CN114922716A - 一种主动两级热补式后处理系统及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种主动两级热补式后处理系统及车辆，属于车辆尾气后处理技术领域。后处理系统包括一级热补转化模块、二级热补转化模块、颗粒捕集模块和第一催化还原模块，一级热补转化模块包括电加热件和第二催化还原模块；第一温度传感器和第二温度传感器分别设置在电加热件的两侧；第三温度传感器和第四温度传感器分别设置在第一催化还原模块的两侧；二级热补转化模块包括热补件；电加热件在当第一温度传感器的检测值和第二温度传感器的检测值两者的加权值小于第一设定温度值时通电；热补件在当第三温度传感器的检测值和第四温度传感器的检测值两者的加权值小于第二设定温度值时喷射燃油并点燃。有益效果：其能够对排气进行两次主动加热。

Description

一种主动两级热补式后处理系统及车辆
技术领域
本发明涉及车辆尾气后处理技术领域，尤其涉及一种主动两级热补式后处理系统及车辆。
背景技术
柴油车的尾气后处理系统通常采用氧化催化模块(DOC)+颗粒捕集模块(DPF)+选择性催化还原模块(SCR)的组合式技术方案，以满足现阶段国六排放法规的要求。其中，在SCR填充有还原催化剂，用于对排气中的NOx进行还原处理；DOC内填充有氧化催化剂，用于对排气中的CO和HC进行氧化处理；DPF用于捕集排气中的固态颗粒物。
但是，现有的尾气后处理系统仍然存在明显的缺陷，突出表现在发动机冷启动阶段，即在发动机冷启动时由于排气温度较低，排气温度达不到SCR或者DOC内的催化剂的活性温度范围内，使得尾气后处理系统无法对排气中NOx和CO以及HC实现有效的催化。随着柴油发动机排放法规的日益严苛，上述缺点日渐突出。
针对上述问题，现有技术存在以下解决方式：通过在现有的尾气后处理系统中增加电加热装置，以能够在发动机冷启动时对排气进行主动热补，从而能够快速提升排气的温度，进而使排气的温度能够迅速达到催化剂的活性温度范围内，以迅速实现对排气中NOx、CO以及HC等的处理。
然而，由于电加热装置的加热功率有限，当排气流量较多或者需要的加热温度较高时，对于排气的加热效果较差，无法适用于排气流量较大或者加热温度较高的工况下的加热需求。
综上所述，亟需设计一种主动两级热补式后处理系统及车辆，来解决上述问题。
发明内容
本发明的一个目的在于提出一种主动两级热补式后处理系统，其能够适用于排气流量较大或者加热温度较高的工况下的加热需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种主动两级热补式后处理系统，包括沿排气方向通过排气管依次串联的一级热补转化模块、二级热补转化模块、颗粒捕集模块和第一催化还原模块，所述颗粒捕集模块用于捕集排气中的固态颗粒物，所述一级热补转化模块包括相连接的电加热件和第二催化还原模块，所述第一催化还原模块和所述第二催化还原模块内均填充有还原催化剂，以用于对排气中的NOx进行还原处理；
所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第一温度传感器和第二温度传感器，所述第一温度传感器和所述第二温度传感器分别设置在所述电加热件上沿所述排气方向的两侧，以分别用于检测所述电加热件两侧的排气温度；
第三温度传感器和第四温度传感器，所述第三温度传感器和所述第四温度传感器分别设置在所述第一催化还原模块上沿所述排气方向的两侧，以分别用于检测所述第一催化还原模块两侧的排气温度；
所述二级热补转化模块包括热补件；
其中，所述电加热件被配置为当所述第一温度传感器的检测值T1和所述第二温度传感器的检测值T2两者的加权值Tw1小于第一设定温度值时通电，以对排气一级主补加热；所述热补件被配置为当所述第三温度传感器的检测值T3和所述第四温度传感器的检测值T4两者的加权值Tw2小于第二设定温度值时喷射燃油并点燃，以对排气二级主补加热；所述第一设定温度值大于等于所述第二催化还原模块内的还原催化剂的最佳活性温度，所述第二设定温度值大于等于所述第一催化还原模块内的还原催化剂的起燃温度+0℃-20℃。
进一步地，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第五温度传感器，所述第五温度传感器设置在所述第二催化还原模块与所述热补件之间，以用于检测经过所述第二催化还原模块之后的排气温度；
