CN109026307B - 一种尾气处理系统及其控制装置、控制方法 - Google Patents

一种尾气处理系统及其控制装置、控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种尾气处理系统及其控制装置、控制方法。该尾气处理系统包括DOC、SCR装置、设置在DOC和SCR装置之间的排气管路和旁通管路及控制装置；其中，旁通管路的第一端与DOC下游管路连通；第二端与SCR装置上游管路连通；旁通管路的第一端设有阀门；DOC下游管路中设有温度传感器；控制装置分别与温度传感器及阀门连接；温度传感器用于采集DOC下游管路的尾气温度；控制装置用于在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭。本发明实施例的技术方案，实现在不改变发动机原机配置和标定的基础上，满足钒基SCR的使用要求，降低尾气处理系统的成本。

Description

一种尾气处理系统及其控制装置、控制方法
技术领域
本发明实施例涉及尾气处理技术，尤其涉及一种尾气处理系统及其控制装置、控制方法。
背景技术
随着空气污染问题的日益突出，关于汽车尾气排放标准的法规越来越严格，选择性催化还原(SCR)技术已成为一种主流的尾气后处理技术。带SCR装置的尾气处理系统通过向SCR装置内喷射还原剂(例如尿素)，达到降低尾气中氮氧化物(NOx)的目的，从而降低排放，满足排放法规的要求。
由于钒基SCR相较与铁基SCR或铜基SCR成本较低，为了降低成本，一些后处理系统中会使用钒基SCR。但当温度高于550℃时，钒基SCR会发生钒泄露，对环境造成污染，并且导致SCR失效。因此法规要求，钒基SCR的使用必须保证温度低于550℃。目前一般是通过发动机标定，调整发动机数据，当SCR上游温度高于550℃时，改变发动机标定数据，迫使温度降低到550℃以下，这种改变发动机标定和运行工况的方法，会导致发动机性能的跳变、增加发动机开发的难度，导致发动机和整车性能改变，对驾驶员和使用者造成不便。
发明内容
本发明实施例提供一种尾气处理系统及其控制装置、控制方法，以实现在不改变发动机原机配置和标定的基础上，满足钒基SCR的使用要求。
第一方面，本发明实施例提供一种尾气处理系统，包括：
柴油氧化催化器DOC、选择性催化还原SCR装置、设置在所述DOC和所述SCR装置之间的排气管路和旁通管路，以及控制装置；
其中，所述排气管路靠近DOC出口的一端为DOC下游管路，所述排气管路靠近SCR装置入口的一端为SCR装置上游管路；所述旁通管路的第一端与所述DOC下游管路连通；所述旁通管路的第二端与所述SCR装置上游管路连通；所述旁通管路的第一端与所述DOC下游管路的连通处设置有阀门；所述DOC下游管路中设置有温度传感器；所述控制装置分别与所述温度传感器以及所述阀门连接；
所述温度传感器用于采集所述DOC下游管路的尾气温度；
所述控制装置用于在所述尾气温度大于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路导通，将所述排气管路关闭。
可选的，所述控制装置还用于在所述尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路关闭，将所述排气管路导通。
可选的，所述旁通管路的长度大于所述DOC和所述SCR装置之间的所述排气管路的长度。
可选的，所述旁通管路包括散热波纹结构或散热片结构。
可选的，还包括颗粒捕集器DPF，所述DPF设置于所述DOC和所述温度传感器之间的排气管路上。
可选的，还包括混合器，设置于所述SCR装置上游管路中。
可选的，还包括还原剂箱，用于存储还原剂，所述还原剂箱的喷嘴与所述混合器连接，所述喷嘴用于向所述混合器喷射还原剂。
可选的，所述阀门为电磁阀。
第二方面，本发明实施例还提供一种尾气处理系统的控制装置，应用于上述尾气处理系统，包括：
温度获取模块，用于获取温度传感器采集的所述DOC下游管路的尾气温度；
控制模块，用于在所述尾气温度大于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路导通，将所述排气管路关闭。
可选的，所述控制模块还用于在所述尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路关闭，将所述排气管路导通。
第三方面，本发明实施例还提供一种尾气处理系统的控制方法，由上述尾气处理系统的控制装置执行，包括：
获取温度传感器采集的所述DOC下游管路的尾气温度；
若所述尾气温度大于预设温度阈值，控制所述阀门将所述旁通管路导通，将所述排气管路关闭。
可选的，还包括：
在所述尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路关闭，将所述排气管路导通。
本发明实施例提供的尾气处理系统，包括DOC、SCR装置、设置在DOC和SCR装置之间的排气管路和旁通管路，以及控制装置；其中，排气管路靠近DOC出口的一端为DOC下游管路，排气管路靠近SCR装置入口的一端为SCR装置上游管路；旁通管路的第一端与DOC下游管路连通；旁通管路的第二端与SCR装置上游管路连通；旁通管路的第一端与DOC下游管路的连通处设置有阀门；DOC下游管路中设置有温度传感器；控制装置分别与温度传感器以及阀门连接；通过温度传感器采集DOC下游管路的尾气温度；通过控制装置在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭，利用旁通管路将到达SCR装置的尾气温度降低到满足钒基SCR反应的预设范围内，实现在不改变发动机原机配置和标定的基础上，满足钒基SCR的使用要求，降低尾气处理系统的成本。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种尾气处理系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的另一种废气处理系统的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种尾气处理系统的控制装置的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的一种尾气处理系统的控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
