一种发动机尾气后处理控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种发动机尾气后处理控制系统，应用于尾气后的处理。本实用新型专利技术针对功率在75kW至560kW的柴油发动机，利用系统中安装的数个传感器对尾气后处理器中的设备工作状况进行监测。本实用新型专利技术发动机尾气后处理控制系统包括尾气后处理器、发动机电控单元、柴油喷射装置、尿素喷射装置、后处理电控单元。本实用新型专利技术依据不同的传感器实测值和发动机的工况参数，基于预先标定好的数据模型，完成DPF主动再生控制、DPF积灰清理、SCR尿素喷射控制和系统故障诊断四项功能。本实用新型专利技术解决压差传感器因受多种因素影响而导致的压差值不稳定、波动大的情况，增强了尾气后处理系统控制策略的鲁棒性，很大程度上减少再生的误判，从而减少不恰当的主动再生操作，节省油耗。

A control system of engine exhaust after treatment

【技术实现步骤摘要】
一种发动机尾气后处理控制系统
本技术属于柴油发动机
，应用于尾气后处理系统，主要涉及尾气排放控制技术路线“DOC+DPF+SCR”。
技术介绍
为满足越来越严格的柴油机/车尾气排放标准，不但需要对柴油机/车的发动机技术进行创新改进，同时需要采用尾气后处理技术，确保污染物的排放值控制在合理的区间，消减柴油发动机排放污染物对环境的污染，满足法定尾气排放标准，改善环境空气质量。环境保护部制定的《非道路移动机械及其装用的柴油机污染物排放控制技术要求》(征求意见稿)增加了颗粒数PN的排放要求，其排放结果应不大于5×1012#/kWh，同时DPF再生时不能有明显可见烟，因此装用37kW至560kW柴油机的非道路移动机械应加装壁流式颗粒物捕集器DPF。目前37kW至75kW采用的关键技术路线有“EGR+DOC+DPF”。本领域中，有关设备的英文名称：DOC——氧化催化器(DieselOxidationCatalyst)，DPF——颗粒捕集器(DieselParticulateFilter)，SCR——选择性催化还原器(SelectiveCatalyticReduction)。发动机控制单元(ECU或者后处理控单元)通过改变发动机和后处理的工作状态，使DPF内的碳烟快速氧化去除的过程称为主动再生。主动再生根据再生过程中DPF入口的排气温度又分常规主动再生和低温主动再生。常规主动再生DPF入口温度通常达到600℃以上，低温主动再生DPF入口温度通常控制在500℃以下。常规主动再生过程发动机涡后排气温度需提高到300℃以上，然后通过安装在排气管上的HC喷射系统喷油或高压共轨系统的缸内后喷产生HC，在DOC上氧化后提高排气温度。低温主动再生可通过使用节气门和排气节流阀提高排气温度。SCR系统控制策略根据发动机工况参数和选择性催化还原器的状态以及排放控制目标决定尿素液的喷射量。控制模块的主要功能是根据发动机的运行工况和催化器的状态控制喷射系统喷射适量的尿素液进入排气管。由于SCR催化器低温下可存储大量的氨(NH3，从低温到高温突变过程中这些氨会释放出来，这个过程任何闭环策略都无法控制，只采取反馈控制不能达到很好的效果，而且目前产品化的氮氧化物(NOx)传感器还存在对氨交叉敏感的问题，也就是在氨存在的情况下，会将NH3当作NOx，引起测量结果偏大，因而用作闭环控制还有些问题。在欧四阶段，欧洲SCR系统都采用开环控制，取得很好的效果，而且开环控制是闭环控制的基础，SCR系统闭环控制不能完全代替开环，即使采用闭环控制的系统，也有一套开环控制策略作为备用，以防传感器失效。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可解决上述问题的发动机尾气后处理控制系统。为达到上述目的，本技术采用的技术方案为：本技术提供了一种发动机尾气后处理控制系统，包括尾气后处理器、发动机电控单元、柴油喷射装置、尿素喷射装置、后处理电控单元；所述的尾气后处理器联接在排气管上，在尾气后处理器中，DOC、DPF、混合腔、SCR及消音装置从前至后依次封装；在尾气后处理器上安有数个传感器；所述的柴油喷射装置的喷射头安于DOC前端的排气管中，将柴油喷射到排气管中；所述的尿素喷射装置的喷射头安于混合腔中，将尿素喷射到位于SCR前端的混合腔中。所述的传感器包括：DOC前级温度传感器、DOC后级温度传感器、DPF压差传感器、SCR前级温度传感器、NOx传感器、SCR后级温度传感器；所述的DOC前级温度传感器和DOC后级温度传感器分别安装在DOC前后端；所述的DPF压差传感器带有两个传感器，分别安装在DPF前后端，检测DPF进、出气间的压差；SCR前级温度传感器和SCR后级温度传感器分别安装在SCR前后端；NOx传感器安装在消音装置后端。后处理电控单元中，主要功能模块有：MCU模块、数据存储模块、A/D模块、电源模块、CAN传输模块、低功率驱动模块。电源模块与12V或24V直流供电装置连接，给MCU模块供+5V电源及给低功率驱动模块提供+5V电源；MCU模块和CAN传输模块建立物理双向连接进行发送和接收数据；MCU模块与低功率驱动模块建立物理连接，控制低功率驱动模块的驱动；MCU模块与数据存储模块建立物理双向连接，通过SPI协议把故障码和系统运行关键参数写入到数据存储模块中或从数据存储模块中读取数据；MCU模块与A/D模块建立物理连接，实时循环采集各通道传感器信号；低功率驱动模块与尿素喷射装置建立物理连接，给尿素喷射装置的加热管提供电能；CAN传输模块与尿素喷射装置、NOx传感器、柴油喷射装置建立物理双向连接，进行发送和接收数据；CAN传输模块同时还与发动机电控单元2建立物理双向连接，进行发送和接收数据；A/D模块20与DOC前级温度传感器3、DOC后级温度传感器4、DPF压差传感器6、SCR前级温度传感器8、SCR后级温度传感器14、环境温度传感器16建立物理连接，实时采集各传感器的模拟信号。本技术的有益效果为：本技术所述的一种发动机尾气后控制处理系统，针对功率在75kW至560kW的柴油发动机，利用系统中安装的数个传感器对尾气后处理器中的设备工作状况进行监测，完成DPF主动再生控制、DPF积灰清理警示、SCR尿素喷射控制和系统故障诊断功能，很大程度上提高了计算精度和执行效率。对DPF压差传感器采用“压差动态积分、分时比对方法”，解决压差传感器因受多种因素影响而导致的压差值不稳定、波动大的情况，增强了尾气后处理系统控制策略的鲁棒性，很大程度上减少再生的误判，从而减少不恰当的主动再生操作，有效的把污染物的排放值控制在合理的区间，消减非道路移动机械柴油发动机排放污染物对环境的污染，满足法定尾气排放标准，节省油耗，改善环境空气质量，使所述发动机尾气排放满足法规的排放限值要求。附图说明图1为本技术的发动机尾气后处理控制系统示意图；图2为本技术的发动机尾气后处理控制原理框图。图中标记：尾气后处理器1，发动机电控单元2，DOC前级温度传感器3，DOC后级温度传感器4，柴油喷射装置5，DPF压差传感器6，尿素喷射装置7，SCR前级温度传感器8，NOx传感器9，DOC10，DPF11，混合腔12，SCR13，SCR后级温度传感器14，消音装置15，环境温度传感器16，后处理电控单元17，MCU模块18，数据存储模块19，A/D模块20，电源模块21，CAN传输模块22，低功率驱动模块23。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚直观，下面将结合本技术中的图1和图2，对本技术进行清楚、完整的描述。本技术提出一种发动机尾气后处理控制系统，包括尾气后处理器1、发动机电控单元2、柴油喷射装置5、尿素喷射装置7、后处理电控单元17。所述的尾气后处理器1联接在排气管上。在尾气后处理器1中，DOC10、DPF11、混合腔12、SCR13及消音装置15从前至后依次封装。在尾气后处理器1上安有数个传感器。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机尾气后处理控制系统，其特征在于，包括尾气后处理器、发动机电控单元、柴油喷射装置、尿素喷射装置、后处理电控单元；/n所述的尾气后处理器联接在排气管上，在尾气后处理器中，DOC、DPF、混合腔、SCR及消音装置从前至后依次封装；在尾气后处理器上安有数个传感器；所述的柴油喷射装置的喷射头安于DOC前端的排气管中，将柴油喷射到排气管中；所述的尿素喷射装置的喷射头安于混合腔中，将尿素喷射到位于SCR前端的混合腔中。/n

