專(zhuān)利名稱(chēng)：一種雙泵聯(lián)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將還原劑噴入內(nèi)燃機(jī)的尾氣處理系統(tǒng)中以便除去尾氣中管制物質(zhì)的裝置，更具體地說(shuō)，是一種用于雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前，從內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣中對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，如碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(CO)、顆粒物質(zhì)(PM)和氮氧化物(NOx)等是需要從尾氣中去除的管制氣體。在稀燃發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于存在大量過(guò)剩的氧氣，一些無(wú)需外加還原劑的被動(dòng)裝置如三元催化裝置等，通常無(wú)法像在大多數(shù)的火花點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)中那樣有效地去除具有氧化性的物質(zhì)NOx。為了減少稀薄燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx排放，人們開(kāi)發(fā)了不同的使用還原劑的主動(dòng)裝置技術(shù)。在這些技術(shù)中，通常還原劑先被計(jì)量然后注入尾氣。還原劑和尾氣形成的混合物進(jìn)入SCR (選擇性催化還原)催化劑裝置，在SCR催化劑裝置中還原劑與NOx生成無(wú)毒的物質(zhì)，如氮?dú)狻⒍趸己退?br> 在SCR系統(tǒng)中，可以使用不同的還原劑，如氨(NH3 )、碳?xì)浠衔?HC)和氫(H2 )。其中，氨SCR由于高轉(zhuǎn)換效率和寬溫度窗口從而得到最廣泛的使用。氨可直接供應(yīng)到SCR系統(tǒng)中。但是由于在處理純氨中的安全問(wèn)題和困難，通常在氨SCR系統(tǒng)中使用的是尿素。尿素可以在尾氣中熱解和水解，從而得到氨。
通常，在SCR控制系統(tǒng)中，首先由E⑶(發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元)計(jì)算所需的氨流量。然后根據(jù)尿素對(duì)氨的生成比，計(jì)算所需的尿素流量并把流量計(jì)量命令發(fā)送到計(jì)量噴射系統(tǒng)。在計(jì)量噴射系統(tǒng)中，尿素溶液被計(jì)量并注入到廢氣中。在一般情況下，與燃油控制類(lèi)似，還原劑的計(jì)量也有兩種方法:一種方法是使用計(jì)量泵，通過(guò)控制泵浦速率來(lái)精確地控制還原劑的流量；另一種方法則更像是一種共軌燃料控制方法，在該方法中，首先在盛有還原劑的“軌”或緩沖器中建立恒定的壓力，然后通過(guò)調(diào)整與緩沖器連接的還原劑噴射器在一個(gè)重復(fù)周期中的開(kāi)啟時(shí)間來(lái)對(duì)還原劑流量進(jìn)行控制。
還原劑的霧化對(duì)SCR轉(zhuǎn)換效率是非常重要的，特別是在尿素SCR系統(tǒng)中，因?yàn)槟蛩匦枰獰峤夂退獬砂?，而尾氣所提供的熱能是有限的。在上面提到的第一種還原劑計(jì)量方法中，雖然控制簡(jiǎn)單，但由于沒(méi)有還原劑的壓力控制，為了達(dá)到良好的霧化效果，除了要用精心設(shè)計(jì)的噴嘴，通常還需要額外的空氣來(lái)提供連續(xù)的氣流供給。對(duì)連續(xù)氣流和精確控制計(jì)量泵的要求限制了該方法的應(yīng)用。第二種還原劑計(jì)量方法并不需要額外的空氣供應(yīng)來(lái)促進(jìn)霧化，因?yàn)樵诟邏?下，經(jīng)由良好設(shè)計(jì)的噴嘴噴射還原劑可獲得良好的霧化效果，然而在該方法中，由于壓力控制的要求，一般要使用由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液體泵，如隔膜泵，同時(shí)也需要一個(gè)復(fù)雜的電機(jī)控制系統(tǒng)來(lái)建立和維持軌壓。
