專利名稱：內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)，特別是一種用于柴油機(jī)降低NOx排放的尿 素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在的內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)中，特別是柴油機(jī)為了進(jìn)一步降低廢氣中的NOx排 放，廣泛采用SCR(Selective Catalyst Reduction)選擇性催化還原技術(shù)。這種SCR技術(shù) 采用在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管中定量噴射尿素溶液的方法，利用尿素作催化劑使NOx還原成氮?dú)猓?達(dá)到降低NOx排放的效果。在該系統(tǒng)中必須嚴(yán)格控制尿素溶液的壓力波動(dòng)，精確控制尿素 溶液的噴射量?，F(xiàn)有技術(shù)中用于SCR尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置有皮囊式蓄能裝置(見美國(guó)專利 US650250B2)、和彈簧膜片式穩(wěn)壓裝置(見美國(guó)專利US629315B1)。皮囊式蓄能裝置雖然 穩(wěn)壓效果好，但是體積大，并且事先需要在皮囊內(nèi)充好一定壓力的氣體，適應(yīng)性和操作使用 很不方便；彈簧膜片式穩(wěn)壓裝置的使用效果不錯(cuò)，但是在尿素噴射壓力從500kPa提高到 IOOOkPa的情況下，現(xiàn)有的上置彈簧膜片式穩(wěn)壓裝置的體積增加明顯，不能滿足尿素噴射系 統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和性能要求。SCR尿素噴射系統(tǒng)要求噴射壓力波動(dòng)范圍小于士5kPa.。SCR尿素噴射系統(tǒng)是一種小流量精確計(jì)量噴射系統(tǒng)。噴射壓力的穩(wěn)定程度對(duì)其計(jì) 量精度有很大影響。尿素溶液經(jīng)過(guò)尿素泵的加壓后流入穩(wěn)壓腔，在壓力調(diào)節(jié)閥的作用下達(dá) 到系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力，在沒(méi)有穩(wěn)壓裝置的情況下，穩(wěn)壓腔的壓力波動(dòng)往往比較大，造成噴射計(jì)量 精度的降低。另外，為了提高尿素溶液噴射的霧化性能，如不采用氣體輔助噴射，提高噴射 壓力是最有效手段。在較高的噴射壓力下，穩(wěn)壓裝置的適應(yīng)性對(duì)于SCR系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)影 響很大。在不增加穩(wěn)壓裝置體積的前提下，仍然滿足系統(tǒng)工作壓力提高后的穩(wěn)定要求，正是 本專利所要解決的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容為了改善內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的噴霧性能，提高尿素噴射的計(jì)量精度和系統(tǒng)的壓 力穩(wěn)定性，本實(shí)用新型提出了一種新的內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置。該穩(wěn)壓裝置的尿 素溶液流量是5L/h 20L/h，其特征是上述穩(wěn)壓裝置中有一個(gè)彈簧膜片式穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓 器采用由耐尿素腐蝕的金屬材料制造的上下分體結(jié)構(gòu)，膜片組件安裝在穩(wěn)壓器上體和穩(wěn)壓 器下體之間，在膜片組件的上下兩側(cè)分別安裝上置彈簧和下置彈簧，穩(wěn)壓器上體與膜片組 件的上方形成的空腔和大氣相通，穩(wěn)壓器下體和膜片組件的下方形成穩(wěn)壓腔，穩(wěn)壓腔內(nèi)充 滿尿素溶液；穩(wěn)壓器下體有三個(gè)通道，分別是與壓力傳感器、尿素噴嘴三通的出口以及調(diào)壓 閥連接的接口 ；穩(wěn)壓器的工作壓力范圍是300kPa IOOOkPa,壓力波動(dòng)范圍小于士5kPa。本實(shí)用新型的其他技術(shù)特征是(1)上述的膜片組件在穩(wěn)壓器中上下運(yùn)動(dòng)的行程 是0 8毫米。(2)所述的穩(wěn)壓器中上置彈簧和下置彈簧的預(yù)緊力通過(guò)改變上下彈簧座和 調(diào)整墊圈的厚度或者采用調(diào)整螺釘來(lái)調(diào)整。(3)所述的穩(wěn)壓器上體和穩(wěn)壓器下體采用耐尿素腐蝕的金屬鋁或鋁合金制造，所述的上置彈簧和下置彈簧采用耐尿素腐蝕的不銹鋼絲制 造。(4)所述的膜片組件由膜片和彈簧座組成，膜片的材料是織物強(qiáng)化橡膠，制造彈簧座的 材料是不銹鋼。本實(shí)用新型的有益效果是能夠滿足柴油機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)進(jìn)一步降低NOx排放的 需要，為尿素噴射系統(tǒng)提供一種既能提高工作壓力，又能具有較好穩(wěn)壓效果的穩(wěn)壓裝置，同 時(shí)具有響應(yīng)速度快，體積小，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。


