CN115822787B - 一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统及控制方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种氨气‑柴油发动机后处理供氨系统及控制方法，包括：氨柴发动机，其包括向燃烧室内喷入柴油和液氨的双燃料喷嘴；液氨供给通路，其包括液氨存储罐，液氨存储罐通过发动机供氨管路与双燃料喷嘴连接；柴油供给通路，其包括燃油箱，燃油箱通过发动机供油管路与双燃料喷嘴连接；电子控制单元，其用于控制双燃料喷嘴在氨柴发动机的活塞到达压缩上止点前后向燃烧室内进行主喷和/或后喷液氨。本申请实现柴油和液氨的缸内直喷，采用柴油喷雾引燃氨气为氨柴发动机提供动力输出。在双燃料燃烧模式下，在缸内燃烧末期，通过双燃料喷嘴通过后喷方式向燃烧室内喷射氨气，借助排气气流用于向后处理器中提供氨气,实现NOx排放的催化还原。
Description
技术领域
本申请涉及双燃料发动机技术领域，特别涉及一种氨气-柴油发动 机后处理供氨系统及控制方法。
背景技术
伴随商用车排放污染物限值法规要求越来越高，为有效降低尾气 污染物排放达到环保法规要求，现有的车辆尤其是柴油机车辆上配置 有氮氧化物排放处理装置，即采用选择性催化还原技术路线。目前提 供还原剂的解决方案有应用尿素液的后处理系统和固态氨技术。
相关技术中，第一种方案通过向排放系统内加注尿素溶液，尿素 在高温环境下水解为氨气，氨气再与污染物氮氧化物反应将之还原为 无污染的氮气和水。这个过程中真正分解尾气中污染气体的有效物质 是氨气，尿素则仅是承载所需氨气的一种载体形式。
但是，上述技术存在以下问题：罐内尿素溶液溶质在低温下很容 易析出结晶，导致尿素溶液品质下降及堵塞喷射系统管路；另外在北 方冬季低温环境下尿素溶液易出现结冰，需要大功率加热，耗能高； 尿素溶液需要在160℃以上时才能分解成氨气，在发动机启动初期因排 气管路低温环境工况下不能分解出氨气、后处理系统不起作用。
另外，尿素溶液的有效成分氨的质量比只有14.25％，且需要去离 子水做溶剂，资源消耗大；尿素的水解过程有二氧化碳排放，增加了 尾气的碳排放。
第二种方案利用发动机排气的热量对固态氨存储设备进行加热， 使得其释放氨气。氨气通过喷嘴被喷射到SCR中，进而对尾气中的NOx 进行还原。但是，该技术对排气温度要求较高，发动机在怠速、低负 荷工况以及寒冷地区发动机排气温度较低，无法达到固态氨存储设备 分解产生氨气所需的温度,此时可能导致后处理失效，使得NOx排放超 标。
发明内容
本申请实施例提供一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统及控制 方法，以解决相关技术中发动机在怠速、低负荷工况以及寒冷地区发 动机排气温度较低，无法达到固态氨存储设备和尿素溶液分解产生氨 气所需的温度,此时可能导致后处理失效，使得NOx排放超标的问题。
本申请实施例第一方面提供了一种氨气-柴油发动机后处理供氨 系统，包括：
氨柴发动机，所述氨柴发动机包括向氨柴发动机的燃烧室内喷入 柴油和液氨的双燃料喷嘴；
液氨供给通路，所述液氨供给通路包括液氨存储罐，所述液氨存 储罐通过发动机供氨管路与双燃料喷嘴连接；
柴油供给通路，所述柴油供给通路包括燃油箱，所述燃油箱通过 发动机供油管路与双燃料喷嘴连接；
电子控制单元，所述电子控制单元控制双燃料喷嘴在氨柴发动机 的活塞到达压缩上止点前后向所述燃烧室内进行主喷和/或后喷液氨。
在一些实施例中：还包括与氨柴发动机连接的后处理器，所述后 处理器上设有液氨喷嘴，所述液氨喷嘴通过后处理供氨管路连接所述 液氨存储罐；
所述液氨喷嘴与所述电子控制单元连接，所述电子控制单元控制 液氨喷嘴向后处理器喷射设定流量的液氨。
在一些实施例中：所述后处理器上设有检测后处理器内氮氧化物 含量的氮氧化物传感器，所述氮氧化物传感器与电子控制单元连接；
所述电子控制单元根据氮氧化物含量，控制液氨喷嘴向后处理器 喷射设定流量的液氨。
在一些实施例中：所述液氨存储罐的出口设有连接发动机供氨管 路和后处理供氨管路的切断阀。
在一些实施例中：所述主喷的时刻在进气门关闭之后，所述后喷 的时刻在活塞到达上止点之后30°至35°之间。
本申请实施例第二方面提供了一种氨气-柴油发动机后处理供氨 系统的控制方法，所述方法使用上述任一实施例所述的氨气-柴油发动 机后处理供氨系统，所述方法包括以下步骤：
电子控制单元采集氨柴发动机转速信号，当氨柴发动机转速n从 n＝0转化为n≠0，此时氨柴发动机处于为启动工况；
电子控制单元控制双燃料喷嘴将燃油箱中的柴油通过发动机供油 管路喷入燃烧室内；
在启动工况下，氨柴发动机使用柴油单燃料模式运行，氮氧化物 传感器将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元；
