本發(fā)明屬于發(fā)動(dòng)機(jī)后處理控制領(lǐng)域，尤其涉及一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR(Selective Catalyst Reduction，選擇性催化還原反應(yīng)器)裝置、控制方法及其控制裝置。

背景技術(shù)：

針對(duì)機(jī)動(dòng)車的排放物，人們采用各種各樣的方法手段來(lái)消除其含有的有害物質(zhì)。SCR技術(shù)是降低柴油機(jī)NOx排放的一種非常有效的方法。發(fā)動(dòng)機(jī)SCR后處理技術(shù)是將還原劑尿素水溶液噴入到發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中，在廢氣溫度和氣流的作用下，尿素能快速分解釋放出氨，將NOx還原為氮?dú)猓_(dá)到降低NOx的效果。尿素水溶液由于具有性能穩(wěn)定、化學(xué)反應(yīng)簡(jiǎn)單、所需還原劑相對(duì)量少等優(yōu)點(diǎn)而得到人們的推廣和使用。

現(xiàn)有技術(shù)中主要采用電控發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合SCR系統(tǒng)，電控發(fā)動(dòng)機(jī)具有電控單元，電控發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝各種傳感器，各傳感器獲取SCR系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的原機(jī)氮氧化物排放、廢氣流量、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度等信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送至電控單元，電控單元計(jì)算得到需求尿素噴射量，并控制尿素噴射控制單元(DCU，Dosing Control Unit)實(shí)現(xiàn)尿素噴射。

隨著國(guó)際排放法規(guī)IMO Tier III的規(guī)定施行，對(duì)船機(jī)排放要求越來(lái)越嚴(yán)格。但目前國(guó)內(nèi)船機(jī)排放無(wú)法滿足IMO Tier III排放法規(guī)，通過(guò)將船用發(fā)動(dòng)機(jī)替換為電控發(fā)動(dòng)機(jī)，再增加SCR系統(tǒng)，可以滿足IMO Tier III排放法規(guī)，但對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的變動(dòng)較大，成本較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)后處理SCR控制裝置及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中為滿足IMO Tier III排放法規(guī)，對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)改動(dòng)較大，成本較高的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，應(yīng)用于機(jī)械泵船機(jī)，包括：機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)、選擇性催化還原反應(yīng)器SCR、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、SCR上游溫度傳感器、尿素噴射系統(tǒng)和尿素噴射控制單元；

所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)包括進(jìn)氣管和排氣管；

所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器位于所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)上，用于檢測(cè)所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至所述尿素噴射控制單元；

所述進(jìn)氣壓力和溫度傳感器位于所述進(jìn)氣管上，用于檢測(cè)所述進(jìn)氣管內(nèi)進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度，并將進(jìn)氣壓力信號(hào)和進(jìn)氣溫度信號(hào)發(fā)送至所述尿素噴射控制單元；

所述SCR上游溫度傳感器位于所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)和SCR之間的排氣管上，用于檢測(cè)所述排氣管內(nèi)的排氣溫度，并將排氣溫度信號(hào)發(fā)送至所述尿素噴射控制單元；

所述尿素噴射控制單元根據(jù)所述排氣溫度信號(hào)、所述轉(zhuǎn)速信號(hào)、所述進(jìn)氣壓力信號(hào)和所述進(jìn)氣溫度信號(hào)，計(jì)算得到尿素需求噴射量并控制所述尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。

優(yōu)選地，所述尿素噴射系統(tǒng)包括：尿素箱、尿素泵、尿素噴嘴、尿素箱溫度傳感器、尿素箱液位傳感器和泵壓傳感器。

優(yōu)選地，所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)包括一路進(jìn)排氣系統(tǒng)，所述進(jìn)排氣系統(tǒng)包括一路進(jìn)氣管和一路排氣管。

優(yōu)選地，所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)包括多路進(jìn)排氣系統(tǒng)，每路進(jìn)排氣系統(tǒng)均包括一路進(jìn)氣管和一路排氣管，且每路進(jìn)排氣系統(tǒng)之間相互獨(dú)立；

