CN118008538A - 一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置，用于降低低温工况下NOx氮氧化物排放。本申请方法包括：发动机、氧化型催化器、颗粒捕捉器和催化还原技术单元；所述氧化型催化器、所述颗粒捕捉器和所述催化还原技术单元通过连接管道上设置的阀门开合状态改变相互之间的连接方式；所述连接方式分别为第一方案和第二方案；所述第一方案为所述发动机排出的气体首先通入所述催化还原技术单元，其次通入所述氧化型催化器，最后通入所述颗粒捕捉器；所述第二方案为所述发动机所排出的气体首先通入所述氧化型催化器，其次通入所述颗粒捕捉器，最后通入所述催化还原技术单元。
Description
技术领域
本申请涉及发动机后处理领域,尤其涉及一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置。
背景技术
在现有技术中，国家法规明确规定了车用和非道路柴油机的NOx(氮氧化物)排放限值。柴油机燃烧产生的NOx远超过法规限值，需要在排气管后安装SCR催化器。往催化器中喷射尿素，NOx在催化剂作用下与尿素反应生成N2，这样排到大气的NOx可以满足法规要求。尿素要到180℃以上才能热解，NOx的转化效率与SCR催化器温度成正比，温度越高转化效率越高。在冷启动或者整车低速低负荷运行时，SCR温度很低，NOx排放很高。如何快速降低这些阶段的NOx，是柴油机开发的一大难点。
目前降低低温工况下NOx排放的常用做法：1、降低尿素起喷的温度更早喷射尿素。排温太低无法完全热解尿素，会带来尿素结晶的故障2、通过控制节气门、喷油正时等恶化发动机燃烧，可以降低发动机NOx原排，并提高排温实现提高NOx转化效率。但该方案会导致油耗升高。3、提高SCR催化剂的低温转化效率。此方案技术难度大，效果不明显，且会影响SCR催化器的高温性能。
发明内容
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置。
下面对本申请中提供的技术方案进行描述：
本申请第一方面提供了一种自适应工作场景的催化器控制方法,所述催化器控制方法应用于自适应工作场景的催化器包括：
发动机、氧化型催化器、颗粒捕捉器和催化还原技术单元；
所述氧化型催化器、所述颗粒捕捉器和所述催化还原技术单元通过连接管道上设置的阀门开合状态改变相互之间的连接方式；
所述连接方式分别为第一方案和第二方案；
所述第一方案为所述发动机排出的气体首先通入所述催化还原技术单元，其次通入所述氧化型催化器，最后通入所述颗粒捕捉器；
所述第二方案为所述发动机所排出的气体首先通入所述氧化型催化器，其次通入所述颗粒捕捉器，最后通入所述催化还原技术单元；
所述催化器控制方法包括：
发动机控制器接收所述催化还原技术单元上设置的温度传感器反馈的工作温度；
所述发动机控制器对比所述工作温度和温度限值；
当所述工作温度低于所述工作限值时，所述发动机控制器通过控制阀门开合将所述催化器的状态变更为第一方案；
当所述工作温度高于所述工作限值时，所述发动机控制器通过控制阀门开合将所述催化器的状态变更为第二方案。
可选的，所述催化器包括：
所述发动机通过第一管道连接所述氧化型催化器，所述发动机通过第二管道连接所述催化还原技术单元，所述发动机通过第三管道连接所述颗粒捕捉器与所述催化还原技术单元，所述第三管道连接所述催化还原技术单元的一段为第一管段，所述第三管道连接所述颗粒捕捉器的一段为第二管段，所述颗粒捕捉器通过第四管道连接排气管，所述排气管与所述催化还原技术单元连接。
可选的，所述第一管道与所述第二管道连接处设置第一阀门，所述第一管道和所述第三管道的连接处设置第二阀门，所述第一管段设置第三阀门，所述第二管段设置第四阀门连接所述第四管道，所述第四管道另一端设置第五阀门，所述催化还原技术单元与所述排气管连接处设置第六阀门。
可选的，所述第一方案包括：
所述第二阀门封堵所述第一管道，所述第三阀门封堵所述第二管段使得所述发动机排出的气体只能流向所述催化还原技术单元，所述第六阀门封堵所述排气管，使得所述催化还原技术单元排除的气体通往氧化型催化器。
可选的，所述第二方案包括：
所述第一阀门封堵所述第二管道，所述第二阀门封堵所述第三管道，使得所述发动机排除的气体通入所述氧化型催化器，所述第五阀门和所述第六阀门封堵所述第四管道，使得所述氧化型催化器派出的气流进入所述颗粒捕捉器并被所述颗粒捕捉器排除后进入所述催化还原技术单元，并从所述催化还原技术单元接入所述排气口排出。
可选的，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门以及所述第六阀门每90°设置一个固定状态。
可选的，在所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门以及所述第六阀门不进行封堵工作时紧贴管壁。
可选的，所述发动机控制器通过控制阀门开合将所述催化器的状态变更为第一方案之后，所述催化器控制方法还包括：
所述发动机控制器持续通过所述温度传感器获取所述工作温度并持续与所述温度限值进行对比，当所述工作温度高于所述温度限值之后，所述发动机控制器将所述催化器的状态变更为第二方案。