电子控制单元根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，并控 制双燃料喷嘴将液氨通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随排气进入后 处理器。
在一些实施例中：所述方法还包括以下步骤：
电子控制单元采集氨柴发动机转速信号，当氨柴发动机转速n怠速 +50＜n＜2×n怠速，且氨柴氨柴发动机需求功率P<30％×P额，此时氨柴 发动机处于低速低负荷工况；
电子控制单元根据MAP图计算液氨喷射量，并控制双燃料喷嘴将 液氨存储罐中的液氨经发动机供氨管路通过主喷的方式先于柴油喷入 燃烧室内；
电子控制单元根据MAP图计算柴油喷射量，并控制双燃料喷嘴将 燃油箱中的柴油经发动机供油管路通过主喷的方式喷入燃烧室内；
在氨柴发动机压缩上止点，柴油喷雾压缩自燃，并引燃燃烧室内 的氨气，实现氨、柴双燃料运行模式；
在低速低负荷工况下，使用氨、柴双燃料运行模式，后处理器中 的氮氧化物传感器将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元；
电子控制单元根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，控制 双燃料喷嘴将液氨存储罐中的液氨经发动机供氨管路通过后喷的方式 喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器。
在一些实施例中：所述方法还包括以下步骤：
电子控制单元根据氨柴发动机转速信号，当氨柴发动机转速n怠速 +50＜n＜2×n怠速，且氨柴发动机需求功率P≥30％×P额，此时氨柴发动 机为低速中负荷工况，并采用柴、氨双燃料模式运行；
后处理器中的氮氧化物传感器将氮氧化物含量信号发送给电子控 制单元；
电子控制单元根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，并控 制液氨喷嘴将向后处理器喷射设定流量的液氨，实现对后处理器中氮 氧化物的催化还原。
在一些实施例中：所述方法还包括以下步骤：
电子控制单元根据氨柴发动机转速信号，当氨柴发动机转速n≥2× n怠速，此时氨柴发动机为高负荷工况，并采用柴、氨双燃料模式运行；
后处理器中的氮氧化物传感器将氮氧化物含量信号发送给电子控 制单元；
电子控制单元根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，并控 制双燃料喷嘴将液氨存储罐中的液氨经发动机供氨管路通过后喷的方 式喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器；
同时，电子控制单元控制液氨喷嘴将向后处理器喷射设定流量的 液氨，实现对后处理器中氮氧化物的催化还原。
在一些实施例中：所述主喷的时刻在进气门关闭之后，所述后喷 的时刻在活塞到达上止点之后30°至35°之间。
本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
本申请实施例提供了一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统及控 制方法，由于本申请的氨气-柴油发动机后处理供氨系统设置了氨柴发 动机，该氨柴发动机包括向氨柴发动机的燃烧室内喷入柴油和液氨的 双燃料喷嘴；液氨供给通路，该液氨供给通路包括液氨存储罐，液氨 存储罐通过发动机供氨管路与双燃料喷嘴连接；柴油供给通路，该柴 油供给通路包括燃油箱，燃油箱通过发动机供油管路与双燃料喷嘴连 接；电子控制单元，该电子控制单元控制双燃料喷嘴在氨柴发动机的 活塞到达压缩上止点前后向燃烧室内进行主喷和/或后喷液氨。
因此，本申请的氨气-柴油发动机后处理供氨系统采用双燃料喷嘴， 实现柴油和液氨的缸内直喷，采用柴油喷雾引燃氨气，在双燃料燃烧 模式下为氨柴发动机提供动力输出。在双燃料燃烧模式下，缸内不可 避免的会产生NOx排放，在缸内燃烧末期，通过双燃料喷嘴通过后喷 方式向燃烧室内喷射氨气，用于向后处理器提供氨气,实现NOx排放的 催化还原。解决了相关技术中发动机在怠速、低负荷工况以及寒冷地 区发动机排气温度较低，无法达到固态氨存储设备和尿素溶液分解产 生氨气所需的温度,导致后处理失效，使得NOx排放超标的问题。
本申请在冷启动和低负荷工况下，燃烧室内用于燃烧所需的氨气 量较少，同时NOx排放量也相对较低，此时通过双燃料喷嘴通过后喷 方式向燃烧室内喷射氨气，实现NOx排放的催化还原。在中负荷工况 下，NOx排放量增多，此时采用后处理器上的液氨喷嘴进行氨气喷施， 实现NOx排放的催化还原。在高负荷工况下，NOx排放量急剧增多，需 要大量氨气对NOx进行还原，此时采用双燃料喷嘴通过后喷方式向燃 烧室内喷射氨气和液氨喷嘴喷射氨气的复合喷射策略，对NOx进行还 原，降低了发动机的氮氧化物排放。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例 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 附图仅仅是本申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例的结构示意图。
