集成装置、尾气后处理系统以及控制方法 |
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| 申请号 | CN201710231516.0 | 申请日 | 2017-04-11 | 公开(公告)号 | CN107461242A | 公开(公告)日 | 2017-12-12 |
| 申请人 | 天纳克(苏州)排放系统有限公司; | 发明人 | 王学良; 樊高峰; 杨振球; 彭威波; 宋红卫; 陈国立; | ||||
| 摘要 | 一种 泵 与 喷嘴 的集成装置，其包括泵组件以及喷嘴组件。泵组件设有收容喷嘴组件的收容腔、泵组件壳体以及所述泵。所述泵组件壳体包括入口通道以及出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件连通。所述泵组件包括罩壳、用以驱动所述泵的 电机 线圈、 磁性 体以及相互 啮合 的第一 齿轮 组件与第二齿轮组件。所述喷嘴组件包括喷嘴组件壳体以及所述喷嘴。所述喷嘴组件还包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈。所述集成装置还设有压 力 传感器 ，所述 压力传感器 不具备单独的封装壳体，所述罩壳作为压力传感器的封装壳体。本 发明 的集成装置结构简单、紧凑，且易于实现小型化。此外，本发明还涉及一种尾气后处理系统以及控制方法。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种泵与喷嘴的集成装置，其中所述泵用以向所述喷嘴泵送流体介质，所述喷嘴用以向发动机的排气中喷射该流体介质，其特征在于：所述集成装置包括泵组件以及喷嘴组件，其中所述泵组件设有至少部分收容所述喷嘴组件的收容腔；所述泵组件包括泵组件壳体以及与所述泵组件壳体相配合的所述泵，所述泵组件壳体包括位于所述泵的上游且与所述泵连通的入口通道以及位于所述泵的下游且与所述泵连通的出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件连通，所述泵组件壳体包括罩壳以及位于所述罩壳下方的第一壳体，所述罩壳设有罩壳腔体，所述第一壳体设有与所述收容腔连通的压力传感器收容孔；所述泵组件包括用以驱动所述泵的电机线圈、与所述电机线圈相互作用的磁性体以及相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件，所述第一齿轮组件包括第一齿轮轴以及第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮轴以及第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合；所述喷嘴组件包括喷嘴组件壳体以及与所述喷嘴组件壳体相配合的所述喷嘴，所述喷嘴组件还包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈；所述集成装置还设有容纳在所述压力传感器收容孔中的压力传感器，所述压力传感器不具备单独的封装壳体，所述罩壳作为压力传感器的封装壳体。 |
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| 说明书全文 | 集成装置、尾气后处理系统以及控制方法技术领域背景技术[0002] 随着内燃机汽车的排放标准越来越严，为了降低排气中氮氧化合物等有害物质，目前业界通常采用的后处理技术是选择性催化还原（SCR），并在SCR的上游安装向排气中喷射尿素溶液。尿素溶液发生水解、热解产生氨气，并与氮氧化合物等发生化学反应，进而降低有害物质的浓度。 [0003] 目前市场上的尿素喷射系统通常包括空气辅助系统和非空气辅助系统。当然，无论哪种系统均包括尿素箱总成、通过低压管道与所述尿素箱总成相连的泵供给单元、通过高压管道与泵供给单元相连的喷嘴模块以及控制器。泵供给单元中包括尿素泵以及压力传感器等，喷嘴模块包括尿素喷嘴等。尿素泵与尿素喷嘴间隔较远的距离，并通过尿素管相连。另外，现有的尿素喷射系统包含较多的零部件，安装复杂，成本较高。 [0004] 因此，亟需提供一种新型的技术方案。 发明内容[0005] 本发明的目的在于提供一种能够实现小型化的集成装置，具有该集成装置的尾气后处理系统以及控制方法。 [0006] 为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种泵与喷嘴的集成装置，其中所述泵用以向所述喷嘴泵送流体介质，所述喷嘴用以向发动机的排气中喷射该流体介质，所述集成装置包括泵组件以及喷嘴组件，其中所述泵组件设有至少部分收容所述喷嘴组件的收容腔；所述泵组件包括泵组件壳体以及与所述泵组件壳体相配合的所述泵，所述泵组件壳体包括位于所述泵的上游且与所述泵连通的入口通道以及位于所述泵的下游且与所述泵连通的出口通道，所述出口通道与所述喷嘴组件连通，所述泵组件壳体包括罩壳以及位于所述罩壳下方的第一壳体，所述罩壳设有罩壳腔体，所述第一壳体设有与所述收容腔连通的压力传感器收容孔；所述泵组件包括用以驱动所述泵的电机线圈、与所述电机线圈相互作用的磁性体以及相互啮合的第一齿轮组件与第二齿轮组件，所述第一齿轮组件包括第一齿轮轴以及第一齿轮，所述第二齿轮组件包括第二齿轮轴以及第二齿轮，所述第一齿轮与所述第二齿轮相互啮合；所述喷嘴组件包括喷嘴组件壳体以及与所述喷嘴组件壳体相配合的所述喷嘴，所述喷嘴组件还包括用以驱动所述喷嘴的喷嘴线圈；所述集成装置还设有容纳在所述压力传感器收容孔中的压力传感器，所述压力传感器不具备单独的封装壳体，所述罩壳作为压力传感器的封装壳体。 [0007] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵为尿素泵，所述喷嘴为尿素喷嘴，所述流体介质为尿素溶液。 [0009] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述集成装置包括与所述电机线圈以及所述喷嘴线圈连接的控制器，所述控制器分别对所述尿素泵以及所述尿素喷嘴进行独立控制。 [0010] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述压力传感器与所述出口通道连通，所述集成装置还包括连接在所述出口通道与所述入口通道之间的溢流元件。 [0011] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述压力传感器包括基板、固定于所述基板上的电路板、与所述电路板连接的导电线以及扣持于所述电路板上的保护盖，其中所述基板设有板体部以及自所述板体部向下延伸的凸起部，所述凸起部上安装有密封圈，所述凸起部设有向下贯穿的通孔且所述通孔向上贯穿所述板体部。 [0012] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述电路板在对应所述通孔的位置处设有芯片，所述保护盖安装在所述芯片的外围以保护所述芯片。 [0013] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述保护盖设有与所述芯片连通的孔，所述孔与所述罩壳腔体连通。 [0014] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵组件壳体设有与所述第一壳体相配合的连接板组件，所述连接板组件包括板片部以及固定在所述板片部上且向上凸起的金属罩，所述磁性体收容在所述金属罩内，所述电机线圈套接在所述金属罩的外围。 [0015] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵组件还包括收容在所述金属罩内且位于所述磁性体下方的弹性体，所述弹性体能够被压缩以吸收因尿素结冰所产生的膨胀体积。 [0016] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述板片部向下抵压所述压力传感器。 [0017] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵组件壳体设有收容所述第一齿轮与所述第二齿轮的齿轮槽，所述第一齿轮与所述第二齿轮外啮合，所述齿轮槽的一侧设有与所述入口通道连通的进液腔，所述齿轮槽的另一侧设有与所述出口通道连通的出液腔。 [0019] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴线圈位于所述磁性部的外围，所述阀针部设有阀针，所述阀座设有与所述阀针相配合的喷射孔。 [0020] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述阀座包括焊接在所述喷嘴组件壳体上的旋流片，所述喷射孔设置在所述旋流片上，并且所述旋流片还设有与所述喷射孔连通的若干旋流槽。 [0021] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述集成装置设有用以冷却所述尿素喷嘴的冷却组件，所述冷却组件通过冷却介质对所述尿素喷嘴进行冷却。 [0022] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述控制器设有控制板，所述电机线圈与所述喷嘴线圈均与所述控制板电性连接，所述罩壳设有与所述罩壳腔体连通的通孔以及固定在所述通孔中的防水透气盖；所述控制板上焊接有排线插头，所述排线插头暴露在所述罩壳外。 [0023] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一壳体包括第一上表面、第一下表面以及第一侧面，其中所述第一上表面设有第一环形槽、被所述第一环形槽包围的第一岛部以及收容在所述第一环形槽中的第一密封圈，所述第一密封圈位于所述金属罩的下方，所述板片部向下抵压所述第一密封圈；所述第一岛部设有贯穿所述第一上表面与所述第一下表面的第一定位孔以及贯穿所述第一下表面的第二定位孔，所述尿素泵包括收容在所述第一定位孔中的第一轴套以及收容在所述第二定位孔中的第二轴套，其中所述第一齿轮轴插入所述第一轴套中，所述第二齿轮轴插入所述第二轴套中。 [0024] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一下表面设有连通所述第一定位孔与所述第二定位孔的第一泄荷槽。 [0025] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一岛部还包括贯穿所述第一上表面且与所述第二定位孔连通的第一导流槽以及贯穿所述第一上表面且与入口通道连通的第一连接孔；所述第一壳体设有贯穿所述第一下表面且与所述进液腔连通的第二连接孔以及贯穿所述第一下表面且与所述出液腔连通的出口孔。 [0026] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一壳体设有与所述出口孔连通的溢流元件收容槽，所述集成装置设有安装于所述溢流元件收容槽内的溢流元件；当出口通道的压力高于设定值时，所述溢流元件打开以将部分尿素溶液返回到所述入口通道内。 [0027] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵组件壳体包括位于所述第一壳体的下方且与所述第一壳体连接的第二壳体，所述第二壳体包括第二上表面以及第二下表面，所述齿轮槽贯穿所述第二上表面与第二下表面。 [0028] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述泵组件壳体包括位于所述第二壳体的下方且与所述第二壳体连接的第三壳体，所述第三壳体包括本体部以及自所述本体部向下延伸的凸起部，其中所述本体部设有第三上表面，所述第三上表面设有第三环形槽以及被所述第三环形槽包围的第三岛部，所述第三岛部设有贯穿所述第三上表面的第三定位孔以及第四定位孔，所述第三定位孔与所述第四定位孔延伸入所述凸起部中；所述尿素泵包括收容在所述第三定位孔中的第三轴套以及收容在所述第四定位孔中的第四轴套，其中所述第一齿轮轴插入所述第三轴套中，所述第二齿轮轴插入所述第四轴套中。 [0029] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述第三岛部设有贯穿所述第三上表面的第二导流槽以及第三导流槽，其中所述第二导流槽与所述第三定位孔连通，所述第三导流槽与所述第四定位孔连通。 [0030] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴组件壳体包括主体部以及自所述主体部向下延伸的延伸部，所述主体部设有收容所述尿素喷嘴的容纳腔以及收容所述凸起部的凹槽，所述容纳腔向下延伸入所述延伸部内。 [0031] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴组件包括与所述喷嘴线圈相互作用的磁性部、与所述磁性部连接的阀针部以及作用于所述阀针部的弹簧；所述延伸部设有与所述容纳腔连通的集流腔，其中所述磁性部凸出所述第二上表面的部分收容于所述收容腔中。 [0032] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述弹簧安装在所述磁性部与所述阀针部内，所述阀针部设有锥形部以及自所述锥形部向下延伸的阀针，所述阀针延伸入所述集流腔中，所述磁性部设有与所述容纳腔连通的第一连通孔，所述阀针部设有与所述第一连通孔连通的第二连通孔，所述锥形部设有将所述第二连通孔与所述集流腔连通的第三连通孔。 [0033] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴组件包括所述阀针相配合的阀座，所述阀座包括焊接在所述延伸部上的旋流片，所述旋流片设有与所述阀针相配合的喷射孔以及与所述喷射孔连通的若干旋流槽，所述旋流槽与所述集流腔连通。 [0034] 作为本发明进一步改进的技术方案，所述喷嘴组件壳体设有第一冷却通道、与所述第一冷却通道间隔设置的第二冷却通道以及密封在所述延伸部外围的端盖，所述喷嘴组件壳体在所述端盖与所述延伸部之间形成了连通所述第一冷却通道与所述第二冷却通道的环形冷却槽，所述第一冷却通道与入口接头连接用以供发动机冷却液注入，所述第二冷却通道与出口接头连接用以供发动机冷却液流出。 [0035] 本发明还揭示了如下技术方案：一种尾气后处理系统，包括尾气后处理的喷射系统以及尾气后处理的封装系统，其中所述喷射系统包括前述的集成装置，所述封装系统包括位于所述集成装置下游的载体。 [0036] 本发明还揭示了如下技术方案：一种集成装置的控制方法，所述集成装置为前述的集成装置，所述控制方法包括： 驱动所述泵运转，通过所述入口通道将所述流体介质吸入所述泵； 经过所述泵的加压之后，通过所述出口通道将该流体介质输送至所述喷嘴； 当达到喷射条件时，给所述喷嘴线圈通电，至少部分打开所述喷嘴以将该流体介质喷入所述发动机的排气中；其中： 所述电机线圈与所述喷嘴线圈分别进行独立控制。 [0037] 相较于现有技术，本发明泵与喷嘴的集成装置很好的将泵与喷嘴集成在一起，结构简单、紧凑，极大地方便了客户的安装。在集成装置集成了尿素泵与尿素喷嘴的基础上，由于控制精度的提高，能够使喷入排气中的尿素的量与氮氧化合物达到合适的比例，降低了因过多喷射尿素而产生的结晶风险。另外，压力传感器不具备单独的封装壳体而用罩壳实现，在不影响传感器功能的前提下，能够减小传感器的体积，进而能够实现集成装置的小型化。附图说明 [0038] 图1是本发明的尾气后处理系统应用在处理发动机尾气时的原理图。 [0039] 图2是图1中集成装置的原理图。 [0040] 图3是本发明的集成装置在一种实施方式中的立体示意图。 [0041] 图4是图3另一角度的立体示意图。 [0042] 图5是图3再一角度的立体示意图。 [0043] 图6是图3的主视图。 [0044] 图7是图3的右视图。 [0045] 图8是图5的仰视图。 [0046] 图9是图5的俯视图。 [0047] 图10是本发明集成装置的部分立体分解图，其中泵组件与喷嘴组件分离开来。 [0048] 图11是图10中泵组件的部分立体分解图，其中罩壳、电机线圈以及防水透气盖被分离出来。 [0049] 图12是图11中罩壳与电机线圈组装在一起的立体示意图。 [0050] 图13是图12的立体分解图。 [0051] 图14是图11进一步的立体分解图，其中控制板被分离出来。 [0052] 图15是去除图14中的罩壳以及控制板后的立体分解图，其中连接板组件被分离出来。 [0053] 图16是图15中连接板组件的立体图。 [0054] 图17是图15中连接板组件的立体分解图。 [0055] 图18是图15进一步的立体分解图，其中磁性体、弹性体以及螺钉被分离出来。 [0056] 图19是图18进一步的立体分解图，其中第一密封圈、温度传感器以及压力传感器被分离出来。 [0057] 图20是图19中磁性体、弹性体以及螺钉等的立体分解图。 [0058] 图21是图20在组装后沿某一角度的剖面示意图。 [0059] 图22是图19中压力传感器的立体示意图。 [0060] 图23是图22另一角度的立体示意图。 [0061] 图24是图22的立体分解图。 [0062] 图25是沿图22中C-C线的剖面示意图。 [0063] 图26是去除图19中的第一密封圈、温度传感器以及压力传感器等后的部分立体分解图，其中第一壳体被分离出来。 [0064] 图27是图26中第一壳体的立体分解图。 [0065] 图28是图27于另一角度的立体分解图。 [0066] 图29是图27中部分第一壳体的立体图。 [0067] 图30是图29于另一角度的立体图。 [0068] 图31是图30的俯视图。 [0069] 图32是沿图31中D-D线的剖面示意图。 [0070] 图33是沿图31中E-E线的剖面示意图。 [0071] 图34是沿图31中F-F线的剖面示意图。 [0072] 图35是图29的俯视图。 [0073] 图36是沿图35中G-G线的剖面示意图。 [0074] 图37是沿图35中H-H线的剖面示意图。 [0075] 图38是沿图35中I-I线的剖面示意图。 [0076] 图39是去除图26中的第一壳体后的立体图。 [0077] 图40是图39的部分立体分解图，其中第一齿轮组件与第二齿轮组件被分离出来。 [0078] 图41是图39的俯视图。 [0079] 图42是去除图40中的第一齿轮组件与第二齿轮组件之后的立体分解图。 [0080] 图43是图42中第二壳体的立体示意图。 [0081] 图44是图43另一角度的立体示意图。 [0082] 图45是图42中第三壳体组件的立体示意图。 [0083] 图46是图45的俯视图。 [0084] 图47是沿图46中J-J线的剖面示意图。 [0085] 图48是沿图46中K-K线的剖面示意图。 [0086] 图49是本发明喷嘴组件的部分立体分解图。 [0087] 图50是图49中尿素喷嘴的部分立体分解图。 [0088] 图51是图49中喷嘴组件壳体的立体示意图。 [0089] 图52是图51的部分立体分解图。 [0090] 图53是图52中部分喷嘴组件壳体的俯视图。 [0091] 图54是沿图53中L-L线的剖面示意图。 [0092] 图55是沿图54中M-M线的剖面示意图。 [0093] 图56是沿图54中N-N线的剖面示意图。 [0094] 图57是图53另一角度的立体图。 [0095] 图58是本发明集成装置的立体分解图。 [0096] 图59是沿图9中A-A线的剖面示意图。 [0097] 图60是沿图59中O-O线的剖面示意图。 [0098] 图61是沿图59中P-P线的剖面示意图。 [0099] 图62是沿图60中Q-Q线的剖面示意图。 [0100] 图63是沿图61中R-R线的剖面示意图。 [0101] 图64是沿图9中B-B线的剖面示意图。 [0102] 图65是沿图64中S-S线的剖面示意图。 具体实施方式[0103] 请参图1所示，本发明揭示了一种尾气后处理系统100，能够应用于处理发动机10的尾气，降低有害物质的排放以满足排放法规的要求。所述尾气后处理系统100包括尾气后处理的喷射系统200以及尾气后处理的封装系统300，其中所述喷射系统200包括用以从尿素箱201中泵送尿素溶液（参箭头X所示）以及向所述发动机10的排气（例如向排气管106或者封装系统300内）中喷射尿素溶液的集成装置1；所述封装系统300包括位于所述集成装置1下游的混合器301以及位于所述混合器301下游的载体302。当然，在某些实施方式中也可以不设置混合器，或者设置两个或者两个以上的混合器。所述载体302可以例如是选择性催化还原（SCR）等。 [0104] 所述发动机10具有发动机冷却液循环回路。请参图1所示，在本发明图示的实施方式中，所述发动机冷却液循环回路包括第一循环回路101（参粗箭头Y所示）以及第二循环回路102（参细箭头Z所示），其中所述第一循环回路101用以冷却所述集成装置1，以降低其被高温的发动机排气烧坏的风险；所述第二循环回路102用以加热所述尿素箱201，以实现加热解冻功能。可以理解的是，在第一循环回路101中，所述集成装置1设有供发动机冷却液流入的入口接头103以及供发动机冷却液流出的出口接头104；在第二循环回路102中，其设有控制阀105，以在适宜的条件下打开或者关闭所述控制阀105，实现对第二循环回路102的控制。所述尿素箱201中设有连接在所述第二循环回路102中的加热棒202，以利用发动机冷却液的温度对尿素溶液进行加热解冻。 [0105] 以下就本发明的集成装置1进行详细描述。 [0106] 请参图2所示，从原理上看，本发明的集成装置1集成了尿素泵11与尿素喷嘴12的功能。所述尿素泵11包括但不限于齿轮泵、膜片泵、柱塞泵或者叶片泵等。应该理解的是，在此使用的术语“集成”指的是尿素泵11与尿素喷嘴12可以作为单一装置被安装在排气管上；或者尿素泵11与尿素喷嘴12相互靠近并通过较短的连接管道进行连接，在整体上可以被视为一个装置。 [0107] 另外，为了对尿素泵11以及尿素喷嘴12进行独立控制，本发明的尾气后处理系统100还设有控制器13。可以理解，所述控制器13可以与所述集成装置1集成在一起或者与所述集成装置1分开设置。请参图2所示，在本发明图示的实施方式中，所述控制器13集成在所述集成装置1内，以实现零件的高度集成化，提高客户端的安装便利性。 [0108] 所述集成装置1设有用以容纳所述尿素泵11与所述尿素喷嘴12的壳体14。图2所示的实施方式仅是对壳体14的粗略显示。例如，在一种实施方式中，所述壳体14由尿素泵11以及尿素喷嘴12共享；在另一种实施方式中，所述壳体14被区分为与尿素泵11相配合的第一壳体以及与尿素喷嘴12相配合的第二壳体，第一壳体与第二壳体装配在一起，以形成一个整体。所述壳体14设有连接在所述尿素箱201与所述尿素泵11之间的入口通道15以及连接在所述尿素泵11与所述尿素喷嘴12之间的出口通道16。需要说明的是，这里使用的术语“入口通道15”中的“入口”与“出口通道16”中的“出口”是以尿素泵11作为参照，即尿素泵11的上游为入口，尿素泵11的下游为出口。所述出口通道16与所述尿素喷嘴12连通，以向所述尿素喷嘴12泵送尿素溶液。可以理解的是，所述入口通道15位于尿素泵11的上游，为低压通道；所述出口通道16位于尿素泵11的下游，为高压通道。 [0109] 另外，所述集成装置1设有用以检测温度的温度传感器171。所述温度传感器171可以被设置为与所述入口通道15及/或所述出口通道16连通；或者所述温度传感器171可以被设置为安装在所述集成装置1的任意位置。所述温度传感器171检测到的信号传递给控制器13，控制器13基于该输入信号以及其他信号所设计的控制算法能够提高尿素喷嘴12的喷射精度。所述集成装置1还设有用以检测压力的压力传感器172，所述压力传感器172与所述出口通道16连通，以检测尿素泵11出口的高压通道中的压力。由于本发明的集成设计，内部通道的距离比较短，因此可以认为所述压力传感器172的位置比较靠近所述尿素喷嘴12。