓縮氨也存在安全及其它問題。尿素溶 液被認(rèn)為是氨氣的一種很好的替代物，因?yàn)榍罢咴诟邷貢r(shí)可分解出氨，而且安全性高，對(duì)環(huán) 境無害。事實(shí)上，可向發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣注入尿素水溶液，其產(chǎn)生的氨在SCR作用下與氮氧化物反 應(yīng)形成無害氣體。目前已有很多關(guān)于尿素及SCR催化劑尾氣處理系統(tǒng)的發(fā)明專利。
背景技術(shù)：
最有代表性的有以下兩項(xiàng)第一項(xiàng)是由本專利申請(qǐng)發(fā)明人之一，吳靖雄關(guān)于添加劑輸送系統(tǒng)的專利。該項(xiàng)專 利采用一個(gè)氣壓差分計(jì)來控制壓縮空氣的壓力。該專利還采用j量，液泵及混合室等多項(xiàng) 功能于一體的計(jì)量泵。這樣高度的集成雖能節(jié)省空間，但卻增加了制造難度與維修成本。第二項(xiàng)是Bosch(博市)公司的關(guān)于添加劑供給的專利。該專利采用一個(gè)液泵不 停加壓，同時(shí)用一個(gè)回流和液壓調(diào)節(jié)器來達(dá)到恒定液壓。該專利構(gòu)造復(fù)雜，成本昂貴，耗能 過大。關(guān)于加熱系統(tǒng)，有幾項(xiàng)專利都提到了用發(fā)動(dòng)機(jī)回流燃油來加熱添加劑。然而效率極差。理想的尿素添加劑輸送系統(tǒng)需具備如下性能及特征1)能精確確定發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣 中的氮氧化物所需尿素的劑量，幻能迅速，即時(shí)及精確地將溶液均勻地注入到尾氣當(dāng)中。3) 在寒冷天氣下，當(dāng)尿素溶液處于或接近冰凍狀態(tài)時(shí)，能在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后短時(shí)間內(nèi)迅速，有效 地向發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣注入足夠的尿素溶液。4)在寒冷天氣情況下能經(jīng)濟(jì)而有效地保持在液罐 里的添加劑溶液及輸送裝置的溫度高于其凝固點(diǎn)。幻為了防止由于添加劑溶液凝固而導(dǎo) 致對(duì)輸送裝置的損壞，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作時(shí)能將所有剩余在輸送裝置內(nèi)的液體全部清除干 凈。6)減少體積，重量及能耗。7)耐久性優(yōu)越，維護(hù)修理經(jīng)濟(jì)，容易，次數(shù)少。8)備有智能 的隨車監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)來監(jiān)測(cè)所有可能的非正常工作或失效狀況，并且通知有關(guān)人員采取及 時(shí)糾正措施，9)產(chǎn)品可靠，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。非常遺憾的是，沒有一項(xiàng)背景(先前)技術(shù)能提供令人滿意辦法來達(dá)到以上要求。它們當(dāng)中，絕大部分只能解決問題的某一個(gè)方面，從而只能是一些支離破碎的不完全不可 行的辦法。根據(jù)這些辦法，很難制作出實(shí)用的產(chǎn)品來。其它有些專利試圖提供一些比較全 面的產(chǎn)品，雖然具備所需的基本功能，但由于有些關(guān)鍵的問題沒解決而無法做出成品例如 添加劑注射反應(yīng)時(shí)間慢，注射劑量不準(zhǔn)確，不可靠，霧化差或者經(jīng)常被堵塞等等。由于以上 所述的種種原因，如今能夠有成品上市的寥寥無幾。剩下的雖然能夠具有比較完整可靠的 功能并且已有商業(yè)產(chǎn)品上市，但卻存在以下先天的不足硬件結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，太龐大，而且能 耗高，壽命短，制造使用成本昂貴等等。也正因?yàn)槿绱?，全世界范圍?nèi)柴油機(jī)后處理器之應(yīng) 用還不普遍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理的方法及裝置，包括一個(gè)全新的，全面功能的液態(tài)添 加劑輸送系統(tǒng)，該裝置具有以下任何其它技術(shù)無法達(dá)到的性能1)功能全面。該發(fā)明所提 供的技術(shù)辦法和產(chǎn)品比世界上所有同類技術(shù)與產(chǎn)品的功能更完全，性能更優(yōu)越。2~)硬件結(jié) 構(gòu)簡(jiǎn)單，緊湊，在所有能實(shí)現(xiàn)同樣功能的技術(shù)方法中，是最簡(jiǎn)單，最緊湊的，使用的硬件數(shù)量 也最少。它包括了一個(gè)實(shí)用產(chǎn)品在各類車型，各種氣候條件下工作所需的所有功能，比如迅 速加熱，液路清除，智能隨車監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)(OBD)等?；酶咝?，低能耗，低成本。本發(fā)明的 出現(xiàn)將提供一個(gè)功能齊全，性能優(yōu)越，實(shí)用可靠的產(chǎn)品，更重要的是對(duì)生產(chǎn)廠家及用戶都十 分經(jīng)濟(jì)。本項(xiàng)發(fā)明的基本概念是采用最少的硬件，而匹配上性能優(yōu)越且相當(dāng)精密的軟件來 使該裝置獲得最大的適應(yīng)性，可針對(duì)不同車型有不同應(yīng)用，同時(shí)又使產(chǎn)品開發(fā)及制造成本 降到最低限度。本項(xiàng)發(fā)明還有一個(gè)技術(shù)特點(diǎn)就是盡量采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)零部件，并盡量利用現(xiàn) 有車載資源比如能源，熱源，氣源等進(jìn)一步降低制造與使用成本，同時(shí)也給用戶帶來極大的 方便。新穎的智能型的隨車監(jiān)測(cè)診斷系統(tǒng)(OBD)具有先進(jìn)的有線和無線通訊手段，使政府 有關(guān)部門對(duì)車輛尾氣排放實(shí)行實(shí)時(shí)監(jiān)控成為可能。不僅如此，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，OBD或者啟 動(dòng)自我修復(fù)功能并及時(shí)自動(dòng)排除故障，或者通知有關(guān)人員及時(shí)采取措施排除故障。這樣使 得其可靠性大大提高。本發(fā)明包括方法與裝置，用于發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣后處理。此發(fā)明方法包括應(yīng)用一系列催 化劑系統(tǒng)和噴射一種添加劑，如尿素溶液以減少發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣之污染氣體及顆粒物。催化劑 系統(tǒng)含有一個(gè)或多個(gè)催化劑，如柴油氧化催化劑(DOC)可將一氧化碳及碳?xì)浠衔镅趸?無害的水和二氧化碳。選擇性還原催化劑(SCR)是為了還原氮氧化合物(NOx)，但需藉由 上游添加的尿素水溶液將其還原成水與氮?dú)?N2)。另外柴油機(jī)顆粒捕捉器(DPF)是用來阻 止顆粒物的排放。此發(fā)明裝置包括一個(gè)內(nèi)含OBD的電子控制器(電控器或ECU)，各種傳感 器，具有自動(dòng)清洗及加熱功能的添加劑供給系統(tǒng)。該添加劑供給系統(tǒng)則包括添加劑儲(chǔ)存罐， 輸送添加劑并保持一定液壓的液泵，準(zhǔn)確釋放與量度劑量的劑量閥，空氣供給系統(tǒng)，氣液混 合室，將液氣混合體以良好的霧化方式注入排氣管內(nèi)的噴嘴及一些管道連接器件。加熱手 段，包括采用電和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液來加熱儲(chǔ)液罐及整個(gè)液路。整個(gè)裝置的工作與運(yùn)行則在電 控器與OBD的全面控制與監(jiān)視下進(jìn)行。