CN115315570A - 尿素scr系统、尿素scr系统的控制装置、及白色生成物的堆积量的推定方法 - Google Patents
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Abstract
能够通过尿素SCR系统(100)解决技术问题，该尿素SCR系统(100)具备尿素水喷射器(101)、SCR催化剂(102)和控制装置(103)，控制装置(103)根据尿素水的添加量、排气的温度和排气的流量决定白色生成物在排气路径(105)中的加算堆积量，根据白色生成物在排气路径(105)中的当前堆积量、排气的温度和排气的流量决定白色生成物在排气路径(105)中的减算堆积量，将白色生成物在排气路径(105)中的当前堆积量、白色生成物在排气路径(105)中的加算堆积量与白色生成物在排气路径(105)中的减算堆积量之和，作为白色生成物在排气路径(105)中的新堆积量。
Description
技术领域
涉及尿素SCR系统、尿素SCR系统的控制装置、及白色生成物的堆积量的推定方法。
背景技术
净化内燃机的排气的尿素SCR(Selective Catalytic Reduction：选择性还原催化剂)系统通过在尿素水喷射器中向排气中添加尿素水，并利用被设置在尿素水喷射器的排气下游侧的SCR催化剂，使由排气中的尿素水生成的氨与排气中的氮氧化物化学反应，从而将氮氧化物还原为氮和水。
在尿素SCR系统中，排气中的尿素水通过排气的热被水解从而转化为氨，但在排气的温度低的情况或排气的流量少的情况下，排气中的尿素水转化为氨的过程中所生成的白色生成物难以升华，因而白色生成物可能会堆积在排气路径中。
若排气路径中堆积白色生成物，则排气路径的截面积减少，或埋没被设置于排气路径中的传感器，因此可能会对内燃机的性能产生不良影响，或者催化剂功能降低。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本国特开2019－2363号公报
专利文献2：日本国特开2011－220232号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
对于白色生成物的排气路径中的堆积量的推定，现有技术中存在改良的余地。
鉴于以上的情况，目的在于提供一种能够高精度地推定白色生成物在排气路径中的堆积量的尿素SCR系统、尿素SCR系统的控制装置、及白色生成物的堆积量的推定方法。
用于解决技术问题的技术手段
提供一种尿素SCR系统，其具备：尿素水喷射器，在穿过内燃机的排气路径的排气中添加尿素水；SCR催化剂，被设置于所述尿素水喷射器的排气下游侧，通过使从所述排气中的所述尿素水生成的氨与所述排气中的氮氧化物进行化学反应，将所述氮氧化物还原为氮和水，以及控制装置，推定从所述排气中的所述尿素水生成的白色生成物在所述排气路径中的堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量，指示实施清除；所述控制装置根据所述尿素水的添加量、所述排气的温度和所述排气的流量，决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述排气的温度和所述排气的流量，决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量，将所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量和所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量之和，作为所述白色生成物在所述排气路径中的新堆积量。
优选地，所述控制装置根据所述排气的温度和所述排气的流量决定所述排气的能量，根据所述尿素水的添加量和所述排气的能量决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量。
优选地，所述尿素水的添加量越多，以及所述排气的能量越小，则所述控制装置越使所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量增加。
优选地，所述控制装置根据所述排气的温度和所述排气的流量决定所述排气的能量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量和所述排气的能量决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量。
优选地，所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量越多，以及所述排气的能量越小，则所述控制装置越使所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量减少。
优选地，所述控制装置在所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量为阈值以上的情况下进行通知。