附图标记：
1、液氨存储罐；2、氨柴发动机；3、燃油箱；4、后处理器；5、 双燃料喷嘴；6、液氨喷嘴；7、氮氧化物传感器；8、电子控制单元； 9、切断阀；L1、发动机供氨管路；L2、后处理供氨管路；L3、发动机 供油管路。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结 合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不 是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请 保护的范围。
本申请实施例提供了一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统及控 制方法，其能解决相关技术中发动机在怠速、低负荷工况以及寒冷地 区发动机排气温度较低，无法达到固态氨存储设备和尿素溶液分解产 生氨气所需的温度,此时可能导致后处理失效，使得NOx排放超标的问 题。
参见图1所示，本申请实施例第一方面提供了一种氨气-柴油发动 机后处理供氨系统，包括：
氨柴发动机2，该氨柴发动机2包括向氨柴发动机2的燃烧室内喷 入柴油和液氨的双燃料喷嘴5；该双燃料喷嘴5设有柴油控制入口和液 氨控制入口，柴油控制入口和液氨控制入口分别根据氨柴发动机2的 不同工况喷射设定流量的柴油和液氨。
液氨供给通路，该液氨供给通路包括液氨存储罐1，该液氨存储罐 1通过发动机供氨管路L1与双燃料喷嘴5连接；当双燃料喷嘴5的液 氨控制入口打开时，液氨存储罐1内的液氨经发动机供氨管路L1进入 双燃料喷嘴5，进而通过缸内直喷的方式向燃烧室喷射设定流量的液氨。
柴油供给通路，该柴油供给通路包括燃油箱3，该燃油箱3通过发 动机供油管路L3与双燃料喷嘴5连接。当双燃料喷嘴5的柴油控制入 口打开时，燃油箱3内的柴油经发动机供油管路L3进入双燃料喷嘴5， 进而通过缸内直喷的方式向燃烧室喷射设定流量的柴油。
电子控制单元8，该电子控制单元8与双燃料喷嘴5连接，电子控 制单元8控制双燃料喷嘴5在氨柴发动机2的活塞到达压缩上止点前 后向燃烧室内进行主喷或后喷液氨。
当氨柴发动机2处于冷启动和低负荷工况下，电子控制单元8控 制双燃料喷嘴5在氨柴发动机2的活塞到达压缩上止点后向燃烧室内 进行后喷液氨。
当氨柴发动机2处于中高负荷工况下，电子控制单元8控制双燃 料喷嘴5在氨柴发动机2的活塞到达压缩上止点前后向燃烧室内进行 主喷和后喷液氨。
后处理器4，该后处理器4与氨柴发动机2连接的，在后处理器4 上设有液氨喷嘴6，液氨喷嘴6通过后处理供氨管路L2连接液氨存储 罐1。液氨喷嘴6与电子控制单元8连接，电子控制单元8控制液氨喷 嘴6向后处理器4喷射设定流量的液氨。
在后处理器4上设有检测后处理器4内氮氧化物含量的氮氧化物 传感器7，该氮氧化物传感器7与电子控制单元8连接。电子控制单元 8根据氮氧化物含量，控制液氨喷嘴6向后处理器4喷射设定流量的液 氨。
在液氨存储罐1的出口设有连接发动机供氨管路L1和后处理供氨 管路L2的切断阀9，该切断阀9用于调节液氨存储罐1向发动机供氨 管路L1和后处理供氨管路L2供应液氨的压力和流量。
本申请实施例的氨气-柴油发动机后处理供氨系统采用双燃料喷 嘴5实现柴油和液氨的缸内直喷，在双燃料燃烧模式下，采用柴油喷 雾引燃氨气，为氨柴发动机提供动力输出。
在双燃料燃烧模式下，缸内不可避免的会产生NOx排放，在缸内 燃烧末期，通过双燃料喷嘴5通过后喷方式向燃烧室内喷射氨气，用 于向后处理器4提供氨气,实现NOx排放的催化还原。
本申请实施例中所述的主喷的时刻在进气门关闭之后，采用双燃 料喷嘴5实现柴油和液氨的缸内直喷，在双燃料燃烧模式下，采用柴 油喷雾引燃氨气，为氨柴发动机提供动力输出。
本申请实施例中所述的后喷的时刻在进气门关闭之后，双燃料喷 嘴5在曲轴运动至30°至35°之间实现液氨的缸内直喷，使喷射的氨气 和废气一同从燃烧室排出进入后处理器4内，在后处理器4内实现氮 氧化物的还原反应。
本申请实施例解决了相关技术中发动机在怠速、低负荷工况以及 寒冷地区发动机排气温度较低，无法达到固态氨存储设备和尿素溶液 分解产生氨气所需的温度,导致后处理失效，使得NOx排放超标的问题。
本申请实施例在冷启动和低负荷工况下，燃烧室内用于燃烧所需 的氨气量较少，同时NOx排放量也相对较低，此时双燃料喷嘴5通过 后喷方式向燃烧室内喷射氨气，实现NOx排放的催化还原。
