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技术领域

本实用新型涉及一种用于柴油机排气后处理的尿素计量喷射雾化系统，尤其涉及一种空气辅助雾化尿素喷射系统，主要适用于降低系统成本和提高系统可靠性。

背景技术

柴油机排气后处理的尿素计量喷射雾化系统属于内燃机废气净化系统，具体地说，它是一种用于降低柴油机Nox排放的SCR(SelectiveCatalystReduction)选择性催化还原系统。

为了实现尿素喷射，现有的SCR尿素喷射系统普遍采用直流电动隔膜泵对尿素溶液加压，但是采用直流电动隔膜泵，一方面由于在汽车和其他车船中电动隔膜泵都需要由蓄电池向其供电，这加大了蓄电池电能的损耗，另一方面由于电动隔膜泵的压力波动，导致尿素溶液喷射量的准确性和稳定性较差。也有SCR尿素喷射系统直接用压缩空气经过滤后压缩尿素溶液的，这样设计虽然能解决蓄电池电能损耗问题，但是也带来如下问题：首先，在过滤系统发生故障时，容易污染尿素溶液；其次，系统中的高压气囊压力罐在系统运行时一直处于高压状态，这使得添加尿素不方便，且容易导致对高压气囊压力罐的误操作产生安全隐患；最后，系统中设置了多个气体流量电磁阀，且需要定期对气体过滤器进行更换，这会增加系统的整体成本。

中国专利授权公告号为CN101818675B，授权公告日为2012年8月15日的发明公开了一种柴油车用储液罐加压式尿素溶液计量喷射系统，包括储液罐、喷射器、储气罐、第一电磁阀、第二电磁阀、文丘里管、混合器和控制装置，混合器包括进口和与进口相对并与进口连通的出口，喷射器安设在混合器的侧壁中，储气罐通过第一电磁阀分别气路连接第二电磁阀和储液罐，储液罐与喷射器液体连通，第二电磁阀气路连接文丘里管，文丘里管与混合器的进口气路连通，控制装置电连接第一电磁阀、第二电磁阀和喷射器，还包括一级减压阀、二级减压阀、液位传感器、第一温度传感器、第一压力传感器等安全控制部件。本发明虽然安全节能，便于集成到柴油机尾气后处理中，但是其仍然存在以下缺陷：

首先，该发明采用多个电磁阀、多个减压阀以及文丘里管等贵重部件，这样的设计增加了后处理系统的初始成本，同时也增加了用户的使用与维护成本，不利于后处理系统的国产化；

其次，该发明储气罐中的气体直接为储液罐中的尿素溶液充压，这使得气体中存在的污染物易污染尿素溶液，降低了系统的可靠性。

发明内容

本实用新型的目的是克服现有技术中存在的成本高、系统可靠性低的缺陷与问题，提供一种成本低、系统可靠性高的空气辅助雾化尿素喷射系统。

为实现以上目的，本实用新型的技术解决方案是：一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源、气囊压力罐、喷射管路系统，所述气源与气囊压力罐气路连接，气囊压力罐与喷射管路系统液路连接，喷射管路系统与控制单元信号连接；

所述气囊压力罐的内部设置有尿素溶液区、气囊，尿素溶液区上设置有气囊，气囊依次经二位三通阀的出气口、二位三通阀的进气口、稳压阀后与气源气路连接，气囊依次经二位三通阀的出气口、二位三通阀的排气口后与大气相通，所述喷射管路系统包括计量阀、喷嘴、混合腔，喷嘴依次经混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接，所述混合腔依次经气动开关阀、出气口、进气口、稳压阀后与气源气路连接，所述二位三通阀、计量阀均与控制单元信号连接。

所述气囊压力罐上设置有压力传感器、液位传感器、温度传感器，压力传感器、液位传感器、温度传感器都与控制单元信号连接。

所述气囊压力罐的顶部设置有增液口，增液口上设置有增液口盖，气囊压力罐的底部设置有与计量阀液路连接的过滤器。

所述混合腔的内部设置有与气动开关阀气路连接的节流孔，混合腔上设置有混合腔压力传感器，混合腔压力传感器与控制单元信号连接。

所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器，SCR后处理器的进气口与排气管气路连接，排气管依次经喷嘴、混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接。