此外，提供一种控制装置，控制尿素SCR系统，该尿素SCR系统具备：尿素水喷射器，在穿过内燃机的排气路径的排气中添加尿素水；以及SCR催化剂，被设置于所述尿素水喷射器的排气下游侧，通过使从所述排气中的所述尿素水生成的氨与所述排气中的氮氧化物进行化学反应，将所述氮氧化物还原为氮和水，所述控制装置推定从所述排气中的所述尿素水生成的白色生成物在所述排气路径中的堆积量，为了以所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量为基准指示实施清除，根据所述尿素水的添加量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量，将所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量与所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量之和，作为所述白色生成物在所述排气路径中的新堆积量。
并且，提供一种白色生成物的堆积量的推定方法，在具备：在穿过内燃机的排气路径的排气中添加尿素水的尿素水喷射器；以及被设置于所述尿素水喷射器的排气下游侧并通过使从所述排气中的所述尿素水生成的氨与所述排气中的氮氧化物进行化学反应从而将所述氮氧化物还原为氮和水的SCR催化剂的尿素SCR系统中，推定从所述排气中的所述尿素水生成的白色生成物在所述排气路径中的堆积量，为了以所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量为基准指示实施清除，根据所述尿素水的添加量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量，将所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量与所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量之和，作为所述白色生成物在所述排气路径中的新堆积量。
发明效果
可以提供一种能够高精度地推定白色生成物在排气路径中的堆积量的尿素SCR系统、尿素SCR系统的控制装置、及白色生成物的堆积量的推定方法。
附图说明
图1是说明尿素SCR系统的构成的图。
图2是说明尿素SCR系统的动作的图。
图3是说明尿素SCR系统的动作的图。
图4是说明尿素SCR系统的动作的图。
具体实施方式
如图1所示，尿素SCR系统100包括尿素水喷射器101、SCR催化剂102、以及控制装置103。
尿素水喷射器101在穿过内燃机104的排气路径105的排气中添加尿素水。排气中的尿素水通过排气的热而水解从而生成氨，在生成氨的过程中生成作为中间生成物的白色生成物。白色生成物是从排气中的尿素水所生成的，因此在位于排气中存在尿素水的尿素水喷射器101的附近的排气路径105中堆积。此外，尿素水喷射器101由控制装置103所控制，尿素水喷射器101进行的尿素水的添加量由控制装置103指示。
在尿素水喷射器101的排气上游侧，为了有效地使排气中的尿素水水解，有效地将SCR催化剂102的温度设为催化剂活化温度，而在尿素水喷射器101的排气上游侧设置有使排气的温度上升的排气升温装置106。排气升温装置106例如是氧化催化剂。
此外，在尿素水喷射器101的排气上游侧，设置有在尿素水喷射器101的排气上游侧检测排气的温度的第一排气温度传感器107，在尿素水喷射器101的排气下游侧，设置有在尿素水喷射器101的排气下游侧检测排气的温度的第二排气温度传感器108。由第一排气温度传感器107或第二排气温度传感器108所检测的排气的温度被输入到控制装置103中。
SCR催化剂102被设置于尿素水喷射器101的排气下游侧，通过使从排气中的尿素水所生成的氨与排气中的氮氧化物化学反应来将氮氧化物还原为氮和水。
在SCR催化剂102的排气上游侧，设置有检测排气中的氮氧化物的浓度的排气上游侧氮氧化物浓度传感器109。由排气上游侧氮氧化物浓度传感器109所检测的氮氧化物的浓度被输入到控制装置103中，通过控制装置103，根据由排气上游侧氮氧化物浓度传感器109检测到的氮氧化物的浓度设定尿素水的基本添加量(前馈值)。
在SCR催化剂102的排气下游侧，设置有检测排气中的氮氧化物的浓度的排气下游侧氮氧化物浓度传感器110。由排气下游侧氮氧化物浓度传感器110检测到的氮氧化物的浓度被输入控制装置103中，通过控制装置103，根据由排气下游侧氮氧化物浓度传感器110检测到的氮氧化物的浓度设定尿素水的校正添加量(反馈值)。
因此，为了不会过量或不足地净化排气中的氮氧化物，通过控制装置103，根据由排气上游侧氮氧化物浓度传感器109所检测的氮氧化物的浓度和由排气下游侧氮氧化物浓度传感器110检测的氮氧化物的浓度，将尿素水喷射器101进行的尿素水的添加量调整为最适当的量。
此外，在SCR催化剂102的排气下游侧，设置有在SCR催化剂102的排气下游侧检测排气的温度的第三排气温度传感器111。由第三排气温度传感器111检测到的排气的温度被输入到控制装置103中，例如为了把握SCR催化剂102的内部温度分布，将由第三排气温度传感器111检测的排气的温度与由第二排气温度传感器108检测到的排气的温度一起使用。
