CN112879139A - 一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统及其控制方法，该系统包括LT‑DOC氧化性紧耦合催化剂、LT‑SCR紧耦合催化剂、DOC氧化性催化剂、CDPF颗粒捕集器、SCR尿素后处理系统、ASC氨捕集系统、LT‑DOC前排温传感器、LT‑SCR前排温传感器、EHS系统后温度传感器、DOC前温度传感器、DPF前温度传感器、SCR前温度传感器、DPF前后压差传感器；LT‑DOC单元前端设置第一NOx传感器,LT‑SCR单元后端设置第二NOx传感器,SCR单元后端设置第三NOx传感器。本发明实现后处理近零排放控制的集成控制功能，适合国内主机厂对后处理低排放、低油耗、低成本需求。

Description

一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统及其控制方法
技术领域
本发明涉及尾气后处理技术领域，尤其涉及一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统及其控制方法。
背景技术
我国已连续十年成为世界机动车产销第一大国，机动车等移动源污染己成为我国大气污染的重要来源,移动源污染防治的重要性日益凸显。柴油车排放的主要污染物包括氮氧化物(nitrogen oxides,NOx)和颗粒物(particulate matter,PM)。2018年，柴油车排放的NOx接近汽车排放总量的70％，PM排放占比超过90％，尤其是对重型柴油车而言,它仅占汽车保有量的3.1％，但其NOx和PM排放贡献率却分别达到了57.8％和66.3％。控制重型柴油车NOx和PM排放是机动车污染防治工作的重点。重型柴油车的氮氧化物(NOx)排放是大气污染物的主要来源之一，为了减少重型柴油车对环境的影响，近年来世界各国纷纷推出了越来越严格的重型车排放法规。尿素选择性催化还原(SCR)技术是降低重型柴油机NOx排放的一种有效手段，被广泛应用于重型柴油车市场。在国VI阶段，后处理系统的SCR催化器前将加装了柴油氧化催化器(DOC)和柴油颗粒捕集器(DPF)等催化器，对SCR催化器性能产生了较大的影响。美国加州提出更为严苛的加州超低NOx排放法规，相比于US2010排放法规，NOx限值再降低90％。
发明内容
本发明的目的在于通过一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统及其控制方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统，该系统包括：LT-DOC氧化性紧耦合催化剂、LT-SCR紧耦合催化剂、DOC氧化性催化剂、CDPF颗粒捕集器、SCR尿素后处理系统、ASC氨捕集系统、LT-DOC前排温传感器、LT-SCR前排温传感器、EHS系统后温度传感器、DOC前温度传感器、DPF前温度传感器、SCR前温度传感器、DPF前后压差传感器；其中，在LT-DOC单元前端设置第一NOx传感器,在LT-SCR单元后端设置第二NOx传感器,在SCR单元后端设置第三NOx传感器。
特别地，所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统包括SCR尿素后处理系统，所述SCR尿素后处理系统包括尿素计量泵、尿素喷嘴、尿素管路、SCR催化器、NOx传感器、排温传感器；所述尿素计量泵一端连接尿素箱，另一端连接尿素喷嘴；所述尿素喷嘴连接SCR催化器；所述SCR催化器与排温传感器连接；所述SCR尿素喷嘴在SCR尿素后处理前喷射。
特别地，所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统包括DPF系统；所述DPF系统包括DOC催化器、CDPF催化器、低压燃油油泵、燃油喷嘴、压差传感器、排温传感器；所述DOC催化器与CDPF催化器连接；所述低压燃油油泵通过燃油喷嘴连接DOC催化器；所述DOC催化器连接CDPF催化转换器。
特别地，所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统中集成式电控单元与压差传感器、排温传感器连接；压差传感器连接CDPF催化器；排温传感器连接DOC催化器、CDPF催化器。
本发明公开一种上述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统的控制方法，该方法包括：柴油机启动后，尾气依次通过各处理单元后排放；当LT-SCR前排温大于第一温度限值时，启动第一尿素喷射装置喷尿素；当SCR前排温大于第二温度限值时，启动第二尿素喷射装置喷尿素，同时关闭第一尿素喷射装置；其中，LT-SCR前排温由LT-SCR单元前端温度传感器获取温度，SCR前排温由SCR单元前端第二温度传感器获取温度，第一温度限值是第一尿素喷射装置喷射还原剂的最低温度，第二温度限值是SCR转化率大于98％的门限温度。
