CN103573358B - 发动机的scr尾气处理系统的尿素结晶检试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，包括：第一步骤：在一个测试周期内，使得所述发动机依次连续地以多种预定测试工况工作；第二步骤：在所述测试周期结束后，测算所述SCR尾气处理系统的雾化器（7）上的尿素结晶物在该雾化器（7）的横截面上所堆积的面积与该雾化器（7）的横截面面积的比，从而获得堵塞面积比。还可包括第三步骤：重复进行第一步骤和第二步骤，以获得所述雾化器（7）在多个测试周期内的各个堵塞面积比。若任一个所述测试周期内的所述堵塞面积比大于所述堵塞面积比预设标准值E，则所述SCR尾气处理系统不符合要求，需要对SCR尾气处理系统的安装结构进行优化调整。

Description

发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法

技术领域

本发明涉及发动机的SCR尾气处理系统，具体地，涉及一种发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法。

背景技术

如图1所示，当发动机（尤其是柴油发动机）的SCR尾气处理系统应用到整车上时，发动机的尾气通过发动机排气口1和排气管2并经由设有尿素喷嘴4和雾化器7的排气处理装置前管段排放到排气处理装置5内，进行催化还原反应。其中，在排气处理装置5的前管段上，尿素溶液喷嘴4喷出根据发动机电控单元给出的尿素溶液喷射量，喷出的尿素溶液喷射到尿素溶液喷嘴4前方设置的格栅形状的雾化器7（见图2）上，从而使尿素溶液被雾化。其中，雾化状的尿素溶液与尾气混合并进入排气处理装置5内，在排气处理装置5中的高温下，尿素溶液气化产生氨气并在催化器中与尾气中的氮氧化物进行充分的选择性催化还原反应，转化成无害的氮气和水由排气处理装置后管段排出，从而达到降低尾气排放的目的。

但由于尿素溶液自身所特有的化学特性，其在不同工作温度下生成的产物不同，从而造成由于车辆发动机使用工况的不同而会在在排气处理装置5的前管段上生成不同的产物，形成流体或结晶体，结晶体在尾气的吹动下通常都堵塞到雾化器7的网眼上，从而影响雾化尿素溶液、尾气及其混合气体的通过性。通常而言，若堵塞面积占雾化器7的横截面比超过一定值（例如40%）以上则会极大地影响SCR系统的功能。若这种流体或结晶体的生成量较多，则会影响尿素溶液的雾化和尾气的通过性，进而造成SCR尾气处理系统背压增大，加大发动机功率损失，并且在很大程度上会影响尿素溶液的雾化质量，直接导致尾气反应不完全，造成排放超标，从而不能满足排放要求。现有技术中，在系统开发的过程中尚未有完善的检验尿素结晶是否合格的方法，因此在开发过程中也就不能提前验证车辆所匹配的发动机SCR系统是否满足要求，从而增大了市场出现结晶问题导致后处理系统不能正常工作问题的风险。

发明内容

本发明的目的是提供一种发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，以检测雾化器的堵塞面积比，以做参考指标供判定SCR尾气处理系统的适用性并进行相应系统结构优化调整。

为了实现上述目的，本发明提供一种发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，该检试方法包括第一步骤：在一个测试周期内，使得发动机依次连续地以多种预定测试工况工作；第二步骤：在测试周期结束后，测算SCR尾气处理系统的雾化器上的尿素结晶物在该雾化器的横截面上所堆积的面积与该雾化器的横截面面积的比，从而获得堵塞面积比。