相對(duì)于同類其它產(chǎn)品本裝置具有眾多的獨(dú)到的功能與特征，例如采用共晶成分 的尿素溶液，這樣可以使加熱所需能量降到最低；一個(gè)多功能的儲(chǔ)液罐，它可以在任何氣候 條件下保證添加劑在所需的物理化學(xué)狀態(tài)；采用低壓輸送注射方法可降低能耗；采用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)液路；低能耗液泵；準(zhǔn)確而迅速的注射添加劑來提高NOx轉(zhuǎn)化效率；高效而可靠的 供氣系統(tǒng)；簡(jiǎn)潔，有效的液路清洗設(shè)計(jì)能在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)將所有剩余在輸送管道及器件內(nèi) 的添加劑完全干凈地返回到儲(chǔ)液罐從而避免零部件的損壞或添加劑的浪費(fèi)；在需要時(shí)利用 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液加熱添加劑不僅大量節(jié)省能源，而且十分有效，安全，可靠；儲(chǔ)液罐內(nèi)又有局 部加熱裝置能在發(fā)動(dòng)機(jī)寒冷啟動(dòng)時(shí)為添加劑輸送系統(tǒng)加熱以提供快速的液態(tài)添加劑；電控 器(EOT)包括OBD軟件具有先進(jìn)的有線與無線通訊功能，保持后處理器與有關(guān)人員的緊密 聯(lián)系，使有關(guān)人員包括用戶，生產(chǎn)廠家，維修中心，政府有關(guān)機(jī)構(gòu)知悉裝置的工作狀態(tài)及提 供及時(shí)與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效用，這樣極大地提高該裝置的可靠性；另外，本裝置依賴于計(jì)算機(jī)軟件 來完成大量的本來是屬於硬件的工作，這樣使得其更容易適應(yīng)于在各類車型及發(fā)動(dòng)機(jī)上的 不同應(yīng)用，同時(shí)最大程度地減少了硬件的數(shù)量，這就更進(jìn)一步的提高了本系統(tǒng)的靈活性與 經(jīng)濟(jì)性。由于以上所列的各種特有的性能與功能，本裝置為用戶提供了一個(gè)可靠，完整，經(jīng) 濟(jì)，靈活，適用于各種地理與氣候環(huán)境的產(chǎn)品來使他們的發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛達(dá)到各種政府制訂 的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。 本發(fā)明提供一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，它包括噴嘴和噴嘴導(dǎo)流 器，所述噴嘴的末端安裝噴嘴導(dǎo)流器。進(jìn)--步地，所述噴嘴為單孔出口或多孔出口。
進(jìn)--步地，所述噴嘴導(dǎo)流器通過一個(gè)或多個(gè)連接件固定在噴嘴上。
進(jìn)--步地，所述連接件為3個(gè)薄葉片。
進(jìn)--步地，所述連接件為圓形或方形。
進(jìn)--步地，所述連接件為彈簧。
進(jìn)--步地，所述彈簧為片狀、桿狀或螺旋狀。
進(jìn)--步地，所述連接件分別與導(dǎo)流器和噴嘴焊接、螺紋連接、螺栓連接、鑲?cè)脒B接、
卡接、自鎖機(jī)構(gòu)連接或電磁連接。進(jìn)一步地，所述噴嘴導(dǎo)流器設(shè)有控制裝置，該噴嘴導(dǎo)流器沿軸向運(yùn)動(dòng)而起到對(duì)噴 嘴出口開關(guān)作用，或者調(diào)節(jié)噴嘴出口大小的作用。由于本項(xiàng)發(fā)明，發(fā)動(dòng)機(jī)后處理裝置的結(jié)構(gòu)被大量簡(jiǎn)化，這樣使得產(chǎn)品開發(fā)，制造， 維修成本大大降低，同時(shí)提高了產(chǎn)品的可靠性及效率，且保持比其它同類產(chǎn)品更完整的功 能與優(yōu)越的性能。本發(fā)明采用硬件與軟件的優(yōu)化集成，使體積小，重量輕，同時(shí)又使制造維 修經(jīng)濟(jì)方便。另外本發(fā)明裝置由于采用了低壓注射方法可降低能耗，提高部件使用壽命，采 用了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)零部件，大量利用車輛與發(fā)動(dòng)機(jī)現(xiàn)有資源，從而更進(jìn)一步降低了制造與使用 成本。


圖1是一個(gè)示意圖，顯示后處理裝置的一種形式。在該圖中，儲(chǔ)液罐的加熱裝置安 裝在儲(chǔ)液罐內(nèi)。液泵為電磁驅(qū)動(dòng)泵。圖2是一個(gè)示意圖，顯示儲(chǔ)液罐的加熱裝置安裝在儲(chǔ)液罐外。圖3a是一個(gè)示意圖，顯示添加劑供給系統(tǒng)的一部分，作為變化之一，含有一個(gè)溶 液清除回路。圖北是一個(gè)示意圖，顯示添加劑供給系統(tǒng)的一部分，作為變化之一，劑量閥與混合室為分開的兩個(gè)單獨(dú)部件，之間由管道連接。圖4是一個(gè)示意圖，顯示一種供氣方式，其壓縮空氣來源于車用氣動(dòng)煞車系統(tǒng)的 儲(chǔ)氣罐。圖5是一個(gè)示意圖，顯示另外一種供氣方式，其壓縮空氣系由一個(gè)空氣泵產(chǎn)生。圖6是一個(gè)示意圖，顯示另外一種供氣方式，其壓縮空氣系由一個(gè)空氣壓縮機(jī)產(chǎn) 生。圖7是一個(gè)示意圖，顯示一個(gè)獨(dú)立的具有雙熱量交換器的加熱流體循環(huán)系統(tǒng)。
圖fe是一個(gè)示意圖，顯示由加熱電阻絲纏繞的管道。圖8b是一個(gè)示意圖，顯示加熱電阻絲包含在管壁內(nèi)。圖8c是一個(gè)示意圖，顯示管道本身可作為加熱電導(dǎo)體。圖9a是一個(gè)示意圖，顯示管道與儲(chǔ)液罐加熱共用一個(gè)加熱流體循環(huán)系統(tǒng)。圖9b是一個(gè)示意圖，顯示加熱流體循環(huán)管道纏繞在添加劑溶液輸送管道上來加 熱添加劑輸送系統(tǒng)。圖9c是一個(gè)示意圖，顯示加熱流體循環(huán)管道鑲?cè)朐谔砑觿┹斔凸艿辣趦?nèi)。圖IOa是一個(gè)剖面示意圖，顯示噴嘴導(dǎo)流器通過聯(lián)接件固定在噴嘴上。圖IOb是一個(gè)剖面示意圖，顯示圖IOa的側(cè)視圖。圖IOc是一個(gè)剖面示意圖，顯示噴嘴導(dǎo)流器通過聯(lián)接件固定在噴嘴上另一個(gè)例子。圖IOd是一個(gè)剖面示意圖，顯示噴嘴導(dǎo)流器通過中心軸固定在噴嘴上。圖IOe是一個(gè)剖面示意圖，顯示噴嘴導(dǎo)流器形狀變化的一種例子。圖IOf是一個(gè)剖面示意圖，顯示噴嘴導(dǎo)流器形狀變化的另一種例子。圖Ila是一個(gè)示意圖，顯示后處理裝置的另一種形式。液泵由氣輪透平驅(qū)動(dòng)。圖1 Ib是一個(gè)示意圖，顯示氣輪透平驅(qū)動(dòng)液泵。圖Ilc是一個(gè)示意圖，顯示添加劑輸送系統(tǒng)的另一種形式。液泵由氣輪透平驅(qū)動(dòng)。 液罐由壓縮空氣加壓。圖1 是一個(gè)示意圖，顯示添加劑輸送系統(tǒng)的另一種形式。液泵為氣動(dòng)活塞泵。圖12b是一個(gè)示意圖，顯示六通閥正常工作時(shí)的位置。圖12c是一個(gè)示意圖，顯示六通閥進(jìn)行液道清除時(shí)的位置。圖12d是一個(gè)示意圖，顯示清除回路含有積累器。圖1 是一個(gè)示意圖，顯示添加劑輸送系統(tǒng)的另一種形式。液泵為氣動(dòng)活塞泵。液 罐由壓縮空氣加壓。圖13a是一個(gè)示意圖，顯示雙氣缸氣動(dòng)活塞液泵的一種形式。圖1 是一個(gè)示意圖，顯示活塞尺寸變化。圖13c是一個(gè)示意圖，顯示液缸閥門。圖13d是一個(gè)示意圖，顯示液體輸出管活塞閥門。圖13e是一個(gè)示意圖，顯示氣動(dòng)液泵的空氣導(dǎo)向四同閥。圖13f是一個(gè)示意圖，顯示單氣缸氣動(dòng)活塞液泵的一種形式。圖13g是一個(gè)示意圖，顯示氣動(dòng)液泵活塞一種固定形式。圖1 是一個(gè)示意圖，顯示環(huán)形氣動(dòng)活塞液泵的一種形式。
圖[3J是一個(gè)示意圖，顯示環(huán)形氣缸活塞的兩種位置。
圖t3j是一個(gè)示意圖，顯示環(huán)形液缸活塞的兩種位置。