本发明提出的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统及其控制方法实现后处理近零排放控制的集成控制功能，适合国内主机厂对后处理低排放、低油耗、低成本的需求，适宜推广应用。
附图说明
图1为本发明实施例提供的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统应用示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
实施例一
本实施例中柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统包括：LT-DOC氧化性紧耦合催化剂、LT-SCR紧耦合催化剂、DOC氧化性催化剂、CDPF颗粒捕集器、SCR尿素后处理系统、ASC氨捕集系统、LT-DOC前排温传感器、LT-SCR前排温传感器、EHS系统后温度传感器、DOC前温度传感器、DPF前温度传感器、SCR前温度传感器、DPF前后压差传感器；其中，在LT-DOC单元前端设置第一NOx传感器,在LT-SCR单元后端设置第二NOx传感器,在SCR单元后端设置第三NOx传感器。
所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统还包括SCR尿素后处理系统，所述SCR尿素后处理系统包括尿素计量泵、尿素喷嘴、尿素管路、SCR催化器、NOx传感器、排温传感器；所述尿素计量泵一端连接尿素箱，另一端连接尿素喷嘴；所述尿素喷嘴连接SCR催化器；所述SCR催化器与排温传感器连接；所述SCR尿素喷嘴在SCR尿素后处理前喷射。所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统还包括DPF系统；所述DPF系统包括DOC催化器、CDPF催化器、低压燃油油泵、燃油喷嘴、压差传感器、排温传感器；所述DOC催化器与CDPF催化器连接；所述低压燃油油泵通过燃油喷嘴连接DOC催化器；所述DOC催化器连接CDPF催化转换器。所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统中集成式电控单元与压差传感器、排温传感器连接；压差传感器连接CDPF催化器；排温传感器连接DOC催化器、CDPF催化器；
在具体应用中如图1所示，图1为本发明实施例提供的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统应用示意图，本实施例中柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统01具体包括柴油机100、燃油箱99、LT-DOC氧化性紧耦合催化剂98、LT-SCR紧耦合催化剂97、ASC1氨捕集系统96、DOC氧化性催化剂95、CDPF颗粒捕集器94、SCR尿素后处理系统93、ASC2氨捕集系统92。所述LT-DOC催化器后处理系统包括LT-DOC催化器98、LT-DOC催化器前排温传感器102。所述LT-SCR催化器后处理系统包括LT-SCR催化器97、LT-SCR催化器前排温传感器103，LT-SCR催化器前,尿素喷射电磁泵91，ASC1氨捕集系统96。所述DOC催化器后处理系统包括DOC催化器95、DOC催化器前排温传感器106、DOC催化器前燃油碳氢HCI喷射计量阀105、所述燃油驱动泵90连接燃油碳氢HCI喷射计量阀105。所述CDPF催化器后处理系统包括CDPF催化器94、CDPF催化器前排温传感器107、CDPF催化器后排温传感器109、CDPF催化器前后压差传感器108。所述SCR尿素后处理系统包括SCR催化器93、ASC2催化剂92、尿素电磁泵89、SCR催化器前尿素喷嘴110、SCR催化器前温度111、ASC2催化剂后温度92、SCR后NOx传感器112、颗粒物传感器113；所述尿素计量泵89一端连接尿素箱，另一端连接SCR催化器前尿素喷嘴110。尿素计量阀喷嘴110连接SCR催化器93。所述燃油箱99与柴油机100连接；所述柴油机100与LT-DOC氧化性紧耦合催化剂98连接；所述LT-DOC氧化性紧耦合催化剂98与LT-SCR紧耦合催化剂97连接；所述LT-SCR紧耦合催化剂97与ASC1氨捕集系统96连接；所述DOC氧化性催化剂95与CDPF颗粒捕集器94连接；所述SCR催化器93与ASC2催化器92连接。