此外，為避免低環(huán)境溫度下的還原劑凍結(jié)，在計(jì)量控制系統(tǒng)關(guān)閉之前，需要將存留在系統(tǒng)內(nèi)的還原劑殘液清除。在前面提到的第一種還原劑計(jì)量方法中，可用壓縮空氣將還原劑殘余液驅(qū)回箱體。但在第二種方法中，必須用額外的還原劑流量控制來(lái)將還原劑殘余液驅(qū)回。在計(jì)量噴射控制系統(tǒng)里，如果有還原劑殘留在連接管路中，管路加熱裝置也是必需的。與對(duì)還原劑液箱的加熱控制不一樣，管路加熱是一種分布式的加熱，對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制比較困難并且價(jià)格昂貴。除使用特殊的PTC (正溫度系數(shù))加熱器，還需要對(duì)加熱功率和管路的耐用性精心地進(jìn)行平衡，以避免局部過(guò)熱而導(dǎo)致其損壞。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，降低還原劑計(jì)量噴射系統(tǒng)的復(fù)雜性，獲得良好的性能，需要使用一種雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，而本發(fā)明提供一種可以用于該雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置。
技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，包括并聯(lián)的第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵，所述第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵分別有一個(gè)吸液沖程和一個(gè)加壓沖程，在所述加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來(lái)維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關(guān)閉所述閉環(huán)控制；第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵交替進(jìn)行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。
作為優(yōu)選，第一氣動(dòng)液壓泵與第一進(jìn)氣電磁閥流體地連接在一起，第一進(jìn)氣電磁閥通過(guò)空氣通道流體連接到第一 T型連接器的一側(cè)端口 ；第一 T型連接器的另一側(cè)端口流體地連接到第二進(jìn)氣電磁閥的入口，第二進(jìn)氣電磁閥的出口流體地連接到第二氣動(dòng)液壓泵；第一 T型連接器的中心端口流體地連接到壓縮空氣源；第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵的第一空氣釋放電磁閥和第二空氣釋放電磁閥通過(guò)第二 T型連接器流體連接在一起；第二 T型連接器的中心端口被流體地連接到消音器以減小釋放空氣時(shí)的噪聲。
所述第一氣動(dòng)液壓泵的還原劑供給端口與第三T型連接器的一側(cè)端口連接，第三T型連接器的另一個(gè)側(cè)端口通過(guò)管路流體地連接到第二氣動(dòng)液壓泵的供給端口，第三T型連接器的中心端口通過(guò)第二入口端口流體連接到還原劑供給模塊；第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵的還原劑輸出端口通過(guò)第一通道和第二通道流體地連接到第四T型連接器的兩個(gè)側(cè)端口，第四T型連接器的中心端口流體地連通到液壓緩沖器的還原劑供給端口。
作為優(yōu)選，所述第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵均包括泵體，泵體內(nèi)部設(shè)有活塞，活塞在所述泵體內(nèi)上下移動(dòng)，活塞將泵體的內(nèi)部空間分成上層的壓縮空氣空間和下層的還原劑室。
作為優(yōu)選，所述活塞進(jìn)一步地在所述泵體的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室，所述中間空氣室流體地連接到周?chē)h(huán)境。
