船用柴油机的排放控制方法、控制装置及控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种船用柴油机的排放控制方法，所述排放控制方法用于调节和控制船用柴油机的尾气排放物，所述排放控制方法包括：获取所述船用柴油机的曲轴的转速信号；根据所述电子控制单元调节并输出所述船用柴油机的喷油量信号；根据所述转速信号和所述喷油量信号，在所述电子控制单元的调节并控制下将所述船用柴油机的尾气以一定比例排入所述船用柴油机的后处理系统。本发明专利技术还提供了一种船用柴油机的排放控制装置，以及船用柴油机的排放控制系统，可以在船用柴油机具有较优经济性的情况下，满足法规的排放限制要求，使用户的燃油使用成本大大降低。使用成本大大降低。使用成本大大降低。

【技术实现步骤摘要】
船用柴油机的排放控制方法、控制装置及控制系统


[0001]本专利技术涉及船用柴油机排放控制
，更具体地说，涉及一种船用柴油机的排放控制方法，船用柴油机的排放控制装置以及船用柴油机的排放控制系统。

技术介绍

[0002]本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
[0003]多年来，船用柴油机的发展一直侧重于强化其经济型、可靠性和机动性等优异性能的表现上，但是，由于其转速较低、燃烧爆压高等原因，一直存在高污染排放和噪声大的问题，尤其是船舶柴油机的废气排放日益引起人们的重视。
[0004]船用柴油机有其自身的特点：对于船用柴油机来讲，多采用大功率发动机组，并且在船上的布局相对分散，很难进行集中的尾气净化处理；占用空间大，每台船用柴油机的工况及使用环境不同，不同的机组所产生的尾气NOx污染物浓度不一样，难以在发动机出厂时就配置统一的尾气净化系统；尾气净化系统无法有效获取柴油机的工况信息，进行针对性处理，容易出现净化不完全的情况。同时，由于现有船舶已经投入使用，碍于空间限制，新增尾气净化装置困难。
[0005]国际海事组织(IMO)制定了《MARPOL公约》，近年来又制定了一系列规定，其中，从2000年开始，IMO实施了严格的NOx排放标准；在2008年10月，IMO最新修正的MARPOL公约附则VI，对NOx排放以及使用燃油的含硫量提出了三个阶段等级的限制要求，提出了TierI至TierIII的排放法规。
[0006]在我国，2016年针对内河船舶颁布了GB15097
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2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法(中国第一、二阶段)》强制性法规，对于内河船舶的排放物作了区别于国际海事组织的强制性要求，将碳氢化合物(HC)气体排放，一氧化碳(CO)气体排放，颗粒物(PM)排放物纳入了排放控制范围,同时对于氮氧化合物(NOx)的排放要求也更加严格。对于现有机械式燃油系统船用柴油机，仅能满足了NOx+HC≤7.2g/kWh，PM≤0.2g/kWh的中国内河一阶段的排放要求。但是随着中国内河二阶段排放要求的临近，NOx+HC的要求提升至5.8g/kWh，PM的要求提升至0.12g/kWh，排放要求更加严苛。
[0007]柴油机主要排放物为PM(颗粒状物质)和NOx，而CO和HC排放较低。控制柴油机尾气排放主要是控制颗粒物质PM和NO生成，降低PM和NOx的直接排放。对船用柴油排放的限制，主要是对氮氧化物、硫化物、以及烟尘颗粒的限制。
[0008]传统的处理尾气的方法中，选择性催化还原(SCR)技术降低柴油机烟气中的氮氧化物排放是有效的技术策略，其应用很广泛。SCR技术主要技术原理是：在富氧条件下，利用尿素通过热解水解生成的氨气作为还原剂，与氮氧化物在催化剂作用下发生催化还原反应，将氮氧化物转变为氮气和水。催化剂作为SCR系统的重要组成部分，通常将集中布置在SCR系统反应装置内。但是，这种处理尾气的方法并不能完全满足船用柴油机的尾气排放要求。
[0009]GB15097
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2016《船舶发动机排气污染物排放限值及测量方法》的第二阶段的有关
规定于2021年7月1日已经实施，但是现有的技术手段仍然是是通过降低喷射压力和喷油提前角来降低排放尾气中的污染物，这样会导致柴油机经济性很差，另一方面，通过降低喷射压力和喷油提前角来降低NOx，会造成PM和燃油消耗率急剧增加，导致柴油机很难同时使NOx和PM满足法规限值要求，同时油耗也会过高。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的是至少解决了如何满足船舶发动机排气污染物在“GB15097
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2016第二阶段”中规定的排放限值，如何在柴油机满足排放要求的条件下使柴油机具有较高的经济性，以及以较低成本在成熟车柴油机上改进后处理系统的技术问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
