CN104696051A - 一种发动机排气处理系统及尾气处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种发动机排气处理系统，包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统，还包括：与所述氧化催化器并联设置的排气通道，所述排气通道上设置有电磁阀；用于控制所述电磁阀的控制装置。本发明还提供了一种发动机排气处理方法。本发明在包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统的发动机排气处理系统中与氧化催化器并联设置一个具有电磁阀的排气通道，并通过控制装置对电磁阀进行控制，从而调节经过氧化催化器处理后尾气中NO2占NOx的体积比，使进入SCR的尾气中NO2占NOx的体积比维持在0.5左右，使快速SCR反应占主导地位，提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。
Description
技术领域
本发明属于汽车尾气技术领域，尤其涉及一种发动机排气处理系统及尾气处理方法。
背景技术
为了满足排放标准，汽车中一般安装有发动机排气处理系统。发动机排气是一种由不同成分组成的混合物，不仅包含诸如一氧化碳(CO)、未燃烧的碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)的气态排放物，还含有固体颗粒物。发动机排气处理系统的作用就在于去除排气中的气态及固态污染物，从而减少对大气的影响。
现有技术公开的发动机排气处理系统一般包括氧化催化器(DOC)、颗粒物过滤器(DPF)以及选择性催化氧化系统(SCR)等，首先使发动机排气经过氧化催化器将NO氧化为NO2，然后与喷射尿素生成的NH3共同进入选择性催化氧化系统将NOx氧化，最后经过颗粒物过滤器去除固体颗粒物，从而将发动机排气净化。但是，在特定工况下，如发动机在中低负荷下运行，排气温度在250～350℃条件下时，上述发动机排气处理系统的处理效率较低，尤其是SCR转化效率不够高，从而造成尾气中NOx和氨泄漏。
发明内容
对于发动机排气中的NOx，目前一般是利用体积分数为32.5％的尿素水溶液，将NOx在SCR中还原为N2和H2O，即选择性催化还原。
SCR中的主要反应如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O (1)
4NH3+2NO+2NO2→4N2+6H2O (2)
4NH3+3NO2→3.5N2+6H2O (3)
反应(1)称为标准SCR反应，反应(2)称为快速SCR反应，反应(3)是缓慢SCR反应，该反应速度较慢，使得总体转化效率降低。研究表明，快速SCR反应可以在较低温度下进行，并且在较低温度下反应的速度是标准SCR反应的17倍，因此提高NOx中NO2的比例可以使SCR在较低温度下进行快速SCR反应，有利于提高NOx的转化效率。同时，当NO和NO2的比例为1:1时，主要进行反应(2)，能有效提高SCR反应效率。
柴油机原始排放中NO2占NOx的比例达到10％到30％，而DOC具有强氧化性，可以将NO氧化为NO2，从而在特定工况下使NOx中NO2的比例超过50％，此时反应(3)占主导地位，使总体SCR转化效率降低，因此，本发明人考虑可以通过闭环控制SCR前的NOx中NO2的比例，使其维持在0.5左右，使反应(2)占主导地位，从而提高SCR转化效率。
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种发动机排气处理系统及尾气处理方法，所述发动机排气处理系统的SCR转化效率较高，减少了尾气中NOx和氨泄漏。
本发明提供了一种发动机排气处理系统，包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统，还包括：
与所述氧化催化器并联设置的排气通道，所述排气通道上设置有电磁阀；
用于控制所述电磁阀的控制装置。
优选的，所述控制装置包括：
信号获取单元，所述信号获取单元用于获取信号并将所述信号发送给信号处理单元，所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度；
信号处理单元，所述信号处理单元用于对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；
数据比较单元，所述数据比较单元用于将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；
控制单元，所述控制单元用于依据所述比较结果对电磁阀进行控制。
优选的，所述信号获取单元包括：
第一信号获取子单元，所述第一信号获取子单元用于获取第一信号，所述第一信号包括发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度；
第二信号获取子单元，所述第二信号获取子单元用于获取第二信号和第三信号，所述第二信号包括尾气质量流量和DOC上游尾气温度，所述第三信号包括电磁阀开度。
优选的，所述信号处理单元包括：第一信号处理子单元、第二信号处理子单元和第三信号处理子单元；
所述第一信号处理子单元对接收到的第一信号进行查询和/或计算得到初始排放尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第三信号处理子单元；
所述第二信号处理子单元对接收到的第二信号进行查询和/或计算得到经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并将其发送给第三信号处理子单元；
所述第三信号处理子单元对接收到的第三信号、初始排放尾气中NO2占NOx的体积比、所述经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比。
优选的，所述信号处理单元还包括第四信号处理子单元，所述第四信号处理子单元接收第三信号处理子单元发送的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。
优选的，所述信号获取单元还包括第三信号获取子单元；所述信号处理单元还包括第五信号处理子单元；
所述第三信号获取子单元用于获取第四信号，并将所述第四信号发送给第五信号处理子单元，所述第四信号包括颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量；
所述第五信号处理子单元对所述第四信号进行查询和/或计算，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并将所述经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例发送给第四信号处理子单元；
