一种尿素喷射系统及控制方法与流程

本发明属于柴油机尾气后处理技术领域，具体涉及一种尿素喷射系统及控制方法。

背景技术：

随着排放法规逐步升级，后处理已成为发动机的标配，且scr(selectivecatalyticreduction，选择性催化还原法)催化消声器是处理氮氧化物最有效的方式，尿素喷射系统又是scr系统的标配。

由于排放技术路线的升级，后处理的温度越来越高，尤其在dpf(dieselparticulatefilter，柴油颗粒过滤器)再生时，对尿素喷射系统的耐温要求越来越高，在产品开发及市场验证过程中，发生多起尿素喷射系统的故障，主要是由于主动再生过程中高温烤化喷嘴接插件、烤化线束和高温烧坏喷嘴。因此，需要对尿素喷射系统的冷却方式及冷却能力进行改进及提升。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种尿素喷射系统及控制方法，可解决尿素喷嘴高温烤坏的问题，并实现根据尿素喷嘴实际所需进行流量的智能控制。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种尿素喷射系统，包括发动机本体、发动机出水管、尿素喷嘴和尿素喷嘴进水管，发动机出水管与尿素喷嘴进水管连通，还包括发动机控制单元、水泵和第一控制器，所述水泵安装在所述尿素喷嘴进水管上，所述水泵由所述第一控制器进行控制，所述第一控制器由所述发动机控制单元进行控制；所述发动机控制单元电连接有用于检测废气流量的流量传感器、用于检测排气温度的第一温度传感器、用于检测发动机转速的转速传感器、用于检测环境温度的第二温度传感器以及用于检测发动机出水管压力的压力传感器。

进一步的，所述第一控制器为伺服电机。

进一步的，所述尿素喷嘴安装有用于控制所述尿素喷嘴进水管流量的蝶阀，所述发动机控制单元控制所述蝶阀开度。

进一步的，所述蝶阀由所述发动机控制单元通过第二控制器进行控制。

一种尿素喷射系统的控制方法，包括以下步骤：a、通过流量传感器采集废气流量、第一温度传感器采集排气温度以及转速传感器采集发动机转速，并将采集到的数据传输给发动机控制单元，所述发动机控制单元根据尿素喷嘴温度脉普得到所述废气流量、所述排气温度以及所述发动机转速下的尿素喷嘴温度；b、通过第二温度传感器采集环境温度，并将采集到的数据传输给所述发动机控制单元，所述发动机控制单元根据所述环境温度的修正系数对所述尿素喷嘴温度进行修正；c、通过压力传感器采集发动机出水管压力，并将采集到的数据传输给所述发动机控制单元，所述发动机控制单元根据流量脉普得到修正后的所述尿素喷嘴温度、所述发动机转速和所述发动机出水管压力下所需的流量；d、尿素喷嘴进水管上安装有水泵，所述发动机控制单元根据水泵转速脉普得到所述流量下所需的水泵转速，所述发动机控制单元通过第一控制器控制所述水泵达到所述水泵转速。

进一步的，步骤c与步骤d之间还包括步骤c1：所述尿素喷嘴上安装有用于控制所述尿素喷嘴进水管流量的蝶阀，所述发动机控制单元根据蝶阀开度脉普得到所述流量和所述发动机转速下所需的蝶阀开度，所述发动机控制单元控制所述蝶阀达到所述蝶阀开度，直到所述蝶阀开度达到100％。

进一步的，所述蝶阀由所述发动机控制单元通过第二控制器进行控制。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

由于本发明的尿素喷射系统包括发动机本体、发动机出水管、尿素喷嘴和尿素喷嘴进水管，发动机出水管与尿素喷嘴进水管连通，还包括发动机控制单元、水泵和第一控制器，水泵安装在尿素喷嘴进水管上，水泵由第一控制器进行控制，第一控制器由发动机控制单元进行控制；发动机控制单元电连接有用于检测废气流量的流量传感器、用于检测排气温度的第一温度传感器、用于检测发动机转速的转速传感器、用于检测环境温度的第二温度传感器以及用于检测发动机出水管压力的压力传感器，发动机控制单元通过第一控制器可实时控制水泵调节流入尿素喷嘴的流量，保证尿素喷嘴一致处于合适的温度，提高了尿素喷射系统的冷却能力。

本发明的尿素喷射系统的控制方法通过发动机控制单元实时监测各工况及环境温度下的尿素喷嘴的温度，及时通过附水泵转速控制来调节冷却液的流量，从而保证尿素喷嘴一致处于合适的温度，提高了尿素喷射系统的冷却能力。

综上所述，本发明的尿素喷射系统及控制方法解决了现有技术中主动再生过程中高温烤化喷嘴接插件、烤化线束及烤坏喷嘴的问题，本发明的尿素喷射系统及控制方法可解决尿素喷嘴高温烤坏的问题，并实时根据尿素喷嘴的温度进行冷却液流量的智能控制，使尿素喷嘴一直处于合适的温度，有效提高了尿素喷射系统的冷却能力。

