CN110318893A - 用于车辆的废气处理系统及废气处理方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种用于车辆的废气处理系统，包括：EGR装置(110)，其配置成将车辆发动机的排气管道(102)中的废气的一部分再循环至燃烧室(100)；SCR装置(120)，其设置于发动机的排气管道(102)中并且配置成在催化剂的作用下通过催化还原反应降低排气管道(102)内的废气的NOx量；和平衡控制模块(130)，其被配置成实时地检测SCR装置(120)的实时工作参数，由所述实时工作参数中的一个或多个获得SCR装置(120)的实时工作状态，并且在SCR装置(120)的实时工作状态达不到预定工作状态时自动地控制EGR装置(110)的工作以使SCR装置(120)的实时工作状态到达所述预定工作状态。本申请还提供了一种利用上述废气处理系统的废气处理方法。

Description

用于车辆的废气处理系统及废气处理方法
技术领域
本申请涉及一种用于车辆的废气处理系统，具体涉及包含选择性催化还原(SCR)装置和废气再循环(EGR)装置的废气处理系统。此外，本申请涉及使用本废气处理系统的废气处理方法。
背景技术
为车辆配置SCR装置来降低从车辆发动机排出的废气中的NOx含量已众所周知，其将尿素水溶液喷射到发动机排气管道中，尿素水遇到温度高的废气分解而生成氨气(NH3)，氨气作为还原剂在SCR催化剂的作用下与废气中的NOx在SCR催化器内部发生还原反应从而生成氮气和水，以此减少NOx含量。
为车辆配置EGR装置来减少燃料在发动机燃烧室中燃烧而产生的NOx量也是众所周知的，其将发动机排气管道中的一部分废气再循环回到发动机的进气管道中、进入燃烧室，抑制了燃烧室内NOx的生成，使从燃烧室排出的废气中的NOx含量降低。
然而，在同时配置有SCR装置和EGR装置的废气处理系统中，两者同时发生作用、互相影响，使两者都处于具有最高效率的最佳工作状态是很难的。特别是，SCR装置只有在特定的进气温度范围内才能发挥预定效果，废气温度过高时，例如高于550℃，NH3可能被氧化而不与NOx反应；废气温度过低时，例如低于200℃，催化剂活性降低，反应变慢。另外低温情况下，尿素结晶的风险也会明显变高。SCR装置效率低下可直接导致最终排放到大气中的NOx量超标。
另一方面，如果EGR装置发挥作用的权重过大，过多的废气回到燃烧室会显著降低燃料的燃烧效率和经济性，相反的话则抑制NOx生成的效果不显著。
希望能够在同时工作的SCR装置和EGR装置之间提供一种平衡控制。
发明内容
本申请的目的是在同时提供SCR装置和EGR装置的废气处理系统中对这两者的工作提供有效的平衡控制，使得在EGR装置具有合适的工作状态的同时SCR装置维持在其工作的高效区。
为此，本申请提供了一种用于车辆的废气处理系统，其包括：EGR装置，其配置成将车辆发动机的排气管道中的废气的一部分再循环至燃烧室；SCR装置，其设置于发动机的排气管道中并且配置成在催化剂的作用下通过催化还原反应降低排气管道内的废气的NOx量；和平衡控制模块，其被配置成实时地检测SCR装置的实时工作参数，由此获得SCR装置的实时工作状态，并且在SCR装置的实时工作状态达不到预定工作状态时自动地控制EGR装置的工作以使SCR装置的实时工作状态到达所述预定工作状态。
具体地，所述平衡控制模块包括执行测量功能的测量单元和执行判断控制功能的判断控制单元，可选地，还包括执行计算操作的计算单元以及存储单元。在本申请中，所述实时工作状态和所述预定工作状态分别是实时工作效率和预定工作效率。
根据本申请，所述平衡控制模块被配置成借助于所述判断控制单元首先判断由所述温度传感器测得的SCR装置的实时进气温度是否低于SCR装置的进气温度下限值，并且只有在结果为“否”的情况下再判断SCR装置的实时工作效率是否低于SCR装置的预定工作效率。所述平衡控制模块被配置成在SCR装置的实时进气温度低于SCR装置的高效工作的温度下限值时以及在SCR装置的实时工作效率低于SCR装置的预定工作效率时，控制EGR装置的工作以增加被再循环到燃烧室中的废气量，降低发动机的裸机排放，同时可以提高排气温度，从而使SCR重新工作到高效区，从而使发动机排放达到法规要求。
