本發(fā)明涉及柴油機尾氣后處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

柴油車在運行時，其污染物是碳煙顆粒物pm和氮氧化物nox，其中pm排放是汽油機的幾十倍。柴油機微粒捕集器(dieselparticulatefilter，dpf)技術(shù)是被認為最接近實用化和產(chǎn)業(yè)化的柴油車微粒后處理技術(shù)，其關(guān)鍵技術(shù)是過濾體材料和過濾體再生，而再生方法及其控制策略是過濾體再生的技術(shù)難點。隨著越來越嚴格的排放法規(guī)，為了實現(xiàn)發(fā)動機的較低排放，在現(xiàn)有技術(shù)條件下，需要在發(fā)動機排氣后處理系統(tǒng)中加裝氧化催化器(dieseloxidationcatalyst，doc)和微粒捕集器,即發(fā)動機排氣首先進入氧化催化器doc，經(jīng)doc處理后，排氣中的碳氫化合物和一氧化碳與排氣中殘留的氧氣反應(yīng)生成無害的二氧化碳和水，并放出熱量使排氣升溫，然后排氣進入微粒捕集器dpf,經(jīng)過一系列的擴散、攔截、慣性碰撞和重力沉積微粒在dpf中被捕集,從而實現(xiàn)較低排放。在用車柴油機原排pm排放高，運行工況惡劣，排溫低，單獨依靠dpf的被動再生無法進行顆粒物的有效清除。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于通過一種滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)，來解決以上背景技術(shù)部分提到的問題。

為達此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)，其包括氣泵、油泵、油氣混合器、預(yù)混合燃燒器、點火塞、噴嘴、管路、燃燒室以及電控單元；所述氣泵、油泵的一端連接電控單元，另一端連接油氣混合器；所述油氣混合器通過噴嘴連接預(yù)混合燃燒器；所述點火塞連接預(yù)混合燃燒器；所述預(yù)混合器燃燒器包括低壓燃油電磁泵、空氣泵、點火電熱塞、燃油空氣混合腔、燃油壓力傳感器；所述預(yù)混式燃燒器包括點火系統(tǒng)和與其配套的控制系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、空氣泵；所述電控單元控制燃油、空氣的配比關(guān)系；所述點火系統(tǒng)控制燃料供給，使燃油迅速燃燒；所述電控單元通過再生溫度閉環(huán)控制算法，實現(xiàn)混合氣燃燒溫度達到再生溫度，保證顆粒物能夠點燃。

特別地，所述電控單元包括初始化模式、加熱模式、dpf再生模式、再生結(jié)束吹掃模式、手動再生模式。

特別地，所述電控單元包括底層軟件模塊、應(yīng)用層軟件模塊、通信軟件模塊；所述底層軟件模塊用于應(yīng)用程序調(diào)用和管理硬件資源、獲取傳感器信號及控制執(zhí)行器件提供功能函數(shù)接口或者接口變量；所述應(yīng)用層軟件模塊用于通過功能函數(shù)接口函數(shù)和接口變量來獲取傳感器和執(zhí)行器的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，然后調(diào)整各控制參數(shù)使dpf再生工況的控制達到最佳狀態(tài)；所述應(yīng)用層軟件模塊的功能包括dpf系統(tǒng)再生溫度管理、dpf系統(tǒng)再生觸發(fā)條件、dpf系統(tǒng)再生過程控制、dpf系統(tǒng)再生結(jié)束控制、dpf系統(tǒng)故障診斷監(jiān)控。

特別地，所述滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)的dpf模擬輸入信號包括低溫加熱器溫度傳感器、dpf催化器前排溫傳感器、dpf催化器后排溫傳感器、dpf催化器壓差傳感器、燃油噴射壓力傳感器信號；dpf數(shù)字開關(guān)信號包括點火鑰匙開關(guān)信號、dpf駐車怠速再生請求信號、故障診斷開關(guān)信號；執(zhí)行驅(qū)動功能組件包括dpf燃油噴射計量噴射閥、燃油加熱驅(qū)動棒、故障燈指示以及輸油泵驅(qū)動電機。

