CN112253299A - 发动机尾气NOx的净化系统及其控制方法、发动机 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机尾气NOx的净化系统，其至少包括沿尾气流动方向依次设置在发动机排气管上的DOC、一级SCR以及DPF所述DOC与所述一级SCR之间设置有用于向所述一级SCR喷射尿素的一级尿素喷射阀。在DOC与DPF之间设置一级SCR可以有效解决发动机冷启动阶段尾气中NOx过高的问题，从而使车辆尾气排放满足要求，达到保护环境的目的。本发明还公开了一种发动机，以及一种发动机尾气NOx的净化系统的控制方法。

Description

发动机尾气NOx的净化系统及其控制方法、发动机
技术领域
本发明涉及发动机尾气处理技术领域，特别涉及一种发动机尾气NOx的净化系统及其控制方法，以及一种发动机。
背景技术
SCR(selective catalytic reduction选择性催化还原法)技术是控制发动机NOx排放的重要技术手段，该技术是通过将标准车用尿素溶液(尿素浓度为32.5％)喷射到SCR混合器中，与高温排气相遇受热分解出氨气(NH3)，在催化剂表面利用NH3与NOx发生反应实现NOx的还原，最终使NOx中的氮原子形成对环境无害的N2，以此降低发动机排气中的NOx含量。
目前多数柴油机的尾气处理系统中仅包括一个SCR系统，根据SCR系统的数量可将传统的尾气处理系统称为单级SCR系统，单级SCR系统的布局方式为：沿发动机排气管的上游至下游依次设置有DOC、DPF和SCR，众所周知，SCR进行尾气处理时有一个启动温度，只有温度达到该启动温度(通常为180℃～190℃)时，SCR才开始进行NOx的处理，当SCR的温度达到最优温度(通常为250℃～450℃)时，SCR对NOx的处理才能够达到标称处理效率，因此传统尾气处理系统主要存在着如下问题：
SCR离发动机排气歧管的位置较远，因而尾气到达SCR位置时的温度有所降低，虽然在车辆正常运行过程中SCR能够有效降低NOx的排放，但是由于车辆冷启动时发动机的温度本身较低，尾气达到SCR位置时无法将SCR加热达到启动温度，因而对NOx的处理效果不够理想，这导致车辆冷启动时，发动机尾气中的NOx含量依然排放较高。
因此，如何降低车辆冷启动阶段发动机尾气中NOx的含量是目前本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种发动机尾气NOx的净化系统，以便在车辆冷启动阶段也能够有效处理尾气中的NOx，从而使车辆尾气排放满足要求，达到保护环境的目的。
本发明的另一目的还在于提供一种上述净化系统的控制方法；
本发明的再一目的还在于提供一种包含上述净化系统的发动机。
为了达到上述目的，本发明第一方面提供如下技术方案：
一种发动机尾气NOx的净化系统，至少包括沿尾气流动方向依次设置在发动机排气管上的DOC、一级SCR以及DPF所述DOC与所述一级SCR之间设置有用于向所述一级SCR喷射尿素的一级尿素喷射阀。
优选地，还包括设置在所述发动机排气管上且位于所述DPF下游的二级SCR，所述DPF与所述二级SCR之间设置有用于向所述二级SCR喷射尿素的二级尿素喷射阀。
优选地，还包括设置在所述发动机排气管上且位于所述二级SCR下游的ASC。
优选地，所述SCR直接与所述ASC连接。
优选地，所述一级SCR与所述DPF形成组合式处理器，所述组合式处理器包括壳体、设置在所述壳体内的壁流式DPF滤芯以及涂覆于所述壁流式DPF滤芯表面的SCR催化剂涂层，所述一级尿素喷射阀设置在所述DOC与所述组合式处理器之间。
优选的，还包括设置在所述发动机排气管上的第一温度传感器、第二温度传感器、第一NOx传感器和控制器，其中，
所述第一温度传感器位于所述DOC出口处，以测量进入所述一级SCR的尾气的温度T1；
所述第二温度传感器位于所述DPF出口处，以测量进入所述二级SCR的尾气的温度T2；
所述第一NOx传感器用于检测所述DOC出口尾气中NOx的含量；
在T2＜TL时，所述控制器控制所述二级尿素喷射阀关闭，并根据所述第一NOx传感器所测得的NOx含量以及所述一级SCR在T1温度下的转化效率η1得出所述一级SCR的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀喷射适量的尿素，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，所述TL为所述二级SCR的启动温度。
优选的，还包括设置在所述发动机排气管上的第二NOx传感器，其中，
所述第二NOx传感器用于检测所述DPF出口尾气中NOx的含量；
在T2≥TH时，所述控制器控制所述一级尿素喷射阀关闭，并根据所述第二NOx传感器所测得的NOx含量以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出所述二级SCR的尿素需求量，然后控制所述二级尿素喷射阀喷射适量的尿素，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，所述TH为所述二级SCR的最优温度。