在尿素水喷射器101和SCR催化剂102之间，为了促进尿素水与排气的混合，设置有搅拌排气中的尿素水的混合腔室112。
控制装置103除了控制内燃机104或内燃机104具有的各种装置，还推定从排气中的尿素水所生成的白色生成物在排气路径105中的堆积量，以白色生成物在排气路径105中的堆积量为基准，指示实施清除。例如，在白色生成物在排气路径105中的堆积量为阈值以上时指示实施清除。清除通过控制装置103控制内燃机104或内燃机104具有的各种装置，通过使排气的温度上升来使白色生成物升华。
具体而言，控制装置103根据尿素水的添加量、排气的温度和排气的流量决定白色生成物在排气路径105中的加算堆积量(最小值为零)。尿素水的添加量是控制装置103控制尿素水喷射器101时的指示值，因此自然由控制装置103掌握。排气的温度是白色生成物容易堆积的位置的排气的温度，例如，是由第二排气温度传感器108检测到的排气的温度，被输入到控制装置103中。排气的流量由控制装置103根据内燃机104的运转状态推定，或者根据由未图示的MAF(Mass Air Flow：空气质量流量)传感器检测到的进气的流量与控制装置103控制未图示的燃料喷射器时的指示值即燃料的喷射量而决定。
如图2所示，控制装置103根据排气的温度和排气的流量决定排气的能量，根据尿素水的添加量和排气的能量决定白色生成物在排气路径105中的加算堆积量。排气的能量由将排气的温度和排气的流量作为变量的函数来表示。在根据尿素水的添加量和排气的能量决定白色生成物在排气路径105中的加算堆积量时，通过参照预先经过实验制作的三维映射数据来决定。
此外，尿素水的添加量越多，以及排气的能量越少，则控制装置103越使白色生成物在排气路径105中的加算堆积量增加。尿素水的添加量越多，则越使白色生成物在排气路径105中的加算堆积量增加的理由被认为在于，若尿素水的添加量较多，则白色生成物的生成量也变多，因此白色生成物在排气路径105中的堆积量增加。此外，排气的能量越小，则越使白色生成物在排气路径105中的加算堆积量增加的理由被认为在于，若排气的能量较小，则白色生成物难以升华，白色生成物容易在排气路径105中堆积。
此外，控制装置103根据白色生成物在排气路径105中的当前堆积量、排气的温度和排气的流量决定白色生成物在排气路径105中的减算堆积量(最大值为零)。白色生成物在排气路径105中的堆积量在产品出厂时或新品更换时重置为零，由控制装置103周期性地累计。
如图3所示，控制装置103根据排气的温度和排气的流量决定排气的能量，根据白色生成物在排气路径105中的当前堆积量与排气的能量决定白色生成物在排气路径105中的减算堆积量。在根据白色生成物在排气路径105中的当前堆积量与排气的能量决定白色生成物在排气路径105中的减算堆积量时，通过参照预先经过实验制作的三维映射数据来决定。
此外，白色生成物在排气路径105中的当前堆积量越多，以及排气的能量越少，则控制装置103越使白色生成物在排气路径105中的减算堆积量减少。白色生成物在排气路径105中的当前堆积量越多，则越使白色生成物在排气路径105中的减算堆积量减少的理由被认为在于，若白色生成物在排气路径105中的当前堆积量较多，则排气路径105的截面积的减少变大，暴露在排气中的白色生成物的表面积也会减少，因此白色生成物难以升华，白色生成物在排气路径105中的堆积量难以减少。此外，排气的能量越小，则越使白色生成物在排气路径105中的减算堆积量减少的原因被认为在于，若排气的能量较小，则白色生成物难以升华，因此白色生成物在排气路径105中的堆积量难以减少。
如图4所示，控制装置103然后将白色生成物在排气路径105中的当前堆积量、白色生成物在排气路径105中的加算堆积量与白色生成物在排气路径105中的减算堆积量之和，作为白色生成物在排气路径105中的新堆积量。由于更新白色生成物在排气路径105中的堆积量，因此白色生成物在排气路径105中的新堆积量在推定白色生成物在排气路径105中的堆积量的下一周期中，成为白色生成物在排气路径105中的当前堆积量。
并且，控制装置103在白色生成物在排气路径105中的堆积量为阈值以上的情况下进行通知。具体而言，通知到操作内燃机104的操作者、管理内燃机104的管理者、以及/或整备内燃机104的作业者。通知可以通过互联网远程地进行。
如以上说明，可以提供一种能够高精度地推定白色生成物在排气路径105中的堆积量的尿素SCR系统100、尿素SCR系统100的控制装置103、以及白色生成物的堆积量的推定方法。
本申请基于2020年3月19日提交的日本国专利申请(特愿2020－049749)，其内容作为参照引用至此。
工业上的可利用性
可以提供一种能够高精度地推定白色生成物在排气路径中的堆积量的尿素SCR系统、尿素SCR系统的控制装置、以及白色生成物的堆积量的推定方法。
附图标记说明
100 尿素SCR系统
101 尿素水喷射器
102 SCR催化剂
103 控制装置
104 内燃机
105 排气路径
106 排气升温装置
107 第一排气温度传感器
108 第二排气温度传感器
109 排气上游侧氮氧化物浓度传感器
110 排气下游侧氮氧化物浓度传感器
111 第三排气温度传感器
112 混合腔室。
Claims (8)
1.一种尿素SCR系统，具备：