附图说明

图1是本发明尿素喷射系统的原理示意图；

图2是本发明尿素喷射系统的控制方法的控制策略图；

图中，1-发动机出水管，2-尿素喷嘴进水管，3-水泵，4-蝶阀，5-尿素喷嘴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本说明书中涉及到的方位均以附图所示为准，仅代表相对位置关系，不代表绝对位置关系。

实施例一：

如图1所示，一种尿素喷射系统，包括发动机本体、发动机出水管1、尿素喷嘴5和尿素喷嘴进水管2，发动机出水管1与尿素喷嘴进水管2连通，还包括发动机控制单元、水泵3和第一控制器m1，水泵3安装在尿素喷嘴进水管2上，水泵3由第一控制器m1进行控制，第一控制器m1由发动机控制单元mcu进行控制。发动机控制单元mcu电连接有用于检测废气流量的流量传感器、用于检测排气温度的第一温度传感器、用于检测发动机转速的转速传感器、用于检测环境温度的第二温度传感器以及用于检测发动机出水管1压力的压力传感器(上述传感器图中均未示出)。

其中，第一控制器m1为由发动机控制单元mcu控制的电机、马达等转动机构，优选为伺服电机，该伺服电机与水泵3传动连接。

尿素喷嘴5还安装有用于控制尿素喷嘴进水管2流量的蝶阀4，发动机控制单元mcu控制蝶阀开度，发动机控制单元mcu通过第二控制器m2控制蝶阀4的开度，第二控制器m2也可以为伺服电机。可将尿素喷嘴进水管2的管径适当增大，当尿素喷嘴5温度较低时，先通过蝶阀4对流量进行控制。当蝶阀4开度达到100％后，仍不能达到所需的冷却液流量，可通过控制水泵3转速来进一步增大。

本发明的尿素喷射系统进行控制时，首先发动机控制单元mcu根据发动机工况(发动机转速、排气温度和废气流量)得到尿素喷嘴5的温度(标定脉普)，并经环境温度修正。其次，根据修正后的尿素喷嘴温度、该发动机转速和发动机出水管1压力得到所需的冷却液流量(标定脉普)，再根据该流量和发动机转速得到所需的蝶阀开度(标定脉普)，并通过第二控制器m2执行。最后，当蝶阀开度达到最大而而所述流量更高时，根据所需冷却液流量计算所需水泵3的转速，通过第一控制器m1对水泵3进行控制来实现冷却液流量的进一步增大。

实施例二：

如图2所示，一种尿素喷射系统的控制方法，包括以下步骤：

a、通过流量传感器采集废气流量、第一温度传感器采集排气温度以及转速传感器采集发动机转速，并将采集到的数据传输给发动机控制单元mcu，发动机控制单元mcu根据尿素喷嘴温度脉普得到该废气流量、排气温度以及发动机转速下的尿素喷嘴温度。其中，尿素喷嘴温度脉普是在尿素喷嘴5阀体部位安装一个用来测试喷嘴温度(只在标定时使用)的温度传感器，在发动机标定试验台架上进行标定，明确各工况下(废气流量、排气温度、发动机转速)尿素喷嘴5的温度后形成的，同时标定环境温度的修正系数。

b、通过第二温度传感器采集环境温度，并将采集到的数据传输给发动机控制单元mcu，发动机控制单元mcu根据环境温度的修正系数对尿素喷嘴温度进行修正。其中，环境温度的修正系数提前标定得到。

c、尿素喷嘴进水管2上安装有水泵3，通过压力传感器采集发动机出水管1压力，并将采集到的数据传输给发动机控制单元mcu，发动机控制单元mcu根据流量脉普得到修正后的尿素喷嘴温度、该发动机转速和发动机出水管1压力下所需的流量。由于发动机转速一定，出水管压力一定，通过尿素喷嘴温度可提前计算计算出所需冷却液的流量，得出流量脉普。

c1、尿素喷嘴5上安装有用于控制尿素喷嘴进水管2流量的蝶阀4，发动机控制单元mcu根据蝶阀开度脉普得到该流量和发动机转速下所需的蝶阀开度，发动机控制单元mcu控制蝶阀4达到该蝶阀开度，直到蝶阀开度达到100％。其中，蝶阀4由发动机控制单元mcu通过第二控制器m2进行控制，第二控制器m2可以为伺服电机。

d、发动机控制单元mcu根据水泵转速脉普得到该流量下所需的水泵转速，发动机控制单元mcu通过第一控制器m1控制水泵3达到该水泵转速。其中，水泵转速脉普通过提前标定不同流量下水泵3的转速形成，第一控制器m1可以为伺服电机。

本发明的尿素喷射系统及控制方法通过在尿素喷嘴进水管上设置蝶阀和水泵，根据发动机工况对冷却液流量进行实时控制，可保证保证尿素喷嘴一种处于合适的温度，从而提升了尿素喷射系统的冷却能力。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应该理解，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，这些仅仅是举例说明，本发明的保护范围是由所述权利要求书限定。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，在没有经过任何创造性的劳动下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。