CN110552769A - 一种尾气后处理系统的控制方法及尾气后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机尾气后处理技术领域，具体公开了一种尾气后处理系统的控制方法及尾气后处理系统，该尾气后处理系统的控制方法包括：发动机冷却液对供应组件和计量组件之间的压力管加热；获取实时环境温度T1、尿素箱内的尿素的实时温度T2、发动机冷却液的实时温度T3和SCR入口处的实时温度T4；在环境温度小于1℃，尿素箱内尿素温度在‑8℃至1℃之间，发动机冷却液的实时液温度不小于70℃，且SCR入口处温度小于210℃时，通过发动机冷却液对尿素箱内的尿素加热，使尿素保持在高效的活性范围内。该尾气后处理系统用于实施上述尾气后处理系统的控制方法。

Description

一种尾气后处理系统的控制方法及尾气后处理系统
技术领域
本发明涉及发动机尾气后处理技术领域，尤其涉及一种尾气后处理系统的控制方法及尾气后处理系统。
背景技术
现有发动机尾气后处理系统通常采用尿素溶液作为尾气还原剂，将废气中的氮氧化物还原为氮气和水。
尿素溶液是32.5％的高纯度尿素与67.5％的去离子水组成的混合溶液，其工作过程是：发动机根据传感器监测的废气中NOx的含量，ECU计算出需要喷射的尿素量并反馈给供应组件与计量组件；在供应组件的高压作用下，计量组件定时将定量的尿素溶液喷入混合容器内，然后进入SCR，尿素溶液在高温环境中水解生成的NH3与NOx在SCR中催化剂作用下发生还原反应，生成无污染的氮气与水蒸气并排到大气中。
尿素溶液对降低环境污染起着关键作用，但是它对温度比较敏感。低于-11℃尿素溶液将会结冰，在5℃至25℃之间，其性能最稳定，当高于52℃时其浓度会发生变化，开始变质。
对于推土机等工程车辆，在整机部件布置时，考虑加注燃油及尿素溶液的便捷性，一般将尿素箱放置在燃油箱的左侧或右侧，受到燃油箱高温回油(一般进油温度上限位71℃)或者其它热源的辐射，在夏天的高温环境下，尿素溶液很容易受到影响。另外，一般而言，工程车辆应用的环境需要大范围的覆盖面，通常需要覆盖-18℃到46℃的温度区间，如果依靠自然冷却或者自然升温不能满足所需要的温度范围时，就需要安装加热器或者冷却器，通过外来的冷却器来降低尿素溶液的温度或者通过加热器来对尿素箱中尿素溶液加热，来保持尿素溶液的高效活性，但是现有技术中并未公开相关控制策略，能够对尿素的溶液温度进行控制，以使尿素溶液温度在各环境温度下保持高效的活性。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种尾气后处理系统的控制方法及尾气后处理系统，能够对尿素溶液的温度进行控制，以使尿素溶液温度保持在高效的活性范围内。
一方面，本发明提供一种尾气后处理系统的控制方法，该尾气后处理系统的控制方法包括：
发动机冷却液对供应组件和计量组件之间的压力管加热；
获取实时环境温度T1、尿素箱内的尿素的实时温度T2、发动机冷却液的实时温度T3和SCR入口处的实时温度T4；
当T1＜1℃且-8℃≤T2＜1℃时：
若T3≥70℃且T4＜210℃，则发动机冷却液对尿素箱内的尿素加热。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当T1＜1℃且-8℃≤T2＜1℃时：
若T4≥210℃，则与发动机连接的发电机通过电加热件分别对供应组件和尿素箱之间的吸液管和回流管，以及供应组件和计量组件之间的压力管加热。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当-8℃＜T1＜6℃且1℃≤T2＜30℃时：
若T3≥70℃，则发动机冷却液对尿素箱内的尿素加热。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当-8℃＜T1＜6℃，且1℃≤T2＜30℃，且T3≥70℃时：
采集供应组件和计量组件之间的压力管内尿素的实时温度T5；
