CN201794648U - 柴油机进气道尿素喷射排放控制系统 - Google Patents

柴油机进气道尿素喷射排放控制系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，旨在提供一种操作方便、安全可靠的新型排放控制系统，包括尿素喷射电控单元ECU、尿素喷嘴、尿素溶液罐、尿素溶液泵及各种传感器，柴油机进气系统上安装尿素喷嘴，尿素喷射控制系统的电控单元ECU收集柴油机上各个传感器获得的信息或通过与柴油机控制系统EMS的信息通信，控制尿素溶液喷射泵和尿素溶液喷嘴将适量的尿素溶液在柴油机进气过程喷射到进气道中。本实用新型特点是通过在柴油机进气系统加装进气道尿素喷射控制系统，对尿素的喷射实现定时定量的精确控制，以达到优化燃烧，控制污染物排放的效果。

Description

柴油机进气道尿素喷射排放控制系统
技术领域
本实用新型属于一种柴油机排放控制技术，涉及一种柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，通过进气道尿素喷射排放控制系统在柴油机上的应用实现对NOx和PM排放的控制。
背景技术
随着排放法规日益严格，柴油机氮氧化物(NOx)和颗粒(PM)减排技术越来越受到关注，颗粒(PM)是非常细微的粒子，漂浮在人的呼吸带高度，往往成为有害物质的载体，对人体健康造成非常严重的影响；NOx除诱发人类神经和呼吸系统障碍以外也是造成酸雨和形成光化学烟雾的罪魁祸首之一。出于保护环境和节约能源的需要，针对柴油机NOx和PM的排放控制，提出通过进气道尿素喷射的方式，使柴油掺烧尿素水溶液来同时降低柴油机NOx和PM排放，在优化柴油机缸内燃烧的基础上，利用尿素水溶液与柴油在掺烧过程中产生的微爆作用，促进柴油雾化混合，使燃烧更充分，从而得到比单纯优化燃烧效果更佳的PM排放和燃油经济性；同时，充分利用水蒸气和NH3较大的比热容值作用，以及NH3对NOx的还原作用，能在缸内实现NOx的减排。
发明内容
本实用新型所要解决的问题在于，克服现有技术的不足，提供一种性能稳定、测量精度高、便于操作的柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，能够满足更简捷的操作要求和市场的需求，可以通过对尿素喷射量和喷射时刻的调节来实现NOx和PM排放的控制。
本实用新型解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：
依据本实用新型提供的一种柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，包括尿素喷射电控单元ECU(11)、尿素喷嘴(3)、尿素溶液罐(1)、尿素溶液泵(2)及各种传感器(10)，所述的柴油机进气系统(4)上安装尿素喷嘴(3)，尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)收集柴油机上各个传感器(10)获得的信息或通过与柴油机控制系统EMS(9)的信息通信，控制尿素溶液喷射泵(2)和尿素溶液喷嘴(3)将适量的尿素溶液在柴油机进气过程喷射到进气道(4)中。
前述的柴油机工作时，进气道尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)根据转速和曲轴转角位置等传感器(10)所发送的信息控制尿素溶液的喷射时刻和喷射量。
本实用新型与现有技术相比具有显著的优点和有益效果。
本实用新型在进气道喷入尿素水溶液中，喷入进气道的尿素水溶液在蒸发过程中吸收进气的热量，相当于对进气进行了中冷，使进气量增大，在优化燃烧的情况下，可以较好的降低PM排放；具有较大比热容的水蒸气、NH3和CO2等质量增加，使得最高燃烧温度降低，NOx生成量减少；另外，NH3还可以与已经生成的NOx反应，进一步降低NOx的生成量，达到排放标准。
附图说明
图1本实用新型的主要部件及其控制线路连接示意图
→表示控制系统的信号线与控制线路
Figure BSA00000199377100021
表示空气和燃料供给路线
Figure BSA00000199377100022
表示通信线路
其中：1、尿素溶液罐2、尿素溶液泵3、尿素喷嘴4、柴油机进气系统5、柴油机气缸6、柴油喷嘴7、柴油机喷油泵8、柴油箱9、柴油机控制系统EMS  10、传感器11、尿素喷射电控单元ECU
具体实施方式
以下结合附图及较佳的实施例，对依据本实用新型提供的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
参见图1，柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，包括尿素喷射电控单元ECU(11)、尿素喷嘴(3)、尿素溶液罐(1)、尿素溶液泵(2)及各种传感器(10)，所述的柴油机进气系统(4)上安装尿素喷嘴(3)，尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)收集柴油机上各个传感器(10)获得的信息或通过与柴油机控制系统EMS(9)的信息通信，控制尿素溶液喷射泵(2)和尿素溶液喷嘴(3)将适量的尿素溶液在柴油机进气过程喷射到进气道(4)中。
