CN109441597A - 后处理保护系统和后处理保护方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机尾气后处理技术领域，具体涉及一种后处理保护系统和后处理保护方法。本发明旨在解决发动机尾气导致DOC中毒的技术问题。为此目的，本发明提供了一种后处理保护系统，后处理保护系统包括联接在排气管上的DOC和并联于排气管上的旁通管，旁通管的进气口设置在排气管上靠近DOC进气口的位置，旁通管的出气口设置在排气管上靠近DOC出气口的位置，后处理保护系统还包括控制阀，控制阀的第一端与排气管连通，控制阀的第二端与旁通管的进气口连通，控制阀的第三端与DOC进气口连通，控制阀用于控制排气管内的尾气流向DOC或流向旁通管。本发明通过开通旁通管并关闭DOC以减少DOC出现硫中毒的现象，当DPF再生或尾气排放超标时开启DOC处理尾气。

Description

后处理保护系统和后处理保护方法
技术领域
本发明涉及发动机尾气后处理技术领域，具体涉及一种后处理保护系统和后处理保护方法。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
目前，由于排放法规要求，发动机需要安装后处理设备，通过后处理设备内部的载体催化剂转化排放物，若发动机长时间使用硫含量较高的柴油或机油，尾气中的硫被后处理设备内的载体催化剂氧化，会使后处理设备内的DOC或SCR出现硫中毒现象，导致后处理设备的工作效率下降，长时间使用后会造成后处理设备出现堵塞现象，威胁发动机的安全使用。
为了减少汽车尾气对环境的影响，发动机排出的尾气会依次经过DOC
(Diesel Oxidant Catalyst，柴油机氧化催化器)、DPF(Diesel ParticleFilter，柴油颗粒捕集器)和SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)催化器后再排入大气中，以此减少汽车尾气对环境的影响，其中，DOC放置在DPF和SCR催化剂之前用于将排气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化成无害的水(H20)和二氧化碳(CO2)，以及将尾气中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)，加快后续SCR对氮氧化物(NOx)的转化速度和效率，以及催化氧化喷射到DOC前的燃油，通过燃油的燃烧提升DOC内的温度，从而为DOC再生做前期准备，但是，若发动机长时间使用硫含量较高的柴油及机油，会使尾气中的SO2在DOC中的铂、钯等催下生成SO3，SO3跟水反应生产H2SO4，H2SO4跟NH3反应生产不易分解的(NH4)2SO4，(NH4)2SO4附着在DOC内导致DOC出现“中毒”现象，使DOC内的铂、钯等催化效率下降，铂、钯等催化效率下降导致柴油不能在DOC内充分燃烧，从而造成DOC后处理效率下降，长时间后还会造成后处理堵塞现象，威胁发动机的使用安全。
发明内容
本发明提供了一种后处理保护系统，目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一，该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种后处理保护系统，后处理保护系统包括联接在排气管上的DOC和并联于所述排气管上的旁通管，旁通管的进气口设置在排气管上靠近DOC进气口的位置，旁通管的出气口设置在排气管上靠近DOC出气口的位置，后处理保护系统还包括控制阀，控制阀的第一端与排气管连通，控制阀的第二端与旁通管的进气口连通，控制阀的第三端与DOC进气口连通，控制阀用于控制排气管内的尾气流向DOC或流向旁通管。
优选地，后处理保护系统还包括HC喷嘴，HC喷嘴设置于排气管内位于DOC进气口的一侧，旁通管的进气口设置于排气管上位于HC喷嘴和DOC进气口之间的位置。
优选地，后处理保护系统还包括DPF，DPF设置于排气管上位于DOC出气口的一侧，旁通管的出气口设置于排气管上位于DPF和DOC出气口之间的位置。
优选地，控制阀与发动机的ECU连接，ECU根据DPF的再生请求信号和排气管的下游排放信号调节控制阀的开关。
