反吹三通结构、尿素喷射系统、反吹清空方法及车辆

文档序号:1949547 发布日期:2021-12-10 浏览:22次 >En<

阅读说明:本技术 反吹三通结构、尿素喷射系统、反吹清空方法及车辆 (Back-flushing three-way structure, urea injection system, back-flushing emptying method and vehicle ) 是由 贾昭远 朱宏志 韦安阳 于松乔 于 2021-09-18 设计创作,主要内容包括:本发明涉及车辆排放处理技术领域,尤其涉及一种反吹三通结构、尿素喷射系统、反吹清空方法及车辆。所述尿素喷射系统包括三通体、进气接头、进液接头、尿素喷嘴接头和单向阀组件,三通体内开设有接气通道、接液通道、连接通道和喷嘴通道,连接通道用于连通接气通道的第一端、接液通道的第一端和喷嘴通道的第一端;进气接头安装在三通体上并与接气通道的第二端相连通;进液接头安装在三通体上并与接液通道的第二端相连通;尿素喷嘴接头安装在三通体上并与喷嘴通道的第二端相连通;单向阀组件设置在接气通道内,以使气体仅能从进气接头进入三通体内,避免尿素进入反吹管路内,保证尿素喷射系统反吹功能正常运行,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。(The invention relates to the technical field of vehicle emission treatment, in particular to a back-flushing three-way structure, a urea injection system, a back-flushing emptying method and a vehicle. The urea injection system comprises a tee joint body, an air inlet joint, a liquid inlet joint, a urea nozzle joint and a one-way valve assembly, wherein an air receiving channel, a liquid receiving channel, a connecting channel and a nozzle channel are formed in the tee joint body, and the connecting channel is used for communicating the first end of the air receiving channel, the first end of the liquid receiving channel and the first end of the nozzle channel; the air inlet joint is arranged on the tee body and communicated with the second end of the air receiving channel; the liquid inlet joint is arranged on the tee body and communicated with the second end of the liquid receiving channel; the urea nozzle joint is arranged on the tee body and communicated with the second end of the nozzle channel; the check valve component is arranged in the air receiving channel, so that air can only enter the tee joint body from the air inlet connector, urea is prevented from entering the back flushing pipeline, the back flushing function of the urea injection system is guaranteed to operate normally, and the ice expansion failure risk of the urea injection system is reduced.)

反吹三通结构、尿素喷射系统、反吹清空方法及车辆

技术领域

本发明涉及车辆排放处理技术领域,尤其涉及一种反吹三通结构、尿素喷射系统、反吹清空方法及车辆。

背景技术

目前,选择性催化还原技术供给系统以尿素喷射系统为绝对主流,即将标准车用尿素液(以下简称尿素液)喷射到发动机排气中,尿素液受热分解为氨气,在催化器作用下将排气中的NOx转化为无害的氮气。但尿素液的特性使其在-11℃下会结冰,膨胀体积约7%,当环境温度较低时,车辆熄火后,尿素喷射系统中若有尿素液积存,尿素液结冰快速膨胀,易造尿素喷射系统成胀坏问题。然而,现有的普通反吹三通结构无法避免尿素液进入反吹管路内,容易造成尿素液在反吹阀内结晶,导致反吹功能失效,进一步加剧尿素喷射系统管路内尿素液积存的问题。

因此,亟待需要一种反吹三通结构以解决上述问题。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种反吹三通结构,避免尿素液进入反吹管路,保证尿素喷射系统反吹功能正常运行,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

本发明的第二个目的在于提供一种尿素喷射系统,通过应用上述反吹三通结构,能够清空系统管路中的尿素液,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

本发明的第三个目的在于提供一种尿素喷射系统反吹清空方法,基于上述尿素喷射系统,能够清空系统管路中的尿素液,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

本发明的第四个目的在于提供一种车辆,通过应用上述尿素喷射系统,能够将汽车尾气转化为无害的氮气,且可降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

为实现上述目的,提供以下技术方案:

第一方面,提供了一种反吹三通结构,包括:

三通体,其内开设有接气通道、接液通道、连接通道和喷嘴通道,所述连接通道用于连通所述接气通道的第一端、所述接液通道的第一端和所述喷嘴通道的第一端;

进气接头,安装在所述三通体上并与所述接气通道的第二端相连通;