每路進(jìn)排氣系統(tǒng)均包括一所述進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、一所述SCR上游溫度傳感器、一所述尿素噴射控制單元、一所述尿素泵、一所述泵壓傳感器和一所述尿素噴嘴；

多路進(jìn)排氣系統(tǒng)共用一個(gè)所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)、所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、所述尿素箱、所述尿素箱液位傳感器和所述尿素箱溫度傳感器。

本發(fā)明還包括一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法，應(yīng)用于機(jī)械泵船機(jī)，所述控制方法基于上面任意一項(xiàng)所述的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，包括：

獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和噴油量；

根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、所述進(jìn)氣壓力和所述進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到進(jìn)氣量；

根據(jù)所述噴油量和所述進(jìn)氣量，得到排氣流量；

根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述噴油量標(biāo)定出氮氧化物的原始排放和氨氣的轉(zhuǎn)化效率；

依據(jù)所述排氣流量，將所述氮氧化物的原始排放轉(zhuǎn)換為氮氧化物的質(zhì)量流量；

依據(jù)氮氧化物的質(zhì)量流量以及所述氨氣的轉(zhuǎn)化效率計(jì)算得到氨氣的需求噴射量；

將所述氨氣的需求噴射量轉(zhuǎn)換為尿素需求噴射量；

控制所述尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素至所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中。

優(yōu)選地，所述獲取噴油量具體為：

通過(guò)油門尺寸條傳感器檢測(cè)油箱中液位變化，得到噴油量。

優(yōu)選地，所述獲取噴油量具體為：

根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述進(jìn)氣壓力標(biāo)定所述噴油量。

優(yōu)選地，所述根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、所述進(jìn)氣壓力和所述進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到進(jìn)氣量具體包括：

獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到充量系數(shù)；

根據(jù)以下公式計(jì)算得到進(jìn)氣量：

$m=\frac{PV}{RT}$

其中，m為進(jìn)氣量的質(zhì)量、P為進(jìn)氣壓力、V為氣體標(biāo)準(zhǔn)體積、T為進(jìn)氣溫度，R為氣體常數(shù)。

本發(fā)明還提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制裝置，包括：

信號(hào)獲取模塊，所述信號(hào)獲取模塊用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度和噴油量；

計(jì)算模塊，所述計(jì)算模塊用于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、所述進(jìn)氣壓力和所述進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到進(jìn)氣量，以及根據(jù)所述噴油量和所述進(jìn)氣量，得到排氣流量；

標(biāo)定模塊，所述標(biāo)定模塊用于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述噴油量標(biāo)定出氮氧化物的原始排放和氨氣的轉(zhuǎn)化效率；

第一轉(zhuǎn)換模塊，所述第一轉(zhuǎn)換模塊用于依據(jù)所述排氣流量，將所述氮氧化物的原始排放轉(zhuǎn)化為氮氧化物的質(zhì)量流量；

第二轉(zhuǎn)換模塊，所述第二轉(zhuǎn)換模塊用于將所述氨氣的需求噴射量轉(zhuǎn)換為尿素需求噴射量；

控制模塊，所述控制模塊用于控制所述尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素至所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中。

經(jīng)由上述的技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，包括機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)、選擇性催化還原反應(yīng)器SCR、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、SCR上游溫度傳感器、尿素噴射系統(tǒng)和尿素噴射控制單元。保留船用的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)尿素噴射控制單元處理發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度等各信號(hào)，得到尿素需求噴射量，實(shí)現(xiàn)尿素噴射的控制。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中用電控發(fā)動(dòng)機(jī)替換機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)方式，僅在原發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上增加了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、SCR上游溫度傳感器三個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)，對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的變動(dòng)較小，其成本較低，同時(shí)還能匹配SCR系統(tǒng)，使得船機(jī)的排放滿足IMO Tier III排放法規(guī)。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法，通過(guò)獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度等信息，通過(guò)新的計(jì)算方法，得到尿素需求噴射量，從而實(shí)現(xiàn)尿素的噴射，所述控制方法實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)有技術(shù)中電控發(fā)動(dòng)機(jī)的控制方法的目的。