圖[3k是一個(gè)示意圖，顯示環(huán)形液缸活塞支撐1~gYI_+個(gè)例子。
圖13l是一個(gè)示意圖，顯示環(huán)形液缸活塞縮入轉(zhuǎn)子的一個(gè)例子。
(上所有圖中數(shù)字所代表的部件名稱解釋如下
]發(fā)動(dòng)機(jī)5來自發(fā)動(dòng)機(jī)的加熱流體
7加熱流體三通閥9向液罐加熱裝置輸送加熱流體的管道
11加熱流體回流管道13添加劑(還原劑)
15添加劑儲(chǔ)存罐(儲(chǔ)液罐或液罐)17液面高度傳感器(液面高度儀)
19濃度傳感器(濃度計(jì))2l液罐液體溫度傳感器(溫度計(jì))
23 力釋放閥(壓力調(diào)節(jié)閥)25 i韭液管加熱裝置
27 i韭液管溫度傳感器(溫度計(jì))28添加劑過濾器
29添加劑進(jìn)液管3 l液罐加熱裝置
32加熱流體回流管33添加劑供給管
35添加劑清除管37添加劑三通閥
39液泵輸入管4l發(fā)動(dòng)機(jī)排氣(尾氣)管
43六通閥45氣輪透平(Air—tuz七ine)
47增壓器48液泵
49液泵軸及軸承50液泵輸出管
52 E包控器(ECU)56液壓傳感器(液壓計(jì))
58溫度傳感器(溫度計(jì))59空氣閥
60劑量閥65混合室(管)
70單向截流閥80氣源
82注射輸送管85空氣壓力傳感器(氣壓計(jì))
88 U貴嘴90發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力傳感器(氣壓計(jì))
92發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度傳感器(溫度計(jì))94柴油氧化還原催化器(D。C)
96 i~生_擇性還原催化器(SCR)98顆粒捕捉器(DPF)
130空氣入亡113]空氣導(dǎo)向四通閥
132上氣缶[133下氣缸
134上液缶[135下液缸
136液體入口137液體出口
138空氣導(dǎo)向開關(guān)139 J曾壓活塞
140空氣莊I KI15]上液缸液體單向流入閥
152下液缸液體單向流入閥153上液缸液體單向流出閥
154下液缸液體單向流出閥155雙向閥門
158活塞導(dǎo)向桿210環(huán)形氣動(dòng)活塞液泵轉(zhuǎn)子
215氣缸隔離板220氣缸活塞
250液缸隔離板255液缸活塞支撐
260液缸活塞265活塞支撐定位鍵
270活塞支撐運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)405車載氣動(dòng)煞車系統(tǒng)儲(chǔ)氣罐415空氣壓力調(diào)節(jié)器515電源開關(guān)5；35傳動(dòng)離合器555空氣泵705獨(dú)立加熱流體循環(huán)管道715熱交換器725返回發(fā)動(dòng)機(jī)的流體810加熱電阻絲820 導(dǎo)線910加熱流體閥 環(huán)管930鑲?cè)胧郊訜崃黧w循環(huán)管道980噴嘴導(dǎo)流器聯(lián)接件
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310緩沖器(積累器) 410關(guān)閉閥 505發(fā)動(dòng)機(jī)電池
525發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)(alternator) 545傳動(dòng)帶 605空氣壓縮機(jī) 710加熱流體循環(huán)管道 720來自發(fā)動(dòng)機(jī)的流體 805添加劑輸送管 815絕緣絕熱體 825電路開關(guān) 920加熱添加劑輸送管道的加熱流體循
960噴嘴導(dǎo)流器
說明書
具體實(shí)施例方式圖1顯示本項(xiàng)發(fā)明既凈化發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的后處理裝置主要結(jié)構(gòu)的一種形式。該裝置 包含添加劑13，添加劑供給系統(tǒng)，催化劑系統(tǒng)94，96，98及電控器(ECU)52。添加劑供給系 統(tǒng)則包括液罐15，由液路與氣路組成的添加劑溶液供給線，空氣供給系統(tǒng)，系統(tǒng)清洗功能和 加熱系統(tǒng)。電控器52則包含隨車監(jiān)測(cè)診斷(OBD)與通訊功能。(一 )、發(fā)動(dòng)機(jī)1可以是柴油機(jī)或稀薄燃燒(Ieanburn)汽油機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)1通過各 種接口與電控器52建立聯(lián)系并向電控器傳輸有關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的各種信息數(shù)據(jù)包括轉(zhuǎn)速，載荷， 冷卻液溫度，排氣溫度，壓力等等。電控器52將依賴這些信息數(shù)據(jù)來控制整個(gè)后處理裝置 的運(yùn)行以達(dá)到所需要的效果。發(fā)動(dòng)機(jī)1通過排氣管道與催化劑系統(tǒng)相連接。催化劑系統(tǒng)則包含至少一個(gè)催化 劑，比如選擇性還原催化劑(SCR)。催化劑系統(tǒng)可以有不同的安排包括一個(gè)或多個(gè)不同的催 化劑。發(fā)動(dòng)機(jī)1將向后處理裝置提供電源。在可能的情況下還將向該裝置提供壓縮空氣。 在寒冷的天氣，發(fā)動(dòng)機(jī)在需要時(shí)將向該裝置供給加熱所需的熱源。熱源可能是電，發(fā)動(dòng)機(jī)冷 卻液和尾氣的任何一種或組合。(二)、添加劑13 (以后稱“溶液”或“溶液13”)在催化劑比如SCR的幫助下，添
加劑能將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOx還原成無害的氣體。如果采用尿素溶液，其濃度最好是水與尿素的共晶成分，這樣由于具有最低的凝 固點(diǎn)而使得對(duì)加熱的需求降到最低。一種或多種添加(附加)物質(zhì)可以加入溶液中來達(dá)到 某種目的，比如降低溶液的凝固點(diǎn)或改變共晶成分等等。在溫暖的環(huán)境中工作時(shí)，可以使用 尿素濃度較高的一些溶液來延長(zhǎng)添加溶液的間隔。(三)、添加劑溶液儲(chǔ)存罐(以下稱“液罐”或“液罐15”)液罐15儲(chǔ)存溶液13供 裝置使用。它包括以下部件及功能a)、適用于各種環(huán)境與氣候。適用于移動(dòng)或非移動(dòng)車輛或系統(tǒng)。
b)、由耐久，不易破裂的材料制成，能承受任何因溶液體積變化比如凝固所引起的 各種機(jī)械應(yīng)力。c)、其形狀與大小與可用的空間相配合。其容積最好大些能使溶液的添加間隔足 夠長(zhǎng)，這樣就可以與一般車輛維修項(xiàng)目，比如換機(jī)油的間隔一致或稍長(zhǎng)。d)、包含一個(gè)壓力調(diào)節(jié)閥23來保持液罐15內(nèi)的氣壓與外界大氣壓大致相同。當(dāng) 該閥門關(guān)閉時(shí)，液罐15內(nèi)外不會(huì)有氣體交換，避免溶液13中任何物質(zhì)的蒸發(fā)流失而導(dǎo)致溶 液濃度的變化。e)、濃度傳感器(濃度計(jì))19用于監(jiān)測(cè)溶液的濃度并傳給電控器，電控器根據(jù)溶液 的濃度來確定劑量閥60所釋放的劑量。如果液罐15內(nèi)的溶液13濃度超出一定范圍，電控 器將向使用者發(fā)出警告信號(hào)。f)、液面?zhèn)鞲衅?液面高度儀)17用于監(jiān)測(cè)液罐15內(nèi)溶液13液面位置并傳給電 控器，如果液面低于某一位置，電控器將通知使用者必須添加溶液。g)、進(jìn)液管四安裝在液罐15內(nèi)并從液罐15內(nèi)抽取溶液13。在裝置停止?fàn)顟B(tài)，進(jìn) 液管四所安裝的方式將阻止溶液在重力的作用下流向裝置的其它任何部位。進(jìn)液管四實(shí) 際上是供給管33浸在液罐15內(nèi)的一部分。h)、液罐加熱器31在需要時(shí)能將整個(gè)液罐加熱來溶化已經(jīng)凝固的溶液13或保持 溶液13在一定的溫度范圍。它可以安裝在罐內(nèi)(圖1)或罐外(圖2)。i)、溫度傳感器(溫度計(jì))21用于控制液罐加熱器31。