有益效果:本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置可以用于雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，以簡(jiǎn)單的壓力控制來(lái)建立和保持高軌壓，從而利用氣動(dòng)液壓泵來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量噴射。氣動(dòng)液壓泵不使用電動(dòng)機(jī)，因此不需要持續(xù)地消耗電能和復(fù)雜的電機(jī)控制，也不需要連續(xù)的空氣供給。本發(fā)明對(duì)還原劑的壓力的變化不敏感，因而可以在變化的還原劑壓力下進(jìn)行準(zhǔn)確的流量計(jì)量噴射，使用雙泵交替工作，保證了還原劑壓力恒定。本發(fā)明中，計(jì)量噴射過(guò)程結(jié)束時(shí)壓縮空氣會(huì)將還原劑殘余液排回箱體中，這個(gè)特殊的清除過(guò)程提高了計(jì)量噴射系統(tǒng)的可靠性，并降低了系統(tǒng)的復(fù)雜性。


圖1為本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置用于雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2a為本發(fā)明中氣動(dòng)液壓泵和液壓緩沖器的結(jié)構(gòu)示意圖2b為本發(fā)明中的沖程控制算法的流程圖，該沖程控制算法用于控制圖2a中的氣動(dòng)液壓泵系統(tǒng)；
圖2c為本發(fā)明中的壓力控制算法的流程圖，該壓力控制算法用于控制圖2a中的氣動(dòng)液壓泵系統(tǒng)；
圖3a為本發(fā)明中的氣動(dòng)液壓泵系統(tǒng)正常計(jì)量噴射時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖3b為本發(fā)明中的氣動(dòng)液壓泵系統(tǒng)清除還原劑時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖4為本發(fā)明中的氣動(dòng)液壓泵位于還原劑液箱模塊中的結(jié)構(gòu)示意圖5a為PWM控制器的包含有信號(hào)流程圖的框圖，該P(yáng)WM控制器用于控制還原劑的計(jì)量噴射流量；
圖5b為包含有信號(hào)流程圖的框圖，圖中所示的為圖5a中的PWM控制器的PWM控制豐旲塊;
圖5c為包含有信號(hào)流程圖的框圖，該信號(hào)流程圖所示的為一個(gè)PWM信號(hào)生成電路；
圖5d為中斷服務(wù)程序的流程圖，該程序用于圖5b所示的開(kāi)啟時(shí)間和周期確定控制；
圖5e為在產(chǎn)生PWM信號(hào)時(shí)的信號(hào)時(shí)序圖，該P(yáng)WM信號(hào)由圖5d所示的中斷服務(wù)程序所產(chǎn)生；
圖6為本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖7a為還原劑傳送控制的狀態(tài)流程圖7b為啟始控制的中斷服務(wù)程序流程圖7c為清除控制的中斷服務(wù)例程流程圖8為使用發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器提供壓縮空氣的氣動(dòng)液壓泵的示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說(shuō)明。
如圖1至圖8所示，本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置可以用于雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)包括還原劑供給裝置、壓縮空氣源、用于控制向尾氣系統(tǒng)注入還原劑流量的還原劑噴射器130和DCT140 ;所述還原劑供給裝置包括還原劑供給模塊110、還原劑液箱模塊120、氣動(dòng)液壓泵和液壓緩沖器；所述還原劑液箱模塊120包括箱體400 ;所述氣動(dòng)液壓泵的第一入口端口 117通過(guò)單向閥205流體地耦合到還原劑液箱模塊120，所述氣動(dòng)液壓泵的第二入口端口 111流體地連接到所述壓縮空氣源，氣動(dòng)液壓泵的第一出口端口 112釋放氣動(dòng)液壓泵中的壓縮空氣，還原劑從氣動(dòng)液壓泵的第二出口端口 208流出后進(jìn)入液壓緩沖器，液壓緩沖器提供還原劑給還原劑噴射器130 ;所述D⑶140通過(guò)控制從壓縮空氣源經(jīng)過(guò)第二入口端口 111流向氣動(dòng)液壓泵的空氣流以及經(jīng)過(guò)第一出口端口112釋放的空氣流來(lái)控制還原劑壓力，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)所述還原劑噴射器130的打開(kāi)時(shí)間來(lái)控制加入到尾氣系統(tǒng)的還原劑的量。