進(jìn)一步地，本發(fā)明還提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制裝置，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度等信息，實(shí)現(xiàn)尿素需求噴射量的計(jì)算以及控制尿素的噴射。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法流程圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的尿素需求噴射量的計(jì)算過(guò)程示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制裝置示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

相關(guān)術(shù)語(yǔ)解釋：

SCR：Selective Catalyst Reduction，選擇性催化還原反應(yīng)器，通過(guò)尿素噴射系統(tǒng)，用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物進(jìn)行還原。

DCU：Dosing Control Unit，尿素噴射控制單元，通過(guò)收集發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)信號(hào)，對(duì)SCR系統(tǒng)需求尿素噴射量進(jìn)行計(jì)算并控制尿素噴射。

ppm：氣體濃度單位，百萬(wàn)分之一。

現(xiàn)有技術(shù)中船用發(fā)動(dòng)機(jī)為機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)沒有傳感器裝置，無(wú)法提供SCR系統(tǒng)正常運(yùn)行所需要的原機(jī)氮氧化物排放、廢氣流量、發(fā)動(dòng)機(jī)排溫等信號(hào)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)尿素噴射功能。因此一般技術(shù)方案都是電控發(fā)動(dòng)機(jī)匹配SCR系統(tǒng)。

但通過(guò)將船機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)更改為電控發(fā)動(dòng)機(jī)，再匹配SCR系統(tǒng)能夠滿足IMO Tier III排放法規(guī)，但此種設(shè)計(jì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的變動(dòng)較大，造成成本較高。

基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，應(yīng)用于機(jī)械泵船機(jī)，如圖1所示，包括：機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)1、SCR2、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器3、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器4、SCR上游溫度傳感器5、尿素噴射系統(tǒng)和尿素噴射控制單元DCU7；機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)1包括進(jìn)氣管11和排氣管12；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器3位于機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)1上，用于檢測(cè)機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)1的轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速信號(hào)發(fā)送至尿素噴射控制單元7；進(jìn)氣壓力和溫度傳感器4位于進(jìn)氣管11上，用于檢測(cè)進(jìn)氣管11內(nèi)進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度，并將進(jìn)氣壓力信號(hào)和進(jìn)氣溫度信號(hào)發(fā)送至尿素噴射控制單元7；SCR上游溫度傳感器位于機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)1和SCR2之間的排氣管12上，用于檢測(cè)排氣管12內(nèi)的排氣溫度，并將排氣溫度信號(hào)發(fā)送至尿素噴射控制單元7；尿素噴射控制單元7根據(jù)排氣溫度信號(hào)、轉(zhuǎn)速信號(hào)、進(jìn)氣壓力信號(hào)和進(jìn)氣溫度信號(hào)，計(jì)算得到尿素需求噴射量并控制尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素。

所述尿素噴射系統(tǒng)包括：尿素箱61、尿素泵62、尿素噴嘴63、尿素箱溫度傳感器611、尿素箱液位傳感器612和泵壓傳感器621。尿素箱61用于盛放尿素水溶液，本實(shí)施例中所述尿素水溶液為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IS022241-1配置的尿素溶液，其濃度優(yōu)選為32％。尿素箱液位傳感器612用于測(cè)量尿素水溶液的液位高度；尿素箱溫度傳感器611用于測(cè)量尿素水溶液的溫度。

本實(shí)施例中所述尿素噴射系統(tǒng)與現(xiàn)有技術(shù)中的尿素噴射系統(tǒng)相同，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易得知其結(jié)構(gòu)及結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的功能，因此，本實(shí)施例中對(duì)此不再進(jìn)行贅述。

需要說(shuō)明的是，現(xiàn)有技術(shù)中電控發(fā)動(dòng)機(jī)具有電控單元以及獲取各種信號(hào)的傳感器，如獲取原機(jī)氮氧化物質(zhì)量流量的氮氧化物傳感器，根據(jù)獲得的信號(hào)計(jì)算尿素噴射需求量，從而控制尿素噴嘴實(shí)現(xiàn)尿素噴射的控制。但本實(shí)施例中提供的船機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)為機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)，其本身不具有電控單元，不能根據(jù)獲取的信號(hào)計(jì)算相應(yīng)的參數(shù)。因此，本實(shí)施例中通過(guò)尿素噴射控制單元獲得發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、SCR上游溫度傳感器上的信號(hào)，通過(guò)特殊的算法得到尿素噴射量，從而控制尿素噴嘴實(shí)現(xiàn)尿素噴射的控制。

