CN109899137B - 一种scr系统清除尿素结晶的控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种SCR系统清除尿素结晶的控制装置，包括：在溶解液容器上安装有溶解液加热装置和第一温度传感器；溶解液加热装置用于对溶解液容器内的溶解液加热，第一温度传感器用于检测溶解液容器内液体温度；混合器安装在SCR前端，混合器前端设有压力传感器；风机的出口通过单向阀连接空气流量计，空气流量计出口安装在混合器上；混合器上设有溶解液喷嘴；溶解液喷嘴连接喷射装置；喷射装置连接溶解液容器；混合器上设有混合器加热装置；第二温度传感器设置在SCR后端出口。本发明用于清除SCR的尿素结晶，从而有效的提高SCR的转化效率。
Description
技术领域
本发明涉及柴油发动机尾气处理技术领域，尤其是一种SCR系统清除尿素结晶的控制方法及装置。
背景技术
国六柴油机尾气后处理主要的技术路线为DOC+DPF+SCR，其中SCR主要作用是用于降低发动机尾气中的NOX，其工作原理是在一定排气温度下，在SCR载体中喷射一定量的尿素，尿素中的NH3在SCR作用下将NOX还原成无害的N2和H2O。但是尿素在喷射到SCR载体上很容易在温度较低或者排气流速较慢的情况下形成结晶，尿素结晶后会附着在SCR载体表面，降低SCR载体对NOX的转化效率，并且增加发动机本体的排气压力，从而恶化发动机的功率和油耗。
目前为了防止尿素结晶，主流方法是在尿素喷嘴和SCR载体之间加装一个混合器，目的是让尿素水溶液流经混合器时得到很好的雾化，从而降低尿素结晶的风险，但是该方法不能完全避免尿素结晶问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种SCR系统清除尿素结晶的控制方法及装置，当检测到SCR发生较严重的尿素结晶后，通过该方法来清除尿素结晶，从而有效的提高SCR的转化效率。本发明采用的技术方案是：
一种SCR系统清除尿素结晶的控制装置，包括：溶解液容器、溶解液加热装置、空气流量计、单向阀、风机、溶解液喷嘴、混合器、混合器加热装置、压力传感器、第一温度传感器、第二温度传感器；
所述溶解液容器用于存储溶解尿素结晶的溶解液；
在溶解液容器上安装有溶解液加热装置和第一温度传感器；溶解液加热装置用于对溶解液容器内的溶解液加热，第一温度传感器用于检测溶解液容器内液体温度；
所述混合器安装在DPF与SCR之间，位于SCR前端，混合器前端设有压力传感器；
风机的出口通过单向阀连接空气流量计，空气流量计出口安装在混合器上；混合器上设有溶解液喷嘴；溶解液喷嘴连接喷射装置；喷射装置连接溶解液容器；
混合器上设有混合器加热装置；
第二温度传感器设置在SCR后端出口。
进一步地，溶解液加热装置包括第一电热丝。
进一步地，溶解液加热装置还包括溶解液容器中的热交换夹层；溶解液容器中的热交换夹层通过来回管路连接发动机冷却水箱；在溶解液容器热交换夹层与发动机冷却水箱的来回管路上分别设置第一控制阀门和第二控制阀门。
进一步地，混合器加热装置采用第二电热丝。
一种SCR系统清除尿素结晶的控制方法，包括：
当发动机转速为零，且点火开关处于关闭状态，开始对环境温度，整车行驶公里数和累积尿素喷射累加值三个条件进行检测；当环境温度小于等于第一预设阈值时，逻辑判断为真，此时时间计数器开始进行时间累积，当时间累积值大于等于第二预设阈值时，输出为真；反之，为假；当整车行驶公里数大于等于第三预设阈值时，输出为真；当累积尿素喷射量累加值大于等于第四预设阈值时，输出为真；以上三个条件满足任意一个条件，即输出为真时，并且发动机转速为零，点火开关关闭，则第一信号处理模块触发，并将触发信号反馈给控制模块开始进行SCR尿素结晶与否检测；