在中负荷工况下，NOx排放量增多，此时采用后处理器4上的液氨 喷嘴6进行氨气喷施，实现NOx排放的催化还原。在高负荷工况下， NOx排放量急剧增多，需要大量氨气对NOx进行还原，此时采用双燃料 喷嘴5通过后喷方式向燃烧室内喷射氨气和液氨喷嘴6喷射氨气的复 合喷射策略，对NOx进行还原，降低了发动机的氮氧化物排放。
参见图1所示，本申请实施例第二方面提供了一种氨气-柴油发动 机后处理供氨系统的控制方法，该方法使用上述实施例所述的氨气-柴 油发动机后处理供氨系统，该方法包括以下步骤：
步骤1、电子控制单元8采集氨柴发动机2的转速信号，当氨柴发 动机2的转速n从n＝0转化为n≠0，此时判定氨柴发动机2处于为启动 工况。
步骤2、电子控制单元8控制双燃料喷嘴5将燃油箱3中的柴油通 过发动机供油管路L3喷入燃烧室内，以持续向氨柴发动机2提供柴油 燃料。
步骤3、在启动工况下，氨柴发动机2使用柴油单燃料模式运行， 氮氧化物传感器7将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元8。
步骤4、电子控制单元8根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射 量，并控制双燃料喷嘴5将液氨通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随 排气进入后处理器4。
MAP图为通过对该氨柴发动机2进行性能试验测得的数据进行优 化而得到，在氨柴发动机2不同转速和功率下输出设定的柴油和液氨。
本申请实施例在冷启动和低负荷工况下，燃烧室内用于燃烧所需 的氨气量较少，同时NOx排放量也相对较低，此时通过双燃料喷嘴5 通过后喷方式向燃烧室内喷射氨气，实现NOx排放的催化还原。
在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种 氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，该方法还包括以下步骤：
步骤5、电子控制单元8采集氨柴发动机2的转速信号，当氨柴发 动机2的转速n怠速+50＜n＜2×n怠速，且氨柴发动机2需求功率P<30％ ×P额，此时判断氨柴发动机2处于低速低负荷工况。
步骤6、电子控制单元8根据MAP图计算液氨喷射量，并控制双燃 料喷嘴5将液氨存储罐1中的液氨经发动机供氨管路L1通过主喷的方 式先于柴油喷入燃烧室内。
步骤7、电子控制单元8根据MAP图计算柴油喷射量，并控制双燃 料喷嘴5将燃油箱3中的柴油经发动机供油管路L3通过主喷的方式喷 入燃烧室内，主喷的时刻在在进气门关闭之后。
步骤8、在氨柴发动机2压缩上止点，柴油喷雾压缩自燃，并引燃 燃烧室内的氨气，实现氨、柴双燃料运行模式。
步骤9、在低速低负荷工况下，使用氨、柴双燃料运行模式，后处 理器4中的氮氧化物传感器7将氮氧化物含量信号发送给电子控制单 元8。
步骤10、电子控制单元8根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷 射量，控制双燃料喷嘴5将液氨存储罐1中的液氨经发动机供氨管路L1通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器4。后喷的 时刻在活塞到达上止点之后30°至35°之间。
本申请实施例在双燃料燃烧模式下，缸内不可避免的会产生NOx 排放，在缸内燃烧末期，通过双燃料喷嘴5通过后喷方式向燃烧室内 喷射氨气，用于向后处理器4提供氨气,实现NOx排放的催化还原。
在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种 氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，该方法还包括以下步骤：
步骤11、电子控制单元8采集氨柴发动机2转速信号，当氨柴发 动机2的转速n怠速+50＜n＜2×n怠速，且氨柴发动机需求功率P≥30％×P 额，判断此时氨柴发动机2为低速中负荷工况，并采用柴、氨双燃料模 式运行。
步骤12、后处理器4中的氮氧化物传感器7将氮氧化物含量信号 发送给电子控制单元8。
步骤13、电子控制单元8根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷 射量，并控制液氨喷嘴6将向后处理器4喷射设定流量的液氨，实现 对后处理器4中氮氧化物的催化还原。
本申请实施例在双燃料燃烧模式的中负荷工况下，NOx排放量增多， 此时采用后处理器4上的液氨喷嘴6进行氨气喷施，实现NOx排放的 催化还原。
在一些可选实施例中：参见图1所示，本申请实施例提供了一种 氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，该方法还包括以下步骤：
步骤14、电子控制单元8采集氨柴发动机2转速信号，当氨柴发 动机2的转速n≥2×n怠速，此时判断氨柴发动机2为高负荷工况，并采 用柴、氨双燃料模式运行。
