CN108412591A - 汽车排气后处理系统及汽车 - Google Patents

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赵春兴
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Abstract

本发明公开了一种汽车排气后处理系统，包括排气管、控制器、安装在所述排气管上的DOC催化器和颗粒捕捉器，所述颗粒捕捉器的载体采用碳化硅材质，所述颗粒捕捉器的入口处设有第一压力传感器，所述颗粒捕捉器的出口处设有第二压力传感器，所述DOC催化器的入口处设有第一温度传感器，所述颗粒捕捉器的入口处设有第二温度传感器，所述控制器分别与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接，所述控制器用于在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器检测到的压力差值超过预设值时，控制燃油主喷射推迟。该系统能够解决现有技术成本高、标定周期长的问题。本发明还提供了一种采用上述系统的汽车。

Description

汽车排气后处理系统及汽车
技术领域
本发明涉及汽车尾气处理技术领域，特别是涉及一种汽车排气后处理系统及汽车。
背景技术
随着科技的进步和经济的飞速发展，汽车已逐渐进入越来越多的用户家庭正，成为了人们出行不可或缺的工具之一，伴随着汽车普及和使用量的增加，汽车尾气所造成的环境污染已经成为了不可忽视的问题。
随着整个国内国际范围对汽车排放限值的提高，汽车尾气排气系统逐渐增加相应的后处理系统，对排气系统后处理的结构、成本、标定提出了更高的挑战。
目前柴油排气后处理系统常规路线为DOC(柴油氧化催化剂)+堇青石DPF(颗粒捕捉器)，并采用排气管上喷射燃油提高排气温度实现DPF中的颗粒物的燃烧再生，此路线设计相对本专利设计，要多出一套排气管喷射系统(injection)以及控制系统(DCU)，实现成本高，且标定需要反复优化，周期长、复杂程度较高。
发明内容
为此，本发明的一方面提供一种汽车排气后处理系统，解决现有技术成本高、标定周期长的问题。
一种汽车排气后处理系统，包括排气管、控制器、安装在所述排气管上的DOC催化器和颗粒捕捉器，所述颗粒捕捉器的载体采用碳化硅材质，所述颗粒捕捉器的入口处设有第一压力传感器，所述颗粒捕捉器的出口处设有第二压力传感器，所述DOC催化器的入口处设有第一温度传感器，所述颗粒捕捉器的入口处设有第二温度传感器，所述控制器分别与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接，所述控制器用于在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器检测到的压力差值超过预设值时，控制燃油主喷射推迟，并在发动机的活塞运行过了上止点后，进行预设次数的喷油，完成缸内后喷，部分燃油再次燃烧以提高排气温度，使所述第一温度传感器检测到的温度达到第一预设温度，同时后喷中部分没有完全充分燃烧的燃油进入到所述DOC催化器中再次燃烧，使所述第二温度传感器检测到的温度达到第二预设温度，所述第二预设温度高于所述第一预设温度。
根据本发明提出的汽车排气后处理系统，采用DOC催化器和碳化硅材质的颗粒捕捉器，同时采用发动机缸内后喷标定策略，当发动机排出的有害颗粒物到达颗粒捕捉器时，气流中小分子的废气可以通过颗粒捕捉器，但直径较大的颗粒物无法通过，会全部储存在颗粒捕捉器中，当颗粒捕捉器中积累的颗粒物达到设定值的时候，系统中的控制器在检测到两个压力传感器监测的压力差值超过预设值，此时控制器控制燃油主喷射推迟，部分燃油再次燃烧来提高排气温度，使得DOC催化器入口温度达到第一预设温度，同时后喷中部分没有完全充分燃烧的柴油将会进入到DOC催化器中再次燃烧，最终使得到达颗粒捕捉器入口的排气温度达到第二预设温度，高温的排气会将颗粒捕捉器中积累的大部分颗粒物燃烧成为小分子的气体(CO2和部分CO)，部分CO经过颗粒捕捉器中的催化剂作用再次氧化转化为无毒的CO2被排出，从而能够达到轻型柴油国五排放标准，相对目前已有的设计，节省了一套排气管喷射系统系统和控制系统(DCU)，能够大幅降低单件成本，且碳化硅材质的颗粒捕捉器最高耐久可达1100℃，可以降低标定工作量，缩短标定周期。
另外，根据本发明提供的汽车排气后处理系统，还可以具有如下附加的技术特征：
进一步地，所述颗粒捕捉器采用壁流式结构。
进一步地，所述颗粒捕捉器的入口处设有第一压差管，所述第一压力传感器与所述第一压差管连接，所述颗粒捕捉器的出口处设有第二压差管，所述第二压力传感器与所述第二压差管连接。
进一步地，所述第二压差管的长度长于所述第一压差管的长度，所述DOC催化器上设有固定组件，所述第一压差管和所述第二压差管支撑在所述固定组件上。