根据本申请的另一方面，提供了一种利用上述废气处理系统进行废气处理的方法，包括利用平衡控制模块：i)实时地测量SCR装置的实时工作参数；ii)利用测得的实时工作参数获得SCR装置的实时工作状态；以及iii)在SCR装置的实时工作状态达不到预定工作状态时自动地控制EGR装置的工作以使SCR装置的实时工作状态到达所述预定工作状态，而在SCR装置的实时工作状态达到预定工作状态时返回步骤i)。其中控制EGR装置的工作包括增大EGR装置中EGR阀的开度以增加被再循环到发动机的燃烧室中的废气的量。
通过设置平衡控制模块，本申请的废气处理系统能够实时地监测SCR装置的实时工作状态，并且响应于SCR装置的实时工作状态达不到预定工作状态而自动地通过反馈形式控制位于其上游的EGR装置的工作，来达到使SCR装置的工作状态保持最佳的技术目的，从而确保废气中的NOx在排放到大气之前得到充分地去除，并且使车辆油耗达到最优，以符合相关废气排放规定，例如EUVI。
附图说明
本领域内的技术人员将通过在下面结合附图详细描述的具体实施例而充分地理解本申请的上述和其它特征和优势。附图中：
图1示出了根据本申请的废气处理系统的一个实施例的一部分的简化框图；和
图2示出了根据本申请的废气处理方法的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面参考图1描述根据本申请的用于车辆的废气处理系统。本实施例所示的废气处理系统包括废气再循环装置(下文中称为“EGR装置”)110，沿着车辆发动机的排气管道102内的废气流动方向设置于EGR装置110下游的选择性催化还原装置(下文中称为“SCR装置”)120，以及与两者都通信连接的平衡控制模块130。
具体来讲，EGR装置110被配置用于将来自车辆发动机的废气管道102中的废气的至少一部分再循环到发动机的进气管道104、然后供应到发动机的燃烧室100中，如此降低了燃烧室100中的氧含量、降低了燃烧室100中的燃料燃烧温度，从而抑制了燃烧室100内氮和氧的化学反应，减少了排出燃烧室100的废气中的NOx含量。EGR装置110包括用来控制从发动机的排气管道102再循环到进气管道104内的废气量的EGR阀。
SCR装置120设置于所述废气管道102上、EGR装置110的下游，并且被配置用于向发动机的排气管道102供应尿素水溶液，尿素在废气热量的作用下分解产生氨，氨作为还原剂在被供应到排气管道102中的催化剂的作用下发生催化还原反应，将废气中的NOx转变成对大气无害的氮气和水。SCR装置120包括下述中的一个或多个：用于存储尿素的尿素存储器、用于将尿素水溶液供应至排气管道102的尿素输送器、用于将尿素水溶液喷射到排气管道102中的喷射器、用于计量被供应到排气管道102中的尿素水溶液的量的计量器、催化器、温度传感器以及其他类型的传感器等。
在本实施例中还原剂采用尿素水溶液，在其它的实施例中可以为其它的还原剂形式，例如液态氨等。
平衡控制模块130与SCR装置120和EGR装置110两者相关联，其被配置用于实时地检测SCR装置120的实时工作参数，由实时工作参数中的一个或多个获得SCR装置120的实时工作状态，并且在SCR装置120的实时工作状态达不到最佳的预定工作状态时控制EGR装置110的工作，以便使SCR装置120到达预定工作状态，最终确保排放到大气内的车辆废气中的NOx含量符合特定排气标准。
具体来讲，在图1的示例性实施方式中，平衡控制模块130可以包括用于对SCR装置120的工作进行实时检测的测量单元1310、用于存储与废气处理系统有关的各参数和/或算法的存储单元1320、用于执行各种计算操作的计算单元1330、以及用于根据计算单元1330的计算结果进行判断并且相应地对EGR装置110的工作进行控制的判断控制单元1340。
根据本申请，测量单元1310至少包括位于SCR装置120上游用于检测进入SCR装置120的上游NOx含量的上游NOx传感器、位于SCR装置120下游用于检测废气在经过了SCR装置120之后的下游NOx含量的下游NOx传感器、和位于SCR装置120上游用于检测SCR装置120的实时进气温度的温度传感器。当然，在其它实施例中，测量单元1310还可以包括任何其它参数检测装置，例如检测SCR装置120的氨含量的传感器。根据本申请的原理，测量单元1310中的各传感器或电子器件可以是本领域内技术人员已知的任何适当类型，可以是为实现其他功能而已经设置于车辆内的相应传感器或电子器件，也可以是为平衡控制模块130单独提供的。
在本申请中，SCR装置120的实时工作状态可以指实时工作效率，相应地预定工作状态可以指预定工作效率。实时工作效率可以由测量单元1310测得的上游NOx含量和下游NOx含量通过计算方式得到。