优选地，后处理保护系统还包括第一单向阀，第一单向阀设置于旁通管上。
优选地，后处理保护系统还包括第二单向阀，第二单向阀设置于排气管上位于DOC出气口与旁通管的出气口的位置。
本发明的第二方面还提供了一种后处理保护方法，后处理保护方法是根据本发明第一方面的后处理保护系统来实施的，后处理保护方法包括步骤：S10：ECU调节控制阀的常态为连通排气管与旁通管并关闭DOC；S12：ECU实时检测DPF是否发出再生请求信号；S14：ECU实时检测排气管的下游排放信号并判断下游排放信号是否超标；S16：当检测到DPF发出再生请求信号和/或下游排放信号超标时，ECU通过控制阀打开DOC。
优选地，步骤S16包括：S162：检测发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR入口温度；S164：ECU根据发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR入口温度调节控制阀通向DOC的开度。
优选地，ECU通过PID闭环调节控制阀通向DOC的开度。
本领域技术人员能够理解的是，本发明通过开通旁通管并关闭DOC以减少尾气中的硫导致DOC中毒的现象，当DPF再生或尾气排放超标时开启DOC以维持后处理的正常运行。具体地，当DPF没有发出再生信号且尾气排放正常时，ECU通过控制阀关闭DOC，使排气管内的尾气经与DOC并联的旁通管流向DPF和SCR，以此减少尾气中的硫化物在DOC内沉积并出现堵塞DOC的现象，当DPF发出再生信号或者尾气排放异常时，ECU根据发动机进气温度、DOC入口温度和SCR入口温度调节控制阀的开度，以此实现控制尾气进入DOC的流量，使DOC既能完成DPF再生所需的条件，又能减少尾气中的硫化物在DOC内沉积堵塞DOC的现象。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一个实施例的后处理保护系统的示意图。
图2为本发明另一个实施例的后处理保护系统的示意框图。
图3为本发明一个实施例的后处理保护方法的示意流程图。
其中，10、发动机；11、ECU；12、TVA阀；13、EGR阀；14、中冷器；15、增压器；20、排气管；21、DOC；22、DPF；23、SCR；24、旁通管；25、控制阀；26、第一单向阀；27、HC喷嘴；28、第二单向阀；29、氧传感器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的是，本发明通过将后处理保护系统应用于柴油发动机只是一个优选实施例，并不是对本发明后处理保护系统应用范围的限制，例如，本发明的后处理保护系统还可以应用于其他的发动机如汽油发动机，这种调整并不偏离本发明后处理保护系统的保护范围。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。
尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“下游”、“单向”、“之间”、“侧”、“上”、“下”、“内”、“外”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。
图1为本发明一个实施例的后处理保护系统的示意图，图2为本发明另一个实施例的后处理保护系统的示意框图。
如图1和图2所示，根据本发明的实施例，本发明的第一方面提供了一种后处理保护系统，下面以柴油机为例阐述本发明的后处理保护系统，后处理保护系统包括联接在排气管20上的DOC21和并联于排气管20上的旁通管24，旁通管24的进气口(图中未示出)设置在排气管20上靠近DOC进气口(图中未示出)的位置，旁通管24的出气口(图中未示出)设置在排气管20上靠近DOC出气口的位置，后处理保护系统还包括控制阀25，控制阀25的第一端(图中未示出)与排气管20连通，控制阀25的第二端与旁通管24的进气口连通，控制阀25的第三端与DOC进气口连通，控制阀25用于控制排气管20内的尾气流向DOC21或流向旁通管24。本发明在发动机工作时通过开通旁通管24并关闭DOC21以减少尾气中的硫导致DOC21中毒的现象，当DPF22发出再生请求信号和/或发动机10的尾气排放超标时开启DOC21以维持后处理以及发动机的正常运行。