所述第四信号处理子单元对所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行计算，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。
本发明还提供了一种发动机排气处理方法，包括：将发动机尾气依次经过氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，所述氧化催化器和排气通道并联设置；在处理过程中，控制装置获取信号，并对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比；然后将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内；
所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度。
优选的，所述控制装置还获取颗粒物过滤器的平均温度信号和颗粒物过滤器的碳载量信号，依据所述颗粒物过滤器的平均温度信号和颗粒物过滤器的碳载量信号进行处理，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并依据所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比信号、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行处理，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，然后将SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对电磁阀进行控制。
与现有技术相比，本发明在包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统的发动机排气处理系统中与氧化催化器并联设置一个具有电磁阀的排气通道，并通过控制装置对电磁阀进行控制，从而调节经过氧化催化器处理后尾气中NO2占NOx的体积比，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比维持在0.5左右，使快速SCR反应(2)占主导地位，提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。具体而言，本发明将发动机尾气依次经过并联设置的氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，在处理过程中，控制装置获取信号，并对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比；然后根据所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比预估得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，调节经过氧化催化器和排气通道的尾气量，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内，从而提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的发动机排气处理系统的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的控制装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的信号处理单元的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的信号处理单元对DOC中数据的处理流程示意图；
图5为本发明实施例提供的信号处理单元对DPF中数据的处理流程示意图；
图6为本发明实施例提供的发动机排气处理系统的处理流程示意图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种发动机排气处理系统，包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统，还包括：
与所述氧化催化器并联设置的排气通道，所述排气通道上设置有电磁阀；
用于控制所述电磁阀的控制装置。
参见图1，图1为本发明提供的发动机排气处理系统的结构示意图，其中，1为排气管，2为喷嘴，3为氧化催化器，4为颗粒物过滤器，5为选择性催化氧化系统，6为排气通道，7为电磁阀。
在本发明中，发动机排气处理系统与排气管相连通，对排出的发动机尾气进行净化处理。
所述发动机排气处理系统包括氧化催化器3，氧化催化器3内设置有氧化催化剂，发动机排出的尾气进入氧化催化器3内，在氧化催化剂的作用下，NO被氧化为NO2。
所述发动机排气处理系统包括颗粒物过滤器4，经过氧化催化器3被催化氧化后的尾气进入颗粒物过滤器被过滤，去除其中的颗粒物。
所述发动机排气处理系统还包括选择性催化氧化系统5，其中设置有选择性催化氧化剂，其作用在于将经过颗粒物过滤器4并喷射尿素溶液后的尾气进行选择性催化氧化，使NOx与NH3反应，去除NOx。
所述发动机排气处理系统还可以包括喷嘴2，喷嘴2的作用在于当DPF碳载量过大时去除DPF中的碳颗粒。
所述发动机排气处理系统还包括与氧化催化器3并联设置的排气通道6，排气通道6的入口与发动机排气管相连相同，出口与颗粒物过滤器4的入口相通，可以认为是氧化催化器3的旁路管道。排气通道6上设置有电磁阀7，通过控制电磁阀7的开度，可以调节进入催化氧化器3和排气通道6的尾气量，从而调整SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，使催化氧化系统5中以快速SCR反应为主，提高SCR反应速率。
在本发明中，所述发动机排气处理系统还包括控制装置，所述控制装置根据经过氧化催化器3处理后尾气中NO2占NOx的体积比预估得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比与预定的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据比较结果控制电磁阀的开度，从而控制进入选择性催化氧化系统前尾气中NO2占NOx的体积比，即SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比。
在本发明的一个实施例中，所述控制装置包括：
信号获取单元，所述信号获取单元用于获取信号并将所述信号发送给信号处理单元，所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度；