优选的，在TL≤T2＜TH时，所述控制器根据所述第一NOx传感器所测得的NOx含量以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出所述一级SCR的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀和所述二级尿素喷射阀分别喷射适量的尿素。
本发明中所公开的发动机尾气NOx的净化系统的控制方法，用于控制如上公开的发动机尾气NOx的净化系统，包括：
获取进入所述一级SCR的尾气的温度T1以及NOx的含量A1；
获取进入所述二级SCR的尾气的温度T2；
在T2＜TL时，控制所述二级尿素喷射阀关闭，并根据A1以及所述一级SCR在T1温度下的转化效率η1得出所述一级SCR的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀喷射适量的尿素，所述TL为所述二级SCR的启动温度。
优选的，还包括：
获取进入所述二级SCR的尾气的NOx的含量A2；
在T2≥TH时，控制所述一级尿素喷射阀关闭，并根据所述A2以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出所述二级SCR的尿素需求量，然后控制所述二级尿素喷射阀喷射适量的尿素，所述TH为所述二级SCR的最优温度。
优选的，还包括：
在TL≤T2＜TH时，根据A1、所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2以及T1，得出所述一级SCR在T1温度下的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀和所述二级尿素喷射阀分别喷射适量的尿素。
本发明所公开的发动机，包括尾气NOx净化系统，并且所述尾气NOx净化系统为上述任意一项所公开的发动机尾气NOx的净化系统。
相比于现有技术而言，本发明中所公开的发动机尾气NOx的净化系统中，将一级SCR设置在了DOC和DPF之间，并且在DOC与一级SCR之间设置有用于向一级SCR喷射尿素的一级尿素喷射阀，DOC通过氧化反应，能够将发动机排气中的一氧化碳和碳氢化合物转化成为无害的水和二氧化碳，同时能够将发动机排出的未燃尽油滴点燃，因而从DOC排出的尾气温度较高，即使发动机处于冷启动阶段，从DOC排出的尾气温度也能够达到SCR的启动温度，进而可以有效保证SCR对NOx的转化效率。因此，在DOC与DPF之间设置一级SCR可以有效解决发动机冷启动阶段尾气中NOx过高的问题，从而使车辆尾气排放满足要求，达到保护环境的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中所公开的发动机尾气NOx的净化系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中所公开的控制方法的简化流程示意图。
其中，1为发动机，2为DOC，3为第一温度传感器，4为一级尿素喷射阀，5为组合式处理器，6为第二温度传感器，7为二级尿素喷射阀，8为SCR，9为ASC，10为第二NOx传感器，11为第一NOx传感器。
具体实施方式
本发明的核心之一在于提供一种发动机尾气NOx的净化系统，以便在车辆冷启动阶段也能够有效处理尾气中的NOx，从而使车辆尾气排放满足要求，达到保护环境的目的。
本发明的另一核心还在于提供一种上述净化系统的控制方法。
本发明的再一核心还在于提供一种包含上述净化系统的发动机。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。
本发明实施例中所公开的发动机尾气NOx的净化系统(简称净化系统)，至少包括DOC(Diesel Oxidation Catalyst氧化型催化转化器)、一级SCR以及DPF(DieselParticulate Filter柴油机颗粒捕捉再生器)，DOC沿尾气流动方向依次设置在发动机排气管上，并且DOC与一级SCR之间设置有用于向一级SCR喷射尿素的一级尿素喷射阀。
相比于现有技术而言，上述实施例中所公开的发动机尾气NOx的净化系统中，在DOC与DPF之间设置了一级SCR，并且在DOC与一级SCR之间设置有用于向一级SCR喷射尿素的一级尿素喷射阀，也就是说，由DOC排出的尾气需先经过一级SCR之后才会进入DPF中，本领域技术人员熟知的是，发动机燃烧后的气体经过DOC蜂窝状载体的时候会被载体表面涂覆的铂系金属吸附，同时铂系金属作为催化剂与吸附的氧一起将发动机尾气中的一氧化碳、碳氢化合物和未燃尽的油滴氧化燃烧，形成对环境影响不大的二氧化碳和水，因而从DOC排出的尾气温度较高，即使发动机处于冷启动阶段，从DOC排出的尾气温度也能够达到SCR的启动温度，进而可以有效保证SCR对NOx的转化效率。因此，在DOC与DPF之间设置一级SCR可以有效解决发动机冷启动阶段尾气中NOx过高的问题，从而使车辆尾气排放满足要求，达到保护环境的目的。
