一种机械泵发动机SCR装置、控制方法及控制装置制造方法及图纸

本申请提供一种机械泵发动机SCR装置、控制方法及其控制装置，所述机械泵发动机SCR装置包括机械泵发动机、选择性催化还原反应器SCR、发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器、尿素喷射系统和尿素喷射控制单元。保留船用的机械泵发动机，通过尿素喷射控制单元处理发动机转速、进气压力和进气温度等各信号，得到尿素需求喷射量，实现尿素喷射的控制。相对于现有技术中用电控发动机替换机械泵发动机方式，仅在原发动机基础上增加了发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器三个传感器结构，对船用发动机系统的变动较小，成本较低，同时还能匹配SCR系统，使得船机的排放满足IMO Tier III排放法规。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发动机后处理控制领域，尤其涉及一种机械泵发动机SCR(Selective Catalyst Reduction，选择性催化还原反应器)装置、控制方法及其控制装置。
技术介绍
针对机动车的排放物，人们采用各种各样的方法手段来消除其含有的有害物质。SCR技术是降低柴油机NOx排放的一种非常有效的方法。发动机SCR后处理技术是将还原剂尿素水溶液喷入到发动机排气中，在废气温度和气流的作用下，尿素能快速分解释放出氨，将NOx还原为氮气，达到降低NOx的效果。尿素水溶液由于具有性能稳定、化学反应简单、所需还原剂相对量少等优点而得到人们的推广和使用。现有技术中主要采用电控发动机结合SCR系统，电控发动机具有电控单元，电控发动机上安装各种传感器，各传感器获取SCR系统正常运行所需要的原机氮氧化物排放、废气流量、发动机排气温度等信号，并将信号发送至电控单元，电控单元计算得到需求尿素喷射量，并控制尿素喷射控制单元(DCU，Dosing Control Unit)实现尿素喷射。随着国际排放法规IMO Tier III的规定施行，对船机排放要求越来越严格。但目前国内船机排放无法满足IMO Tier III排放法规，通过将船用发动机替换为电控发动机，再增加SCR系统，可以满足IMO Tier III排放法规，但对船用发动机系统的变动较大，成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种机械泵发动机后处理SCR控制装置及其控制方法，以解决现有技术中为满足IMO Tier III排放法规，对船用发动机系统改动较大，成本较高的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种机械泵发动机SCR装置，应用于机械泵船机，包括：机械泵发动机、选择性催化还原反应器SCR、发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器、尿素喷射系统和尿素喷射控制单元；所述机械泵发动机包括进气管和排气管；所述发动机转速传感器位于所述机械泵发动机上，用于检测所述机械泵发动机的转速，并将转速信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述进气压力和温度传感器位于所述进气管上，用于检测所述进气管内进气压力和进气温度，并将进气压力信号和进气温度信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述SCR上游温度传感器位于所述机械泵发动机和SCR之间的排气管上，用于检测所述排气管内的排气温度，并将排气温度信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述尿素喷射控制单元根据所述排气温度信号、所述转速信号、所述进气压力信号和所述进气温度信号，计算得到尿素需求喷射量并控制所述尿素喷射系统喷射尿素。优选地，所述尿素喷射系统包括：尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、尿素箱温度传感器、尿素箱液位传感器和泵压传感器。优选地，所述机械泵发动机包括一路进排气系统，所述进排气系统包括一路进气管和一路排气管。优选地，所述机械泵发动机包括多路进排气系统，每路进排气系统均包括一路进气管和一路排气管，且每路进排气系统之间相互独立；每路进排气系统均包括一所述进气压力和温度传感器、一所述SCR上游温度传感器、一所述尿素喷射控制单元、一所述尿素泵、一所述泵压传感器和一所述尿素喷嘴；多路进排气系统共用一个所述机械泵发动机、所述发动机转速传感器、所述尿素箱、所述尿素箱液位传感器和所述尿素箱温度传感器。本专利技术还包括一种机械泵发动机SCR控制方法，应用于机械泵船机，所述控制方法基于上面任意一项所述的机械泵发动机SCR装置，包括：获取发动机转速、进气压力、进气温度和喷油量；根据所述发动机转速、所述进气压力和所述进气温度，计算得到进气量；根据所述喷油量和所述进气量，得到排气流量；根据所述发动机转速和所述喷油量标定出氮氧化物的原始排放和氨气的转化效率；依据所述排气流量，将所述氮氧化物的原始排放转换为氮氧化物的质量流量；依据氮氧化物的质量流量以及所述氨气的转化效率计算得到氨气的需求喷射量；将所述氨气的需求喷射量转换为尿素需求喷射量；控制所述尿素喷射系统喷射尿素至所述机械泵发动机的排气管中。优选地，所述获取喷油量具体为：通过油门尺寸条传感器检测油箱中液位变化，得到喷油量。优选地，所述获取喷油量具体为：根据所述发动机转速和所述进气压力标定所述喷油量。优选地，所述根据所述发动机转速、所述进气压力和所述进气温度，计算得到进气量具体包括：获取发动机转速、进气压力和进气温度，计算得到充量系数；根据以下公式计算得到进气量： m = P V R T ]]>其中，m为进气量的质量、P为进气压力、V为气体标准体积、T为进气温度，R为气体常数。