[发明专利]一种全工况降低柴油机NOx排放控制系统的控制方法

摘要

本发明涉及一种全工况降低柴油机NOx排放的控制系统及控制方法，它包括发动机、空气滤清器、压气机、与压气机同轴相连的涡轮机、进气中冷器、进气总管、排气总管、设置在排气总管上的λ传感器和进气管压力传感器、设置在发动机上的冷却液温度传感器、高响应扭矩传感器和高响应转速传感器、设置在排气管上的排气管压力传感器、设有空燃比计算程序的单片机、电控单元ECU、蝶阀、两个EGR阀及EGR冷却器。通过各传感器采集相应的信号传给电控单元，电控单元再根据相应的信号判断所处工况，进而控制蝶阀和两个EGR阀改变空燃比。本发明控制精度高，基于该系统可实现大的EGR率，并以空燃比为控制目标，能达到全工况范围降低NOx排放的目的。

主权项

1.一种全工况降低柴油机NOx排放控制系统的控制方法，该控制系统包括发动机(1)、空气滤清器(2)、与空气滤清器(2)相连的压气机(3)、与压气机(3)同轴相连的涡轮机(4)、进气中冷器(5)、通过进气支管(16)连接在发动机(1)上的进气总管(6)、通过排气支管(17)连接在发动机(1)上的排气总管(7)，设置在涡轮机(4)出口端的排气管中的蝶阀(18)、B回路中的与涡轮机(4)出口端的排气管和空气滤清器(2)出口端进气管相连的EGR阀Ⅰ(19)、A回路中的与排气总管(6)相连的EGR冷却器(20)、与进气总管(6)相连的EGR阀Ⅱ(21)、设置在排气总管(7)上的λ传感器(8)、设置在发动机(1)缸盖水套上的冷却液温度传感器(9)、设置在发动机(1)曲轴上的高响应扭矩传感器(10)和高响应转速传感器(11)、设置在进气总管(6)上的进气管压力传感器(12)、设置在排气总管(7)上的排气管压力传感器(13)、与λ传感器(8)通讯的设有计算空燃比程序的单片机(14)及电控单元ECU(15)；所述的空气滤清器(2)依次通过压气机(3)、进气中冷器(5)与发动机(1)上的进气总管(6)管路连通，所述的涡轮机(4)与发动机(1)上的排气总管(7)管路连通；所述的A回路是从涡轮机(4)前排气总管(7)引出，经EGR冷却器(20)、EGR阀Ⅱ(21)至进气总管(6)；所述的B回路是从涡轮机(4)后引出，经EGR阀Ⅰ(19)至压气机(3)前，与空气一同经压缩进入进气总管(6)；所述的蝶阀(18)设置在涡轮机(4)出口端的排气管中；所述的λ传感器(8)与设有空燃比计算程序的单片机(14)通讯连接，设有空燃比计算程序的单片机(14)与电控单元ECU(15)通讯连接；所述的蝶阀(18)、EGR阀Ⅰ(19)及EGR阀Ⅱ(21)与电控单元ECU(15)控制连接；所述的高响应扭矩传感器(10)和高响应转速传感器(11)分别与电控单元ECU(15)通讯连接，用以提供电控单元ECU(15)判断发动机(1)工况的信号；所述的冷却液温度传感器(9)与电控单元ECU(15)通讯连接，用以提供电控单元ECU(15)判断冷却液温度的信号；所述的进气管压力传感器(12)和排气管压力传感器(13)分别与电控单元ECU(15)通讯连接，用以提供电控单元ECU(15)判断进排气压差的信号；其特征在于，包括以下步骤：A、首先根据NOx控制目标的实际需求以及试验标定值，在电控单元ECU(15)中设置目标空燃比；B、λ传感器(8)实时采集过量空气系数信号传入到设有空燃比计算程序的单片机(14)中，单片机实时计算瞬时空燃比并将实际空燃比参数信号传给电控单元ECU(15)；同时，冷却液温度传感器(9)、高响应扭矩传感器(10)、高响应转速传感器(11)和进气管压力传感器(12)实时采集冷却液温度、扭矩、转速及进排气压差参数信号并传给电控单元ECU(15)；C、电控单元ECU(15)通过高响应扭矩传感器(10)和高响应转速传感器(11)分别采集的转速和扭矩信号来快速判断发动机(1)所处工况；D、当柴油机处于起动和热机工况时，执行步骤H；E、当柴油机处于怠速及负荷小于10％工况时，判断是否冷却液温度T<65℃，若冷却液温度未达到65℃，执行步骤H，若冷却液温度达到65℃，执行步骤I，使冷却液温度维持在65℃左右；F、当柴油机处于10％‑90％负荷工况时，判断是否实际空燃比大于目标空燃比，若实际空燃比大于目标空燃比，执行步骤I，空燃比下降，直至实际空燃比与目标空燃比差值为零时，保持此时蝶阀(18)、EGR阀Ⅰ(19)和EGR阀Ⅱ(21)开度不变；若实际空燃比小于等于目标空燃比，执行步骤H；G、当柴油机处于负荷超过90％工况时，执行步骤H；H、不引入EGR，A、B回路中的EGR阀Ⅱ(21)和EGR阀Ⅰ(19)均关闭；I、判断是否排气管压力大于进气管压力，若排气管压力大于排进气管压力时，从A回路引入EGR，蝶阀(18)全开，B回路上的EGR阀Ⅰ(19)关闭，根据电控单元ECU(15)指令调整EGR阀Ⅱ(21)开度；若排气管压力小于进气管压力时，从B回路引入EGR，A回路上的EGR阀Ⅱ(21)关闭，根据电控单元ECU(15)指令调整蝶阀(18)转动角度和EGR阀Ⅰ(19)开度。