进液接头,安装在所述三通体上并与所述接液通道的第二端相连通;

尿素喷嘴接头,安装在所述三通体上并与所述喷嘴通道的第二端相连通;

单向阀组件,设置在所述接气通道内,以使气体仅能从所述进气接头进入所述三通体内。

作为所述反吹三通结构的可选方案,所述单向阀组件包括:

密封件,所述进气接头内设置有与所述密封件的密封端外形相匹配的密封槽;

弹性件,所述弹性件的弹性变形方向与所述接气通道的轴线方向相同,所述弹性件的一端与所述连接通道的内壁相抵接,其另一端与所述密封件相抵接,以使所述密封件密封堵塞所述密封槽。

作为所述反吹三通结构的可选方案,所述单向阀组件还包括支撑座,所述支撑座设置在所述接气通道和所述连接通道的连接部位处,所述弹性件的一端与所述支撑座相抵接,其另一端与所述密封件相抵接,所述支撑座内开设有与所述接气通道及所述连接通道相连通的通孔。

作为所述反吹三通结构的可选方案,所述接气通道靠近所述连接通道的一端设置有带缺口的环状凸台,所述支撑座被支撑于所述凸台上。

作为所述反吹三通结构的可选方案,所述支撑座包括第一柱段和第二柱段,所述第一柱段的直径小于所述第二柱段的直径,部分所述弹性件套设在所述第一柱段上。

作为所述反吹三通结构的可选方案,所述通孔的轴线与所述支撑座的轴线重合,所述通孔为两端大中间小的阶梯孔。

作为所述反吹三通结构的可选方案,所述反吹三通结构还包括:

第一导热管,设置在所述进液接头内并伸入至所述接液通道内;

第二导热管,设置在所述连接通道内,所述第二导热管与所述第一导热管接触;

第三导热管,设置在所述尿素喷嘴接头内并伸入至所述喷嘴通道内,所述第三导热管与所述第二导热管接触,能够将尿素喷嘴及电加热尿素管的热量传递至所述三通体内。

第二方面,提供了一种尿素喷射系统,包括进气阀、排气阀、反吹阀、尿素罐、尿素管路、反吹管路、尿素喷嘴和如上所述的反吹三通结构,所述进气阀的一端与所述反吹阀的一端串联,其另一端与所述尿素罐串联;所述排气阀的一端与所述尿素罐串联,其另一端与外界空气相连通;所述反吹阀的另一端通过所述反吹管路与所述反吹三通结构的进气接头串联;所述反吹三通结构的进液接头通过所述尿素管路与所述尿素罐串联,所述反吹三通结构的尿素喷嘴接头与所述尿素喷嘴串联。

第三方面,提供了一种尿素喷射系统反吹清空方法,基于如上所述的尿素喷射系统,所述尿素喷射系统反吹清空方法包括如下步骤:

车辆熄火;

判断当前环境温度,当环境温度低于设定温度时启动反吹清空工作模式;

开启排气阀,将尿素罐气压降低至气压P1;

开启反吹阀,将尿素管路内尿素吹回尿素罐,待尿素罐压力升高δP1后关闭反吹阀,若压力无法升高,待时间t1后停止反吹;

反吹阀继续开启,尿素喷嘴开启时间t2,将尿素喷嘴内残余尿素喷入后处理器内;

反吹阀继续开启时间t3,尿素喷嘴关闭,确保尿素管路内无残余尿素;

排气阀开启时间t4,将尿素罐内气体排空。

第四方面,提供了一种车辆,包括如上所述的尿素喷射系统。

与现有技术相比,本发明的有益效果为:

本发明提供的尿素喷射系统,包括三通体、进气接头、进液接头、尿素喷嘴接头和单向阀组件,三通体内开设有接气通道、接液通道、连接通道和喷嘴通道,连接通道用于连通接气通道的第一端、接液通道的第一端和喷嘴通道的第一端;进气接头安装在三通体上并与接气通道的第二端相连通;进液接头安装在三通体上并与接液通道的第二端相连通;尿素喷嘴接头安装在三通体上并与喷嘴通道的第二端相连通;单向阀组件设置在接气通道内,以使气体仅能从进气接头进入三通体内,能够避免尿素进入反吹管路内,保证尿素喷射系统反吹功能正常运行,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

