CN103821597A - 车辆排放后处理系统 - Google Patents

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高超
方今朝
张楚良
杨群
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Abstract

本发明涉及一种车辆排放后处理系统，该处理系统主要包括：后处理器总成2、尿素喷嘴4、尿素喷射泵5、压缩空气管路6、尿素罐总成7、加热管路8、后处理控制器9及所属传感器、线束及管路。本发明的有益效果是提供了一种车辆排放完整的后处理系统，具有复合氨混合腔、催化器单元、消声单元于一体的后处理器总成；具有较宽的反应窗口，在低温下具有较高的反应效率。

Description

车辆排放后处理系统
技术领域
本发明涉及车辆排放后处理技术领域，特别是涉及一种车辆氮氧化物（NOx）排放完整的后处理系统。
背景技术
为推进机动车污染减排，改善大气环境质量，国发[2011]42号《国务院关于印发国家环境保护“十二五”规划的通知》、国发[2011]35号《国务院关于加强环境保护重点工作的意见》、国发[2011]26号《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》以及实施 “国四标准”有关事项的公告要求，自2013年7月1日起，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机与汽车必须符合国四标准的要求。汽车排气后处理系统是汽车关键零部件之一，其设计和制造水平直接影响到汽车的整车综合性能，直接关系到整车的噪声和排放是否达到法规的要求。
  国内发动机厂商和车辆制造厂多数也选用SCR技术作为实现国IV、国V标准和更高排放阶段的后处理技术路线，但是都不够完整，完善，实有待改善。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种车辆排放完整的后处理系统，该系统可以与整车匹配，有效的降低车辆尾气中氮氧化合物。
本发明实施例提供一种车辆排放后处理系统，其中，包括：设置在发动机排气管（1）后端的后处理器总成（2）；所述的尿素喷嘴（4）安装在后处理器总成（2）或者排气管上；所述的尿素喷射泵（5）分别连接有尿素存储总成（7）、尿素喷嘴（4）与压缩空气管路（6），尿素喷射泵（5）通过CAN线与后处理控制单元ACU（9）连接；所述的尿素存储总成（7）内部布置有加热管路（8），所述的加热管路（8）通过电磁阀（15）与发动机冷却液相连通；所述的后处理控制器（9）与第一温度传感器（10）、NOx传感器（11）、第二温度传感器（12）、液位及温度传感器（13）、电磁阀（15）、发动机ECU(3)相连，所述的后处理控制单元ACU（9）通过CAN网络控制尿素喷射泵（5）喷射尿素存储单元中的尿素溶液；所述的尿素溶液通过喷嘴（4）喷射到设置在排气管（1）后端的后处理总成（2）中；所述的NOx传感器将处理结果反馈给后处理控制单元ACU（9）。
所述的车辆排放后处理系，其中：后处理器总成（2）具有氨气与排气气流混合单元、催化转化单元及消声单元于一体结构；后处理器总成2在催化转化单元的上、下游布置有第一温度传感器（10），在催化转化单元下游布置有NOx传感器（11）。
所述的车辆排放后处理系，其中：后处理器总成催化还原单元应用了两块载体，载体之间有10-30mm间隙。
所述的车辆排放后处理系，其中：压缩空气（14）并经过电磁阀15、空气滤清器及空气压力调节阀16送入尿素泵混合腔（18）。
所述的车辆排放后处理系，其中：所述压缩空气（14）的压力为4帕。
所述的车辆排放后处理系，其中：所述尿素罐总成（7）包括尿素罐以及安装在尿素罐中的尿素水溶液管及滤芯、发动机冷却液管、第二温度传感器（12）及液位传感器（13）。
所述的车辆排放后处理系，其中：所述加热管路（8）包括连接发动机冷却液与尿素罐之间的管路，以及具备电加热功能的尿素管路。
所述的车辆排放后处理系，其中：所述发动机冷却液与尿素罐之间的管路通过两位两通常闭电磁阀控制。
所述的车辆排放后处理系，其中：所述尿素喷嘴（4）设在在靠近后处理器总成（2）的位置。
所述的车辆排放后处理系，其中：所述后处理器控制器（9）包括，电源模块：把车载电池直接提供24V电压转换为5V、3.3V、1.8V三种电压；微处理器模块：由CPU、晶振电路、基本外围接El电路组成；数据存储模块：存储电子控制系统所要用到的各种信息。；输入调理模块：完成传感器驱动、信号的采集和处理的功能；输出驱动模块：接受微处理器信号，然后驱动尿素喷射泵（5）工作。