实际生产过程中，可以使一级SCR与DPF形成组合式处理器，如图1中所示，组合式处理器包括壳体、壁流式DPF滤芯以及SCR催化剂涂层，壁流式DPF滤芯设置在壳体内，SCR催化剂涂层涂覆于壁流式DPF滤芯的表面，尾气进入组合式处理器中后，将首先接触SCR催化剂涂层，然后进入到壁流式DPF滤芯内，因而该种设置方式同样相当于一级SCR与DPF在尾气流动方向上依次设置，这可以在不牺牲被动再生功能的前提下，最大化的利用组合式处理器实现NOx的低排放控制，并且能够较好的解决传统尾气后处理系统尿素结晶等严重问题。。
随着发动机运转时间的延长，发动机的排气温度逐渐上升，过高的排气温度同样不利于SCR对NOx的转化，为了在发动机排气温度上升后依然能够保证对NOx的有效转化，本实施例中所公开的净化系统中还包括设置在发动机排气管上且位于DPF下游的二级SCR，当一级SCR与DPF形成组合式处理器后，二级SCR就位于组合式处理器的下游，如图1中所示，在DPF与二级SCR之间设置有用于向二级SCR喷射尿素的二级尿素喷射阀，当然，一级SCR与DPF形成组合式处理器后，二级尿素喷射阀就位于组合式处理器与二级SCR之间，发动机实际工作过程中，当尾气温度达到二级SCR的最优温度后，使一级尿素喷射阀停止尿素喷射，仅使二级尿素喷射阀进行尿素喷射，也就是说，尾气温度达到二级SCR的最优温度后，仅通过二级SCR对尾气中的NOx进行处理即可。
进一步的，为了能够对SCR中逃逸出的氨气进行处理，还可在净化系统中设置ASC(Ammonia Slip Catalyst氨气氧气催化器)，通过ASC将SCR中逃逸出的氨气进行处理，使其转化为氮气，以避免对环境产生危害，一种可能的实现方式中，ASC位于二级SCR的下游，并且SCR直接与ASC连接，如图1中所示。
除此之外，本发明所公开的净化系统中，还包括设置在发动机排气管上的第一温度传感器、第二温度传感器、第一NOx传感器和控制器，控制器可以为额外增设的单独控制器，也可以采用整车ECU作为控制器使用，请参考图1，第一温度传感器位于DOC出口位置，其作用在于测量一级SCR的尾气的温度T1，第二温度传感器位于DPF处，其作用在于测量进入二级SCR的尾气的温度T2，第一NOx传感器位于DOC出口位置，其作用在于检测DOC出口尾气中NOx的含量，第二NOx传感器位于DPF(或组合式处理器)的出口位置，其作用在于检测DPF出口尾气中NOx的含量；
当第二温度传感器所检测到的温度T2＜TL时，此时排气温度较低，二级SCR系统无法对NOx进行转化或者转化效率极低，此时需要依靠一级SCR系统来达到降低NOx排放的目的，DOC可以帮助组合式处理器快速起燃，因此，控制器控制二级尿素喷射阀关闭，并根据第一NOx传感器所测得的NOx含量以及一级SCR在T1温度下的转化效率η1得出所述一级SCR的尿素需求量，该尿素需求量可称为Q1，然后控制所述一级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q1，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，所述TL为所述二级SCR的启动温度，该启动温度通常设置在180℃～190℃，例如可具体设置为185℃。
当第二温度传感器所检测到的温度T2≥TH时(发动机正常工作一段时间后的常用工况)，此时尾气温度已经达到二级SCR系统理想的转化效率，此时控制器控制一级尿素喷射阀关闭，以保证组合式处理器的被动再生功能，并根据第二NOx传感器所测得的NOx含量以及二级SCR在T2温度下的转换效率η2计算出二级SCR的尿素需求量，该尿素需求量可称为Q2，然后控制二级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q2，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，其中，TH为所述二级SCR的最优温度，该最优温度通常设置在250℃～450℃，例如可具体设置为250℃。
进一步的，当TL≤T2＜TH时，二级SCR具有一定的转换效率，此时控制器根据第一NOx传感器所测得的NOx含量、二级SCR在T2温度下的转换效率η2以及NOx的总转换效率目标值η即可得出所述一级SCR所应转化的NOx的量，据此也就可以进一步计算出一级SCR的尿素需求量Q1’和二级SCR的尿素需求量Q2’，然后控制器控制一级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q1’，二级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q2’，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，在该种状态下，一级SCR和二级SCR共同完成对尾气中NOx的转化，并且首先使二级SCR在T2温度下满负荷运转(即完全利用T2温度下二级SCR的转化能力)，剩余的无法转化的NOx分配给一级SCR进行转化。
本发明实施例中还公开了一种发动机尾气NOx的净化系统的控制方法(简称控制方法)，应用于上述实施例中所公开的发动机尾气NOx的净化系统，请参考图2，该控制方法包括：
