CN114738082B - 一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，属于尾气净化技术领域；所述带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统包括尾气处理装置、尿素混合导气管组件、SCR装置、ASC装置、温度调控装置。通过独特的气路管道设计将温度调控装置连接于尾气处理装置与SCR装置之间，根据需要，实现CDPF主动再生出口温度调控与正常尾气后处理功能之间的切换。本发明利用温度调控装置，搭配发动机控制策略，对CDPF主动再生出口温度采用阶梯式温度分级管控，不同温度层介入不同冷却方式，实现精准把控、相互协调式降温，解决了重型货车上CDPF主动再生时SCR催化剂活性降低甚至失活及CDPF内部过热烧熔载体的问题，提高了系统使用效率和安全性，降低了系统的维护成本。
Description
技术领域
本申请属于柴油机尾气处理技术领域，具体地说，涉及一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统。
背景技术
目前，对柴油机（尤其是重型柴油机）尾气净化技术提出了更为严苛的要求，柴油机发动机单纯的依靠机内净化技术可以一定程度上降低污染物排放，但无法满足目前的排放要求，必须要借助于机外后处理净化技术。目前，满足排放限值的常规后处理技术为DOC（柴油机催化氧化器）+CDPF（催化型柴油机颗粒捕集器）+SCR（选择性催化还原器）+ASC（氨逃逸催化器）。其中，重型柴油机后处理装置中需搭配两个SCR催化器才能满足NOx（氮氧化物）的排放要求。由于重型柴油货车其发动机具有尾气排量大，作业时间长等特征，对其尾气后处理装置负担加重，尤其是CDPF为避免碳烟颗粒堆积太多而堵塞，需频繁进行主动再生且长时间再生以达到清除碳烟的目的。因此采用CDPF主动再生技术时存在以下问题：
1、使SCR催化剂活性降低甚至失活：由于CDPF主动再生技术通常需使尾气达到620℃的高温，使得碳烟颗粒迅速氧化，达到清除碳烟的目的，而当CDPF内碳烟颗粒堆积较多或碳烟颗粒在CDPF内部局部分布不均时，会导致CDPF剧烈再生，CDPF内部温度甚至能达到1000℃及以上。尾气过热会导致SCR催化剂催化活性降低继而导致NOx转化效率降低，无法满足其排放要求，即使是采用国六SCR活性温度较宽的铜基催化剂，在CDPF主动再生的高温环境下，其催化活性会大幅降低甚至失活。
2、CDPF内部过热烧熔载体：由于重型柴油机其尾气排量大，流速快，不可避免的使得CDPF在捕集碳烟时负担加重，短时间内碳烟颗粒很容易在CDPF内部大量堆积，且发动机尾气流速大，碳烟颗粒运动距离远，优先在CDPF孔道后端沉积，碳烟颗粒在CDPF内分布不均匀性增强。因此，CDPF主动再生加剧，过高的峰值温度以及过大的温度梯度会使载体有烧熔烧裂的后果，带来极大的安全风险。
发明内容
为了克服背景技术中存在的问题，本申请提出了一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，通过设置一套温度调控装置搭配独特的气路管道连接于CDPF与SCR中间同时结合发动机控制策略，统一由控制系统调控，以解决CDPF主动再生期间，后端SCR催化剂催化活性降低甚至失活以及CDPF剧烈再生的工程问题。
为实现上述目的，本申请是通过如下技术方案实现的：
所述的带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统包括尾气处理装置1、尿素混合导气管组件3、SCR装置4、ASC装置5、系统出气口6、温度调控装置7，尾气处理装置1与尿素混合导气管组件3连接，尿素混合导气管组件3与SCR装置4连接，SCR装置4与ASC装置5连接，ASC装置5的出气口与系统出气口6连接，温度调控装置7分别与尿素混合导气管组件3、SCR装置4连接。
进一步，所述的尾气处理装置1包括系统进气口2、前端盖8、DOC组件9、CDPF组件10、尾气出气口11、后端盖13，所述的DOC组件9与CDPF组件10连接，DOC组件9的前端开口处安装有前端盖8，系统进气口2设置在前端盖8上，CDPF组件10的后端开口处安装有后端盖13，尾气出气口11设置在后端盖13上，尾气出气口11与尿素混合导气管组件3连接。