本发明提供的尿素喷射系统,通过应用上述反吹三通结构,能够清空系统管路中的尿素液,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

本发明提供的尿素喷射系统反吹清空方法,基于上述尿素喷射系统,能够清空系统管路中的尿素液,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

本发明提供的车辆,通过应用上述尿素喷射系统,能够将汽车尾气转化为无害的氮气,且可降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的尿素喷射系统的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的反吹三通结构的结构示意图;

图3为本发明实施例提供的反吹三通结构的剖视示意图。

附图标记:

1、进气阀;2、排气阀;3、反吹阀;4、尿素罐;5、尿素管路;6、反吹管路;7、反吹三通结构;71、三通体;711、凸台;72、进气接头;721、密封槽;73、进液接头;74、尿素喷嘴接头;75、单向阀组件;751、密封件;752、弹性件;753、支撑座;7531、通孔;75311、阻尼孔;76、导热组件;761、第一导热管;762、第二导热管;763、第三导热管;8、尿素喷嘴。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。此外,术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

如图1所示,本实施例提供了一种尿素喷射系统,包括进气阀1、排气阀2、反吹阀3、尿素罐4、尿素管路5、反吹管路6、反吹三通结构7及尿素喷嘴8。

如图2-图3所示,本实施例提供的反吹三通结构7,包括三通体71、进气接头72、进液接头73、尿素喷嘴接头74和单向阀组件75,三通体71内开设有接气通道、接液通道、连接通道和喷嘴通道,连接通道用于连通接气通道的第一端、接液通道的第一端和喷嘴通道的第一端;进气接头72安装在三通体71上并与接气通道的第二端相连通;进液接头73安装在三通体71上并与接液通道的第二端相连通;尿素喷嘴接头74安装在三通体71上并与喷嘴通道的第二端相连通;单向阀组件75设置在接气通道内,以使气体仅能从进气接头72进入三通体71内,能够避免尿素进入反吹管路6内,保证尿素喷射系统反吹功能正常运行,降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

进气阀的1一端与反吹阀3的一端串联,其另一端与尿素罐4串联;排气阀2的一端与尿素罐4串联,其另一端与外界空气相连通;反吹阀3的另一端通过反吹管路6与反吹三通结构7的进气接头72串联;反吹三通结构7的进液接头73通过尿素管路5与尿素罐4串联,反吹三通结构7的尿素喷嘴接头74与尿素喷嘴8串联。

在尿素喷射系统工作过程中,当ECU控制反吹阀3开启时,压缩气体经反吹管路6进入反吹三通结构7,将其中的尿素液沿尿素管路5吹回至尿素罐4内。然后将尿素喷嘴8开启,将尿素喷嘴8内尿素吹出,从而实现尿素路内完全无尿素,保证尿素喷嘴8及尿素管路5无冬季冰胀风险,彻底规避了尿素喷嘴8冬季冰胀开裂风险,保证系统冬季使用温度-40℃时无可靠性风险。

可选地,单向阀组件75包括密封件751和弹性件752,进气接头72内设置有与密封件751的密封端外形相匹配的密封槽721;弹性件752的弹性变形方向与接气通道的轴线方向相同,弹性件752的一端与连接通道的内壁相抵接,其另一端与密封件751相抵接,以使密封件751密封堵塞密封槽721。

示例性地,密封件751可以为球形,进气接头72上的密封槽721为半球形,密封件751在弹性件752的弹性作用下能够与密封槽721匹配贴合从而堵塞进气接头72。当进气接头72通入压缩气体后,在压缩气体的作用下密封件751远离密封槽721,使压缩气体进入三通体71内,将反吹三通结构7内的尿素液反吹入尿素罐4。在其他实施例中,密封件751还可以是锥形,进气接头72上的密封槽721为锥形。密封件751及密封槽721还可以是其他形状,只要能够实现密封件751能够密封堵塞密封槽721即可,在此不再一一举例说明。

优选地,弹性件752为弹簧。

可选地,为了便于弹性件752的安装定位,单向阀组件75还包括支撑座753,支撑座753设置在接气通道和连接通道的连接部位处,弹性件752的一端与支撑座753相抵接,其另一端与密封件751相抵接,支撑座753内开设有与接气通道及连接通道相连通的通孔7531。