本申请第二方面提供了一种自适应工作场景的催化器控制装置，所述装置包括：
处理器、存储器、输入输出单元以及总线；
所述处理器与所述存储器、所述输入输出单元以及所述总线相连；
所述存储器保存有程序，所述处理器调用所述程序以执行第一方面以及第一方面中任一项可选的所述方法。
本申请第三方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行时执行第一方面以及第一方面中任一项可选的所述方法。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
利用管路和阀门的布置，实现DOC(氧化型催化器)至DPF(颗粒捕捉器)至SCR(催化还原技术)单元和SCR单元至DOC至DPF两种催化器的布置状态。
基于SCR单元温度控制阀门的自动切换，低温时实现SCR单元至DOC至DPF催化器状态，可快速提高SCR单元工作环境温度，更早喷射尿素、更高的SCR单元温度使得快速降低NOx。高温时，把切换为DOC至DPF至SCR单元催化器状态，避免SCR单元中毒，也不影响NOx的排放。
附图说明
为了更清楚地说明本申请中的技术方案，下面将对实施例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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请中自适应工作场景的催化器的一个实施例结构示意图；
图2为本申请中自适应工作场景的催化器的第一方案阀门状态结构示意图；
图3为本申请中自适应工作场景的催化器的第一方案连接关系结构示意图；
图4为本申请中自适应工作场景的催化器的第二方案阀门状态结构示意图；
图5为本申请中自适应工作场景的催化器的第二方案连接关系结构示意图；
图6为本申请中自适应工作场景的催化器控制方法的一个实施例流程示意图；
图7为本申请中自适应工作场景的催化器控制装置的一个实施例结构示意图。
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。
请参阅图1至图5，本申请首先提供了自适应工作场景的催化器的一种实施例，该实施例包括：
发动机1、氧化型催化器2、颗粒捕捉器3和催化还原技术单元4；
氧化型催化器2、颗粒捕捉器3和催化还原技术单元4通过连接管道上设置的阀门开合状态改变相互之间的连接方式；
连接方式分别为第一方案和第二方案；
第一方案为发动机1排出的气体首先通入催化还原技术单元4，其次通入氧化型催化器2，最后通入颗粒捕捉器3；
第二方案为发动机1所排出的气体首先通入氧化型催化器2，其次通入颗粒捕捉器3，最后通入催化还原技术单元4；
其中，图1中点的位置为阀门设置的位置。
在本申请实施例中，氧化器包含DOC(氧化型催化器)、DPF(颗粒捕捉器)、SCR(催化还原技术)单元，在本申请实施例中，DOC指代氧化型催化器、DPF指代颗粒捕捉器、SCR单元指代催化还原技术单元。
具体的，催化器包括：
发动机通过第一管道5连接氧化型催化器2，发动机通过第二管道6连接催化还原技术单元4，发动机通过第三管道7连接颗粒捕捉器3与催化还原技术单元4，第三管道7连接催化还原技术单元4的一段为第一管段71，第三管道7连接颗粒捕捉器的一段为第二管段72，颗粒捕捉器通过第四管道8连接排气管9，排气管9与催化还原技术单元4连接。
在本申请实施例中，第一管道5与第二管道6连接处设置第一阀门91，第一管道5和第三管道7的连接处设置第二阀门92，第一管段71设置第三阀门93，第二管段72设置第四阀门94连接第四管道8，第四管道8另一端设置第五阀门95，催化还原技术单元4与排气管9连接处设置第六阀门96。
在本申请实施例中，第一阀门91、第二阀门92、第三阀门93、第四阀门94、第五阀门94以及第六阀门96每90°设置一个固定状态。
在本申请实施例中，在第一阀门91、第二阀门92、第三阀门93、第四阀门94、第五阀门94以及第六阀门96不进行封堵工作时紧贴管壁。
具体的，第三管道中的第一管段和第二管段的区分主要体现在第一方案中，第一管段在第一方案中和连接发动机与SCR单元，第二管段在第一方案中连接DPF和排气管9。
在本申请实施例中所有阀门在实际工作状态下每旋转90°都能够进行锁死，如第二阀门的情况：在第一方案中第二阀门垂直与第一管道设置，使得封堵第一管道；在第二方案中，第二阀门封堵第三管道，在一些特殊情况下，如测试环境中，如需要同时打开第一管道和第三管道，则第二阀门可以紧贴第一管道内壁，也可以紧贴第三管道内壁。
具体的，第一方案包括：
第二阀门92封堵第一管道5，第三阀门93封堵第二管段使得发动机排出的气体只能流向催化还原技术单元，第六阀门96封堵排气管9，使得催化还原技术单元排除的气体通往氧化型催化器2。
对于第一方案而言，发动机产生的排气通过催化器时，先经过SCR单元、再到DOC、最后是DPF。具体的，每个催化器单元都是一个热容，会吸收存储排气的热量。SCR单元布置在最前面，相比于第二方案SCR单元得以更早吸热。在法规要求的冷态WHTC标准排放循环测试中，SCR单元温度达到尿素起喷温度比第二方案提前了220秒，整体温度也更高了，能大大降低NOx(氮氧化物)排放。但由于SCR单元容易碳氢中毒或者硫中毒，因此SCR单元不能长时间处于催化器最前面。