所述电加热件还被配置为当所述第二温度传感器的检测值T2和所述第五温度传感器的检测值T5两者的加权值Tw3大于第三设定温度值、以及当所述加权值Tw2大于第四设定温度值，且所述加权值Tw2大于第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，停止加热；所述第三设定温度值等于所述第二催化还原模块内的还原催化剂的最佳活性温度值+0℃-10℃，所述第四设定温度值等于所述第一催化还原模块内的还原催化剂的最佳活性温度值+10℃-30℃。
进一步地，所述热补件还被配置为当所述加权值Tw2大于所述第四设定温度值，且所述加权值Tw2大于所述第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，停止喷射和点燃燃油。
进一步地，所述二级热补转化模块还包括氧化催化模块，所述氧化催化模块与所述热补件连接，且沿所述排气方向，所述氧化催化模块位于所述热补件与所述颗粒捕集模块之间，所述氧化催化模块内填充有氧化催化剂，以用于对排气中的CO和HC进行氧化处理。
进一步地，所述热补件包括：
供油管、喷嘴、混合腔及点火棒，所述供油管的一端与发动机的供油系统连接，另一端连接至所述喷嘴，所述喷嘴、所述点火棒及所述混合腔沿所述排气方向依次设置，所述喷嘴用于向所述混合腔内喷射燃油，所述混合腔用于混合燃油和排气，所述点火棒用于点燃燃油。
进一步地，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第六温度传感器、第七温度传感器和颗粒传感器，所述第六温度传感器和所述颗粒传感器均设置在所述混合腔与所述氧化催化模块之间，所述第六温度传感器和所述颗粒传感器分别用于检测经过所述混合腔之后的排气温度和排气中的碳氢颗粒量，所述第七温度传感器设置在所述氧化催化模块与所述颗粒捕集模块之间，以用于检测经所述氧化催化模块之后的排气温度。
进一步地，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第一氮氧传感器，沿所述排气方向上，所述第一氮氧传感器设置在所述电加热件的上游，以用于检测进入所述第二催化还原模块之前的排气中的氮氧化合物的含量；
一级还原剂喷射器，其位于所述第一氮氧传感器与所述电加热件之间，所述一级还原剂喷射器被配置为根据所述第一氮氧传感器的检测值向所述第二催化还原模块内喷射第一预设量的尿素。
进一步地，所述一级还原剂喷射器具有第一喷射状态和第一停喷状态；当所述加权值Tw1小于第五设定温度值时，所述一级还原剂喷射器处于所述第一停喷状态，不喷射尿素；当所述加权值Tw1大于等于第六设定温度值时，所述一级还原剂喷射器处于所述第一喷射状态，喷射尿素；所述第五设定温度值小于所述第六设定温度值，且所述第五设定温度值和所述第六设定温度值均为固定值。
进一步地，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第二氮氧传感器及第三氮氧传感器，所述第二氮氧传感器和所述第三氮氧传感器分别位于所述第一催化还原模块上沿所述排气方向的两侧，以用于检测所述第一催化还原模块两侧的排气中的氮氧化合物的含量；
二级还原剂喷射器，其位于所述第二氮氧传感器与所述第一催化还原模块之间，所述二级还原剂喷射器被配置为根据所述第二氮氧传感器和所述第三氮氧传感器的检测值向所述第一催化还原模块内喷射第二预设量的尿素。
进一步地，所述二级还原剂喷射器具有第二喷射状态和第二停喷状态；当所述加权值Tw2小于第七设定温度值时，所述二级还原剂喷射器处于所述第二停喷状态，不喷射尿素；当所述加权值Tw2大于第八设定温度值时，所述二级还原剂喷射器处于所述第二喷射状态，喷射尿素；所述第七设定温度值小于所述第八设定温度值，所述第八设定温度值大于所述第六设定温度值，且所述第七设定温度值和所述第八设定温度值均为固定值。
进一步地，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
压差传感器，所述压差传感器的两端分别设置在所述颗粒捕集模块上沿所述排气方向的两侧上，以用于检测所述颗粒捕集模块两端之间的压力差。
本发明的另一个目的在于提出一种车辆，其能够在发动机冷启动时，对排气中NOx实现有效催化。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种车辆，包括如上述的主动两级热补式后处理系统。
本发明的有益效果为：