优选地，发动机的每个预定测试工况下的工作参数变量至少包括发动机转速R和排气温度C。

优选地，在一个测试周期内，发动机的多种预定测试工况不少于10种，并且该多种预定测试工况中的发动机转速R和排气温度C的数值范围或数值分别不少于3种。

优选地，通过增减发动机的驱动负载以控制发动机的排气温度C，并通过温度传感器进行检测，通过调节发动机的燃油喷射量以控制发动机转速R。

优选地，该检试方法还可包括第三步骤：重复进行第一步骤和第二步骤，以获得雾化器在多个测试周期内的各个堵塞面积比。

优选地，每个测试周期的总测试时间相同，在任意两个测试周期内，对应的预定测试工况的测试顺序相同并且对应的预定测试工况下的持续测试时间相同。

优选地，重复进行第一步骤和第二步骤的次数不小于7次，并且每个测试周期的时间为300±10分钟。

优选地，上述检试方法还可包括第四步骤：将各个测试周期内获得的雾化器的堵塞面积比与堵塞面积比预设标准值E相比较，若各个堵塞面积比均小于或等于堵塞面积比预设标准值E，则判定SCR尾气处理系统符合要求，若任一个测试周期内的堵塞面积比大于堵塞面积比预设标准值E，则SCR尾气处理系统不符合要求。

优选地，该检试方法还可包括：当在第四步骤中判定SCR尾气处理系统不符合要求时，通过如下技术措施中的任一种或多种的组合以增加尿素溶液的雾化效果，即调节SCR尾气处理系统中的尿素喷嘴朝向雾化器的喷射角度、更换具有不同网格密度的雾化器和调节尿素溶液喷嘴与雾化器之间的间距。

优选地，该检试方法还包括：当在第四步骤中判定SCR尾气处理系统不符合要求时，通过调节SCR尾气处理系统中的尿素溶液喷嘴与排气处理装置之间的间距和/或调节雾化器与排气处理装置之间的间距，以增强排气管中的废气与雾化的尿素溶液之间的混合效果。

通过上述技术方案，根据本发明的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法可通过将发动机在一个或多个测试周期内的多种预定测试工况下进行测试，从而确定出该在一个或多个测试周期下的雾化器的堵塞面积比，以作参考指标可供判定SCR尾气处理系统的适用性判断，从而进行相应系统结构优化调整。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为根据本发明的一种具体实施方式的尿素结晶试验装置的结构示意图；

图2为图1中的尿素结晶试验装置内的雾化器的结构示意图。

附图标记说明

1发动机排气口2排气管

3固定螺栓4尿素喷嘴

5排气处理装置6温度传感器

7雾化器

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“左、右、前、后”通常是针对附图所示的方向而言的，尤其是针对发动机的SCR尾气处理系统内的尾气流动方向而言的，即尾气从“前”流往“后”，由“左”流往“右”。

结合图1，本发明在此提供了一种发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，该检试方法包括：第一步骤：在一个测试周期内，使得发动机依次连续地以多种预定测试工况工作；第二步骤：在测试周期结束后，测算SCR尾气处理系统的雾化器7上的尿素结晶物在该雾化器7的横截面上所堆积的面积与该雾化器7的横截面面积的比，从而获得堵塞面积比。作为总的构思，本发明通过将发动机在试验台架上或者在安装于车辆上时依次连续地以多种预定测试工况工作，从而进行一个测试周期的试验，而后测算雾化器7的堵塞面积比，即尿素结晶物体在该雾化器7的横截面上所堆积的面积与该雾化器7的横截面面积的比值。这种尿素结晶若堵塞过度，则大大影响尾气的通过性和雾化状尿素液体的通过性。该雾化器7的堵塞面积比可用作参考指标以供判定SCR尾气处理系统的适用性并进行相应系统结构优化调整，以下将详述。参见图1，在试验操作中，在试验前安装全新的雾化器7，而在一个试验周期的试验后，可将排气处理装置5连同雾化器7从排气管2中拆卸下来，即卸除二者之间的固定螺栓3，再小心拆卸雾化器7安装位置处的卡环等固定件，小心取下雾化器7以计算堵塞面积比。参见图2的雾化器7的横截面示意图，该堵塞面积比也可通过计算被堵塞的雾化器孔眼与总孔眼之比来进行简单换算。而试验过程中的各种参数，例如一个测试周期的总测试时间、一个或若干个测试周期和发动机的预定测试工况等，根据各种发动机或者说车辆的带载、性能等按需要设定。