所述SCR后处理器上设置有SCR后处理器温度传感器，SCR后处理器温度传感器与控制单元信号连接。

所述气源为高压储气瓶或空气压缩机。

所述稳压阀为电控式稳压阀或机械式稳压阀，当稳压阀为电控式稳压阀时，稳压阀与控制单元信号连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

1、由于本实用新型一种空气辅助雾化尿素喷射系统中气囊压力罐的尿素溶液区上设置有气囊，气囊依次经二位三通阀、稳压阀后与气源气路连接，气囊经二位三通阀后与大气相通，喷射管路系统包括计量阀、喷嘴、混合腔，喷嘴依次经混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接，混合腔依次经气动开关阀、二位三通阀、稳压阀后与气源气路连接，二位三通阀、计量阀均与控制单元信号连接，这样的设计一方面取消了昂贵的零部件，有效降低后处理系统的初始成本，同时降低了用户的使用与维护成本，有利于后处理系统的国产化，另一方面采用在气囊压力罐中设置气囊来给尿素溶液充压，有效避免了气源中存在的污染物对尿素溶液的污染，提高了系统可靠性，同时可省去气体过滤器等耗材的使用。因此，本实用新型不仅成本低，而且系统可靠性高。

2、由于本实用新型一种空气辅助雾化尿素喷射系统中气源依次经稳压阀、二位三通阀后给气囊充气增压，气囊给尿素溶液区加压，尿素溶液区的尿素溶液依次经计量阀、混合腔、喷嘴后喷射，直至系统需要停止尿素喷射时，尿素溶液区的尿素溶液停止喷射，气囊中的气体经二位三通阀后通向大气，对气囊进行放气泄压，这样的设计不仅结构简单、操作方便，而且通过稳压阀、二位三通阀对气囊进行充压与泄压，能维持计量阀进口端压力基本稳定，减小了尿素溶液压力脉冲喷射造成的计量阀的喷射量的不精确。因此，本实用新型不仅结构简单、操作方便，而且提高了尿素喷射量的准确性和稳定性。

3、由于本实用新型一种空气辅助雾化尿素喷射系统中喷射管路系统包括计量阀、喷嘴、混合腔，喷嘴依次经混合腔、计量阀后与尿素溶液区液路连接，所述混合腔依次经气动开关阀、出气口、进气口、稳压阀后与气源气路连接，控制过程中，进入混合腔的气体与进入混合腔的尿素溶液混合后经喷嘴喷入排气管，这样的设计能提高尿素雾化质量，能提高SCR转换效率以及能防止尿素结晶的产生。因此，本实用新型不仅提高了尿素雾化质量、SCR转换效率，而且能防止尿素结晶的产生。

4、由于本实用新型一种空气辅助雾化尿素喷射系统中气囊压力罐上设置有压力传感器、液位传感器、温度传感器，压力传感器、液位传感器、温度传感器都与控制单元信号连接，控制单元根据收集的信号来控制稳压阀的开关、二位三通阀的开关、计量阀的开关与喷射量，这样的设计不仅提高了系统的可靠性，而且提高了尿素喷射量的准确性和稳定性。因此，本实用新型不仅提高了系统的可靠性，而且提高了尿素喷射量的准确性和稳定性。

5、由于本实用新型一种空气辅助雾化尿素喷射系统中混合腔的内部设置有与气动开关阀气路连接的节流孔，混合腔上设置有混合腔压力传感器，混合腔压力传感器与控制单元信号连接，控制过程中，通过稳压阀和节流孔控制进入混合腔的气体量，并保证混合腔的压力稳定，提高了计量阀的工作精度，从而提高了尿素喷射量的准确性和稳定性。因此，本实用新型提高了尿素喷射量的准确性和稳定性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图（稳压阀为电控式稳压阀）。

