CN117685082A - 一种用于维持高scr转化效率的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种用于维持高SCR转化效率的方法及系统，该方法包括：回收涡轮旁通废气的部分热量并储存至目标储能单元；目标储能单元释放能量加热SCR反应器上游附近的废气，使SCR反应器工作在目标温度范围。本申请提供的方法及系统有利于汽车排气系统维持较高的SCR转化效率。
Description
技术领域
本申请涉及汽车尾气处理技术领域，特别涉及一种用于维持高SCR转化效率的方法及系统。
背景技术
汽车排气系统通常设置有SCR反应器对尾气进行处理，SCR技术即选择性催化还原技术，SCR反应器具有特定的高效温度窗口，高效温度窗口即催化还原反应对尾气中氮氧化物的转化效率较高时所对应的温度区间，例如，目前柴油机铜基SCR的高效温度窗口一般为250℃~450℃。然而，随着发动机工况及外界环境的变化，排气管路中的废气到达SCR反应器时的温度经常超出上述高效温度窗口，无论是温度过高还是温度过低，都将导致SCR转化效率变低。因此，如何使汽车排气系统维持较高的SCR转化效率，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本申请提供如下技术方案：
一种用于维持高SCR转化效率的方法，包括：
步骤A，回收涡轮旁通废气的部分热量并储存至目标储能单元；
步骤B，所述目标储能单元释放能量加热SCR反应器上游附近的废气，使所述SCR反应器工作在目标温度范围。
可选地，在上述方法中，所述步骤A包括：
将回收自所述涡轮旁通废气的热量转换为电能，储存所述电能至所述目标储能单元。
可选地，在上述方法中，包括：
检测所述SCR反应器上游附近的废气温度值，当所述废气温度值大于第一预设值时，执行所述步骤A；当所述废气温度值小于第二预设值时，执行所述步骤B；
其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。
一种用于维持高SCR转化效率的系统中，包括：
热量回收装置，包括供工质循环流动的循环管路，所述循环管路上设置有蒸发器和膨胀器，所述蒸发器同时还布置于汽车排气系统的涡轮旁通管路；
发电机，与所述膨胀器传动连接；
蓄电池，与所述发电机电连接；
电加热器，与所述蓄电池电连接，布置于SCR反应器的上游。
可选地，在上述系统中，所述汽车排气系统的排气管路上设置有位于所述SCR反应器上游的氧化催化器和颗粒过滤器，所述颗粒过滤器位于所述氧化催化器和所述SCR反应器之间，所述电加热器布置于所述氧化催化器的上游。
可选地，在上述系统中，所述SCR反应器的输入端设置有第一温度传感器，用于检测进入所述SCR反应器的废气的温度。
可选地，在上述系统中，所述循环管路上设置有储液罐，所述储液罐位于所述蒸发器的上游。
可选地，在上述系统中，所述热量回收装置包括位于所述储液罐和所述蒸发器之间的泵。
可选地，在上述系统中，所述膨胀器的输入端设置有第二温度传感器，用于检测进入所述膨胀器的工质的温度；且/或，所述膨胀器的输入端设置有流量传感器，用于检测进入所述膨胀器的工质的流量。
可选地，在上述系统中，所述发电机还与发动机的曲轴传动连接。
根据上述技术方案可知，本申请提供的方法和系统将涡轮旁通废气的热能回收利用，实现对SCR反应器上游附近废气的加热，这样，有利于确保废气到达SCR反应器时的温度位于SCR反应器的高效温度窗口，从而使汽车排气系统能够维持较高的SCR转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的用于维持高SCR转化效率的系统的示意图。
图中标记为：
1、压气机；2、中冷器；3、进气歧管；4、气缸；5、排气歧管；6、涡轮机；7、废气阀；8、蒸发器；9、膨胀器；10、冷凝器；11、储液罐；12、泵；13、发电机；14、蓄电池；15、开关；16、电加热器；17、DOC/DPF；18、第一温度传感器；19、SCR反应器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，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。
本申请实施例提供了一种用于维持高SCR转化效率的方法，包括以下步骤：步骤S1，回收涡轮旁通废气的部分热量并储存至目标储能单元；步骤S2，目标储能单元释放能量加热SCR反应器上游附近的废气，使SCR反应器工作在目标温度范围。
容易理解，本申请的上述方法应用于设置有涡轮增压器和SCR反应器的车辆，参见图1，涡轮旁通废气即位于涡轮旁通管路内的废气，涡轮旁通管路是将涡轮机6前的废气直接导入涡轮机6后的管路。
需要说明的是，上述目标温度范围位于SCR反应器的高效温度窗口内，即上述目标温度范围不超出SCR反应器的高效温度窗口，具体地，上述目标温度范围的端点值与高效温度窗口的端点值可以相同，也可以不同，只要目标温度范围内的任意值不超出SCR反应器的高效温度窗口即可。
具体地，目标储能单元可以是用于储存热能的装置，也可以是用于储存例如电能等其他能量形式的装置。在一优选的实施方式中，步骤S1包括：将回收自涡轮旁通废气的热量转换为电能，储存该电能至目标储能单元。即，从涡轮旁通废气回收的热量优选以电能的形式进行储存，这样在后续调用能量时便于实施更加精确的控制。
进一步优选地，上述方法包括：检测SCR反应器上游附近的废气温度值，当废气温度值大于第一预设值时，执行步骤S1；当废气温度值小于第二预设值时，执行步骤S2。其中，第二预设值小于第一预设值。即，回收并储存能量和释放能量加热废气分别在一定条件下进行，通过设置上述条件，在维持较高SCR转化效率的同时，可以减少进入热管理的占比，降低油耗，提高能量利用率，减少尿素喷射量，降低尿素结晶风险。具体地，第二预设值和第一预设值一般相差200℃~250℃，例如，在一具体实施例中，第二预设值为250℃，第一预设值为500℃，使SCR反应器工作在250℃~450℃的温度范围内。