j)、進(jìn)液管加熱器25在需要時(shí)用于局部加熱進(jìn)液管內(nèi)及其周圍的溶液13。k)、溫度傳感器(溫度計(jì))27用于控制進(jìn)液管加熱器25。作為另外一種形式，該溫 度計(jì)可用溫度計(jì)21來代替。(四)、溶液供給線由液體輸送通道(液路)與氣體輸送通道(氣路)組成(圖 1)。液路包括進(jìn)液管四，過濾器觀，供給管33，液泵48，液泵輸出管50，液壓傳感器56，液 路溫度計(jì)58及劑量閥60。氣路則由混合室(管)65，注射管82，氣壓傳感器85和噴嘴88 組成。液態(tài)的添加劑13由液泵48從液罐15抽出并輸送到劑量閥60，然后與空氣在混合室 (管)內(nèi)混合，最后由噴嘴88噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管41內(nèi)。a)、液泵48 它可以是任何一種液泵。液泵48的進(jìn)口通過進(jìn)液管四，過濾器28， 供給管33與液罐15相連接。泵的出口通過液泵輸出管50與劑量閥60相連接。過濾器觀 可以安置在供給管33或進(jìn)液管四的任何部位。液壓傳感器56可以安置在液泵輸出管50 的任何部位。液泵48由電控器52控制。反饋信號(hào)由液壓傳感器56提供。液泵只有在電 控器通過溫度計(jì)27與58確定溶液為液態(tài)時(shí)才工作。液泵48由控制器52控制，保持溶液13的壓力(Pj高于氣壓(P_a)。當(dāng)液壓降到 預(yù)設(shè)值(Ph)以下時(shí)，液泵48啟動(dòng)；當(dāng)液壓達(dá)到預(yù)設(shè)值(P1J時(shí)，液泵48停止。Pw與Prt 不必相等，為5到IOOpsi之間的任何值。b)、劑量閥60 劑量閥60是一個(gè)對(duì)控制信號(hào)反應(yīng)迅速并在關(guān)閉時(shí)密封良好的動(dòng)態(tài) 開關(guān)電磁閥。它可通過開關(guān)動(dòng)作精確計(jì)量并根據(jù)電控器52的指示準(zhǔn)確釋放溶液13。劑量 閥由來自電控器52的FPWM信號(hào)控制；其釋放劑量與脈沖寬度成比例。劑量閥60包含一個(gè) 混合室(管)65使溶液13與供氣系統(tǒng)送入的空氣均勻混合。另外一種組合方式，混合室65 可與劑量閥60分開，二者由一管道相連，如圖北。
c)、噴嘴88 噴嘴88通過注射管82與混合室65相連。它的末端出口可以是單孔 也可以是多孔，使得氣液混合體以細(xì)霧狀噴入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管41，并在氣路內(nèi)產(chǎn)生最小的氣 壓降。噴射方向可以是任何方向，一般來講，向排氣流動(dòng)方向相反的方向(逆向)噴射霧化 及混合效果為最佳。噴嘴88位於至少一個(gè)催化劑，如SCR，的上方。d)、噴嘴導(dǎo)流器960(圖IOa-IOf)在噴嘴末端可安裝一導(dǎo)流器960 (圖IOa)。噴 嘴導(dǎo)流器960主要有以下作用改變發(fā)動(dòng)機(jī)排氣在噴嘴附近流動(dòng)分布與方式，改變噴嘴噴 射出去的氣流的流動(dòng)分布與方式，在噴嘴88與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣逆向安裝時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)排氣對(duì) 噴嘴末端出口的沖壓，改變噴嘴振動(dòng)頻率與幅度，避免發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中異物直接沖擊或進(jìn)入 噴嘴造成損壞或堵塞等。噴嘴導(dǎo)流器960的以上作用可以使添加劑13與發(fā)動(dòng)機(jī)排氣混合 更均勻，延長(zhǎng)噴嘴88使用壽命，降低所需噴射壓力并防止噴嘴堵塞。噴嘴導(dǎo)流器960可以通過一個(gè)或多個(gè)連接件固定在噴嘴上。連接件可以是任何形 狀，任何形式，但具有以下功能與特征將噴嘴導(dǎo)流器960準(zhǔn)確牢固地固定在噴嘴上，最大 限度地減少對(duì)氣流的阻礙，加工生產(chǎn)安裝簡(jiǎn)便經(jīng)濟(jì)。例如圖10a，IOb中所示，連接件為3個(gè) 薄葉片。當(dāng)然，連接件也可以是圓形，方形或其他任何形狀。圖10c，IOd顯示連接件的另外 兩個(gè)例子以說明連接件可以是任何形狀和形式。圖中的彈簧可以是片狀，桿狀，螺旋狀，等 等。這樣的簡(jiǎn)便結(jié)構(gòu)既能固定導(dǎo)流器又允許導(dǎo)流器做一定軸向運(yùn)動(dòng)。圖IOe則顯示導(dǎo)流器 也可以通過一固定軸來固定在噴嘴上。連接件之間以及與導(dǎo)流器，噴嘴的連接方式可以是 焊接，螺紋/螺栓，彈簧，鑲?cè)?，卡住，自鎖機(jī)構(gòu)，電磁，等。噴嘴導(dǎo)流器960通過適當(dāng)?shù)倪B接或控制，比如彈簧連接或者電磁控制，可以沿軸 向運(yùn)動(dòng)而起到對(duì)噴嘴出口開關(guān)作用，或者調(diào)節(jié)噴嘴出口大小的作用。這樣，噴嘴出口大小可 隨噴嘴內(nèi)部與外部壓差來調(diào)節(jié)(比如彈簧連接時(shí))或者根據(jù)需要來調(diào)節(jié)(比如采用電磁控 制時(shí))。當(dāng)然，必要時(shí)(比如裝置停止工作時(shí))噴嘴導(dǎo)流器960可將噴嘴出口完全關(guān)閉，從 而防止發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣或其他異物進(jìn)入噴嘴。噴嘴導(dǎo)流器960對(duì)噴嘴出口大小的調(diào)節(jié)作用也可 以用于清除噴嘴中或噴嘴出口的堵塞物。噴嘴導(dǎo)流器960使得大口徑噴嘴與低壓而均勻的 噴射更可靠。噴嘴導(dǎo)流器960根據(jù)改變氣流流動(dòng)的需要可以有各種不同的形狀。圖IOf只 是顯示兩個(gè)例子而已。(五)、空氣供給系統(tǒng)空氣供給系統(tǒng)是此項(xiàng)發(fā)明的關(guān)鍵部分之一。由其用途決定， 此裝置需要提供壓力5到30psi，流量5到20升/分的空氣來完成如下任務(wù)快速輸送和 霧化溶液13，冷卻劑量閥60，噴射管82和噴嘴88，凈化空氣管道，在發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后凈化 氣路并將液體從液路中清除，防止系統(tǒng)堵塞等等。具有所需壓力與流量的壓縮空氣由空氣 源80經(jīng)空氣管道和單向截流閥70導(dǎo)向混合室65。單向截流閥70只允許來自空氣源80方 向的空氣流入混合室65，以避免由空氣攜帶的添加劑發(fā)生倒流，污染供氣系統(tǒng)的其它部分。 空氣壓力由可安裝在空氣源80和噴嘴88之間任何部位的空氣壓力傳感器85監(jiān)測(cè)。作為 一種選擇，可在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管41安裝一氣壓傳感器90測(cè)量噴嘴88附近的尾氣壓力。電控 器52可通過排氣壓力值確定溶液劑量和(或)維持特定應(yīng)用情況下供氣與排氣之間的恒 定壓差?？諝庠?0可有如下幾種選擇a)現(xiàn)成的壓縮空氣源，b)氣泵或c)空氣壓縮機(jī)。a)、選擇1(圖4)在一些大中型卡車上，通常有一高壓氣罐(存儲(chǔ)器)405用于制 動(dòng)操作。其中的一小部分空氣可被用作后處理裝置的空氣源。其消耗的空氣少于制動(dòng)空氣 供給總量的5%，因此對(duì)車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng)影響極為微小?？諝饪蓮臍夤?05引入，然后經(jīng)過壓力調(diào)節(jié)器415與單向截流閥70導(dǎo)向混合室65?？諝鈮毫τ烧{(diào)節(jié)器415(圖4)調(diào)節(jié)。 壓力調(diào)節(jié)器415可用機(jī)械式的或電子式的，可將引入空氣調(diào)到所需壓力。空氣壓力可以為 恒定值，如5到30psi之間的某值，或與排氣壓力保持5到30psi恒定壓差。在進(jìn)氣口處安 裝一關(guān)閉閥，以便在氣路出現(xiàn)故障，如氣體管道或噴嘴88斷裂時(shí)保護(hù)空氣制動(dòng)系統(tǒng)，使氣 壓不至過分降低。