具体地，当DPF22没有发出再生信号且尾气排放正常时，ECU11通过控制阀25关闭DOC21，使排气管20内的尾气经旁通管24流向DPF22和SCR23，以此减少尾气中的硫化物在DOC21内沉积并出现堵塞DOC21的现象，当DPF22发出再生信号和/或尾气排放异常时，ECU11根据发动机进气温度、DOC入口温度和SCR23入口温度调节控制阀25的开度，以此实现控制进入DOC21内的发动机尾气流量，使DOC21既能完成DPF22再生所需的条件，又能减少尾气中的硫化物在DOC21内沉积堵塞DOC21的现象。需要说明的是，本发明中的控制阀25可以为三通旁通阀，三通旁通阀的三个端口分别与DOC进气口、旁通管24和排气管20连通，因此，三通旁通阀可以实现排气管20与DOC进气口连通或者排气管20与旁通管24连通的目的。
继续参阅图1和图2，根据本发明的实施例，后处理保护系统还包括HC喷嘴27，HC喷嘴27设置于排气管20内位于DOC进气口的上游一侧，旁通管24的进气口设置于排气管20上位于HC喷嘴27和DOC进气口之间的位置，后处理保护系统还包括DPF22，DPF22设置于排气管20上位于DOC出气口的下游一侧，旁通管24的出气口设置于排气管20上位于DPF22和DOC出气口之间的位置，控制阀25与发动机10的ECU11连接，ECU11根据DPF22的再生请求信号和排气管20的下游排放信号调节控制阀25的开关。具体地，当DPF22没有发出再生信号且尾气排放正常时，ECU11通过控制阀25关闭DOC21，使排气管20内的尾气经旁通管24流向DPF22，以此减少尾气中的硫化物在DOC21内沉积并出现堵塞DOC21的现象，当DPF22内的颗粒物超标发出再生请求时，ECU11通过控制阀25使排气管20和DOC21连通，同时，控制HC喷嘴27向排气管20内喷射柴油，柴油经控制阀25和排气管20后流入DOC21内与DOC21内的氧气反应燃烧，燃烧产生的热量能够提高DPF22内部的温度从而将DPF22内的碳颗粒烧掉，以此达到DPF22的再生目的。进一步地，后处理保护系统还包括第一单向阀26和第二单向阀28，第一单向阀26设置于旁通管24上，第一单向阀26用于控制旁通管24内尾气的流向，减少流经DOC21的尾气经第一单向阀26流回至旁通管24的现象，第二单向阀28设置于排气管20上位于DOC出气口与旁通管的出气口的位置，减少流经旁通管24的尾气经第二单向阀26流回至DOC21堵塞DOC21的现象。
图3为本发明一个实施例的后处理保护方法的示意流程图。
继续参阅图1和图2以及参阅图3，本发明的第二方面还提供了一种后处理保护方法，后处理保护方法是根据本发明第一方面的后处理保护系统来实施的，后处理保护方法包括步骤：S10：ECU11调节控制阀25的常态为连通排气管20与旁通管24；S12：ECU11实时检测DPF22是否发出再生请求信号；S14：ECU11实时检测排气管20的下游排放信号并判断下游排放信号是否超标；S16：当检测到DPF22发出再生请求信号和/或下游排放信号超标时，ECU11通过控制阀25连通排气管20与DOC21。具体地，在发动机10运行状态下，ECU11根据发动机10的运行模式和运行工况实时调节控制阀25的开关，即在发动机10处于正常工作时，ECU11通过控制阀25调节排气管20与DOC21处于常闭状态，发动机10排出的尾气不流经DOC21而是直接流入旁通管24，经排气管20内DOC21第一单向阀26后流入DPF22内，只有当DPF22发出再生请求信号或者排气管20的下游排放信号超标时执行步骤S16，步骤S16具体包括：
S162：检测发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR23入口温度；S164：根据发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR23入口温度调节控制阀25通向DOC21的开度。ECU11根据发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR23入口温度进行使能判断，当DOC21满足开启条件时，通过控制阀25开启DOC21并计算控制阀25的开度以调节流入DOC21的尾气量，使DOC21既能完成DPF22再生所需的条件，又能减少尾气中的硫化物在DOC21内沉积堵塞DOC21的现象。