專利名稱：柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種柴油機(jī)排放控制技術(shù)，涉及一種柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排 放控制系統(tǒng)，通過進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)在柴油機(jī)上的應(yīng)用實現(xiàn)對NOx和PM排 放的控制。
背景技術(shù)：
隨著排放法規(guī)日益嚴(yán)格，柴油機(jī)氮氧化物(NOx)和顆粒(PM)減排技術(shù)越來越 受到關(guān)注，顆粒(PM)是非常細(xì)微的粒子，漂浮在人的呼吸帶高度，往往成為有害物質(zhì)的 載體，對人體健康造成非常嚴(yán)重的影響；NOx除誘發(fā)人類神經(jīng)和呼吸系統(tǒng)障礙以外也是 造成酸雨和形成光化學(xué)煙霧的罪魁禍?zhǔn)字?。出于保護(hù)環(huán)境和節(jié)約能源的需要，針對柴 油機(jī)NOx和PM的排放控制，提出通過進(jìn)氣道尿素噴射的方式，使柴油摻燒尿素水溶液 來同時降低柴油機(jī)NOx和PM排放，在優(yōu)化柴油機(jī)缸內(nèi)燃燒的基礎(chǔ)上，利用尿素水溶液 與柴油在摻燒過程中產(chǎn)生的微爆作用，促進(jìn)柴油霧化混合，使燃燒更充分，從而得到比 單純優(yōu)化燃燒效果更佳的PM排放和燃油經(jīng)濟(jì)性；同時，充分利用水蒸氣和NH3較大的 比熱容值作用，以及NH3對NOx的還原作用，能在缸內(nèi)實現(xiàn)NOx的減排。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的問題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種性能穩(wěn)定、 測量精度高、便于操作的柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)，能夠滿足更簡捷的操作 要求和市場的需求，可以通過對尿素噴射量和噴射時刻的調(diào)節(jié)來實現(xiàn)NOx和PM排放的 控制。本實用新型解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)的依據(jù)本實用新型提供的一種柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)，包括尿素噴 射電控單元ECU(Il)、尿素噴嘴(3)、尿素溶液罐(1)、尿素溶液泵(2)及各種傳感器 (10)，所述的柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(4)上安裝尿素噴嘴(3)，尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元 ECU(Il)收集柴油機(jī)上各個傳感器(10)獲得的信息或通過與柴油機(jī)控制系統(tǒng)EMS (9)的 信息通信，控制尿素溶液噴射泵(2)和尿素溶液噴嘴(3)將適量的尿素溶液在柴油機(jī)進(jìn)氣 過程噴射到進(jìn)氣道(4)中。前述的柴油機(jī)工作時，進(jìn)氣道尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU(Il)根據(jù)轉(zhuǎn)速 和曲軸轉(zhuǎn)角位置等傳感器(10)所發(fā)送的信息控制尿素溶液的噴射時刻和噴射量。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有顯著的優(yōu)點和有益效果。本實用新型在進(jìn)氣道噴入尿素水溶液中，噴入進(jìn)氣道的尿素水溶液在蒸發(fā)過程 中吸收進(jìn)氣的熱量，相當(dāng)于對進(jìn)氣進(jìn)行了中冷，使進(jìn)氣量增大，在優(yōu)化燃燒的情況下， 可以較好的降低PM排放；具有較大比熱容的水蒸氣、NH3和C02等質(zhì)量增加，使得最 高燃燒溫度降低，NOx生成量減少；另外，NH3還可以與已經(jīng)生成的NOx反應(yīng)，進(jìn)一步 降低NOx的生成量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