若6℃＜T5＜40℃，则与发动机连接的发电机通过电加热件对供应组件和计量组件之间的压力管加热。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当-8℃＜T1＜6℃且1℃≤T2＜30℃时：
若T3＜70℃且T4≥210℃，则与发动机连接的发电机通过电加热件分别对供应组件和尿素箱之间的吸液管和回流管，以及供应组件和计量组件之间的压力管加热。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，若1℃≤T1，且30℃≤T2＜40℃时，
采集供应组件和计量组件之间的压力管内尿素的实时温度T5；
若16℃＜T5＜40℃，则与发动机连接的发电机通过电加热件对供应组件和计量组件之间的压力管加热；
若40℃≤T5＜80℃，则与发动机连接的发电机通过电加热件对供应组件和计量组件之间的压力管停止加热；
若T5≥80℃，通过报警装置报警。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当6℃≤T1且40℃≤T2＜52℃时：
散热器总成对尿素箱进行散热。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当6℃≤T1且40℃≤T2＜52℃时：
采集供应组件和计量组件之间的压力管内尿素的实时温度T5；
若T5≥80℃，通过报警装置报警。
作为尾气后处理系统的控制方法的优选技术方案，当T1＜-8℃且T2＜-8℃时：
若T3≥70℃，则发动机冷却液对尿素箱内的尿素加热。
另一方面，本发明提供一种尾气后处理系统，用于实施上述任一方案中的尾气后处理系统的控制方法，所述尾气后处理系统包括：
发动机；
尿素箱，所述发动机的冷却液用于给所述尿素箱加热；
供应组件，与所述尿素箱分别通过吸液管和回流管连接；
计量组件，与所述供应组件通过压力管连接，所述发动机的冷却液用于给所述压力管加热。
本发明的有益效果为：
本发明提供一种尾气后处理系统的控制方法，该尾气后处理系统的控制方法包括：发动机冷却液对供应组件和计量组件之间的压力管加热；获取实时环境温度T1、尿素箱内的尿素的实时温度T2、发动机冷却液的实时温度T3和SCR入口处的实时温度T4；在环境温度小于1℃，尿素箱内尿素温度在-8℃至1℃之间，发动机冷却液的实时液温度不小于70℃，且SCR入口处温度小于210℃时，通过发动机冷却液对尿素箱内的尿素加热，使尿素保持在高效的活性范围内。
附图说明
图1为本发明实施例中尾气后处理系统的结构示意图。
图中：
1、发动机；2、发电机；3、尿素箱；4、供应组件；5、计量组件；6、吸液管；7、回流管；8、压力管；9、第一电加热件；10、第二电加热件；11、第三电加热件；12、第一管路；13、隔热套；14、第二管路；15、电磁阀；16、散热器总成；17、循环泵；18、第一温度传感器；19、第二温度传感器；20、第三温度传感器；21、第四温度传感器；22、第五温度传感器；23、液位指示器；24、控制器。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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。此外，术语“第一”、“第二”、仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置，而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，本实施例提供一种尾气后处理系统，该尾气后处理系统包括发动机1、尿素箱3、供应组件4和计量组件5，其中，供应组件4与尿素箱3分别通过吸液管6和回流管7连接；计量组件5与供应组件4通过压力管8连接，发动机1的冷却液用于给尿素箱3和压力管8加热。当温度较低时，该尾气后处理系统通过发动机1的冷却液对尿素箱3以及压力管8中的尿素进行加热，可避免设置额外的加热装置，进而降低成本。
本实施例中，计量组件5包括尿素喷嘴，供应组件4包括尿素泵，供应组件4通过吸液管6从尿素箱3中吸取尿素，并通过压力管8供给计量组件5，多余的尿素通过回流管7回流至尿素箱3。