进一步，所述的尿素混合导气管组件3包括尿素混合导气管16、冷却气接入管19、冷却气旋流器20、上游氮氧传感器接口21、尿素喷嘴接口22、尿素混合旋流器23、电动蝶阀Ⅰ25，所述的尿素混合导气管16的两端开口分别为尿素混合导气管进口17与尿素混合导气管出口Ⅰ24，尿素混合导气管进口17与尾气出气口11连接，尿素混合导气管16的进气端设置有冷却气接入管19，冷却气接入管19的冷却气进口18连接中冷后进气分流节气门72，冷却气接入管19内安装有冷却气旋流器20，尿素混合导气管16上安装有上游氮氧传感器接口21与尿素喷嘴接口22，尿素喷嘴接口22的前侧内安装有尿素混合旋流器23，尿素混合旋流器23前侧的尿素混合导气管16上的第二出气口上安装有电动蝶阀Ⅰ25，尿素混合导气管16上第二出气口电动蝶阀Ⅰ25连接温度调控装置7，尿素混合导气管16的尿素混合导气管出口Ⅰ24与SCR装置4连接。
进一步，所述的SCR装置4包括SCR前端盖26、压差传感器接口Ⅱ27、温度传感器接口Ⅲ28、下游氮氧传感器接口Ⅰ29、电动蝶阀Ⅱ30、SCR组件31、下游氮氧传感器接口Ⅱ32、温度传感器接口Ⅳ33、SCR后端盖34、SCR进口35、SCR出口36、压差传感器接口Ⅲ37、电动蝶阀Ⅲ38，所述的SCR组件31的前端开口与后端开口分别安装有SCR前端盖26与SCR后端盖34，SCR前端盖26上设置有压差传感器接口Ⅱ27、温度传感器接口Ⅲ28、下游氮氧传感器接口Ⅰ29，设置在SCR前端盖26上的进气口上安装有电动蝶阀Ⅱ30，电动蝶阀Ⅱ30与尿素混合导气管出口Ⅰ24连接，SCR后端盖34上的SCR进口35与温度调控装置7连接，SCR前端盖26上的SCR出气口通过电动蝶阀Ⅲ38与ASC装置5连接，SCR后端盖34的SCR出口36与ASC装置5连接，SCR后端盖34上设置有下游氮氧传感器接口Ⅱ32、温度传感器接口Ⅳ33、压差传感器接口Ⅲ37。
进一步，所述的ASC装置5包括系统出气口6、电动蝶阀Ⅳ57、ASC装置进气管Ⅰ58、ASC前端盖59、ASC组件60、ASC后端盖61，所述的ASC组件60的前端与后端开口处分别设置有ASC前端盖59与ASC后端盖61，ASC装置进气管Ⅰ58设置在ASC前端盖59上，ASC装置进气管Ⅰ58的端口设置有电动蝶阀Ⅳ57，电动蝶阀Ⅳ57与SCR出口36连接，ASC装置进气管Ⅱ63设置在ASC装置进气管Ⅰ58上，同时ASC装置进气管Ⅱ63与温度调控装置7，ASC装置进气管Ⅱ63与电动蝶阀Ⅲ38连接，系统出气口6设置在ASC后端盖61上，系统出气口6上设置有尾端氮氧传感器接口62。
进一步，所述的温度调控装置7包括调温前端盖39、温度调控装置进口40、调温组件43、温度调控装置出口45，所述的调温组件43的前端与后端分别安装有调温前端盖39与调温后端盖46，调温前端盖39上设置有温度调控装置进口40，温度调控装置进口40与尿素混合导气管16上第二出气口上安装的电动蝶阀Ⅰ25连接，调温后端盖46上设置有温度传感器接Ⅲ44与温度调控装置出口45，温度调控装置出口45与SCR进口35连接，调温前端盖39上设置有压差传感器接口Ⅳ49。
进一步，所述的调温组件43包括聚热块51、聚热块封装筒体56、气冷外循环结构、水冷内循环结构，所述的聚热块51采用多孔蜂窝莫来石制作的通孔结构，聚热块51安装在聚热块封装筒体56中，聚热块封装筒体56的外侧设置有气冷外循环结构，聚热块51中设置有水冷内循环结构。
进一步，所述的气冷外循环结构包括调温气循环入口42、调温气循环出口48、调温气循环筒体52、调温气循环旋流器53，所述的聚热块51安装在调温气循环筒体52中，调温气循环筒体52的壁内设置循环空腔，循环空腔内设置有调温气循环旋流器53，气冷外循环的温气循环入口42与调温气循环出口48分别设置在调温气循环筒体52的两端，且温气循环入口42和调温气循环出口48斜切入调温气循环筒体52的循环空腔中，斜切方向与调温气循环旋流器53旋流方向一致。
进一步，所述的水冷内循环结构包括调温水循环入口41、调温水循环出口47、调温水循环支管54、调温水循环主环管55，所述的调温水循环支管54圆周均布并贯穿在聚热块51中，聚热块封装筒体56上设置有调温水循环主环管55，调温水循环支管54与调温水循环主环管55连通，调温水循环出口47与调温水循环主环管55连通，调温水循环出口47的出水口与调温水循环出口47连通。
本申请的有益效果：