信号处理单元，所述信号处理单元用于对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；
数据比较单元，所述数据比较单元用于将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；
控制单元，所述控制单元用于依据所述比较结果对电磁阀进行控制。
参见图2，图2为本发明实施例提供的控制装置的结构示意图，其中，21为信号获取单元，22为信号处理单元，23为数据比较单元，24为控制单元。
信号获取单元21用于获取信号并将所述信号发送给信号处理单元，所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度。
在一个实施例中，信号获取单元21包括：
第一信号获取子单元，所述第一信号获取子单元用于获取第一信号，所述第一信号包括发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度；
第二信号获取子单元，所述第二信号获取子单元用于获取第二信号和第三信号，所述第二信号包括尾气质量流量和DOC上游尾气温度，所述第三信号包括电磁阀开度。
第一信号获取子单元用于获取第一信号，所述第一信号包括发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度。发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度均为发动机本身的工作参数，可以由发动机内置的传感器获得，即所述第一信号获取子单元可以为设置在发动机内的传感器，用于获取发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度，并将其发送给信号处理单元22进行处理。
第二信号获取子单元用于获取第二信号和第三信号，所述第二信号包括尾气质量流量和DOC上游尾气温度，所述第三信号包括电磁阀开度。尾气质量流量即为发动机的排气流量，可以由设置在发动机排气管上的流量传感器获得；DOC上游尾气温度为发动机排出且未进入催化氧化器的尾气温度，可以由设置在催化氧化器入口处的温度传感器获得，该温度传感器可以设置在排气管到催化氧化器之间的气体通道上；电磁阀开度可以由设置在电磁阀上的电磁阀开度传感器获得。也就是说，第二信号获取子单元可以包括流量传感器、温度传感器和电磁阀开度传感器，分别获取尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度后发送给信号处理单元22进行处理。
信号处理单元22用于接受信号获取单元21发送的信号，并根据所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。可以认为，DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比等于SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，即经过DOC处理的尾气中NO2占NOx的体积比等于即将进入SCR处理的尾气中的NO2占NOx的体积比。
在一个实施例中，所述信号处理单元包括：第一信号处理子单元、第二信号处理子单元和第三信号处理子单元；
所述第一信号处理子单元对接收到的第一信号进行查询和/或计算得到初始排放尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第三信号处理子单元；
所述第二信号处理子单元对接收到的第二信号进行查询和/或计算得到经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并将其发送给第三信号处理子单元；
所述第三信号处理子单元对接收到的第三信号、初始排放尾气中NO2占NOx的体积比、所述经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比。
参见图3，图3为本发明实施例提供的信号处理单元的结构示意图，其中，31为第一信号处理子单元，32为第二信号处理子单元，33为第三信号处理子单元。
第一信号处理子单元31用于接收第一信号获取子单元发送的第一信号，即发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度，并对该第一信号进行查询和/或计算得到初始排放尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第三信号处理子单元。
具体而言，第一信号处理子单元31首先接收发动机转速和发动机喷油量，并根据该发动机转速和发动机喷油量对内置于其中的MAP参数图进行查询和/或计算获得原机排放中NO2占NOx的体积比的基础值。同时，第一信号处理子单元31接收EGR阀开度，并根据EGR阀开度和内置于其中的CUR修正图对获得的原机排放中NO2占NOx的体积比的基础值进行修正，获得发动机排气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第三信号处理子单元33。
所述第二信号处理子单元32用于接收第二信号获取子单元发送的第二信号，即尾气质量流量和DOC上游尾气温度，并对接收到的第二信号进行查询和/或计算得到经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并将其发送给第三信号处理子单元。
具体而言，由于催化氧化器能够将NO氧化为NO2，影响尾气中NO2占NOx的体积比，第二信号处理子单元32的作用在于获得催化氧化器将NO氧化为NO2的比例值，获得更为准确的进入选择性催化氧化系统尾气中NO2占NOx的体积比。第二信号处理子单元32获得尾气质量流量和DOC上游尾气温度，并根据尾气质量流量和DOC上游尾气温度对内置于其中的MAP参数图进行查询或计算，获得经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并将其发送给第三信号处理子单元33。
第三信号处理子单元33用于接收第二信号获取单元发送的第三信号、第一信号处理子单元发送的初始排放尾气中NO2占NOx的体积比和第二信号处理子单元发送的经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并根据第三信号、初始排放尾气中NO2占NOx的体积比、经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比。
由于氧化催化器与设置有电磁阀的排气通道并联设置，电磁阀的开度也会影响DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，第三信号处理子单元33内预设电磁阀横截面积和氧化催化器横截面积，并根据接收到的第三信号、初始排放尾气中NO2占NOx的体积比、经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值进行计算，具体计算过程如下：