其中，所述氣動(dòng)液壓泵采用本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，雙泵聯(lián)動(dòng)裝置包括并聯(lián)的第一氣動(dòng)液壓泵610和第二氣動(dòng)液壓泵620，所述第一氣動(dòng)液壓泵610和第二氣動(dòng)液壓泵620分別有一個(gè)吸液沖程和一個(gè)加壓沖程，在所述加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來(lái)維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關(guān)閉所述閉環(huán)控制，通過(guò)調(diào)整所述還原劑噴射器130的開(kāi)啟時(shí)間來(lái)控制流體輸送量；第一氣動(dòng)液壓泵610和第二氣動(dòng)液壓泵620交替進(jìn)行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。
本實(shí)施例中，所述液壓緩沖器設(shè)有入口端口 218和出口端口 115 ;所述入口端口218通過(guò)單向閥217流體地耦合到所述氣動(dòng)液壓泵的第二出口端口 208，所述出口端口 115耦合到還原劑噴射器130。所述液壓緩沖器內(nèi)部設(shè)有活塞214，活塞214根據(jù)液壓緩沖器中的還原劑壓力在液壓緩沖器中上下移動(dòng)。還包括流體通道125和返回管路止流閥137 ;所述流體通道125流體地將所述還原劑噴射器130耦合到所述還原劑液箱模塊120，所述返回管路止流閥137控制流體通道125內(nèi)流體的流動(dòng)。所述D⑶140進(jìn)一步被配置成通過(guò)開(kāi)啟所述返回管路止流閥137來(lái)排出在所述氣動(dòng)液壓泵內(nèi)的還原劑。所述氣動(dòng)液壓泵放置在箱體400之中。所述壓縮空氣源包括渦輪增壓器840。所述氣動(dòng)液壓泵包括泵體300，泵體300內(nèi)部設(shè)有活塞302，活塞302在所述泵體300內(nèi)上下移動(dòng)，活塞302將泵體300的內(nèi)部空間分成上層的壓縮空氣空間340和下層的還原劑室330 ;壓縮空氣空間340流體地連接到所述第一出口端口 112和第二入口端口 111，還原劑室330流體地連接到所述第一入口端口 117和第二出口端口 208 ;當(dāng)所述活塞302移動(dòng)到其最底端位置時(shí)通過(guò)流體通路312和單向閥314將所述壓縮空氣空間340流體地耦合到所述還原劑室330。所述活塞302進(jìn)一步地在所述泵體300的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室310，所述中間空氣室310流體地連接到周?chē)h(huán)境。所述活塞302進(jìn)一步地在所述泵體300的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室310，并且除了當(dāng)所述活塞位于其最底端位置時(shí)，中間空氣室310流體地連接到周?chē)h(huán)境。還包括T型連接器220，所述T型連接器220的高壓入口通過(guò)第二入口端口 111流體地耦合到所述壓縮空氣源，T型連接器220的低壓出口流體連接到所述第一出口端口 112，第一出口端口 112流體地耦合到周?chē)h(huán)境。所述液壓緩沖器底部裝有壓力傳感器219，壓力傳感器219提供還原劑的壓力感測(cè)值作為液壓緩沖器的流體壓力指示。所述液壓緩沖器中的還原劑殘液由壓縮空氣排回到所述箱體400中，利用壓縮空氣清除在還原劑噴射器130中的流體殘余物。根據(jù)從所述壓力傳感器219得到的壓力感測(cè)值用脈沖寬度調(diào)制的方法在一個(gè)重復(fù)的控制周期中控制流體輸出量從而控制流體輸送流量。所述脈沖寬度調(diào)制方法包括兩級(jí)控制，其中第一級(jí)控制通過(guò)根據(jù)至少?gòu)膲毫鞲衅?19獲得的壓力感測(cè)值周期性地命令一個(gè)第二級(jí)控制來(lái)產(chǎn)生一個(gè)第二級(jí)信號(hào)，從而產(chǎn)生一個(gè)第一級(jí)PWM(脈沖寬度調(diào)制)信號(hào)。在所述加壓沖程中從所述壓縮空氣源輸送空氣到氣動(dòng)液壓泵，在所述吸液沖程中從所述氣動(dòng)液壓泵中釋放空氣。