首先控制模块发送信息给风机，控制风机以恒定的风速开始运转，空气流量计检测进气量并实时反馈给控制模块；风机开始运转后，第二温度传感器开始检测SCR出口的气体温度，当检测到SCR出口气体温度小于第五预设阀值时，判断为假，此时混合器加热装置开始进行加热；当检测到SCR出口气体温度大于等于第五预设阀值时，判断为真，此时压力传感器对SCR前的压力进行检测，当检测到该压力小于第八预设阀值时，认为没有尿素结晶，停止溶解液喷射；当检测到该压力值大于等于第八预设阀值时，认为此时SCR产生了尿素结晶，此时如果第一温度传感器温度小于等于第七预设阀值时，则不进行溶解尿素结晶溶解液喷射；如果检测到第一温度传感器温度大于第七预设阀值时，则溶解尿素结晶溶解液通过溶解液喷嘴开始进行喷射；
第一温度传感器温度小于等于第九预设阀值且发动机处于运转状态，控制模块发送信号给第四信号处理模块，控制溶解液加热装置运行，对溶解尿素结晶溶解液加热；当检测到第一温度传感器温度大于第七预设阀值，通过第五信号处理模块处理，当第一温度传感器温度升温超过第十预设阈值时，关闭溶解液加热装置；
当发动机在着车阶段，点火开关处于打开状态，压力传感器对SCR前压力进行检测，压力值大于等于第六预设阀值时，第三信号处理模块将信号发送到第一信号处理模块，第一信号处理模块接收信号后，等待发动机停机后进行后续SCR尿素结晶情况检测并根据检测结果进行溶解尿素结晶溶解液喷射或者不喷射。
进一步地，第十预设阈值高于第七预设阈值，第七预设阈值高于第九预设阈值。
进一步地，第九预设阈值在0℃～5℃之间。
进一步地，第六预设阀值为一个map值，map值的横坐标为通过SCR载体的质量流量，纵坐标为SCR出口的温度。
本发明的优点在于：
1）本发明在发动机停机状态下通过向SCR载体中送入恒定质量流量的空气，然后根据SCR载体前压力的大小判断SCR载体上的尿素结晶情况，测试时不受发动机工况变化影响，测试结果更加准确可信。
2）通过向SCR载体上喷射较高温度的溶解尿素结晶溶解液使得在SCR载体上的尿素结晶能够快速的溶解。
3）在清除SCR尿素结晶时，不需要对后处理载体进行拆解。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
图2为本发明的控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，柴油发动机（本发明简称发动机）的尾气后处理系统包括依次相连的DOC（氧化催化器）、DPF（微粒捕集器）、SCR（选择性催化还原器）；
本发明提出的SCR系统清除尿素结晶的控制装置，包括溶解液容器1、溶解液加热装置、空气流量计4、单向阀5、风机6、溶解液喷嘴8、混合器13、混合器加热装置、压力传感器12、第一温度传感器10、第二温度传感器14；
所述溶解液容器1用于存储溶解尿素结晶的溶解液，例如水或者特制的用于溶解尿素结晶的液体；
在溶解液容器1上安装有溶解液加热装置和第一温度传感器10；溶解液加热装置用于对溶解液容器1内的溶解液加热，第一温度传感器10可实时检测溶解液容器1内液体温度；
溶解液加热装置包括第一电热丝9，以及溶解液容器1中的热交换夹层；溶解液容器1中的热交换夹层通过来回管路连接发动机冷却水箱3，可形成对流循环；在溶解液容器1热交换夹层与发动机冷却水箱3的来回管路上分别设置第一控制阀门2和第二控制阀门11；可以通过开启第一控制阀门2和第二控制阀门11，由发动机冷却水箱3中的液体对溶解液容器1进行加热；
所述混合器13安装在DPF与SCR之间，位于SCR前端，混合器13前端设有压力传感器12；
风机6的出口通过单向阀5连接空气流量计4，空气流量计4出口安装在混合器13上；混合器13上设有溶解液喷嘴8；溶解液喷嘴8连接喷射装置；喷射装置连接溶解液容器1；
混合器13上设有混合器加热装置，例如第二电热丝7；
第二温度传感器14设置在SCR后端出口；
压力传感器12用于检测SCR前端的压力；混合器13用于对流经SCR的液体进行雾化；第二温度传感器14用于检测通过SCR出口气体的温度；风机6可以提供一定质量流量的空气流经SCR，风机6采用直流风机；单向阀5用于保证空气只能从风机6一侧流向SCR载体一侧，不能从SCR一侧流向风机一侧；空气流量计4可以检测风机6流向SCR载体空气的质量流量；第二电热丝7可以对流经SCR载体的气体进行加热；溶解液喷嘴8用于喷射溶解尿素结晶的溶解液；