可选地，该尾气后处理系统还包括发电机2，发动机1用于驱动发电机2发电，压力管8上套设有第一电加热件9，吸液管6上套设有第二电加热件10，回流管7上套设有第三电加热件11，发电机2用于给第一电加热件9、第二电加热件10和第三电加热件11供电。从而当环境温度较低时，通过第一电加热件9对压力管8进行加热，通过第二电加热件10对吸液管6进行加热，通过第三电加热件11对回流管7进行加热，能够进一步实现对尿素的快速加热。
具体地，计量组件5上设有第一进液口和第一出液口，第一进液口与发动机1的冷却液出口连接，第一出液口与发动机1的冷却液入口连接。尿素箱3上设有第二进液口和第二出液口，第二进液口与发动机1的冷却液出口连接，第二出液口与发动机1的冷却液入口连接。
可选地，第一进液口与发动机1的冷却液出口通过第一管路12连接，尾气后处理系统还包括隔热套13，第一管路12和压力管8均穿设于隔热套13。通过设置隔热套13，可以对压力管8以及第一管路12中的尿素溶液进行保温，并且环境温度较低时，还可通过第一管路12产生的热辐射对压力管8中的尿素进行加热。
可选地，第一电加热件9可以和压力管8一体设置，第二电加热件10还可以和吸液管6一体设置，第三电加热件11还可以和回流管7一体设置，也就是说，压力管8、吸液管6和回流管7即可以用于输送尿素，又可以用于加热管中流通的尿素。
可选地，第二进液口与发动机1的冷却液出口通过第二管路14连接，尾气后处理系统还包括设置于第二管路14上设有电磁阀15。电磁阀15可经第二管路14关闭或打开，通过设置电磁阀15，可主动控制冷却液是否对尿素箱3进行加热，由于高温环境下无需对尿素箱3进行加热，如此设置可满足高温环境以及低温环境的使用需求。
可选地，尿素箱3上还设有第三进液口和第三出液口，尾气后处理系统还包括散热器总成16和循环泵17，第三出液口与循环泵17的输入端连接，循环泵17的输出端与散热器总成16的入口连接，散热器总成16的出口与第三进液口连接。当在高温环境中使用时，可通过循环泵17对尿素箱3中的尿素进行降温，以使尿素温度处于最优的活性温度区间内。优选地，第三出液口和循环泵17之间还设有流量调节阀。本实施例中，散热器总成16包括风扇，以及与风扇正对的散热器，风扇用于对散热器降温，散热器与第三进液口和第三出液口连接。
可选地，尾气后处理系统还包括蓄电池，发电机2用于给蓄电池供电，蓄电池分别与第一电加热件9、第二电加热件10以及第三电加热件11连接。发电机2发出的多余电量可以通过蓄电池进行存储，并且当发电机2异常时，蓄电池可起到冗余保护的作用。
可选地，该尾气后处理系统还包括用于测量实时环境温度的第一温度传感器18，用于测量发动机冷却液的实时温度的第二温度传感器19，用于测量SCR入口处的实时温度的第三温度传感器20，用于测量压力管8中尿素的实时温度的第四温度传感器21，用于测量尿素箱3中尿素实时温度的第五温度传感器22。
可选地，尿素箱3中还设有液位指示器23，用于检测尿素箱3中尿素的液位，以便及时对尿素箱3中的尿素进行补充。
可以理解的是，该尾气后处理系统还包括控制器24，控制器24分别和第一电加热件9、第二电加热件10、第三电加热件11、第一温度传感器18、第二温度传感器19、第三温度传感器20、第四温度传感器21、电磁阀15、液位指示器23和循环泵17电连接。
本实施例还提一种尾气后处理系统的控制方法，可通过上述尾气后处理系统进行实施。包括：
发动机冷却液对供应组件4和计量组件5之间的压力管8加热；
获取实时环境温度T1、尿素箱3内的尿素的实时温度T2、发动机冷却液的实时液温度T3和SCR入口处的实时温度T4；
A、当T1＜-8℃且T2＜-8℃时：
说明此时尿素溶液温度过低，需要进行快速升温。
若T3≥70℃，则发动机冷却液对尿素箱3内的尿素加热。
若T3<70℃，此时发动机1废气温度也低，达不到尿素溶液的水解温度，为了避免发动机1机油被燃油稀释或者气缸积碳等不利影响，发动机1只进行暖机循环，故暂时不用对尿素溶液进行加热。
B、当T1＜1℃且-8℃≤T2＜1℃时：