进一步地，ECU11通过PID闭环调节控制阀25通向DOC21和旁通管24的开度，即ECU11通过控制阀25开启DOC21后，实时检测DPF22的再生请求信号、排气管20的下游排放信号、发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR23入口温度，根据上述信息判断DOC21是否还满足开启条件，当DOC21不满足开启条件，执行步骤S18，ECU11通过控制阀25关闭DOC21，或者ECU11通过控制阀25调节DOC21的开度大小，以此实现ECU11对尾气流向的精确控制。
继续参阅图1、图2和图3，需要说明的是，检测DPF22的再生请求信号、排气管20的下游排放信号、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR23入口温度可以后处理系统原有的传感器进行检测，检测发动机运行工况可以通过检测TVA(throttle valve actuator，节流)阀12、EGR阀13、中冷器14、增压器15和氧传感器29的工作情况实现，即根据TVA阀12、EGR阀13、中冷器14、增压器15和氧传感器29检测发动机运行工况和排放情况，当发动机运行工况为大功率运行且排放量较大时，ECU11通过控制阀25调节流入DOC21的尾气量，以此实现精确控制发动机尾气排放的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种后处理保护系统，其特征在于，所述后处理保护系统包括联接在排气管上的DOC和并联于所述排气管上的旁通管，所述旁通管的进气口设置在所述排气管上靠近DOC进气口的位置，所述旁通管的出气口设置在所述排气管上靠近DOC出气口的位置，所述后处理保护系统还包括控制阀，所述控制阀的第一端与所述排气管连通，所述控制阀的第二端与所述旁通管的所述进气口连通，所述控制阀的第三端与所述DOC进气口连通，所述控制阀用于控制所述排气管内的尾气流向所述DOC或流向所述旁通管。
2.根据权利要求1所述的后处理保护系统，其特征在于，所述后处理保护系统还包括HC喷嘴，所述HC喷嘴设置于所述排气管内位于所述DOC进气口的一侧，所述旁通管的所述进气口设置于所述排气管上位于所述HC喷嘴和所述DOC进气口之间的位置。
3.根据权利要求2所述的后处理保护系统，其特征在于，所述后处理保护系统还包括DPF，所述DPF设置于所述排气管上位于所述DOC出气口的一侧，所述旁通管的所述出气口设置于所述排气管上位于所述DPF和所述DOC出气口之间的位置。
4.根据权利要求3所述的后处理保护系统，其特征在于，所述控制阀与发动机的ECU连接，所述ECU根据所述DPF的再生请求信号和所述排气管的下游排放信号控制所述控制阀的开关。
5.根据权利要求4所述的后处理保护系统，其特征在于，所述后处理保护系统还包括第一单向阀，所述第一单向阀设置于所述旁通管上。
6.根据权利要求5所述的后处理保护系统，其特征在于，所述后处理保护系统还包括第二单向阀，所述第二单向阀设置于所述排气管上位于所述DOC出气口与所述旁通管的所述出气口的位置。
7.一种后处理保护方法，其特征在于，所述后处理保护方法是根据权利要求1至6中任一项所述的后处理保护系统来实施的，所述后处理保护方法包括步骤：
S10：ECU控制所述控制阀的常态为连通所述排气管与所述旁通管并关闭所述DOC；
S12：所述ECU实时检测DPF是否发出再生请求信号；
S14：所述ECU实时检测所述排气管的下游排放信号并判断所述下游排放信号是否超标；
S16：当检测到所述再生请求信号和/或所述下游排放信号超标时，所述ECU通过所述控制阀打开所述DOC。
8.根据权利要求7所述的后处理保护方法，其特征在于，步骤S16包括：
S162：检测发动机运行工况、发动机进气温度、DOC入口温度和SCR入口温度；
S164：所述ECU根据所述发动机运行工况、所述发动机进气温度、所述DOC入口温度和所述SCR入口温度调节所述控制阀通向所述DOC的开度。
9.根据权利要求8所述的后处理保护方法，其特征在于，所述ECU通过PID闭环调节所述控制阀通向所述DOC的开度。
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