设初始排放尾气中NO2占NOx的体积比为z，经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值为y，第三信号即电磁阀开度为k，电磁阀横截面积为S2，氧化催化器横截面积为S1、由发动机排出之后进入电磁阀和催化氧化器之前的尾气体积流量为V。
1、流经电磁阀的气体
通过电磁阀的NOx的体积流量为：V*[S2*k/(S1+S2*k)]
流经电磁阀的NO2的体积流量为：V*[S2*k/(S1+S2*k)]*z
2、流经DOC(氧化催化器)部分的气体
流经DOC部分NOx的体积流量为：V*(S1/(S1+S2*k))
流经DOC部分NO氧化为NO2的体积流量为：V*(S1/(S1+S2*k))(1-z)*y
由化学方程式2NO+O2＝2NO2，可知消耗NO的体积和生成NO2的体积相同，所以DOC中氧化生成的NO2的体积流量为：V*(S1/(S1+S2*k))(1-z)*y
通过DOC部分气流NO2的总体积流量为：V*[S1/(S1+S2*k)]*[(1-z)*y+z]
因此，两部分气流分别经过DOC和电磁阀混合后(即DOC下游尾气)的NO2的总体积流量为：V*{[(1-z)*y+z]*S1+S2*K*z}/(S1+S2*K)
由于1体积的NO生成1体积的NO2，所以DOC后(即DOC下游)的NOx的总体积流量仍为：V
DOC后NO2占NOx的比例为：{[(1-z)*y+z]*S1+S2*K*z}/(S1+S2*K)。
参见图4，图4为本发明实施例提供的信号处理单元对DOC中数据的处理流程示意图，S411为第一信号处理子单元根据发动机转速和发动机喷油量对内置于其中的MAP参数图进行查询和/或计算获得原机排放中NO2占NOx的体积比的基础值的过程；S412为第一信号处理子单元31根据EGR阀开度和内置于其中的CUR修正图对获得的原机排放中NO2占NOx的体积比的基础值进行修正，获得发动机排气中NO2占NOx的体积比的过程；S42为第二信号处理子单元根据尾气质量流量和DOC上游尾气温度对内置于其中的MAP参数图进行查询或计算，获得经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值的过程；S43为根据第三处理子单元根据电磁阀开度、初始排放尾气中NO2占NOx的体积比、经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比的过程，具体计算方法如上所述，本发明在此不再赘述。
DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比等于SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，第三信号处理单元将其发送给数据比较单元进行数据比较。数据比较单元预设有NO2占NOx的体积比，如前文所述，可将其设置为0.5，数据比较单元将接收到的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元，控制单元根据比较结果控制电磁阀的开启和关闭。
具体而言，当接收到的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比大于预设的NO2占NOx的体积比，数据比较单元将该结果发送给控制单元，控制单元根据该结果使电磁阀开度变大；当接收到的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比小于预设的NO2占NOx的体积比，数据比较单元将该结果发送给控制单元，控制单元根据该结果使电磁阀开度变小；当接收到的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比等于预设的NO2占NOx的体积比，数据比较单元将该结果发送给控制单元，控制单元根据该结果使电磁阀开度不发生变化，从而保证进入SCR前尾气中NO2占NOx的体积比为0.5。本发明在包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统的发动机排气处理系统中与氧化催化器并联设置一个具有电磁阀的排气通道，并通过控制装置对电磁阀进行控制，从而调节经过氧化催化器处理后尾气中NO2占NOx的体积比，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比维持在0.5左右，使快速SCR反应(2)占主导地位，提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。具体而言，本发明将发动机尾气依次经过氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，所述氧化催化器和排气通道并联设置；在处理过程中，控制装置获取信号，并对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比；然后根据所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比预估得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，调节经过氧化催化器和排气通道的尾气量，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内，从而提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。
在本发明的另一个实施例中，所述信号获取单元还包括第三信号获取子单元，所述信号处理单元还包括第四信号处理子单元和第五信号处理子单元。其中，所述第三信号获取子单元用于获取第四信号，并将所述第四信号发送给第五信号处理子单元，所述第四信号包括颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量；所述第五信号处理子单元对所述第四信号进行查询和/或计算，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并将所述经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例发送给第四信号处理子单元；所述第四信号处理子单元接收第三信号处理子单元发送的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并对所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行计算，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。
