一种缸内离子电流与尿素喷射的内燃机氮氧化物排放闭环控制系统
专利类型：发明专利
语 言：中文
申 请 号：CN201910139040.7
申 请 日：20190225
发 明 人：康哲
申 请 人：重庆大学
申请人地址：400044 重庆市沙坪坝区沙正街174号
公 开 日：20190614
公 开 号：CN109882270A
代 理 人：王翔
代理机构：重庆缙云专利代理事务所(特殊普通合伙)
摘 要：本发明公开了一种缸内离子电流与尿素喷射的内燃机氮氧化物排放闭环控制系统,包括尿素箱、高温水管、加热控制阀、液位与温度传感器、高压尿素泵、高压尿素共轨、尿素直喷喷嘴、内燃机机体、进气歧管、排气歧管、氮氧化物传感器、离子电流传感器、离子电流信号处理装置和闭环控制器；本发明显著改善内燃机排放特性的能力,有效避免尿素喷射过程中的结晶现象,精确优化尿素喷射量以实现极高的氮氧化物排放抑制。
主 权 项：1.一种缸内离子电流与尿素喷射的内燃机氮氧化物排放闭环控制系统,其特征在于：包括所述尿素箱(1)、高温水管(2)、加热控制阀(3)、液位与温度传感器(4)、高压尿素泵(5)、高压尿素共轨(6)、尿素直喷喷嘴(7)、内燃机机体(8)、进气歧管(9)、排气歧管(10)、氮氧化物传感器(11)、离子电流传感器(12)、离子电流信号处理装置(13)和闭环控制器(14)；所述高温水管(2)安装在所述尿素箱(1)上；所述加热控制阀(3)安装在所述高温水管(2)上,能够调节所述高温水管(2)内的流量；所述加热控制阀(3)与所述闭环控制器(14)电连接；所述液位与温度传感器(4)安装在所述尿素箱(1)内；所述液位与温度传感器(4)采集所述尿素箱(1)内常压尿素溶液的液位与温度数据,并将数据信号输入至所述闭环控制器(14),所述闭环控制器(14)接收该数据信号,当尿素溶液温度过低时,所述闭环控制器(14)通过调整闭环控制器(14)中的输出信号占空比,并配合不同的比例系数、积分系数和差分系数,向所述加热控制阀(3)输出控制指令,将加热控制阀(3)完全打开,当尿素溶液温度已达到目标控制温度后,所述闭环控制器(14)通过调整闭环控制器(14)中的输出信号占空比,并配合不同的比例系数、积分系数和差分系数,向所述加热控制阀(3)输出控制指令,将加热控制阀(3)完全关闭；所述高压尿素泵(5)通过导管连接所述尿素箱(1)；所述高压尿素泵(5)与所述闭环控制器(14)电连接；所述高压尿素共轨(6)通过所述导管连接所述高压尿素泵(5)；所述高压尿素共轨(6)上设有轨压传感器；所述尿素直喷喷嘴(7)位于内燃机的燃烧室内,其通过所述导管连接所述高压尿素共轨(6)；所述尿素直喷喷嘴(7)与所述闭环控制器(14)电连接；所述高压尿素泵(5)将所述尿素箱(1)中的常压尿素溶液加压后输送并储存在所述高压尿素共轨(6)中；所述轨压传感器测量出所述高压尿素共轨(6)的压力,并将数据信号输入至所述闭环控制器(14),所述闭环控制器(14)接收该数据信号,当目标轨压值低于当前轨压值时,向所述尿素泵(5)输出控制指令,切断尿素泵(5)的出口流量来降低当前轨压值使其向目标轨压值靠近,当目标轨压值高于当前轨压值,向所述尿素泵(5)输出控制指令,增加尿素泵(5)的出口流量来提高当前轨压值使其达到目标轨压值；当所述高压尿素共轨(6)将高压尿素溶液分配至所述尿素直喷喷嘴(7)时,所述闭环控制器(14)向所述尿素直喷喷嘴(7)输出由峰值保持电压占空比指令,并通过调整峰值保持电压占空比指令的起始时间与持续时间控制所述尿素直喷喷嘴(7)的喷射时刻与喷射脉宽,将高压尿素溶液喷入燃烧室内,进行催化转化反应；所述离子电流传感器(12)安装在所述内燃机机体(8)内；所述离子电流传感器(12)对燃烧室内的离子电流信号进行监测,并将监测数据输入至所述离子电流信号处理装置(13),所述离子电流信号处理装置(13)接收所述离子电流传感器(12)监测到的离子电流信号后进行信号处理,提取缸内氮氧化物含量信息；所述离子电流信号处理装置(13)将提取到的缸内氮氧化物含量信息通过CAN通讯协议与所述闭环控制器(14)进行通讯,将信号输出至所述闭环控制器(14)；所述闭环控制器(14)接收该信号,当缸内氮氧化物浓度高于控制阈值时,所述闭环控制器(14)调整喷射控制指令,向所述尿素直喷喷嘴(7)输出控制指令,控制所述尿素直喷喷嘴(7)的喷射脉宽与喷射时刻,当缸内氮氧化物浓度低于控制阈值时,所述闭环控制器(14)调整喷射控制指令,向所述尿素直喷喷嘴(7)输出控制指令,停止尿素直喷喷嘴(7)向缸内喷射尿素溶液。所述氮氧化物传感器(11)安装在所述排气歧管(10)上；所述氮氧化物传感器(11)对所述排气歧管(10)中的氮氧化物浓度进行监测,并将采集到的氮氧化物浓度信号输入至所述闭环控制器(14)中,所述闭环控制器(14)接收并处理该氮氧化物浓度信号,对离子电流传感器(12)检测到的缸内实时氮氧化物浓度数据进行修正,控制所述尿素直喷喷嘴(7)的喷射脉宽与喷射时刻。
关 键 词：
法律状态：
IPC专利分类号：F01N3/20;F01N11/00