本申请通过独特的气路管道设计将温度调控装置连接于尾气处理装置与SCR装置之间，根据需要，实现CDPF主动再生出口温度调控与正常尾气后处理功能之间的切换。本发明利用温度调控装置，搭配发动机控制策略，对CDPF主动再生出口温度采用阶梯式温度分级管控，不同温度层介入不同冷却方式，实现精准把控、相互协调式降温，解决了重型货车上CDPF主动再生时SCR催化剂活性降低甚至失活及CDPF内部过热烧熔载体的问题，提高了系统使用效率和安全性，降低了系统的维护成本。
附图说明
图1为本申请的结构示意图；
图2为本申请尾气处理装置的结构示意图；
图3为本申请尿素混合导气管组件的结构示意图；
图4为本申请SCR装置的结构示意图；
图5为本申请ASC装置的结构示意图；
图6为本申请温度调控装置的结构示意图；
图7为本申请调温组件的剖视图；
图8为本申请气冷外循环结构的结构示意图；
图9为本申请水冷内循环结构的结构示意图；
图10为本申请水冷内循环结构的剖视图；
图11为本申请控制流程示意图。
图中，1、尾气处理装置；2、系统进气口；3、尿素混合导气管组件；4、SCR装置；5、ASC装置；6、系统出气口；7、温度调控装置；8、前端盖；9、DOC组件；10、CDPF组件；11、尾气出气口；12、温度传感器接口Ⅱ；13、后端盖；14、压差传感器接口Ⅰ；15、温度传感器接口Ⅰ；16、尿素混合导气管；17、尿素混合导气管进口；18、冷却气进口；19、冷却气接入管；20、冷却气旋流器；21、上游氮氧传感器接口；22、尿素喷嘴接口；23、尿素混合器；24、尿素混合导气管出口Ⅰ；25、电动蝶阀Ⅰ；26、SCR前端盖；27、压差传感器接口Ⅱ；28、温度传感器接口Ⅲ；29、下游氮氧传感器接口Ⅰ；30、电动蝶阀Ⅱ；31、SCR组件；32、下游氮氧传感器接口Ⅱ；33、温度传感器接口Ⅳ；34、SCR装置后端组件；35、SCR装置进口Ⅱ；36、SCR出口；37、压差传感器接口Ⅲ；38、电动蝶阀Ⅲ；39、电动蝶阀Ⅲ；40、温度调控装置进口；41、调温水循环入口；42、调温气循环入口；43、调温组件；44、温度传感器接口Ⅵ；45、温度调控装置出口；46、调温后端盖；47、调温水循环出口；48、调温气循环出口；49、压差传感器接口Ⅳ；50、温度传感器接口Ⅴ；51、聚热块；52、调温气循环筒体；53、调温气循环旋流器；54、调温水循环支管；55、调温水循环主环管；56、聚热块封装筒体；57、电动蝶阀Ⅳ；58、ASC装置进气管；59、ASC前端盖；60、ASC组件；61、ASC后端盖；62、尾端氮氧传感器接口；63、ASC装置进气管Ⅱ；64、柴油发动机进气入口；65、发动机进气流量计；66、压气机；67、涡轮机；68、进气中冷；69、重型柴油发动机；70、中冷后进气分流管；71、中冷后进气分流管流量计；72、中冷后进气分流管节气门；73、ECU（发动机总控制单元）；74、刹车气泵；75、柴油机发动机排气出口管道；76、刹车供气管路；77、制动阀；78、储气罐；79、调温气管；80、调温气管控制阀门；81、电控水阀；82、刹车水箱；83、循环水泵；84、调温水循环总管；85、压差传感器1；86、整流器；87、温度传感器1；88、温度传感器2；89、温度传感器6；90、温度传感器5；91、压差传感器4；92、尿素喷嘴；93、上游氮氧传感器；94、温度传感器3；95、压差传感器2；96、下游氮氧传感器Ⅰ；97、温度传感器Ⅳ；98、下游氮氧传感器Ⅱ；99、压差传感器Ⅲ；100、SCR装置出口Ⅱ；101、ASC装置进口Ⅰ；102、DCU（后处理控制单元）；103、尾端氮氧传感器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例和附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
如图1所示，一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统包括尾气处理装置（1）、尿素混合导气管组件（3）、SCR装置（4）、ASC装置（5）、系统出气口（6）、温度调控装置（7），尾气处理装置（1）与尿素混合导气管组件（3）连接，尿素混合导气管组件（3）与SCR装置（4）连接，SCR装置（4）与ASC装置（5）连接，ASC装置（5）的出气口与系统出气口（6）连接，温度调控装置（7）分别与尿素混合导气管组件（3）、SCR装置（4）连接。