只要制動(dòng)空氣壓力降到低于某正常值，此閥關(guān)閉，則車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng) 不受影響。最后，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)，儲(chǔ)氣罐將在較短時(shí)間內(nèi)(一般為幾秒至十幾秒)繼續(xù)提 供壓縮空氣以完成系統(tǒng)清洗過程(詳細(xì)見(六))。這一清洗過程只需極少量的壓縮空氣， 所以不會(huì)影響車輛的空氣制動(dòng)系統(tǒng)。b)、選擇2(圖5)在輕型卡車及小轎車上，沒有現(xiàn)成的壓縮空氣，這時(shí)需要一個(gè)獨(dú) 立的空氣源。此項(xiàng)發(fā)明包括使用由發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)525所驅(qū)動(dòng)的空氣泵555產(chǎn)生壓縮空氣的 方法。該方法可產(chǎn)生一個(gè)隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速而自動(dòng)變化的空氣壓力。這一變化也正好與排氣壓 力的變化相對(duì)應(yīng)，并為噴嘴88提供了恒定壓差以保證溶液13噴射后的良好霧化。必要時(shí)， 也可通過開關(guān)的離合作用將空氣壓力維持在恒定值。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，電動(dòng)機(jī)525通 過離合器535與發(fā)動(dòng)機(jī)主軸脫離，而電控器52開始控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)525在發(fā)動(dòng) 機(jī)電池505驅(qū)動(dòng)下保持較短時(shí)間(通常為幾秒至十幾秒)的運(yùn)轉(zhuǎn)，以完成如(六)中所述 的系統(tǒng)清洗過程。系統(tǒng)清洗過程完成以后，電控器52通過一個(gè)電開關(guān)(或繼電器)515切 斷電動(dòng)機(jī)525與電池505的連接，并且發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛電控器開始控制電動(dòng)機(jī)，使其與發(fā)動(dòng)機(jī) 1主軸連接以備下一次啟動(dòng)時(shí)用。以上過程也可以由專門的控制電路(或延時(shí)繼電器)來 完成，而不需電控器的干預(yù)。c)、選擇3(圖6)由于某種原因上述兩種空氣源都不存在或不能用時(shí)，可使用自 備馬達(dá)的空氣壓縮機(jī)605。同選擇1和選擇2相似的是，空氣壓力可設(shè)為恒定值(P_a)，或 與排氣之間保持恒定壓差。任何一種能夠達(dá)到氣壓值(P-a)30I^i，流量20升/分鐘的耐久 的空氣壓縮機(jī)都可使用。借助于氣壓傳感器85，電控器52可對(duì)空氣壓縮機(jī)605進(jìn)行實(shí)時(shí)閉 環(huán)控制。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)，空氣壓縮機(jī)在電池505驅(qū)動(dòng)下保持較短時(shí)間(通常幾十秒)的 運(yùn)轉(zhuǎn)，以完成如(六)中所述的系統(tǒng)清洗過程。當(dāng)系統(tǒng)清洗過程完成以后，由電控器52將 空氣壓縮機(jī)605關(guān)閉。以上過程也可以由專門的控制電路(或延時(shí)繼電器)來完成，而不 需電控器的干預(yù)。(六)、系統(tǒng)清洗為防止在寒冷天氣下發(fā)動(dòng)機(jī)停車后仍停留在液路包括管道和儀 器中的液體溶液13凝固而損壞部件，需要完成一個(gè)系統(tǒng)清洗過程，將溶液13從混合室65 開始上至液罐15下至噴嘴88的整個(gè)溶液供給系統(tǒng)清除干凈。此發(fā)明采用了快捷而經(jīng)濟(jì)的 辦法來完成上述過程，可將已經(jīng)填充到液路的所有溶液全部返回到液罐15。此過程即可防 止任何溶液13的浪費(fèi)，也避免了排氣系統(tǒng)的污染。整個(gè)清洗及清除過程根據(jù)液泵的種類約 需幾秒至十幾秒鐘，分如下幾步完成a)、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1停車時(shí)，電控器52關(guān)閉液泵48電源，溶液13流回至液罐15并釋 放壓力。這一步結(jié)束后，液壓傳感器56應(yīng)測(cè)出不高于環(huán)境氣壓的液壓。b)、劑量閥60被完全打開，使壓縮空氣流入液泵輸出管50，將溶液13經(jīng)過液泵48 供給管33與進(jìn)液管四返回液罐15 (圖1)。c)、在執(zhí)行上述步驟過程中，空氣供給系統(tǒng)連續(xù)向混合室65，注射管82和噴嘴88 輸送空氣。噴嘴將發(fā)動(dòng)機(jī)停車后所有殘留的液氣混合物釋放到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中去。這一清潔過程只涉及極少量的添加劑，因而不會(huì)對(duì)下游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)造成任何損害。系統(tǒng)清洗過程完成后，電控器52關(guān)閉劑量閥60，同時(shí)關(guān)閉氣源。發(fā)動(dòng)機(jī)停車后系 統(tǒng)清除過程所需的空氣由(五)中所述任何一種方法提供，即a)車上現(xiàn)成裝備的壓縮空氣 罐405，b)以電池505作為電源的電動(dòng)機(jī)525所驅(qū)動(dòng)的氣泵555或c)用電池505驅(qū)動(dòng)的空 氣壓縮機(jī)。對(duì)于某些液泵，液路在泵內(nèi)被斷開，其液路將需要一個(gè)回路用于清除溶液(圖 3a)。此回路由三通閥37，液泵輸入管39，液泵48，液泵輸出管50及清除管35構(gòu)成(圖 3a)。需要時(shí)，可在清除管35或液泵輸出管50上任何位置安裝一積累器310(如圖12d所 示)。此時(shí)，整個(gè)清洗及清除過程約需十幾秒鐘，分如下幾步完成i)、當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1停車時(shí)，電控器52關(guān)閉液泵48，將三通閥37打到清除位置，連接供 給管33與清除管35，同時(shí)切斷供給管33與液泵輸入管39之間的連接。這使得溶液13可 以暢通無阻從較高液壓區(qū)(主要是液泵輸出管50，清除管35和可能存在的積累器310)流 回至液罐15并釋放壓力。這一步結(jié)束后，液壓傳感器56應(yīng)測(cè)出不高于環(huán)境氣壓的液壓。ii)、劑量閥60被完全打開，使壓縮空氣流入液泵輸出管50，將溶液13經(jīng)過液泵 48高壓(底)端，清除管35，可能存在的積累器310，三通閥37，供給管33與進(jìn)液管四返 回液罐15。此過程除了仍殘留在液泵48低壓(頂)端和輸入管39的溶液外，可將其余全 部溶液從劑量閥60返回到液罐15。iii)、一旦完成上述過程，三通閥37打到供給(即正常工作)位置，連接供給管33 與液泵輸入管39。接下來，液泵48收到來自電控器52的FPWM指令，經(jīng)幾個(gè)沖程的運(yùn)行將 殘留在泵48低壓(頂)端和輸入管39的溶液13抽到液泵輸出管50，清除管35和可能存 在的積累器310中。&)、重復(fù)步驟1)和^)。ν)、必要時(shí)重復(fù)步驟i)，ii)，iii)和iv)以完成液路清洗。vi)、在執(zhí)行上述步驟過程中，空氣供給系統(tǒng)連續(xù)向混合室65，注射管82和噴嘴88 輸送空氣。噴嘴將發(fā)動(dòng)機(jī)停車后所有殘留的液氣混合物釋放到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中去。這一清 潔過程只涉及極少量的添加劑，因而不會(huì)對(duì)下游的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)造成任何損害。