一種集成液位傳感器的高壓車用尿素液供給模塊的製作方法

2023-05-09 00:52:26

本發明屬於汽車尾氣後處理領域。

背景技術：

隨著商用車國Ⅳ排放法規的實施，整車必須加裝氮氧化物(NOx)排放後處理裝置。

中國中重型柴油機普遍採用選擇性催化轉化(SCR)技術路線，即將標準車用尿素水溶液噴射到排氣中，使用其分解產生的氨氣(NH3)對NOx進行選擇性催化還原，生成無害的氮氣(N2)和水(H2O)。

氣驅尿素噴射系統是一種尿素罐蓄氣壓提供噴射壓力的系統。

尿素供給模塊安裝在氣驅系統尿素罐上，提供尿素液位、溫度信號，併集成氣路、液路接口，需要有良好的氣密性。在尿素罐內有氣壓時拆卸時，不合理的固定結構很可能傷害到拆卸者。

系統需要尿素濾清器對尿素液進行過濾，但外置濾清器管路複雜。同時尿素液冬季結冰，需要加熱解凍，導致管路及濾清器成本昂貴。

產品在使用過程中，若尿素管路突然被破壞，由於尿素罐內有較高氣壓，會造成尿素液高速噴出，導致尿素快速流失甚至造成人身傷害。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明提供了一種集成液位傳感器的高壓車用尿素液供給模塊，包括進水口1、電氣接口2、出水口3、進氣口4，尿素出液口5，排氣口6，換熱水管7，液位及溫度傳感器8，尿素供液管9，濾清器夾箍10，濾清器11，法蘭盤12，密封圈13，阻尼孔14。

進水口1、電氣接口2、出水口3、進氣口4、尿素出液口5和排氣口6均設置於法蘭盤12上；法蘭盤12可封住尿素罐罐口，並通過密封圈13實現軸向密封；

其中，尿素出液口5與尿素供液管9相連，尿素供液管9另一端與設置尿素罐底部位置的濾清器11通過濾清器夾箍10固定連接；濾清器11周圍環繞換熱水管7，換熱水管7的兩端分別與進水口1和出水口3相連，尿素供液管9與濾清器11連接的管口處為阻尼孔14；液位及溫度傳感器8位於尿素罐內，其通過電氣接口2輸出尿素液位和溫度信號。

優選地，尿素供液管9有至少一個折彎，以降低從斷裂口流出的尿素流速和流量，這樣就既不會導致尿素迅速流失更不會造成人員傷害。

為了避免阻尼孔17孔徑過小，導致阻力過大、尿素噴嘴端尿素壓力降過大，進而使尿素噴射量不準確的問題，阻尼孔14的孔徑d存在關係式，

25Q2/(32π2P)≤d4≤D4/4P2

式中，P為尿素噴射壓力，Q為尿素噴嘴流量，D為尿素出液口5孔徑。

本發明的有益效果：

1、尿素罐採用軸向密封，採用多螺栓固定，拆卸掉相鄰兩個螺栓後密封失效自動放氣，無傷人風險。

2、尿素供液管進液端集成安裝高精度可更換濾清器，無需使用外置濾清器。

3、供液管進液端設置阻尼孔，防止尿素高速射流，具有較高安全性。

4、通過換熱水管的設置解決了尿素液冬季結冰的問題。

附圖說明

圖1是本發明的尿素供給模塊示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示，本實施例中的尿素供給模塊，包括進水口1、電氣接口2、出水口3、進氣口4、尿素出液口5、排氣口6、冷卻水管7、液位及溫度傳感器8、尿素供液管9、濾清器夾箍10、濾清器11、法蘭盤12，O型密封圈13，阻尼孔14。進水口1、電氣接口2、出水口3、進氣口4、尿素出液口5和排氣口6均設置於法蘭盤12上；法蘭盤12可封住尿素罐罐口，並通過密封圈13實現軸向密封；

其中，尿素出液口5與尿素供液管9相連，尿素供液管9另一端與設置尿素罐底部位置的濾清器11通過濾清器夾箍10固定連接；濾清器11周圍環繞換熱水管7，換熱水管7的兩端分別與進水口1和出水口3相連，尿素供液管9與濾清器11連接的管口處為阻尼孔14；液位及溫度傳感器8位於尿素罐內，液位及溫度傳感器8通過電氣接口2向ECU輸出尿素罐內的尿素液位和溫度信號。

集成了濾清器11，無需使用外置濾清器；在供液管9進液口處加工有阻尼孔14，可以限制進入供液管9的尿素流量；尿素罐和安裝法蘭12之間通過O型密封圈13密封，可以滿足密封性要求，帶壓拆卸無危險。

法蘭盤12通過6個徑向均布的螺栓固定在尿素罐上，尿素罐和法蘭盤12之間通過O型密封圈13軸向密封，保證罐內氣壓穩定。帶壓拆卸模塊時，拆卸掉相鄰的2個螺栓後，密封結構就會失效洩壓，不會對拆卸者造成傷害。

尿素出液口5和尿素供液管9焊接在安裝法蘭12上，濾清器11通過夾箍10安裝在尿素供液管進液端。進行尿素供給時，尿素罐內尿素通過氣壓驅動由尿素濾清器11過濾後，經尿素供液管9下端的阻尼孔14進入管內，並通過尿素出液口5經尿素管路傳輸到尿素噴嘴。濾清器11可採用高精度可更換濾芯，採用正壓濾清技術，從而具有較高的使用壽命。

當尿素罐建壓時，氣體通過進氣口4進入尿素罐。尿素罐洩壓時，氣體通過排氣口6排出。尿素罐內有氣壓時，如果連接尿素出液口5與尿素噴嘴的尿素管路洩漏，由於阻尼孔14限制了尿素流量，從斷裂口流出的尿素流速和流量都很低，既不會導致尿素迅速流失更不會造成人員傷害。

進水口1，出水口3，換熱水管7焊接在法蘭盤12上構成換熱水路，循環水用於對尿素罐內尿素解凍。當尿素溶液結冰時，冷卻水通過進水口1，出水口2，換熱水管7循環，加熱尿素罐內尿素，冷卻水管在濾清器11周圍採取包圍結構，保證濾清器11附近尿素率先解凍。

阻尼孔14為加工有一個小孔的部件，尿素罐內有氣壓時，如果連接尿素出液口5與尿素噴嘴的尿素管路洩漏，需要通過阻尼孔14限制尿素流量，同時尿素供液管9設計有至少一個折彎，以降低從斷裂口流出的尿素流速和流量，這樣就既不會導致尿素迅速流失更不會造成人員傷害。

因此阻尼孔14孔徑d需要根據尿素出液口5孔徑D和尿素噴射壓力P進行優化，以保證出液口5處尿素壓力小於一定壓力，一般應小於0.5bar，優化算法如下：

d2＝D2/2P (1)

同時，也要避免阻尼孔17孔徑過小，導致阻力過大、尿素噴嘴端尿素壓力降過大，進而使尿素噴射量不準確。

因此阻尼孔14孔徑d還需要根據尿素噴嘴流量Q進行優化設計，一般應保證，尿素噴嘴端壓力降不大4％，優化算法如下：

d4＝25Q2/(32π2P) (2)

所以應保證阻尼孔17直徑d存在關係式，

25Q2/(32π2P)≤d4≤D4/4P2 (3)。