如图2所示，所述的尾气处理装置（1）包括系统进气口（2）、前端盖（8）、DOC组件（9）、CDPF组件（10）、尾气出气口（11）、后端盖（13），所述的DOC组件（9）与CDPF组件（10）连接，DOC组件（9）的前端开口处安装有前端盖（8），系统进气口（2）设置在前端盖（8）上，CDPF组件（10）的后端开口处安装有后端盖（13），尾气出气口（11）设置在后端盖（13）上，尾气出气口（11）与尿素混合导气管（3）连接，前端盖（8）上设置有设有压差传感器接口Ⅰ（14）、温度传感器接口Ⅰ（15），后端盖（13）上设置有温度传感器接口Ⅱ（12）。柴油机尾气从系统进气口（2）进入到DOC组件（9）后，DOC组件（9）在一定温度条件下，发生以下反应：
CO + 1/2 O2 → CO2
[HC] + O2 → CO2 +H2O
NO + 1/2 O2 → NO2
CDPF组件（10）在一定温条件下，发生以下反应：
2C + 2NO2 → 2CO2+N2
C +O2 → CO2。
前端盖（8）上设置有设有压差传感器接口Ⅰ（14）、温度传感器接口Ⅰ（15），后端盖（13）上设置有温度传感器接口Ⅱ（12），用于安装温度传感器和压差传感器。
如图3所示，所述的尿素混合导气管组件（3）包括尿素混合导气管（16）、冷却气接入管（19）、冷却气旋流器（20）、上游氮氧传感器接口（21）、尿素喷嘴接口（22）、尿素混合旋流器（23）、电动蝶阀Ⅰ（25），所述的尿素混合导气管（16）的两端开口分别为尿素混合导气管进口（17）与尿素混合导气管出口Ⅰ（24），尿素混合导气管进口（17）与尾气出气口（11）连接，尿素混合导气管（16）的进气端设置有冷却气接入管（19），冷却气接入管（19）的冷却气进口（18）连接中冷后进气分流节气门（72），冷却气接入管（19）内安装有冷却气旋流器（20），尿素混合导气管（16）上安装有上游氮氧传感器接口（21）与尿素喷嘴接口（22），用于安装氮氧传感器和尿素喷嘴。尿素喷嘴接口（22）的前侧内安装有尿素混合旋流器（23），尿素混合旋流器（23）前侧的尿素混合导气管（16）上的第二出气口上安装有电动蝶阀Ⅰ（25），尿素混合导气管（16）上第二出气口电动蝶阀Ⅰ（25）连接温度调控装置（7），尿素混合导气管（16）的尿素混合导气管出口Ⅰ（24）与SCR装置（4）连接。
如图4所示，所述的SCR装置（4）包括SCR前端盖（26）、压差传感器接口Ⅱ（27）、温度传感器接口Ⅲ（28）、下游氮氧传感器接口Ⅰ（29）、电动蝶阀Ⅱ（30）、SCR组件（31）、下游氮氧传感器接口Ⅱ（32）、温度传感器接口Ⅳ（33）、SCR后端盖（34）、SCR进口（35）、SCR出口（36）、压差传感器接口Ⅲ（37）、电动蝶阀Ⅲ（38），所述的SCR组件（31）的前端开口与后端开口分别安装有SCR前端盖（26）与SCR后端盖（34），SCR前端盖（26）上设置有压差传感器接口Ⅱ（27）、温度传感器接口Ⅲ（28）、下游氮氧传感器接口Ⅰ（29），设置在SCR前端盖（26）上的进气口上安装有电动蝶阀Ⅱ（30），电动蝶阀Ⅱ（30）与尿素混合导气管出口Ⅰ（24）连接，SCR后端盖（34）上的SCR进口（35）与温度调控装置（7）连接，SCR前端盖（26）上的SCR出气口通过电动蝶阀Ⅲ（38）与ASC装置（5）连接，SCR后端盖（34）的SCR出口（36）与ASC装置（5）连接，SCR后端盖（34）上设置有下游氮氧传感器接口Ⅱ（32）、温度传感器接口Ⅳ（33）、压差传感器接口Ⅲ（37）。其中，SCR组件（31）在一定温度条件下，发生以下反应：
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O；
4NO + O2 + 4NH3 → 4N2 + 6H2O；
2NO2 + O2 + 4NH3 → 3N2 + 6H2O。
SCR装置前端组件（26）上一般性地设有压差传感器接口Ⅱ（27）、温度传感器接口Ⅲ（28）、下游氮氧传感器接口1（29），以及所述SCR装置后端组件（34）上设有压差传感器接口Ⅲ（37）、温度传感器接口Ⅳ（33）、下游氮氧传感器接口Ⅱ（32），通过安装压差传感器、温度传感器以及氮氧传感器检测SCR组件前后的温度、压力以及氮氧化物浓度。