通过使颗粒捕集模块捕集排气中的固态颗粒物，并在第一催化还原模块和一级热补转化模块的第二催化还原模块内均填充还原催化剂，以用于对排气中的NOx进行还原处理，以实现对排气的净化处理；同时，二级热补转化模块包括热补件，当第一温度传感器的检测值T1和第二温度传感器的检测值T2两者的加权值Tw1小于第一设定温度值时，电加热件通电，以对排气进行一级主补加热；当第三温度传感器的检测值T3和第四温度传感器的检测值T4两者的加权值Tw2小于第二设定温度值时，热补件能够喷射燃油并点燃，以对排气进行二级主补加热；以此方式，能够根据排气温度对排气进行两次主补加热，相对于现有技术中单独使用加热功率有限的电加热件，能够对排气进行两次升温，进而能够满足在排气流量较多或者需要排气温度较高时对排气的加温需求，即能够在发动机低温启动时，对排气的加热效果较好，从而使排气中的NOx转化效率较高。
附图说明
图1是本发明提供的主动两级热补式后处理系统的结构示意图；
图2是本发明提供的一级热补转化模块的结构示意图；
图3是本发明提供的二级热补转化模块的结构示意图。
附图标记：
1-发动机；
2-一级热补转化模块；21-电加热件；22-第二催化还原模块；23-第二温度传感器；
3-二级热补转化模块；31-喷嘴；32-点火棒；33-混合腔；34-第六温度传感器；35-颗粒传感器；36-氧化催化模块；
4-颗粒捕集模块；5-第一催化还原模块；6-一级还原剂喷射器；7-二级还原剂喷射器；8-第一氮氧传感器；9-第二氮氧传感器；10-第三氮氧传感器；11-第一温度传感器；12-第五温度传感器；13-第七温度传感器；14-第三温度传感器；15-第四温度传感器；16-压差传感器；17-排气管。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。
为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
目前，在尾气后处理系统中增设电加热装置，以能够在发动机冷启动时对排气进行主动热补，从而能够快速提升排气的温度，进而使排气的温度能够迅速达到催化剂的活性温度范围内，以迅速实现对排气中NOx、CO以及HC等的处理；然而，由于电加热装置的加热功率有限，当排气流量较多或者需要的加热温度较高时，对于排气的加热效果较差，无法适用于排气流量较大或者加热温度较高的工况下的加热需求。
为此，如图1所示，本实施例中提出了一种主动两级热补式后处理系统以及包括该主动两级热补式后处理系统的车辆；其中，车辆还包括发动机1和排气管17，排气管17用于将发动机1产生的气体排出至车辆的外部，该主动两级热补式后处理系统设置在排气管17上，以用于对排气管17内的排气进行一次或者两次加热，以使排气温度能够满足设置在该主动两级热补式后处理系统内的各个催化剂的催化活性温度，进而能够使各个催化剂用于各种还原或者氧化反应，以实现对排气中的NOx、CO以及HC等的化学处理，以实现对排气管17内气体的净化处理。
具体地，如图1-3所示，主动两级热补式后处理系统包括沿排气方向并通过排气管17依次串联的一级热补转化模块2(EH-LoSCR)、二级热补转化模块3(FB-HiDOC)、颗粒捕集模块4(DPF)和第一催化还原模块5(SCR)，颗粒捕集模块4用于捕集排气中的固态颗粒物，一级热补转化模块2包括相连接的电加热件21(EH)和第二催化还原模块22(LoSCR)，第一催化还原模块5和第二催化还原模块22内均填充有还原催化剂，以用于对排气中的NOx进行还原处理，以实现对排气的净化处理。
进一步地，如图1-3所示，主动两级热补式后处理系统还包括第一温度传感器11和第二温度传感器23、第三温度传感器14和第四温度传感器15；第一温度传感器11和第二温度传感器23分别设置在电加热件21上沿排气方向的两侧，以分别用于检测电加热件21两侧的排气温度；第三温度传感器14和第四温度传感器15分别设置在第一催化还原模块5上沿排气方向的两侧，以分别用于检测第一催化还原模块5两侧的排气温度；同时，二级热补转化模块3包括热补件(FB)；其中，电加热件21被配置为当第一温度传感器11的检测值T1和第二温度传感器23的检测值T2两者的加权值Tw1小于第一设定温度值时通电，以对排气一级主补加热；热补件被配置为当第三温度传感器14的检测值T3和第四温度传感器15的检测值T4两者的加权值Tw2小于第二设定温度值时喷射燃油并点燃，以对排气二级主补加热；第一设定温度值大于等于第二催化还原模块22内的还原催化剂的最佳活性温度，第二设定温度值大于等于第一催化还原模块5内的还原催化剂的起燃温度+0℃-20℃。
本实施例中的主动两级热补式后处理系统相对于现有技术而言在一级热补转化模块2与颗粒捕集模块4之间设置了热补件；当加权值Tw1小于第一设定温度值时，电加热件21通电，以对排气进行一级主补加热；当加权值Tw2小于第二设定温度值时，热补件能够喷射燃油并点燃，以对排气进行二级主补加热，也就是说，结合了电加热件21的加热速率较快和热补件的加热温度较高的特点；以此方式，能够根据排气温度对排气进行两次主补加热，相对于现有技术中单独使用加热功率有限的电加热件21，能够对排气进行两次升温，进而能够满足在排气流量较多或者需要排气温度较高时对排气的加温需求，即能够在发动机1低温启动时，对排气的加热效果较好，从而使排气中的NOx转化效率较高。
