CN114165313B - 一种碳氢喷射系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种碳氢喷射系统，依次包括供给单元和喷射单元，供给单元的进口用于连接机动车的发动机低压油路，喷射单元的出口用于连接机动车的DPF系统；还包括有恒温加热单元和控制单元；供给单元包括电磁开关阀，电磁开关阀通过管路连接有计量电磁阀，电磁开关阀和计量电磁阀之间的管路上设有压力温度传感器，恒温加热单元包括加热元件，加热元件连接有恒温控制器；喷射单元包括雾化器，雾化器上游侧的管路上设有稳压器；加热元件设置于计量电磁阀与雾化器之间的管路上；雾化器的出口作为喷射单元的出口。使用本发明提供的碳氢喷射系统及其控制方法，其可以提高燃油喷射量的精准性，改善燃油雾化效果，提高喷入排气管内燃油与尾气混合均匀性。

Description

一种碳氢喷射系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及柴油机排放后处理技术领域。
背景技术
在国Ⅵ排放法规阶段，DPF作为后处理产品中最佳处理PM和PN（颗粒物）的方案已在柴油机领域排放升级中大规模应用。
为解决DPF堵塞问题，需要进行DPF主动再生。DPF主动再生的目的是将DPF入口温度提升至600℃左右，目前排气管碳氢喷射是最常用的尾气提温方式。但碳氢喷射的雾化效果、喷射精准性、燃油与尾气混合的均匀性是难点。
经发明人的研究，为了使碳氢喷射量满足DPF提温的实际需求且保证喷入排气管内的燃油与尾气混合的均匀性，需要采用精准控制碳氢的喷射量，同时如果能对喷入排气管内的燃油进行预处理，将使其更加容易与尾气充分混合提高混合的均匀性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳氢喷射系统及其控制方法，用于精准控制碳氢的喷射量，改善喷入排气管内燃油的雾化效果，提高燃油与尾气的混合效果。
为实现上述目的，本发明提供了一种碳氢喷射系统，以燃油的流向为下游方向，由上游向下游依次包括供给单元和喷射单元，供给单元的进口用于连接机动车的发动机低压油路，喷射单元的出口用于连接机动车的DPF系统；
还包括有恒温加热单元和控制单元，控制单元用于连接发动机ECU；
供给单元包括与发动机低压油路相连接的电磁开关阀，电磁开关阀通过管路连接有计量电磁阀，电磁开关阀和计量电磁阀之间的管路上设有压力温度传感器，电磁开关阀、计量电磁阀以及压力温度传感器均与控制单元相连接；
恒温加热单元包括加热元件，加热元件连接有恒温控制器，恒温控制器与控制单元相连接；
喷射单元包括与计量电磁阀通过管路相连接的雾化器，雾化器上游侧的管路上设有用于稳定油压的稳压器；
加热元件设置于计量电磁阀与雾化器之间的管路上；雾化器的出口作为喷射单元的出口。
加热元件设置于计量电磁阀与雾化器之间的管路内或管路外；设置于管路外的加热元件包括加热丝或燃油管并沿管路螺旋缠绕。
本发明还公开了上述一种碳氢喷射系统的控制方法，用于柴油机动车DPF的主动再生提温，发动机ECU200启动DPF系统100主动再生时，发动机ECU200向控制单元发出DPF再生指令，按以下步骤进行：
一、控制单元14打开开关阀111和计量阀113，同时通过压力温度传感器112监控管路内油压和油温；
控制单元14向发动机 ECU200反馈打开开关阀111和计量阀113的信息，以及管路内油压、油温以及通过的油量信息；
控制单元14实时接收发动机ECU根据反馈信息发出的调整喷油量指令和/或加热控制指令，相应控制计量阀的开启度以与发动机ECU实时喷油量指令相匹配，同时相应通过恒温控制器控制恒温加热器的打开或关闭，使管路内的燃油在雾化前升至预定温度，预定温度为300℃－400℃从而减小雾化后燃油的粒径；
二、当油压达到稳压器的压力上限时，雾化器将燃油以雾化的方式喷入机动车DPF系统；
三、DPF系统再生完成后，发动机ECU通过控制单元14关闭开关阀、计量阀以及加热元件。
本发明具有如下的优点：
本发明通过稳压器稳定油压，使燃油雾化效果均匀稳定，通过控制单元按发动机ECU的指令控制开关阀和加热元件的工作状态，实现精准定量喷射；由于燃油在雾化前预热到预定温度且压力稳定，因而能够提高雾化燃油与尾气混合的均匀性，提高DPF再生效果和效率。
总之，本发明通过定量供给燃油、稳定燃油压力以及在雾化前将燃油预热到预定温度三个技术手段相结合的方式，使燃油雾化效果均匀稳定（稳压的效果），提高雾化燃油与尾气混合的均匀性（定量供给燃油、稳压和预热的综合效果），最终提高了DPF再生的效果和效率。
本发明的一个创造性体现在发明人发现了提高雾化燃油与尾气混合的均匀性的关键在于减少并稳定雾化后燃油的粒径，并且发现了燃油温度与雾化后燃油粒径的关系，进而提出了将燃油温度通过加热元件在雾化前加热至预定温度的技术方案。
经实验，使用申请人生产的（平原滤清器有限公司）JHCD-2型的雾化器，在预定温度300℃－400℃下，雾化后燃油的粒径稳定在120微米左右。在常温下，雾化后燃油的粒径为190微米左右。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图；
图2是本发明的控制原理图；
图3是加热元件加热燃油的原理示意图。图3中标号15是指用于通过燃油的管路。
具体实施方式
如图1至图3所示，本发明提供了一种碳氢喷射系统，以燃油的流向为下游方向，由上游向下游依次包括供给单元11和喷射单元13，供给单元11的进口用于连接机动车的发动机低压油路，喷射单元13的出口用于连接机动车的DPF系统100；