如图5所示，所述的ASC装置（5）包括系统出气口（6）、电动蝶阀Ⅳ（57）、ASC装置进气管Ⅰ（58）、ASC前端盖（59）、ASC组件（60）、ASC后端盖（61），所述的ASC组件（60）的前端与后端开口处分别设置有ASC前端盖（59）与ASC后端盖（61），ASC装置进气管Ⅰ（58）设置在ASC前端盖（59）上，ASC装置进气管Ⅰ（58）的端口设置有电动蝶阀Ⅳ（57），电动蝶阀Ⅳ（57）与SCR出口（36）连接，ASC装置进气管Ⅱ（63）设置在ASC装置进气管Ⅰ（58）上，同时ASC装置进气管Ⅱ（63）与温度调控装置（7），ASC装置进气管Ⅱ（63）与电动蝶阀Ⅲ（38）连接，系统出气口（6）设置在ASC后端盖（61）上，系统出气口（6）上设置有尾端氮氧传感器接口（62）。其中，ASC组件（60）在一定温度条件下，发生以下反应：
4NH3 + 3O2 → 2N2 + 6H2O。
ASC装置（5）的ASC后端组件（61）上设有尾端氮氧传感器接口（62），通过安装氮氧传感器检测氮氧化物浓度。
如图6所示，所述的温度调控装置（7）包括调温前端盖（39）、温度调控装置进口（40）、调温组件（43）、温度调控装置出口（45），所述的调温组件（43）的前端与后端分别安装有调温前端盖（39）与调温后端盖（46），调温前端盖（39）上设置有温度调控装置进口（40），温度调控装置进口（40）与尿素混合导气管（16）上第二出气口上安装的电动蝶阀Ⅰ（25）连接，调温后端盖（46）上设置有温度传感器接Ⅲ（44）与温度调控装置出口（45），温度调控装置出口（45）与SCR进口（35）连接，调温前端盖（39）上设置有压差传感器接口Ⅳ（49）。
调温前端盖（39）上设有压差传感器接口Ⅳ（49）、温度传感器接口Ⅴ（50），调温后端盖（46）设有温度传感器接口Ⅵ（44），通过安装压差传感器、温度传感器检测调温组件（43）前后的温度、压力。
如图7-9所示，所述的调温组件（43）包括聚热块（51）、聚热块封装筒体（56）、气冷外循环结构、水冷内循环结构，所述的聚热块（51）采用多孔蜂窝莫来石制作的通孔结构，通过其较高的比热容可以快速吸收流经气流的热量，实现快速降温，可对CDPF主动再生产生的高温环境下尾气热量进行储存，防止后端SCR装置4催化温度过高，从而保持SCR装置4催化活性。聚热块（51）安装在聚热块封装筒体（56）中，聚热块封装筒体（56）的外侧设置有气冷外循环结构，聚热块（51）中设置有水冷内循环结构。
所述的气冷外循环结构包括调温气循环入口（42）、调温气循环出口（48）、调温气循环筒体（52）、调温气循环旋流器（53），所述的聚热块（51）安装在调温气循环筒体（52）中，调温气循环筒体（52）的壁内设置循环空腔，循环空腔内设置有调温气循环旋流器（53），气冷外循环的温气循环入口（42）与调温气循环出口（48）分别设置在调温气循环筒体（52）的两端，且温气循环入口（42）和调温气循环出口（48）斜切入调温气循环筒体（52）的循环空腔中，斜切方向与调温气循环旋流器（53）旋流方向一致。气冷外循环的调温气循环入口（42）通过调温气管（79）、调温气管控制阀门（80）连接重型柴油车储气罐（78），由刹车气泵（74）和储气罐（78）提供气冷外循环气源，用调温气管控制阀门（80）控制气冷外循环。温气循环入口（42）和调温气循环出口（48）斜切入调温气循环筒体（52）的循环空腔中，斜切方向与调温气循环旋流器（53）旋流方向一致，使得气流在调温气循环筒体（52）内形成较均匀的旋流，并延长气流与聚热块封装筒体（56）接触时间，实现较好的气冷效果。
所述的水冷内循环结构包括调温水循环入口（41）、调温水循环出口（47）、调温水循环支管（54）、调温水循环主环管（55），所述的调温水循环支管（54）圆周均布并贯穿在聚热块（51）中，聚热块封装筒体（56）上设置有调温水循环主环管（55），调温水循环支管（54）与调温水循环主环管（55）连通，调温水循环出口（47）与调温水循环主环管（55）连通，调温水循环出口（47）的出水口与调温水循环出口（47）连通。水冷内循环的调温水循环入口（41）与调温水循环出口（47）相对布置，多根圆周均布的调温水循环支管（54）通过聚热块封装筒体（56）上的通孔连接到调温水循环主环管（55），使得水流经过调温水循环主环管（55）较为均匀的流入调温水循环支管（54）。水冷内循环结构的调温水循环入口（41）通过调温水循环总管（84）、循环水泵（83）、电控水泵（81）连接刹车水箱（82），调温水循环出口（47）直接连接至刹车水箱（82），由刹车水箱（82）提供水冷内循环水源，由循环水泵（83）、电控水泵（81）控制水冷内循环。