实施例二
本实施例公开一种上述实施例一提出的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统的控制方法，该方法包括：柴油机启动后，尾气依次通过各处理单元后排放；当LT-SCR前排温大于第一温度限值时，启动第一尿素喷射装置喷尿素；当SCR前排温大于第二温度限值时，启动第二尿素喷射装置喷尿素，同时关闭第一尿素喷射装置；其中，LT-SCR前排温由LT-SCR单元前端温度传感器获取温度，SCR前排温由SCR单元前端第二温度传感器获取温度，第一温度限值是第一尿素喷射装置喷射还原剂的最低温度，第二温度限值是SCR转化率大于98％的门限温度。
本发明将LT-DOC和LT-SCR前置相组合，设置两个尿素喷射系统，根据温度区间不同分别启动，净化效果更好，LT-SCR紧耦合催化剂和SCR尿素后处理系统具有不同性能，可以很好地控制柴油机起动初期NOx排放和NH3排放，催化转换器的耐久性能。本发明还可以采用Freescale高性能16位微控制器MC9S12XEP100，整合柴油机LT-DOC、LT-SCR、DOC、CDPF和SCR电控系统功能，对柴油机尾气中的主要污染物PM和NOx进行协调处理，实现柴油机后处理系统的高效催化转化。本发明可以实现氮氧化物NOx更高转化效率，满足更高排放法规要求。
本发明提出的技术方案实现后处理近零排放控制的集成控制功能，适合国内主机厂对后处理低排放、低油耗、低成本的需求，适宜推广应用。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例中的全部或部分是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体或随机存储记忆体等。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (5)

1.一种柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统，其特征在于，该系统包括：LT-DOC氧化性紧耦合催化剂、LT-SCR紧耦合催化剂、DOC氧化性催化剂、CDPF颗粒捕集器、SCR尿素后处理系统、ASC氨捕集系统、LT-DOC前排温传感器、LT-SCR前排温传感器、EHS系统后温度传感器、DOC前温度传感器、DPF前温度传感器、SCR前温度传感器、DPF前后压差传感器；其中，在LT-DOC单元前端设置第一NOx传感器,在LT-SCR单元后端设置第二NOx传感器,在SCR单元后端设置第三NOx传感器。
2.根据权利要求1所述的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统，其特征在于，该系统还包括SCR尿素后处理系统，所述SCR尿素后处理系统包括尿素计量泵、尿素喷嘴、尿素管路、SCR催化器、NOx传感器、排温传感器；所述尿素计量泵一端连接尿素箱，另一端连接尿素喷嘴；所述尿素喷嘴连接SCR催化器；所述SCR催化器与排温传感器连接；所述SCR尿素喷嘴在SCR尿素后处理前喷射。
3.根据权利要求2所述的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统，其特征在于，该系统还包括DPF系统；所述DPF系统包括DOC催化器、CDPF催化器、低压燃油油泵、燃油喷嘴、压差传感器、排温传感器；所述DOC催化器与CDPF催化器连接；所述低压燃油油泵通过燃油喷嘴连接DOC催化器；所述DOC催化器连接CDPF催化转换器。
4.根据权利要求3所述的柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统，其特征在于，该系统中集成式电控单元与压差传感器、排温传感器连接；压差传感器连接CDPF催化器；排温传感器连接DOC催化器、CDPF催化器。
5.一种权利要求1至4之一所述柴油机尾气后处理双喷嘴尿素喷射系统的控制方法，其特征在于，该方法包括：柴油机启动后，尾气依次通过各处理单元后排放；当LT-SCR前排温大于第一温度限值时，启动第一尿素喷射装置喷尿素；当SCR前排温大于第二温度限值时，启动第二尿素喷射装置喷尿素，同时关闭第一尿素喷射装置；其中，LT-SCR前排温由LT-SCR单元前端温度传感器获取温度，SCR前排温由SCR单元前端第二温度传感器获取温度，第一温度限值是第一尿素喷射装置喷射还原剂的最低温度，第二温度限值是SCR转化率大于98％的门限温度。
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