获取进入一级SCR的尾气的温度T1以及进入一级SCR的尾气的NOx的含量A1；
获取进入二级SCR的尾气的温度T2；
在T2＜TL时，此时排气温度较低，二级SCR系统无法对NOx进行转化或者转化效率极低，此时需要依靠一级SCR系统来达到降低NOx排放的目的，因而控制二级尿素喷射阀关闭，并根据A1以及所述一级SCR在T1温度下的转化效率η1得出所述一级SCR的尿素需求量Q1，然后控制所述一级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q1，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，所述TL为所述二级SCR的启动温度。
进一步的，该控制方法还包括获取二级SCR的尾气的NOx的含量A2，在T2≥TH时，尾气温度已经达到二级SCR系统理想的转化效率，因而控制所述一级尿素喷射阀关闭，并根据所述A2以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出二级SCR的尿素需求量Q2，然后控制二级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q2，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，其中，所述TH为所述二级SCR的最优温度。
在TL≤T2＜TH时，二级SCR具有一定的转换效率，根据A1、二级SCR在T2温度下的转换效率η2以及T1，得出所述一级SCR在T1温度下的尿素需求量Q1’和二级SCR的尿素需求量Q2’，一级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q1’，二级尿素喷射阀的尿素喷射量为Q2’，以保证发动机排气中的NOx不高于限值；具体的，根据第一NOx传感器所测得的NOx含量A1、二级SCR在T2温度下的转换效率η2以及NOx的总转换效率目标值η即可得出所述一级SCR所应转化的NOx的量，据此也就可以进一步计算出一级SCR的尿素需求量Q1’和二级SCR的尿素需求量Q2’，进而控制一级尿素喷射阀和二级尿素喷射阀分别喷射适量的尿素。
可见，本发明中所公开的净化系统采用两级SCR的双尿素喷射后处理布置方案，一级SCR与DPF形成组合式处理器，该组合式处理器可称为SCRoF(SCR on the Filter过滤器集成式SCR)，将SCR催化剂涂覆到具有高孔隙率的壁流式DPF表面，通过SCRoF前端的DOC在较低排气温度下实现快速起燃，从而有效解决发动机冷启动时NOx(氮氧化物)排放高的问题；同时SCRoF过滤体的避免能够将捕获的碳烟氧化，达到良好的被动再生效果；二级SCR在排气温度高时发挥主要作用，当排气温度达到二级SCR的最优温度时，仅靠二级SCR的转化效率即可使NOx保持在很低的水平，此时不需要SCRoF系统喷射尿素参与反应。当排气温度处于二级SCR的启动温度和最优温度之间时，通过合理分配两级SCR系统的使用比例，能够根据不同排气温度时的NOx转换需求精确控制双尿素喷射阀的喷射量，从而达到降低NOx排放的目的。
本发明实施例中还公开了一种发动机，该发动机包括尾气NOx净化系统，所述尾气NOx净化系统为上述任意一实施例中所公开的发动机尾气NOx的净化系统。
由于采用了上述实施例中所公开的净化系统，因而该发动机兼具上述净化系统相应的技术优点，本领域技术人员可对照上述净化系统进行理解，本文中对此不再进行赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种发动机尾气NOx的净化系统，其特征在于，至少包括沿尾气流动方向依次设置在发动机排气管上的DOC、一级SCR以及DPF所述DOC与所述一级SCR之间设置有用于向所述一级SCR喷射尿素的一级尿素喷射阀。
2.根据权利要求1所述的净化系统，其特征在于，还包括设置在所述发动机排气管上且位于所述DPF下游的二级SCR，所述DPF与所述二级SCR之间设置有用于向所述二级SCR喷射尿素的二级尿素喷射阀。
3.根据权利要求2所述的净化系统，其特征在于，还包括设置在所述发动机排气管上且位于所述二级SCR下游的ASC。
4.根据权利要求3所述的净化系统，其特征在于，所述SCR直接与所述ASC连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的净化系统，其特征在于，所述一级SCR与所述DPF形成组合式处理器，所述组合式处理器包括壳体、设置在所述壳体内的壁流式DPF滤芯以及涂覆于所述壁流式DPF滤芯表面的SCR催化剂涂层，所述一级尿素喷射阀设置在所述DOC与所述组合式处理器之间。
6.根据权利要求2所述的净化系统，其特征在于，还包括设置在所述发动机排气管上的第一温度传感器、第二温度传感器、第一NOx传感器和控制器，其中，
所述第一温度传感器位于所述DOC出口处，以测量进入所述一级SCR的尾气的温度T1；
所述第二温度传感器位于所述DPF出口处，以测量进入所述二级SCR的尾气的温度T2；
所述第一NOx传感器用于检测所述DOC出口尾气中NOx的含量；