所述DCU140還包括反饋控制器；反饋控制器進(jìn)行的反饋控制包括通過(guò)根據(jù)從壓力傳感器219中得到的感測(cè)值從所述壓縮氣源輸送空氣到所述氣動(dòng)液壓泵，在所述氣動(dòng)液壓泵中保留空氣，以及從所述氣動(dòng)液壓泵中釋放空氣來(lái)調(diào)節(jié)氣動(dòng)液壓泵中的空氣量。在所述第一氣動(dòng)液壓泵610的加壓沖程建立液壓緩沖器中的流體壓力；啟動(dòng)反饋控制，開(kāi)始所述第二氣動(dòng)液壓泵620的吸液沖程，所述反饋控制在第一氣動(dòng)液壓泵610的加壓沖程中利用壓力傳感器219的壓力感測(cè)值來(lái)維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定；再啟動(dòng)一個(gè)反饋控制，然后開(kāi)始第一氣動(dòng)液壓泵610的吸液沖程，所述反饋控制在第二氣動(dòng)液壓泵610的加壓沖程中利用壓力傳感器219的壓力感測(cè)值來(lái)維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定；通 過(guò)調(diào)整還原劑噴射器130的開(kāi)啟時(shí)間控制流體輸送量。
將本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置用于雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，以簡(jiǎn)單的壓力控制來(lái)建立和保持高軌壓，從而利用氣動(dòng)液壓泵來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量噴射。氣動(dòng)液壓泵不使用電動(dòng)機(jī)，因此不需要持續(xù)地消耗電能和復(fù)雜的電機(jī)控制，也不需要連續(xù)的空氣供給。本發(fā)明對(duì)還原劑的壓力的變化不敏感，因而可以在變化的還原劑壓力下進(jìn)行準(zhǔn)確的流量計(jì)量噴射，使用雙泵交替工作，保證了還原劑壓力恒定。在本發(fā)明中，計(jì)量噴射過(guò)程結(jié)束時(shí)壓縮空氣會(huì)將還原劑殘余液排回箱體400中，這個(gè)特殊的清除過(guò)程降低了還原劑計(jì)量噴射系統(tǒng)的復(fù)雜性。
在本實(shí)施例中，液壓緩沖器中的還原劑由氣動(dòng)液壓泵來(lái)提供，氣動(dòng)液壓泵的第二入口端口 111通過(guò)常開(kāi)電磁閥201與壓縮空氣源相連接，氣動(dòng)液壓泵的第一出口端口 112通過(guò)常閉電磁閥203和一個(gè)非必需的消音器204與周?chē)h(huán)境相連接。氣動(dòng)液壓泵的工作包括一個(gè)加壓沖程和一個(gè)吸液沖程。加壓沖程和吸液沖程的變化和氣動(dòng)液壓泵中的壓力控制由D⑶140通過(guò)操作常開(kāi)電磁閥201與常閉電磁閥203充入和釋放壓縮空氣來(lái)完成。在加壓沖程中，液壓緩沖器中的還原劑壓力是由DCU140中的一個(gè)反饋控制器通過(guò)從壓力傳感器219得到的還原劑壓力感測(cè)值來(lái)控制的，而在吸液沖程中，壓力反饋控制器被禁用，同時(shí)還原劑壓力由液壓緩沖器來(lái)保持。為了實(shí)現(xiàn)還原劑計(jì)量噴射，液壓緩沖器接到還原劑噴射器130上，并且還原劑噴射器130的還原劑入口 133通過(guò)止流閥137連接到還原劑液箱模塊120。計(jì)量噴射完成后，止流閥137打開(kāi)，在氣動(dòng)液壓泵的壓力下，泵體300和液壓緩沖器中的還原劑殘余物被排出，同時(shí)還原劑噴射器130被清洗。還原劑的計(jì)量噴射是由一個(gè)PWM控制器來(lái)控制的，該P(yáng)WM控制器根據(jù)計(jì)量命令來(lái)產(chǎn)生一個(gè)PWM信號(hào)驅(qū)動(dòng)還原劑噴射器130。這個(gè)PWM控制器有兩級(jí)。第一級(jí)控制器通過(guò)周期性地設(shè)定第二級(jí)控制器控制參數(shù)來(lái)產(chǎn)生一個(gè)第一級(jí)PWM信號(hào)，而第二級(jí)控制器產(chǎn)生一個(gè)第二級(jí)PWM信號(hào)。第二級(jí)控制器的控制參數(shù)是由第一級(jí)控制器根據(jù)由液壓緩沖器中的壓力傳感器219產(chǎn)生的還原劑壓力感測(cè)值來(lái)計(jì)算的。在這種方式中，由于壓力變化得到PWM控制器的補(bǔ)償，還原劑噴射的計(jì)量精度對(duì)壓力變化不敏感。在計(jì)量系統(tǒng)中，還原劑的溫度需要保持高于其凍結(jié)點(diǎn)，以便完成低溫環(huán)境的計(jì)量噴射。本實(shí)施例中，因?yàn)檫€原劑的殘留物可由壓縮空氣清除，如圖4所示，氣動(dòng)液壓泵可以放置在箱體400中，從而省卻對(duì)泵體200的加熱裝置。