本申请采用风冷与水冷相结合的方式，当CDPF组件10主动再生过程中出现聚热块51聚热饱和而无法维持后端SCR装置4处于高效反应温度范围内，利用水冷内循环和气冷外循环迅速带走聚热块51储存的热量达到降温的效果，保护SCR装置4不受高温排气冲击，避免SCR装置4中催化剂催化活性降低甚至失活。且相比单一水冷和风冷的方式，其降温效果大幅提升，同时内置循环冷却水管相比外置循环水管，降温后排气管道内尾气温度分布更加均匀。
本申请分级的高温应急调控模式地具体调控策略如下：
设温度传感器接口Ⅱ（12）处温度传感器Ⅱ（88）所测温度为T2；温度传感器接口Ⅲ（28）处温度传感器Ⅲ（94）所测温度为T3；温度传感器接口Ⅳ（33）处温度传感器⒋（97）所测温度为T4；分级控温策略根据T2、T3、T4设置了四级调控。
零级调控（正常运行的初始状态，未启动控温策略）：电动蝶阀Ⅱ30、电动蝶阀Ⅳ57开启，电动蝶阀Ⅰ25、电动蝶阀Ⅲ38关闭。此时整个系统路线为正常后处理路线，尾气从系统进气口（2）进入，依次经尾气处理装置1、尿素混合导气管组件3、SCR装置（4）、ASC装置（5），最后从系统出气口（6）流出。在零级调控状态下，T3为SCR装置4入口温度，当T3小于设定的高温限值温度TSCR（铜基催化剂TSCR=550℃；钒基催化剂TSCR=450℃）时，保持零级调控状态；当T3大于等于设定温度TSCR，则升级为一级调控。
一级调控：DCU（102）控制电动蝶阀Ⅱ30、电动蝶阀Ⅳ57关闭，电动蝶阀Ⅰ25、电动蝶阀Ⅲ38开启，此时整个系统路线变为温度调控路线，尾气从系统进气口（2）进入，依次经尾气处理装置1、尿素混合导气管组件（3）、温度调控装置（7）、SCR装置（4）、ASC装置（5），最后从系统出气口（6）流出。此时通过聚热块（51）吸收尾气热量实现降温调控。在一级调控状态下，T4为SCR装置（4）入口温度，当T4大于等于设定温度TSCR，则升级为二级调控，当T4小于设定温度TSCR，进一步查看CPDF出口温度T2状态，当T2大于等于设定温度T0（T0为零级调控下T3=TSCR时，CDPF出口温度），保持一级调控状态；当T2小于设定温度T0，则降级为零级调控。
二级调控：系统电动蝶阀状态与一级调控状态时一致，气流路线也一致，但系统开启气冷外循环。ECU（73）开启调温气管控制阀门（80），储存在储气罐（78）中的高压冷却气体被引入到包裹在聚热块（51）外的调温气循环筒体（52）内，在流过设置在调温气筒体内的调温气循环旋流器（53）后，螺旋形流动，充分与聚热块壁面接触，带走多余热量，实现进一步降温。在二级调控状态下，当T4大于等于设定温度TSCR，则升级为三级调控；当T4小于设定温度TSCR，同样，查看CPDF出口温度T2状态，当T2大于等于设定温度Ta（Ta为一级调控下T4=TSCR时，CDPF出口温度），保持二级调控状态；当T2小于设定温度Ta，则降级为一级调控。
三级调控：系统电动蝶阀状态与二级调控状态时一致，气流路线也一致，但系统在开启气冷外循环的情况下，再开启水冷内循环。ECU（73）开启电控水阀（81），储存在刹车水箱（82）中的冷却水，经设计的管路被引入至镶嵌在聚热块（51）内部的8根调温水循环支管（54）中，同时ECU（73）开启循环水泵（83），使冷却水在完成换热功能后经调温水循环出口又流回刹车水箱（82），实现进一步降温。在三级调控状态下，当T4大于等于设定温度TSCR，则升级为四级调控；当T4小于设定温度TSCR，查看CPDF出口温度T2状态，当T2大于等于设定温度Tb（Tb为二级调控下T4=TSCR时，CDPF出口温度），保持三级调控状态；当T2小于设定温度Tb，则降级为二级调控。
四级调控：系统电动蝶阀状态与二级调控状态时一致，气流路线也一致，但系统在开启气冷外循环和水冷内循环的情况下，再开启节流抑制模式。ECU（73）开启中冷后进气分流管节气门（72），原本要流入发动机的一部分新鲜气体经中冷后进气分流管（70）从冷却气进口（18）进入，经过冷却气接入管（19）引入到尿素混合导气管（3）中用于冷却CDPF出口的高温气体，同时，减少了发动机进气流量，继而减少了发动机排气中的氧浓度，进一步抑制CDPF内的主动再生反应，降低再生温度，最终实现进一步降温。在四级调控状态下，则以CDPF出口温度T2来控制温度调控，当T2大于等于设定温度Tc（Tc为三级调控下T4=TSCR时，CDPF出口温度），保持四级调控状态；当T2小于设定温度Tc，则降级为三级调控。