步骤15、后处理器4中的氮氧化物传感器7将氮氧化物含量信号 发送给电子控制单元8。
步骤16、电子控制单元8根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷 射量，并控制双燃料喷嘴5将液氨存储罐1中的液氨经发动机供氨管 路L1通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器4。
同时，电子控制单元8控制液氨喷嘴6将向后处理器4喷射设定 流量的液氨，实现对后处理器4中氮氧化物的催化还原。
本申请实施例在高负荷工况下，NOx排放量急剧增多，需要大量氨 气对NOx进行还原，此时采用双燃料喷嘴5通过后喷方式向燃烧室内 喷射氨气和液氨喷嘴6喷射氨气的复合喷射策略，对NOx进行还原， 降低了发动机的氮氧化物排放。
工作原理
本申请实施例提供了一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统及控 制方法，由于本申请的氨气-柴油发动机后处理供氨系统设置了氨柴发 动机2，该氨柴发动机2包括向氨柴发动机2的燃烧室内喷入柴油和液 氨的双燃料喷嘴5；液氨供给通路，该液氨供给通路包括液氨存储罐1， 液氨存储罐1通过发动机供氨管路L1与双燃料喷嘴5连接；柴油供给 通路，该柴油供给通路包括燃油箱3，燃油箱3通过发动机供油管路 L3与双燃料喷嘴5连接；电子控制单元8，该电子控制单元8控制双 燃料喷嘴5在氨柴发动机2的活塞到达压缩上止点前后向燃烧室内进 行主喷和/或后喷液氨。
因此，本申请的氨气-柴油发动机后处理供氨系统采用双燃料喷嘴 5，实现柴油和液氨的缸内直喷，采用柴油喷雾引燃氨气，在双燃料燃 烧模式下为氨柴发动机2提供动力输出。在双燃料燃烧模式下，缸内 不可避免的会产生NOx排放，在缸内燃烧末期，通过双燃料喷嘴5通 过后喷方式向燃烧室内喷射氨气，用于向后处理器4提供氨气,实现 NOx排放的催化还原。解决了相关技术中发动机在怠速、低负荷工况以 及寒冷地区发动机排气温度较低，无法达到固态氨存储设备和尿素溶 液分解产生氨气所需的温度,导致后处理失效，使得NOx排放超标的问 题。
本申请在冷启动和低负荷工况下，燃烧室内用于燃烧所需的氨气 量较少，同时NOx排放量也相对较低，此时通过双燃料喷嘴5通过后 喷方式向燃烧室内喷射氨气，实现NOx排放的催化还原。在中负荷工 况下，NOx排放量增多，此时采用后处理器4上的液氨喷嘴6进行氨气 喷施，实现NOx排放的催化还原。在高负荷工况下，NOx排放量急剧增 多，需要大量氨气对NOx进行还原，此时采用双燃料喷嘴5通过后喷 方式向燃烧室内喷射氨气和液氨喷嘴6喷射氨气的复合喷射策略，对 NOx进行还原，降低了发动机的氮氧化物排放。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示 的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于 描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具 有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请 的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连 接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接， 或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连， 也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本 领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请 中的具体含义。
需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的 关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来， 而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系 或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在 涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品 或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素， 或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没 有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排 除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同 要素。