通过使第一设定温度值大于等于第二催化还原模块22内的还原催化剂的最佳活性温度，使第二设定温度值大于等于第一催化还原模块5内的还原催化剂的起燃温度+0℃-20℃；以此方式，能够使电加热件21基于与该电加热件21连接的第二催化还原模块22内的还原催化剂的最佳活性温度进行加热，并使热补件基于第一催化还原模块5内的还原催化剂的起燃温度进行加热，进而能够使由电加热件21与第二催化还原模块22构成的第一还原模块、由热补件与第一催化还原模块5构成的第二还原模块能够根据排气流量进行单独的还原反应，也可以两者同时进行还原反应，即第一还原模块与第二还原模块两者之间可以相互独立使用也可以相互耦合使用，以能够满足对于较大流量的气体的加热需求，以使主动两级热补式后处理系统的使用范围较广且使用灵活性较高。
例如，在发动机1冷启动时：当排气流量较少时，此时通过电加热件21的加热功率即可满足对该流量下的排气的加热需求，以使排气温度能够达到第二催化还原模块22内的还原催化剂的活性温度范围内，从而使所有排气能够只通过第二催化还原模块22对排气中的NOx进行还原处理；当排气流量较多时，此时单独通过电加热件21的加热功率不能够满足对该流量下的排气的加热需求，以使电加热件21和热补件同时进行加热，以使一部分气体通过第二催化还原模块22对排气中的NOx进行还原处理；剩余部分气体通过第一催化还原模块5对排气中的NOx进行还原处理。第一还原模块和第二还原模块的使用情况需要根据排气流量以及排气温度和具体工况决定。
通过设置电加热件21和热补件，以使电加热件21和热补件还可以在发动机1正常工作工况下进行主动启动，以定时并分别对第二催化还原模块22和第一催化还原模块5内的还原催化剂进行主动脱硫，进而提升还原催化剂的转化效率和使用寿命。
进一步地，如图1和图2所示，主动两级热补式后处理系统还包括第五温度传感器12，第五温度传感器12设置在第二催化还原模块22与热补件之间，以用于检测经过第二催化还原模块22之后的排气温度；当第二温度传感器23的检测值T2和第五温度传感器12的检测值T5两者的加权值Tw3大于第三设定温度值、以及当加权值Tw2大于第四设定温度值，且加权值Tw2大于第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，电加热件21停止加热；其中，第三设定温度值等于第二催化还原模块22内的还原催化剂的最佳活性温度值+0℃-10℃，第四设定温度值等于第一催化还原模块5内的还原催化剂的最佳活性温度值+10℃-30℃。其中，t0为常数。
具体地，当加权值Tw2大于第四设定温度值，且加权值Tw2大于第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，热补件停止喷射和点燃燃油。
其中，第一催化还原模块5和第二催化还原模块22内填充的还原催化剂可以相同也可以不同。本实施例中，第一催化还原模块5和第二催化还原模块22内填充的还原催化剂相同，均为铜基还原催化剂。其中，铜基还原催化剂的起燃温度为170℃，铜基还原催化剂完全或者99％参与还原反应时的温度为300℃，即铜基还原催化剂的最佳活性温度值为300℃；因此，可以将第一设定温度值设置为300℃，第二设定温度值设置为180℃，第三设定温度值设置为300℃，第四设定温度值设置为320℃。
进一步地，如图1和图3所示，二级热补转化模块3还包括氧化催化模块36(HiDOC)，氧化催化模块36与热补件连接，且沿排气方向，氧化催化模块36位于热补件与颗粒捕集模块4之间，即氧化催化模块36紧挨着热补件的下游连接，以使氧化催化模块36与热补件两者构成二级热补转化模块3；且在氧化催化模块36内填充有氧化催化剂，以用于对排气中的CO和HC等进行氧化处理，以能够在氧化催化剂的作用下将排气中的CO和HC转化成无害的二氧化碳(CO2)和水，同时将NO转化成NO2。氧化催化剂一般选用铂(Pt)和钯(Pd)等贵金属，氧化催化剂的起燃温度在150℃左右。
通过将氧化催化模块36紧挨着热补件的下游连接，以能够使热补件中未完全燃烧的燃油(HC)直接在氧化催化模块36发生氧化反应放热，以进一步地对排气进行加热，以能够实现对排气的三次加热；同时，由于未完全燃烧的燃油(HC)在氧化催化模块36内已经发生了氧化反应，进而能够减少流至颗粒捕集模块4内的燃油量，以避免燃油中的固定颗粒物沉积在颗粒捕集模块4内，进而能够降低颗粒捕集模块4的碳承载压力。
