一種燃油中加入雙氧水的控制系統及控制策略的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及在燃油中添加雙氧水(H2O2)的系統和控制策略，能夠降低柴油機尾氣排放中的NOx排放。
技術背景
[0002]柴油機由于較高的熱效率而被廣泛的使用，隨著能源的短缺以及人們環境保護意識的增強，排放法規對柴油機尾氣中的NOx和PM的排放的限制也越來越嚴格。NOx產生的必要條件是:高溫、富氧和滯留時間，三者缺一不可。而PM產生的重要條件是缺氧，在傳統燃燒模式下雖然總體是富氧燃燒，但是由于油、氣不能完全均勻混合，造成局部區域氧濃度偏低，從而導致PM的產生。從NOx和PM的生成條件能看出，尾氣中的NOx和PM的排放是一個矛盾的問題，因此控制進氣中氧濃度就顯的至關重要。
[0003]降低柴油機尾氣排放中的NOx的辦法有很多種，主要分為降低缸內的最高燃燒溫度和后處理技術。其中后處理技術有SCR ;降低缸內的最高燃燒溫度的技術有低溫燃燒(HCCI)，多段噴射，EGR(Exhaust Gas Recirculat1n，廢氣再循環)等。SCR技術需要在排氣管上添加尿素噴射裝置，這項技術并沒有從根本上解決NOx生成比較多的難題，并且增加了成本。低溫燃燒和多段噴射等技術雖然能夠降低缸內的燃燒溫度，避開NOx的生成溫度，達到降低NOx排放的目的，但柴油機的熱效率也隨著降低。EGR是將部分廢氣回流到進氣管再次參與燃燒，廢氣的回流，降低了進氣管中的氧濃度，在降低NOx的同時由于空燃比的降低又會使排放中PM的排放升高，并且會造成燃油經濟性的惡化。
[0004]到目前為止，同時改善柴油機NOx和PM排放的技術仍是當今研宄的熱點。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了降低柴油機尾氣排放中的NOx，同時又改善了尾氣排放中PM增加的現象。基于此提出了在柴油機的燃油中加入雙氧水的控制系統和控制策略，燃油中添加雙氧水，由于雙氧水的揮發作用，既能夠通過降低缸內的最高溫度來控制NOx的生成，雙氧水揮發出來的氧氣和微爆效應對油氣混合的改善又能控制PM的產生。
[0006]結合附圖，說明如下:
[0007]一種燃油中加入雙氧水的控制系統，包括柴油機1、排氣管2、燃油噴嘴4、ECU5、燃油箱11、高壓共軌18，它還包括雙氧水儲存箱7及控制系統，所述的雙氧水儲存箱7依次通過電磁閥13及雙氧水流量計16連接在燃油管路10上，在所述的排氣管2分別連接有NOx傳感器3及煙度計19，NOx傳感器3及煙度計19采集的信號反饋給E⑶5，E⑶5通過電磁閥控制器6控制電磁閥13，用于控制雙氧水的加入量。
[0008]在所述的雙氧水存儲箱7上安裝壓力調節器8調節箱內的壓力，使壓力保持恒定。
[0009]在所述的雙氧水存儲箱7上安裝安全閥15，箱內壓力超過安全閥的開啟壓力時，安全閥開啟泄壓。
[0010]在所述的燃油管路10上，高壓共軌18之前接入攪拌裝置乳化器9，將燃油和雙氧水乳化均勻。
[0011]在雙氧水的管道上，進入燃油管路10之前安裝雙氧水過濾器14。
[0012]一種燃油中加入雙氧水的控制策略，包括以下步驟:
[0013]步驟一:采集柴油機的轉速和轉矩信號，發送給柴油機的控制單元；
[0014]步驟二:通過柴油機的轉速和轉矩信號判斷柴油機的工況，根據柴油機的不同工況設定NOx和煙度的排放限值；
[0015]步驟三:根據基礎實驗和神經網絡計算出排放中NOx和雙氧水比率的映射關系，其中雙氧水的比率通過電磁閥的開度來控制；
