一种高效提升柴油发动机排气温度的装置和控制方法与流程

本发明涉及发动机控制技术，更具体地说，它涉及一种高效提升柴油发动机排气温度的装置和控制方法。

背景技术：

1、氮氧化物(nox)和颗粒排放(pm)是柴油发动机的主要污染物。为了有效抑制柴油发动机以上两种排气污染物的产生，国六柴油发动机普通采用doc、dpf、scr后处理装置。这其中scr是减少nox排放的的关键零件部，通过喷射尿素，尿素在高温条件下水解产生氨气与尾气中的nox在scr催化器的作用下转化为氮气。但其转化效率与催化器所处的温度关联性较大，为了提升催化器的温度进而提升催化器的转化效率，目前采用的提升排气温度的控制手段如使用节气门、排气节流阀等方式。然而这些方式的提温速度较慢，对于冷机状态的nox排放处理效果差。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种高效提升柴油发动机排气温度的装置和控制方法，实现scr催化器的高效运行，从而降低了nox的排放。

2、本发明所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，包括燃烧器、供气单元、闭环控制单元和旁通油路；所述燃烧器安装在增压器的出口端，所述旁通油路的一端与燃烧器的喷油系统相连通，所述旁通油路的另一端与发动机的供油系统相连通；所述供气单元的输入端与发动机的动力系统传动连接，所述供气单元的输出端通过闭环控制单元与燃烧器的补气系统相连通。

3、作进一步的改进，所述旁通油路与发动机的低压油路相连通。

4、作进一步的改进，所述供气单元包括空气压缩机和气罐；所述空气压缩机的动力输入端与发动机的动力系统传动连接，所述空气压缩机的气体输出端与气罐的输入端相连通，所述气罐的输出端与燃烧器的补气系统管路连接，所述气罐中安装有压力传感器。

5、进一步的，所述空气压缩机的动力输入端通过离合器与发动机的动力系统传动连接。

6、进一步的，所述闭环控制单元包括控制阀和流量计；所述控制阀和流量计均安装在气罐与燃烧器的连接管路上，且所述控制阀和流量计均与ecu电连接。

7、一种应用所述的高效提升柴油发动机排气温度的装置的控制方法，获取scr的前排温温度；

8、若所述前排温温度小于或等于设定的第一温度阈值，则所述燃烧器的喷油系统以最大的燃油喷射量进行喷射；

9、若所述前排温温度大于第一温度阈值、小于或等于设定的第三温度阈值，则根据设定的scr前排温的目标温度阈值计算燃油喷射量，所述燃烧器的喷油系统根据燃油喷射量将相当量的燃油进行喷射；

10、若所述前排温温度大于设定的第二温度阈值，则所述燃烧器不工作。

11、作进一步的改进，所述燃油喷射量的计算方法包括以下步骤：

12、第一步、通过下式获取达到所述目标温度阈值所需的能量：

13、δq＝c×m×(t-t6)；

14、式中，c为排气的比热容；m为排气的质量流量；t为目标温度；t6为前排温温度；

15、第二步、根据排气管、doc、dfp、scr/asc吸收的热量以及外界热损获取燃烧器所需产生的总能量；

16、第三步、通过下式计算燃油喷射量：

17、

18、式中，m为燃油喷射量；q为总能量；hu为燃油的热值；η为燃烧器的燃烧效率。

19、作进一步的改进，所述第一温度阈值小于第二温度阈值，所述第二温度阈值小于第三温度阈值。

20、作进一步的改进，所述燃烧器的补气系统的目标进气量根据燃油喷射量通过查表法获取；通过流量计采集实时进气量，根据所述实时进气量与目标进气量之间的差异，控制控制阀，以使所述实时进气量等于目标进气量。

21、作进一步的改进，获取气罐内的实时气压值，当所述实时气压值小于设定的压力阈值时，离合器吸合以将发动机的动力传送至空气压缩机对气罐内进行补气；当所述实时气压值大于压力阈值时，所述离合器断开。