具体的，第二方案包括：
第一阀门91封堵第二管道6，第二阀门92封堵第三管道7，使得发动机排除的气体通入氧化型催化器2，第五阀门94和第六阀门96封堵第四管道8，使得氧化型催化器2派出的气流进入颗粒捕捉器3并被颗粒捕捉器3排除后进入催化还原技术单元4，并从催化还原技术单元4接入排气口排出。
对于第二方案而言，发动机产生的排气通过催化器时，先经过DOC、再到DPF、最后是SCR单元。发动机在低速运行时容易产生碳氢，用户存在添加含硫量高的柴油的可能性。由于目前SCR单元都使用铜基分子筛结构，比较容易发生碳氢中毒或者硫中毒，SCR单元布置在整个催化器的最后位置可以有效避免SCR单元中毒。DOC和DPF对碳氢、硫相对不敏感，布置在前面可以累积处理掉大部分的碳氢、硫酸盐。
请参阅图6，本申请其次提供了自适应工作场景的催化器控制方法的一种实施例，该实施例包括：
601、发动机控制器接收催化还原技术单元上设置的温度传感器反馈的工作温度；
具体的，在发动机催化器中都会对温度进行实时监控，催化器的工作温度直接对发动机的废气净化效率产生影响，因此催化器的工作温度必须保证在一个固定区间内，而整个催化器中受到工作温度影响最大的是SCR单元(即催化还原技术单元)，因此温度传感器设置于SCR单元上，使得能够获得更精确的SCR单元工作温度。
602、发动机控制器对比工作温度和温度限值；
温度限值设置于SCR单元工作温度的区间值内，SCR单元工作温度的区间值是一个经过多次试验数据及售出的发动机向云端反馈的使用数据进行数据统计计算后产生的区间值，当工作温度在该区间内时，催化器的能够以满足法规的净化效率对发动机的废气进行净化处理。相同的，温度限值也是通过多次试验数据及售出发动机向云端反馈的使用数据得出的一个基于多数据统计确定下来的值，低于该温度限值则说明SCR单元没有达到尿素起喷温度。
当工作温度低于工作限值时执行步骤603，当工作温度高于工作限值时执行步骤605。
603、当工作温度低于工作限值时，发动机控制器通过控制阀门开合将催化器的状态变更为第一方案；
第一方案中SCR单元在整个催化器的最前面，SCR单元快速升温达到尿素起喷温度，尿素更早喷射。SCR单元的温度更高，对NOx的转化效率更强，NOx排放更低。
604、发动机控制器持续通过温度传感器获取工作温度并持续与温度限值进行对比，当工作温度高于温度限值之后，发动机控制器将催化器的状态变更为第二方案；
随着车辆的持续运行，SCR单元温度越来越高，已到达转化效率的高效区间，NOx排放维持很低水平。SCR单元催化器的温度高于阈值上限，此时发动机控制器会控制催化器将阀门变更为第二方案。
605、当工作温度高于工作限值时，发动机控制器通过控制阀门开合将催化器的状态变更为第二方案。
具体的，第二方案中SCR单元在整个催化器的最后面，避免出现中毒现象。此时SCR单元的温度已经很高转化效率很高，一样能保持很低的NOx排放。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
利用管路和阀门的布置，实现第二方案，即DOC(氧化型催化器)至DPF(颗粒捕捉器)至SCR单元(催化还原技术单元)和第一方案，即SCR单元至DOC至DPF两种催化器的布置状态。
基于SCR单元温度控制阀门的自动切换，低温时实现使用第一方案SCR单元至DOC至DPF催化器状态，可快速提高SCR单元温度，更早喷射尿素、更高的SCR单元温度使得快速降低NOx。高温时，把切换为第二方案，即DOC至DPF至SCR单元催化器状态，避免SCR单元中毒，也不影响NOx的排放。
请参阅图7，本申请实施例提供了自适应工作场景的催化器控制装置的一个实施例，包括：
处理器701、存储器702、输入输出单元703、总线704；
处理器701与存储器702、输入输出单元703以及总线704相连；
处理器701具体执行图1至图2的方法中的步骤对应的操作，具体此处不再赘述。
本申请还涉及一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质上保存有程序，其特征在于，当程序在计算机上运行时，使得计算机执行如上任一方法。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，read-only memory)、随机存取存储器(RAM，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
Claims (10)
1.一种自适应工作场景的催化器控制方法，其特征在于，所述催化器控制方法应用于自适应工作场景的催化器，所述催化器包括：
发动机、氧化型催化器、颗粒捕捉器和催化还原技术单元；
所述氧化型催化器、所述颗粒捕捉器和所述催化还原技术单元通过连接管道上设置的阀门开合状态改变相互之间的连接方式；
所述连接方式分别为第一方案和第二方案；
所述第一方案为所述发动机排出的气体首先通入所述催化还原技术单元，其次通入所述氧化型催化器，最后通入所述颗粒捕捉器；
