專利名稱：車用scr系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣后處理裝置中的尿素供應(yīng)裝置， 具體涉及應(yīng)用了電子控制和噴射技術(shù)的車用SCR (選擇性催化還原)系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)以其優(yōu)越的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性受到人們的青睞，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛。目前，歐美國家100%重型車、90%輕型車采用柴油機(jī)。歐洲柴油轎車已占轎車年產(chǎn)總量的3 左右，其中法國、西班牙等國更是高達(dá)50%以上。但是隨著地球環(huán)境問題變得日益嚴(yán)重，各國政府爭相頒布了相關(guān)法規(guī)來限制汽車的尾氣排放。隨著法規(guī)的不斷升級(jí)，排放要求也日益苛刻。從歐三到歐四這一階段主要問題是如何解決柴油機(jī)NOx排放和PM排放。目前主流的辦法有兩個(gè)EGR+DPF;高壓共軌+SCR。后者燃油經(jīng)濟(jì)性優(yōu)于前者，對(duì)燃油品質(zhì)也相對(duì)沒那么敏感。因此，SCR技術(shù)受到了更為廣泛的關(guān)注。其中尿素選擇性催化還原(urea-SCR)技術(shù)是迄今被認(rèn)為最有前途的柴油機(jī)NOx排放控制措施，同時(shí)該項(xiàng)技術(shù)也是目前業(yè)內(nèi)相關(guān)企業(yè)、高校和其他科研機(jī)構(gòu)研究的熱點(diǎn)和重點(diǎn)。SCR (Selective Catalyst Reduction)選擇性催化還原系統(tǒng)。車用尿素進(jìn)入柴油機(jī)排氣管中后經(jīng)過熱解和水解分解成氨和水。氨作為還原劑在催化劑的作用下能夠選擇性的將柴油機(jī)廢氣中的氮氧化物還原，生成氮?dú)夂退Ｔ擁?xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)如下增加升功率； 降低熱損耗(Low heat rejection)；對(duì)比歐三產(chǎn)品，發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)沒有改變；對(duì)比歐三產(chǎn)品， 燃油經(jīng)濟(jì)性得到改善；機(jī)油更換周期更長(Low soot)；尿素的成本低；具備升級(jí)至歐五的能力。尿素溶液的精確計(jì)量和噴射是尿素選擇性催化還原(urea-SCR)技術(shù)的核心，國內(nèi)在該領(lǐng)域尚無成熟的研究成果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為一種車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，包括機(jī)械系統(tǒng)泵體、 控制機(jī)械系統(tǒng)泵體的電子控制單元、以及電子控制單元與機(jī)械系統(tǒng)泵體之間連接的線束； 系統(tǒng)線束將電子控制單元與機(jī)械系統(tǒng)泵體連接到一起實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)和信號(hào)傳輸?shù)墓δ埽?br> 所述機(jī)械系統(tǒng)泵體包括用于將高壓空氣和尿素混合的液氣混合室、尿素溶液壓力計(jì)量泵和空氣供應(yīng)裝置，所述液氣混合室設(shè)有兩個(gè)入口端，分別與尿素溶液壓力計(jì)量泵及空氣供應(yīng)裝置的出口端連接，液氣混合室出口端上連接有噴射接頭；
所述電子控制單元通過與外界通訊，計(jì)算SCR系統(tǒng)實(shí)時(shí)所需的尿素溶液噴射量，控制和驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置。作為優(yōu)選，所述液氣混合室與空氣供應(yīng)裝置出口端連接處設(shè)有空氣背壓閥，液氣混合室與尿素溶液壓力計(jì)量泵出口端連接處設(shè)有尿素溶液背壓閥。作為優(yōu)選，所述尿素溶液壓力計(jì)量泵包括用于計(jì)量的膜片泵、尿素溶液溫度傳感器、尿素溶液加熱裝置、尿素溶液壓カ傳感器、尿素回流接口和尿素輸入接ロ，所述尿素溶液溫度傳感器置于膜片泵的回流管路中，便于實(shí)時(shí)采集尿素溶液溫度，所述尿素溶液加熱裝置覆蓋尿素溶液壓カ計(jì)量泵內(nèi)部回流管路、噴射管路和吸取管路，所述尿素溶液壓カ傳感器置于所述液氣混合室和尿素溶液壓カ計(jì)量泵出口端之間，所述尿素溶液加熱裝置、尿素溶液壓カ傳感器與尿素溶液溫度傳感器通過所述線束與所述電子控制單元連接。尿素壓カ傳感器采集尿素溶液壓カ并實(shí)時(shí)傳輸?shù)诫娮涌刂茊卧?。?dāng)檢測(cè)到壓カ 低于正常工作壓カ吋，電子控制単元能夠判斷出尿素溶液壓カ計(jì)量泵出現(xiàn)故障。該功能主要用在車載在線故障診斷(OBD)上。