CN117703571A - 一种双喷气助式scr喷射系统的控制方法 - Google Patents

一种双喷气助式scr喷射系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，涉及尾气处理技术领域，包括：初始化双喷气助式SCR喷射系统，判定是否满足建压条件；开始建压，由喷射单元内的尿素计量模块统计尿素喷射量，判断在该压力下是否符合尿素的喷射量；启动管路堵塞检测模块；开启雾化电磁阀，等待尿素溶液的喷射状态；启动尿素喷射模块，向两个排气通道排放出的尾气中喷射定量的尿素溶液；启动喷枪堵塞检测模块；发动机停机后，启动吹扫模块，用高压气体将管道以及高压喷枪内残留的尿素液体吹扫出去。本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，能够解决现有技术无法调度双喷气助式SCR喷射系统的各功能模块的问题，实现对双喷气助式SCR喷射系统的有效控制。

Description

一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法
技术领域
本发明涉及尾气处理技术领域，尤其涉及一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法。
背景技术
燃油火车通常需要采用尾气处理系统对火车的尾气内的有害物质进行处理，而火车尾气中的有害物质中存在的NOx较多；对此，中国专利申请号为202111455587.1的专利公开了一种燃油火车用尾气净化系统，包括进气单元、催化氧化过滤单元、尿素混合腔、催化还原单元和排气单元；其进气单元直接和发动机的排气口连接，从发动机排气口排出的尾气依次经过进气单元、催化氧化过滤单元、尿素混合腔和催化还原单元，最后从排气口排出，催化氧化过滤单元，包含DOC载体(柴油催化氧化器)和DPF载体(柴油颗粒物过滤器)，催化还原单元中包含SCR载体(选择性催化还原单元)；其通过在催化还原单元中设置SCR载体，使燃油火车内排放的Nox这类氮氧污染物能够达到有效的清理效果。
但是该专利使用单路喷枪向尾气大量喷射尿素溶液，当尾气混合尿素溶液进入催化还原单元后，由于尿素溶液雾化效果差，无法使尾气中的NOx得到较好的转化效果；为了解决该问题，现有技术在此基础上采用两个尾气通道和两路喷枪同时处理尾气，并加入气助式的方式，在尿素溶液喷射前加入高压气体，高压气体可以使尿素溶液达到更好的雾化效果，从而提高尾气中的NOx的转化效率。
但是现有技术中没有一种具体用于该双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，该双喷气助式SCR喷射系统的控制方法面临系统各功能模块的调度问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，能够解决现有技术无法调度双喷气助式SCR喷射系统的各功能模块的问题，实现对双喷气助式SCR喷射系统的有效控制。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
本发明提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，包括以下步骤：
S101：初始化双喷气助式SCR喷射系统，判定是否满足尿素泵的建压条件；若满足建压条件，则启动火车发动机；若建压条件不满足，则重新执行S101；
S102：启动火车发动机后，启动尿素泵，对尿素泵进行建压，尿素泵抽取尿素箱内的尿素溶液，保持压力输送至喷射单元；由喷射单元内的尿素计量模块统计尿素喷射量，判断在该压力下是否符合尿素的喷射量；若不符合尿素的喷射量则建压失败，重新执行S101；当尿素计量模块判断连续建压失败三次，则进入故障模式；
S103：尿素泵完成建压后，启动管路堵塞检测模块，检测管路中的尿素残留结晶是否造成管路堵塞；若管路堵塞检测异常则进入故障模式；
S104：管路堵塞检测完毕后，开启雾化电磁阀，使尿素溶液和空气在高压喷枪中充分混合，等待尿素溶液的喷射状态；
S105：待尿素溶液进入喷射状态后，启动尿素喷射模块，由高压喷枪向两个排气通道排放出的尾气中喷射定量的尿素溶液；
S106：尿素溶液喷射完毕后，启动喷枪堵塞检测模块，检测高压喷枪内的尿素残留液结晶是否造成高压喷枪堵塞；若高压喷枪不堵塞则循环执行S105，直至发动机停机；若高压喷枪堵塞则进入故障模式；
S107：发动机停机后，启动吹扫模块，用高压气体将管道以及高压喷枪内残留的尿素液体吹扫出去；关闭双喷气助式SCR喷射系统。