  与现有技术相比，本发明的有益效果是提供了一种车辆排放完整的后处理系统，具有复合氨混合腔、催化器单元、消声单元于一体的后处理器总成；具有较宽的反应窗口，在低温下具有较高的反应效率。
附图说明         
图1为车辆排放后处理系统基本组成。
图2为尿素喷射泵基本组成。
图3为后处理器控制器组成。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
本发明实施例提供该完整的后处理系统方案主要包括：后处理器总成2、尿素喷嘴4、尿素喷射泵5、压缩空气管路6、尿素罐总成7、加热管路8、后处理控制器9及所属传感器、线束及管路。
如图1至图3所示，其中，图1为车辆排放后处理系统基本组成；图2为尿素喷射泵基本组成；图3为后处理器控制器组成。
一种车辆排放后处理系统包括设置在排气管1上的后处理器总成2，所述的后处理器总成2与尿素喷射泵5的尿素喷嘴4相连，所述尿素喷嘴4设在在靠近后处理器总成2的位置。
   所述的尿素喷射泵5分别连接有后处理控制单元ACU3与尿素存储总成7，所述的尿素喷射泵5与压缩空气管路6相连；所述的尿素存储总成7与加热管路8相连，所述的加热管路8与后处理控制器9相连，所述的后处理控制器与 第一温度传感器10、NOx传感器11、第二温度传感器12、液位传感器13相连；所述的后处理控制单元ACU3通过CAN网络控制压缩空气管路6与尿素喷射泵5喷射尿素存储单元中的尿素溶液，所述的尿素溶液通过喷嘴4喷射到设置在排气管1上的后处理总成2中；所述的后处理控制器9将尿素存储总成7的液位、温度以及排气管1中NOx的处理结果反馈给后处理控制单元ACU3。
    后处理器总成2具有氨气与排气气流混合单元、催化转化单元及消声单元于一体结构；后处理器总成2在催化转化单元的上、下游布置有第一温度传感器10，在催化转化单元下游布置有NOx传感器11。后处理器总成催化还原单元应用了两块载体，载体之间留有10-30mm间隙，以优化后部载体的流动均匀性。
压缩空气14并经过电磁阀15、空气滤清器及空气压力调节阀16送入尿素泵混合腔18。所述压缩空气14的压力为4帕。
所述尿素罐总成7包括尿素罐以及安装在尿素罐中的尿素水溶液管及滤芯、发动机冷却液管、第二温度传感器12及液位传感器13。
所述加热管路8包括连接发动机冷却液与尿素罐之间的管路，以及具备电加热功能的尿素管路。所述发动机冷却液与尿素罐之间的管路通过两位两通常闭电磁阀控制。
所述后处理器控制器9包括，电源模块：把车载电池直接提供24V电压转换为5V、3.3V、1.8V三种电压；微处理器模块：由CPU、晶振电路、基本外围接El电路组成；数据存储模块：存储电子控制系统所要用到的各种信息；输入调理模块：完成传感器驱动、信号的采集和处理的功能；输出驱动模块：接受微处理器信号，然后驱动尿素喷射泵5工作。
该系统工作时，后处理控制器9在检测到车辆点火开关打开后进行初始化和自检，并进行通讯、尿素温度和液位、排气温度检测，检测通过后通过CAN总线获取发动机转速扭矩信息，同时通过AD接口采集催化器前后温度信息、尿素温度及液位信息。后处理控制器利用采集到的信息，根据标定好的控制策略，计算出当前工况下的尿素喷射量，通过CAN总线将喷射指令传递给尿素喷射泵。尿素喷射泵依据喷射指令执行喷射，尿素水溶液与压缩空气在尿素喷射泵内混合后，经过尿素管路、喷嘴的雾化后进入排气管路，再进入后处理器总成前端混合，尿素水溶液受热进行热解和水解，生成氨气，
尿素的热解反应为：NH2-CO-NH2->NH3+HNCO
尿素的水解反应为：HNCO+H20->NH3+C02 
从氨混合腔到催化还原单元的气流流动均匀性经过CFD软件优化，达到93%以上，使催化器具有很高的反应效率， NH3是NOx的直接还原剂，经过两个反应：
4NH3+4NO+02—>4N2+6H20 
2NH3+NO+N02—>2N2+3H20 
生成无毒无害的N2和H2O,排入大气。
所述尿素喷嘴，连接尿素管路与排气管路，尿素水溶液（尿素与水按照适当比例，本实施例中为32.5%比例混合）通过喷嘴射入排气管路，并充分雾化。喷嘴通过螺母座，安装在排气管路上，通过压紧螺母保证连接处的密封，它的末端四个喷射小孔与排气气流垂直。
所述的NOx传感器， 通过CAN总线与后处理控制单元进行通讯，包括后处理控制单元传输加热信号给氮氧传感器及氮氧传感器发送氮氧值给后处理系统。
所述尿素喷射泵5依靠内部柱塞来回运动，推出尿素水溶液来完成定量喷射。当收到后处理控制器9从CAN总线发出的流量控制信号后，将会改变步进电机的转动速度来改变柱塞的运动速度，从而达到调节尿素溶液流量的目的。通过隔膜泵21打出去的尿素溶液将会进入混合腔18，与压缩空气相遇，混合后将会进入尿素管路17直到喷嘴，经过喷嘴4喷入排气管。尿素管路上有一个压力继电器19，在尿素溶液管路内压力大于压缩空气压力，通过继电器20泻压回添蓝罐。