作為優(yōu)選，所述尿素溶液加熱裝置由PTC (正溫度系數(shù))加熱元件制成，配備防止局部溫度過高的溫度開關(guān)，當(dāng)局部溫度過高時(shí)則自動(dòng)斷開加熱電路，當(dāng)溫度下降到最高溫度以下時(shí)則重新接通加熱電路。電子溫控裝置實(shí)時(shí)調(diào)控該尿素供應(yīng)裝置內(nèi)部尿素溶液的溫度。當(dāng)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度過低時(shí)，SCR電控單元通過電控接頭驅(qū)動(dòng)電控溫控裝置對(duì)尿素供應(yīng)裝置進(jìn)行加熱。 直到溫度傳感器檢測(cè)到的溫度達(dá)到正常水平吋，加熱停止。作為優(yōu)選，所述空氣供應(yīng)裝置包括高壓空氣輸入接頭、空氣電磁開關(guān)閥和空氣調(diào)壓閥，所述空氣電磁開關(guān)閥置于高壓空氣輸入接頭與空氣調(diào)壓閥之間，外界高壓空氣從高壓空氣輸入接頭輸入，先經(jīng)過空氣電磁開關(guān)閥進(jìn)行通斷，再經(jīng)過空氣調(diào)壓閥進(jìn)行調(diào)壓，最終輸出穩(wěn)壓的高壓空氣。作為優(yōu)選，所述空氣電磁開關(guān)閥由所述電子控制單元通過所述線束進(jìn)行通/斷控制；當(dāng)該尿素供應(yīng)裝置不需要高壓空氣吋，空氣電磁開關(guān)閥關(guān)閉，高壓氣輸入管路被截?cái)啵?當(dāng)尿素供應(yīng)裝置需要高壓空氣吋，空氣電磁開關(guān)閥打開，高壓氣輸入管路接通。作為優(yōu)選，所述電子控制單元包括主控芯片、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)輸入/輸出模塊和通信模塊，其中，主控芯片為8位或16位的單片機(jī)。電子控制単元是該車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置的控制核心。単元內(nèi)部應(yīng)用了嵌入式單片機(jī)技木， 不僅用于控制該裝置，還用于與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行通信獲取發(fā)動(dòng)機(jī)エ況相關(guān)的信息，計(jì)算實(shí)時(shí)尿素溶液噴射量、尿素噴射壓カ等參數(shù)。作為優(yōu)選，所述線束與所述機(jī)械系統(tǒng)泵體上設(shè)有的機(jī)械系統(tǒng)線束接頭連接。工作時(shí)通過電子控制単元驅(qū)動(dòng)尿素溶液壓カ計(jì)量泵，將尿素溶液升壓、精確計(jì)量、 與高壓空氣充分混合，最終輸送到尿素噴嘴中。在這ー過程中始終保持泵噴嘴內(nèi)部尿素溶液在某一合理溫度上。供應(yīng)裝置機(jī)械系統(tǒng)由電子控制単元通過電控接頭和線束驅(qū)動(dòng)。正常工作狀態(tài)下， 一方面電子控制単元根據(jù)其內(nèi)部軟件計(jì)算出的尿素溶液噴射量控制尿素溶液壓カ計(jì)量泵進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)，建立尿素壓カ；另一方面電子控制單元驅(qū)動(dòng)高壓空氣開關(guān)閥，接通高壓空氣管路，空氣調(diào)壓閥對(duì)輸入的高壓空氣進(jìn)行調(diào)壓將壓力穩(wěn)定在工作所需的壓力上。經(jīng)過升壓和計(jì)量的尿素溶液與經(jīng)過調(diào)壓和穩(wěn)壓的高壓空氣匯聚到氣液混合室中，兩者經(jīng)過充分混合再從噴射接頭輸出。有益效果本發(fā)明車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置通過電子控制單元對(duì)尿素溶液壓カ 計(jì)量泵的驅(qū)動(dòng)控制尿素噴射壓力，精確計(jì)量尿素噴射量；對(duì)電加熱體的驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)對(duì)該泵噴嘴裝置內(nèi)部尿素溶液進(jìn)行溫度管理，防止尿素溶液凍結(jié)和結(jié)晶；對(duì)高壓空氣的輸入進(jìn)行通/斷控制，穩(wěn)定尿素壓カ參與液氣混合。本發(fā)明裝置計(jì)量精度高、尿素溶液霧化效果好、結(jié)構(gòu)小巧、成本低廉、安裝方便，是組成SCR系統(tǒng)的核心部件。


圖1為本發(fā)明車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖中1-電子控制単元；2-線束；3-機(jī)械系統(tǒng)泵體；4-高壓空氣輸入接頭；5-空氣電磁開關(guān)閥；6-空氣調(diào)壓閥；7-液氣混合室；8-噴射接頭；9-尿素溶液壓カ傳感器；10-尿素溶液壓カ計(jì)量泵；11-尿素回流接頭；12-尿素輸入接頭；13-尿素溶液加熱裝置；14-尿素溶液溫度傳感器，15-機(jī)械系統(tǒng)線束接頭。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行詳細(xì)的說明。如圖1所示一種車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，包括機(jī)械系統(tǒng)泵體3、控制機(jī)械系統(tǒng)泵體的電子控制単元1、以及電子控制單元與機(jī)械系統(tǒng)泵體之間連接的線束2 ；