在T2＜TL时，所述控制器控制所述二级尿素喷射阀关闭，并根据所述第一NOx传感器所测得的NOx含量以及所述一级SCR在T1温度下的转化效率η1得出所述一级SCR的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀喷射适量的尿素，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，所述TL为所述二级SCR的启动温度。
7.根据权利要求6所述的净化系统，其特征在于，还包括设置在所述发动机排气管上的第二NOx传感器，其中，
所述第二NOx传感器用于检测所述DPF出口尾气中NOx的含量；
在T2≥TH时，所述控制器控制所述一级尿素喷射阀关闭，并根据所述第二NOx传感器所测得的NOx含量以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出所述二级SCR的尿素需求量，然后控制所述二级尿素喷射阀喷射适量的尿素，以保证发动机排气中的NOx不高于限值，所述TH为所述二级SCR的最优温度。
8.根据权利要求7所述的净化系统，其特征在于，在TL≤T2＜TH时，所述控制器根据所述第一NOx传感器所测得的NOx含量以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出所述一级SCR的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀和所述二级尿素喷射阀分别喷射适量的尿素。
9.一种发动机尾气NOx的净化系统的控制方法，用于控制如权利要求2中所述的发动机尾气NOx的净化系统，其特征在于，包括：
获取进入所述一级SCR的尾气的温度T1以及NOx的含量A1；
获取进入所述二级SCR的尾气的温度T2；
在T2＜TL时，控制所述二级尿素喷射阀关闭，并根据A1以及所述一级SCR在T1温度下的转化效率η1得出所述一级SCR的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀喷射适量的尿素，所述TL为所述二级SCR的启动温度。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括：
获取进入所述二级SCR的尾气的NOx的含量A2；
在T2≥TH时，控制所述一级尿素喷射阀关闭，并根据所述A2以及所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2得出所述二级SCR的尿素需求量，然后控制所述二级尿素喷射阀喷射适量的尿素，所述TH为所述二级SCR的最优温度。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，还包括：
在TL≤T2＜TH时，根据A1、所述二级SCR在T2温度下的转换效率η2以及T1，得出所述一级SCR在T1温度下的尿素需求量，然后控制所述一级尿素喷射阀和所述二级尿素喷射阀分别喷射适量的尿素。
12.一种发动机，包括尾气NOx净化系统，其特征在于，所述尾气NOx净化系统为如权利要求1-8任意一项所述的发动机尾气NOx的净化系统。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114575969A (zh) * 2021-02-24 2022-06-03 长城汽车股份有限公司 车辆的尾气处理系统以及车辆
CN116104617A (zh) * 2023-04-13 2023-05-12 潍柴动力股份有限公司 Scr效率的控制方法、装置和scr系统

Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102817681A (zh) * 2012-07-26 2012-12-12 北京理工大学 柴油机固体scr控制系统
CN106471228A (zh) * 2014-07-18 2017-03-01 康明斯排放处理公司 具有双闭环还原剂给料器的废气后处理
EP3163044A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-03 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Exhaust gas cleaning apparatus for internal combustion engine
CN107035487A (zh) * 2015-10-01 2017-08-11 曼卡车和巴士股份公司 用于排出气体后处理系统的操作的方法
US20180087426A1 (en) * 2015-09-30 2018-03-29 Deere & Company System and method for regulating exhaust emissions
CN108087066A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于多罐式选择性催化还原系统的模型预测控制