[0016]步驟四:用NOx傳感器和煙度計采集NOx和煙度信號，接入到柴油機的控制器上，將尾氣排放中的NOx信號反饋到柴油機的ECU中，若尾氣中的NOx高于預估的限度值，增加雙氧水的噴射量，直到NOx降到限度值以下，然后比較煙度值，若煙度超過限度值，那么增加軌壓使煙度降到限度值。
[0017]步驟三所述的雙氧水比率的計算公式如下:
[0018]雙氧水比率=雙氧水的量/(燃油量+雙氧水的量)
[0019]本發明的有益效果:
[0020](I)雙氧水的沸點只有158攝氏度，在常溫下就能夠緩慢的分解生成水和氧氣，溫度升高會加快分解反應速度。將雙氧水摻入燃油中隨燃油一起噴入氣缸，由于缸內的溫度遠高于雙氧水的沸點，雙氧水在氣缸內迅速的揮發并發生分解反應，生成水和氧氣。雙氧水的揮發和分解反應都能吸收缸內的熱量，能夠降低缸內的最高的燃燒溫度，控制尾氣中的NOx排放。
[0021](2)根據柴油機不同的運行工況，自動采集NOx和煙度信號并反饋到ECU，實時的調節雙氧水的添加量。雙氧水經過三通閥和燃油混合，混合后的溶液經過乳化器乳化均勻，均勻的乳化液經過高壓共軌噴入到氣缸內。乳液在氣缸內霧化，油滴高速撞擊雙氧水的液滴，使二者變得更細，并且氣體的渦流增加了燃油和雙氧水碰撞和接觸的機會，從而能夠形成油吸附并包圍著雙氧水液滴的微粒，即油包水的油水乳化液。乳化液中的雙氧水受熱較快，并且沸點較低，生成的氣體突破油膜，形成微爆效應，促進了燃油和空氣的混合。
[0022](3)燃油摻水對瞬態性能的影響，車用柴油機有超過50%的運行時間都是瞬態工況，經查閱文獻可知，柴油機在瞬態工況下性能發生畸變:空燃比急劇降低。進氣的遲滯效應會造成柴油機在瞬態過程中PM排放的升高。在燃油中摻入雙氧水，雙氧水能分解產生氧氣和水，產生的氧氣能夠彌補柴油機在瞬態工況下的進氣延遲造成的氧氣的減少，改善柴油在瞬態工況下由于性能畸變而引起的碳煙的劇增；產生的水能夠降低缸內的最高燃燒溫度，降低尾氣排放中NOx。因此，在燃油中加入雙氧水能夠改善柴油機的瞬態工況。
【附圖說明】
[0023]圖1是雙氧水箱的布置圖；
[0024]圖2是神經網絡結構示意；
[0025]圖3是神經網絡模型；
[0026]圖4雙氧水的控制策略。
[0027]其中:柴油機1，排氣管2，NOx傳感器3，燃油噴嘴4，E⑶5，電磁閥控制器6，雙氧水儲存箱7，壓力調節器8，乳化器9，燃油管路10，燃油箱11，三通閥12，電磁閥13，雙氧水過濾器14，安全閥15，雙氧水流量計16，燃油流量計17，高壓共軌18，煙度計19。
【具體實施方式】
[0028]下面通過實施例對本發明進行詳細的說明:
[0029]本發明主要包括雙氧水的添加系統和控制策略。雙氧水的添加系統主要包括:柴油機1，排氣管2，NOx傳感器3，燃油噴嘴4，E⑶5，電磁閥控制器6，雙氧水儲存箱7，壓力調節器8，乳化器9，燃油管路10，燃油箱11，三通閥12，電磁閥13，雙氧水過濾器14，安全閥15，雙氧水流量計16，燃油流量計17，高壓共軌18，煙度計19等部件構成；其中電磁閥13安裝在雙氧水管路上，便于控制雙氧水的流量；壓力調節器8調節雙氧水容器內的壓力，使箱內壓力保持恒定；安全閥15安裝在雙氧水的儲存箱上，箱內壓力超過安全閥的開啟壓力時，安全閥開啟泄壓，起到保護的作用；乳化器9是一個攪拌裝置，將燃油和雙氧水乳化均勻。
[0030]雙氧水的控制策略大致是:首先設定在不同的工況下的NOx和煙度的限度值