图1所示为本发明实施例提供的一种尾气处理系统的结构示意图。该尾气处理系统包括：
柴油氧化催化器DOC10、选择性催化还原SCR装置20、设置在DOC10和SCR装置20之间的排气管路30和旁通管路40，以及控制装置50；其中，排气管路30靠近DOC10出口的一端为DOC下游管路，排气管路30靠近SCR装置20入口的一端为SCR装置上游管路；旁通管路40的第一端与DOC下游管路连通；旁通管路40的第二端与SCR装置上游管路连通；旁通管路40的第一端与DOC下游管路的连通处设置有阀门41；DOC下游管路中设置有温度传感器11；控制装置50分别与温度传感器11以及阀门41连接；温度传感器11用于采集DOC下游管路的尾气温度；控制装置50用于在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门41将旁通管路40导通，将排气管路30关闭。
可以理解的是，DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油氧化催化器)是安装在发动机排气管路中，通过氧化反应，将发动机排气中一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化成无害的水(H20)和二氧化碳(CO2)的装置。SCR(Selective Catalyst Reduction，选择性催化还原)装置是利用还原剂(例如可以是NH3)，通过催化剂的作用将氮氧化物(NOx)还原为N2，从而实现去除NOx的目的。其中钒基SCR的催化剂主要成分包括五氧化二钒(V2O5)，但是因为钒基SCR系统是将钒基催化剂涂覆在堇青石上或直接为挤出式SCR，具有高温挥发性，气态有毒。根据最新法规要求，温度控制在550℃以内时，钒基SCR的挥发性小，在满足排放的前提下可使用。
参考图1，DOC10与SCR装置20之间包括排气管路30和旁通管路40，旁通管路40比排气管路30长，且可以采用散热性良好的材料，布置在通风良好的位置，用于在旁通管路40导通时尾气到达SCR装置20。旁通管路40的第一端设置有阀门41，阀门41选择性导通排气管路30或者旁通管路40。需要说明的是，DOC10入口之前以及SCR装置20出口之后也包括排气管路，图1中没有示出。由于DOC10出口位置尾气最高可能到达650℃，DOC下游管路中的温度传感器11测量DOC10出口处的尾气温度，当DOC10出口处的尾气温度大于预设温度阈值时，控制装置50控制阀门41将旁通管路40导通，将排气管路30关闭，尾气通过旁通管路40降温，使SCR装置20入口处的温度在550℃以下，其中预设温度阈值可以略低于550℃，例如可以为530℃。阀门41可以为电磁阀，电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，。用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。
需要说明的是，为了使尾气处理系统满足极限条件(DOC出口尾气温度最高)时的条件，在设计时可以在SCR装置上游管路中设置一个温度传感器，确认旁通管路的降温效果，例如可以在试验台架上使DOC输出650℃尾气，然后保证设置的旁通管路可以降温至550℃以下。
本发明实施例提供的尾气处理系统，通过温度传感器采集DOC下游管路的尾气温度；通过控制装置在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭，利用旁通管路将到达SCR装置的尾气温度降低到满足钒基SCR反应的预设范围内，实现在不改变发动机原机配置和标定的基础上，满足钒基SCR的使用要求，降低尾气处理系统的成本。
可选的，控制装置50还用于在尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制阀门41将旁通管路40关闭，将排气管路30导通。
可以理解的是，当DOC10下游温度小于或等于预设温度阈值时，钒基SCR的催化剂没有挥发风险，控制装置50控制阀门41将旁通管路40关闭，将排气管路30导通，尾气直接从排气管路30到达SCR装置20。
可选的，旁通管路40的长度大于DOC10和SCR装置20之间的排气管路30的长度。可选的，旁通管路包括散热波纹结构或散热片结构。
通过设置旁通管路40长度大于DOC10和SCR装置20之间的排气管路30的长度，使旁通管路40能够在短时间内使SCR装置入口处尾气温度降低到550℃以下。旁通管路40上可以设置散热波纹结构或散热片结构，还可以通过折叠缠绕等结构增加散热面积，增强散热效果。
图2所示为本发明实施例提供的另一种废气处理系统的结构示意图。可选的，该废气处理系统还包括颗粒捕集器DPF60，DPF60设置于DOC10和温度传感器11之间的排气管路30上。
可以理解的是，DPF(Diesel Particulate Filter，颗粒捕集器)是一种安装在柴油发动机排放系统中的陶瓷过滤器，它可以在微粒排放物质进入大气之前将其捕捉。现有的欧六技术路线中，由于欧六排放需求中增加对碳颗粒的要求，因此需增加DPF实现颗粒补集。
此时温度传感器11采集DPF下游管路的尾气温度，当该尾气温度高于预设温度阈值时，控制装置50控制阀门41将旁通管路40导通，将排气管路30关闭，否则控制阀门41将旁通管路40关闭，将排气管路30导通。
可选的，该废气处理系统还包括混合器70，设置于SCR装置上游管路中。
可选的，该废气处理系统还包括还原剂箱80，用于存储还原剂，还原剂箱80的喷嘴与混合器70连接，喷嘴用于向混合器70喷射还原剂。
可以理解的是，混合器70用于还原剂和废气的混合，只有均匀混合，SCR装置20内的NOx转换效率才能得到保证。其中还原剂可以为尿素。
