一種用于scr反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括尿素罐（1）、控制單元（13）、尿素管（14）和SCR后處理器（12），尿素管（14）上設(shè)置有尿素泵（6）和單向閥（7），尿素罐（1）通過(guò)尿素管（14）與尿素反應(yīng)器（8）相連接，尿素反應(yīng)器（8）上設(shè)置有壓力溫度傳感器（9），尿素反應(yīng)器（8）通過(guò)輸氨管（15）與氨氣噴嘴（11）相連接，輸氨管（15）上設(shè)置比例閥（10），壓力溫度傳感器（9）、尿素泵（6）和比例閥（10）分別與控制單元（13）電連接。設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提供了一種成本較低、安全性好且耗電量小的SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。
【專利說(shuō)明】—種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種噴射系統(tǒng)，更具體的說(shuō)涉及一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，用于柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)的還原劑計(jì)量噴射系統(tǒng)，屬于內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]SCR，指選擇性催化還原；SCR反應(yīng)以氨作為還原劑，在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣通路中配置SCR催化劑，通過(guò)向SCR催化劑供給氨，使氨與排氣中的NOx (氮氧化物）在340-400°C溫度范圍內(nèi)發(fā)生還原發(fā)生，形成水蒸氣（H20)和氮（N2)，從而能夠有效地降低柴油機(jī)NOx的排放，凈化了排氣。為了將氨向SCR催化劑供給，通常向排氣通路中供給與氨相比處理更容易的尿素水，因此需要使用尿素水噴射器將尿素水溶液經(jīng)過(guò)精細(xì)霧化定量噴射進(jìn)排氣管道中，使霧狀的尿素水利用排氣的熱量加水分解而生成氨，從而將生成的氨吸附在SCR催化劑上，使NOx與氨反應(yīng)分解成水蒸氣（H20)和氮（N2)而排出。如何向排氣管中噴射定量霧化良好的尿素溶液是SCR系統(tǒng)的核心技術(shù)，目前的技術(shù)普遍采用計(jì)量泵對(duì)尿素溶液加壓。由于在汽車和其他車船中都需要由蓄電池向該計(jì)量泵供電，而計(jì)量泵需要較高壓力，以利于尿素的霧化，因次加大了蓄電池電能的損耗；同時(shí)，目前計(jì)量泵主要由國(guó)外廠家控制，還不能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)，而且價(jià)格較貴，且計(jì)量泵屬于精密設(shè)備，也是SCR系統(tǒng)中最容易出故障的設(shè)備之一，出故障后只能更換，因此設(shè)備后期維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用也非常高。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)公布號(hào)：CN101806238A、申請(qǐng)公布日：2010年8月18日、名稱為Λ—種泵動(dòng)力的空氣輔助霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)》的發(fā)明專利申請(qǐng)中公開了一種泵動(dòng)力的空氣輔助霧化尿素還原劑噴射控制系統(tǒng)，由氣體流量電磁閥、發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣、手動(dòng)液體開關(guān)、過(guò)濾器、液體流量電磁閥、單向閥、控制單元、溫度傳感器、氮氧化物傳感器、氣液兩腔的尿素還原劑噴嘴、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管、尿素泵、壓縮空氣主管、尿素還原劑輸送管、尿素還原劑回流輸送管、尿素還原劑容器蓋、車載24V直流動(dòng)力電源、尿素還原劑容器、調(diào)壓閥組成，調(diào)壓閥設(shè)置在壓縮空氣主管的進(jìn)氣端，出氣端尿素還原劑噴嘴相通，尿素還原劑回流輸送管連接在尿素還原劑容器上，尿素還原劑容器底部連接手動(dòng)液體開關(guān)，尿素還原劑輸送管與尿素還原劑回流輸送管通過(guò)液體流量電磁閥與尿素還原劑噴嘴相通，尿素還原劑輸送管上設(shè)有過(guò)濾器、尿素泵和單向閥，車載24V直流動(dòng)力電源驅(qū)動(dòng)尿素泵，設(shè)在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管上的溫度傳感器和氮氧化物傳感器與控制單元電連接，控制單元與氣體流量電磁閥、液體流量電磁閥和尿素泵電連接。