圖1是采用了本實(shí)用新型的一種內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的示意圖。圖2是本實(shí)用新型的彈簧膜片式穩(wěn)壓器結(jié)構(gòu)圖。圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例圖。圖中，1、調(diào)壓閥，2、穩(wěn)壓器，3、壓力傳感器，4、尿素溶液箱，5、單向閥，6、隔膜泵，7、 濾清器，8、電機(jī)，9、溫度傳感器，10、噴嘴三通，11、尿素噴嘴，12,SCR電控單元，13、排氣溫度 傳感器，14、SCR催化轉(zhuǎn)化器，15、NOx傳感器，16、壓力傳感器通道，17、膜片組件，18、穩(wěn)壓器 下體，19、穩(wěn)壓器上體，20、螺紋孔，21、上彈簧座，22、上置彈簧，23、空腔，24、調(diào)整墊圈，25、 調(diào)壓閥通道，26、穩(wěn)壓腔，27、下置彈簧，28、下彈簧座，29、穩(wěn)壓通道，30、穩(wěn)壓進(jìn)口管路接頭
具體實(shí)施方式
圖1中，電機(jī)8帶動(dòng)隔膜泵6，抽取尿素溶液箱4的尿素溶液后，先進(jìn)入濾清器7， 加壓的溶液通過(guò)管路與噴嘴三通10依次連接濾清器7、尿素噴嘴11和穩(wěn)壓器2。尿素溶液 流過(guò)穩(wěn)壓器2后進(jìn)入調(diào)壓閥1，使得隔膜泵6和調(diào)壓閥1之間的管路系統(tǒng)壓力保持在設(shè)計(jì) 值。把尿素噴嘴11置于濾清器7和穩(wěn)壓器2之間，能使連接尿素噴嘴11的進(jìn)出管路壓力 保持穩(wěn)定。另外在濾清器7上裝有溫度傳感器9，用于監(jiān)測(cè)尿素溶液的噴射溫度；在穩(wěn)壓器 上裝有壓力傳感器3，采樣信號(hào)經(jīng)入SCR電控單元12處理，SCR電控單元12通過(guò)對(duì)電機(jī)8 的速度控制調(diào)節(jié)隔膜泵6的工作能力，使得噴射壓力在SCR系統(tǒng)工作過(guò)程中始終保持穩(wěn)定； 單向閥5可以使該尿素液力系統(tǒng)具備反向清空尿素溶液的能力；尿素噴嘴11的噴射量是根 據(jù)進(jìn)入SCR催化轉(zhuǎn)化器14的廢氣的排氣溫度傳感器13的信號(hào)和NOx傳感器15的信號(hào)共 同決定的。圖2是這個(gè)彈簧膜片式穩(wěn)壓器的結(jié)構(gòu)圖。在圖2中，膜片組件17安裝在穩(wěn)壓器上 體19和穩(wěn)壓器下體18之間。膜片組件17在穩(wěn)壓器中上下運(yùn)動(dòng)的行程是0 8毫米，本實(shí) 施例選擇為6毫米。在膜片組件的上下兩側(cè)分別安裝上置彈簧22和下置彈簧27。穩(wěn)壓器 上體19和膜片組件17的上方形成的空腔23經(jīng)螺紋孔20和大氣相通。穩(wěn)壓器下體18和 膜片組件17的下方形成穩(wěn)壓腔26，穩(wěn)壓腔26內(nèi)在工作時(shí)充滿尿素溶液。穩(wěn)壓器下體18有 三個(gè)通孔，分別是與壓力傳感器3、穩(wěn)壓進(jìn)口管路接頭30以及調(diào)壓閥1連接的三個(gè)通道16、 29、25。穩(wěn)壓器中上置彈簧22和下置彈簧27的預(yù)緊力可以通過(guò)改變上彈簧座21、下彈簧座 28以及調(diào)整墊圈24的厚度調(diào)整或者在螺紋孔20上加調(diào)整螺釘進(jìn)行調(diào)整。圖3是本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，穩(wěn)壓器的安裝狀態(tài)如圖3所示，此時(shí)上置彈簧22 和下置彈簧27達(dá)到力平衡，膜片組件17處于下端平衡位置。當(dāng)尿素溶液從通道29進(jìn)入穩(wěn)壓器，膜片組件17向上移動(dòng)，在設(shè)計(jì)壓力下(例如500kPa)達(dá)到中心平衡位置，此時(shí)的上置 彈簧22和下置彈簧27仍然處于壓縮狀態(tài)。此時(shí)為穩(wěn)壓器的工作狀態(tài)，膜片組件17受到尿 素溶液的壓力、兩個(gè)彈簧力以及大氣環(huán)境壓力的共同作用。