[发明专利]一种液体喷射计量单元

说明书

一种液体喷射计量单元与控制方法，包括一个喷射单元和一个计量控制器，所述喷射单元包括螺线管装置，柱塞泵和喷嘴。所述螺线管装置包括线圈、磁轭和磁阻，所述柱塞泵包括柱塞和套筒，柱塞与套筒配合形成压送容积，压送容积连接进液阀和出液阀。所述计量控制器为螺线管装置提供驱动信号，计量控制器包括一个可监测螺线管装置状态参数的监测装置，包括利用状态参数预测螺线管装置有效输出功的算法，包括以螺线管装置有效输出功为变量对液体喷射计量单元的流量进行闭环控制的方法。所述螺线管装置有效输出功是指直接对压送容积中的液体加压并形成喷射所需要的能量。本发明主要具有应用范围广，控制精度高等优点。

技术领域

本发明属于液体计量技术领域，尤其是与发动机有关的液体喷射计量技术，具体涉及发动机燃油喷射装置，发动机尾气净化NOx选择性催化还原（SCR）系统，以及柴油发动机排气颗粒物过滤收集器（DPF）的燃油喷射再生系统及其控制技术。

背景技术

液体喷射计量在化工、医疗和动力机械等领域有广泛的应用，尤其涉及内燃动力的多项核心技术。

随着环境问题的日益突出，节能减排已经成为发动机行业最为重要的主题，世界许多国家都不断推出一系列的发动机及车辆排放标准，对此，以内燃机为动力的车辆需要更好的燃烧控制，并且安装排放后处理系统以求满足越来越严格的排放要求。例如，包括火花点火式小型发动机在内的发动机也像汽车发动机一样采用电控燃油喷射技术和排气三元催化处理技术；柴油发动机或者稀薄燃烧的缸内直喷汽油机，为降低尾气中的有害污染物，针对NOx污染物，采用能够在富氧环境下进行催化还原处理的NOx选择催化还原（SCR=Selective Catalytic Reduction）技术；针对柴油机的颗粒物排放，采用柴油机颗粒物过滤捕集器（DPF=Diesel Particulate Filter）技术等。

所有这些技术，都涉及液体的喷射计量控制问题，对汽油喷射技术，需要喷射计量并反馈控制汽油喷射量；对DPF再生技术，需要喷射计量在DPF上游排气管雾化喷入的柴油量；而对SCR技术，需要在SCR催化器上游计量喷射NOx选择性还原剂，例如32.5%重量浓度的尿素水溶液（也叫柴油排气处理液DEF=Diesel Exhaust Fluid，或者添蓝液AdBlue）。

DEF进入发动机排气管后，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器。在催化剂的作用下，氨气就会与发动机排气中的NOx等发生催化还原反应，使NOx分解为无害的N2、H2O。如果DEF喷射量与排气中的NOx含量不相匹配，那么要么NOx不能够被充分还原分解，排放量增加，要么剩余不少氨气排到大气中，造成二次污染。因此SCR系统必然需要精度较高的SCR计量喷射装置。

对于SCR喷射计量系统，由于尿素水溶液具有导电性，传统的以直流旋转电泵为动力源的喷射计量系统不能潜入在工作液体中工作，因此多数现有技术采用以直流电机驱动的外置膜片泵为动力源，这种系统的结构复杂，除了可靠性外，还受环境的影响较大，尤其在低温环境下工作需要复杂的融冰辅助装置，售后服务维护也比较困难。

在发动机领域，与液体喷射计量相关的具体技术包括但不限于：发动机电子燃油喷射系统，包括缸内直喷(GDI)和缸外喷射(MPI)，发动机尾气净化氧化氮选择性催化还原（SCR）尿素水溶液喷射系统，柴油机尾气排放颗粒物过滤(DPF)再生燃油喷射系统。

采用柱塞-套筒结构，美国专利US20090301067A1公开了一种DEF喷射计量装置，其中计量喷射装置是一个螺线管驱动的柱塞泵喷嘴，安装在排气管上，需要外加一个低压泵为其从DEF储液罐提供工作液体，并且需要采取冷却措施才能正常工作。

DPF再生燃油的喷射，为了提高燃烧效率以最少的燃油消耗获得最高的DPF温度达到烧掉收集的碳烟等颗粒物的目的，喷射的柴油必须雾化良好。然而，现有技术多数采用低压的喷射技术。例如，美国专利（公开号：US2007/0033927）公开的技术方案借用了汽油进气口喷射系统的基本原理和结构计量燃油，喷射压力相对比较低。