CN113187591A - 发动机scr后处理器的可变混合器及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种发动机SCR后处理器的可变混合器及其控制方法。包括混合器主体、调节格栅和致动器。通过在混合器主体上设混合格栅，在混合格栅外侧套设调节格栅，使得调节格栅和混合格栅之间实现间隙可调从而形成一个通气面积可调的发动机SCR后处理器的可变混合器。使得发动机的SCR后处理器的排气流量可以随着发动机的参数自适应的发生变化，从而提升在排气流量偏低的情况下的尿素雾化效果以及SCR反应效率。同时，排气流量可调节的发动机SCR后处理器的可变混合器可以提升发动机SCR后处理器的混合器型号匹配实验的实验效率、缩短开发周期。

Description

发动机SCR后处理器的可变混合器及其控制方法

技术领域

本申请涉及发动机排气污染物后处理技术领域，特别涉及一种发动机SCR后处理器的可变混合器及其控制方法。

背景技术

随着发动机排气污染物NOx控制后处理技术的发展，出现了发动机SCR后处理器的可变混合器技术。传统技术中，发动机SCR后处理器的排气流通面积为恒定值，当发动机在中低负荷下运行时，排气流量偏低，容易导致尿素雾化效果低，SCR反应效率低下，带来尿素结晶风险。

发明内容

基于此，有必要针对传统的发动机SCR后处理器的混合器排气流通面积为恒定值，当发动机在中低负荷下运行时，排气流量偏低，容易导致尿素雾化效果低，SCR反应效率低下，带来尿素结晶风险的问题，提供一种发动机SCR后处理器的可变混合器及其控制方法。

根据本申请的一个方面，提供一种动机SCR后处理器可变混合器，包括：

混合器主体和调节格栅，所述混合器主体设有混合格栅，所述调节格栅套设于所述混合器主体上，且围绕所述混合器主体的轴线能够转动；以及

致动器，被配置为能够驱动所述调节格栅绕所述混合器主体的轴线作转动运动，以使所述调节格栅和所述混合格栅之间的气流间隙大小可调，从而使所述可变混合器具有可调的整体通气面积。

根据本申请的一个方面，所述调节格栅上设有齿结构，所述致动器啮合于所述齿结构，以驱动所述调节格栅绕所述混合器主体的轴线作转动运动。

根据本申请的一个方面，所述致动器包括：

齿轮，所述齿轮与所述调节格栅上的所述齿结构相啮合；

电机，所述电机的输出轴与所述齿轮传动连接，所述电机借助所述齿轮驱动所述调节格栅转动。

根据本申请的一个方面，所述电机的输出轴的轴线方向与所述混合器主体的轴线方向彼此平行。

根据本申请的一个方面，所述发动机SCR后处理器的可变混合器还包括控制器；

所述控制器与所述致动器电连接，所述控制器被配置为用于获取发动机的工况数据并基于所述工况数据生成控制所述致动器动作的控制信号。

其中，所述发动机工况数据包括发动机转速、油量、排气流量、排气温度或粒径为60-80μm的尿素微粒的占比中的至少一种。

根据本申请的一个方面，所述混合格栅与所述调节格栅均为具有镂空区域的空心圆筒状结构；

所述调节格栅与所述混合格栅过渡配合。

根据本申请的一个方面，所述混合格栅的镂空比不小于所述调节格栅的镂空比。

根据本申请的一个方面，所述发动机SCR后处理器的可变混合器为如权利要求1-7任一项所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，所述控制方法包括步骤：

获取发动机的工况数据；所述发动机工况数据包括发动机转速、油量、排气流量、排气温度或粒径为60-80μm的尿素微粒的占比中的至少一种；

基于所述发动机工况数据确定所述调节格栅相对所述混合格栅的最佳转动角，并生成控制信号；

根据所述控制信号驱动所述调节格栅以所述最佳转动角相对所述混合格栅转动。

根据本申请的一个方面，所述发动机SCR后处理器包括可变混合器，所述可变混合器为如权利要求1-7任一项所述的可变混合器，所述标定方法包括步骤：

(1)获取所述调节格栅处于初始状态时所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比；其中，所述调节格栅处于初始状态，所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角为0°；

(2)以第一转动角为步长增加转动角，并记录不同转动角时所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比；

(3)将步骤(2)中所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比最高时所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角和发动机所对应的转动角分别作为标定预设值，并结束标定。

根据本申请的一个方面，所述初始状态下所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角为0°，所述第一转动角小于20°。

上述发动机SCR后处理器的可变混合器，通过在混合器主体上设混合格栅，在混合器外侧套设调节格栅，使得调节格栅和混合格栅之间实现间隙可调从而形成一个通气面积可调的发动机SCR后处理器的可变混合器。解决了传统发动机在中低负荷下运行时，排气流量偏低，容易导致尿素雾化效果低，SCR反应效率低下，带来尿素结晶风险的问题。