颗粒物过滤器中既存在被动再生也存在氧化反应，被动再生是NO2和DPF中积累的碳进行反应生成NO，氧化反应是尾气中的NO和O2反应生成NO2，因此在DPF中既存在消耗NO2的反应又存在生成NO2的反应。信号获取单元和信号处理单元对经过DPF后NO2占NOx的体积比进行计算，即DPF下游尾气中NO2占NOx的体积比，与DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比相比，DPF下游尾气中NO2占NOx的体积比与SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比更为接近，因此，能够提高处理精度。
具体而言，所述第三信号获取子单元用于获取第四信号，并将所述第四信号发送给第五信号处理子单元，所述第四信号包括颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量。其中，颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量是颗粒物过滤器的工作参数，可以由温度传感器、碳量传感器等传感器获得。即，所述第三信号获取子单元可以是设置在颗粒物过滤器中的温度传感器和碳量传感器。
第三信号获取子单元获取颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量后，将其发送给第五信号处理子单元。第五信号处理子单元对所述第四信号进行查询和/或计算，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并将所述经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例发送给第四信号处理子单元。
具体而言，第五信号处理子单元根据颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量对内置于其中的MAP分别进行查询和/计算获得经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，发送给第四信号处理子单元。
所述第四信号处理子单元接收第三信号处理子单元发送的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，第五信号处理子单元的发送的经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并对所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行计算，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。
参见图5，图5为本发明实施例提供的信号处理单元对DPF中数据的处理流程示意图，其中，S51为第五信号处理子单元根据颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量对内置于其中的MAP进行查询和/计算获得经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例的过程，S52为第五信号处理子单元根据颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量对内置于其中的MAP进行查询和/计算获得经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例的过程；S53是第四信号处理子单元对所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行计算得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比的过程。
步骤S53具体为：
根据DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比计算得到DOC下游尾气中NO占NOx的体积比；
经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和DOC下游尾气中NO占NOx的体积比相乘，即为经过颗粒物过滤器后尾气中NO2占NOx的体积比的增加量；
经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例乘以经过颗粒物过滤器后尾气中NO2占NOx的理论体积比即为经过颗粒物过滤器后尾气中NO2占NOx的体积比的减少量；
DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比+经过颗粒物过滤器后尾气中NO2占NOx的体积比的增加量-经过颗粒物过滤器后尾气中NO2占NOx的体积比的减少量即为经过颗粒物过滤器后尾气中NO2占NOx的体积比，即DPF下游尾气NO2占NOx的体积比。
DPF下游尾气NO2占NOx的体积比即可认为是SCR上游尾气NO2占NOx的体积比，数据比较单元根据该数据与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，控制单元根据该比较结果对电磁阀进行控制。
参见图6，图6为本发明实施例提供的发动机排气处理系统的处理流程示意图，本发明提供的发动机排气处理系统的控制装置按照上文所述方法获取SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比实际值，然后与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，然后根据比较结果对电磁阀进行调节，再按照上文所述方法获取SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比实际值，然后与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，然后根据比较结果对电磁阀进行调节，并重复该过程，从而使SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比实际值近似于预设的NO2占NOx的体积比，从而提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。
在一个实施例中，控制装置包括PID控制器，获取SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比实际值后，通过PID控制器中的积分模块(P)或者比例模块(I)对其与预设的NO2占NOx的体积比进行处理，从而提高控制的精准程度。