以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理 解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说 将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精 神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限 制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖 特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于，包括：
氨柴发动机(2)，所述氨柴发动机(2)包括向氨柴发动机(2)的燃烧室内喷入柴油和液氨的双燃料喷嘴(5)；
液氨供给通路，所述液氨供给通路包括液氨存储罐(1)，所述液氨存储罐(1)通过发动机供氨管路(L1)与双燃料喷嘴(5)连接；
柴油供给通路，所述柴油供给通路包括燃油箱(3)，所述燃油箱(3)通过发动机供油管路(L3)与双燃料喷嘴(5)连接；
电子控制单元(8)，所述电子控制单元(8)控制双燃料喷嘴(5)在氨柴发动机(2)的活塞到达压缩上止点前后向所述燃烧室内进行主喷和/或后喷液氨；
所述方法包括以下步骤：
电子控制单元(8)采集氨柴发动机(2)转速信号，当氨柴发动机(2)转速n从n＝0转化为n≠0，此时氨柴发动机(2)处于为启动工况；
电子控制单元(8)控制双燃料喷嘴(5)将燃油箱(3)中的柴油通过发动机供油管路(L3)喷入燃烧室内；
在启动工况下，氨柴发动机(2)使用柴油单燃料模式运行，氮氧化物传感器(7)将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元(8)；
电子控制单元(8)根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，并控制双燃料喷嘴(5)将液氨通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器(4)；
电子控制单元(8)采集氨柴发动机(2)转速信号，当氨柴发动机转速n怠速+50＜n＜2×n怠速，且氨柴发动机(2)需求功率P<30％×P额，此时氨柴发动机(2)处于低速低负荷工况；
电子控制单元(8)根据MAP图计算液氨喷射量，并控制双燃料喷嘴将液氨存储罐(1)中的液氨经发动机供氨管路(L1)通过主喷的方式先于柴油喷入燃烧室内；
电子控制单元(8)根据MAP图计算柴油喷射量，并控制双燃料喷嘴(5)将燃油箱(3)中的柴油经发动机供油管路(L3)通过主喷的方式喷入燃烧室内；
在氨柴发动机(2)压缩上止点，柴油喷雾压缩自燃，并引燃燃烧室内的氨气，实现氨、柴双燃料运行模式；
在低速低负荷工况下，使用氨、柴双燃料运行模式，后处理器(4)中的氮氧化物传感器(7)将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元(8)；
电子控制单元(8)根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，控制双燃料喷嘴(5)将液氨存储罐(1)中的液氨经发动机供氨管路(L1)通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器(4)。
2.如权利要求1所述的一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
电子控制单元(8)根据氨柴发动机(2)转速信号，当氨柴发动机(2)转速n怠速+50＜n＜2×n怠速，且氨柴发动机(2)需求功率P≥30％×P额，此时氨柴发动机(2)为低速中负荷工况，并采用柴、氨双燃料模式运行；
后处理器(4)中的氮氧化物传感器(7)将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元(8)；
电子控制单元(8)根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，并控制液氨喷嘴(6)将向后处理器(4)喷射设定流量的液氨，实现对后处理器(4)中氮氧化物的催化还原。
3.如权利要求1或2所述的一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
电子控制单元(8)根据氨柴发动机(2)转速信号，当氨柴发动机(2)转速n≥2×n怠速，此时氨柴发动机(2)为高负荷工况，并采用柴、氨双燃料模式运行；
后处理器(4)中的氮氧化物传感器(7)将氮氧化物含量信号发送给电子控制单元(8)；