【技术特征摘要】
1.一种发动机尾气后处理控制系统，其特征在于，包括尾气后处理器、发动机电控单元、柴油喷射装置、尿素喷射装置、后处理电控单元；
所述的尾气后处理器联接在排气管上，在尾气后处理器中，DOC、DPF、混合腔、SCR及消音装置从前至后依次封装；在尾气后处理器上安有数个传感器；所述的柴油喷射装置的喷射头安于DOC前端的排气管中，将柴油喷射到排气管中；所述的尿素喷射装置的喷射头安于混合腔中，将尿素喷射到位于SCR前端的混合腔中。


2.根据权利要求1所述的发动机尾气后处理控制系统，其特征在于，所述的传感器包括：DOC前级温度传感器、DOC后级温度传感器、DPF压差传感器、SCR前级温度传感器、NOx传感器、SCR后级温度传感器；所述的DOC前级温度传感器和DOC后级温度传感器分别安装在DOC前后端；所述的DPF压差传感器带有两个传感器，分别安装在DPF前后端，检测DPF进、出气间的压差；SCR前级温度传感器和SCR后级温度传感器分别安装在SCR前后端；NOx传感器安装在消音装置后端。


3.根据权利要求1所述的发动机尾气后处理控制系统，其特征在于，后处理电控单元中，主要功能模块有：MCU模块、数据存储模块、A/D模块、电源模块、CAN传输模块、低功率驱动模块。


4.根据权利要求3所述的发动机尾气后处理控制系统，其特征在于，电源模块与12V或24V直流供电装置连接，给MCU模块供+5V电源及给低功率驱动模块提供+5V电源；MCU模块和CAN传输模块建立物理双向连接进行发送和接收数据；M...

【专利技术属性】
技术研发人员：李会利，王广起，
申请(专利权)人：三河市科达科技有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13