正常工作狀態(tài)下，首先電子控制単元1從車載總線上獲取必要的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前所需要的尿素噴射量。第二步電子控制單元1通過線束2驅(qū)動(dòng)尿素溶液壓カ計(jì)量泵10進(jìn)行尿素的計(jì)量和尿素壓カ的建立。本發(fā)明中的尿素溶液壓カ計(jì)量泵10以ー個(gè)高精度加工的膜片泵為基礎(chǔ)，用步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速的精確控制，通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和膜片直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)變。尿素溶液通過尿素輸入接頭12進(jìn)入尿素溶液壓カ計(jì)量泵10內(nèi)，膜片的出口和入口均設(shè)置單向閥，防止尿素回流。第三步電子控制單元對(duì)當(dāng)前エ況進(jìn)行判斷，如果當(dāng)前是尿素噴射エ況則經(jīng)過精確計(jì)量和壓カ建立的尿素溶液沖入混合室與膜片出口之間的管道中，該處尿素溶液壓カ傳感器9將尿素溶液壓カ傳回電子控制単元1中；如果當(dāng)前エ 況是非噴射狀態(tài)，則尿素溶液從尿素回流接頭11回流到尿素存儲(chǔ)裝置中。第四步電子控制単元1對(duì)尿素溶液壓カ傳感器9傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，若尿素溶液壓カ符合要求則繼續(xù)正常工作，否則系統(tǒng)停止工作、發(fā)動(dòng)機(jī)降扭并提醒駕駛員及時(shí)進(jìn)行維修?？諝夤?yīng)裝置分為三個(gè)部分空氣輸入接頭4、空氣電磁開關(guān)閥5、空氣調(diào)壓閥6。 工作時(shí)外界高壓空氣從空氣輸入接頭4輸入整個(gè)裝置中。如果尿素供應(yīng)裝置當(dāng)前エ況不需要輸入高壓空氣，則電子控制單元1驅(qū)動(dòng)空氣電磁開關(guān)閥5將高壓空氣管路關(guān)閉，如果當(dāng)前 エ況需要輸入高壓空氣，則電子控制單元1驅(qū)動(dòng)空氣電磁開關(guān)閥5將高壓空氣管路打開。高壓空氣經(jīng)過電磁開關(guān)閥5后進(jìn)入到空氣調(diào)壓閥6中?？諝庹{(diào)壓閥6將外界輸入的不穩(wěn)定的高壓空氣穩(wěn)壓到工作所需的壓力上，再輸入到液氣混合室7中備用。當(dāng)尿素溶液和高壓空氣均進(jìn)入到液氣混合室7中后，兩者經(jīng)過充分的混合從噴射接頭8處輸出到尿素噴嘴中進(jìn)行尿素的噴射。電子控制単元1硬件電路主要包括主控芯片；電源模塊；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊；電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊；信號(hào)輸入/輸出模塊；通信模塊。主控芯片可以選擇8位或者16位的單片機(jī)； 電源模塊將車載12V或24V電源進(jìn)行轉(zhuǎn)換；電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊可以向步進(jìn)電機(jī)輸出電流信號(hào)，經(jīng)過傳動(dòng)最終實(shí)現(xiàn)膜片的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊向空氣電磁開關(guān)閥5提供合適的電流， 承擔(dān)驅(qū)動(dòng)空氣電磁開關(guān)閥的任務(wù)；信號(hào)輸入/輸出模塊將采集到的傳感器信號(hào)進(jìn)行濾波、 放大等處理后輸入單片機(jī)備用，同時(shí)向外界輸出必要的信號(hào)；通信模塊可用CAN總線通信的方式，實(shí)現(xiàn)該裝置信息與外界信息的交換，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、噴油量、尿素噴射量、膜片驅(qū)動(dòng)頻率等。電子溫控裝置用于實(shí)時(shí)調(diào)控該尿素供應(yīng)裝置內(nèi)部尿素溶液的溫度。當(dāng)尿素溶液溫度傳感器14檢測(cè)到的溫度過低吋，電子控制単元1通過機(jī)械系統(tǒng)線束接頭15驅(qū)動(dòng)尿素溶液加熱裝置13對(duì)整個(gè)裝置內(nèi)部尿素溶液進(jìn)行加熱，加熱元件為PTC。