SCR系统清除尿素结晶的控制方法，如图2所示，图2中，各信号处理模块1～5为控制程序中的逻辑功能模块，而控制模块可以是车辆上的ECU；
当发动机转速为零，且点火开关处于关闭状态，开始对环境温度，整车行驶公里数和累积尿素喷射累加值三个条件进行检测；当环境温度小于等于第一预设阈值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定，例如20℃～25℃）时，逻辑判断为真，此时时间计数器开始进行时间累积，当时间累积值大于等于第二预设阈值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定）时，输出为真；反之，为假；当整车行驶公里数大于等于第三预设阈值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定）时，输出为真；当累积尿素喷射量累加值大于等于第四预设阈值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定）时，输出为真；以上三个条件满足任意一个条件，即输出为真时，并且发动机转速为零，点火开关关闭，则第一信号处理模块1触发，并将触发信号反馈给控制模块开始进行SCR尿素结晶与否检测；
首先控制模块发送信息给风机6，控制风机6以恒定的风速开始运转，空气流量计4检测进气量并实时反馈给控制模块；风机6开始运转后，第二温度传感器14开始检测SCR出口的气体温度，当检测到SCR出口气体温度小于第五预设阀值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定）时，判断为假，此时混合器加热装置（第二电热丝7）开始进行加热；当检测到SCR出口气体温度大于等于第五预设阀值时，判断为真，此时压力传感器12对SCR前的压力进行检测，当检测到该压力小于第八预设阀值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定）时，认为没有尿素结晶，停止溶解液喷射；当检测到该压力值大于等于第八预设阀值时，认为此时SCR产生了尿素结晶，此时如果第一温度传感器10温度小于等于第七预设阀值（为标定数值，可以根据不同机型进行标定，例如50℃）时，则不进行溶解尿素结晶溶解液喷射；如果检测到第一温度传感器10温度大于第七预设阀值时，则溶解尿素结晶溶解液通过溶解液喷嘴8开始进行喷射；
第一温度传感器10温度小于等于第九预设阀值（例如0℃～5℃）且发动机处于运转状态，控制模块发送信号给第四信号处理模块4，控制溶解液加热装置运行，（如控制第一控制阀门2和第二控制阀门11开启，第一电热丝9开始工作)，对溶解尿素结晶溶解液加热；当检测到第一温度传感器10温度大于第七预设阀值（例如50℃），通过第五信号处理模块5处理，当第一温度传感器10温度升温超过第十预设阈值（例如60℃）时，关闭溶解液加热装置（如控制第一控制阀门2和第二控制阀门11关闭，第一电热丝9停止工作)；
当发动机在着车阶段，点火开关处于打开状态，压力传感器12对SCR前压力进行检测，压力值大于等于第六预设阀值（为一个map值，横坐标为通过SCR载体的质量流量，纵坐标为SCR出口的温度，该map值可以根据不同的发动机机型进行标定）时，第三信号处理模块3将信号发送到第一信号处理模块1，第一信号处理模块1接收信号后，等待发动机停机后进行后续SCR尿素结晶情况检测并根据检测结果进行溶解尿素结晶溶解液喷射或者不喷射。
本发明通过发动机停机后向SCR载体中送入恒定流速的空气，并通过压力传感器检测SCR前端压力，当检测到压力过高时认为是喷射到SCR上的尿素结晶，并开始通过溶解液喷嘴喷射溶解液，从而有效的清除尿素结晶。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (3)
1.一种SCR系统清除尿素结晶的控制方法，适用于一种SCR系统清除尿素结晶的控制装置，所述SCR系统清除尿素结晶的控制装置包括溶解液容器(1)、溶解液加热装置、空气流量计(4)、单向阀(5)、风机(6)、溶解液喷嘴(8)、混合器(13)、混合器加热装置、压力传感器(12)、第一温度传感器(10)、第二温度传感器(14)；