附图说明

图1为本申请一实施例中发动机SCR后处理器的可变混合器的示意图；

图2为本申请一实施例中发动机SCR后处理器的可变混合器的剖面图；

图3为本申请一实施例中发动机SCR后处理器的可变混合器的爆炸图；

图4为本申请一实施例中发动机SCR后处理器的可变混合器的自适应控制方法的流程图；

图5为本申请一实施例中发动机实验室台架后处理器开发方法的流程图；

混合器主体1、调节格栅11、混合格栅12、齿状结构13、致动器2、齿轮21、电机22、控制器3。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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申请和简化描述，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申请的限制。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。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。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

如背景技术所述，目前的发动机SCR后处理器的混合器技术中，发动机SCR后处理器的排气流通面积为恒定值，当发动机在中低负荷下运行时，排气流量偏低，容易导致尿素雾化效果低，SCR反应效率低下，带来尿素结晶风险。另一方面，在发动机SCR后处理器的可变混合器开发过程中，需要多次更换不同排气流通面积的发动机SCR后处理器的混合器以确定最佳匹配型号，实验效率低，延长了开发周期。

因此，有必要提供一种发动机SCR后处理器的可变混合器，使得发动机的SCR后处理器的排气流量可以随着发动机的参数自适应的发生变化，从而提升在排气流量偏低的情况下的尿素雾化效果以及SCR反应效率。同时，排气流量可调节的发动机SCR后处理器的可变混合器可以提升发动机SCR后处理器的混合器型号匹配实验的实验效率、缩短开发周期。

图1示出了本申请一实施例中的发动机SCR后处理器的可变混合器的示意图，图2示出了本申请一实施例中用于整车和实验室的发动机SCR后处理器的可变混合器的剖面图，图3示出了本申请一实施例中用于整车和实验室的发动机SCR后处理器的可变混合器的爆炸图。

左方的参阅图1-3，在本申请的一实施例中，发动机SCR后处理器的可变混合器包括混合器主体1、调节格栅11和致动器2。

混合器主体1设有混合格栅12，调节格栅11套设于混合器主体1上，且围绕混合器主体1的轴线能够转动，以使调节格栅11和混合格栅12之间的气流间隙大小可调，从而使可变混合器具有可调的整体通气面积。致动器2被配置为能够驱动调节格栅11绕混合器主体1的轴线作转动运动。

也就是说，调节格栅11的转动使得调节格栅11和混合格栅12之间的间隙大小发生变化，从而使得可变混合器的流通面积可调节。而致动器2可驱动调节格栅11绕着混合器主体1转动，从而能够实现对可变混合器的流通面积的控制。

进一步地，一些实施例中，调节格栅11上设有齿结构，致动器2啮合于该齿结构，以驱动调节格栅11绕混合器主体1的轴线作转动运动。为了方便，该齿结构可独立的设于可变混合器主体1的上也可与混合格栅12形成一体结构。

在本申请的一些实施例中，致动器2包括齿轮21和电机22。齿轮21与调节格栅11上的齿结构相啮合，电机22的输出轴与齿轮21传动连接，电机22借助齿轮21驱动调节格栅11转动。进一步地，为了保证致动器2与调节格栅11之间的完好配合，电机22的输出轴的轴线方向与混合器主体1的轴线方向彼此平行。电机22输出轴带动齿轮21转动，齿轮21驱动调节格栅11进行转动，从而完成一整个调节格栅11的角度调节动作。

为了实现发动机SCR后处理器排风流量的自适应性的控制，在一些实施例中，发动机SCR后处理器的可变混合器还包括控制器3，控制器3与致动器2电连接，控制器3被配置为用于获取发动机的工况数据并基于工况数据生成控制致动器2动作的控制信号。其中，发动机工况数据包括发动机转速、油量、排气流量、排气温度、粒径为60-80μm的尿素微粒的占比中的至少一种。

在本申请的一个实施例中，混合格栅12与调节格栅11均为具有镂空区域的空心圆筒状结构。具体的，镂空区域结构可为长条栅格、圆孔、多边形等，优选为长条栅格。此外，为了保证良好有效的通气流量的调节，混合格栅12的镂空比不小于调节格栅11的镂空比。

除此之外，在本申请的最优选的实施例中，调节格栅11与混合格栅12过渡配合，能够保证调节格栅11与混合格栅12中间无间隙以影响通气流量。

图4示出了本申请一实施例中发动机SCR后处理器的可变混合器的控制方法，包括如下步骤：

S110，获取发动机的工况数据；所述发动机工况数据包括发动机转速、油量、排气流量、排气温度或粒径为60-80μm的尿素微粒的占比中的至少一种；

S120，基于所述发动机工况数据确定所述调节格栅相对所述混合格栅的最佳转动角，并生成控制信号；

S130，根据所述控制信号驱动所述调节格栅以所述最佳转动角相对所述混合格栅转动。

具体地，发动机工况数据优选为发动机的转速和油量，控制器3内事先有存储好调节格栅11相对混合格栅12的最佳转动角与发动机工况数据之间的对应数据关系，若已知发动机工况数据控制器3可相应输出最佳转动角参数。