图2是本实用新型的结构示意图（稳压阀为机械式稳压阀）。

图中：气源1、气囊压力罐2、尿素溶液区21、气囊22、压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25、增液口26、增液口盖27、过滤器28、喷射管路系统3、计量阀31、喷嘴32、混合腔33、节流孔331、混合腔压力传感器332、控制单元4、稳压阀5、二位三通阀6、进气口61、出气口62、排气口63、气动开关阀7、SCR后处理器8、SCR后处理器温度传感器81、排气管82。

具体实施方式

以下结合附图说明和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1至图2，一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源1、气囊压力罐2、喷射管路系统3，所述气源1与气囊压力罐2气路连接，气囊压力罐2与喷射管路系统3液路连接，喷射管路系统3与控制单元4信号连接；

所述气囊压力罐2的内部设置有尿素溶液区21、气囊22，尿素溶液区21上设置有气囊22，气囊22依次经二位三通阀6的出气口62、二位三通阀6的进气口61、稳压阀5后与气源1气路连接，气囊22依次经二位三通阀6的出气口62、二位三通阀6的排气口63后与大气相通，所述喷射管路系统3包括计量阀31、喷嘴32、混合腔33，喷嘴32依次经混合腔33、计量阀31后与尿素溶液区21液路连接，所述混合腔33依次经气动开关阀7、出气口62、进气口61、稳压阀5后与气源1气路连接，所述二位三通阀6、计量阀31均与控制单元4信号连接。

所述气囊压力罐2上设置有压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25，压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25都与控制单元4信号连接。

所述气囊压力罐2的顶部设置有增液口26，增液口26上设置有增液口盖27，气囊压力罐2的底部设置有与计量阀31液路连接的过滤器28。

所述混合腔33的内部设置有与气动开关阀7气路连接的节流孔331，混合腔33上设置有混合腔压力传感器332，混合腔压力传感器332与控制单元4信号连接。

所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器8，SCR后处理器8的进气口与排气管82气路连接，排气管82依次经喷嘴32、混合腔33、计量阀31后与尿素溶液区21液路连接。

所述SCR后处理器8上设置有SCR后处理器温度传感器81，SCR后处理器温度传感器81与控制单元4信号连接。

所述气源1为高压储气瓶或空气压缩机。

所述稳压阀5为电控式稳压阀或机械式稳压阀，当稳压阀5为电控式稳压阀时，稳压阀5与控制单元4信号连接。

一种空气辅助雾化尿素喷射系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：

先接通稳压阀5，再通过控制单元4控制二位三通阀6通电，以使进气口61与出气口62接通，然后控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62后给气囊22充气增压，再接通气动开关阀7，然后控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7、混合腔33、喷嘴32后喷出，当系统需要喷射尿素溶液时，再通过控制单元4控制计量阀31接通，此时，气囊22给尿素溶液区21加压，尿素溶液区21的尿素溶液经计量阀31后与混合腔33中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴32后喷射，直至系统需要停止尿素喷射时，然后通过控制单元4控制计量阀31关闭，此时，尿素溶液区21的尿素溶液停止进入混合腔33，气源1中的气体经气动开关阀7后进入混合腔33和喷嘴32，以对喷射管路系统3进行吹扫，再通过控制单元4控制二位三通阀6断电，此时，出气口62与排气口63接通，气囊22中的气体依次经出气口62、排气口63后通向大气，对气囊22进行放气泄压，此时，所述控制方法结束。

所述混合腔33的内部设置有与气动开关阀7气路连接的节流孔331；

所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器8，SCR后处理器8的进气口与排气管82气路连接，排气管82依次经喷嘴32、混合腔33、计量阀31后与尿素溶液区21液路连接；

所述控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7、混合腔33、喷嘴32后喷出是指：控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7、节流孔331、混合腔33、喷嘴32后向排气管82喷入；

所述尿素溶液区21的尿素溶液经计量阀31后与混合腔33中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴32后喷射是指：尿素溶液区21的尿素溶液经计量阀31后与混合腔33中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴32后向排气管82喷射。

本实用新型的原理说明如下：

1、气源1：参见图1至图2，气源1可以为小型空气压缩机，也可以为空气储气罐，其中小型空气压缩机的出口压力通常是0.8Mpa–1Mpa，这两种气源适用于各种车船，对于采用气刹车的汽车，也可以利用原有的空压机和储气罐作为气源1。