具体而言，如图1所示，主动两级热补式后处理系统还包括压差传感器16，压差传感器16的两端分别设置在颗粒捕集模块4上沿排气方向的两侧上，以用于检测颗粒捕集模块4两端之间的压力差，以便于对颗粒捕集模块4进行清洁再生。
具体地，当压差传感器16检测到颗粒捕集模块4两端之间的压力值差大于设定压差值时，热补件能够向排气管17内喷射燃油，以使燃油在氧化催化模块36发生氧化反应放热，以加热排气，从而使加热后的排气进入颗粒捕集模块4内，以为颗粒捕集模块4提供高温条件，进而使颗粒捕集模块4内沉积的碳颗粒与排气中的氧气在高温环境下进行反应，以将颗粒捕集模块4上积存的碳烟等固体颗粒物燃烧，实现对颗粒捕集模块4的清洁再生。
通过将氧化催化模块36设置在热补件的下游，还能够在需要对颗粒捕集模块4进行清洁再生时，直接使热补件喷射的燃油在氧化催化模块36内发生氧化反应；相对于现有技术中通过设置碳氢喷射器和点火配合以对颗粒捕集模块4进行再生的方式而言，本实施例中不对点火操作进行限制，即本申请中既可以对热补件喷射的燃油进行点火，也不可以不点火，都可以达到对颗粒捕集模块4的清洁再生，极大地增加了再生操作的方便性。
进一步地，如图3所示，热补件包括供油管、喷嘴31、混合腔33及点火棒32，供油管的一端与发动机1的供油系统连接，供油管的另一端连接至喷嘴31，喷嘴31、点火棒32及混合腔33沿排气方向依次设置，喷嘴31用于向混合腔33内喷射燃油，混合腔33用于混合燃油和排气，点火棒32用于点燃燃油，以使燃油燃烧产生热量，从而对排气进行加热。
通过设置混合腔33，能够使燃油与排气两者的混合均匀度较好，从而使燃油能够与排气中的氧气充分混合，以使燃油的燃烧较为充分，一方面提升了点火棒32的点火效率，另一方面提高了燃油的放热效率，进而有利于快速提升第一催化还原模块5的入口温度。本实施例中的混合腔33为多层混合腔33。其它实施例中，还可以使混合腔33为单层混合腔33。在此，对混合腔33的具体结构不作限制，只要能够实现对燃油与排气的混合即可。
具体而言，点火棒32可以根据燃油的喷油量、排气流量和排气温度来调节点火频率，以保证点火效率的同时也降低对点火棒32的使用量。
例如，以排气温度为例；当排气温度较高时，点火棒32可以经过5s的间隔时间再次对新喷入的燃油进行点火，可放慢对排气温度的提升；当排气温度较低时，点火棒32可以经过2s的间隔时间再次对新喷入的燃油进行点火，以加快对排气温度的提升；从而能够在保证点火效率的同时也降低对点火棒32的使用量。
进一步地，如图1和图3所示，主动两级热补式后处理系统还包括第六温度传感器34、第七温度传感器13和颗粒传感器35，第六温度传感器34和颗粒传感器35均设置在混合腔33与氧化催化模块36之间，第六温度传感器34和颗粒传感器35分别用于检测经过混合腔33之后的排气温度和排气中的碳氢颗粒量；第七温度传感器13设置在氧化催化模块36与颗粒捕集模块4之间，以用于检测经过氧化催化模块36之后的排气温度。
通过设置第六温度传感器34和第七温度传感器13，并结合第五温度传感器12，以使热补件能够根据第六温度传感器34、第七温度传感器13、第五温度传感器12检测到的温度值以及排气流量多个动态因素来调节喷射燃油的量；并且热补件能够根据颗粒传感器35检测的排气中的固态颗粒量反馈燃油的HC浓度，进而能够实现动态反馈调节燃油的喷射量，从而精确控制燃油的喷射量，使热补件能够通过闭环控制方法控制燃油的喷射，以使喷射的燃油的量不会过多也不会过少，防止燃油的过喷而使排气温度过高导致烧蚀颗粒捕集模块4的载体，以能够较好地保护颗粒捕集模块4。
例如，以颗粒传感器35检测的排气中的固态颗粒量为例；当颗粒传感器35检测到排气中的固态颗粒量较多时，即此时燃油的HC浓度较大，热补件可以减少燃油的喷射量，避免喷射过多的燃油而导致排气温度过高；当颗粒传感器35检测到排气中的固态颗粒量较少时，即此时燃油的HC浓度较小，热补件可以增加燃油的喷射量，以满足对排气的加热需求。
进一步地，如图1所示，主动两级热补式后处理系统还包括第一氮氧传感器8和一级还原剂喷射器6；其中，在沿排气方向上，第一氮氧传感器8设置在电加热件21的上游，以用于检测进入第二催化还原模块22之前的排气中的氮氧化合物的含量；一级还原剂喷射器6位于第一氮氧传感器8与电加热件21之间，一级还原剂喷射器6能够根据第一氮氧传感器8的检测值向第二催化还原模块22内喷射第一预设量的尿素，以使进入第二催化还原模块22内的尿素能够与位于第二催化还原模块22内的排气中的NOx的量相匹配，进而能够对通过第二催化还原模块22对排气中的NOx进行还原处理。