圖1本實用新型的主要部件及其控制線路連接示意圖—表示控制系統(tǒng)的信號線與控制線路...........>表示空氣和燃料供給路線--->.表示通信線路其中1、尿素溶液罐2、尿素溶液泵3、尿素噴嘴4、柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)5、柴油機(jī)氣缸6、柴油噴嘴7、柴油機(jī)噴油泵8、柴油箱9、柴油機(jī)控制系統(tǒng)EMS 10、傳感器 11、尿素噴射電控單元ECU
具體實施方式
以下結(jié)合附圖及較佳的實施例，對依據(jù)本實用新型提供的具體實施方式
、結(jié) 構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。參見圖1，柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)，包括尿素噴射電控單元 ECU(Il)、尿素噴嘴(3)、尿素溶液罐(1)、尿素溶液泵(2)及各種傳感器(10)，所述的 柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(4)上安裝尿素噴嘴(3)，尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU(Il)收集柴 油機(jī)上各個傳感器(10)獲得的信息或通過與柴油機(jī)控制系統(tǒng)EMS (9)的信息通信，控制 尿素溶液噴射泵(2)和尿素溶液噴嘴(3)將適量的尿素溶液在柴油機(jī)進(jìn)氣過程噴射到進(jìn)氣 道(4)中。前述的柴油機(jī)工作時，進(jìn)氣道尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU(Il)根據(jù)轉(zhuǎn)速 和曲軸轉(zhuǎn)角位置等傳感器(10)所發(fā)送的信息控制尿素溶液的噴射時刻和噴射量。柴油機(jī)控制管理系統(tǒng)EMS (9)收集發(fā)動機(jī)各個傳感器(10)獲得的信息，控制噴 油泵(7)和噴嘴(6)向氣缸(5)內(nèi)進(jìn)行柴油噴射；同時進(jìn)氣道尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單 元ECU(Il)收集發(fā)動機(jī)各個傳感器(10)獲得的信息或通過與EMS (9)的信息通信，控制 尿素溶液噴射泵(2)和尿素溶液噴嘴(3)將適量的尿素溶液在進(jìn)氣過程噴射到進(jìn)氣道(4) 中。部件(1)為尿素溶液罐，部件(8)為柴油箱。根據(jù)以上組裝后，在柴油機(jī)工作時， 進(jìn)氣道尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU(11)根據(jù)轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)角位置等傳感器(10)所 發(fā)送的信息控制尿素溶液的噴射時刻和噴射量。隨著柴油機(jī)負(fù)荷的增大，每循環(huán)的噴射 量增大，空燃比降低，因此要適當(dāng)增大尿素溶液的噴射量，使排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。本實用新型在進(jìn)氣道噴入尿素水溶液中，噴入進(jìn)氣道的尿素水溶液在蒸發(fā)過程 中吸收進(jìn)氣的熱量，相當(dāng)于對進(jìn)氣進(jìn)行了中冷，使進(jìn)氣量增大，在優(yōu)化燃燒的情況下， 可以較好的降低PM排放；具有較大比熱容的水蒸氣、NH3和C02等質(zhì)量增加，使得最 高燃燒溫度降低，NOx生成量減少；另外，NH 3還可以與已經(jīng)生成的NOx反應(yīng)，進(jìn)一 步降低NOx的生成量，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。本實用新型主要是利用電子控制系統(tǒng)在柴油機(jī)進(jìn)氣過程的適當(dāng)時候?qū)⑦m量的尿 素溶液噴入進(jìn)氣道后在蒸發(fā)過程中吸收熱量，相當(dāng)于對進(jìn)氣進(jìn)行中冷，使發(fā)動機(jī)進(jìn)氣量 增大，起到了優(yōu)化燃燒的作用，從而較大降低了 PM的排放值。另外，氣缸內(nèi)具有較大 比熱容的水蒸氣、NH3和C02等質(zhì)量增加，使得最高燃燒溫度降低，NOx生成量減少； 尿素分解出的NH3可以與NOx反應(yīng)，達(dá)到降低NOx的目的。進(jìn)氣道尿素溶液噴射系統(tǒng) 主要包括，尿素噴嘴、噴射控制單元ECU、尿素溶液罐、管路和尿素溶液泵。