尿素水喷射器，在穿过内燃机的排气路径的排气中添加尿素水，
SCR催化剂，被设置于所述尿素水喷射器的排气下游侧，通过使从所述排气中的所述尿素水生成的氨与所述排气中的氮氧化物进行化学反应，将所述氮氧化物还原为氮和水，以及
控制装置，推定从所述排气中的所述尿素水生成的白色生成物在所述排气路径中的堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量，指示实施清除；
该尿素SCR系统的特征在于，
所述控制装置根据所述尿素水的添加量、所述排气的温度和所述排气的流量，决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述排气的温度和所述排气的流量，决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量，将所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量和所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量之和，作为所述白色生成物在所述排气路径中的新堆积量。
2.根据权利要求1所述的尿素SCR系统，
所述控制装置根据所述排气的温度和所述排气的流量决定所述排气的能量，并根据所述尿素水的添加量和所述排气的能量决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量。
3.根据权利要求2所述的尿素SCR系统，
所述尿素水的添加量越多，以及所述排气的能量越小，则所述控制装置越使所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量增加。
4.根据权利要求1至3的任一项所述的尿素SCR系统，
所述控制装置根据所述排气的温度和所述排气的流量决定所述排气的能量，并根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量和所述排气的能量决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量。
5.根据权利要求4所述的尿素SCR系统，
所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量越多，以及所述排气的能量越小，则所述控制装置越使所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量减少。
6.根据权利要求1至5的任一项所述的尿素SCR系统，
所述控制装置在所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量为阈值以上的情况下进行通知。
7.一种控制装置，控制尿素SCR系统，该尿素SCR系统具备：尿素水喷射器，在穿过内燃机的排气路径的排气中添加尿素水；以及SCR催化剂，被设置于所述尿素水喷射器的排气下游侧，通过使从所述排气中的所述尿素水生成的氨与所述排气中的氮氧化物进行化学反应，将所述氮氧化物还原为氮和水，
所述控制装置的特征在于，
所述控制装置推定从所述排气中的所述尿素水生成的白色生成物在所述排气路径中的堆积量，为了以所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量为基准指示实施清除，根据所述尿素水的添加量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量，将所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量与所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量之和，作为所述白色生成物在所述排气路径中的新堆积量。
8.一种白色生成物的堆积量的推定方法，其特征在于，
在具备：在穿过内燃机的排气路径的排气中添加尿素水的尿素水喷射器；以及被设置于所述尿素水喷射器的排气下游侧并通过使从所述排气中的所述尿素水生成的氨与所述排气中的氮氧化物进行化学反应从而将所述氮氧化物还原为氮和水的SCR催化剂的尿素SCR系统中，推定从所述排气中的所述尿素水生成的白色生成物在所述排气路径中的堆积量，为了以所述白色生成物在所述排气路径中的堆积量为基准指示实施清除，根据所述尿素水的添加量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量，根据所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述排气的温度和所述排气的流量决定所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量，将所述白色生成物在所述排气路径中的当前堆积量、所述白色生成物在所述排气路径中的加算堆积量与所述白色生成物在所述排气路径中的减算堆积量之和，作为所述白色生成物在所述排气路径中的新堆积量。
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