[0011]本专利技术的第一方面，提出了一种船用柴油机的排放控制方法。
[0012]根据本专利技术的船用柴油机的排放控制方法，所述排放控制方法用于调节和控制船用柴油机的尾气排放物，所述排放控制方法包括：获取所述船用柴油机的曲轴的转速信号；根据电子控制单元调节并输出所述船用柴油机的喷油量信号；根据所述转速信号和所述喷油量信号，在电子控制单元的调节并控制下将所述船用柴油机的尾气以一定比例排入所述船用柴油机的后处理系统。
[0013]本专利技术提供的船用柴油机的排放控制方法，能够使船用柴油机的尾气排放满足“GB15097
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2016第二阶段”规定的排放限值要求，并且还具有较高的经济性；对于船用柴油机的尾气处理，本领域技术人员常用的处理方法是在分析缸内燃油的燃烧过程后，通过降低喷射压力和喷油提前角来降低排放尾气中的污染物；而在本专利技术提供的船用柴油机的排放控制方法中，根据曲轴转速和喷油量对尾气中的有害物质进行量化控制，不但能够满足最新的规范要求，还具有较高的经济性，具有良好的技术效果；需要说明的是，以曲轴转速和喷油量两个技术参数来控制尾气排放物，是本领域技术人员不容易想到的，因为在分析缸内燃油的燃烧过程后，本领域技术人员没有动机将曲轴转速和喷油量两个技术参数与尾气中的排放物直接建立联系。
[0014]另外，根据本专利技术的船用柴油机的排放控制方法，还可具有如下附加的技术特征：
[0015]在本专利技术的一些实施例中，将所述后处理系统设置成并联的尾气处理装置和排气直管，在所述电子控制单元的调节并控制下将所述柴油机的尾气以一定比例排入所述尾气还原装置与所述排气直管。
[0016]在本专利技术的一些实施例中，在所述电子控制单元的调节并控制下通过调节比例阀将所述柴油机的尾气以一定比例排入所述尾气处理装置与所述排气直管。
[0017]在本专利技术的一些实施例中，根据所述转速信号和喷油量信号，预设所述比例阀的开度MAP,在所述电子控制单元的控制下根据所述开度MAP调节所述比例阀的开度，在所述电子控制单元的调节并控制下将所述柴油机的尾气以不同比例排入所述尾气处理装置和所述排气直管。
[0018]在本专利技术的一些实施例中，根据所述转速信号、所述喷油量信号与所述比例阀的开度建立PID控制；根据PID控制调节所述比例阀的预设开度值和实际开度值的偏差；根据所述开度MAP设定所述比例阀的预设开度值。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，根据监测到的污染物数据以及所述转速信号和所述喷
油量信号，调节并控制尾气以一定比例排入所述后处理系统。
[0020]本专利技术的第二方面，提出了一种船用柴油机的排放控制装置，该排放控制装置包括：存储器，用于存储计算机程序指令；处理器，用于执行所述存储器中存储的所述计算机程序指令，以执行如上任一项所述的船用柴油机的排放控制方法。
[0021]本专利技术的第三方面，提出了一种船用柴油机的排放控制系统。
[0022]根据本专利技术的船用柴油机的排放控制系统，所述排放控制系统用于调节和控制船用柴油机的尾气排放污染物，所述排放控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用柴油机的排放控制方法，其特征在于，所述排放控制方法用于调节和控制船用柴油机的尾气排放物，所述排放控制方法包括：获取所述船用柴油机的曲轴的转速信号；根据电子控制单元调节并输出所述船用柴油机的喷油量信号；根据所述转速信号和所述喷油量信号，在电子控制单元的调节并控制下将所述船用柴油机的尾气以一定比例排入所述船用柴油机的后处理系统。2.根据权利要求1所述的船用柴油机的排放控制方法，其特征在于，将所述后处理系统设置成并联的尾气处理装置和排气直管，在所述电子控制单元的调节并控制下将所述柴油机的尾气以一定比例排入所述尾气还原装置与所述排气直管。3.根据权利要求2所述的船用柴油机的排放控制方法，其特征在于，在所述电子控制单元的调节并控制下通过调节比例阀将所述柴油机的尾气以一定比例排入所述尾气处理装置与所述排气直管。4.根据权利要求3所述的船用柴油机的排放控制方法，其特征在于，根据所述转速信号和喷油量信号，预设所述比例阀的开度MAP；在所述电子控制单元的控制下根据所述开度MAP调节所述比例阀的开度；在所述电子控制单元的调节并控制下将所述柴油机的尾气以不同比例排入所述尾气处理装置和所述排气直管。5.根据权利要求3所述的船用柴油机的排放控制方法，其特征在于，根据所述转速信号、所述喷油量信号与所述比例阀的开度建立PID控制；根据PID控制调节所述比例阀的预设开度值和实际开度值的偏差；根据所述开度MAP...

【专利技术属性】
技术研发人员：付永刚，苗翠婷，楚仕超，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：