[發明專利]一種使用低氣壓源的氣壓式尿素計量噴射系統的控制方法

有效

• 申請號: 201310165043.0
• 申請日: 2013-05-07
• 公開（公告）號: CN103233802A
• 公開（公告）日: 2013-08-07
• 發明（設計）人: 齊寶華
• 申請（專利權）人: 南京科益環保科技有限公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00;F01N3/28
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李曉靜

技術領域

本發明涉及一種將還原劑噴入內燃機的尾氣處理系統中以便除去尾氣中管制物質的裝置的控制方法，更具體地說，是使用氣動液壓泵來將液體還原劑噴入內燃機尾氣處理系統的一種使用低氣壓源的氣壓式尿素計量噴射系統的控制方法。

背景技術

目前，從內燃機排出的廢氣中對環境有害的物質，如碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）、顆粒物質（PM）和氮氧化物（NOx）等是需要從尾氣中去除的管制氣體。在稀燃發動機中，由于存在大量過剩的氧氣，一些無需外加還原劑的被動裝置如三元催化裝置等，通常無法像在大多數的火花點燃式發動機中那樣有效地去除具有氧化性的物質NOx。為了減少稀薄燃燒發動機的NOx排放，人們開發了不同的使用還原劑的主動裝置技術。在這些技術中，通常還原劑先被計量然后注入尾氣。還原劑和尾氣形成的混合物進入SCR（選擇性催化還原）催化劑裝置，在SCR催化劑裝置中還原劑與NOx生成無毒的物質，如氮氣、二氧化碳和水。

在SCR系統中，可以使用不同的還原劑，如氨（NH3）、碳氫化合物（HC）和氫（H2）。其中，氨SCR由于高轉換效率和寬溫度窗口從而得到最廣泛的使用。氨可直接供應到SCR系統中。但是由于在處理純氨中的安全問題和困難，通常在氨SCR系統中使用的是尿素。尿素可以在尾氣中熱解和水解，從而得到氨。

通常，在SCR控制系統中，首先由ECU（發動機控制單元）計算所需的氨流量。然后根據尿素對氨的生成比，計算所需的尿素流量并把流量計量命令發送到計量噴射系統。在計量噴射系統中，尿素溶液被計量并注入到廢氣中。在一般情況下，與燃油控制類似，還原劑的計量也有兩種方法：一種方法是使用計量泵，通過控制泵浦速率來精確地控制還原劑的流量；另一種方法則更像是一種共軌燃料控制方法，在該方法中，首先在盛有還原劑的“軌”或緩沖器中建立恒定的壓力，然后通過調整與緩沖器連接的還原劑噴射器在一個重復周期中的開啟時間來對還原劑流量進行控制。

還原劑的霧化對SCR轉換效率是非常重要的，特別是在尿素SCR系統中，因為尿素需要熱解和水解成氨，而尾氣所提供的熱能是有限的。在上面提到的第一種還原劑計量方法中，雖然控制簡單，但由于沒有還原劑的壓力控制，為了達到良好的霧化效果，除了要用精心設計的噴嘴，通常還需要額外的空氣來提供連續的氣流供給。對連續氣流和精確控制計量泵的要求限制了該方法的應用。第二種還原劑計量方法并不需要額外的空氣供應來促進霧化，因為在高壓下，經由良好設計的噴嘴噴射還原劑可獲得良好的霧化效果，然而在該方法中，由于壓力控制的要求，一般要使用由電動機驅動的液體泵，如隔膜泵，同時也需要一個復雜的電機控制系統來建立和維持軌壓。

此外，為避免低環境溫度下的還原劑凍結，在計量控制系統關閉之前，需要將存留在系統內的還原劑殘液清除。在前面提到的第一種還原劑計量方法中，可用壓縮空氣將還原劑殘余液驅回箱體。但在第二種方法中，必須用額外的還原劑流量控制來將還原劑殘余液驅回。在計量噴射控制系統里，如果有還原劑殘留在連接管路中，管路加熱裝置也是必需的。與對還原劑液箱的加熱控制不一樣，管路加熱是一種分布式的加熱，對其進行閉環控制比較困難并且價格昂貴。除使用特殊的PTC（正溫度系數）加熱器，還需要對加熱功率和管路的耐用性精心地進行平衡，以避免局部過熱而導致其損壞。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，降低還原劑計量噴射系統的復雜性，獲得良好的性能，本發明提供一種使用低氣壓源的氣壓式尿素計量噴射系統的控制方法。