系統(tǒng)清洗過程完成后，電控器52關(guān)閉劑量閥60，將三通閥打到供給位置，同時(shí)關(guān) 閉氣源。(七)、加熱系統(tǒng)工作在氣候溫暖地方的車輛不需安裝加熱系統(tǒng)。而在寒冷氣候 下工作的車輛則需安裝加熱系統(tǒng)以防止溶液13凝固或融解已結(jié)冰的溶液。此項(xiàng)發(fā)明提出 多種可供選擇的加熱方法以適用于包括液罐，管道和儀器在內(nèi)的整個(gè)液路的不同部位。為 節(jié)省能量，加熱系統(tǒng)在發(fā)動(dòng)機(jī)停車時(shí)停止工作，而且只有在必要時(shí)才加熱。a)、液罐加熱系統(tǒng)(圖1，2，7和9a)作為一種加熱方法，此項(xiàng)發(fā)明使用發(fā)動(dòng)機(jī)的 冷卻液作為加熱介質(zhì)(此后稱加熱流體)。為了加熱液罐15，加熱流體循環(huán)經(jīng)三通閥7，循 環(huán)管5，9由發(fā)動(dòng)機(jī)1延伸到液罐加熱裝置(熱交換器)31，穿過液罐加熱器31，經(jīng)回流管32 返回發(fā)動(dòng)機(jī)1。加熱器31可為任何形式和形狀，例如，螺旋管線圈，既可安裝在液罐15內(nèi)(如圖 1)，也可安裝在液罐15外(如圖幻。溫度傳感器21裝在液罐內(nèi)以測(cè)量罐內(nèi)溶液溫度。當(dāng) 液罐15內(nèi)溶液13的溫度降到預(yù)設(shè)值(Τ-t-l)以下時(shí)，三通閥7被轉(zhuǎn)到連接管5和管9的位 置，使得從發(fā)動(dòng)機(jī)1流出的加熱流體在返回發(fā)動(dòng)機(jī)1之前進(jìn)入加熱裝置31。此時(shí)加熱裝置31開始工作。當(dāng)液罐15內(nèi)的溶液13的溫度達(dá)到預(yù)設(shè)值(T-t-h)時(shí)，三通閥7被打轉(zhuǎn)到連接 管5和回流管11的位置，使得加熱流體不經(jīng)過加熱裝置31而直接返回發(fā)動(dòng)機(jī)1。(T-t-1) 與(T-t-h)值不必相等。這套加熱系統(tǒng)也可使用其它種類的流體如發(fā)動(dòng)機(jī)1中排出的尾氣，但前提是，流 體通道中的材料需能耐高溫。另外一種結(jié)構(gòu)涉及到由兩個(gè)熱交換器而形成獨(dú)立的加熱流體循環(huán)(圖7)。第一個(gè) 熱交換器715從熱源，如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑或尾氣向循環(huán)液體交換熱量；而第二個(gè)加熱器31則 向溶液13與液罐15交換熱量。在這種情況下，加熱液泵710代替了三通閥7。當(dāng)需要加熱 時(shí)，電控器52則打開加熱液泵710。否則關(guān)閉液泵710。液罐加熱系統(tǒng)也可采用電流加熱。此時(shí)，在液罐15內(nèi)或外安裝一電加熱器來取代 流體循環(huán)加熱裝置31，電線代替流體循環(huán)管道，而電開關(guān)代替三通閥7。盡管有其它方法可行，而采用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑作為加熱流體具有一些獨(dú)特而重要的 優(yōu)越性經(jīng)濟(jì)(消耗極少或根本不需消耗額外能量，勿需使用昂貴的高溫材料)，安全(無 過熱)，可靠，實(shí)際，快捷，對(duì)現(xiàn)存的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)影響微小。發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻循環(huán)也可用來 加熱整個(gè)液路(見以下段落及圖9a)。b)、進(jìn)液管加熱器25 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)1在寒冷天氣下啟動(dòng)時(shí)，如果液罐15內(nèi)的溶液13 處?kù)督Y(jié)凍狀態(tài)，這時(shí)需要一個(gè)裝置能夠極其快速地溶化已結(jié)凍的溶液13以便在發(fā)動(dòng)機(jī)啟 動(dòng)后迅速向劑量閥60提供充足的溶液。為達(dá)這一目的，進(jìn)液管加熱器25需對(duì)進(jìn)液管四，管 內(nèi)及管外溶液進(jìn)行局部快速加熱，以保證在液罐15中的溶液13全部溶化之前能提供足夠 的溶液13以供早期使用。進(jìn)液管加熱裝置25可采用以下任何一種或幾種的組合電流，氣 流，液流及化學(xué)反應(yīng)。電加熱簡(jiǎn)單且反應(yīng)迅速，所以優(yōu)先采用。電加熱可以簡(jiǎn)單到只用一個(gè)金屬導(dǎo)體，如 線圈，纏繞進(jìn)液管四。接通電源即可產(chǎn)生熱量。電導(dǎo)體也可鑲嵌在管壁內(nèi)，或者進(jìn)液管本 身也可作為導(dǎo)體。此裝置可用發(fā)動(dòng)機(jī)電池505或發(fā)電機(jī)525驅(qū)動(dòng)，所需能量較少。溫度傳 感器27既可放在進(jìn)液管四內(nèi)，也可放在外部，但需靠近進(jìn)液管四?？墒褂秒娍仄?2或自 身含有的控制單元-如熱敏開關(guān)來控制加熱裝置25。當(dāng)溫度傳感器27的讀數(shù)低于預(yù)設(shè)值 (Τ-i-l)時(shí)，加熱裝置25開通，當(dāng)溫度傳感器27的讀數(shù)達(dá)到或高于預(yù)設(shè)值(T-i-h)時(shí)，加熱 裝置25關(guān)閉。(Τ-i-l)與(T-i-h)值不必相等。C)、液路加熱系統(tǒng)該系統(tǒng)用來使液路的管道和儀器保持在溶液13的凝固點(diǎn)以 上。本發(fā)明提供兩個(gè)選擇i)電流與ii)流體。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，沿液路找出至少一個(gè)溫度最低部 位，在每個(gè)溫度最低部位放置一個(gè)溫度傳感器?？捎秒娍仄?2或自身含有的控制單元，如 熱敏開關(guān)來控制加熱系統(tǒng)。當(dāng)溫度傳感器58的讀數(shù)低于預(yù)設(shè)值Τ-ρ-1時(shí)，系統(tǒng)開始加熱。 當(dāng)溫度傳感器58的讀數(shù)達(dá)到或高于預(yù)設(shè)值T-p-h時(shí)，系統(tǒng)停止加熱。Τ-ρ-1與T-p-h值不 必相等。溫度傳感器58也可用來測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)前的環(huán)境溫度。當(dāng)然，作為近似，溫度傳 感器27或21也可以用來代替溫度傳感器58。(i)、選擇1(圖8a，8b及8c)當(dāng)使用電流加熱時(shí)，可用任何方式將一個(gè)或多個(gè)電 導(dǎo)體(加熱單元)810與管道或儀器相連。例如，可用導(dǎo)體810纏繞管道和儀器，見圖8a，且 二者皆裝在絕緣體815內(nèi)。絕緣體815既隔電，也隔熱，可保護(hù)加熱單元810和管道805免 受周圍環(huán)境侵害。導(dǎo)體810也可以任何形式或形狀鑲嵌在管壁內(nèi)。圖8b顯示出鑲嵌在管壁內(nèi)的導(dǎo)體線圈。實(shí)際上，溶液管道本身可做為導(dǎo)體(圖8c)。在此情況下，溶液管道本身 由導(dǎo)電材料，如金屬，導(dǎo)電塑料，或復(fù)合材料制成。電線820用來連接導(dǎo)體810與電源，例如 通過開關(guān)或繼電器825與發(fā)動(dòng)機(jī)電池505或發(fā)電機(jī)525相連。而該開關(guān)或繼電器則由電控 器52或任何其它控制元件，如熱敏開關(guān)來控制。必要時(shí)，氣路加熱裝置可采用相似設(shè)計(jì)。(ii)、選擇2(圖9a，9b及9c)當(dāng)用流體加熱液路時(shí)，在管道和儀器外套裝另一層 管路，供加熱流體流過，以維持管道和儀器處?kù)度芤?3的凝固點(diǎn)之上。此時(shí)，它可與液罐加 熱裝置共用同一熱源。加熱流體經(jīng)閥910，管道920從循環(huán)管32引入，從液路流過后，返回 管道32。用于加熱液路的加熱流體循環(huán)量由閥901調(diào)節(jié)，或通過選擇所需的管道920與管 道32之間的直徑比來實(shí)現(xiàn)。