具体而言，将尿素喷入排气管17内后，在高温条件下尿素发生水解和热解生成还原性强的氨气，氨气与NOx在第二催化还原模块22内的还原催化剂的作用下反应生成氮气和水，以实现对排气中的NOx的还原处理。其中，由于电加热件21的加热作用，能够在尿素的喷射过程中使尿素溶液迅速水解，并进一步生成氨气，从而消除了尿素在喷射至排气管17内时出现结晶的风险。
进一步地，一级还原剂喷射器6具有第一喷射状态和第一停喷状态；当加权值Tw1小于第五设定温度值时，一级还原剂喷射器6处于第一停喷状态，不喷射尿素；当加权值Tw1大于等于第六设定温度值时，一级还原剂喷射器6处于第一喷射状态，一级还原剂喷射器6根据第一氮氧传感器8的检测值喷射第一预设量的尿素；第五设定温度值小于第六设定温度值，且第五设定温度值和第六设定温度值均为固定值。本实施例中，第五设定温度值具体为140℃，第六设定温度值具体为150℃。
具体地，如图1所示，主动两级热补式后处理系统还包括第二氮氧传感器9及第三氮氧传感器10、二级还原剂喷射器7；其中，第二氮氧传感器9和第三氮氧传感器10分别位于第一催化还原模块5上沿排气方向的两侧，以用于检测第一催化还原模块5两侧的排气中的氮氧化合物的含量；二级还原剂喷射器7位于第二氮氧传感器9与第一催化还原模块5之间，二级还原剂喷射器7能够根据第二氮氧传感器9和第三氮氧传感器10的检测值向第一催化还原模块5内喷射第二预设量的尿素。
具体地，二级还原剂喷射器7具有第二喷射状态和第二停喷状态；当加权值Tw2小于第七设定温度值时，二级还原剂喷射器7处于第二停喷状态，不喷射尿素；当加权值Tw2大于第八设定温度值时，二级还原剂喷射器7处于第二喷射状态，能够根据第二氮氧传感器9和第三氮氧传感器10的检测值向第一催化还原模块5内喷射第二预设量的尿素，直至第三氮氧传感器10的检测值达到预设值为止；第七设定温度值小于第八设定温度值，第八设定温度值大于第六设定温度值，且第七设定温度值和第八设定温度值均为固定值。本实施例中，第七设定温度值具体为170℃，第八设定温度值具体为180℃。
本实施例中的主动两级热补式后处理系统的具体工作过程如下：
当第一温度传感器11的检测值T1和第二温度传感器23的检测值T2两者的加权值Tw1小于第一设定温度值时通电，电加热件21通电产生热量，以通过电加热件21对排气进行一级主补加热。
而后，当加权值Tw1小于第五设定温度值时，一级还原剂喷射器6不喷射尿素，即此时排气温度还未达到第二催化还原模块22内的还原催化剂的活性温度范围内。
之后，当加权值Tw1大于等于第六设定温度值时，即此时排气温度达到了第二催化还原模块22内的还原催化剂的活性温度范围内，一级还原剂喷射器6根据第一氮氧传感器8的检测值向排气管17内喷射第一预设量的尿素；此时，排气中的NOx在第二催化还原模块22内并在一级还原剂喷射器6喷射的尿素和第二催化还原模块22内填充的还原催化剂的作用下，发生还原反应，以对排气中的NOx进行一次还原处理。
同时，排气中的CO或HC在氧化催化模块36内且与排气中的氧气在氧化催化模块36内填充的氧化催化剂的作用下，发生氧化反应，以将排气中的CO和HC转化成无害的CO2和水，同时将NO转化成NO2。
同时，排气中的固体颗粒物吸附沉积在颗粒捕集模块4内的载体上，以对排气中的固体颗粒物进行吸附处理。
然后，当第三温度传感器14的检测值T3和第四温度传感器15的检测值T4两者的加权值Tw2小于第二设定温度值时，热补件的喷嘴31向混合腔33内喷射燃油，以使排气与燃油在混合腔33内混合均匀，并使点火棒32对燃油进行点火，以使燃油燃烧产生热量，从而对排气进行二级主补加热。
之后，热补件中未完全燃烧的燃油(HC)在氧化催化模块36中发生氧化反应放热，以进一步地对排气进行加热，以实现对排气的三次加热。
而后，当加权值Tw2小于第七设定温度值时，二级还原剂喷射器7不喷射尿素，即此时排气温度还未达到第一催化还原模块5内的还原催化剂的活性温度范围内。
之后，当加权值Tw2大于第八设定温度值时，即此时排气温度达到了第一催化还原模块5内的还原催化剂的活性温度范围内；此时，二级还原剂喷射器7能够根据第二氮氧传感器9和第三氮氧传感器10的检测值向第一催化还原模块5内喷射第二预设量的尿素；此时，排气中的NOx在第一催化还原模块5内并在二级还原剂喷射器7喷射的尿素和第一催化还原模块5内填充的还原催化剂的作用下，发生还原反应，以对排气中的NOx进行二次还原处理；直至第三氮氧传感器10的检测值达到预设值，此时，一级还原剂喷射器6和二级还原剂喷射器7均不再向排气管17内喷射尿素。
