CN103511044A - Scr温度控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种SCR温度控制系统，包括控制单元、电控线路、还原剂管路加热器、还原剂喷射器、冷却液控制阀和还原剂储存容器传感器，控制单元通过电控线路分别与还原剂管路加热器、还原剂喷射器、冷却液控制阀和还原剂储存容器传感器连接通信。本发明的系统结构简单，部件数量少，成本低；控制单元采用模块化设计，方便安装和更换；还原剂喷射部分具有低温条件下使用的解冻功能和停机排空能力，避免管路结冰，安全稳定性好。

Description

SCR温度控制系统
技术领域
本发明创造涉及一种控制系统，尤其是处理车辆尾气的SCR装置的温度控制系统。
背景技术
SCR(Selective Catalytic Reduction)是一种选择还原技术，SCR技术利用氨气（NH3)或尿素水溶液（Urea water solution）作为还原性物质，在一定温度和催化剂作用下，利用NH3将NOx还原为对环境无害的氮气(N2）和水（H2O）。系统将NH3或尿素水溶液供给至SCR的排气管中，使之与NOx排放物在催化剂的作用下发生反应，降低尾气中的NOx排放。但是，常用的还原剂中，例如尿素水溶液在-11℃左右会冻结，所以在寒冷天气时无法供给尿素水溶液。因此，在SCR系统上安装有用于进行解冻控制的SCR温度控制系统，在寒冷时将发动机冷却水供给至尿素罐，将尿素罐中冻结的尿素水溶液解冻，并通过相应的加热方式对管路、喷射系统进行加热，确保实现尿素水溶液供给管路畅通。
现有的SCR温度控制主要是针对尿素罐－尿素泵结构的系统，根据尿素罐和尿素泵的实际温度，控制解冻的运行和停止。对于气体驱动SCR喷射系统还缺乏有效的解冻控制逻辑。
发明内容
本发明创造要解决的问题是，以尿素水溶液等冰点较高的物质为还原剂的SCR系统，在低温时还原剂会冻结，从而导致SCR系统无法工作。因此，需要一种对SCR气体驱动喷射装置自动进行解冻的温度控制系统。
为解决上述技术问题，本发明创造采用的技术方案是：一种SCR温度控制系统，包括控制单元、电控线路、还原剂管路加热器、还原剂喷射器、冷却液控制阀和还原剂储存容器传感器，控制单元通过电控线路分别与还原剂管路加热器、还原剂喷射器、冷却液控制阀和还原剂储存容器传感器连接。
进一步，SCR温度控制系统还包括在气体管路上设置的三联阀，气体管路包括气体一路、气体二路和气体三路；气体一路一端与气源连接，另一端经过三联阀中的空气阀一与还原剂储存容器连接；气体二路一端与还原剂储存容器连接，另一端经过三联阀中的空气阀二通向大气，气体三路一端与气源连接，另一端经过三联阀中的空气阀三与还原剂喷射器连接。
进一步，还原剂储存容器传感器为温度传感器和压力传感器。
进一步，还原剂喷射器为喷射电磁阀。
进一步，冷却液控制阀为电磁阀。
进一步，三联阀为空气电磁阀。
本发明的温度控制系统的开机解冻控制方法为：
系统检测到的温度低于温度限值1，进入开机解冻状态；
系统检测到的温度高于温度限值2，同时在打开空气阀后，检测到还原剂储存容器内的压力大于压力限值1，退出开机解冻状态；
在执行退出开机解冻状态后，首先关闭冷却液控制阀，关闭空气阀三，打开空气阀二，当压力降到压力限值2以下时，判定尿素罐中气体卸压；然后关闭空气阀二恢复系统的操作，将系统恢复到原始开机时的状态。此后，系统进入正常启动；
当经过计时1或2的时间后，如无法同时满足上述温度高于温度限值2和压力大于压力限值1，则系统判断解冻失败，进入故障处理程序。
本发明的温度控制系统的系统运行时加热的控制方法为：
当温度低于温度限值3时，开启加热装置；当温度高于温度限值4时，关闭加热装置。
本发明创造具有的优点和积极效果是：
1）系统结构简单，部件数量少，成本低。
2）控制单元采用模块化设计，方便安装和更换。
3）还原剂喷射部分具有低温条件下使用的解冻功能，避免管路结冰，安全稳定性好。
附图说明
图1是本发明的结构原理示意图
图2是本发明的控制流程示意图
图中：
1、压力传感器            2、温度传感器          3、电控线路
4、冷却液电磁阀          5、加热器              6、尿素喷射电磁阀
7、尿素管路              8、三联电磁阀          9、气体管路
10、气源
a、空气阀一              b、空气阀二            c、空气阀三