本實(shí)施例也可以使用如圖3a和圖3b所示的氣動(dòng)液壓泵，能夠使用低于液壓緩沖器中還原劑壓力的壓縮空氣源。為了避免在吸液沖程中可能的壓力降，在本發(fā)明中，連續(xù)的壓力反饋控制是由第一氣動(dòng)液壓泵610和第二氣動(dòng)液壓泵620交替地工作來(lái)實(shí)現(xiàn)的。即當(dāng)?shù)谝粴鈩?dòng)液壓泵610工作在有壓力反饋控制的加壓沖程時(shí)，第二氣動(dòng)液壓泵620進(jìn)入吸液沖程，而當(dāng)?shù)诙鈩?dòng)液壓泵620進(jìn)入加壓沖程時(shí)，第一氣動(dòng)液壓泵610則利用吸液沖程進(jìn)行還原劑的補(bǔ)充。任何時(shí)間第一氣動(dòng)液壓泵610和第二氣動(dòng)液壓泵620 二者少有一個(gè)處在有壓力反饋控制的加壓沖程中，因此還原劑的壓力在液壓緩沖器中始終恒定。
閉環(huán)壓力控制和雙級(jí)PWM控制使得還原劑壓力對(duì)壓縮空氣供給壓力的變化不敏感，而且氣動(dòng)液壓泵可以在壓縮空氣壓力低于還原劑壓力時(shí)工作。此外，由于氣動(dòng)液壓泵的固有性質(zhì)，空氣消耗量和還原劑的噴射量是相同的，因此并不需要連續(xù)的空氣流。這些新特性使得本發(fā)明中的計(jì)量噴射系統(tǒng)可以使用包括發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器840在內(nèi)的多種壓縮空氣源。
如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)的后處理系統(tǒng)中，由發(fā)動(dòng)機(jī)100產(chǎn)生的尾氣通過(guò)歧管101進(jìn)入尾氣通道166。在尾氣通道166上，裝有還原劑噴射器130。還原劑噴射器130的電磁閥由D⑶140控制，D⑶140通過(guò)信號(hào)線145連接到還原劑噴射器130的端口 136。還原劑供給模塊110通過(guò)壓力管線131流體地連接到還原劑入口 133從而向還原劑噴射器130提供還原劑。為了避免高溫尾氣對(duì)還原劑噴射其130造成損害，可用發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑對(duì)其進(jìn)行冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑通過(guò)一個(gè)入口 134和一個(gè)出口 135進(jìn)行循環(huán)，將熱量帶出。從還原劑噴射器130噴出的還原劑與尾氣混合，混合后的氣體通過(guò)混合器161進(jìn)入催化劑模塊163中。在催化劑模塊163中，尾氣中的NOx因發(fā)生SCR反應(yīng)而得以減少。為了向還原劑噴射器130提供加壓后的還原劑，還原劑供給模塊110的端口 115通過(guò)壓力管線131流體地連接到還原劑噴射器130的還原劑入口 133。還原劑供給模塊中的壓力值由壓力傳感器219通過(guò)連接到端口 114的線路143報(bào)告給ECU140。還原劑供給模塊110的端口 114通過(guò)供應(yīng)管線123和還原劑液箱模塊120的端口 122相連，從還原劑液箱模塊120中提取還原劑。壓縮空氣通過(guò)第二入口端口 111進(jìn)入到還原劑供給模塊110從而為其中的還原劑提供壓力，所述還原劑的壓力由ECU140通過(guò)連接到端口 116的線路146來(lái)控制。壓縮空氣由第二出口端口 112得到釋放。還原劑液箱模塊 120中還原劑的溫度和液面高度由連接到端口 126的線路141和線路142報(bào)告給ECU140。同時(shí)還原劑液箱模塊120可被通過(guò)入口端口 127和出口端口 128循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑加熱。發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑流路由電磁止流閥171控制，DCU140通過(guò)線路147控制電磁止流閥171。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)100關(guān)閉后，為了防止壓力管線131內(nèi)的還原劑殘余液在低溫下凍結(jié)，要對(duì)其進(jìn)行清除，在清除過(guò)程中，還原劑要通過(guò)由返回管路125和端口 121回流至還原劑液箱模塊120。