本申请的废气处理系统可能用到的一系列参数值和算法被预先存储在存储单元1320中，这些参数值和算法包括、但不仅限于SCR装置120的预定工作效率；SCR装置120的效率计算算法；SCR装置120的进气温度范围或者上限值和下限值。在本申请的实施例中，存储单元1320可以是本领域内技术人员已知的任何类型的存储器，可以利用为实现其他功能而已经设置于车辆内的存储器，也可以是为平衡控制模块130单独提供的存储器。
计算单元1330与测量单元1310和存储单元1320通信连接，并且配置成从测量单元1310获取由上游NOx传感器检测得到的SCR装置120的上游NOx含量和由下游NOx传感器检测得到的SCR装置120的下游NOx含量，从存储单元1320获取SCR装置120的效率计算算法，并且计算SCR装置120的实时工作效率。
在本申请的实施例中，计算单元1330可以是本领域内技术人员已知的任何类型的计算装置，可以是为实现其他计算功能而已经设置于车辆内的现有计算器，也可以是为平衡控制模块130单独提供的计算器或处理器。
判断控制单元1340与存储单元1320、计算单元1330和EGR装置110两者通信连接。判断控制单元1340被配置成：
首先，执行判断操作a)：判断SCR装置120的实时进气温度是否低于SCR装置120的进气温度下限值；
然后，在判断操作a)的结果为“否”的情况下执行判断操作b)：判断SCR装置120的实时工作效率是否低于SCR装置120的预定工作效率，在判断操作a)的结果为“是”的情况下不执行判断操作b)、而是执行操作c)：控制EGR装置110以增大EGR阀的开度；
最后，在判断操作b)的结果为“是”的情况下执行操作c)：控制EGR装置110以增大EGR阀的开度。
在判断操作a)中，判断SCR装置120的实时进气温度是否低于SCR装置120的进气温度下限值包括从测量单元1310获取由温度传感器检测得的SCR装置120的实时进气温度，从存储单元1320获取SCR装置120的进气温度下限值，以及将两者相比较。
在判断操作b)中，判断SCR装置120的实时工作效率是否低于SCR装置120的预定工作效率包括从计算单元1330获取SCR装置120的实时工作效率，从存储单元1320获取SCR装置120的预定工作效率，以及使两者进行比较。
在操作c)中，控制EGR装置110的工作使EGR阀的开度增大提高了EGR装置110的工作效率，从而增加了从发动机排气管道102再循环至燃烧室100的进气管道104内的废气量。以这种方式，燃烧室100内氧的含量降低、因而抑制了如上述中NOx的生成，同时燃烧室100内燃料的燃烧温度降低，但从燃烧室100排出的废气温度、即SCR装置120的进气温度升高。
根据本申请，对于SCR装置120来说，利用本废气处理系统的平衡控制模块130，通过i)实时地检测SCR装置120的实时工作参数，继而获得其实时工作状态；ii)将实时工作状态与预定的工作状态相比较；并且iii)在其实时工作状态不佳或者低于或达不到预定工作状态时控制SCR装置120上游的EGR装置110的工作来改变SCR装置120的上游NOx含量和进气温度，实现了优化SCR装置120的工作使其效率到达预定工作效率的目的，以确保从SCR装置120排出的废气中的NOx含量能够符合特定的排放标准，例如EUVI。
具有优势地，根据本申请的废气处理系统能够将EGR装置110的工作维持在预先设定的工作水平。具体地，通过提供平衡控制模块130，仅仅在SCR装置120的实时进气温度低于SCR装置120的进气温度下限值时、以及在SCR装置120的实时工作效率低于其预定工作效率时才改变EGR装置110的工作，增大再循环到燃烧室100内的废气量。一方面，避免了经由EGR装置110再循环到燃烧室内的废气过少、排出燃烧室100的废气中NOx的含量仍过高、SCR装置120不能充分还原而导致排放到大气中的废气NOx超标的情况；另一方面，在SCR装置120的实时工作效率不低于其预定工作效率时不对EGR装置110的工作进行任何改变，这能够避免EGR装置110再循环到燃烧室内的废气过多，不利地影响发动机的性能，比如动力性。
可选地，本申请的废气处理系统还可以根据需要包括颗粒捕获器(DPF)和颗粒氧化器(POC)之一或两者。
图2示意了利用上述废气处理系统进行废气处理的方法的流程图。
首先，在步骤210中，利用测量单元1310的上游和下游NOx传感器测量行驶中车辆的SCR装置的上游NOx含量和下游NOx含量，利用测量单元1310的温度传感器测量SCR装置120的实时进气温度。