具体实施方式
以气动式尿素喷射系统为例，如图1所示，SCR温度控制系统包括控制单元、电控线路3、尿素管路7上设置的加热器5、尿素喷射电磁阀6、冷却液电磁阀4，以及尿素罐上安装的温度传感器2和压力传感器1，控制单元通过电控线路3分别与尿素管路加热器5、尿素喷射电磁阀6、冷却液电磁阀4、温度传感器2和压力传感器1连接通信。
SCR温度控制系统还包括在气体管路9上设置的三联电磁阀8，气体管路9包括气体一路、气体二路和气体三路；，气体一路一端与气源10连接，另一端经过三联电磁阀8中的空气阀一a与尿素罐连接；气体二路一端与尿素罐连接，另一端经过三联电磁阀8中的空气阀二b通向大气，气体三路一端与气源10连接，另一端经过三联电磁阀8中的空气阀三c与尿素喷射电磁阀6连接。
本发明的SCR温度控制系统的工作过程：
如图2所示，本发明的温度控制系统加热分为两种情况，一种是开机时需要解冻，另一种是系统运行时需要加热。下面分别说明两种情况下的加热过程。
1.开机解冻：
系统进入开机解冻的条件是，检测到的温度低于温度限值1。系统退出开机解冻需要满足两个条件：温度条件和管路条件。其中温度条件是，检测到的温度高于温度限值2；管路条件是，从尿素喷射阀到尿素罐之间的管路畅通，具体检测条件为打开空气阀三c后，尿素罐内的压力大于压力限值1。
当经过一段时间后，以上两个条件若无法满足，则系统判断解冻失败。具体条件是，计时1或2超时。此时，将进入故障处理程序。
在满足退出解冻条件后，需要执行退出解冻和恢复系统的操作，将系统恢复到原始开机时的状态：首先关闭加热装置，关闭空气阀三c，打开空气阀二b，当压力降到压力限值2以下时，可判定尿素罐中气体卸压；然后关闭空气阀二b。此后，系统进入正常启动。
2.系统运行时加热：
系统运行时加热的目的是防止尿素水溶液在系统工作时冻结，逻辑为：当温度低于温度限值3时，开启加热装置；当温度高于温度限值4时，关闭加热装置。
以上温度限值1～4、压力限值1～2以及计时1～2为初始阶段设定值，根据不同使用情况可以对具体设定值进行调整、标定。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种SCR温度控制系统，其特征在于：包括控制单元、电控线路、还原剂管路加热器、还原剂喷射器、冷却液控制阀和还原剂储存容器传感器，控制单元通过电控线路分别与还原剂管路加热器、还原剂喷射器、冷却液控制阀和还原剂储存容器传感器连接。
2.根据权利要求1所述的SCR温度控制系统，其特征在于：SCR温度控制系统还包括在气体管路上设置的三联阀，气体管路包括气体一路、气体二路和气体三路；气体一路一端与气源连接，另一端经过三联阀中的空气阀一与还原剂储存容器连接；气体二路一端与还原剂储存容器连接，另一端经过三联阀中的空气阀二通向大气，气体三路一端与气源连接，另一端经过三联阀中的空气阀三与还原剂喷射器连接。
3.根据权利要求1所述的SCR温度控制系统，其特征在于：还原剂储存容器传感器为温度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求1所述的SCR温度控制系统，其特征在于：还原剂喷射器为喷射电磁阀。
5.根据权利要求1所述的SCR温度控制系统，其特征在于：冷却液控制阀为电磁阀。
6.根据权利要求2所述的SCR温度控制系统，其特征在于：三联阀为电磁阀。
7.一种根据权利要求2所述的SCR温度控制系统的控制方法，其开机解冻控制方法为：
系统检测到的温度低于温度限值1，进入开机解冻状态；
系统检测到的温度高于温度限值2，同时在打开空气阀后，检测到还原剂储存容器内的压力大于压力限值1，退出开机解冻状态；
在执行退出开机解冻状态后，首先关闭冷却液控制阀，关闭空气阀三，打开空气阀二，当压力降到压力限值2以下时，判定尿素罐中气体卸压；然后关闭空气阀二恢复系统的操作，将系统恢复到原始开机时的状态。此后，系统进入正常启动；
当经过计时1或2的时间后，如无法同时满足上述温度高于温度限值2和压力大于压力限值1，则系统判断解冻失败，进入故障处理程序。
8.根据权利要求7所述的SCR温度控制系统的控制方法，其系统运行时加热的控制方法为：
当温度低于温度限值3时，开启加热装置；当温度高于温度限值4时，关闭加热装置。
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