燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统与方法与流程

本发明涉及机动车尾气处理，尤其是尿素喷射系统，具体而言涉及一种燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统与方法。

背景技术：

1、随着汽车工业的不断发展，汽车保有量的不断增加带来了全球性的能源危机和环境污染，寻找无碳或低碳、可持续的可再生能源越来越受到全社会以及汽车行业的重视。生物柴油、醇类、压缩天然气、液化石油气和液化天然气等新型能源逐渐在内燃机中得到应用。氢气作为重要的清洁燃料之一，日益受到各大车企的关注。氢气可由多种方法制取获得，包括煤气化法、太阳能光电解法、热化学分解法和电解水法等，由于氢气可再生特性，在能源利用领域能够发挥重要的作用。

2、与传统燃料相比，氢气具有更高的扩散系数，与空气可快速的混合，形成更加均匀的混合气，燃烧速度非常快，有利于发动机效率的提升，另外较高的燃烧率会导致燃烧峰值温度和压力升高，使缸内空气中的部分氮气(n2)发生氧化，生成较高的氮氧化物(nox)，因此，控制燃氢发动机的尾气中nox的排放是燃氢发动机零排放的技术难题。由于燃氢发动机的尾气中主要由氮氧化物、未完全燃烧的氢气，h2-scr载体对高温存在不适应的问题，并且h2在后处理载体喷射及管路的布置要求高。

技术实现思路

1、鉴于现有技术的缺陷与不足，本发明旨在提供一种燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统与控制方法，旨在解决燃氢发动机的尾气处理问题，实现对燃氢发动机尾气中氮氧化物、未完全燃烧氢气的处理。

2、根据本发明目的第一方面，提出一种燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，包括：

3、与燃氢发动机尾气排放管路连接的doc系统；

4、与所述doc系统的出口端连接的第一scr系统；

5、与所述第一scr系统的出口端连接的第二scr系统；

6、与所述第二scr系统的出口端连接的asc系统；

7、尿素喷射系统，具有用于向第一scr系统的载体喷射尿素液的第一尿素喷嘴以及用于向第二scr系统的载体喷射尿素液的第二尿素喷嘴；

8、尿素喷射控制器，被设置用于控制所述第一尿素喷嘴和/或第二尿素喷嘴的喷射动作；

9、其中，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比，控制所述尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式或者双级尿素喷射模式。

10、作为可选的实施，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机的空燃比超过预设的第一阈值，控制所述尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式，在该模式下，所述第一尿素喷嘴被控制向所述第一scr系统的载体喷射尿素液；

11、所述第二尿素喷嘴被控制停止喷射。

12、作为可选的实施，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机的空燃比在预设的第一阈值以下，控制所述尿素喷射系统工作在双级尿素喷射模式，在该模式下，所述第一尿素喷嘴被控制向所述第一scr系统的载体喷射尿素液；

13、所述第二尿素喷嘴被控制向所述第二scr系统的载体喷射尿素液。

14、作为可选的实施，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比在[0，1.2]以及(1.2，2.5]的区间范围内，控制所述尿素喷射系统工作在双级尿素喷射模式。如果空燃比超过2.5，则控制所述尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式。

15、根据本发明目的的第二方面，提出一种燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制方法，包括以下步骤：

16、步骤1、获取燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比参数；

17、步骤2、响应于空燃比参数位于不同区间内，控制尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式或者双级尿素喷射模式：

18、在单级尿素喷射模式下，所述第一尿素喷嘴被控制向所述第一scr系统的载体喷射尿素液；所述第二尿素喷嘴被控制停止喷射；

19、在单级尿素喷射模式下，所述第一尿素喷嘴被控制向所述第一scr系统的载体喷射尿素液；所述第二尿素喷嘴被控制向所述第二scr系统的载体喷射尿素液。

20、作为可选的实施，所述尿素喷射控制器基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比在[0，1.2]以及(1.2，2.5]的区间范围内，控制所述尿素喷射系统工作在双级尿素喷射模式。

21、作为可选的实施，所述尿素喷射控制器基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比超过2.5，控制所述尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式。

22、由以上实施例的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统的控制系统以及控制方法，基于doc+scr1+scr2+asc的载体组合，可靠性高并且使用温度范围宽，可解决现有的h2-scr载体对高温不适应的问题；同时，采用双级喷射系统进行不同状态下的尿素需求喷射，满足冷机工况、常规工况的不同需求，一方面在需要单级喷射时，仅仅启动前级的尿素喷嘴向前级的scr载体喷射尿素溶液，处理后的尾气直接通过后级scr载体后进入asc系统进一步进行氨气催化氧化，另一方面，在需要双极喷射时，启动前级与后级的尿素喷嘴向各自的scr载体分别喷射，系统以及管路布置布局方便并且紧凑，使用成本低，管路的布设可灵活多样化设计。

技术特征：

1.一种燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，其特征在于，所述doc系统、第一scr系统、第二scr系统、asc系统被设置成沿着燃氢发动机尾气排放的方向依次排列连接，依次对尾气进行处理。

3.根据权利要求1所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，其特征在于，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机的空燃比超过预设的第一阈值，控制所述尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式，在该模式下，所述第一尿素喷嘴被控制向所述第一scr系统的载体喷射尿素液；

4.根据权利要求1所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，其特征在于，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机的空燃比在预设的第一阈值以下，控制所述尿素喷射系统工作在双级尿素喷射模式，在该模式下，所述第一尿素喷嘴被控制向所述第一scr系统的载体喷射尿素液；

5.根据权利要求3或者4所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，其特征在于，所述预设的第一阈值为2.5。

6.根据权利要求3或者4所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统，其特征在于，所述尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比在[0，1.2]以及(1.2，2.5]的区间范围内，控制所述尿素喷射系统工作在双级尿素喷射模式。

7.一种基于权利要求1所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制方法，其特征在于，所述尿素喷射控制器基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比在[0，1.2]以及(1.2，2.5]的区间范围内，控制所述尿素喷射系统工作在双级尿素喷射模式。

9.根据权利要求7所述的燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制方法，其特征在于，所述尿素喷射控制器基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比超过2.5，控制所述尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式。

技术总结
本发明提供一种燃氢发动机零排放双级尿素喷射系统控制系统与控制方法，该系统包括沿着燃氢发动机尾气排放的方向依次排列连接的DOC系统、第一SCR系统、第二SCR系统以及ASC系统，依次对尾气进行处理。尿素喷射系统具有用于向第一SCR系统的载体喷射尿素液的第一尿素喷嘴以及用于向第二SCR系统的载体喷射尿素液的第二尿素喷嘴；尿素喷射控制器控制第一尿素喷嘴和/或第二尿素喷嘴的喷射动作；尿素喷射控制器被设置成基于燃氢发动机在稀薄燃烧模式下的空燃比，控制尿素喷射系统工作在单级尿素喷射模式或者双级尿素喷射模式。本发明的尿素喷射控制系统可靠性高并且使用温度范围宽，解决现有H<subgt;2</subgt;‑SCR载体对高温不适应的问题，满足冷机工况、常规工况的不同需求。

技术研发人员：赵鹏飞,熊飘洋,孙荣斌,韩丰阳,庞建云
受保护的技术使用者：南京瀚深材料科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18