[發(fā)明專利]通用型SCR噴射系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110182224.5
• 申請(qǐng)日: 2011-07-01
• 公開（公告）號(hào): CN102269031A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓永強(qiáng);趙海光;田徑;王忠恕;許允;史青州
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N3/20
• 分類號(hào): F01N3/20;F01N3/24;F01N9/00;B01D53/94;B01D53/56
• 代理公司: 長(zhǎng)春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 王壽珍;朱世林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣后處理技術(shù)，具體涉及一種SCR噴射系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)將適量的還原劑噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)排出的尾氣中以降低發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOx濃度。

背景技術(shù)

隨著汽車尾氣污染的日益嚴(yán)重，汽車尾氣排放法規(guī)也越來越嚴(yán)格。發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)內(nèi)凈化已經(jīng)滿足不了嚴(yán)格的法規(guī)，則采用機(jī)內(nèi)凈化和后處理系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)路線才能達(dá)到更為嚴(yán)格的法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)。

以非均質(zhì)燃燒為表征的柴油機(jī)最難控制且存在矛盾性的是顆粒物(PM)和氮氧化物(NOx)兩種。作為后處理技術(shù)之一的選擇性催化還原技術(shù)(SCR)能夠有效的處理尾氣中的NOx。然而由于歷史的原因，我國重型柴油機(jī)的電子控制系統(tǒng)大量借鑒或引入了國外的產(chǎn)品，對(duì)整機(jī)控制算法、信號(hào)協(xié)議、核心硬件自主開發(fā)權(quán)限不足。同時(shí)，我國的后處理系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展也不容樂觀，催化反應(yīng)器、系統(tǒng)電子控制單元均未見商品型產(chǎn)品出現(xiàn)。在這樣的前提下SCR和電控系統(tǒng)是相互耦合的，例如BOSCH公司的第二代SCR噴射系統(tǒng)，控制單元(DCU)需不斷與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，從而確定發(fā)動(dòng)機(jī)的工況信息，然后通過控制計(jì)量噴射泵來給噴嘴提供各個(gè)工況下所需噴射的還原劑質(zhì)量，從而實(shí)時(shí)控制噴嘴進(jìn)行噴射；目前我國大量自主研發(fā)的SCR后處理系統(tǒng)一如既往的沿襲了國外的模式，一機(jī)一標(biāo)，缺乏通用性，無法為全行業(yè)的進(jìn)步提供支撐。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種通用型SCR噴射系統(tǒng)，以解決發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU之間的解耦問題，從而能夠使SCR噴射系統(tǒng)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU之外工作，并且針對(duì)不同的SCR催化器，該系統(tǒng)都能夠自學(xué)習(xí)生成相應(yīng)的還原劑噴射量MAP，使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的NOx保持在合理的范圍之內(nèi)，提高系統(tǒng)的通用性。

本發(fā)明通用型SCR噴射系統(tǒng)，包括設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管上的占空比控制式還原劑噴嘴和通過文丘里管與該噴嘴相連接的SCR催化器、氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置、間歇性補(bǔ)液裝置、壓縮氣體源、還原劑罐和控制單元，所述的還原劑罐的出液口通過第II單向閥與間歇性補(bǔ)液裝置的進(jìn)液口、間歇性補(bǔ)液裝置的出液口通過第I單向閥與氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置的進(jìn)液口、氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置的出液口通過第I電磁閥與占空比控制式還原劑噴嘴的入口依次進(jìn)行管道連接；所述的壓縮氣體源通過第II三通閥分別經(jīng)減壓閥與氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置氣路連接，經(jīng)第III電磁閥、第I三通閥與間歇性補(bǔ)液裝置氣路連接，第I三通閥的另一端通過第II電磁閥與所述的文丘里管氣路連通；在所述的占空比控制式還原劑噴嘴之前和SCR催化器之后的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣總管上分別設(shè)置一取樣支管通過電控三通閥聯(lián)結(jié)在NOx傳感器上；占空比控制式還原劑噴嘴出口通過回液管與還原劑罐相連；

在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總管上和排氣總管上分別設(shè)置有進(jìn)氣流量傳感器和排氣溫度傳感器；在所述還原劑罐、氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置的下部分別設(shè)置第III液位傳感器、第II液位傳感器；氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置的上部還設(shè)置第I液位傳感器；

所述控制單元由一單片機(jī)和與單片機(jī)的PWM通道I相聯(lián)接的驅(qū)動(dòng)電路板構(gòu)成；進(jìn)氣流量傳感器和排氣溫度傳感器直接與控制單元中單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道I相聯(lián)接；第III液位傳感器、第II液位傳感器、第I液位傳感器和NOx傳感器分別與控制單元中單片機(jī)的A/D轉(zhuǎn)換通道II相聯(lián)接；所述的第I電磁閥、第II電磁閥、第III電磁閥和電控三通閥分別與控制單元中單片機(jī)的I/O口聯(lián)接；占空比控制式還原劑噴嘴通過控制單元中的驅(qū)動(dòng)電路板與單片機(jī)的PWM通道I相聯(lián)接，單片機(jī)通過控制PWM波形占空比來實(shí)現(xiàn)還原劑的定量噴射。

本發(fā)明的原理是：當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制單元分別通過采集進(jìn)氣流量傳感器、排氣溫度傳感器、通過SCR催化器后和占空比控制式還原劑噴嘴前的取樣支管采集的NOx傳感器信號(hào)，利用幾個(gè)典型工況構(gòu)建出總NOx生成量、SCR催化器轉(zhuǎn)化效率兩個(gè)核心模型后，針對(duì)不同機(jī)型的原始排氣特性和預(yù)期NOx排放水平就可以構(gòu)建出氨氮比控制初始MAP。從而還原劑噴射系統(tǒng)就可以自學(xué)習(xí)生成相應(yīng)的還原劑噴射量MAP。實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)的定量噴射。

本發(fā)明的有益效果在于：通用型SCR噴射系統(tǒng)具有自學(xué)習(xí)能力，對(duì)于任何機(jī)型只用輸入原機(jī)排放水平、預(yù)期排放目標(biāo)，經(jīng)過簡(jiǎn)單的訓(xùn)練工況后通用型SCR噴射系本身就會(huì)評(píng)判出機(jī)型排放達(dá)標(biāo)的可行性及還原劑噴射量MAP。即通用型SCR噴射控制系統(tǒng)可以獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU工作，具有很強(qiáng)的通用性。

附圖說明

圖1為通用型SCR噴射系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為圖1中所示間歇性補(bǔ)液裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為圖1中所示氣動(dòng)恒壓還原劑供給裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；