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，优选地，所述步骤S101中建压条件为排气通道内的温度达到180℃。
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，优选地，所述步骤“进入故障模式”后还包括，停止系统运行，等待人员维修。
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，优选地，所述步骤S104中的喷射状态为尿素溶液量达到计量标准和尿素溶液达到雾化状态。
上述技术方案具有如下优点或者有益效果：
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，以喷射单元内的尿素计量模块统计尿素喷射量为标准，判断在压力一定的情况下是否符合尿素的喷射量，以判断系统是否建压完成；该方式可以在建压的同时，检测喷射系统能否正常工作；当尿素计量模块判断连续建压失败三次，系统将自动进入故障模式；系统给予三次建压机会，给建压增加了容错，减少因意外而产生的建压失败，也即是系统对喷射单元的自动保护。
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，设置管路堵塞检测模块和喷枪堵塞检测模块，针对管路中的尿素残留结晶是否造成管路堵塞进行检测，针对高压喷枪内的尿素残留液结晶是否造成高压喷枪堵塞进行检测；由于双喷气助式SCR喷射系统采用一个管路对一个高压喷枪进行尿素供给，双喷气助式SCR喷射系统设计了两个尾气通道，为此搭配了两路高压喷枪；为了可以清晰分辨双喷气助式SCR喷射系统中高压喷枪无法喷出尿素溶液的原因，减少维护系统所需要的时间，设置管路堵塞检测模块和喷枪堵塞检测模块可以有针对性地对两路高压喷枪及其管路进行检测，有效定位堵塞位置，减少人工检测的时间。
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，设置尿素喷射模块，通过控制两路高压喷枪分别对两个尾气通道进行尿素喷射，对尾气通道内排出的尾气进行处理，提升了燃油火车尾气的处理效率，通过对发动机是否停止的判断标准，自动化处理燃油火车尾气，减少人工操作和监管的时间。
本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，设置吹扫模块，用高压气体将管道以及高压喷枪内残留的尿素液体吹扫出去，防止残留的液体结晶造成管路堵塞和高压喷枪堵塞，减少因管路堵塞和高压喷枪堵塞而造成的系统故障，提高了系统的整体工作效率，减少了人工检查维护的时间成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。
图1是本发明实施例1提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法的流程线框图。
图2是本发明实施例1提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的结构示意图。
图3是本发明实施例1提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的电性连接线框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
实施例1：
为了便于说明，本发明实施例1提供一种双喷气助式SCR喷射系统，如图2～3所示，包括用于喷射雾化尿素溶液的第一高压喷枪1、用于处理发动机排气口的第一尾气通道2、用于供给外部高压气体的高压气源供给模块3、第二高压喷枪4、第二尾气通道5、尿素箱11、尿素供给模块12、用于控制尿素溶液喷射的尿素计量模块13、尿素吹扫清洁模块31、用于采集数据的传感器模块6、控制器7、机车ECU8和电源模块9；第一高压喷枪1设置在第一尾气通道2的内部；高压气源供给模块3与第一高压喷枪1通过管路相连通；第二高压喷枪4设置在第二尾气通道5的内部；高压气源供给模块3与第二高压喷枪4通过管路相连通；尿素箱11与尿素供给模块12通过管路相连通；尿素供给模块12与尿素计量模块13通过管路相连通；尿素计量模块13与第一高压喷枪1通过管路相连通；尿素计量模块13与第二高压喷枪4通过管路相连通；吹尿素扫清洁模块31与高压气源供给模块3通过管路相连通；控制器7与尿素供给模块12、尿素计量模块13、高压气源供给模块3、吹尿素扫清洁模块31和传感器模块6电性连接；机车ECU8与控制器7电性连接；电源模块9与控制器7、尿素供给模块12、尿素计量模块13、高压气源供给模块3、吹尿素扫清洁模块31、机车ECU8和传感器模块6电性连接；
