[发明专利]一种发动机排气碳氢喷射系统及其控制策略

说明书

一种发动机排气碳氢喷射系统，包括发动机排气管、供气组件、供油组件、混合室、喷射管、HC喷嘴以及控制单元，所述供气组件和所述供油组件分别连接所述混合室，所述HC喷嘴位于混合室下游并与混合室连通，所述供气组件包括压缩气源、空气阀，所述供油组件包括低压油源、断油阀和计量泵，所述计量泵为一个螺线管脉冲式计量喷射单元，用于精确计量进入所述混合室的燃油量。本发明意在提供一种喷射精度高，雾化效果好，系统可靠性高且成本低的碳氢喷射系统。

技术领域

本发明创造属于发动机排放控制领域，具体涉及发动机排气碳氢喷射系统，特别是用于排气后处理的热管理和颗粒物捕捉过滤器（DPF）再生系统的碳氢喷射系统。

背景技术

近年来，随着排放法规的日益严苛，对车辆的排气后处理技术也提出了更改的要求，柴油机系统的颗粒捕捉器(DPF，Diesel Particulate Filter)技术被认为是目前降低排气中碳烟颗粒的最为有效的后处理手段，PM捕捉效率可达90％以上，DPF是在排气经过过滤器时将排气中的PM过滤下来，累计到一定程度时，必须通过含有氧气的高温排气，让其中的碳烟颗粒燃烧掉以实现DPF的再生，防止DPF因为积碳过多而堵塞、烧损毁坏。另一方面，在带有SCR（选择性催化还原NOx降低装置）的排气后处理系统中，为了保证SCR的高效工作，也需要在发动机排气温度较低的工况提升排气温度，即进行排气热管理。无论是排气热管理还是DPF再生，一种可靠有效且不影响发动机动力油耗及润滑系统是在发动机排气中定量喷入碳氢燃料，再通过后处理系统的DOC（氧化催化转换器）燃烧这些碳氢燃料来实现排气的升温。

已有的DPF再生碳氢喷射装置包括采用凸轮泵形成带压力燃油，由电磁控制阀开启时间计量燃油流量并通过自开式HC喷嘴直接将燃油喷入排气管的系统。但是这种方案，喷嘴工作环境极其恶劣，需要强力水冷以保证喷嘴工作可靠性，另一方面由于压力燃油的压力一般为供油压力，小于10bar，纯液体的压力喷射燃油雾化较差，压力相对很大的波动也导致计量误差较大。喷嘴通常采用多小孔式方案，由于燃油雾化效果差加之喷嘴端燃油无法清除，容易造成喷嘴积碳或者高温损伤，系统可靠性仍然难以保证。

对于上述系统的改进技术，目前较易实现并且可靠性较高的为采用气液混合喷射方案，即，增加气体辅助装置，燃油和空气在HC喷嘴前端混合后再由喷嘴喷出，喷嘴为固定结构的常开式喷嘴，没有运动件，所以不需要液体冷却。已知的燃油计量方式同样采用了电磁阀开启时间计量方式。这种方案同时提高了系统的可靠性和雾化效果，同时增加了排气中的氧含量，更有利于碳氢燃烧提高排气温度。

但对于这种系统，仍存在以下缺点：因为压力波动仍然很大，为了足够的计量精度，就必须采用一个甚至2个以上的压力传感器，这将使系统成本增加较多；另一方面，采用较大尺寸的电磁阀，其工作频率较低，供油流量动态调节范围受限于PWM占宽比，调节精度也依然较低。

发明内容

本申请针对上述问题，之目的在于提供一种喷射精度高，雾化效果好，系统可靠性高且成本低的发动机排气碳氢喷射系统。

为实现上述目的，本发明创造采取以下技术方案：一种发动机排气碳氢喷射系统，包括发动机排气管、供气组件、供油组件、混合室、喷射管、HC喷嘴以及控制单元，所述供气组件和所述供油组件分别连接所述混合室，所述HC喷嘴位于混合室下游并与混合室连通。

所述供气组件包括压缩气源以及空气阀。所述压缩气源通过空气阀连接至混合室，形成气路。所述气路上设置有一个止回阀，所述止回阀设置于空气阀与混合室之间，为一个单向阀，防止混合室中液体流向气源端。

所述供油组件包括低压油源 、断油阀和计量泵，所述低压油源来自于发动机低压油路，低压燃油经断油阀输送至计量泵，低压燃油经计量泵加压后压送至混合室，形成油路。所述量泵为一个螺线管脉冲式计量喷射单元，由控制单元控制，通过电磁力驱动工作，计量泵每个脉冲输送固定容积的燃油从计量泵入口到所述混合室，并通过调节工作频率调整燃油的流量。所述计量泵单脉冲流量精度可控制在1%左右，可以精确计量进入混合室的燃油量。