还包括有恒温加热单元12和控制单元14，控制单元14用于连接发动机ECU200；
供给单元11包括与发动机低压油路相连接的电磁开关阀111，电磁开关阀111通过管路连接有计量电磁阀113，电磁开关阀111和计量电磁阀113之间的管路上设有压力温度传感器112，电磁开关阀111、计量电磁阀113以及压力温度传感器112均与控制单元14相连接；
恒温加热单元12包括加热元件121，加热元件121连接有恒温控制器122，恒温控制器122与控制单元14相连接；
喷射单元13包括与计量电磁阀113通过管路相连接的雾化器132，雾化器132上游侧的管路上设有用于稳定油压的稳压器131；
加热元件121设置于计量电磁阀113与雾化器132之间的管路上；雾化器132的出口作为喷射单元13的出口用于连接机动车的DPF系统100；机动车的DPF系统100是常规技术，具体不再详述。
其中，控制单元14和恒温控制元件均可采用单片机如51单片机或PLC，也可以采用集成电路。加热元件121可以采用电加热器。
加热元件121设置于计量电磁阀113与雾化器132之间的管路内或管路外；设置于管路外的加热元件121包括加热丝或燃油管并沿管路螺旋缠绕。
在利用电加热提升燃油温度的同时，还可以利用排气管尾气温度加热燃油。
本发明还公开了上述一种碳氢喷射系统的控制方法，用于柴油机动车DPF的主动再生提温，发动机ECU200启动DPF系统100主动再生时，发动机ECU200向控制单元14发出DPF再生指令，按以下步骤进行：
一、控制单元14打开开关阀111和计量阀113，同时通过压力温度传感器112监控管路内油压和油温；其中，控制单元14通过PMW（脉冲宽度调制）方式控制计量阀的开关。具体地，油温低于设定温度时，开启加热元件121；反之，油温达到或超过设定温度时，关闭加热元件121。
控制单元14向发动机 ECU200反馈打开开关阀111和计量阀113的信息，以及管路内油压、油温以及通过的油量信息；
控制单元14实时接收发动机ECU200根据反馈信息发出的调整喷油量指令和/或加热控制指令（即开启或关闭加热元件121），相应控制计量阀的开启度以与发动机ECU200实时喷油量指令相匹配，同时相应通过恒温控制器122控制恒温加热器的打开或关闭，使管路内的燃油在雾化前升至预定温度，预定温度为300℃－400℃（包括两端值）从而减小雾化后燃油的粒径；
二、当油压达到稳压器131的压力上限时，雾化器132将燃油以雾化的方式喷入机动车DPF系统100；
三、DPF系统100再生完成后，发动机ECU200通过控制单元14关闭开关阀、计量阀以及加热元件121。
发动机ECU200根据DPF再生温度需求调整燃油喷射量。
使用本发明提供的碳氢喷射系统及其控制方法，其可以提高燃油喷射量的精准性，改善燃油雾化效果，提高喷入排气管内燃油与尾气混合均匀性。
经实验，使用申请人生产的（平原滤清器有限公司）JHCD-2型的雾化器，在预定温度300℃－400℃下，雾化后燃油的粒径稳定在120微米左右。在常温下，雾化后燃油的粒径为190微米左右。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种碳氢喷射系统的控制方法，用于柴油机动车DPF的主动再生提温，以燃油的流向为下游方向，一种碳氢喷射系统由上游向下游依次包括供给单元和喷射单元，供给单元的进口用于连接机动车的发动机低压油路，喷射单元的出口用于连接机动车的DPF系统；
其特征在于：还包括有恒温加热单元和控制单元，控制单元用于连接发动机ECU；
供给单元包括与发动机低压油路相连接的电磁开关阀，电磁开关阀通过管路连接有计量电磁阀，电磁开关阀和计量电磁阀之间的管路上设有压力温度传感器，电磁开关阀、计量电磁阀以及压力温度传感器均与控制单元相连接；
恒温加热单元包括加热元件，加热元件连接有恒温控制器，恒温控制器与控制单元相连接；
喷射单元包括与计量电磁阀通过管路相连接的雾化器，雾化器上游侧的管路上设有用于稳定油压的稳压器；
加热元件设置于计量电磁阀与雾化器之间的管路上；雾化器的出口作为喷射单元的出口；
发动机ECU（200）启动DPF系统（100）主动再生时，发动机ECU（200）向控制单元发出DPF再生指令，一种碳氢喷射系统的控制方法按以下步骤进行：
一、控制单元（14）打开开关阀（111）和计量阀（113），同时通过压力温度传感器（112）监控管路内油压和油温；
控制单元（14）向发动机 ECU（200）反馈打开开关阀（111）和计量阀（113）的信息，以及管路内油压、油温以及通过的油量信息；
控制单元（14）实时接收发动机ECU根据反馈信息发出的调整喷油量指令和/或加热控制指令，相应控制计量阀的开启度以与发动机ECU实时喷油量指令相匹配，同时相应通过恒温控制器控制恒温加热器的打开或关闭，使管路内的燃油在雾化前升至预定温度，预定温度为300℃－400℃从而减小雾化后燃油的粒径至120微米；
二、当油压达到稳压器的压力上限时，雾化器将燃油以雾化的方式喷入机动车DPF系统；
三、DPF系统再生完成后，发动机ECU通过控制单元（14）关闭开关阀、计量阀以及加热元件。
2.根据权利要求1所述的一种控制方法，其特征在于：加热元件设置于计量电磁阀与雾化器之间的管路内或管路外；设置于管路外的加热元件包括加热丝或燃油管并沿管路螺旋缠绕。
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