值得说明的是，由于本实施例中的排气管17内的排气针对的是定量的排气，而并非持续向排气管17内进行排气，因此，当第三氮氧传感器10的检测值达到预设值时，一级还原剂喷射器6和二级还原剂喷射器7均不再向排气管17内喷射尿素；当持续向排气管17内进行排气时，当第三氮氧传感器10的检测值达到预设值时，一级还原剂喷射器6和二级还原剂喷射器7能够以恒定值向排气管17内喷射尿素，一级还原剂喷射器6和二级还原剂喷射器7喷射的尿素值不需要再进行调整。
其中，由于热补件对排气温度进行了二级主动热补偿，进而间接性地提高了氧化催化模块36前后两端和颗粒捕集模块4前后两端的排气温度，因此能够进一步提升低温下氧化催化模块36氧化NO、HC以及颗粒捕集模块4内沉积的碳颗粒的清洁再生能力。
最后，当加权值Tw2大于第四设定温度值，且加权值Tw2大于第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，热补件停止喷射和点燃燃油，不再对排气进行加热；且当第二温度传感器23的检测值T2和第五温度传感器12的检测值T5两者的加权值Tw3大于第三设定温度值、以及当加权值Tw2大于第四设定温度值，且加权值Tw2大于第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，电加热件21停止加热，不再对排气进行加热；从而完成通过对排气进行两次主动热补以对排气中的NOx、CO、HC及固体颗粒物的净化处理。
以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.一种主动两级热补式后处理系统，包括沿排气方向通过排气管(17)依次串联的一级热补转化模块(2)、二级热补转化模块(3)、颗粒捕集模块(4)和第一催化还原模块(5)，所述颗粒捕集模块(4)用于捕集排气中的固态颗粒物，所述一级热补转化模块(2)包括相连接的电加热件(21)和第二催化还原模块(22)，所述第一催化还原模块(5)和所述第二催化还原模块(22)内均填充有还原催化剂，以用于对排气中的NOx进行还原处理；
所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第一温度传感器(11)和第二温度传感器(23)，所述第一温度传感器(11)和所述第二温度传感器(23)分别设置在所述电加热件(21)上沿所述排气方向的两侧，以分别用于检测所述电加热件(21)两侧的排气温度；
第三温度传感器(14)和第四温度传感器(15)，所述第三温度传感器(14)和所述第四温度传感器(15)分别设置在所述第一催化还原模块(5)上沿所述排气方向的两侧，以分别用于检测所述第一催化还原模块(5)两侧的排气温度；
其特征在于，所述二级热补转化模块(3)包括热补件；
其中，所述电加热件(21)被配置为当所述第一温度传感器(11)的检测值T1和所述第二温度传感器(23)的检测值T2两者的加权值Tw1小于第一设定温度值时通电，以对排气一级主补加热；所述热补件被配置为当所述第三温度传感器(14)的检测值T3和所述第四温度传感器(15)的检测值T4两者的加权值Tw2小于第二设定温度值时喷射燃油并点燃，以对排气二级主补加热；所述第一设定温度值大于等于所述第二催化还原模块(22)内的还原催化剂的最佳活性温度，所述第二设定温度值大于等于所述第一催化还原模块(5)内的还原催化剂的起燃温度+0℃-20℃。
2.如权利要求1所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第五温度传感器(12)，所述第五温度传感器(12)设置在所述第二催化还原模块(22)与所述热补件之间，以用于检测经过所述第二催化还原模块(22)之后的排气温度；
所述电加热件(21)还被配置为当所述第二温度传感器(23)的检测值T2和所述第五温度传感器(12)的检测值T5两者的加权值Tw3大于第三设定温度值、以及当所述加权值Tw2大于第四设定温度值，且所述加权值Tw2大于第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，停止加热；所述第三设定温度值等于所述第二催化还原模块(22)内的还原催化剂的最佳活性温度值+0℃-10℃，所述第四设定温度值等于所述第一催化还原模块(5)内的还原催化剂的最佳活性温度值+10℃-30℃。
3.如权利要求2所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述热补件还被配置为当所述加权值Tw2大于所述第四设定温度值，且所述加权值Tw2大于所述第四设定温度值的持续时间大于等于t0时，停止喷射和点燃燃油。