在返回管路125的內(nèi)部還原劑的流動(dòng)由返回管路止流閥137控制，D⑶140通過(guò)線路148控制返回管路止流閥137。線加熱器132、電加熱器129、電加熱器124和電加熱器113用于解凍在壓力管線131、回路管線125、供應(yīng)管線123和還原劑供給模塊110中的還原劑，并保持還原劑溫度高于還原劑的凍結(jié)點(diǎn)。D⑶140通過(guò)線路144控制線加熱器132、電加熱器129、電加熱器124和電加熱器113。傳感器162通過(guò)線路155將催化劑入口排氣溫度傳送到E⑶150，傳感器164通過(guò)線路154將催化劑出口溫度傳送到E⑶150，傳感器165通過(guò)通信線路153將催化劑出口 NOx濃度傳送到ECU150，ECU150根據(jù)收到的信息和發(fā)動(dòng)機(jī)信息產(chǎn)生還原劑計(jì)量噴射流量的命令并發(fā)送給DCU140。所述發(fā)動(dòng)機(jī)信息，比如發(fā)動(dòng)機(jī)的狀態(tài)、冷卻液和機(jī)油的溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、燃油噴射流量、尾氣流量、NOx濃度，以及N02/N0X比等，可通過(guò)線路152從發(fā)動(dòng)機(jī)110里的傳感器直接獲得，或由傳感器的感測(cè)值計(jì)算得出。如圖1所示的還原劑供給模塊110的一個(gè)實(shí)例是一個(gè)如圖2a所示的氣動(dòng)液壓泵。在所述氣動(dòng)液壓泵中，還原劑從還原劑液箱模塊120通過(guò)端口 117和一個(gè)防止回流的單向閥205流入到泵體200中。在泵體200的頂部設(shè)有端口 202，端口 202和T型連接器220的下端相連供壓縮空氣進(jìn)出。T型連接器220的一側(cè)端口通過(guò)線路209連接到常開(kāi)電磁閥201的出口。常開(kāi)電磁閥201的入口是與壓縮空氣源連接的第二入口端口 111。T型連接器220的另一側(cè)通過(guò)線路211連接到常閉電磁閥203的入口。為了降低噪聲，常閉電磁閥203的出口裝有消音器204。消音器204的出口是第一出口端口 112。在泵體200內(nèi)部的壓力下，還原劑通過(guò)端口 208、線路207、端口 218，和防止還原劑回流的單向閥217被壓入液壓緩沖器。液壓緩沖器包括液壓緩沖器體210，液壓緩沖器體210內(nèi)裝有活塞214，活塞214上設(shè)有槽222，液壓緩沖器體210上擰有蓋子212，蓋子212下部設(shè)有槽221，槽221和槽222之間設(shè)有彈簧213。液壓緩沖器體210內(nèi)設(shè)有限制彈簧213最低位置的阻擋器216。活塞214與液壓緩沖體210形成了一個(gè)封閉的高壓腔230，活塞214外圍的槽223中裝有O型環(huán)215將還原劑密封在高壓腔230中。當(dāng)還原劑噴射器130被加電后，高壓腔230中的還原劑通過(guò)端口 115流出。而高壓腔230中的壓力由壓力傳感器219來(lái)監(jiān)測(cè)，其壓力值通過(guò)端口 114傳送到DCU140。泵體200中的還原劑需要定期地進(jìn)行補(bǔ)充，在補(bǔ)充后，泵壓被控制到一個(gè)常值。通常情況下，向泵系統(tǒng)填充還原劑的過(guò)程稱(chēng)為吸液沖程，從泵體200中擠壓還原劑到液壓緩沖器體210的過(guò)程稱(chēng)為加壓沖程。對(duì)泵系統(tǒng)吸液沖程和加壓沖程的控制以及壓力控制是通過(guò)對(duì)常開(kāi)電磁閥201和常閉電磁閥203的組合控制來(lái)完成的。對(duì)常開(kāi)電磁閥201和常閉電磁閥203的控制有四種模式，如表I所示。表I
權(quán)利要求
1.一種雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，其特征在于:包括并聯(lián)的第一氣動(dòng)液壓泵(610)和第二氣動(dòng)液壓泵(620),所述第一氣動(dòng)液壓泵(610)和第二氣動(dòng)液壓泵(620)分別有一個(gè)吸液沖程和一個(gè)加壓沖程，在所述加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來(lái)維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關(guān)閉所述閉環(huán)控制；第一氣動(dòng)液壓泵(610)和第二氣動(dòng)液壓泵(620)交替進(jìn)行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，其特征在于:第一氣動(dòng)液壓泵(610)與第一進(jìn)氣電磁閥(601)流體地連接在一起，第一進(jìn)氣電磁閥(601)通過(guò)空氣通道(602)流體連接到第一 