其中，发动机的每个预定测试工况下的工作参数变量至少包括发动机转速R和排气温度C，以代表发动机的全周期工况。即：可通过增减发动机的驱动负载以控制发动机的排气温度C，并通过温度传感器6进行检测。并且可通过调节发动机的燃油喷射量以控制发动机转速R，这种条件可通过发动机控制软件设定并自动控制完成或油门踏板控制完成。转速和负载两个基本参数能够比较全面地反映发动机在全生命周期内的使用状况，具有代表性。具体地，为尽可能地反映出发动机在全生命周期内的使用状况，在考虑试验的可操作性和方便性的基础上，预定测试工况应尽可能从大的数量和分布宽度上采样。因而，在一个测试周期内，发动机的多种预定测试工况应不少于10种，并且该多种预定测试工况中的发动机转速R和排气温度C的数值范围或数值分别不少于3种。

上述的检试方法中以一个测试周期来代表性地反映发动机在全生命周期中的使用状况，从而判断发动机正常工作时的SCR尾气处理系统的适用性。但从数理统计而言，在试验条件允许的情况下，应尽可能的进行多个测试周期，以免造成偶然性误差产生。因此，本发明的检试方法还可包括第三步骤：重复进行第一步骤和第二步骤，以获得雾化器7在多个测试周期内的各个堵塞面积比。这种重复过程可以是完整地重复，例如每个测试周期的总测试时间相同，在任意两个测试周期内，对应的预定测试工况的测试顺序相同并且对应的预定测试工况下的持续测试时间相同。当然也可以打乱预定测试工况的测试顺序。这通常可通过对发动机在全生命周期内处于各个工况的次数和顺序的统计分析，为选定的预定测试工况排布较为合适的测试顺序。本发明中，重复进行第一步骤和第二步骤的次数优选为不小于7次，并且每个测试周期的时间为300±10分钟，以符合测试条件并最优地满足取样统计上的合理性，足以排除偶然性因素影响。

在根据上述步骤获得发动机在代表性工况下的雾化器7的堵塞面积比后，可用作参考指标可供判定SCR尾气处理系统的适用性判断。因而，根据本发明的检试方法还可包括第四步骤：将各个测试周期内获得的雾化器7的堵塞面积比与堵塞面积比预设标准值E相比较，若各个堵塞面积比均小于或等于堵塞面积比预设标准值E，则判定SCR尾气处理系统符合要求，若任一个测试周期内的堵塞面积比大于堵塞面积比预设标准值E，则SCR尾气处理系统不符合要求。此处的“各个”也包括一个的情况，即只进行一个测试周期而获得一个测试周期下的堵塞面积比时，则仅将该测试周期下的堵塞面积比与堵塞面积比预设标准值E相比较即可。

在本实施方式中，可根据上述的试验结果和判定原则、方法，可有针对性地优化调整系统结构，降低雾化器7的堵塞面积比，从而使SCR尾气处理系统在整个工作寿命内均能满足排放要求。为实现此目的，可进行多种的优化调整系统结构。例如，当在第四步骤中判定SCR尾气处理系统不符合要求时，可通过如下技术措施中的任一种或多种的组合以增加尿素溶液的雾化效果，即：适当地调节尿素喷嘴4朝向雾化器7的喷射角度、更换具有不同网格密度的雾化器7和调节尿素溶液喷嘴4与雾化器7之间的间距。或者，可通过调节尿素溶液喷嘴4与排气处理装置5之间的间距和/或调节雾化器7与排气处理装置5之间的间距，以增强排气管2中的废气与雾化的尿素溶液之间的混合效果，可达到降低反应结晶的目的。

以下优选实施方式仅作示例，阐述了根据本发明的一种发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法。

其中，预定测试工况选取17种，各工况对应的发动机转速R、排气温度C见下表1，持续时间见下表2。

表1

表2

工况点	时间min	工况点	时间min	工况点	时间min	工况点	时间min
								A1	9.9	B1	27.3	C1	27.3	D1	27.0
A2	3.6	B2	20.1	C2	28.8	D2	44.4
								A3	4.5	B3	11.7	C3	30.0	D3	30.0
		B4	3.0	C4	8.4	D4	16.5
												C5	3.6	D5	3.9