本實(shí)施例中只涉及三種傳感器，因此尿素噴射控制單元處理的信號(hào)相較于電控單元處理的信號(hào)量少，且不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)本身的控制器。

本實(shí)施例中所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括多路進(jìn)排氣系統(tǒng)，也可以只包括一路進(jìn)排氣系統(tǒng)，當(dāng)所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)只包括一路進(jìn)排氣系統(tǒng)時(shí)，只需在現(xiàn)有的船用機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中增加SCR裝置，并對(duì)應(yīng)增加一個(gè)SCR上游傳感器、一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、一個(gè)進(jìn)氣壓力和溫度傳感器即可。

當(dāng)所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)包括多路進(jìn)排氣系統(tǒng)時(shí)，每路進(jìn)排氣系統(tǒng)均包括一路進(jìn)氣管和一路排氣管，且每路進(jìn)排氣系統(tǒng)之間相互獨(dú)立，為了保定尿素噴射的精度，減少SCR內(nèi)的尿素結(jié)晶，需要在每一路進(jìn)排氣系統(tǒng)均增加一進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、一SCR上游溫度傳感器、尿素噴射控制單元、尿素泵、泵壓傳感器和尿素噴嘴，每路進(jìn)排氣系統(tǒng)都有自己對(duì)應(yīng)的尿素噴射控制單元，控制每一路排氣管中的尿素噴射量。而對(duì)于可以共用的裝置，本實(shí)施例中多路進(jìn)排氣系統(tǒng)共用，所述共用的裝置為機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)以及尿素箱、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、尿素箱液位傳感器和尿素箱溫度傳感器。

所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管還包括空氣濾清器111和增壓中冷器112，另外本實(shí)施例中，所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置還包括其他結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例中對(duì)此不做限定。

本實(shí)施例中提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，保留了船用的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)尿素噴射控制單元處理發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度等各信號(hào)，得到尿素需求噴射量，實(shí)現(xiàn)尿素噴射的控制。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中用電控發(fā)動(dòng)機(jī)替換機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)方式，僅在原發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上增加了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、SCR上游溫度傳感器三個(gè)傳感器結(jié)構(gòu)，對(duì)船用發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的變動(dòng)較小，成本較低，同時(shí)還能匹配SCR系統(tǒng)，使得船機(jī)的排放滿足IMO Tier III排放法規(guī)。

進(jìn)一步的，本實(shí)施例提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置避免了使用氮氧化物傳感器獲得氮氧化物濃度，相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)而言，其成本進(jìn)一步降低。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法，應(yīng)用于機(jī)械泵船機(jī)，所述控制方法基于上一實(shí)施例中所述的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，如圖2所示和圖3所示，圖2為所述控制方法的流程圖，圖3為尿素噴射需求量的具體實(shí)例圖，所述控制方法包括：

步驟S101：獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度和噴油量；

本實(shí)施例中，尿素噴射控制單元獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是通過(guò)新增的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器測(cè)量得到，并發(fā)送至所述尿素噴射控制單元；進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度是通過(guò)新增的進(jìn)氣壓力和溫度傳感器測(cè)量得到，并發(fā)送至所述尿素噴射控制單元。

噴油量的獲取有兩種方式，一種是通過(guò)油門尺寸條傳感器檢測(cè)油箱中液位變化，得到噴油量，即油門尺寸條傳感器檢測(cè)一次油箱中的液位，在一次噴射后，再次檢測(cè)油箱中的液位，通過(guò)兩次液位差可以得到噴油量。另一種方式為標(biāo)定方式，根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述進(jìn)氣壓力標(biāo)定所述噴油量。以上兩種方式本實(shí)施例中不做限定，為獲得較為精確的噴油量，本實(shí)施例中優(yōu)選地，通過(guò)標(biāo)定方式獲得噴油量，如圖3中噴油量MAP所示。

步驟S102：根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、所述進(jìn)氣壓力和所述進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到進(jìn)氣量。