本申请设计的发动机控制策略，通过将发动机进气中冷后管道从中分出支管与CDPF与SCR中间管道汇通，应对于CDPF剧烈再生时，通过减少进气量继而减少排气氧浓度，缓解CDPF再生程度，从而降低再生温度，同时，分流出去通往CDPF与SCR中间管道的冷却空气也起到一定的降温作用。在结合降温装置进行联合降温过程中，减少降温装置负担，提高整个系统降温效果。
本申请设计的温度分级冷却方式，通过控制系统（ECU、DCU）根据温度与压差传感器采集的系统运行参数，以CDPF出口与SCR入口温度为参考，控制相应冷却方式的开关与发动机进气分流，采用阶梯式温度管控，不同温度层介入不同冷却方式，实现精准把控、相互协调式降温，确保SCR催化器工作在良好的温度范围内。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本申请进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本申请权利要求书所限定的范围。
Claims (6)
1.一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，其特征在于：所述的带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统包括尾气处理装置（1）、尿素混合导气管组件（3）、SCR装置（4）、ASC装置（5）、系统出气口（6）、温度调控装置（7），尾气处理装置（1）与尿素混合导气管组件（3）连接，尿素混合导气管组件（3）与SCR装置（4）连接，SCR装置（4）与ASC装置（5）连接，ASC装置（5）的出气口与系统出气口（6）连接，温度调控装置（7）分别与尿素混合导气管组件（3）、SCR装置（4）连接；
所述的温度调控装置（7）包括调温前端盖（39）、温度调控装置进口（40）、调温组件（43）、温度调控装置出口（45），所述的调温组件（43）的前端与后端分别安装有调温前端盖（39）与调温后端盖（46），调温前端盖（39）上设置有温度调控装置进口（40），温度调控装置进口（40）与尿素混合导气管（16）上第二出气口上安装的电动蝶阀Ⅰ（25）连接，调温后端盖（46）上设置有温度传感器接Ⅲ（44）与温度调控装置出口（45），温度调控装置出口（45）与SCR进口（35）连接，调温前端盖（39）上设置有压差传感器接口Ⅳ（49）；
所述的调温组件（43）包括聚热块（51）、聚热块封装筒体（56）、气冷外循环结构、水冷内循环结构，所述的聚热块（51）采用多孔蜂窝莫来石制作的通孔结构，聚热块（51）安装在聚热块封装筒体（56）中，聚热块封装筒体（56）的外侧设置有气冷外循环结构，聚热块（51）中设置有水冷内循环结构；
所述的气冷外循环结构包括调温气循环入口（42）、调温气循环出口（48）、调温气循环筒体（52）、调温气循环旋流器（53），所述的聚热块（51）安装在调温气循环筒体（52）中，调温气循环筒体（52）的壁内设置有循环空腔，循环空腔内设置有调温气循环旋流器（53），气冷外循环的温气循环入口（42）与调温气循环出口（48）分别设置在调温气循环筒体（52）的两端，气冷外循环的调温气循环入口（42）通过调温气管（79）、调温气管控制阀门（80）连接重型柴油车储气罐（78）；且温气循环入口（42）和调温气循环出口（48）斜切入调温气循环筒体（52）的循环空腔中，斜切方向与调温气循环旋流器（53）旋流方向一致。
2.根据权利要求1所述的一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，其特征在于：所述的尾气处理装置（1）包括系统进气口（2）、前端盖（8）、DOC组件（9）、CDPF组件（10）、尾气出气口（11）、后端盖（13），所述的DOC组件（9）与CDPF组件（10）连接，DOC组件（9）的前端开口处安装有前端盖（8），系统进气口（2）设置在前端盖（8）上，CDPF组件（10）的后端开口处安装有后端盖（13），尾气出气口（11）设置在后端盖（13）上，尾气出气口（11）与尿素混合导气管组件（3）连接。