接着，在步骤220中，计算单元1330从测量单元1310接收上述上游NOx含量和下游NOx含量、从存储单元1320获取SCR装置120的效率计算算法、并且计算SCR装置120的实时工作效率。例如，SCR工作效率可以通过NOx转换率来表示。
然后，在步骤230中，判断控制单元1340从测量单元1310获得SCR装置120的实时进气温度、从存储单元1320获得SCR装置120的进气温度下限值，并且判断SCR装置120的实时进气温度是否低于SCR装置120的进气温度下限值。如果“否”则进行步骤240，否则执行步骤250。
在步骤240中，判断控制单元1340从计算单元1330获得SCR装置120的实时工作效率，从存储单元1320提取预定工作效率，并且判断实时工作效率是否低于预定工作效率。当实时工作效率低于预定工作效率时，本方法继续步骤250；否则本方法回到步骤210，即测量下一组实时数据，然后重复上述步骤。
在步骤250中，本方法进入发动机控制模式。在此步骤中，判断控制单元1340响应于SCR装置120的实时进气温度低于SCR装置120的进气温度下限值、或者响应于SCR装置120的实时工作效率低于预定工作效率而自动地、以反馈形式控制EGR装置，增大EGR装置中的EGR阀的开度。如此，来自排气管道的更多废气被再循环到发动机的燃烧室100内，降低了发动机燃烧室100内燃烧过程的反应速率，延长了滞燃期，抑制氮和氧的化合因而减慢了NOx的生成。同时，废气温度被提高，所以SCR装置120的进气温度升高，并且进入SCR装置120的废气中的NOx含量降低。执行完步骤250之后，本方法返回步骤210，即进行下一组测量并且重复上述步骤。
可选地，本方法还包括在步骤240中判定SCR装置120的实时工作效率达到预定工作效率时，进行步骤260，即监控车辆的实时排放情况。
根据本发明的包括平衡控制模块130的废气处理系统通过平衡EGR装置和SCR装置之间的工作实现了在不同的环境情况下、在满足特定排放要求的同时还优化了车辆的燃料消耗。
根据本申请的废气处理系统可以应用于柴油发动机、汽油发动机、气体燃料发动机，以及本领域已知的其它发动机。
前面基于图中示出的实施例进行了详细说明，但本申请并不限制于前面描述的和图中示出的细节。相反，在不偏离由附属权利要求限定的实质和范围的情况下可以进行对本申请的各细节进行多种修改、变异或等效替代。

Claims (15)

1.一种用于车辆的废气处理系统，包括：
EGR装置(110)，其配置成将所述车辆发动机的排气管道(102)中的废气的一部分再循环至所述车辆燃烧室(100)；
SCR装置(120)，其设置于所述车辆发动机的排气管道(102)中并且配置成通过还原反应降低排气管道(102)内的废气的NOx量；和
平衡控制模块(130)，其被配置成实时地检测SCR装置(120)的实时工作参数，由所述实时工作参数中的一个或多个获得SCR装置(120)的实时工作状态，并且在SCR装置(120)的实时工作状态达不到预定工作状态时自动地控制EGR装置(110)的工作以使SCR装置(120)的实时工作状态到达所述预定工作状态。
2.根据权利要求1所述的废气处理系统，其中，所述实时工作状态和所述预定工作状态分别是实时工作效率和预定工作效率。
3.根据权利要求1或2所述的废气处理系统，其中，所述平衡控制模块(130)包括实时地检测SCR装置(120)的实时工作参数的测量单元(1310)，和被配置用于在SCR装置(120)的实时工作状态达不到预定工作状态时控制EGR装置(110)的工作的判断控制单元(1340)，其中所述测量单元(1310)与SCR装置(120)通信连接并且所述判断控制单元(1340)与所述EGR装置(110)通信连接。
4.根据权利要求3所述的废气处理系统，其中，所述平衡控制模块(130)还包括由所述实时工作参数中的一个或多个计算得到所述实时工作状态的计算单元(1330)，和存储与所述废气处理系统相关的参数和算法的存储单元(1320)，其中所述测量单元(1310)还与所述计算单元(1330)通信连接并且所述判断控制单元(1340)还与所述计算单元(1330)和所述存储单元(1320)通信连接。
5.根据权利要求4所述的废气处理系统，其中，所述判断控制单元(1340)、所述计算单元(1330)和所述存储单元(1320)被单独提供，或者被配置为能够执行上述计算、存储和比较功能的单一单元。