本實(shí)施例中根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、所述進(jìn)氣壓力和所述進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到進(jìn)氣量具體包括：

首先，依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到充量系數(shù)V，該計(jì)算公式為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，本實(shí)施例中對(duì)此不做詳述。

然后，根據(jù)以下公式計(jì)算得到進(jìn)氣量：

$m=\frac{PV}{RT}$

其中，m為進(jìn)氣量的質(zhì)量、P為進(jìn)氣壓力、V為氣體標(biāo)準(zhǔn)體積、T為進(jìn)氣溫度，R為氣體常數(shù)。

步驟S103：根據(jù)所述噴油量和所述進(jìn)氣量，得到排氣流量。

所述排氣流量為噴油量和進(jìn)氣量之和，如圖3中所述，將噴油量和進(jìn)氣量相加得到排氣流量，如下公式：

me_i＝mair_i+mfuel_i；

其中，i：進(jìn)排氣系統(tǒng)個(gè)數(shù)，i＝1,2,3……；me_i為排氣質(zhì)量流量，單位為kg/h；mair_i為進(jìn)氣量，單位為kg/h；mfuel_i為油耗量，也即噴油量，單位為kg/h。

步驟S104：根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述噴油量標(biāo)定出氮氧化物的原始排放和氨氣的轉(zhuǎn)化效率；

氮氧化物(NOx)的原始排放的單位為ppm，即所述氮氧化物的原始排放為Nox的濃度。而在尿素噴射需求量計(jì)算過(guò)程中，需要用到的是氮氧化物的質(zhì)量流量，因此，進(jìn)入步驟S105。

步驟S105：依據(jù)所述排氣流量，將所述氮氧化物的原始排放轉(zhuǎn)換為氮氧化物的質(zhì)量流量；

所述氮氧化物的原始排放轉(zhuǎn)換為氮氧化物的質(zhì)量流量的轉(zhuǎn)化公式為：

NOx濃度轉(zhuǎn)換公式(單位由ppm轉(zhuǎn)換為mg/s)：

NOx濃度*排氣流量*46/29*277.78

該轉(zhuǎn)換為單位轉(zhuǎn)換，本實(shí)施例中對(duì)此不再進(jìn)行詳述。需要說(shuō)明的是，現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)氮氧化物傳感器直接獲得NOx的質(zhì)量流量，而本實(shí)施例中只通過(guò)增加發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器、進(jìn)氣壓力和溫度傳感器、SCR上游溫度傳感器，并通過(guò)尿素噴射控制單元的計(jì)算得到NOx的質(zhì)量流量。由于氮氧化物傳感器的成本較高，而本實(shí)施例中避免使用氮氧化物傳感器直接獲得氮氧化物的濃度，從而使得機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，且成本大大降低。

步驟S106：依據(jù)氮氧化物的質(zhì)量流量以及所述氨氣的轉(zhuǎn)化效率計(jì)算得到氨氣的需求噴射量；

如圖3中所示，通過(guò)NOx與NH₃(氨氣)的化學(xué)計(jì)量比轉(zhuǎn)換得出NOx與NH₃完全反應(yīng)時(shí)NH₃的流量，再基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和噴油量標(biāo)定得到設(shè)定轉(zhuǎn)化效率MAP，將NH₃的流量乘以轉(zhuǎn)化效率，得到NH₃的噴射量，所述NH₃的噴射量即為NH₃的需求噴射量，可見，NH₃的需求噴射量是基于發(fā)動(dòng)機(jī)各個(gè)工況點(diǎn)、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度以及SCR溫度、排氣流量等參數(shù)決定的。

步驟S107：將所述氨氣的需求噴射量轉(zhuǎn)換為尿素需求噴射量；

將所述氨氣的需求噴射量轉(zhuǎn)換為尿素需求噴射量是通過(guò)以下函數(shù)實(shí)現(xiàn)的：

murea_i＝f(me_i,mNO_xi,η_SCR)