3.根据权利要求1所述的一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，其特征在于：所述的尿素混合导气管组件（3）包括尿素混合导气管（16）、冷却气接入管（19）、冷却气旋流器（20）、上游氮氧传感器接口（21）、尿素喷嘴接口（22）、尿素混合旋流器（23）、电动蝶阀Ⅰ（25），所述的尿素混合导气管（16）的两端开口分别为尿素混合导气管进口（17）与尿素混合导气管出口Ⅰ（24），尿素混合导气管进口（17）与尾气出气口（11）连接，尿素混合导气管（16）的进气端设置有冷却气接入管（19），冷却气接入管（19）的冷却气进口（18）连接中冷后进气分流节气门（72），冷却气接入管（19）内安装有冷却气旋流器（20），尿素混合导气管（16）上安装有上游氮氧传感器接口（21）与尿素喷嘴接口（22），尿素喷嘴接口（22）的前侧内安装有尿素混合旋流器（23），尿素混合旋流器（23）前侧的尿素混合导气管（16）上的第二出气口上安装有电动蝶阀Ⅰ（25），尿素混合导气管（16）上第二出气口电动蝶阀Ⅰ（25）连接温度调控装置（7），尿素混合导气管（16）的尿素混合导气管出口Ⅰ（24）与SCR装置（4）连接。
4.根据权利要求1或3所述的一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，其特征在于：所述的SCR装置（4）包括SCR前端盖（26）、压差传感器接口Ⅱ（27）、温度传感器接口Ⅲ（28）、下游氮氧传感器接口Ⅰ（29）、电动蝶阀Ⅱ（30）、SCR组件（31）、下游氮氧传感器接口Ⅱ（32）、温度传感器接口Ⅳ（33）、SCR后端盖（34）、SCR进口（35）、SCR出口（36）、压差传感器接口Ⅲ（37）、电动蝶阀Ⅲ（38），所述的SCR组件（31）的前端开口与后端开口分别安装有SCR前端盖（26）与SCR后端盖（34），SCR前端盖（26）上设置有压差传感器接口Ⅱ（27）、温度传感器接口Ⅲ（28）、下游氮氧传感器接口Ⅰ（29），设置在SCR前端盖（26）上的进气口上安装有电动蝶阀Ⅱ（30），电动蝶阀Ⅱ（30）与尿素混合导气管出口Ⅰ（24）连接，SCR后端盖（34）上的SCR进口（35）与温度调控装置（7）连接，SCR前端盖（26）上的SCR出气口通过电动蝶阀Ⅲ（38）与ASC装置（5）连接，SCR后端盖（34）的SCR出口（36）与ASC装置（5）连接，SCR后端盖（34）上设置有下游氮氧传感器接口Ⅱ（32）、温度传感器接口Ⅳ（33）、压差传感器接口Ⅲ（37）。
5.根据权利要求4所述的一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，其特征在于：所述的ASC装置（5）包括系统出气口（6）、电动蝶阀Ⅳ（57）、ASC装置进气管（58）、ASC前端盖（59）、ASC组件（60）、ASC后端盖（61），所述的ASC组件（60）的前端与后端开口处分别设置有ASC前端盖（59）与ASC后端盖（61），ASC装置进气管（58）设置在ASC前端盖（59）上，ASC装置进气管Ⅰ（58）的端口设置有电动蝶阀Ⅳ（57），电动蝶阀Ⅳ（57）与SCR出口（36）连接，ASC装置进气管Ⅱ（63）设置在ASC装置进气管Ⅰ（58）上，同时，ASC装置进气管Ⅱ（63）与温度调控装置（7）连接，ASC装置进气管Ⅱ（63）与电动蝶阀Ⅲ（38）连接，系统出气口（6）设置在ASC后端盖（61）上，系统出气口（6）上设置有尾端氮氧传感器接口（62）。
6.根据权利要求1所述的一种带高温应急调控模式的柴油机尾气后处理集成系统，其特征在于：所述的水冷内循环结构包括调温水循环入口（41）、调温水循环出口（47）、调温水循环支管（54）、调温水循环主环管（55），所述的调温水循环支管（54）圆周均布并贯穿在聚热块（51）中，聚热块封装筒体（56）上设置有调温水循环主环管（55），调温水循环支管（54）与调温水循环主环管（55）连通，调温水循环出口（47）与调温水循环主环管（55）连通，调温水循环出口（47）的出水口与调温水循环出口（47）连通。
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