閥910可由電控器52或任何其它控制儀器，如熱敏開關(guān)來控 制。當(dāng)需要加熱時(shí)，閥910開通，以使流體循環(huán)。否則，閥910關(guān)閉。圖9b和9c舉例示范如何沿添加劑的液路安放加熱流體循環(huán)管道。最簡(jiǎn)單的辦 法，如前段落所述的纏繞加熱電線的方法，用循環(huán)管920纏繞溶液管或儀器(見圖9b)。循 環(huán)管道可為任何形式或形狀，可以是與添加劑管同軸的雙層管，也可在添加劑管或絕熱外 套上開槽，或者，在添加劑管和絕熱外套上同時(shí)開槽(見圖9c)。槽930的形式與形狀不只 局限于圖9c所示，可為任何形式或形狀。(八)、催化劑系統(tǒng)94，96，98催化劑系統(tǒng)是提供一個(gè)場(chǎng)所，使來自溶液13的還 原劑與有害物質(zhì)在該處發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中氮氧化物等有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化成無害 的物質(zhì)。催化劑系統(tǒng)可為柴油氧化催化劑(DOC) 94，選擇性還原催化劑(SCI096，及顆粒 捕捉器98中的一種或幾種的任意組合。至於這些催化劑的確切種類，尺寸，形式，安裝順 序及位置在很大程度上取決于發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛及所使用的添加劑的特性，比如，D0C+SCR, D0C+SCR+D0C, D0C+SCR+DPF，等等?？砂惭b一個(gè)或更多的傳感器92來測(cè)量催化劑和排氣的溫度。如圖1中顯示在催 化劑96前安裝這樣一個(gè)傳感器。例如電控器52利用它來確定催化劑是否已達(dá)到工作溫度 并可以開始注入添加劑。也可在廢氣管道41中安裝一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器90，在需要時(shí)調(diào) 整氣源壓力，確定添加劑的劑量或用于系統(tǒng)診斷等。例如圖1所顯示，傳感器90安裝在噴 嘴88所在的介于催化劑94和96之間的部位。(九)、電控器(EOT)52 電控器52不必是獨(dú)立的E⑶。經(jīng)過軟件集成現(xiàn)成的用來 控制發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛的E⑶也可以用來控制后處理裝置。也可制造一種集各種功能于一體， 既可控制發(fā)動(dòng)機(jī)/車輛，也可控制后處理裝置的全新的電控器52。此發(fā)明包括在軟件和硬 件上能針對(duì)各種發(fā)動(dòng)機(jī)及車輛而變化的電控器52。取決于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，電控器可具有 如下特點(diǎn)及功能。a)、接收和處理來自任何設(shè)備，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1，儀器及與電控器相連的傳感器的數(shù) 字與模擬信號(hào)，b)、實(shí)行系統(tǒng)自我檢測(cè)，c)、具有永久的和臨時(shí)的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存功能，d)、完成諸如運(yùn)算，分析及作出決定等邏輯任務(wù)，e)、對(duì)各種儀器實(shí)行簡(jiǎn)單或復(fù)雜，實(shí)時(shí)或非實(shí)時(shí)，閉路或開路的控制，f)、提供數(shù)字或模擬輸出，g)、具有有線或無線通訊能力，
h)、可利用個(gè)人電腦或移動(dòng)計(jì)算裝置通過有線和無線接口進(jìn)行編程和調(diào)試，i)、包含隨車監(jiān)測(cè)診斷軟件，和j)、軟件保密，防盜及防止逆向工程功能。電控器52內(nèi)還儲(chǔ)存有各種有關(guān)添加劑如尿素溶液的所有數(shù)據(jù)包括濃度，密度，溶 點(diǎn)，溫度，壓力，添加物質(zhì)等之間的關(guān)系，同時(shí)還有各種參照表格和方程式使電控器快速而 準(zhǔn)確地確定尿素劑量并指示劑量閥迅速動(dòng)作。整個(gè)反應(yīng)過程可在千分之一秒內(nèi)完成。通過有線和無線通訊方式與用戶，操作者，生產(chǎn)廠家，維修服務(wù)中心及政府環(huán)境監(jiān) 控部門和官員們進(jìn)行通訊聯(lián)系，可實(shí)現(xiàn)對(duì)裝有此后處理器裝置的車輛進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，跟蹤 及測(cè)量。一旦后處理系統(tǒng)出現(xiàn)故障或失效，有關(guān)人員可以有效，及時(shí)地采取糾正措施。(十)、隨車監(jiān)測(cè)診斷(OBD)系統(tǒng)電控器52配有OBD軟件系統(tǒng)利用從發(fā)動(dòng)機(jī)，車 輛，傳感器所得到的信息及儲(chǔ)存在電控器52中的數(shù)據(jù)來監(jiān)測(cè)整個(gè)后處理裝置的運(yùn)行及診 斷可能出現(xiàn)的失效。該電控器OBD具有如下特征及功能a)、監(jiān)測(cè)診斷整個(gè)后處理裝置及其某個(gè)部位各種功能的失?；蚴?。b)、通過有線或無線通訊的方式向操作人員，用戶，服務(wù)中心及生產(chǎn)廠家傳遞信息 或發(fā)出警告信號(hào)以便有關(guān)人員及時(shí)解決出現(xiàn)的問題。這樣可以大大避免或減少系統(tǒng)的停用 時(shí)間，改進(jìn)系統(tǒng)的可靠性和可用性。C)、通過有線或無線通訊方式向政府?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)匯報(bào)任何發(fā)動(dòng)機(jī)排氣超過政府標(biāo)準(zhǔn)的 情況及原因。在某些國(guó)家，政府要通過對(duì)機(jī)動(dòng)車排放情況的跟蹤，監(jiān)測(cè)及監(jiān)督等方法來強(qiáng)行 使其達(dá)到政府規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。d)、采取自我糾正措施。e)、當(dāng)OBD診斷出發(fā)動(dòng)機(jī)排放超過政府制訂的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，采取適當(dāng)懲罰措施強(qiáng)迫用 戶與操作者采取糾正措施。比如減少發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率及車輛的最大速度等。當(dāng)OBD確定 問題已得到解決時(shí)，則取消懲罰措施。(十一)、采用氣動(dòng)液泵的添加劑供給系統(tǒng)(圖lla_13k)。以上所述裝置采用的液 泵是由電磁力來驅(qū)動(dòng)的。本發(fā)明裝置的另一種形式是采用壓縮空氣來驅(qū)動(dòng)液泵。用壓縮空 氣來驅(qū)動(dòng)液泵有許多獨(dú)特的好處，比如，能自動(dòng)保持恒定的液體與氣體的壓差，既不需要控 制器的干預(yù)也不需要壓力調(diào)節(jié)器(閥)或回路來調(diào)節(jié)，可靠而耐久等。氣動(dòng)液泵主要有兩 種旋轉(zhuǎn)液泵與活塞式液泵。另外，將壓縮空氣引入液罐15給液罐加壓從而使整個(gè)液路具 有一個(gè)與壓縮空氣同樣大小底壓。這樣可以減輕液泵的工作量而達(dá)到節(jié)省能量和延長(zhǎng)液泵 使用壽命的目的。每一種液泵都可以有液罐加壓與不加壓兩種形式。事實(shí)上，液罐加壓也 同樣適用于電磁驅(qū)動(dòng)液泵。a)、液罐不加壓的氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)液泵系統(tǒng)(圖11a)該系統(tǒng)從氣源80通過一空氣閥59 將壓縮空氣引入氣輪機(jī)(透平)47而使其旋轉(zhuǎn)并帶動(dòng)液泵49旋轉(zhuǎn)。液泵49所產(chǎn)生的壓力 取決于供氣壓力，氣量大小及氣輪47的尺寸、形狀與形式(圖lib)。