进一步地，所述固定组件包括上固定支架和下固定支架，所述下固定支架安装在所述DOC催化器上，所述第一压差管和所述第二压差管夹设于所述上固定支架和所述下固定支架之间，所述上固定支架和所述下固定支架之间通过螺栓固定。
进一步地，所述颗粒捕捉器的出口处连接一颗粒捕捉器出气管，所述颗粒捕捉器出气管上设有一吊钩，所述吊钩上固定有动力吸振器。
进一步地，所述进行预设次数的喷油时，最大喷油量为6mg。
进一步地，所述第一预设温度为500±20℃。
进一步地，所述第二预设温度为600±20℃。
本发明的另一方面提供一种采用上述汽车排气后处理系统的汽车。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明一实施例的汽车排气后处理系统在第一角度下的结构示意图；
图2是图1中圈II的放大图；
图3是本发明一实施例的汽车排气后处理系统在第二角度下的结构示意图；
图4是本发明一实施例的汽车排气后处理系统在电性连接示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”以及类似的表述只是为了说明的目的，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图4，本发明的一实施例提供的汽车排气后处理系统，包括排气管10、控制器20、安装在所述排气管10上的DOC催化器30和颗粒捕捉器40。所述DOC催化器30的出口与所述颗粒捕捉器40的入口连接。
其中，所述颗粒捕捉器40的载体采用碳化硅材质，最高耐久可达1100℃，且为了实现更好的颗粒捕捉效果，所述颗粒捕捉器40具体采用壁流式结构。当发动机排出的有害颗粒物PM到达壁流式结构的颗粒捕捉器40时，气流中小分子的废气可以通过结构壁间隙通过，但直径较大的PM(例如大于11um)无法通过，会全部储存在颗粒捕捉器40的通道中，随着有害颗粒物PM数量的增加，会导致颗粒捕捉器40内压强的增大。
所述颗粒捕捉器40的入口处设有第一压力传感器41，所述颗粒捕捉器的出口处设有第二压力传感器42，所述DOC催化器的入口处30设有第一温度传感器31，所述颗粒捕捉器40的入口处设有第二温度传感器32，所述控制器分别与所述第一压力传感器41、所述第二压力传感器42、所述第一温度传感器31和所述第二温度传感器32电性连接。所述控制器用于接收第一压力传感器41和第二压力传感器42检测的数据，并对两个压力传感器检测到的压力差值与预设值进行对比，预设值可以根据实际情况进行设定。控制器20可以采用ECU，当控制器20检测压力差值超过预设值时(颗粒捕捉器40内聚集的有害颗粒物PM达到一定数量)，控制燃油主喷射推迟，并在发动机的活塞运行过了上止点后，进行预设次数的喷油，例如进行1次到2次的喷油，其中，最大喷油量为6mg，部分燃油再次燃烧以提高排气温度，使所述第一温度传感器31检测到的温度达到第一预设温度，第一预设温度例如是500±20℃，具体实施时，第一温度传感器31将检测到的温度发送至控制器20，控制器20用于判断第一温度传感器31检测到的温度是否达到第一预设温度，同时后喷中部分没有完全充分燃烧的燃油进入到所述DOC催化器30中再次燃烧，使所述第二温度传感器32检测到的温度达到第二预设温度，所述第二预设温度高于所述第一预设温度，第二预设温度例如是600±20℃，同样，第二温度传感器32将检测到的温度发送至控制器20，控制器20用于判断第二温度传感器32检测到的温度是否达到第二预设温度，此高温会将颗粒捕捉器40中积累的大部分(80％左右)颗粒物PM燃烧成为小分子的气体(CO2和部分CO)。部分CO经过颗粒捕捉器40中的催化剂作用再次氧化转化为无毒的CO2被排出；以上过程最终使得之前颗粒捕捉器40捕集起来的颗粒物PM被转化为无毒的CO2排到大气中，降低车辆的颗粒物PM的排放量，达到国五排放水平。
此外，本实施例中，所述颗粒捕捉器40的入口处设有第一压差管50，所述第一压力传感器41与所述第一压差管50连接，具体的，所述第一压差管50远离所述颗粒捕捉器40的一端与所述第一压力传感器41连接，所述颗粒捕捉器40的出口处设有第二压差管60，所述第二压力传感器42与所述第二压差管60连接，具体的，所述第二压差管60远离所述颗粒捕捉器40的一端与所述第二压力传感器42连接。通过第一压差管50和第二压差管60实现两个压力传感器的安装。第一压力传感器41和第二压力传感器42也可以分别安装第一压差管50和第二压差管60的管内。
所述第二压差管60的长度长于所述第一压差管50的长度，所述DOC催化器30上设有固定组件70，所述第一压差管50和所述第二压差管60支撑在所述固定组件70上。
具体的，所述固定组件70包括上固定支架71和下固定支架72，所述下固定支架72安装在所述DOC催化器30上，所述第一压差管50和所述第二压差管夹60设于所述上固定支架71和所述下固定支架72之间，所述上固定支架71和所述下固定支架72之间通过螺栓73固定。通过设置固定组件70，能够保证结构的稳定性。
所述颗粒捕捉器40的出口处连接一颗粒捕捉器出气管80，所述颗粒捕捉器出气管80上设有一吊钩90，所述吊钩90上固定有动力吸振器100，所述动力吸振器100用于减少车辆运行时的振动，保证排气后处理的正常运行。