本专利技术还提供一种机械泵发动机SCR控制装置，包括：信号获取模块，所述信号获取模块用于获取发动机转速、进气压力和进气温度和喷油量；计算模块，所述计算模块用于根据所述发动机转速、所述进气压力和所述进气温度，计算得到进气量，以及根据所述喷油量和所述进气量，得到排气流量；标定模块，所述标定模块用于根据所述发动机转速和所述喷油量标定出氮氧化物的原始排放和氨气的转化效率；第一转换模块，所述第一转换模块用于依据所述排气流量，将所述氮氧化物的原始排放转化为氮氧化物的质量流量；第二转换模块，所述第二转换模块用于将所述氨气的需求喷射量转换为尿素需求喷射量；控制模块，所述控制模块用于控制所述尿素喷射系统喷射尿素至所述机械泵发动机的排气管中。经由上述的技术方案可知，本专利技术提供的机械泵发动机SCR装置，包括机械泵发动机、选择性催化还原反应器SCR、发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器、尿素喷射系统和尿素喷射控制单元。保留船用的机械泵发动机，通过尿素喷射控制单元处理发动机转速、进气压力和进气温度等各信号，得到尿素需求喷射量，实现尿素喷射的控制。相对于现有技术中用电控发动机替换机械泵发动机方式，仅在原发动机基础上增加了发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器三个传感器结构，对船用发动机系统的变动较小，其成本较低，同时还能匹配SCR系统，使得船机的排放满足IMO Tier III排放法规。进一步地，本专利技术还提供一种机械泵发动机SCR控制方法，通过获取发动机转速、进气压力和进气温度等信息，通过新的计算方法，得到尿素需求喷射量，从而实现尿素的喷射，所述控制方法实现了现有技术中电控发动机的控制方法的目的。进一步地，本专利技术还提供一种机械泵发动机SCR控制装置，依据发动机转速、进气压力和进气温度等信息，实现尿素需求喷射量的计算以及控制尿素的喷射。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的机械泵发动机SCR装置示意图；图2为本专利技术实施例提供的机械泵发动机SCR控制方法流程图；图3为本专利技术实施例提供的尿素需求喷射量的计算过程示意图；图4为本专利技术实施例提供的机械泵发动机SCR控制装置示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机械泵发动机SCR装置，其特征在于，应用于机械泵船机，包括：机械泵发动机、选择性催化还原反应器SCR、发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器、尿素喷射系统和尿素喷射控制单元；所述机械泵发动机包括进气管和排气管；所述发动机转速传感器位于所述机械泵发动机上，用于检测所述机械泵发动机的转速，并将转速信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述进气压力和温度传感器位于所述进气管上，用于检测所述进气管内进气压力和进气温度，并将进气压力信号和进气温度信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述SCR上游温度传感器位于所述机械泵发动机和SCR之间的排气管上，用于检测所述排气管内的排气温度，并将排气温度信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述尿素喷射控制单元根据所述排气温度信号、所述转速信号、所述进气压力信号和所述进气温度信号，计算得到尿素需求喷射量并控制所述尿素喷射系统喷射尿素。

【技术特征摘要】
1.一种机械泵发动机SCR装置，其特征在于，应用于机械泵船机，包括：机械泵发动机、选择性催化还原反应器SCR、发动机转速传感器、进气压力和温度传感器、SCR上游温度传感器、尿素喷射系统和尿素喷射控制单元；所述机械泵发动机包括进气管和排气管；所述发动机转速传感器位于所述机械泵发动机上，用于检测所述机械泵发动机的转速，并将转速信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述进气压力和温度传感器位于所述进气管上，用于检测所述进气管内进气压力和进气温度，并将进气压力信号和进气温度信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述SCR上游温度传感器位于所述机械泵发动机和SCR之间的排气管上，用于检测所述排气管内的排气温度，并将排气温度信号发送至所述尿素喷射控制单元；所述尿素喷射控制单元根据所述排气温度信号、所述转速信号、所述进气压力信号和所述进气温度信号，计算得到尿素需求喷射量并控制所述尿素喷射系统喷射尿素。2.根据权利要求1所述的机械泵发动机SCR装置，其特征在于，所述尿素喷射系统包括：尿素箱、尿素泵、尿素喷嘴、尿素箱温度传感器、尿素箱液位传感器和泵压传感器。3.根据权利要求2所述的机械泵发动机SCR装置，其特征在于，所述机械泵发动机包括一路进排气系统，所述进排气系统包括一路进气管和一路排气管。4.根据权利要求2所述的机械泵发动机SCR装置，其特征在于，所述机械泵发动机包括多路进排气系统，每路进排气系统均包括一路进气管和一路排气管，且每路进排气系统之间相互独立；每路进排气系统均包括一所述进气压力和温度传感器、一所述SCR上游温度传感器、一所述尿素喷射控制单元、一所述尿素泵、一所述泵压传感器和一所述尿素喷嘴；多路进排气系统共用一个所述机械泵发动机、所述发动机转速传感器、所述尿素箱、所述尿素箱液位传感器和所述尿素箱温度传感器。5.一种机械泵发动机SCR控制方法，其特征在于，应用于机械泵船机，所述控制方法基于权利要求1-4任意一项所述的机械泵发动机SCR装置，包括：获取发动机转速、进气压力、进气温度和喷油量；根据所述发动机转速、所述进气压力和所述进气温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓华，张振涛，张军，曹庆和，张瑜，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37