1、若T3≥70℃且T4＜210℃，则发动机冷却液对尿素箱3内的尿素加热。
具体地，通过控制器24控制电磁阀15打开，即可通过从发动机1流出的冷却液对尿素箱3内的尿素加热。
2、若T4≥210℃，则与发动机1连接的发电机2通过电加热件分别对供应组件4和尿素箱3之间的吸液管6和回流管7，以及供应组件4和计量组件5之间的压力管8加热。此时电磁阀15关闭。
具体地，通过发动机1带动发电机2发电并分别对第一电加热件9、第二电加热件10和第三电加热件11加热，可提高发动机1能源利用率，并降低能量损失。
C、当-8℃＜T1＜6℃且1℃≤T2＜30℃时：
1、若T3≥70℃，则发动机冷却液对尿素箱3内的尿素加热。此时电磁阀15打开，采集的供应组件4和计量组件5之间的压力管8内尿素的实时温度T5，若6℃＜T5＜40℃，则与发动机1连接的发电机2通过电加热件对供应组件4和计量组件5之间的压力管8加热。此时通过对压力管8进行电加热和水加热，可提高加热效率。
2、若T3＜70℃且T4≥210℃，则与发动机1连接的发电机2通过电加热件分别对供应组件4和尿素箱3之间的吸液管6和回流管7，以及供应组件4和计量组件5之间的压力管8加热。此时电磁阀15关闭。
D、若1℃≤T1，且30℃≤T2＜40℃时，
此温度为尿素溶液较佳的温度，故不论发动机1内冷却液温度具体为多少，电磁阀15均处于关闭状态，不再单独对尿素箱3进行加热。
采集供应组件4和计量组件5之间的压力管8内尿素的实时温度T5；
若16℃＜T5＜40℃，则与发动机1连接的发电机2通过电加热件对供应组件4和计量组件5之间的压力管8加热。因为尿素溶液通过压力管8进入计量组件5时，其温度需要在[-5℃，80℃]内，且越高越好。故此时同时开启压力管8的电加热与水加热，使压力管8快速升温。
若40℃≤T5＜80℃，则与发动机1连接的发电机2通过电加热件对供应组件4和计量组件5之间的压力管8停止加热，此时仅通过冷却液对压力管8加热，可进行保温。
若T5≥80℃，此时压力管8内异常发热，通过报警装置报警。
E、当6℃≤T1且40℃≤T2＜52℃时：
散热器总成16对尿素箱3进行散热。可通过控制器24控制循环泵17开启。
F、当6℃≤T1且40℃≤T2＜52℃时：
采集供应组件4和计量组件5之间的压力管8内尿素的实时温度T5；
若40℃≤T5＜80℃，则与发动机1连接的发电机2通过电加热件对供应组件4和计量组件5之间的压力管8停止加热，此时仅通过冷却液对压力管8加热，可进行保温。
若T5≥80℃，此时压力管8内异常发热，通过报警装置报警。
G、特殊工况:除了上述根据环境温度区分的种类外，还有另外一种常见的尿素加注工况，比如在普通的环境温度下，例在20℃以上的环境温度下时长时间工作，尿素箱内的尿素温度已经达到35℃以上(处于30℃<DEF<40℃之间)，此时需要停机添加尿素，添加的尿素温度为[-5℃，25℃]，添加尿素后，尿素箱内的尿素温度温度会降低，比如处于1℃<DEF<30℃，因此当DEF处于1℃<DEF<52℃之间时，其流程是可逆的。另外，无论是在寒冷环境下(低于-11℃)，还是在极热环境下(高于30℃)，为了保证尿素的最佳性能，添加的尿素温度都处于-5℃到25℃之间，因为，尿素溶液在低于-11℃时会结冰，在高于30℃其保质期会缩短，并且性能也会劣化。
本实施例提供的尾气后处理系统的控制方法，通过实时监控环境温度、尿素箱3中尿素的温度、发动机1的冷却液温度，智能化选择相应的控制策略，使尿素溶液的温度始终维持在活性最高的温度区间内，也解除了尿素结冰或者结晶堵塞管路或者尿素喷嘴的潜在风险。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，包括
发动机冷却液对供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)加热；
获取实时环境温度T1、尿素箱(3)内的尿素的实时温度T2、发动机冷却液的实时温度T3和SCR入口处的实时温度T4；
当T1＜1℃且-8℃≤T2＜1℃时：
若T3≥70℃且T4＜210℃，则发动机冷却液对尿素箱(3)内的尿素加热。