2、稳压阀5：参见图1至图2，气源1的气体经过稳压阀5后，变成气压稳定的气体，稳压阀5不论是电控式稳压阀还是机械式稳压阀，它的出气口压力范围均为0.5Mpa–0.9Mpa，可根据需要设定为0.5Mpa–0.9Mpa其中的一个值。

3、二位三通阀6：参见图1至图2，二位三通阀6内有三个气体进出口接头、一个电气接头，其中三个气体进出口接头分别为一个进气口61、一个出气口62、一个排气口63，电气接头与控制单元4信号连接。

当二位三通阀6通电时，进气口61与出气口62接通，气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62后给气囊压力罐2的气囊22充气增压；当二位三通阀6不通电时，出气口62与排气口63接通，气囊22依次经出气口62、排气口63后与大气相通，以对气囊22放气泄压。

4、气囊压力罐2：参见图1至图2，气囊压力罐2的内部设置有尿素溶液区21、气囊22，尿素溶液区21上设置有气囊22，气囊压力罐2为压力容器，由气源1给气囊压力罐2内的气囊22提供压力，气囊压力罐2的工作压力是0.5Mpa–1.2Mpa。

所述气囊压力罐2上设置有压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25，压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25都与控制单元4信号连接；压力传感器23测量尿素溶液的压力并反馈给控制单元4，液位传感器24测量尿素溶液的液位高度并反馈给控制单元4，温度传感器25测量尿素溶液的温度并反馈给控制单元4。

所述气囊压力罐2的顶部设置有增液口26，增液口26上设置有增液口盖27，增液口26用于往气囊压力罐2中增加尿素溶液，增液口盖27用于防止外界杂质进入气囊压力罐2中；气囊压力罐2的底部设置有与计量阀31液路连接的过滤器28，过滤器28用于防止尿素溶液中的杂质进入到计量阀31中。

5、计量阀31：参见图1至图2，计量阀31的启闭由控制单元4控制，控制单元4根据发动机的运行工况及运行环境等调节决定，通过控制信号来控制计量阀31工作，控制单元4通过控制计量阀31的开启时间来决定尿素溶液的喷射量。

6、气动开关阀7：参见图1至图2，所述混合腔33经气动开关阀7后与出气口62气路连接，控制过程中，当压力达到一定值时，气体压力顶开气动开关阀7；当尿素溶液区21的尿素溶液停止进入混合腔33，气源1中的气体经气动开关阀7后进入混合腔33和喷嘴32，对喷射管路系统3中的残余尿素溶液进行吹扫，防止尿素溶液对喷射管路系统3与喷嘴产生结晶堵塞。

7、混合腔33：参见图1至图2，所述混合腔33依次经气动开关阀7、出气口62、进气口61、稳压阀5后与气源1气路连接，混合腔33依次经计量阀31、过滤器28后与尿素溶液区21液路连接，控制过程中，气源1中的气体依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7后进入混合腔33，尿素溶液区21的尿素溶液依次经过滤器28、计量阀31进入混合腔33，进入混合腔33的气体与进入混合腔33的尿素溶液混合后经喷嘴32后喷入排气管82内。

所述混合腔33的内部设置有与气动开关阀7气路连接的节流孔331，节流孔331用于控制进入混合腔33的气体量；混合腔33上设置有混合腔压力传感器332，混合腔压力传感器332与控制单元4信号连接，混合腔压力传感器332测量混合腔33的压力并反馈给控制单元4。

8、控制单元4：参见图1至图2，所述控制单元4的输入信号为压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25、混合腔压力传感器332、SCR后处理器温度传感器81的输出信号以及发动机上测得的油温、水温、负荷、转速等各种信号，并由控制单元4根据设定的程序输出相应的控制信号来控制稳压阀5的开关、计量阀31的开关与喷射量、二位三通阀6的开关，同时判断系统是否正常。