这种设计的优点在于压力传感器172所测得的压力比较接近尿素喷嘴12中的压力，提高了数据的精确性，进而提高了尿素喷嘴12的喷射精度。 [0110] 请参图2所示，所述集成装置1还设有连接在所述出口通道16与所述入口通道15之间的溢流元件173。所述溢流元件173包括但不限于溢流阀、安全阀或者电控阀等。所述溢流元件173的功能是当高压通道中的压力高于设定值时，将所述溢流元件173打开，将位于高压通道中的尿素溶液释放到低压通道中或者直接返回到所述尿素箱201中，以实现压力调节。 [0111] 为了驱动尿素泵11，所述尿素泵11设有与所述控制器13进行通讯的电机线圈111。为了驱动尿素喷嘴12，所述尿素喷嘴12设有与所述控制器13进行通讯的喷嘴线圈121。 [0112] 所述控制器13与所述温度传感器171以及所述压力传感器172进行通讯，以将温度信号以及压力信号传送给所述控制器13。当然，为了能够实现精确控制，所述控制器13还可以接收其他信号，例如来自CAN总线的、与发动机运行参数有关的信号。另外，所述控制器13还可以获得所述尿素泵11的转速，当然，转速信号的采集可以通过相应的转速传感器175（硬件）或者通过控制算法（软件）来实现。所述控制器13分别对所述尿素泵11以及所述尿素喷嘴12进行独立控制。这种控制的优点在于能够降低尿素泵11的动作对尿素喷嘴12的影响，以实现比较高的控制精度。 [0113] 另外，在某些工况下，由于发动机的排气具有较高的温度，而尿素喷嘴12又是安装在排气管上的，因此需要对所述尿素喷嘴12进行冷却。所述集成装置1为此还设有冷却组件，所述冷却组件通过冷却介质对所述尿素喷嘴12进行冷却。所述冷却介质包括但不限于空气、及/或发动机冷却液、及/或润滑油、及/或尿素等。请参图2所示，本发明图示的实施方式采用水冷，即采用发动机冷却液对尿素喷嘴12进行冷却。壳体14内设有用以供发动机冷却液流通的冷却通道141。 [0114] 请参图2所示，所述集成装置1的主要工作原理如下：控制器13驱动尿素泵11运转，位于尿素箱201中尿素溶液通过入口通道15被吸入尿素泵11，经过加压之后，再通过出口通道16输送至尿素喷嘴12。其中，控制器13采集及/或计算需要的信号，例如温度、压力、泵转速等。当达到喷射条件时，控制器13发出控制信号给尿素喷嘴12，例如给喷嘴线圈121通电，通过控制阀针的运动来实现尿素喷射。控制器13发出控制信号给尿素泵11以控制其转速，从而稳定系统的压力。在本发明图示的实施方式中，所述控制器13分别对所述尿素泵11以及所述尿素喷嘴12进行独立控制。 [0115] 请参图3至图65所示，从结构上看，本发明图示的实施方式中，所述集成装置1包括泵组件18、喷嘴组件19以及控制器13。请参图10所示，所述喷嘴组件19至少部分插入到所述泵组件18中，并通过若干固定螺栓64组装到一起。 [0116] 请参图3至图10所示，在本发明图示的实施方式中，所述泵组件18包括泵组件壳体180以及与所述泵组件壳体180相配合的尿素泵11。所述泵组件壳体180包括位于顶部的罩壳2以及位于所述罩壳2的下方且堆叠在一起的第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5。在本发明图示的实施方式中，所述第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5均由金属材料制成。 [0117] 请参图11及图12所示，所述罩壳2包括用以遮盖所述控制器13以及至少部分泵组件18的罩壳腔体21、与所述罩壳腔体21连通的通孔22、位于周边的若干第一安装孔23以及固定在所述通孔22中的防水透气盖24。所述控制器13上安装有芯片以及其他电子元器件，它们在工作时会发热，导致其周围的空气膨胀，本发明通过设置防水透气盖24很好地解决了因空气膨胀而压坏芯片及/或电子元器件的问题，同时也能起到防水的功效。另外，所述防水透气盖24能够改善控制器13所处的环境，使其能够满足工作条件。在本发明图示的实施方式中，为了提高散热性能，所述罩壳2是由散热效果较好的金属材料制成。另外，所述罩壳2还可以设有位于外部的若干散热片（未图示），以增强散热效果。 [0118] 请参图11以及图14所示，所述控制器13包括控制板131以及焊接在所述控制板131上的排线插头132。所述排线插头132穿过所述罩壳2以暴露在外面，用以与外部电路相连接。在本发明图示的实施方式中，所述控制板131呈环状，其设有位于中部的中心孔135。所述泵组件18还设有安装在所述第一壳体3上且用以支撑所述控制板131的若干支撑柱631。 [0119] 请参图11以及图14至图19所示，所述泵组件壳体180还设有位于所述罩壳2与所述第一壳体3之间的连接板组件6。具体地，所述连接板组件6设有板片部61以及固定在所述板片部61上且向上凸起的金属罩62。所述金属罩62向上穿过所述控制板131的中心孔135。请参图11所示，所述控制板131被所述支撑柱631以及所述罩壳2共同夹持，并与所述连接板组件6之间形成间隙，以利于所述控制板131进行更好的散热以及更好的避开干涉。 [0120] 请参图16所示，所述板片部61设有贯穿其上、下表面的贯穿孔614、第一穿线孔618以及贯通孔615。请参图14所示，压力传感器172至少部分穿过贯穿孔614，温度传感器171至少部分穿过贯通孔615。压力传感器172的导电线1721穿过贯穿孔614、喷嘴组件19的导电线124穿过第一穿线孔618、温度传感器171的导电线1711穿过贯通孔615，并均电性连接到所述控制板131上。此外，请参图15所示，所述板片部61设有供螺钉133穿过的若干安装孔611。 请参图17所示，板片部61设有对应所述金属罩62的穿孔617。在本发明图示的实施方式中，所述金属罩62的下端焊接在所述穿孔617的内壁上。 [0121] 在本发明图示的实施方式中，所述尿素泵11为齿轮泵，其包括电机线圈111、所述金属罩62、位于所述金属罩62内的弹性体71与磁性体72、位于所述金属罩62下方的第一密封圈73、以及相互啮合的第一齿轮组件74与第二齿轮组件75。