前述的柴油机工作时，进气道尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)根据转速和曲轴转角位置等传感器(10)所发送的信息控制尿素溶液的喷射时刻和喷射量。
柴油机控制管理系统EMS(9)收集发动机各个传感器(10)获得的信息，控制喷油泵(7)和喷嘴(6)向气缸(5)内进行柴油喷射；同时进气道尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)收集发动机各个传感器(10)获得的信息或通过与EMS(9)的信息通信，控制尿素溶液喷射泵(2)和尿素溶液喷嘴(3)将适量的尿素溶液在进气过程喷射到进气道(4)中。部件(1)为尿素溶液罐，部件(8)为柴油箱。根据以上组装后，在柴油机工作时，进气道尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)根据转速和曲轴转角位置等传感器(10)所发送的信息控制尿素溶液的喷射时刻和喷射量。随着柴油机负荷的增大，每循环的喷射量增大，空燃比降低，因此要适当增大尿素溶液的喷射量，使排放达到标准。
本实用新型在进气道喷入尿素水溶液中，喷入进气道的尿素水溶液在蒸发过程中吸收进气的热量，相当于对进气进行了中冷，使进气量增大，在优化燃烧的情况下，可以较好的降低PM排放；具有较大比热容的水蒸气、NH3和CO2等质量增加，使得最高燃烧温度降低，NOx生成量减少；另外，NH 3还可以与已经生成的NOx反应，进一步降低NOx的生成量，达到排放标准。
本实用新型主要是利用电子控制系统在柴油机进气过程的适当时候将适量的尿素溶液喷入进气道后在蒸发过程中吸收热量，相当于对进气进行中冷，使发动机进气量增大，起到了优化燃烧的作用，从而较大降低了PM的排放值。另外，气缸内具有较大比热容的水蒸气、NH3和CO2等质量增加，使得最高燃烧温度降低，NOx生成量减少；尿素分解出的NH 3可以与NOx反应，达到降低NOx的目的。进气道尿素溶液喷射系统主要包括，尿素喷嘴、喷射控制单元ECU、尿素溶液罐、管路和尿素溶液泵。喷射控制单元ECU对喷射的控制采用开环控制，通过各传感器(转速、负荷位置等)检测出的发动机的工况，由ECU来决定尿素喷射量、喷射时刻等，以使发动机运行最佳。尿素喷射控制单元对柴油机工况的判断也可以通过与柴油机喷油控制系统的数据通信得到，这样便可省去附加传感器，以此来达到控制尿素喷射时刻和喷射量的目的。
下面是尿素溶液达到降低柴油机NOx和PM的原理方程式：
例一、H2O与CO的反应如下：
H2O+HOH+H2+H2O→OH+H2
L+CO→+CO2+H L+CO→CO2+H
经实验得出，在CO+O2的燃烧中，如果加入0.23％的水蒸气，则其燃烧速度大为提高，火焰传播速度从100cm/s增加到780cm/s，增加了6.8倍。
例二、H2O与C的反应如下：
H2O+C＝CO+H22H2O+C＝CO2+2H2
这就是常说的水煤气反应。
例三、
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；6NO+4NH3→5N2+6H2O；
6NO2+8NH3→7N2+12H2O；2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
上述这些反应，减少了火焰中的炭粒，提高了燃油的燃烧完善程度，改善了燃烧状况，提高了燃烧效率。在缺氧条件下，燃料中由于高温裂解产生的碳粒子，能与水蒸气反应生成CO和H2，使碳粒子能充分燃烧，提高了燃烧率，降低了排烟中的烟尘含量。另一方面，由于水的蒸发作用，均衡了燃烧时的温度场，从而抑制了NOx的形成；最后，由于尿素分解出的NH3的还原作用，可以有效的降低NOx。

Claims (2)

1.一种柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，包括尿素喷射电控单元ECU(11)、尿素喷嘴(3)、尿素溶液罐(1)、尿素溶液泵(2)及各种传感器(10)，其特征在于：所述的柴油机进气系统(4)上安装尿素喷嘴(3)，尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)收集柴油机上各个传感器(10)获得的信息或通过与柴油机控制系统EMS(9)的信息通信，控制尿素溶液喷射泵(2)和尿素溶液喷嘴(3)将适量的尿素溶液在柴油机进气过程喷射到进气道(4)中。
2.根据权利要求1所述的柴油机进气道尿素喷射排放控制系统，其特征在于：所述的柴油机工作时，进气道尿素喷射控制系统的电控单元ECU(11)根据转速和曲轴转角位置等传感器(10)所发送的信息控制尿素溶液的喷射时刻和喷射量。
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