电子控制单元(8)根据氮氧化物含量和MAP图计算液氨喷射量，并控制双燃料喷嘴(5)将液氨存储罐(1)中的液氨经发动机供氨管路(L1)通过后喷的方式喷入燃烧室内，并随排气进入后处理器(4)；
同时，电子控制单元(8)控制液氨喷嘴(6)将向后处理器(4)喷射设定流量的液氨，实现对后处理器(4)中氮氧化物的催化还原。
4.如权利要求1所述的一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于：
所述主喷的时刻在进气门关闭之后，所述后喷的时刻在活塞到达上止点之后30°至35°之间。
5.如权利要求1所述的一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于：
还包括与氨柴发动机(2)连接的后处理器(4)，所述后处理器(4)上设有液氨喷嘴(6)，所述液氨喷嘴(6)通过后处理供氨管路(L2)连接所述液氨存储罐(1)；
所述液氨喷嘴(6)与所述电子控制单元(8)连接，所述电子控制单元(8)控制液氨喷嘴(6)向后处理器(4)喷射设定流量的液氨。
6.如权利要求5所述的一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于：
所述后处理器(4)上设有检测后处理器(4)内氮氧化物含量的氮氧化物传感器(7)，所述氮氧化物传感器(7)与电子控制单元(8)连接；
所述电子控制单元(8)根据氮氧化物含量，控制液氨喷嘴(6)向后处理器(4)喷射设定流量的液氨。
7.如权利要求5所述的一种氨气-柴油发动机后处理供氨系统的控制方法，其特征在于：
所述液氨存储罐(1)的出口设有连接发动机供氨管路(L1)和后处理供氨管路(L2)的切断阀(9)。
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Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102414405A (zh) * | 2009-04-28 | 2012-04-11 | 丰田自动车株式会社 | 发动机的排气净化装置 |
| CN114151248A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-08 | 哈尔滨工程大学 | 液氨直冷-柴油双燃料一体化混合动力系统 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5049947B2 (ja) * | 2008-11-19 | 2012-10-17 | 日立造船株式会社 | アンモニアエンジンシステム |
| US8495974B2 (en) * | 2009-05-18 | 2013-07-30 | Vito Agosta | Fuel system and method for burning liquid ammonia in engines and boilers |
| US9869226B2 (en) * | 2013-06-07 | 2018-01-16 | Peerless Mfg. Co. | System and method for sequential injection of reagent to reduce NOx from combustion sources |
| US10876454B2 (en) * | 2018-11-08 | 2020-12-29 | Faurecia Emissions Control Technologies, Usa, Llc | Automotive exhaust aftertreatment system with multi-reductant injection and doser controls |
| KR102111503B1 (ko) * | 2019-05-14 | 2020-05-15 | 대우조선해양 주식회사 | 친환경 선박의 연료공급시스템 |
| CN114941562B (zh) * | 2022-05-24 | 2024-10-29 | 上海交通大学 | 柴油-氨双燃料发动机DeNOx用氨射流混合器及喷射方法 |
-
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102414405A (zh) * | 2009-04-28 | 2012-04-11 | 丰田自动车株式会社 | 发动机的排气净化装置 |
| CN114151248A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-03-08 | 哈尔滨工程大学 | 液氨直冷-柴油双燃料一体化混合动力系统 |
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