由于齿轮泵能够建立比较大的工作压力，因此有利于提高尿素喷嘴12的流量。另外，齿轮泵还能够反转，利于抽空残留的尿素溶液，降低尿素结晶的风险。请参图12及图13所示，所述电机线圈111设有支架112以及缠绕在所述支架112上的线圈113。所述支架112设有收容所述金属罩62的孔114。在本发明图示的实施方式中，所述电机线圈111被过盈配合在所述罩壳腔体21内，如此设置，可以在不使用额外固定元件（例如螺钉等）的情况下，将电机线圈111与罩壳腔体21形成一个整体，从而减小了零件的数量。另外，请参图20及图21所示，所述尿素泵11还包括收容所述磁性体72的外套筒723，所述外套筒723直接容纳在所述金属罩62内。 [0122] 请参图59所示，所述电机线圈111套接在所述金属罩62的外围。所述板片部61向下压住所述第一密封圈73以实现密封。在本发明图示的实施方式中，弹性体71位于磁性体72的下端，弹性体71与磁性体72共同被一个金属骨架720所支撑，例如磁性体72与弹性体71分别套接在金属骨架720的上、下两端。金属骨架720设有位于弹性体71与磁性体72之间的分隔板721。除分隔板721之外，金属骨架720整体上呈中空的筒状，所述第一齿轮组件74至少部分收容在所述金属骨架720中（参图59所示）。为了更好地限位所述弹性体71，所述金属骨架720的末端设有与所述弹性体71相抵压的勾部724。所述勾部724设有易于将所述弹性体71套接到所述金属骨架720上的导引锥面725。所述弹性体71设有径向延伸的装配孔711，所述金属骨架720设有对应于所述装配孔711的固定孔726，第一齿轮组件74的上端通过安装在装配孔711以及固定孔726中的螺钉722与所述金属骨架720实现径向固定。如此设置，可以防止第一齿轮组件74的轴向窜动，提高齿轮泵运行的平稳性。众所周知，尿素溶液在结冰之后，体积会发生膨胀。本发明通过设置弹性体71，弹性体71能够被压缩以吸收该膨胀的体积，从而避免因体积膨胀而破坏其他元件。 [0123] 请参图22至图25所示，在本发明图示的实施方式中，所述压力传感器172包括基板176、固定于所述基板176上的电路板177、与所述电路板177连接的导电线1721以及扣持于所述电路板177上的保护盖178。其中，所述基板176设有板体部1761以及自所述板体部1761向下延伸的凸起部1762，所述凸起部1762上安装有密封圈1722。所述凸起部1762设有向下贯穿的通孔1763，且所述通孔1763向上贯穿所述板体部1761以及电路板177。所述电路板 177在对应所述通孔1763的位置处设有芯片1771。所述保护盖178安装在所述芯片1771的外围，以保护所述芯片1771。在本发明图示的实施方式中，所述保护盖178呈长方体状，并且所述保护盖178设有与所述芯片1771连通的孔1781。请参图25及图59所示，不同于现有技术中的压力传感器，本发明中的压力传感器172不具备单独的封装壳体，而是巧妙地借用罩壳2作为其封装壳体。如此设置，可以减小体积、便于安装、降低成本等。在发明图示的实施方式中，所述压力传感器172是差压传感器，其通过芯片1771上下两端的差压变化转变成电信号。鉴于差压传感器的工作原理是本领域技术人员所熟知的技术，在此不再赘述。 [0124] 请参图26至图48所示，在本发明图示的实施方式中，所述第一壳体3、第二壳体4以及第三壳体5是机加工件，并通过螺栓66自上而下固定在一起。所述第一壳体3包括第一上表面31、第一下表面32以及第一侧面33，其中所述第一上表面31设有第一环形槽311以及被所述第一环形槽311包围的第一岛部312。所述第一环形槽311用以收容所述第一密封圈73。所述第一下表面32设有第二环形槽325以及被所述第二环形槽325包围的第二岛部326。所述第二环形槽325用以收容第二密封圈731（如图64所示）。 [0125] 所述第一岛部312设有贯穿所述第一上表面31与所述第一下表面32的第一定位孔3121、贯穿所述第一下表面32的第二定位孔3122、贯穿所述第一上表面31且与所述入口通道15连通的第一连接孔3123、以及贯穿所述第一上表面31且与所述第二定位孔3122连通的第一导流槽3124。请参图27、图28以及图59所示，所述尿素泵11设有收容在所述第一定位孔 3121内的第一轴套76以及收容在所述第二定位孔3122内的第二轴套77。另外，所述第一壳体3还包括对应于所述螺钉133的内螺纹孔317。组装时，所述螺钉133在穿过板片部61的安装孔611之后被拧紧在所述内螺纹孔317中，以对所述连接板组件6进行固定。所述第一壳体 3还包括供螺栓66穿过的若干第一组装孔318，所述第一组装孔318贯穿所述第一上表面31与所述第一下表面32。所述第一上表面31还设有位于所述第一岛部312旁侧且用以收容压力传感器172的压力传感器收容孔313以及用以收容温度传感器171的温度传感器收容孔 314。请参图59所示，所述压力传感器172上的密封圈1722与所述压力传感器收容孔313的内壁实现密封。所述压力传感器172被所述板片部61压住，以实现固定。另外，所述第一壳体3还设有向外凸出的安装凸缘315，所述安装凸缘315设有对应于所述第一安装孔23的第二安装孔316。组装时，将螺栓63依次穿过第二安装孔316与支撑柱631，并紧固在第一安装孔23的内螺纹中。如此设置，能够将第一壳体3与罩壳2实现固定，并夹紧控制板131（参图59所示）。 [0126] 另外，请参图30所示，所述第一壳体3设有贯穿所述第一侧面33以与尿素接头331连接的进液通道332。所述第一壳体3设有贯穿所述第一下表面32且与所述进液通道332连通的第二连接孔3127。第一连接孔3123与第二连接孔3127均垂直于进液通道332。所述第一定位孔3121、第二定位孔3122、第二连接孔3127均向下贯穿第二岛部326。所述第二岛部326还设有贯穿所述第一下表面32的出口孔3126。