本发明提供的发动机排气处理系统尤其适用于特定工况下使用，即发动机在中低负荷下运行，排气温度在250～350℃条件下时使用，能够提高SCR转化效率，减少尾气中NOx和氨泄漏。
本发明提供的发动机排气处理系统的一个典型使用方法如下：
发动机在中低负荷条件下运行，排气温度300摄氏度左右(DOC转化效率最高)，此时发动机原排中的NO2所占比例为20％左右，DOC转化效率可以达到80％左右，原排中NO大部分被转化成NO2，此时DPF被动再生相对较弱(被动再生最佳温度为350摄氏度且被动再生比较缓慢，对二氧化氮的消耗很少)，所以SCR前的NO2占NOx的比例大大超过50％，通过调节电磁阀开度，如使电磁阀全开降低SCR上游尾气中NO2的比例，短时间内SCR上游尾气中NO2的比例仍高于50％，但较之前有所降低，从而消除部分慢反应，提高SCR的整体转化效率；当负荷继续增大，原排中NO2比例在10％到20％之间时，排气温度在350度左右时，DOC转化效率有所降低(50％—60％)，此时通过控制电磁阀开度，可以将SCR上游尾气NO2比例控制在50％左右，从而消除慢反应，提高SCR转换效率；当发动机在高转速大负荷下运行时，排气温度400摄氏度以上，原排中NO2所占比例很小，低于10％，，此时DOC转化效率很低，在40％以下，DOC后NO2比例低于50％，SCR上游尾气中NO2比例低于50％，此时电磁阀在保持全关，以增加SCR上游尾气中NO2的比例。
本发明还提供了一种发动机排气处理方法，包括：将发动机尾气依次经过氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，所述氧化催化器和排气通道并联设置；在处理过程中，控制装置获取信号，并对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比；然后将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内；
所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度。
在另一个实施例中，所述控制装置还获取颗粒物过滤器的平均温度信号和颗粒物过滤器的碳载量信号，依据所述颗粒物过滤器的平均温度信号和颗粒物过滤器的碳载量信号进行处理，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并依据所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比信号、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行处理，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，然后将SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对电磁阀进行控制。
在本发明中，上述处理方法分别由相应的处理系统实现，参见上文所述，本发明在此不再赘述。
以下列举本发明的典型实施例，但是，并不意味着本发明仅有以下几种实现方式，对于本领域技术人员而言，其在上文公开的技术内容基础上进行常规组合、常规替换等获得的、与本申请思路一致的技术方案均在本申请的保护范围内。
实施例1
发动机排气系统包括：氧化催化器；颗粒物过滤器；选择性催化氧化系统；与所述氧化催化器并联设置的排气通道；设置在排气通道上的电磁阀和控制装置；
所述控制装置包括：
信号获取单元，所述信号获取单元用于获取信号并将所述信号发送给信号处理单元，所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度；
信号处理单元，所述信号处理单元用于对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；
数据比较单元，所述数据比较单元用于将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；
控制单元，所述控制单元用于依据所述比较结果对电磁阀进行控制。
所述发动机排气系统工作过程如下：
将发动机尾气依次经过并联设置的氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，在处理过程中，控制装置中的信号获取单元获取发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度等信号并发送给信号处理单元，信号处理单元对接收到的信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；数据比较单元将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；控制单元根据所述比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内。其中，信号处理单元对数据的具体计算过程参见上文所述，本申请在此不再赘述。
实施例2
发动机排气系统包括：氧化催化器；颗粒物过滤器；选择性催化氧化系统；与所述氧化催化器并联设置的排气通道；设置在排气通道上的电磁阀和控制装置；
所述控制装置包括：
第一信号获取单元，所述第一信号获取单元用于获取信号并将所述信号发送给第一信号处理单元，所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度；
第二信号获取单元，用于获取颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量，并将其发送给第二信号处理单元；
第一信号处理单元，所述第一信号处理单元用于对接收到的发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第二信号处理单元；
第二信号处理单元，用于根据DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量计算DPF下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；
数据比较单元，所述数据比较单元用于将所述DPF下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；
控制单元，所述控制单元用于依据所述比较结果对电磁阀进行控制。
所述发动机排气系统工作过程如下：