根据本实施例提出的汽车排气后处理系统，采用DOC催化器30和碳化硅材质的颗粒捕捉器40，同时采用发动机缸内后喷标定策略，当发动机排出的有害颗粒物到达颗粒捕捉器时，气流中小分子的废气可以通过颗粒捕捉器40，但直径较大的颗粒物无法通过，会全部储存在颗粒捕捉器40中，当颗粒捕捉器40中积累的颗粒物达到设定值的时候，系统中的控制器20(即ECU)在检测到两个压力传感器监测的压力差值超过预设值，此时控制器20控制燃油主喷射推迟，部分燃油再次燃烧来提高排气温度，使得DOC催化器30入口温度达到第一预设温度，同时后喷中部分没有完全充分燃烧的柴油将会进入到DOC催化器中再次燃烧，最终使得到达颗粒捕捉器入口的排气温度达到第二预设温度，高温的排气会将颗粒捕捉器中积累的大部分颗粒物燃烧成为小分子的气体(CO2和部分CO)，部分CO经过颗粒捕捉器40中的催化剂作用再次氧化转化为无毒的CO2被排出，从而能够达到轻型柴油国五排放标准，相对目前已有的设计，节省了一套排气管喷射系统系统和控制系统(DCU)，能够大幅降低单件成本，测试结果表明，单件成本现有技术降低1500RMB，此外，碳化硅材质的颗粒捕捉器最高耐久可达1100℃，可以降低标定工作量，缩短标定周期，测试结果表明，标定周期能够缩短6个月。
本发明的实施例还提供了一种汽车，该汽车包括上述的汽车排气后处理系统。由于上述汽车排气后处理系统具有上述技术效果，包含该汽车排气后处理系统的汽车也应具有相应的技术效果，此处不再赘述。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种汽车排气后处理系统，其特征在于，包括排气管、控制器、安装在所述排气管上的DOC催化器和颗粒捕捉器，所述颗粒捕捉器的载体采用碳化硅材质，所述颗粒捕捉器的入口处设有第一压力传感器，所述颗粒捕捉器的出口处设有第二压力传感器，所述DOC催化器的入口处设有第一温度传感器，所述颗粒捕捉器的入口处设有第二温度传感器，所述控制器分别与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第一温度传感器和所述第二温度传感器电性连接，所述控制器用于在所述第一压力传感器和所述第二压力传感器检测到的压力差值超过预设值时，控制燃油主喷射推迟，并在发动机的活塞运行过了上止点后，进行预设次数的喷油，完成缸内后喷，部分燃油再次燃烧以提高排气温度，使所述第一温度传感器检测到的温度达到第一预设温度，同时后喷中部分没有完全充分燃烧的燃油进入到所述DOC催化器中再次燃烧，使所述第二温度传感器检测到的温度达到第二预设温度，所述第二预设温度高于所述第一预设温度。
2.根据权利要求1所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述颗粒捕捉器采用壁流式结构。
3.根据权利要求1所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述颗粒捕捉器的入口处设有第一压差管，所述第一压力传感器与所述第一压差管连接，所述颗粒捕捉器的出口处设有第二压差管，所述第二压力传感器与所述第二压差管连接。
4.根据权利要求2所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述第二压差管的长度长于所述第一压差管的长度，所述DOC催化器上设有固定组件，所述第一压差管和所述第二压差管支撑在所述固定组件上。
5.根据权利要求4所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述固定组件包括上固定支架和下固定支架，所述下固定支架安装在所述DOC催化器上，所述第一压差管和所述第二压差管夹设于所述上固定支架和所述下固定支架之间，所述上固定支架和所述下固定支架之间通过螺栓固定。
6.根据权利要求1所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述颗粒捕捉器的出口处连接一颗粒捕捉器出气管，所述颗粒捕捉器出气管上设有一吊钩，所述吊钩上固定有动力吸振器。
7.根据权利要求1所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述进行预设次数的喷油时，最大喷油量为6mg。
8.根据权利要求1所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述第一预设温度为500±20℃。
9.根据权利要求1所述的汽车排气后处理系统，其特征在于，所述第二预设温度为600±20℃。
10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的汽车排气后处理系统。
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