該發(fā)明專利申請(qǐng)采用工業(yè)微型泵作為尿素泵，設(shè)計(jì)回流回路，控制尿素還原劑流量，使尿素還原劑在二腔混合單元中充分霧化，以實(shí)現(xiàn)消除NOx的目的；同時(shí)，其成本相當(dāng)于進(jìn)口系統(tǒng)的1/2到1/3，可靠性高，容易依靠國(guó)內(nèi)資源實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。但是，該發(fā)明專利申請(qǐng)存在以下缺陷：一、為了促進(jìn)尿素的霧化，需要較高的尿素溶液壓力噴入排氣管以促進(jìn)尿素溶液霧化，因此電池的能耗仍相當(dāng)大；二、該發(fā)明專利申請(qǐng)中通過(guò)液體流量控制閥將尿素溶液噴入排氣管中，目前國(guó)內(nèi)這種精確計(jì)量尿素溶液的流量控制閥技術(shù)不成熟，很難精確計(jì)量液體，導(dǎo)致尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差；三、直接噴射尿素溶液方式，尿素溶液容易在尿素管路和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中結(jié)晶，引起相關(guān)故障。
[0004]中國(guó)專利號(hào)為201020523476.0的“尿素還原劑的一閥二控噴射裝置”實(shí)用新型專利、中國(guó)專利號(hào)為201020523477.5 “尿素還原劑的一閥三控噴射裝置”實(shí)用新型專利、中國(guó)專利號(hào)為201020523507.2的“尿素還原劑的多閥噴射裝置”實(shí)用新型專利、中國(guó)專利號(hào)為201020523511.9的“尿素還原劑的一閥五控噴射裝置”實(shí)用新型專利，這些專利采用常規(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，解決了成本較高問(wèn)題，能一定程度上代替進(jìn)口產(chǎn)品；但是，這些專利的系統(tǒng)較復(fù)雜，噴射精度也不高，可靠性和實(shí)用價(jià)值不高。
[0005]目前也有開發(fā)氨儲(chǔ)存材料技術(shù)，利用一些材料存儲(chǔ)氨，然后通過(guò)加熱釋放氨，在將氨氣噴入排氣管凈化發(fā)動(dòng)機(jī)排氣，但該技術(shù)需要定期向儲(chǔ)氨材料中充入氨，而氨是一種有毒物質(zhì)，大規(guī)模的運(yùn)輸安全要求較高，一旦發(fā)生泄漏，后果非常嚴(yán)重。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的SCR反應(yīng)還原劑計(jì)量噴射系統(tǒng)需要計(jì)量泵使得成本較高、或者使得蓄電池能耗過(guò)高且尿素溶液噴射量的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性較差等問(wèn)題，提供一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是:一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括尿素罐、控制單元、尿素管和SCR后處理器，所述的尿素管上設(shè)置有尿素泵和單向閥，所述的尿素罐通過(guò)尿素管與尿素反應(yīng)器相連接，所述的尿素反應(yīng)器上設(shè)置有壓力溫度傳感器，尿素反應(yīng)器通過(guò)輸氨管與氨氣噴嘴相連接，所述的輸氨管上設(shè)置比例閥，所述的壓力溫度傳感器、尿素泵和比例閥分別與控制單元電連接。
[0008]所述的尿素罐上設(shè)置有溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器，所述的溫度傳感器、壓力傳感器和液位傳感器分別與控制單元電連接。