第一尾气通道2和第二尾气通道5均包括排气管21、DPF载体22和SCR载体23；将排气管21内尾气的排放方向作为排气管21由前向后的方向；DPF载体22和SCR载体23放置于排气管21内；DPF载体22位于SCR载体23的前方；第一高压喷枪1位于第一尾气通道2的DPF载体22和SCR载体23之间；第二高压喷枪4位于第二尾气通道5的DPF载体22和SCR载体23之间；
传感器模块6包括若干温度传感器61、压差传感器62和NOx传感器63；全部温度传感器61分布在排气管21内；全部温度传感器61位于DPF载体22的前方；全部压差传感器62分布在尿素供给模块12与尿素计量模块13之间的管路内；全部NOx传感器63分布在排气管21内；全部NOx传感器63分别位于SCR载体23的前后两侧。
当使用双喷气助式SCR喷射系统时，由机车ECU8判断机车发动机是否处于启动状态，并由温度传感器61监测排气管21内的温度，若发动机启动则由控制器7控制尿素供给模块12从尿素箱11中抽取尿素溶液，尿素计量模块13打开计量阀将尿素溶液送至第一高压喷枪1和第二高压喷枪4，由管路内的压差传感器62记录管路内尿素溶液的压力差，同时高压气源供给模块3将高压气体供给至第一高压喷枪1和第二高压喷枪4，辅助第一高压喷枪1和第二高压喷枪4中的尿素溶液雾化，由处于第一尾气通道2内的第一高压喷枪1和处于第二尾气通道5内的第二高压喷枪4喷射雾化后的尿素溶液，尾气先由DPF载体22过滤，过滤后的尾气和雾化后的尿素溶液混合经过排气管21内的SCR载体23进行催化反应，并由前后NOx传感器63记录尾气处理前后的NOx的含量；待尾气处理完毕后，由高压气源供给模块3将高压气体供给至尿素吹扫清洁模块31，由尿素吹扫清洁模块31对管路和喷枪内残留的尿素溶液进行清除。
但是该双喷气助式SCR喷射系统没有一种具体的控制方式用于调度该喷射系统内的功能模块，并控制该喷射系统进行工作，为解决此问题，如图1所示，本发明实施例1提供的一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，包括以下步骤：
S101：初始化双喷气助式SCR喷射系统，判定是否满足尿素泵的建压条件；若满足建压条件，则启动火车发动机；若建压条件不满足，则重新执行S101；
S102：启动火车发动机后，启动尿素泵，对尿素泵进行建压，尿素泵抽取尿素箱内的尿素溶液，保持压力输送至喷射单元；由喷射单元内的尿素计量模块统计尿素喷射量，判断在该压力下是否符合尿素的喷射量；若不符合尿素的喷射量则建压失败，重新执行S101；当尿素计量模块判断连续建压失败三次，则进入故障模式；
S103：尿素泵完成建压后，启动管路堵塞检测模块，检测管路中的尿素残留结晶是否造成管路堵塞；若管路堵塞检测异常则进入故障模式；
S104：管路堵塞检测完毕后，开启雾化电磁阀，使尿素溶液和空气在高压喷枪中充分混合，等待尿素溶液的喷射状态；
S105：待尿素溶液进入喷射状态后，启动尿素喷射模块，由高压喷枪向两个排气通道排放出的尾气中喷射定量的尿素溶液；
S106：尿素溶液喷射完毕后，启动喷枪堵塞检测模块，检测高压喷枪内的尿素残留液结晶是否造成高压喷枪堵塞；若高压喷枪不堵塞则循环执行S105，直至发动机停机；若高压喷枪堵塞则进入故障模式；
S107：发动机停机后，启动吹扫模块，用高压气体将管道以及高压喷枪内残留的尿素液体吹扫出去；关闭双喷气助式SCR喷射系统。
本发明实施例1提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，在步骤S101中，对建压条件进行判断，满足建压条件则启动发动机，若未满足建压条件而启动发动机，则可能对双喷气助式SCR喷射系统造成一定影响，建压条件形成了对双喷气助式SCR喷射系统的保护；
在步骤S102中，设置建压模块，以喷射单元内的尿素计量模块统计尿素喷射量为标准，判断在压力一定的情况下是否符合尿素的喷射量，以判断系统是否建压完成；该方式可以在建压的同时，检测喷射系统能否正常工作；当尿素计量模块判断连续建压失败三次，系统将自动进入故障模式；系统给予三次建压机会，给建压增加了容错，减少因意外而产生的建压失败，也即是系统对喷射单元的自动保护；
在步骤S103和S106中，设置管路堵塞检测模块和喷枪堵塞检测模块，针对管路中的尿素残留结晶是否造成管路堵塞进行检测，针对高压喷枪内的尿素残留液结晶是否造成高压喷枪堵塞进行检测；由于双喷气助式SCR喷射系统采用一个管路对一个高压喷枪进行尿素供给，双喷气助式SCR喷射系统设计了两个尾气通道，为此搭配了两路高压喷枪；为了可以清晰分辨双喷气助式SCR喷射系统中高压喷枪无法喷出尿素溶液的原因，减少维护系统所需要的时间，设置管路堵塞检测模块和喷枪堵塞检测模块可以有针对性地对两路高压喷枪及其管路进行检测，有效定位堵塞位置，减少人工检测的时间；