噴射控制單元ECU對噴射的控制采用開環(huán)控制，通過各傳感器(轉(zhuǎn)速、負(fù)荷位置等)檢測出的發(fā) 動機(jī)的工況，由ECU來決定尿素噴射量、噴射時刻等，以使發(fā)動機(jī)運行最佳。尿素噴射 控制單元對柴油機(jī)工況的判斷也可以通過與柴油機(jī)噴油控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信得到，這樣 便可省去附加傳感器，以此來達(dá)到控制尿素噴射時刻和噴射量的目的。下面是尿素溶液達(dá)到降低柴油機(jī)NOx和PM的原理方程式例一、H20與CO的反應(yīng)如下H20+H0H+H2+H20 — OH+H2L+CO — +C02+H L+CO — C02+H經(jīng)實驗得出，在C0+02的燃燒中，如果加入0.23%的水蒸氣，則其燃燒速度大 為提高，火焰?zhèn)鞑ニ俣葟膌OOcm/s增加到780cm/s，增加了 6.8倍。例二、H20與C的反應(yīng)如下H20+C = C0+H22H20+C = C02+2H2這就是常說的水煤氣反應(yīng)。例三、4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20 ； 6NO+4NH3 — 5N2+6H20 ；6N02+8NH3 — 7N2+12H20 ； 2N02+4NH3+02 — 3N2+6H20上述這些反應(yīng)，減少了火焰中的炭粒，提高了燃油的燃燒完善程度，改善了燃 燒狀況，提高了燃燒效率。在缺氧條件下，燃料中由于高溫裂解產(chǎn)生的碳粒子，能與水 蒸氣反應(yīng)生成CO和H2，使碳粒子能充分燃燒，提高了燃燒率，降低了排煙中的煙塵含 量。另一方面，由于水的蒸發(fā)作用，均衡了燃燒時的溫度場，從而抑制了 NOx的形成； 最后，由于尿素分解出的NH3的還原作用，可以有效的降低NOx。
權(quán)利要求1.一種柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)，包括尿素噴射電控單元ECU(Il)、尿 素噴嘴(3)、尿素溶液罐(1)、尿素溶液泵(2)及各種傳感器(10)，其特征在于所述的 柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)(4)上安裝尿素噴嘴(3)，尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU(11)收集柴 油機(jī)上各個傳感器(10)獲得的信息或通過與柴油機(jī)控制系統(tǒng)EMS (9)的信息通信，控制 尿素溶液噴射泵(2)和尿素溶液噴嘴(3)將適量的尿素溶液在柴油機(jī)進(jìn)氣過程噴射到進(jìn)氣 道⑷中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)，其特征在于所述 的柴油機(jī)工作時，進(jìn)氣道尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU(Il)根據(jù)轉(zhuǎn)速和曲軸轉(zhuǎn)角位 置等傳感器(10)所發(fā)送的信息控制尿素溶液的噴射時刻和噴射量。
專利摘要本實用新型涉及一種柴油機(jī)進(jìn)氣道尿素噴射排放控制系統(tǒng)，旨在提供一種操作方便、安全可靠的新型排放控制系統(tǒng)，包括尿素噴射電控單元ECU、尿素噴嘴、尿素溶液罐、尿素溶液泵及各種傳感器，柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)上安裝尿素噴嘴，尿素噴射控制系統(tǒng)的電控單元ECU收集柴油機(jī)上各個傳感器獲得的信息或通過與柴油機(jī)控制系統(tǒng)EMS的信息通信，控制尿素溶液噴射泵和尿素溶液噴嘴將適量的尿素溶液在柴油機(jī)進(jìn)氣過程噴射到進(jìn)氣道中。本實用新型特點是通過在柴油機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)加裝進(jìn)氣道尿素噴射控制系統(tǒng)，對尿素的噴射實現(xiàn)定時定量的精確控制，以達(dá)到優(yōu)化燃燒，控制污染物排放的效果。
文檔編號F01N3/20GK201794648SQ20102026592
公開日2011年4月13日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者魏所庫, 黎蘇 申請人:天津圣納科技有限公司