[0009]所述尿素泵可為電動(dòng)泵，氣動(dòng)泵，液壓泵。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0011]1、設(shè)計(jì)新穎，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提供了一種成本較低、安全性好且耗電量小的SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)。本實(shí)用新型中尿素管上設(shè)置有尿素泵和單向閥，尿素罐通過(guò)尿素管與尿素反應(yīng)器相連接，尿素反應(yīng)器通過(guò)輸氨管與氨氣噴嘴相連通，輸氨管上設(shè)置比例閥；因?yàn)槟蛩乇每蔀殡妱?dòng)泵、氣動(dòng)泵、液壓泵或其他的可對(duì)尿素溶液進(jìn)行加壓輸送的設(shè)備，尿素溶液在尿素反應(yīng)器內(nèi)分解為氨氣和水蒸氣混合氣，使尿素反應(yīng)器的壓力升高至比例閥的工作壓力范圍，并利用比例閥計(jì)量后處理所需氨氣量，因而可以取消計(jì)量泵和尿素溶液流量控制閥，從而能大大地降低產(chǎn)品成本及維護(hù)費(fèi)用，擺脫對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴；同時(shí)由于采用比例閥計(jì)量噴入排氣管中的氨氣量，計(jì)量精度非常高，價(jià)格便宜能國(guó)產(chǎn)化，設(shè)備技術(shù)成熟，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，容易依靠國(guó)內(nèi)資源實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0012]2、尿素溶液在尿素反應(yīng)器內(nèi)分解為氨氣和水蒸氣混合氣，氨氣噴入排氣管中為氣態(tài)，因而更容易與排氣管的廢氣均勻混合，有利于反應(yīng)的進(jìn)行，而且不會(huì)存在尿素溶液結(jié)晶和堵塞等問(wèn)題。
[0013]3、尿素溶液不需要霧化，尿素泵需要提供的壓力也較低，因此相對(duì)較安全，耗電低，降低車載電源容量要求。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:尿素罐I，溫度傳感器2，壓力傳感器3，液位傳感器4，尿素加注口 5，尿素泵6，單向閥7，尿素反應(yīng)器8，壓力溫度傳感器9，比例閥10，氨氣噴嘴11，SCR后處理器12，控制單元13，尿素管14，輸氨管15。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下結(jié)合【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0017]參見圖1，一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，包括尿素罐1、控制單元13、尿素管14和SCR后處理器12，所述的尿素管14上設(shè)置有尿素泵6和單向閥7 ;尿素泵6可為電動(dòng)泵，氣動(dòng)泵，液壓泵。所述的尿素罐I通過(guò)尿素管14與尿素反應(yīng)器8相連接，所述的尿素罐I頂部設(shè)置有尿素加注口 5，尿素反應(yīng)器8設(shè)計(jì)為能承受一定氣體壓力的承壓容器；尿素反應(yīng)器8上設(shè)置有壓力溫度傳感器9，所述的壓力溫度傳感器9與控制單元13電連接，壓力溫度傳感器9將尿素反應(yīng)器8的溫度與壓力等參數(shù)都反饋給控制單元13。尿素反應(yīng)器8可布置在SCR后處理器12后的排氣管上，也可以布置在SCR后處理器12前的排氣管上，也可以布置在其他可利用發(fā)動(dòng)機(jī)熱量的部位，也可以采用電加熱等其他形式的加熱方式，其目的都是為尿素反應(yīng)器8中的尿素反應(yīng)提供熱量。尿素反應(yīng)器8通過(guò)輸氨管15與氨氣噴嘴11相連接，所述的輸氨管15上設(shè)置比例閥10 ;所述的比例閥10與控制單元13電連接，控制單元13控制比例閥10的開啟大小從而控制氨氣與水蒸氣混合物的輸送量，由此實(shí)現(xiàn)比例閥10精確控制噴入排氣管混合氣量。SCR后處理器12設(shè)置在氨氣噴嘴11下游，主要是由載體和催化劑組成，其作用是在催化劑的作用下，將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOx與噴射的氨氣反應(yīng)生成無(wú)害的氮?dú)夂退?，達(dá)到降低、凈化排氣內(nèi)NOx的效果。所述的尿素泵6與控制單元13電連接，尿素泵6在控制單元13的控制下將尿素溶液泵入尿素反應(yīng)器8中，尿素的泵入量由尿素反應(yīng)器8內(nèi)的壓力和溫度參數(shù)決定。優(yōu)選地，尿素罐I上設(shè)置有溫度傳感器2、壓力傳感器3和液位傳感器4，所述的溫度傳感器2、壓力傳感器3和液位傳感器4分別與控制單元13電連接，將尿素溶液壓力、溫度、液位等參數(shù)都反饋給控制單元13。