在步骤S104中，通过开启雾化电磁阀，使尿素溶液和空气在高压喷枪中充分混合，等待尿素溶液的喷射状态；使尾气排出的第一时间可以被尿素溶液所反应，提高了系统处理尾气的效率，减少等待尿素溶液处理的时间；
在步骤S105中，设置尿素喷射模块，通过控制两路高压喷枪分别对两个尾气通道进行尿素喷射，对尾气通道内排出的尾气进行处理，提升了燃油火车尾气的处理效率，通过对发动机是否停止的判断标准，自动化处理燃油火车尾气，减少人工操作和监管的时间；
在步骤S107中，设置吹扫模块，用高压气体将管道以及高压喷枪内残留的尿素液体吹扫出去，防止残留的液体结晶造成管路堵塞和高压喷枪堵塞，减少因管路堵塞和高压喷枪堵塞而造成的系统故障，提高了系统的整体工作效率，减少了人工检查维护的时间成本。
本发明实施例1提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，优选地，步骤S101中建压条件为排气通道内的温度达到180℃；当排气通道内的温度达到180℃时，有利于排气通道内的尾气与雾化后的尿素溶液相反应，提高系统处理火车尾气的效率。
本发明实施例1提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，优选地，步骤“进入故障模式”后还包括，停止系统运行，等待人员维修；避免了系统持续性地尝试失败结果，损耗系统的实用寿命，有效保护了系统安全。
本发明实施例1提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，优选地，步骤S104中的喷射状态为尿素溶液量达到计量标准和尿素溶液达到雾化状态；通过使尿素溶液提前备置和将其变为雾化的状态，使其在之后与排气通道内的尾气可以更好地反应，减少尿素溶液与尾气所需的反应时间，提高了尾气处理的效率。
综上所述，本发明提供的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，能够解决现有技术无法调度双喷气助式SCR喷射系统的各功能模块的问题，实现对双喷气助式SCR喷射系统的有效控制。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不予赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (4)

1.一种双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S101：初始化双喷气助式SCR喷射系统，判定是否满足尿素泵的建压条件；若满足建压条件，则启动火车发动机；若建压条件不满足，则重新执行S101；
S102：启动火车发动机后，启动尿素泵，对尿素泵进行建压，尿素泵抽取尿素箱内的尿素溶液，保持压力输送至喷射单元；由喷射单元内的尿素计量模块统计尿素喷射量，判断在该压力下是否符合尿素的喷射量；若不符合尿素的喷射量则建压失败，重新执行S101；当尿素计量模块判断连续建压失败三次，则进入故障模式；
S103：尿素泵完成建压后，启动管路堵塞检测模块，检测管路中的尿素残留结晶是否造成管路堵塞；若管路堵塞检测异常则进入故障模式；
S104：管路堵塞检测完毕后，开启雾化电磁阀，使尿素溶液和空气在高压喷枪中充分混合，等待尿素溶液的喷射状态；
S105：待尿素溶液进入喷射状态后，启动尿素喷射模块，由高压喷枪向两个排气通道排放出的尾气中喷射定量的尿素溶液；
S106：尿素溶液喷射完毕后，启动喷枪堵塞检测模块，检测高压喷枪内的尿素残留液结晶是否造成高压喷枪堵塞；若高压喷枪不堵塞则循环执行S105，直至发动机停机；若高压喷枪堵塞则进入故障模式；
S107：发动机停机后，启动吹扫模块，用高压气体将管道以及高压喷枪内残留的尿素液体吹扫出去；关闭双喷气助式SCR喷射系统。
2.如权利要求1所述的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S101中建压条件为排气通道内的温度达到180℃。
3.如权利要求1所述的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，其特征在于，所述步骤“进入故障模式”后还包括，停止系统运行，等待人员维修。
4.如权利要求1所述的双喷气助式SCR喷射系统的控制方法，其特征在于，所述步骤S104中的喷射状态为尿素溶液量达到计量标准和尿素溶液达到雾化状态。
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