其中，i：進(jìn)排氣系統(tǒng)個(gè)數(shù)，i＝1,2,3……；me_i：排氣質(zhì)量流量，單位為kg/h；mair_i：進(jìn)氣量，單位為kg/h；mfuel_i：噴油量，單位為kg/h；murea_i：尿素噴射量，單位為kg/h；mNO_xi：氮氧化物質(zhì)量流量，單位為mg/s；η_SCR：氮氧化物轉(zhuǎn)化效率，單位為％。

步驟S108：控制所述尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素至所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中。

最后尿素噴射控制單元通過(guò)計(jì)算得到尿素噴射量后，控制尿素噴射系統(tǒng)中的尿素噴嘴，實(shí)現(xiàn)尿素是否進(jìn)行噴射，以及尿素噴射的量為多少。需要說(shuō)明的是，尿素噴射的開啟依據(jù)SCR上游排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速等信息，與現(xiàn)有技術(shù)相似，本實(shí)施例中不再進(jìn)行贅述。

本實(shí)施例提供一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法，用于控制上一實(shí)施例中提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置，本實(shí)施例中所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法通過(guò)DCU模塊，整合處理發(fā)動(dòng)機(jī)以及SCR的相關(guān)信號(hào)，如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度等信息，獲得發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量，進(jìn)一步得到NOx的質(zhì)量流量，從而計(jì)算得到尿素的需求噴射量，控制尿素噴嘴實(shí)現(xiàn)尿素的噴射。本發(fā)明實(shí)施例提供的控制方法，不依賴發(fā)動(dòng)機(jī)本身的的控制器，從而能夠應(yīng)用在機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)上，尤其是船用發(fā)動(dòng)機(jī)上，進(jìn)而使得船用發(fā)動(dòng)機(jī)的排放滿足國(guó)際法規(guī)。

同時(shí)，由于DCU處理的信號(hào)較少，相對(duì)于電控發(fā)動(dòng)機(jī)更有優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明的另一實(shí)施例提供了一種機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制裝置，如圖4所示，包括：信號(hào)獲取模塊10、計(jì)算模塊20、標(biāo)定模塊30、第一轉(zhuǎn)換模塊40、第二轉(zhuǎn)換模塊50、控制模塊60。

其中，信號(hào)獲取模塊10用于獲取發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度和噴油量，并將獲取的信息發(fā)送給計(jì)算模塊20；計(jì)算模塊20用于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、所述進(jìn)氣壓力和所述進(jìn)氣溫度，計(jì)算得到進(jìn)氣量，以及根據(jù)所述噴油量和所述進(jìn)氣量，得到排氣流量；標(biāo)定模塊30，用于根據(jù)所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和所述噴油量標(biāo)定出氮氧化物的原始排放和氨氣的轉(zhuǎn)化效率；第一轉(zhuǎn)換模塊40用于依據(jù)計(jì)算模塊20得到的所述排氣流量以及標(biāo)定模塊30標(biāo)定的氮氧化物的原始排放，將所述氮氧化物的原始排放轉(zhuǎn)化為氮氧化物的質(zhì)量流量；第二轉(zhuǎn)換模塊50，用于將從第一轉(zhuǎn)換模塊40得到的所述氨氣的需求噴射量轉(zhuǎn)換為尿素需求噴射量；控制模塊60，用于控制所述尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素至所述機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中。

本發(fā)明實(shí)施例提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制裝置，用于實(shí)現(xiàn)上一實(shí)施例所述的控制方法，由于控制方法中信號(hào)處理較少，所述控制裝置的結(jié)構(gòu)也相對(duì)簡(jiǎn)單，從而可以不依賴發(fā)動(dòng)機(jī)本體控制器，將SCR系統(tǒng)匹配到機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)上。

本發(fā)明提供的機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR裝置、機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制方法及機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)SCR控制裝置至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

不依賴發(fā)動(dòng)機(jī)本體控制器，能夠通過(guò)處理較少的信號(hào)實(shí)現(xiàn)尿素噴射。

在現(xiàn)有機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，增加少量傳感器及尿素噴射控制單元，對(duì)機(jī)械泵發(fā)動(dòng)機(jī)的變動(dòng)較小，降低了船機(jī)SCR后處理系統(tǒng)的控制和使用成本。

需要說(shuō)明的是，本說(shuō)明書中的各個(gè)實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可。

對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。