参见图1，本申请实施例提供了一种用于维持高SCR转化效率的系统，包括热量回收装置、发电机13、蓄电池14和电加热器16，其中，热量回收装置包括供工质循环流动的循环管路，循环管路上设置有蒸发器8和膨胀器9，蒸发器8同时还布置于汽车排气系统的涡轮旁通管路，发电机13与膨胀器9传动连接，蓄电池14与发电机13电连接，电加热器16布置于SCR反应器19的上游并与蓄电池14电连接。
发动机工作时，废气自气缸4经排气歧管5进入排气管路，废气在蒸发器8处与热量回收装置的循环管路中的工质进行热交换，工质吸收热量变为高温气体，之后沿循环管路进入膨胀器9对外做功，驱动发电机13工作，这样，从排气管路回收的热能由发电机13转化为电能存储在蓄电池14。蓄电池14能够为电加热器16提供电力，从而对SCR反应器19上游的废气进行加热。
当废气温度相对于SCR反应器19的高效温度窗口较高时，通过运行的热量回收装置可以吸收废气热量，从而降低废气温度，使废气到达SCR反应器19时的温度位于上述高效温度窗口；当废气温度相对于SCR反应器19的高效温度窗口较低时，通过运行的电加热器16可以对SCR反应器19上游的废气进行加热，从而提高废气温度，使废气到达SCR反应器19时的温度位于上述高效温度窗口。由此可见，本申请提供的系统能够使汽车排气系统维持较高的SCR转化效率。
如图1所示，涡轮旁通管路上一般设置有废气阀7，具体地，废气阀7可以是开关阀或者流量控制阀，废气阀7在涡轮旁通管路上的位置优选设置在蒸发器8的上游。涡轮机6即涡轮增压器的涡轮部分，涡轮机6带动压气机1使进气压气增高，然后进气沿进气管路经中冷器2到达发动机的进气歧管3。
在一优选的实施方式中，发动机的排气管路上设置有位于SCR反应器19上游的DOC（即氧化催化器）和DPF（即颗粒过滤器），DOC、DPF和SCR反应器19沿气流方向依次设置，即，颗粒过滤器位于氧化催化器和SCR反应器19之间。电加热器16布置于氧化催化器的上游。具体地，颗粒过滤器和氧化催化器可以集成在一起，如图1所示，本实施例中，电加热器16布置于DOC/DPF17的上游。
在一优选的实施方式中，SCR反应器19的输入端设置有第一温度传感器18，用于检测进入SCR反应器19的废气的温度。第一温度传感器18与发动机的电子控制单元电连接，使电子控制单元能够根据需要控制热量回收装置和电加热器16运行。
如图1所示，本实施例中，热量回收装置的循环管路上设置有储液罐11，储液罐11位于蒸发器8的上游。工质气体从膨胀器9出来后沿循环管路进入冷凝器10，经冷凝器10散热后工质变为液体并流入储液罐11，用于提供工质循环动力的泵12可以设置在储液罐11和蒸发器8之间。
在一优选的实施方式中，膨胀器9的输入端设置有第二温度传感器（图中未示出），用于检测进入膨胀器9的工质的温度。此外，膨胀器9的输入端可以设置有流量传感器、压力传感器，分别用于检测进入膨胀器9的工质的流量、气压。
如图1所示，本实施例中，发电机13还与发动机的曲轴传动连接，如此可以利用运行的发动机为蓄电池14增加电量。加热器的结构形式可以有多种选择，为了提高加热器的加热效率，加热器可以设置为加热格栅。连接蓄电池14和电加热器16的电路上的开关15一般靠近蓄电池14设置。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种用于维持高SCR转化效率的方法，其特征在于，包括：
步骤A，回收涡轮旁通废气的部分热量并储存至目标储能单元；
步骤B，所述目标储能单元释放能量加热SCR反应器上游附近的废气，使所述SCR反应器工作在目标温度范围。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A包括：
将回收自所述涡轮旁通废气的热量转换为电能，储存所述电能至所述目标储能单元。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，包括：
检测所述SCR反应器上游附近的废气温度值，当所述废气温度值大于第一预设值时，执行所述步骤A；当所述废气温度值小于第二预设值时，执行所述步骤B；
其中，所述第二预设值小于所述第一预设值。
4.一种用于维持高SCR转化效率的系统，其特征在于，包括：
热量回收装置，包括供工质循环流动的循环管路，所述循环管路上设置有蒸发器和膨胀器，所述蒸发器同时还布置于汽车排气系统的涡轮旁通管路；
发电机，与所述膨胀器传动连接；
蓄电池，与所述发电机电连接；
电加热器，与所述蓄电池电连接，布置于SCR反应器的上游。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述汽车排气系统的排气管路上设置有位于所述SCR反应器上游的氧化催化器和颗粒过滤器，所述颗粒过滤器位于所述氧化催化器和所述SCR反应器之间，所述电加热器布置于所述氧化催化器的上游。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述SCR反应器的输入端设置有第一温度传感器，用于检测进入所述SCR反应器的废气的温度。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述循环管路上设置有储液罐，所述储液罐位于所述蒸发器的上游。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述热量回收装置包括位于所述储液罐和所述蒸发器之间的泵。
9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述膨胀器的输入端设置有第二温度传感器，用于检测进入所述膨胀器的工质的温度；且/或，
所述膨胀器的输入端设置有流量传感器，用于检测进入所述膨胀器的工质的流量。
10.根据权利要求4~9中任意一项所述的系统，其特征在于，所述发电机还与发动机的曲轴传动连接。
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