进一步地，作为本申请的最佳实施例，控制器3为ECU，ECU可将确定的最佳转动角参数转化为动作指令，发送给致动器2进行相应动作。此种控制方法运用于整车的发动机SCR后处理技术可以实现汽车的全工况匹配，在不同的工作情况下匹配不同最佳转动角参数以形成不同的通气流量，改变排气压力，提升尿素雾化水解效果。

图5示出了本申请一实施例中发动机SCR后处理器的可变混合器的控制方法，具体的，该控制方法用于汽车发动机后处理器的实验台架开发工作，包括如下步骤：

S210，获取所述调节格栅处于初始状态时所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比；其中，所述调节格栅处于初始状态，所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角为0°

S220，以第一转动角为步长增加转动角，并记录不同转动角时所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比；

S230，将步骤S220中所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比最高时所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角和发动机所对应的转动角分别作为标定预设值，并结束标定。

在本申请的一实施例中，初始状态下的转动角为0°，第一转动角小于20°。

也就是说，本方法是用于在汽车发动机SCR后处理器开发过程中的实验阶段，利用本申请的发动机SCR后处理器的可变混合器，通过多次手动实验，逐步增加转动角的大小，遍历完所有的转动角后通过对比不同转动角下的尿素雾化水解效果找到最佳的转动角，以获得发动机所对应的最佳SCR后处理器的转动角，作为后续混合器生产参数，方便批量生产。

本申请可以解决传统的发动机SCR后处理器的可变混合器在中低负荷时尿素雾化效率低、实验室发动机SCR后处理器的混合器开发过程中实验效率低的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述发动机SCR后处理器的可变混合器包括：

混合器主体和调节格栅，所述混合器主体设有混合格栅，所述调节格栅套设于所述混合器主体上，且围绕所述混合器主体的轴线能够转动；以及

致动器，被配置为能够驱动所述调节格栅绕所述混合器主体的轴线作转动运动，以使所述调节格栅和所述混合格栅之间的气流间隙大小可调，从而使所述可变混合器具有可调的整体通气面积。

2.根据权利要求1所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述调节格栅上设有齿结构，所述致动器啮合于所述齿结构，以驱动所述调节格栅绕所述混合器主体的轴线作转动运动。

3.根据权利要求2所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述致动器包括：

齿轮，所述齿轮与所述调节格栅上的所述齿结构相啮合；

电机，所述电机的输出轴与所述齿轮传动连接，所述电机借助所述齿轮驱动所述调节格栅转动。

4.根据权利要求3所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述电机的输出轴的轴线方向与所述混合器主体的轴线方向彼此平行。

5.根据权利要求1-4中的任意一项所述发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述发动机SCR后处理器的可变混合器还包括控制器；

所述控制器与所述致动器电连接，所述控制器被配置为用于获取发动机的工况数据并基于所述工况数据生成控制所述致动器动作的控制信号；

其中，所述发动机工况数据包括发动机转速、油量、排气流量、排气温度或粒径为60-80μm的尿素微粒的占比中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述混合格栅与所述调节格栅均为具有镂空区域的空心圆筒状结构；

所述调节格栅与所述混合格栅过渡配合。

7.根据权利要求6所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，其特征在于，所述混合格栅的镂空比不小于所述调节格栅的镂空比。

8.一种发动机SCR后处理器的可变混合器的控制方法，其特征在于，所述发动机SCR后处理器的可变混合器为如权利要求1-7任一项所述的发动机SCR后处理器的可变混合器，所述控制方法包括步骤：

获取发动机的工况数据；所述发动机工况数据包括发动机转速、油量、排气流量、排气温度或粒径为60-80μm的尿素微粒的占比中的至少一种；

基于所述发动机工况数据确定所述调节格栅相对所述混合格栅的最佳转动角，并生成控制信号；

根据所述控制信号驱动所述调节格栅以所述最佳转动角相对所述混合格栅转动。

9.一种发动机SCR后处理器的标定方法，其特征在于，所述发动机SCR后处理器的可变混合器，所述可变混合器为如权利要求1-7任一项所述的可变混合器，所述标定方法包括步骤：

(1)获取所述调节格栅处于初始状态时所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比；其中，所述调节格栅处于初始状态，所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角为0°；

(2)以第一转动角为步长增加转动角，并记录不同转动角时所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比；

(3)将步骤(2)中所述发动机的粒径为60-80μm的尿素微粒的占比最高时所述调节格栅相对所述混合格栅的转动角和发动机所对应的转动角分别作为标定预设值，并结束标定。

10.根据权利要求9所述的发动机SCR后处理器的可变混合器的控制方法，其特征在于，所述第一转动角小于20°。

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