6.根据权利要求5所述的废气处理系统，其中，所述测量单元(1310)包括：用于检测进入SCR装置(120)的上游NOx含量的上游NOx传感器，用于检测排出SCR装置(120)的下游NOx含量的下游NOx传感器，以及用于检测SCR装置(120)的实时进气温度的温度传感器，其中所述实时工作效率以由所述上游NOx含量和所述下游NOx含量计算得到的NOx转换率表示。
7.根据权利要求6所述的废气处理系统，其中，与所述废气处理系统相关的参数和算法至少包括SCR装置(120)的预定工作效率、SCR装置(120)的工作效率算法、SCR装置(120)的进气温度范围或者上限值和下限值。
8.根据权利要求7所述的废气处理系统，其中，所述平衡控制模块(130)被配置成借助于所述判断控制单元(1340)首先判断由所述温度传感器测得的SCR装置(120)的实时进气温度是否低于SCR装置(120)的进气温度下限值，并且只有在结果为“否”的情况下再判断SCR装置(120)的实时工作效率是否低于SCR装置(120)的预定工作效率。
9.根据权利要求8所述的废气处理系统，其中，所述平衡控制模块(130)被配置成在SCR装置(120)的实时进气温度低于SCR装置(120)的进气温度下限值时以及在SCR装置(120)的实时工作效率低于SCR装置(120)的预定工作效率时控制EGR装置(110)以增加被再循环到燃烧室中的废气量。
10.根据权利要求3所述的废气处理系统，其中，所述测量单元(1310)还包括实时地检测下述参数中的一个或多个的传感器：SCR装置(120)中元件的老化程度；和SCR装置(120)中的氨含量。
11.一种利用根据权利要求1-10中任一项所述的废气处理系统进行废气处理的方法，包括利用平衡控制模块(130)：
i)实时地测量SCR装置(120)的实时工作参数；
ii)利用测得的实时工作参数获得SCR装置(120)的实时工作状态；以及
iii)在SCR装置(120)的实时工作状态达不到预定工作状态时自动地控制EGR装置(110)的工作以使SCR装置(120)的实时工作状态到达所述预定工作状态，而在SCR装置(120)的实时工作状态达到预定工作状态时返回步骤i)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，控制EGR装置(110)的工作包括增大EGR装置(110)中EGR阀的开度以增加被再循环到发动机的燃烧室中的废气的量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，步骤i)包括检测SCR装置(120)的上游NOx含量，检测SCR装置(120)的下游NOx含量，以及检测SCR装置(120)的实时进气温度。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，步骤iii)包括：首先判断所述SCR装置(120)的实时进气温度是否低于所述SCR装置(120)的进气温度下限值，并且只有在结果为“否”的情况下再判断所述SCR装置(120)的实时工作效率是否低于其预定工作效率。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在SCR装置(120)的实时进气温度低于SCR装置(120)的进气温度下限值时以及在SCR装置120的实时工作效率低于SCR装置(120)的预定工作效率时执行控制EGR装置(110)的工作的步骤，以增加被再循环到燃烧室中的废气量。
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US9279375B2 (en) * 2013-06-05 2016-03-08 Ford Global Technologies, Llc System and method for controlling an engine that includes low pressure EGR
DE102014018037A1 (de) * 2014-12-05 2015-06-25 Daimler Ag Verfahren zur Ermittlung einer NOx-Verminderungsleistung einer in einer Abgasleitung eines Kraftfahrzeugverbrennungsmotors angeordneten NOx-Reduktionskatalysatoreinrichtung

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