特別地，所述燃油加熱驅(qū)動棒用于產(chǎn)生燃油加熱霧化所需要的熱量。

本發(fā)明提出的滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)使得柴油機在各種運行工況下實現(xiàn)pm安全、可靠的排放控制，燃油直接取自發(fā)動機回油或者油箱，易于實現(xiàn)在用車的改造，符合我國燃油高硫特性的基本國情，低溫燃燒器dpf系統(tǒng)較為廣泛地應(yīng)用于重型柴油車，工程機械等領(lǐng)域。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例提供的滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本發(fā)明，下面將參照相關(guān)附圖對本發(fā)明進行更全面的描述。附圖中給出了本發(fā)明的較佳實施例。但是，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發(fā)明的公開內(nèi)容理解的更加透徹全面。需要說明的是，當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

請參照圖1所示，圖1為本發(fā)明實施例提供的滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)。

本實施例中滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)具體包括氣泵101、油泵102、油氣混合器103、預(yù)混合燃燒器104、點火塞105、噴嘴106、管路、燃燒室以及電控單元107、doc催化器108、dpf催化器109、在用車柴油機110、油箱111；所述氣泵101、油泵102的一端連接電控單元107，另一端連接油氣混合器103；所述油氣混合器103通過噴嘴106連接預(yù)混合燃燒器104；所述點火塞105連接預(yù)混合燃燒器104；所述預(yù)混合器燃燒器包括低壓燃油電磁泵、空氣泵、點火電熱塞、燃油空氣混合腔、燃油壓力傳感器；燃油和空氣在混合腔內(nèi)進行充分混合，混合氣在點火加熱塞附近被點燃，在燃燒器內(nèi)進行充分燃燒。所述預(yù)混式燃燒器包括點火系統(tǒng)和與其配套的控制系統(tǒng)、供油系統(tǒng)、空氣泵，可以實現(xiàn)燃油和空氣精確計量預(yù)混合，實現(xiàn)良好的油氣混合，保證混合器能夠充分燃燒；所述電控單元107控制燃油、空氣的配比關(guān)系；所述點火系統(tǒng)控制燃料供給，使燃油迅速燃燒；所述電控單元107通過再生溫度閉環(huán)控制算法，實現(xiàn)混合氣燃燒溫度達到再生溫度，保證顆粒物能夠點燃。

所述預(yù)混合燃燒器104具有良好的排氣管獨立升溫功能，實現(xiàn)可靠的排氣溫度調(diào)節(jié)控制，保證dpf催化器實現(xiàn)及時的催化再生功能。在本實施例中所述電控單元107包括初始化模式、加熱模式、dpf再生模式、再生結(jié)束吹掃模式、手動再生模式，噴油助燃主動再生dpf電控標定軟件。

所述電控單元107包括底層軟件模塊、應(yīng)用層軟件模塊、通信軟件模塊；所述底層軟件模塊用于應(yīng)用程序調(diào)用和管理硬件資源、獲取傳感器信號及控制執(zhí)行器件提供功能函數(shù)接口或者接口變量；所述應(yīng)用層軟件模塊用于通過功能函數(shù)接口函數(shù)和接口變量來獲取傳感器和執(zhí)行器的相關(guān)狀態(tài)參數(shù)，然后調(diào)整各控制參數(shù)使dpf再生工況的控制達到最佳狀態(tài)；所述應(yīng)用層軟件模塊的功能包括dpf系統(tǒng)再生溫度管理、dpf系統(tǒng)再生觸發(fā)條件、dpf系統(tǒng)再生過程控制、dpf系統(tǒng)再生結(jié)束控制、dpf系統(tǒng)故障診斷監(jiān)控。