优选地,支撑座753包括第一柱段和第二柱段,第一柱段的直径小于第二柱段的直径,部分弹性件752套设在第一柱段上,即能够便于弹性件752的安装,又可以防止弹性件752错位,影响密封件751的密封功能。

示例性地,接气通道靠近连接通道的一端设置有带缺口的环状凸台711,支撑座753被支撑于凸台711上。通过带缺口的环状凸台711的设计,即能够便于支撑座753的安装,又可以保证支撑座753上的通孔7531与连接通道相连通。

优选地,通孔7531的轴线与支撑座753的轴线重合,通孔7531为两端大中间小的阶梯孔。具体地,阶梯孔包括依次设置的第一孔段、第二孔段和第三孔段,所述第一孔段的直径和所述第三孔段的直径远大于第二孔段的直径,第二孔段的直径约为0.5mm,第二孔段可以作为阻尼孔75311,一是控制气流进入速度,避免气流进入过快对尿素喷嘴8、单向阀组件75等部件造成损坏;二是当尿素喷嘴8喷射时,由于尿素流出,瞬间会在三通体71内形成压力降低,可能造成单向阀开启,但此时无气流吹扫,可能出现少量尿素反流入反吹管内,阻尼孔75311可以有效抑制压力波冲击,避免尿素反吹。

可选地,接气通道与接液通道相平行,接气通道与接液通道均与连接通道相垂直。进一步地,进气接头72与进液接头73距离应在保证管路插接空间的前提下尽可能小,当反吹因某种原因失败时能够尽可能减少内部残余尿素。

优选地,进液接头73与进气接头72采用不同接头规格,以避免错接。示例性地,进液接头73和进气接头72均通过焊接方式固定安装在三通体71上。

为了进一步减少反吹三通结构7内的尿素液积存,反吹三通结构7还包括导热组件76,导热组件76包括第一导热管761、第二导热管762和第三导热管763,第一导热管761设置在进液接头73内并伸入至接液通道内;第二导热管762设置在连接通道内,第二导热管762与第一导热管761接触;第三导热管763设置在尿素喷嘴接头74内并伸入至喷嘴通道内,第三导热管763与第二导热管762接触,能够将尿素喷嘴8及电加热尿素管的热量传递至三通体71内。此外,通过多个导热管的设计,保证反吹三通结构7内部即使有一些残余尿素,也可以通过电加热尿素管和尿素喷嘴8的热量传递保证快速解冻。

第一导热管761、第二导热管762和第三导热管763均采用耐尿素腐蚀的金属材质制成,保证内部温度场均匀。第一导热管761、第二导热管762和第三导热管763均采用过盈配合压入三通体71内,从而保证支撑稳定。

可选地,三通体71由尼龙材料一体注塑而成,在注塑中将多个导热管集成注塑中。

为了方便理解,当冬季车辆熄火后,ECU控制尿素喷射系统自动进行尿素反吹清空,按照如下步骤进行:

S1、车辆熄火;

S2、判断当前环境温度,仅当温度低于一定温度如-5℃时才启动反吹清空工作模式;

S3、首先排气阀2开启,将尿素罐4气压降低至气压P1;

S4、开启反吹阀3,将尿素管路5内尿素吹回尿素罐4,待尿素罐4压力升高δP1后关闭反吹阀3,若压力无法升高,待时间t1后停止反吹;

S5、反吹阀3继续开启,尿素喷嘴8开启时间t2,将尿素喷嘴8内残余尿素喷入后处理器内;

S6、反吹阀3继续开启时间t3,尿素喷嘴8关闭,确保尿素管路5内无残余尿素;

S7、排气阀2开启时间t4,将尿素罐4内气体排空。

反吹清空诊断策略如下:

S8、确认反吹阀3及排气阀2电磁线圈无断路短路故障;

S9、开启反吹阀3后时间t1内尿素罐4压力应能够升至压力δP2,且δP2<δP1,否则报反吹失败故障;为保证δP2准确,对尿素罐4液位10%、50%和100%等至少3个液位点进行标定,形成t1的时间液位对应MAP,对其他点位的t1进行差值计算。

本实施例还提供了一种车辆,包括如上的尿素喷射系统,通过应用上述尿素喷射系统,能够将汽车尾气转化为无害的氮气,且可降低尿素喷射系统冰胀失效风险。

注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所说的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

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