将发动机尾气依次经过并联设置的氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，在处理过程中，控制装置中的第一信号获取单元获取发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度等信号并发送给第一信号处理单元，第一信号处理单元对接收到的信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第二信号处理单元；第二信号获取单元获取颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量，并将其发送给第二信号处理单元；第二信号处理单元对接收到的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量进行计算，得到DPF下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；数据比较单元将所述DPF下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；控制单元根据所述比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内。其中，第一信号处理单元和第二信号处理单元对数据的具体处理过程分别参见上文所述，本申请在此不再赘述。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种发动机排气处理系统，包括氧化催化器、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统，其特征在于，还包括：
与所述氧化催化器并联设置的排气通道，所述排气通道上设置有电磁阀；
用于控制所述电磁阀的控制装置。
2.根据权利要求1所述的发动机排气处理系统，其特征在于，所述控制装置包括：
信号获取单元，所述信号获取单元用于获取信号并将所述信号发送给信号处理单元，所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度；
信号处理单元，所述信号处理单元用于对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元；
数据比较单元，所述数据比较单元用于将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并将得到的比较结果发送给控制单元；
控制单元，所述控制单元用于依据所述比较结果对电磁阀进行控制。
3.根据权利要求2所述的发动机排气处理系统，其特征在于，所述信号获取单元包括：
第一信号获取子单元，所述第一信号获取子单元用于获取第一信号，所述第一信号包括发动机转速、发动机喷油量和EGR阀开度；
第二信号获取子单元，所述第二信号获取子单元用于获取第二信号和第三信号，所述第二信号包括尾气质量流量和DOC上游尾气温度，所述第三信号包括电磁阀开度。
4.根据权利要求3所述的发动机排气处理系统，其特征在于，所述信号处理单元包括：第一信号处理子单元、第二信号处理子单元和第三信号处理子单元；
所述第一信号处理子单元对接收到的第一信号进行查询和/或计算得到初始排放尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给第三信号处理子单元；
所述第二信号处理子单元对接收到的第二信号进行查询和/或计算得到经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并将其发送给第三信号处理子单元；
所述第三信号处理子单元对接收到的第三信号、初始排放尾气中NO2占NOx的体积比、所述经过氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行计算，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比。
5.根据权利要求4所述的发动机排气处理系统，其特征在于，所述信号处理单元还包括第四信号处理子单元，所述第四信号处理子单元接收第三信号处理子单元发送的DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。
6.根据权利要求5所述的发动机排气处理系统，其特征在于，所述信号获取单元还包括第三信号获取子单元；所述信号处理单元还包括第五信号处理子单元；
所述第三信号获取子单元用于获取第四信号，并将所述第四信号发送给第五信号处理子单元，所述第四信号包括颗粒物过滤器的平均温度和颗粒物过滤器的碳载量；
所述第五信号处理子单元对所述第四信号进行查询和/或计算，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并将所述经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例发送给第四信号处理子单元；
所述第四信号处理子单元对所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行计算，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，并将其发送给数据比较单元。
7.一种发动机排气处理方法，其特征在于，包括：将发动机尾气依次经过氧化催化器和排气通道、颗粒物过滤器和选择性催化氧化系统进行处理，所述氧化催化器和排气通道并联设置；在处理过程中，控制装置获取信号，并对所述信号以及预设的电磁阀横截面积和预设的氧化催化器横截面积进行处理，得到DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比；然后将所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对设置在排气通道上的电磁阀进行控制，使进入选择性催化氧化系统的尾气中NO2占NOx的体积比在预设范围内；
所述信号包括发动机转速、发动机喷油量、EGR阀开度、尾气质量流量、DOC上游尾气温度和电磁阀开度。
8.根据权利要求7所述的发动机排气处理方法，其特征在于，所述控制装置还获取颗粒物过滤器的平均温度信号和颗粒物过滤器的碳载量信号，依据所述颗粒物过滤器的平均温度信号和颗粒物过滤器的碳载量信号进行处理，分别得到经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例，并依据所述DOC下游尾气中NO2占NOx的体积比信号、经过颗粒物过滤器后NO转化为NO2的比例和经过颗粒物过滤器后NO2转化为NO的比例进行处理，得到SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比，然后将SCR上游尾气中NO2占NOx的体积比与预设的NO2占NOx的体积比进行比较，并根据得到的比较结果对电磁阀进行控制。
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