所述滿足pm排放控制的柴油機預(yù)混合燃燒器后處理系統(tǒng)的dpf模擬輸入信號包括低溫加熱器溫度傳感器、dpf催化器前排溫傳感器、dpf催化器后排溫傳感器、dpf催化器壓差傳感器、燃油噴射壓力傳感器信號；dpf數(shù)字開關(guān)信號包括點火鑰匙開關(guān)信號、dpf駐車怠速再生請求信號、故障診斷開關(guān)信號；執(zhí)行驅(qū)動功能組件包括dpf燃油噴射計量噴射閥、燃油加熱驅(qū)動棒、故障燈指示以及輸油泵102驅(qū)動電機。所述燃油加熱驅(qū)動棒用于產(chǎn)生燃油加熱霧化所需要的熱量。供電部分包括蓄電池、電源模塊等。

再生過程中doc后溫，即dpf前溫的控制至關(guān)重要。再生過程開始，doc需要以一個合適的速度升溫，以保證油耗和二次污染盡可能小，再生過程doc和dpf承受的熱沖擊也盡可能小，保證再生安全。再生過程中，需要將doc出口溫度保持在一個合適的水平，以保證再生過程高效平穩(wěn)安全，而此時發(fā)動機狀況處于瞬態(tài)工況可變的。采用前饋+反饋的控制方法進行doc后溫控制，通過doc溫升模型實時計算達到或保持目標溫度需要的噴油量，并且通過pid控制器修正控制誤差。目前在用車排放控制要求，hc和co轉(zhuǎn)化效率大于90％，顆粒物pm降低85％。根據(jù)在用車實際的原始排放、原始排氣溫度、整車布置尺寸，進行后處理載體和催化劑參數(shù)設(shè)計，在實際的車輛運行當中，進行后處理壓降和溫度信號測試，從而監(jiān)控后處理運行情況。

工作時，尾氣從柴油機排氣口出來后，先經(jīng)過預(yù)混合燃燒器+doc和cdpf催化轉(zhuǎn)化器，實現(xiàn)對co、hc和pm排放的控制。大多數(shù)工況下，柴油機cdpf系統(tǒng)依靠發(fā)動機的排氣溫度進行被動再生，在排氣溫度較低的工況下，向doc前排氣管中噴入適量柴油，依靠doc氧化放熱提升排氣溫度，實現(xiàn)cdpf內(nèi)的主動再生。如果排氣溫度過低,安裝在過濾器中的特殊加熱塞自動開始工作,為濾芯中顆粒物開始燃燒提供額外熱源。對低溫的排氣進行燃油加熱進行升溫的再生時，將排氣溫度升溫到600℃以上，升溫后的排氣在此溫度環(huán)境下迅速氧化清除過濾器上捕捉的顆粒物的再生技術(shù)。為了提高排氣溫度，將柴油噴射到加熱器上，噴射的柴油經(jīng)過高溫加熱后進行著火，并形成高溫火焰，通過高溫火焰進行一次升溫，使doc催化器前排氣溫度達到300℃的溫度，同時通過高效的doc催化器進行碳氫氧化放熱，進行二次升溫，最終保證dpf催化器溫度達到600℃，保證了dpf催化器進行高效的顆粒再生。本發(fā)明相對于柴油機缸內(nèi)后噴系統(tǒng)，可以避免機油稀釋，不需要頻繁的更換機油，提高柴油機的壽命；另一方面，需要加熱的管路縮短，降低熱損失，提高燃油經(jīng)濟性。

本發(fā)明不需要進行大量的柴油機機內(nèi)熱管理標定，后處理熱管理標定獨立，降低機內(nèi)和機外耦合性標定，系統(tǒng)安裝布置簡單，維修方便，適合國內(nèi)各種柴油機在用車改裝后處理需求。本發(fā)明提出的技術(shù)方案使得柴油機在各種運行工況下實現(xiàn)pm安全、可靠的排放控制，燃油直接取自發(fā)動機回油或者油箱，易于實現(xiàn)在用車的改造，符合我國燃油高硫特性的基本國情，低溫燃燒器dpf系統(tǒng)較為廣泛地應(yīng)用于重型柴油車，工程機械等領(lǐng)域。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明可以有各種改動和變化。凡在本發(fā)明的精神和原理之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。