所述压缩空气，从整车的气源引入压缩空气14并经过电磁阀15、空气滤清器及空气压力调节阀16，将压力调整到4bar，送入尿素泵混合腔。
所述尿素罐总成7包括尿素罐，以及安装在尿素罐中的尿素水溶液管及滤芯、发动机冷却液管、温度及液位传感器。
所述加热管路8包括连接发动机冷却液与尿素罐之间的管路，以及具备电加热功能的尿素管路。发动机冷却液与尿素罐之间的管路通过两位两通常闭电磁阀控制。
所述后处理控制9，由电源模块、时钟模块、微处理器模块、数据存储模块、模拟量信号输入调理模块、输出驱动模块及CAN总线收发模块组成。电源模块：车载电池直接提供24V电压，电源模块把24V电压转换为5V、3.3V、1.8V三种电压。微处理器模块：由CPU、晶振电路、基本外围接El电路组成。数据存储模块：存储电子控制系统所要用到的各种信息。模拟量信号输入调理模块：完成传感器驱动、信号的采集和处理的功能。CAN总线收发模块接受发动机机的转速、扭矩信息，接受微处理器信号，然后驱动尿素喷射泵工作。输出驱动模块：驱动空气、发动机冷却液电磁阀、电加热管路、限扭及MIL灯等输出工作。后处理控制9具有对排放相关部件进行故障监测、存储、诊断和报警功能。
该车辆排放后处理系统，为车辆排放后处理提供了完整的系统方案，有效地降低柴油发动机的尾气NOx含量，具有良好的低温反应效率，较宽的反应窗口，能满足整车排放水平达欧四、欧五水平。
后处理控制器具有支持HJ 437-2008关于OBDⅡ要求；能够监测并储存与排放相关的故障，以及点亮仪表上用于OBD故障指示的MIL灯并在需要限扭时发送限扭信号给ECU。
以上对本发明实施例所提供的车辆排放后处理器总成进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种车辆排放后处理系统，其特征在于，包括：设置在发动机排气管（1）后端的后处理器总成（2）；所述的尿素喷嘴（4）安装在后处理器总成（2）或者排气管上；所述的尿素喷射泵（5）分别连接有尿素存储总成（7）、尿素喷嘴（4）与压缩空气管路（6），尿素喷射泵（5）通过CAN线与后处理控制单元ACU（9）连接；所述的尿素存储总成（7）内部布置有加热管路（8），所述的加热管路（8）通过电磁阀（15）与发动机冷却液相连通；所述的后处理控制器（9）与第一温度传感器（10）、NOx传感器（11）、第二温度传感器（12）、液位及温度传感器（13）、电磁阀（15）、发动机ECU(3)相连，所述的后处理控制单元ACU（9）通过CAN网络控制尿素喷射泵（5）喷射尿素存储单元中的尿素溶液；所述的尿素溶液通过喷嘴（4）喷射到设置在排气管（1）后端的后处理总成（2）中；所述的NOx传感器将处理结果反馈给后处理控制单元ACU（9）。
2.根据权利要求1所述的车辆排放后处理系，其特征在于：后处理器总成（2）具有氨气与排气气流混合单元、催化转化单元及消声单元于一体结构；后处理器总成（2）在催化转化单元的上、下游布置有第一温度传感器（10），在催化转化单元下游布置有NOx传感器（11）。
3.根据权利要求2所述的车辆排放后处理系，其特征在于：后处理器总成（2）的催化还原单元应用了两块载体，载体之间有10-30mm间隙。
4.根据权利要求1所述的车辆排放后处理系，其特征在于：压缩空气（14）并经过电磁阀15、空气滤清器及空气压力调节阀16送入尿素泵混合腔（18）。
5.根据权利要求4所述的车辆排放后处理系，其特征在于：所述压缩空气（14）的压力为4帕。
6.根据权利要求1所述的车辆排放后处理系，其特征在于：所述尿素罐总成（7）包括尿素罐以及安装在尿素罐中的尿素水溶液管及滤芯、发动机冷却液管、第二温度传感器（12）及液位传感器（13）。
7.根据权利要求1所述的车辆排放后处理系，其特征在于：所述加热管路（8）包括连接发动机冷却液与尿素罐之间的管路，以及具备电加热功能的尿素管路。
8.根据权利要求7所述的车辆排放后处理系，其特征在于：所述发动机冷却液与尿素罐之间的管路通过两位两通常闭电磁阀控制。
9.根据权利要求1所述的车辆排放后处理系，其特征在于：所述尿素喷嘴（4）设在在靠近后处理器总成（2）的位置。
10.根据权利要求1所述的车辆排放后处理系，其特征在于：所述后处理器控制器（9）包括，电源模块：把车载电池直接提供24V电压转换为5V、3.3V、1.8V三种电压；微处理器模块：由CPU、晶振电路、基本外围接El电路组成；数据存储模块：存储电子控制系统所要用到的各种信息；输入调理模块：完成传感器驱动、信号的采集和处理的功能；输出驱动模块：接受微处理器信号，然后驱动尿素喷射泵（5）工作。
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