該車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置為車用SCR系統(tǒng)中尿素溶液計(jì)量和噴射的基礎(chǔ)，采用先進(jìn)的標(biāo)定匹配試驗(yàn)之后，本發(fā)明才能發(fā)揮其良好的作用，實(shí)現(xiàn)國四發(fā)動(dòng)機(jī)到國五排放標(biāo)準(zhǔn)的過渡。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下， 還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。本實(shí)施例中未明確的各組成部分均可用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于包括機(jī)械系統(tǒng)泵體、控制機(jī)械系統(tǒng)泵體的電子控制單元、以及電子控制單元與機(jī)械系統(tǒng)泵體之間連接的線束；所述機(jī)械系統(tǒng)泵體包括用于將高壓空氣和尿素混合的液氣混合室、尿素溶液壓力計(jì)量泵和空氣供應(yīng)裝置，所述液氣混合室設(shè)有兩個(gè)入口端，分別與尿素溶液壓力計(jì)量泵及空氣供應(yīng)裝置的出口端連接，液氣混合室出口端上連接有噴射接頭；所述電子控制單元通過與外界通訊，計(jì)算SCR系統(tǒng)實(shí)時(shí)所需的尿素溶液噴射量，控制和驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述液氣混合室與空氣供應(yīng)裝置出口端連接處設(shè)有空氣背壓閥，液氣混合室與尿素溶液壓力計(jì)量泵出口端連接處設(shè)有尿素溶液背壓閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述尿素溶液壓力計(jì)量泵包括用于計(jì)量的膜片泵、尿素溶液溫度傳感器、尿素溶液加熱裝置、尿素溶液壓力傳感器、尿素回流接口和尿素輸入接口，所述尿素溶液溫度傳感器置于膜片泵的回流管路中，所述尿素溶液加熱裝置覆蓋尿素溶液壓力計(jì)量泵內(nèi)部回流管路、噴射管路和吸取管路， 所述尿素溶液壓力傳感器置于所述液氣混合室和尿素溶液壓力計(jì)量泵出口端之間，所述尿素溶液加熱裝置、尿素溶液壓力傳感器與尿素溶液溫度傳感器通過所述線束與所述電子控制單元連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述尿素溶液加熱裝置由PTC加熱元件制成，配備防止局部溫度過高的溫度開關(guān)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述空氣供應(yīng)裝置包括高壓空氣輸入接頭、空氣電磁開關(guān)閥和空氣調(diào)壓閥，所述空氣電磁開關(guān)閥置于高壓空氣輸入接頭與空氣調(diào)壓閥之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述空氣電磁開關(guān)閥由所述電子控制單元通過所述線束進(jìn)行通/斷控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述電子控制單元包括主控芯片、電源模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電磁閥驅(qū)動(dòng)模塊、信號(hào)輸入/輸出模塊和通信模塊，其中，主控芯片為8位或16位的單片機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，其特征在于所述線束與所述機(jī)械系統(tǒng)泵體上設(shè)有的機(jī)械系統(tǒng)線束接頭連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種車用SCR系統(tǒng)尿素供應(yīng)裝置，包括機(jī)械系統(tǒng)泵體、控制機(jī)械系統(tǒng)泵體的電子控制單元、以及電子控制單元與機(jī)械系統(tǒng)泵體之間連接的線束；所述機(jī)械系統(tǒng)泵體包括用于將高壓空氣和尿素混合的液氣混合室、尿素溶液壓力計(jì)量泵和空氣供應(yīng)裝置，所述液氣混合室設(shè)有兩個(gè)入口端，分別與尿素溶液壓力計(jì)量泵及空氣供應(yīng)裝置的出口端連接，液氣混合室出口端上連接有噴射接頭；所述電子控制單元通過與外界通訊，計(jì)算SCR系統(tǒng)實(shí)時(shí)所需的尿素溶液噴射量，控制和驅(qū)動(dòng)整個(gè)裝置。本發(fā)明裝置計(jì)量精度高、尿素溶液霧化效果好、結(jié)構(gòu)小巧、成本低廉、安裝方便，是組成SCR系統(tǒng)的核心部件。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102536397SQ201210043159
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2012年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月24日
發(fā)明者林偉, 謝立哲, 趙棟 申請(qǐng)人:揚(yáng)州宇豐環(huán)保科技有限公司