所述第二方案为所述发动机所排出的气体首先通入所述氧化型催化器，其次通入所述颗粒捕捉器，最后通入所述催化还原技术单元；
所述催化器控制方法包括：
发动机控制器接收所述催化还原技术单元上设置的温度传感器反馈的工作温度；
所述发动机控制器对比所述工作温度和温度限值；
当所述工作温度低于所述工作限值时，所述发动机控制器通过控制阀门开合将所述催化器的状态变更为第一方案；
当所述工作温度高于所述工作限值时，所述发动机控制器通过控制阀门开合将所述催化器的状态变更为第二方案。
2.根据权利要求1所述的催化器控制方法，其特征在于，所述催化器包括：
所述发动机通过第一管道连接所述氧化型催化器，所述发动机通过第二管道连接所述催化还原技术单元，所述发动机通过第三管道连接所述颗粒捕捉器与所述催化还原技术单元，所述第三管道连接所述催化还原技术单元的一段为第一管段，所述第三管道连接所述颗粒捕捉器的一段为第二管段，所述颗粒捕捉器通过第四管道连接排气管，所述排气管与所述催化还原技术单元连接。
3.根据权利要求2所述的催化器控制方法，其特征在于，所述第一管道与所述第二管道连接处设置第一阀门，所述第一管道和所述第三管道的连接处设置第二阀门，所述第一管段设置第三阀门，所述第二管段设置第四阀门连接所述第四管道，所述第四管道另一端设置第五阀门，所述催化还原技术单元与所述排气管连接处设置第六阀门。
4.根据权利要求3所述的催化器控制方法，其特征在于，所述第一方案包括：
所述第二阀门封堵所述第一管道，所述第三阀门封堵所述第二管段使得所述发动机排出的气体只能流向所述催化还原技术单元，所述第六阀门封堵所述排气管，使得所述催化还原技术单元排除的气体通往氧化型催化器。
5.根据权利要求3所述的催化器控制方法，其特征在于，所述第二方案包括：
所述第一阀门封堵所述第二管道，所述第二阀门封堵所述第三管道，使得所述发动机排除的气体通入所述氧化型催化器，所述第五阀门和所述第六阀门封堵所述第四管道，使得所述氧化型催化器派出的气流进入所述颗粒捕捉器并被所述颗粒捕捉器排除后进入所述催化还原技术单元，并从所述催化还原技术单元接入所述排气口排出。
6.根据权利要求3所述的催化器控制方法，其特征在于，所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门以及所述第六阀门每90°设置一个固定状态。
7.根据权利要求3所述的催化器控制方法，其特征在于，在所述第一阀门、所述第二阀门、所述第三阀门、所述第四阀门、所述第五阀门以及所述第六阀门不进行封堵工作时紧贴管壁。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的催化器控制方法，其特征在于，所述发动机控制器通过控制阀门开合将所述催化器的状态变更为第一方案之后，所述催化器控制方法还包括：
所述发动机控制器持续通过所述温度传感器获取所述工作温度并持续与所述温度限值进行对比，当所述工作温度高于所述温度限值之后，所述发动机控制器将所述催化器的状态变更为第二方案。
9.一种自适应工作场景的催化器控制装置，其特征在于，所述装置包括：
处理器、存储器、输入输出单元以及总线；
所述处理器与所述存储器、所述输入输出单元以及所述总线相连；
所述存储器保存有程序，所述处理器调用所述程序以执行如权利要求1至7任一项所述方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上保存有程序，所述程序在计算机上执行时执行如权利要求1至7中任一项所述方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311867576.3A CN118008538A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311867576.3A CN118008538A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置 |
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| CN118008538A true CN118008538A (zh) | 2024-05-10 |
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Family Applications (1)
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| CN202311867576.3A Pending CN118008538A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种自适应工作场景的催化器控制方法、催化器及装置 |
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2023
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