[0018]參見圖1,工作過(guò)程具體包括如下:一、啟動(dòng)系統(tǒng):車輛啟動(dòng)時(shí)，該用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)將啟動(dòng)，控制單元13通過(guò)壓力溫度傳感器9檢測(cè)尿素反應(yīng)器8內(nèi)的溫度和壓力，當(dāng)尿素反應(yīng)器8的壓力下降到比例閥10的工作壓力最小值時(shí)，控制單元13發(fā)送指令控制尿素泵6啟動(dòng)，尿素罐I通過(guò)尿素泵6向尿素反應(yīng)器8泵入一定量的尿素溶液，當(dāng)尿素反應(yīng)器8的工作壓力達(dá)到比例閥10的工作壓力最大值時(shí)，尿素泵6自動(dòng)關(guān)閉、暫停運(yùn)轉(zhuǎn)；此處的比例閥10保證正常計(jì)量氣體時(shí)，其通常有一個(gè)工作壓力范圍，在這個(gè)工作壓力范圍內(nèi)，比例閥10能實(shí)現(xiàn)正確計(jì)量功能，比例閥10工作壓力的最大值和最小值由其設(shè)計(jì)決定。二、尿素溶液分解:尿素溶液在尿素反應(yīng)器8內(nèi)在制取氨氣的催化劑和排氣管或電加熱器加熱的作用下分解為氨氣和水蒸氣混合氣，混合氣使尿素反應(yīng)器8壓力升高到比例閥10的工作壓力范圍。三、氨氣噴射:當(dāng)尿素反應(yīng)器8壓力升高到比例閥10的工作壓力范圍后，氨氣與水蒸氣的混合氣通過(guò)輸氨管15輸送到氨氣噴嘴11，然后將氨氣與水蒸氣的混合氣噴入排氣管內(nèi)，比例閥10根據(jù)控制單元13指令精確控制氨氣與水蒸氣混合氣噴入排氣管內(nèi)的量，在SCR后處理器12中，混合氣中的氨氣在催化劑作用下將排氣內(nèi)的NOx排放還原為氮?dú)?，達(dá)到降低排氣內(nèi)NOx的效果；四、重新加注尿素溶液:當(dāng)尿素反應(yīng)器8內(nèi)壓力下降到比例閥10工作壓力最小值時(shí)，控制單元13發(fā)送指令使尿素泵6重新開啟并向尿素反應(yīng)器8內(nèi)注入一定的尿素溶液，尿素溶液在尿素反應(yīng)器8內(nèi)反應(yīng)生成氨氣和水蒸氣混合氣，使尿素反應(yīng)器8內(nèi)壓力上達(dá)升到比例閥10工作壓力最大值，然后關(guān)閉尿素泵7，如此循環(huán)工作，直到需重新向尿素罐I加注尿素溶液。本實(shí)用新型中由于采用直接向排氣管中噴入氨氣，因此對(duì)泵所需壓力較低，電池的能耗較低；同時(shí)本實(shí)用新型不設(shè)置計(jì)量泵，不需要價(jià)格昂貴的精密尿素溶液流量控制閥，成本低廉，所有設(shè)備都可選用國(guó)產(chǎn)化設(shè)備，有利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用；且氨氣更容易與NOx反應(yīng)，NOx轉(zhuǎn)化效率更高。
[0019]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，上述結(jié)構(gòu)都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng),包括尿素罐（I)、控制單兀（13)、尿素管（14)和SCR后處理器（12)，所述的尿素管（14)上設(shè)置有尿素泵（6)和單向閥（7)，其特征在于：所述的尿素罐（I)通過(guò)尿素管（14)與尿素反應(yīng)器（8)相連接，所述的尿素反應(yīng)器(8)上設(shè)置有壓力溫度傳感器（9)，尿素反應(yīng)器（8)通過(guò)輸氨管（15)與氨氣噴嘴（11)相連接，所述的輸氨管（15)上設(shè)置比例閥（10)，所述的壓力溫度傳感器（9)、尿素泵（6)和比例閥（10)分別與控制單元（13)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，其特征在于：所述的尿素罐（I)上設(shè)置有溫度傳感器（2)、壓力傳感器（3)和液位傳感器（4)，所述的溫度傳感器（2)、壓力傳感器（3)和液位傳感器（4)分別與控制單元（13)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用于SCR反應(yīng)的氨氣制備及定量噴射系統(tǒng)，其特征在于：所述尿素泵（6)可為電動(dòng)泵，氣動(dòng)泵，液壓泵。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK203532018SQ201320536018
【公開日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年8月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月30日
【發(fā)明者】陳小迅, 楊細(xì)元, 劉志輝, 胡前, 劉雙平, 相耀明 申請(qǐng)人:東風(fēng)商用車有限公司