4.如权利要求1所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述二级热补转化模块(3)还包括氧化催化模块(36)，所述氧化催化模块(36)与所述热补件连接，且沿所述排气方向，所述氧化催化模块(36)位于所述热补件与所述颗粒捕集模块(4)之间，所述氧化催化模块(36)内填充有氧化催化剂，以用于对排气中的CO和HC进行氧化处理。
5.如权利要求4所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述热补件包括：
供油管、喷嘴(31)、混合腔(33)及点火棒(32)，所述供油管的一端与发动机(1)的供油系统连接，另一端连接至所述喷嘴(31)，所述喷嘴(31)、所述点火棒(32)及所述混合腔(33)沿所述排气方向依次设置，所述喷嘴(31)用于向所述混合腔(33)内喷射燃油，所述混合腔(33)用于混合燃油和排气，所述点火棒(32)用于点燃燃油。
6.如权利要求5所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第六温度传感器(34)、第七温度传感器(13)和颗粒传感器(35)，所述第六温度传感器(34)和所述颗粒传感器(35)均设置在所述混合腔(33)与所述氧化催化模块(36)之间，所述第六温度传感器(34)和所述颗粒传感器(35)分别用于检测经过所述混合腔(33)之后的排气温度和排气中的碳氢颗粒量，所述第七温度传感器(13)设置在所述氧化催化模块(36)与所述颗粒捕集模块(4)之间，以用于检测经所述氧化催化模块(36)之后的排气温度。
7.如权利要求1所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第一氮氧传感器(8)，沿所述排气方向上，所述第一氮氧传感器(8)设置在所述电加热件(21)的上游，以用于检测进入所述第二催化还原模块(22)之前的排气中的氮氧化合物的含量；
一级还原剂喷射器(6)，其位于所述第一氮氧传感器(8)与所述电加热件(21)之间，所述一级还原剂喷射器(6)被配置为根据所述第一氮氧传感器(8)的检测值向所述第二催化还原模块(22)内喷射第一预设量的尿素。
8.如权利要求7所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述一级还原剂喷射器(6)具有第一喷射状态和第一停喷状态；当所述加权值Tw1小于第五设定温度值时，所述一级还原剂喷射器(6)处于所述第一停喷状态，不喷射尿素；当所述加权值Tw1大于等于第六设定温度值时，所述一级还原剂喷射器(6)处于所述第一喷射状态，喷射尿素；所述第五设定温度值小于所述第六设定温度值，且所述第五设定温度值和所述第六设定温度值均为固定值。
9.如权利要求8所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
第二氮氧传感器(9)及第三氮氧传感器(10)，所述第二氮氧传感器(9)和所述第三氮氧传感器(10)分别位于所述第一催化还原模块(5)上沿所述排气方向的两侧，以用于检测所述第一催化还原模块(5)两侧的排气中的氮氧化合物的含量；
二级还原剂喷射器(7)，其位于所述第二氮氧传感器(9)与所述第一催化还原模块(5)之间，所述二级还原剂喷射器(7)被配置为根据所述第二氮氧传感器(9)和所述第三氮氧传感器(10)的检测值向所述第一催化还原模块(5)内喷射第二预设量的尿素。
10.如权利要求9所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述二级还原剂喷射器(7)具有第二喷射状态和第二停喷状态；当所述加权值Tw2小于第七设定温度值时，所述二级还原剂喷射器(7)处于所述第二停喷状态，不喷射尿素；当所述加权值Tw2大于第八设定温度值时，所述二级还原剂喷射器(7)处于所述第二喷射状态，喷射尿素；所述第七设定温度值小于所述第八设定温度值，所述第八设定温度值大于所述第六设定温度值，且所述第七设定温度值和所述第八设定温度值均为固定值。
11.如权利要求1-10中任一项所述的主动两级热补式后处理系统，其特征在于，所述主动两级热补式后处理系统还包括：
压差传感器(16)，所述压差传感器(16)的两端分别设置在所述颗粒捕集模块(4)上沿所述排气方向的两侧上，以用于检测所述颗粒捕集模块(4)两端之间的压力差。
12.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-11中任一项所述的主动两级热补式后处理系统。
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