所述溶解液容器(1)用于存储溶解尿素结晶的溶解液；
在溶解液容器(1)上安装有溶解液加热装置和第一温度传感器(10)；溶解液加热装置用于对溶解液容器(1)内的溶解液加热，第一温度传感器(10)用于检测溶解液容器(1)内液体温度；
所述混合器(13)安装在DPF与SCR之间，位于SCR前端，混合器(13)前端设有压力传感器(12)；
风机(6)的出口通过单向阀(5)连接空气流量计(4)，空气流量计(4)出口安装在混合器(13)上；混合器(13)上设有溶解液喷嘴(8)；溶解液喷嘴(8)连接喷射装置；喷射装置连接溶解液容器(1)；
混合器(13)上设有混合器加热装置；
第二温度传感器(14)设置在SCR后端出口；
溶解液加热装置包括第一电热丝(9)；
溶解液加热装置还包括溶解液容器(1)中的热交换夹层；溶解液容器(1)中的热交换夹层通过来回管路连接发动机冷却水箱(3)；在溶解液容器(1)热交换夹层与发动机冷却水箱(3)的来回管路上分别设置第一控制阀门(2)和第二控制阀门(11)；
混合器加热装置采用第二电热丝(7)；
其特征在于，所述SCR系统清除尿素结晶的控制方法包括：
当发动机转速为零，且点火开关处于关闭状态，开始对环境温度，整车行驶公里数和累积尿素喷射累加值三个条件进行检测；当环境温度小于等于第一预设阈值时，逻辑判断为真，此时时间计数器开始进行时间累积，当时间累积值大于等于第二预设阈值时，输出为真；反之，为假；当整车行驶公里数大于等于第三预设阈值时，输出为真；当累积尿素喷射量累加值大于等于第四预设阈值时，输出为真；以上三个条件满足任意一个条件，即输出为真时，并且发动机转速为零，点火开关关闭，则第一信号处理模块(1)触发，并将触发信号反馈给控制模块开始进行SCR尿素结晶与否检测；
首先控制模块发送信息给风机(6)，控制风机(6)以恒定的风速开始运转，空气流量计(4)检测进气量并实时反馈给控制模块；风机(6)开始运转后，第二温度传感器(14)开始检测SCR出口的气体温度，当检测到SCR出口气体温度小于第五预设阀值时，判断为假，此时混合器加热装置开始进行加热；当检测到SCR出口气体温度大于等于第五预设阀值时，判断为真，此时压力传感器(12)对SCR前的压力进行检测，当检测到该压力小于第八预设阀值时，认为没有尿素结晶，停止溶解液喷射；当检测到该压力值大于等于第八预设阀值时，认为此时SCR产生了尿素结晶，此时如果第一温度传感器(10)温度小于等于第七预设阀值时，则不进行溶解尿素结晶溶解液喷射；如果检测到第一温度传感器(10)温度大于第七预设阀值时，则溶解尿素结晶溶解液通过溶解液喷嘴(8)开始进行喷射；
当第一信号处理模块(1)触发，并将触发信号反馈给控制模块时，第一温度传感器(10)温度小于等于第九预设阀值且发动机处于运转状态，控制模块发送信号给第四信号处理模块(4)，控制溶解液加热装置运行，对溶解尿素结晶溶解液加热；当检测到第一温度传感器(10)温度大于第七预设阀值，通过第五信号处理模块(5)处理，当第一温度传感器(10)温度升温超过第十预设阈值时，关闭溶解液加热装置；
当发动机在着车阶段，点火开关处于打开状态，压力传感器(12)对SCR前压力进行检测，压力值大于等于第六预设阀值时，第三信号处理模块(3)将信号发送到第一信号处理模块(1)，第一信号处理模块(1)接收信号后，等待发动机停机后进行后续SCR尿素结晶情况检测并根据检测结果进行溶解尿素结晶溶解液喷射或者不喷射；
第十预设阈值高于第七预设阈值，第七预设阈值高于第九预设阈值。
2.如权利要求1所述的SCR系统清除尿素结晶的控制方法，其特征在于，
第九预设阈值在0℃～5℃之间。
3.如权利要求1所述的SCR系统清除尿素结晶的控制方法，其特征在于，
第六预设阀值为一个map值，map值的横坐标为通过SCR载体的质量流量，纵坐标为SCR出口的温度。
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