本實(shí)用新型的穩(wěn)壓器能自動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定壓力的作用。當(dāng)壓力發(fā)生波動(dòng)時(shí)，膜片組件 17會(huì)相應(yīng)地上下移動(dòng)平衡位置而改變穩(wěn)壓腔26的容積。具體來(lái)講，當(dāng)尿素溶液的壓力突然 增大時(shí)，膜片組件17上移，穩(wěn)壓腔26的容積增大，尿素壓力減小。當(dāng)尿素溶液的壓力突然 減小時(shí)，膜片下移，穩(wěn)壓腔的容積減小，尿素壓力增大。由此可見，膜片組件17通過(guò)平衡位 置的變化感受壓力的波動(dòng)，起到了壓力負(fù)反饋的作用。穩(wěn)壓腔26與噴嘴三通10通過(guò)管路 連接，因此能夠迅速反應(yīng)噴射容腔的壓力變化，提高了尿素噴射系統(tǒng)的計(jì)量精度。穩(wěn)壓器2應(yīng)當(dāng)采用耐尿素腐蝕的材料制造。本實(shí)施例中穩(wěn)壓器上體19、穩(wěn)壓器下 體18采用金屬鋁或鋁合金制造，彈簧和彈簧座等零件采用不銹鋼制造。膜片組件17由膜 片、和彈簧座組成，膜片的材料是織物強(qiáng)化橡膠，制造彈簧座的材料是不銹鋼。
權(quán)利要求1.一種內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置，該穩(wěn)壓裝置的尿素溶液流量5L/h 20L/h， 其特征是上述穩(wěn)壓裝置中有一個(gè)彈簧膜片式穩(wěn)壓器，該穩(wěn)壓器采用由耐尿素腐蝕的金屬 材料制造的上下分體結(jié)構(gòu)，膜片組件安裝在穩(wěn)壓器上體和穩(wěn)壓器下體之間，在膜片組件的 上下兩側(cè)分別安裝上置彈簧和下置彈簧，穩(wěn)壓器上體與膜片組件的上方形成的空腔和大氣 相通，穩(wěn)壓器下體和膜片組件的下方形成穩(wěn)壓腔，穩(wěn)壓腔內(nèi)充滿尿素溶液；穩(wěn)壓器下體有三 個(gè)通道，分別是與壓力傳感器、尿素噴嘴三通的出口以及調(diào)壓閥連接的接口 ；穩(wěn)壓器的工作 壓力范圍300kPa IOOOkPa,壓力波動(dòng)范圍小于士5kPa。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置，其特征是其中所述的膜 片組件在穩(wěn)壓器中上下運(yùn)動(dòng)的行程是0 8毫米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置，其特征是所述的穩(wěn)壓器 中上置彈簧和下置彈簧的預(yù)緊力通過(guò)改變上下彈簧座和調(diào)整墊圈的厚度或者采用調(diào)整螺 釘來(lái)調(diào)整。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置，其特征是其中所述的穩(wěn) 壓器上體和穩(wěn)壓器下體采用耐尿素腐蝕的金屬鋁或鋁合金制造。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置，其特征是其中所述的上 置彈簧和下置彈簧采用耐尿素腐蝕的不銹鋼絲制造。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)尿素噴射系統(tǒng)的穩(wěn)壓裝置，其特征是其中所述的膜 片組件由膜片和彈簧座組成，膜片的材料是織物強(qiáng)化橡膠，制造彈簧座的材料是不銹鋼。
專利摘要一種適合于內(nèi)燃機(jī)尿素噴射計(jì)量系統(tǒng)的壓力穩(wěn)定裝置。它采用上下分體結(jié)構(gòu)，主要由膜片組件、上置彈簧和下置彈簧和壓力傳感器組成。穩(wěn)壓器被膜片組件上下分隔為空腔和穩(wěn)壓腔。膜片體隨著尿素溶液壓力的波動(dòng)，相應(yīng)移動(dòng)平衡位置，以此改變穩(wěn)壓腔的容積來(lái)減小噴射容腔的壓力波動(dòng)。膜片的材料采用織物強(qiáng)化橡膠、彈簧采用不銹鋼、上下體采用金屬鋁，使得這個(gè)穩(wěn)壓器具備耐尿素腐蝕的能力。并且該穩(wěn)壓裝置上裝有壓力傳感器，通過(guò)電控系統(tǒng)可以更加準(zhǔn)確的控制尿素噴射系統(tǒng)的壓力，顯著提高尿素噴射在小流量范圍內(nèi)的計(jì)量精度。本穩(wěn)壓裝置既能提高工作壓力，又具有較好穩(wěn)壓效果，同時(shí)具有響應(yīng)速度快，體積小，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/94GK201862508SQ201020657428
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者吳君華, 孔亮, 徐秀華, 朱明健, 王健 申請(qǐng)人:中國(guó)第一汽車集團(tuán)公司無(wú)錫油泵油嘴研究所