22、有益效果

23、本发明的优点在于：

24、1.采用了独立的供气气路和旁通油路对燃烧器供气供油，在发动机冷启动时，通过燃烧器产生热量提高前排温温度。该装置的整体结构简单，实现排气温度的快速上升，使得scr催化器快速进入正常的工作状态，实现scr催化器的高效运行，从而降低了nox的排放，降低了用户的使用成本。

25、2.在发动机和空气压缩机连接方式为启动离合器，通过ecu控制离合器的吸合和断开，降低空气压缩机的功耗，进而提升发动机的效率，提高燃油经济性。

技术特征：

1.一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，其特征在于，包括燃烧器(3)、供气单元、闭环控制单元和旁通油路(9)；所述燃烧器(3)安装在增压器(2)的出口端，所述旁通油路(9)的一端与燃烧器(3)的喷油系统(34)相连通，所述旁通油路(9)的另一端与发动机(1)的供油系统相连通；所述供气单元的输入端与发动机(1)的动力系统传动连接，所述供气单元的输出端通过闭环控制单元与燃烧器(3)的补气系统(32)相连通。

2.根据权利要求1所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，其特征在于，所述旁通油路(9)与发动机(1)的低压油路相连通。

3.根据权利要求1所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，其特征在于，所述供气单元包括空气压缩机(5)和气罐(6)；所述空气压缩机(5)的动力输入端与发动机(1)的动力系统传动连接，所述空气压缩机(5)的气体输出端与气罐(6)的输入端相连通，所述气罐(6)的输出端与燃烧器(3)的补气系统(32)管路连接，所述气罐(6)中安装有压力传感器。

4.根据权利要求3所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，其特征在于，所述空气压缩机(5)的动力输入端通过离合器(4)与发动机(1)的动力系统传动连接。

5.根据权利要求3所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，其特征在于，所述闭环控制单元包括控制阀(7)和流量计(8)；所述控制阀(7)和流量计(8)均安装在气罐(6)与燃烧器(3)的连接管路上，且所述控制阀(7)和流量计(8)均与ecu电连接。

6.一种应用如权利要求1-5任一项所述的高效提升柴油发动机排气温度的装置的控制方法，其特征在于，获取scr的前排温温度；

7.根据权利要求6所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的控制方法，其特征在于，所述燃油喷射量的计算方法包括以下步骤：

8.根据权利要求6所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的控制方法，其特征在于，所述第一温度阈值小于第二温度阈值，所述第二温度阈值小于第三温度阈值。

9.根据权利要求6所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的控制方法，其特征在于，所述燃烧器(3)的补气系统(32)的目标进气量根据燃油喷射量通过查表法获取；通过流量计(8)采集实时进气量，根据所述实时进气量与目标进气量之间的差异，控制控制阀(7)，以使所述实时进气量等于目标进气量。

10.根据权利要求6所述的一种高效提升柴油发动机排气温度的控制方法，其特征在于，获取气罐(6)内的实时气压值，当所述实时气压值小于设定的压力阈值时，离合器(4)吸合以将发动机(1)的动力传送至空气压缩机(5)对气罐(6)内进行补气；当所述实时气压值大于压力阈值时，所述离合器(4)断开。

技术总结
本发明公开了一种高效提升柴油发动机排气温度的装置，涉及发动机控制技术，包括燃烧器、供气单元、闭环控制单元和旁通油路；所述燃烧器安装在增压器的出口端，所述旁通油路的一端与燃烧器的喷油系统相连通，所述旁通油路的另一端与发动机的供油系统相连通；所述供气单元的输入端与发动机的动力系统传动连接，所述供气单元的输出端通过闭环控制单元与燃烧器的补气系统相连通。本发明还公开了一种高效提升柴油发动机排气温度的控制方法。本发明整体结构简单，实现排气温度的快速上升，实现SCR催化器的高效运行，从而降低了NOx的排放，降低了用户的使用成本。

技术研发人员：林铁坚,王晓辉,朱敏霖,王辉,高建宾,何冠璋,周承忠
受保护的技术使用者：广西玉柴机器股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/11/14