CN109184858A (zh) * 2018-09-27 2019-01-11 潍柴动力股份有限公司 一种尾气处理系统及方法
CN109306894A (zh) * 2018-09-27 2019-02-05 潍柴动力股份有限公司 一种尾气处理系统及方法
CN109339908A (zh) * 2018-09-27 2019-02-15 潍柴动力股份有限公司 一种尾气处理系统及方法
EP3486444A1 (de) * 2017-11-21 2019-05-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
CN110206623A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 三河市科达科技有限公司 一种发动机尾气后处理控制系统及控制方法
CN110219718A (zh) * 2019-07-16 2019-09-10 潍柴动力股份有限公司 一种涡前尿素喷射的后处理系统及其控制方法
CN111255547A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 大众汽车有限公司 废气后处理系统和对内燃机进行废气后处理的方法
CN111386388A (zh) * 2017-11-23 2020-07-07 戴姆勒股份公司 用于运行尤其是机动车的排气设备的方法

Patent Citations (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102817681A (zh) * 2012-07-26 2012-12-12 北京理工大学 柴油机固体scr控制系统
CN106471228A (zh) * 2014-07-18 2017-03-01 康明斯排放处理公司 具有双闭环还原剂给料器的废气后处理
US20180087426A1 (en) * 2015-09-30 2018-03-29 Deere & Company System and method for regulating exhaust emissions
CN107035487A (zh) * 2015-10-01 2017-08-11 曼卡车和巴士股份公司 用于排出气体后处理系统的操作的方法
EP3163044A1 (en) * 2015-10-28 2017-05-03 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Exhaust gas cleaning apparatus for internal combustion engine
CN108087066A (zh) * 2016-11-23 2018-05-29 通用汽车环球科技运作有限责任公司 用于多罐式选择性催化还原系统的模型预测控制
EP3486444A1 (de) * 2017-11-21 2019-05-22 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zur abgasnachbehandlung eines verbrennungsmotors
CN111386388A (zh) * 2017-11-23 2020-07-07 戴姆勒股份公司 用于运行尤其是机动车的排气设备的方法
CN109306894A (zh) * 2018-09-27 2019-02-05 潍柴动力股份有限公司 一种尾气处理系统及方法
CN109339908A (zh) * 2018-09-27 2019-02-15 潍柴动力股份有限公司 一种尾气处理系统及方法
CN109184858A (zh) * 2018-09-27 2019-01-11 潍柴动力股份有限公司 一种尾气处理系统及方法
CN111255547A (zh) * 2018-11-30 2020-06-09 大众汽车有限公司 废气后处理系统和对内燃机进行废气后处理的方法
CN110206623A (zh) * 2019-06-25 2019-09-06 三河市科达科技有限公司 一种发动机尾气后处理控制系统及控制方法
CN110219718A (zh) * 2019-07-16 2019-09-10 潍柴动力股份有限公司 一种涡前尿素喷射的后处理系统及其控制方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114575969A (zh) * 2021-02-24 2022-06-03 长城汽车股份有限公司 车辆的尾气处理系统以及车辆
CN116104617A (zh) * 2023-04-13 2023-05-12 潍柴动力股份有限公司 Scr效率的控制方法、装置和scr系统
CN116104617B (zh) * 2023-04-13 2023-08-18 潍柴动力股份有限公司 Scr效率的控制方法、装置和scr系统

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