所述第一下表面32设有连通所述第一定位孔3121与所述第二定位孔3122的第一泄荷槽321，以确保压力平衡。所述第一泄荷槽321位于第二岛部326上。另外，所述第一壳体3还设有向下贯穿所述第一下表面32的收容腔322，用以收容至少部分的所述喷嘴组件19。请参图33、图34以及图36所示，所述收容腔322与所述压力传感器收容孔313连通。同时，所述收容腔322也与出口孔3126连通。请参图32以及图33所示，在本发明图示的实施方式中，出口孔3126在所述第一壳体3的内部是倾斜的，大致呈倒V形。所述第一壳体3设有对应所述第一穿线孔618的第二穿线孔323。 [0127] 另外，请参图38、图64以及图65所示，所述第一壳体3还设有与进液通道332以及收容腔322连通的溢流元件收容槽319。所述溢流元件收容槽319向外贯穿第一侧面33，以收容所述溢流元件173。所述溢流元件173在本发明图示的实施方式中为安全阀，其目的是通过泄压的方式以确保所述集成装置1中高压通道中的压力处于安全值范围内。为了固定所述溢流元件173，所述第一壳体3设有固定所述溢流元件173的塞子5122。请参图65所示，所述溢流元件173设有始终连通所述入口通道15与所述出口通道16的涓流孔1731。如此设置，一方面能够降低系统的压力波动，尤其是在喷嘴组件19正在喷射尿素时；另一方面也能够使尿素溶液保持流动，从而利于电机线圈111等的散热。 [0128] 请参图1所示，所述尿素接头331通过尿素连接管333与所述尿素箱201连通。为了更好的实现加热解冻功能，所述尾气后处理系统100还可以设有对所述尿素连接管333进行加热的加热装置334。请参图22及图29所示，在本发明图示的实施方式中，所述进液通道332水平延伸入所述第一壳体3的内部。当然，在其他实施方式中，所述进液通道332也可以呈一定的角度。 [0129] 请参图39至图41所示，所述第一齿轮组件74包括第一齿轮轴741以及固定在第一齿轮轴741上的第一齿轮742；所述第二齿轮组件75包括第二齿轮轴751以及固定在第二齿轮轴751上的第二齿轮752，所述第一齿轮742与所述第二齿轮752相互啮合。请参图34所示，在本发明图示的实施方式中，所述第一齿轮742与所述第二齿轮752外啮合。另外，所述第一齿轮轴741为主动轴，所述第二齿轮轴751为从动轴，所述第一齿轮轴741高于所述第二齿轮轴751。所述第一齿轮轴741的上端穿过所述第一轴套76，并至少部分固定在金属骨架720中。所述第二齿轮轴751的上端定位在所述第二轴套77中。当给电机线圈111通电时，其与磁性体72产生相互作用，电磁力会驱动第一齿轮轴741旋转，并由此带动第一齿轮742以及第二齿轮752旋转。 [0130] 所述第二壳体4位于所述第一壳体3的下方且与第一壳体3相连接。另外，为了更好的定位，所述第一壳体3与所述第二壳体4之间还设有若干定位销328。所述第二壳体4包括第二上表面41、第二下表面42以及贯穿所述第二上表面41与第二下表面42且用以收容所述第一齿轮742以及第二齿轮752的齿轮槽43。所述齿轮槽43的一侧设有与入口通道15连通的进液腔431，所述齿轮槽43的另一侧设有与所述出口通道16连通的出液腔432。具体地，进液腔431与第二连接孔3127连通，出液腔432的上端与出口孔3126连通。另外，第二壳体4的第二上表面41设有供所述喷嘴组件19穿过的第一容纳孔411，第二下表面42设有定位所述喷嘴组件19的第二容纳孔421，所述第二容纳孔421大于所述第一容纳孔411，以形成阶梯孔。所述喷嘴组件19向上凸出所述第二上表面41并收容在所述收容腔322中。如此设置，高压的尿素溶液能够被输送到尿素喷嘴12。另外，所述第二上表面41还设有对应于第二穿线孔323的第三穿线孔412。第一穿线孔618、第二穿线孔323以及第三穿线孔412相互对齐，用以供喷嘴组件19的导电线124穿过。所述第二壳体4还包括与所述第一组装孔318对齐的若干第二组装孔418。 [0131] 请参图26、图45至图48所示，所述第三壳体5位于所述第二壳体4的下方且与第二壳体4相连接。所述第三壳体5包括本体部51、自本体部51向下延伸的凸起部52以及自所述本体部51向外延伸的法兰53，其中所述法兰53设有与所述第二组装孔418对齐的若干第三组装孔531，用以供螺栓66穿过。所述本体部51设有第三上表面511，所述第三上表面511设有第三环形槽512以及被所述第三环形槽512包围的第三岛部513。所述第三环形槽512用以收容第三密封圈732（如图64所示）。第三岛部513设有贯穿第三上表面511的第三定位孔5111以及贯穿第三上表面511的第四定位孔5112。所述第三壳体5设有收容于所述第三定位孔5111中的第三轴套78以及收容于所述第四定位孔5112内的第四轴套79。所述第一齿轮轴 741的下端定位在第三轴套78中，所述第二齿轮轴751的下端定位在所述第四轴套79中。 [0132] 另外，所述第三岛部513还设有位于所述第三上表面511的第二导流槽5114以及第三导流槽5115，其中所述第二导流槽5114与第三定位孔5111连通，第三导流槽5115与第四定位孔5112连通。请参图43所示，所述第二导流槽5114与第三导流槽5115在第三壳体5的内部是倾斜设置的。请参图48所示，出液腔432的下端与第二导流槽5114以及第三导流槽5115均连通。 [0133] 工作时，尿素溶液自所述尿素连接管333进入进液通道332，一部分尿素溶液自第一连接孔3123进入金属罩62中，另一部分尿素溶液自第二连接孔3127进入进液腔431；其中位于金属罩62中的尿素溶液一方面会直接渗入第一定位孔3121中以润滑第一轴套76，另一方面会沿着第一导流槽3124渗入第二定位孔3122中以润滑第二轴套77。进入进液腔431的尿素溶液又分为两路，其中一路在经过齿轮泵的加压之后进入出口通道16，另一路自第二、第三导流槽5114、5115分别进入第三、第四定位孔5111、5112中以润滑第三、第四轴套78、79，提高齿轮泵转动的平稳性，减小磨损。