用发动机控制软将发动机转速R控制在规定转速范围内，同时监测温度传感器6测得的排气温度C，通过加减载荷的方式使温度传感器6的温度控制在该工况对应的温度范围内，持续对应的时间，按照工况A1,B2,B4,C1,C2,B3,C5,D3,D2,C4,D5,D4,B1,A2,A3,C3,D1的顺序不间断测试，至D1工况结束为一个循环，共300分钟。循环结束后，拆除排气处理装置5，并测量雾化器7上堆积的结晶物的堵塞面积，计算出与雾化器7的横截面积或者排气管的横截面积的百分比，记录数据。该循环重复8次，第八次结束后，计算出的结果小于堵塞面积比预设标准值E=40%即为合格。以上8次循环任何一次不满足要求，SCR后处理系统性能则判定为不满足要求，需重新对该SCR后处理系统进行优化调整。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其特征在于，该检试方法包括：

第一步骤：在一个测试周期内，使得所述发动机依次连续地以多种预定测试工况工作；

第二步骤：在所述测试周期结束后，测算所述SCR尾气处理系统的雾化器(7)上的尿素结晶物在该雾化器(7)的横截面上所堆积的面积与该雾化器(7)的横截面面积的比，从而获得堵塞面积比。

2.根据权利要求1所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，所述发动机的每个预定测试工况下的工作参数变量至少包括发动机转速R和排气温度C。

3.根据权利要求2所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，在所述一个测试周期内，所述发动机的多种预定测试工况不少于10种，并且该多种预定测试工况中的发动机转速R和排气温度C的数值范围或数值分别不少于3种。

4.根据权利要求3所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，通过增减所述发动机的驱动负载以控制所述发动机的排气温度C，并通过温度传感器(6)进行检测，通过调节发动机的燃油喷射量以控制所述发动机转速R。

5.根据权利要求1所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，该检试方法还包括第三步骤：重复进行第一步骤和第二步骤，以获得所述雾化器(7)在多个测试周期内的各个堵塞面积比。

6.根据权利要求5所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，每个测试周期的总测试时间相同，在任意两个测试周期内，对应的预定测试工况的测试顺序相同并且对应的预定测试工况下的持续测试时间相同。

7.根据权利要求5所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，重复进行所述第一步骤和第二步骤的次数不小于7次，并且每个测试周期的时间为300±10分钟。

8.根据权利要求1至7中任意一项所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，该检试方法还包括第四步骤：将各个测试周期内获得的所述雾化器(7)的堵塞面积比与堵塞面积比预设标准值E相比较，若各个所述堵塞面积比均小于或等于所述堵塞面积比预设标准值E，则判定所述SCR尾气处理系统符合要求，若任一个所述测试周期内的所述堵塞面积比大于所述堵塞面积比预设标准值E，则所述SCR尾气处理系统不符合要求。

9.根据权利要求8所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，该检试方法还包括：当在所述第四步骤中判定所述SCR尾气处理系统不符合要求时，通过如下技术措施中的任一种或多种的组合以增加尿素溶液的雾化效果，即调节所述SCR尾气处理系统中的尿素溶液喷嘴(4)朝向所述雾化器(7)的喷射角度、更换具有不同网格密度的雾化器(7)和调节所述尿素溶液喷嘴(4)与所述雾化器(7)之间的间距。

10.根据权利要求8所述的发动机的SCR尾气处理系统的尿素结晶检试方法，其中，该检试方法还包括：当在所述第四步骤中判定所述SCR尾气处理系统不符合要求时，通过调节所述SCR尾气处理系统中的尿素溶液喷嘴(4)与排气处理装置(5)之间的间距和/或调节所述雾化器(7)与所述排气处理装置(5)之间的间距，以增强排气管(2)中的废气与雾化的尿素溶液之间的混合效果。