2.根据权利要求1所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当T1＜1℃且-8℃≤T2＜1℃时：
若T4≥210℃，则与发动机(1)连接的发电机(2)通过电加热件分别对供应组件(4)和尿素箱(3)之间的吸液管(6)和回流管(7)，以及供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)加热。
3.根据权利要求1所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当-8℃＜T1＜6℃且1℃≤T2＜30℃时：
若T3≥70℃，则发动机冷却液对尿素箱(3)内的尿素加热。
4.根据权利要求3所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当-8℃＜T1＜6℃，且1℃≤T2＜30℃，且T3≥70℃时：
采集供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)内尿素的实时温度T5；
若6℃＜T5＜40℃，则与发动机(1)连接的发电机(2)通过电加热件对供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)加热。
5.根据权利要求4所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当-8℃＜T1＜6℃且1℃≤T2＜30℃时：
若T3＜70℃且T4≥210℃，则与发动机(1)连接的发电机(2)通过电加热件分别对供应组件(4)和尿素箱(3)之间的吸液管(6)和回流管(7)，以及供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)加热。
6.根据权利要求5所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，若1℃≤T1，且30℃≤T2＜40℃时，
采集供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)内尿素的实时温度T5；
若16℃＜T5＜40℃，则与发动机(1)连接的发电机(2)对供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)加热；
若40℃≤T5＜80℃，则与发动机(1)连接的发电机(2)通过电加热件对供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)停止加热；
若T5≥80℃，通过报警装置报警。
7.根据权利要求1所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当6℃≤T1且40℃≤T2＜52℃时：
散热器总成(16)对尿素箱(3)进行散热。
8.根据权利要求7所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当6℃≤T1且40℃≤T2＜52℃时：
采集供应组件(4)和计量组件(5)之间的压力管(8)内尿素的实时温度T5；
若T5≥80℃，通过报警装置报警。
9.根据权利要求1所述的尾气后处理系统的控制方法，其特征在于，当T1＜-8℃且T2＜-8℃时：
若T3≥70℃，则发动机冷却液对尿素箱(3)内的尿素加热。
10.一种尾气后处理系统，其特征在于，用于实施权利要求1-9任一项所述的尾气后处理系统的控制方法，所述尾气后处理系统包括：
发动机(1)；
尿素箱(3)，所述发动机(1)的冷却液用于给所述尿素箱(3)加热；
供应组件(4)，与所述尿素箱(3)分别通过吸液管(6)和回流管(7)连接；
计量组件(5)，与所述供应组件(4)通过压力管(8)连接，所述发动机(1)的冷却液用于给所述压力管(8)加热。
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