可选的，阀门41为电磁阀。电磁阀是用电磁控制的工业设备，是用来控制流体的自动化基础元件，用在工业控制系统中调整介质的方向、流量、速度和其他的参数。
图3所示为本发明实施例提供的一种尾气处理系统的控制装置的结构示意图，该控制装置应用于上述尾气处理系统，包括：
温度获取模块51，用于获取温度传感器采集的DOC下游管路的尾气温度；控制模块52，用于在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭。
本发明实施例提供的尾气处理系统的控制装置，通过温度获取模块获取温度传感器采集的DOC下游管路的尾气温度；通过控制模块在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭，利用旁通管路将到达SCR装置的尾气温度降低到满足钒基SCR反应的预设范围内，实现在不改变发动机原机配置和标定的基础上，满足钒基SCR的使用要求，降低尾气处理系统的成本。
可选的，控制模块52还用于在尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路关闭，将排气管路导通。
图4所示为本发明实施例提供的一种尾气处理系统的控制方法的流程示意图，该控制方法由上述尾气处理系统的控制装置执行，包括：
步骤110、获取温度传感器采集的DOC下游管路的尾气温度。
需要说明的是，当尾气处理系统包括DPF时，温度传感器采集DPF下游管路的尾气温度。
步骤120、若尾气温度大于预设温度阈值，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭。
本发明实施例提供的尾气处理系统的控制方法，通过温度传感器采集DOC下游管路的尾气温度；在尾气温度大于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路导通，将排气管路关闭，利用旁通管路将到达SCR装置的尾气温度降低到满足钒基SCR反应的预设范围内，实现在不改变发动机原机配置和标定的基础上，满足钒基SCR的使用要求，降低尾气处理系统的成本。
可选的，该控制方法还包括：
在尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制阀门将旁通管路关闭，将排气管路导通。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (12)

1.一种尾气处理系统，其特征在于，包括：
柴油氧化催化器DOC、选择性催化还原SCR装置、设置在所述DOC和所述SCR装置之间的排气管路和旁通管路，以及控制装置，所述SCR装置的催化剂包括五氧化二钒；
其中，所述排气管路靠近DOC出口的一端为DOC下游管路，所述排气管路靠近SCR装置入口的一端为SCR装置上游管路；所述旁通管路的第一端与所述DOC下游管路连通；所述旁通管路的第二端与所述SCR装置上游管路连通；所述旁通管路的第一端与所述DOC下游管路的连通处设置有阀门；所述DOC下游管路中设置有温度传感器；所述控制装置分别与所述温度传感器以及所述阀门连接；
所述温度传感器用于采集所述DOC下游管路的尾气温度；
所述控制装置用于在所述尾气温度大于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路导通，将所述排气管路关闭。
2.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述控制装置还用于在所述尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路关闭，将所述排气管路导通。
3.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述旁通管路的长度大于所述DOC和所述SCR装置之间的所述排气管路的长度。
4.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述旁通管路包括散热波纹结构或散热片结构。
5.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，还包括颗粒捕集器DPF，所述DPF设置于所述DOC和所述温度传感器之间的排气管路上。
6.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，还包括混合器，设置于所述SCR装置上游管路中。
7.根据权利要求6所述的尾气处理系统，其特征在于，还包括还原剂箱，用于存储还原剂，所述还原剂箱的喷嘴与所述混合器连接，所述喷嘴用于向所述混合器喷射还原剂。
8.根据权利要求1所述的尾气处理系统，其特征在于，所述阀门为电磁阀。
9.一种尾气处理系统的控制装置，应用于权利要求1-8中任一所述的尾气处理系统，其特征在于，包括：
温度获取模块，用于获取温度传感器采集的所述DOC下游管路的尾气温度；
控制模块，用于在所述尾气温度大于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路导通，将所述排气管路关闭。
10.根据权利要求9所述的控制装置，其特征在于，所述控制模块还用于在所述尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路关闭，将所述排气管路导通。
11.一种尾气处理系统的控制方法，其特征在于，由权利要求9或10所述的尾气处理系统的控制装置执行，包括：
获取温度传感器采集的所述DOC下游管路的尾气温度；
若所述尾气温度大于预设温度阈值，控制所述阀门将所述旁通管路导通，将所述排气管路关闭。
12.根据权利要求11所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在所述尾气温度小于或等于预设温度阈值时，控制所述阀门将所述旁通管路关闭，将所述排气管路导通。
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