进入出口通道16中的高压的尿素溶液沿着出口孔 3126进入到收容腔322中以流向喷嘴组件19，同时一部分尿素溶液流向溢流元件173。当压力小于溢流元件173的设定值时，溢流元件173关闭，只通过涓流孔1731进行连通；而当压力大于溢流元件173的设定值时，溢流元件173打开，部分尿素溶液进入进液通道332中，以实现泄压。 [0134] 可以理解，在本发明图示的实施方式中，入口通道15包括进液通道332、第二连接孔3127以及进液腔431。因为所述入口通道15位于尿素泵11的上游，所以被称之为低压通道。所述出口通道16包括出液腔432、出口孔3126、收容腔322等。因为所述出口通道16位于尿素泵11的下游，所以被称之为高压通道。 [0135] 请参图49至图58所示，所述喷嘴组件19包括喷嘴组件壳体190以及与所述喷嘴组件壳体190相配合的尿素喷嘴12。 [0136] 所述喷嘴组件壳体190包括主体部91、自主体部91向下延伸的延伸部92以及自所述主体部91向外延伸的安装法兰93。所述安装法兰93设有将所述集成装置1安装到排气管106或者封装系统300上的若干安装孔931。所述主体部91设有第四上表面911以及第四侧面 912。所述第四上表面911设有收容所述尿素喷嘴12的容纳腔94以及收容凸起部52的凹槽 95。请参图55所示，所述容纳腔94向下延伸入所述延伸部92内。所述主体部91还设有向上凸伸入容纳腔94中的筒状部917，以支撑所述尿素喷嘴12。 [0137] 所述喷嘴组件壳体190还设有用以冷却所述尿素喷嘴12的所述冷却组件。在本发明图示的实施方式中，所述冷却组件为水冷组件。位于喷嘴组件壳体190内的冷却通道141包括贯穿所述第四侧面912的第一冷却通道913以及与所述第一冷却通道913间隔设置的第二冷却通道914。其中，所述第一冷却通道913与所述入口接头103连通，所述第二冷却通道914与所述出口接头104连通。所述喷嘴组件壳体190设有密封在延伸部92外围的端盖96。在本发明图示的实施方式中，所述端盖96焊接在延伸部92上。如此设置，所述喷嘴组件壳体 190在端盖96与延伸部92之间形成了连通第一冷却通道914与第二冷却通道915的环形冷却槽916。 [0138] 在本发明图示的实施方式中，所述安装法兰93与主体部91一体机加工形成。当然，在其他实施方式中，所述安装法兰93也可以与所述主体部91分开制作，然后焊接在一起。 [0139] 请参图50所示，在本发明图示的实施方式中，所述尿素喷嘴12包括喷嘴线圈121、与所述喷嘴线圈121相互作用的磁性部81、位于所述磁性部81下方的阀针部82、作用在所述磁性部81与所述阀针部82之间的弹簧83以及与所述阀针部82配合的阀座84（参图5所示）。所述喷嘴线圈121缠绕在所述磁性部81的外围。所述尿素喷嘴12还包括套接在所述喷嘴线圈121外围的套筒部122。所述弹簧83安装在所述磁性部81与所述阀针部82内。所述阀针部 82设有锥形部821以及自所述锥形部821向下延伸的阀针822。请参图52所示，所述阀座84包括焊接在所述延伸部92上的旋流片85。所述旋流片85设有与所述阀针822相配合的喷射孔 851以及与所述喷射孔851连通的若干旋流槽852。请参图10、图50及图59所示，所述磁性部 81的上端套接有第四密封圈812以与所述收容腔322的内壁实现密封，所述磁性部81的下端套接有第五密封圈813以与所述容纳腔94的内壁实现密封。请参图59所示，所述筒状部917支撑所述阀针部82，使所述阀针部82与所述喷嘴线圈121能够在阀针822的移动方向上形成较多的重叠，加大喷嘴线圈121所产生的电磁力对阀针部82的影响，从而减小驱动电流，降低尿素喷嘴12的功耗，减少发热量。另外，所述容纳腔94中还设有与尿素喷嘴12相配合以调整磁性部81与阀针部82之间的间隙的垫片86。可以理解，阀针部82的行程与上述间隙有密切关系，通过采用不同厚度的垫片86对上述间隙进行调整，能够精确控制阀针部82的行程，以提高尿素喷嘴12的精度。 [0140] 请参图59所示，所述延伸部92设有集流腔921，所述阀针822延伸入所述集流腔921中。所述磁性部81设有与所述收容腔322连通的第一连通孔811，所述阀针部82设有与所述第一连通孔811连通的第二连通孔823，所述锥形部821设有将所述第二连通孔823与所述集流腔921连通的第三连通孔824。所述旋流槽852与所述集流腔921连通。所述套筒部122的下部收容在所述容纳腔94中，所述套筒部122凸出第四上表面911的部分收容在所述收容腔322中。所述环形冷却槽916位于所述集流腔921的外围。 [0141] 可以理解，在本发明的其他实施方式中，例如集成装置应用于向发动机的排气中喷射燃料，以实现下游的柴油颗粒过滤器（DPF）的再生。在这种应用下，所述尿素泵11可以被替换为燃料泵，所述尿素喷嘴12可以被替换为燃料喷嘴，所述尿素溶液可以被替换为燃料。这种变化对所属技术领域的技术人员是能够理解的，在此不再赘述。 [0142] 为了便于理解本发明，尿素泵与燃料泵统称为泵，尿素喷嘴与燃料喷嘴统称为喷嘴，尿素溶液与燃料统称为流体介质。 [0143] 相较于现有技术，本发明的集成装置1是一种集成化的设计，可以省去或缩短现有技术中用以连接泵与喷嘴的尿素管，也可以省去现有技术的泵供给单元中各种传感器与线束之间的插接件，也可以无需加热解冻装置，因此可靠性较高。本发明的集成装置1结构紧凑，体积小，便于各种车型的安装。另外，本发明的集成装置1中内部流体介质通道较短，压降小，泵与喷嘴之间的死容积小，效率较高。温度传感器171与压力传感器172离喷嘴近，喷射压力精度高。另外，通过分别对泵以及喷嘴进行独立控制，避免了喷嘴的动作是由泵的动作所驱动，从而提高了控制的精确度。由于喷嘴的喷射精度提高了，从而能够使喷入排气中的尿素的量与氮氧化合物达到合适的比例，降低了因过多喷射尿素而产生的结晶风险。本发明的集成装置1可以采用水冷，使残留在集成装置1中的尿素温度达不到结晶点，不易产生结晶。 |
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