9、参见图1至图2，气囊压力罐2中的尿素溶液，在气囊22压力的作用下，尿素溶液经过滤器28、计量阀31、混合腔33、喷嘴32，在控制单元4的控制下将定量的尿素溶液喷入排气管82内，尿素溶液在一定温度下经过热解和水解反应生成氨气，氨气在催化剂作用下在SCR后处理器8中将排气内的NOx排放还原为氮气，达到降低排气内NOx的效果。

实施例1：

参见图1至图2，一种空气辅助雾化尿素喷射系统，包括气源1、气囊压力罐2、喷射管路系统3，所述气源1与气囊压力罐2气路连接，气囊压力罐2与喷射管路系统3液路连接，喷射管路系统3与控制单元4信号连接，所述气囊压力罐2的内部设置有尿素溶液区21、气囊22，尿素溶液区21上设置有气囊22，气囊22依次经二位三通阀6的出气口62、二位三通阀6的进气口61、稳压阀5后与气源1气路连接，气囊22依次经二位三通阀6的出气口62、二位三通阀6的排气口63后与大气相通，所述喷射管路系统3包括计量阀31、喷嘴32、混合腔33，喷嘴32依次经混合腔33、计量阀31后与尿素溶液区21液路连接，所述混合腔33依次经气动开关阀7、出气口62、进气口61、稳压阀5后与气源1气路连接，所述二位三通阀6、计量阀31均与控制单元4信号连接。

按上述方案，一种空气辅助雾化尿素喷射系统的控制方法，所述控制方法包括以下步骤：先接通稳压阀5，再通过控制单元4控制二位三通阀6通电，以使进气口61与出气口62接通，然后控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62后给气囊22充气增压，再接通气动开关阀7，然后控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7、混合腔33、喷嘴32后喷出，当系统需要喷射尿素溶液时，再通过控制单元4控制计量阀31接通，此时，气囊22给尿素溶液区21加压，尿素溶液区21的尿素溶液经计量阀31后与混合腔33中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴32后喷射，直至系统需要停止尿素喷射时，然后通过控制单元4控制计量阀31关闭，此时，尿素溶液区21的尿素溶液停止进入混合腔33，气源1中的气体经气动开关阀7后进入混合腔33和喷嘴32，以对喷射管路系统3进行吹扫，再通过控制单元4控制二位三通阀6断电，此时，出气口62与排气口63接通，气囊22中的气体依次经出气口62、排气口63后通向大气，对气囊22进行放气泄压，此时，所述控制方法结束。

实施例2：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图2，所述气囊压力罐2上设置有压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25，压力传感器23、液位传感器24、温度传感器25都与控制单元4信号连接；所述气囊压力罐2的顶部设置有增液口26，增液口26上设置有增液口盖27，气囊压力罐2的底部设置有与计量阀31液路连接的过滤器28。

实施例3：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图2，所述混合腔33的内部设置有与气动开关阀7气路连接的节流孔331，混合腔33上设置有混合腔压力传感器332，混合腔压力传感器332与控制单元4信号连接；所述空气辅助雾化尿素喷射系统还包括SCR后处理器8，SCR后处理器8的进气口与排气管82气路连接，排气管82依次经喷嘴32、混合腔33、计量阀31后与尿素溶液区21液路连接，所述SCR后处理器8上设置有SCR后处理器温度传感器81，SCR后处理器温度传感器81与控制单元4信号连接。

所述控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7、混合腔33、喷嘴32后喷出是指：控制气源1依次经稳压阀5、进气口61、出气口62、气动开关阀7、节流孔331、混合腔33、喷嘴32后向排气管82喷入；所述尿素溶液区21的尿素溶液经计量阀31后与混合腔33中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴32后喷射是指：尿素溶液区21的尿素溶液经计量阀31后与混合腔33中的气体混合，混合的气体溶液经喷嘴32后向排气管82喷射。

实施例4：

基本内容同实施例1，不同之处在于：

参见图1至图2，所述气源1为高压储气瓶或空气压缩机；所述稳压阀5为电控式稳压阀或机械式稳压阀，当稳压阀5为电控式稳压阀时，稳压阀5与控制单元4信号连接。