T型連接器(603)的一側(cè)端口 ’第一 T型連接器(603)的另一側(cè)端口流體地連接到第二進(jìn)氣電磁閥(606)的入口，第二進(jìn)氣電磁閥(606)的出口流體地連接到第二氣動(dòng)液壓泵(620);第一 T型連接器(603)的中心端口流體地連接到壓縮空氣源；第一氣動(dòng)液壓泵(610)和第二氣動(dòng)液壓泵(620)的第一空氣釋放電磁閥(605)和第二空氣釋放電磁閥(611)通過(guò)第二 T型連接器(608)流體連接在一起；第二 T型連接器(608)的中心端口被流體地連接到消音器(609)以減小釋放空氣時(shí)的噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，其特征在于:所述第一氣動(dòng)液壓泵(610)的還原劑供給端口與第三T型連接器(614)的一側(cè)端口連接，第三T型連接器(614)的另一個(gè)側(cè)端口通過(guò)管路(615)流體地連接到第二氣動(dòng)液壓泵(620)的供給端口，第三T型連接器(614)的中心端口通過(guò)第二入口端口( 117 )流體連接到還原劑供給模塊(110 );第一氣動(dòng)液壓泵(610)和第二氣動(dòng)液壓泵(620)的還原劑輸出端口通過(guò)第一通道(616)和第二通道(617)流體地連接到第四T型連接器(618)的兩個(gè)側(cè)端口，第四T型連接器(618)的中心端口流體地連通到液壓緩沖器的還原劑供給端口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，其特征在于:所述第一氣動(dòng)液壓泵(610)和第二氣動(dòng)液壓泵(620 )均包括泵體(300 )，泵體(300 )內(nèi)部設(shè)有活塞(302 )，活塞(302 )在所述泵體(300)內(nèi)上下移動(dòng)，活塞(302)將泵體(300)的內(nèi)部空間分成上層的壓縮空氣空間(340)和下層的還原劑室(330)。
5.根據(jù)權(quán)利要 求4所述的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，其特征在于:所述活塞(302)進(jìn)一步地在所述泵體(300 )的內(nèi)部空間中分隔出中間空氣室(310 )，所述中間空氣室(310 )流體地連接到周?chē)h(huán)境。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種雙泵聯(lián)動(dòng)裝置，包括并聯(lián)的第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵，第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵分別有一個(gè)吸液沖程和一個(gè)加壓沖程，在加壓沖程中建立液壓緩沖器中的流體壓力，在加壓沖程中啟用閉環(huán)控制來(lái)維持液壓緩沖器中的流體壓力恒定，在吸液沖程中關(guān)閉閉環(huán)控制；第一氣動(dòng)液壓泵和第二氣動(dòng)液壓泵交替進(jìn)行吸液沖程和加壓沖程以提供恒定的還原劑壓力。本發(fā)明的雙泵聯(lián)動(dòng)裝置可以用于雙泵氣壓式尿素計(jì)量噴射系統(tǒng)，以簡(jiǎn)單的壓力控制來(lái)建立和保持高軌壓，從而利用氣動(dòng)液壓泵來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量噴射。本發(fā)明對(duì)還原劑的壓力的變化不敏感，因而可以在變化的還原劑壓力下進(jìn)行準(zhǔn)確的流量計(jì)量噴射，同時(shí)，雙泵的交替工作保證了還原劑壓力恒定。
文檔編號(hào)F01N9/00GK103216294SQ20131016475
公開(kāi)日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2013年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月22日
發(fā)明者齊寶華 申請(qǐng)人:南京科益環(huán)?？萍加邢薰?br>