通過對(duì)氣輪47及進(jìn)氣 道的適當(dāng)設(shè)計(jì)既可達(dá)到所需要的液氣壓力差(比)。這里，空氣閥59只是一個(gè)簡(jiǎn)單的兩通 開關(guān)閥。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，閥門59打開并向液泵供氣。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)閥門59即關(guān)閉。系 統(tǒng)清除過程仍按(六)中所述a)，b)和c)完成。b)、液罐加壓的氣動(dòng)旋轉(zhuǎn)液泵系統(tǒng)(圖11c):該系統(tǒng)采用壓縮空氣給液罐15加 壓，從而使整個(gè)液路具有一個(gè)與壓縮空氣同樣大小的底壓。因此系統(tǒng)所需液壓的增加量減少。這樣，所需氣輪尺寸與進(jìn)氣量將可大為減少。當(dāng)液罐加壓時(shí)，液罐蓋需密封并取消壓力 (釋放)調(diào)解閥23。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，氣源80需要同時(shí)向液泵48和液罐15供氣。此時(shí)，空 氣閥59應(yīng)改為三通閥。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)閥門59即關(guān)閉。系統(tǒng)清除過程仍按(六)中所述 a)，b)和c)完成。c)、液罐不加壓的氣動(dòng)活塞液泵系統(tǒng)(圖12a)該系統(tǒng)與旋轉(zhuǎn)泵系統(tǒng)不同的是需 要一個(gè)由清除管35所形成的回路來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)清除過程。清除管35的一端通過六通閥43 與添加劑供給管33相連；另一端與劑量閥60相連。此時(shí)，空氣閥59仍為三通閥，可接通氣 源80和液泵48或六通閥43。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，六通閥43轉(zhuǎn)至圖12b所示位置，接通添加劑 供給管33與液泵48。閥門59只向液泵48供氣。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，閥門59停止向液泵48 供氣而轉(zhuǎn)向六通閥43供氣。與此同時(shí)，六通閥43轉(zhuǎn)至圖12c所示位置，切斷添加劑供給管 33與液泵48的連接，將清除管35(回路)與供給管33接通，同時(shí)將六通閥43以下液路與 壓縮空氣接通，以便將添加劑13從所有液路管道及液泵48驅(qū)返回液罐15。最后，將劑量 閥60打開，清除劑量閥及其附近管道內(nèi)的添加劑13。整個(gè)系統(tǒng)清除過程只需幾秒鐘既可完 成。系統(tǒng)清除過程完成后，液路內(nèi)將只有與環(huán)境壓力一樣的空氣。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)重新起動(dòng)時(shí)，液泵48開始工作，隨著液體泵入液路到達(dá)劑量閥60，原來 滯留在液路內(nèi)的空氣將被壓縮到清除管35內(nèi)。如果需要，可在清除管35任何地方安裝一 積累器310用于儲(chǔ)存被壓縮的空氣(圖12d)。該壓縮空氣的存在將起到緩沖壓力變化的作 用，因而有利于液路內(nèi)液壓的穩(wěn)定。d)、液罐加壓的氣動(dòng)活塞液泵系統(tǒng)(圖12e)當(dāng)液罐加壓時(shí)，液罐蓋需密封并取消 壓力(釋放)調(diào)解閥23。同時(shí)，空氣閥59應(yīng)改為四通閥，其結(jié)構(gòu)與四通閥131(圖13e)相 似(或者一樣)。當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，六通閥43轉(zhuǎn)至圖12b所示位置，而且空氣閥59需要連接 氣源80同時(shí)向液泵48和液罐15供氣。當(dāng)系統(tǒng)進(jìn)行清除過程時(shí)，液泵48和液罐15則需要 與外界接通來釋放壓力。系統(tǒng)清除過程如下當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，閥門59將切斷液泵48與液 罐15的氣源，并將液泵和液罐與環(huán)境空氣接通從而使液泵48與液罐15的壓力釋放。與此 同時(shí)，閥門59轉(zhuǎn)向六通閥43供氣。六通閥43則轉(zhuǎn)至圖12c所示位置，切斷添加劑供給管 33與液泵48的連接，將清除管35(回路)與供給管33接通，同時(shí)將六通閥43以下液路與 壓縮空氣接通，以便將添加劑13從所有液路管道及液泵48返回到液罐15。最后，將劑量閥 60打開，清除劑量閥及其附近管道內(nèi)的添加劑13，從而完成整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行清除過程。(十二)、氣壓活塞泵構(gòu)造與原理(圖13a_k)圖13a顯示一種直線運(yùn)動(dòng)的活塞 泵。如圖13a所示，壓縮空氣由進(jìn)氣管130經(jīng)一空氣導(dǎo)向四通閥131引入氣缸133或134。 此時(shí)另一氣缸則經(jīng)該閥門131由管132與環(huán)境空氣接通。活塞139在上下氣缸壓差作用下 向低壓端運(yùn)動(dòng)，從而向液缸內(nèi)某一端加壓。其壓力由下面公式確定
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于它包括噴嘴和噴嘴導(dǎo)流 器，所述噴嘴的末端安裝噴嘴導(dǎo)流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 噴嘴為單孔出口或多孔出口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于 所述噴嘴導(dǎo)流器通過一個(gè)或多個(gè)連接件固定在噴嘴上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 連接件為3個(gè)薄葉片。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 連接件為圓形或方形。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 連接件為彈簧。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 彈簧為片狀、桿狀或螺旋狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 連接件分別與導(dǎo)流器和噴嘴焊接、螺紋連接、螺栓連接、鑲?cè)脒B接、卡接、自鎖機(jī)構(gòu)連接或電 磁連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，其特征在于所述 噴嘴導(dǎo)流器設(shè)有控制裝置，該噴嘴導(dǎo)流器沿軸向運(yùn)動(dòng)而起到對(duì)噴嘴出口開關(guān)作用，或者調(diào) 節(jié)噴嘴出口大小的作用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置中的噴嘴結(jié)構(gòu)，它包括噴嘴和噴嘴導(dǎo)流器，所述噴嘴的末端安裝噴嘴導(dǎo)流器。本發(fā)明的噴嘴結(jié)構(gòu)，可以防止發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣或其它異物進(jìn)入噴嘴，也可以能清除噴嘴中或噴嘴出口的堵塞物，還能使得噴射更可靠。
文檔編號(hào)F01N3/24GK102102563SQ20111003355
公開日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2006年12月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月4日
發(fā)明者吳靖雄, 李平, 郭進(jìn)端 申請(qǐng)人:張家口百通環(huán)?？萍加邢薰?br>