CN202756067U - 基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开一种基于虚拟氮氧化合物传感器的柴油机尾气后处理系统，其包括SCR催化反应器，所述SCR催化反应器上设置有尾气入口和尾气出口，且所述SCR催化反应器的尾气入口处设置有尿素喷射装置，并连接到发动机排气出口，所述尾气出口上的NOx传感器被NOx虚拟传感器替代，且集成在SCR电控单元中，经SCR电控单元处理后的控制信号通过电气连接到尿素喷射装置上。上述尾气后处理系统采用了虚拟氮氧传感器替代NOx传感器，从而低成本地实现了NOx含量的精确测量和尿素喷射量的精准控制。

Description

基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统
技术领域
本实用新型涉及的是一种柴油机尾气后处理系统，特别是一种采用虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统，属于柴油机排放后处理控制技术领域。 
背景技术
随着国Ⅳ排放法规实施期限的临近，且环境保护部和国家质量监督检验检疫总局2010.11发布了《环境空气质量标准（征求意见稿）》，增设了PM2.5（大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物）浓度限值标准，并计划在2016.01实施，2011.11，《第二次征求意见稿》发布，引起全社会对PM2.5排放问题的广泛关注。这一系列政策的出台，使得排放后处理技术成为了行业的焦点。 
而从商用车的发展历程来看，柴油机是其动力系统的主要来源，从其排放和相关技术的路线可以看出：从国二到国三，关键在于燃油喷射系统，而从国三到国四，就必须采用排放后处理技术。 
而对于后处理技术，曾一度在业内引起了关于EGR+DPF与SCR技术路线之争的问题。由于通过优化发动机（机内净化、优化喷油、优化燃烧等技术）降低PM排放+SCR选择催化还原反应降低NOx排放的SCR技术是解决满足柴油机国四及以上排放法规和降低PM2.5的最优选择，同时，从目前国内的主流柴油机生产企业来看，也将SCR作为未来国内柴油机排放升级的主要技术方向已基本达成共识。 
目前，柴油机尾气后处理系统中，SCR催化反应器的尾气出口上通常采用NOx传感器，如公开号为102052130A的中国发明专利申请，该发明公开一种基于氮氧化合物传感器的柴油发动机尾气处理系统：“其包括SCR反应器，所述SCR反应器上设尾气入口和尾气出口，且所述SCR反应器的尾气入口处设置有氨水喷洒单元且连接发动机排气口，所述尾气出口上设置有光纤NOx传感器，所述NOx传感器通过智能控制单元与氨水喷洒单元通信连接，且所述尾气出口上于NOx传感器和SCR反应器之间设置有尾气冷却沉降单元，上述尾气处理系 统利用了光纤NOx传感器可实现NOx气体的高精度测量和氨水喷淋量的准确控制。”该专利技术虽然可以实现上述的技术目的，但是相对来说成本较高。 
实用新型内容
为了克服已有技术的不足和缺陷，本实用新型提出一种基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统，可以低成本地实现了NOx含量的精确测量和尿素喷射量的精准控制。 
本实用新型是通过以下技术方案实现的： 
本实用新型所述的基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统，包括：SCR催化反应器，尿素喷射装置，NOx虚拟传感器，SCR电控单元，所述SCR催化反应器具有尾气入口和出口，与发动机排气口连接的SCR催化反应器的尾气入口处装有尿素喷射装置，所述SCR催化反应器的尾气出口上设置有一能实时根据系统参量精确计算出经SCR催化反应器处理后的尾气中NOx含量的NOx虚拟传感器，所述NOx虚拟传感器的信号反馈给SCR电控单元，所述NOx虚拟传感器集成在SCR电控单元中。 
所述SCR电控单元处理后的控制信号通过电气连接到尿素喷射装置上。 
本实用新型的有益效果： 
本实用新型所述柴油机尾气后处理系统尾气出口处的NOx传感器被虚拟氮氧传感器替代，该虚拟氮氧传感器能实时地根据系统相关参量精确计算出经SCR催化反应器处理后的尾气中NOx的含量，并根据计算出的NOx的含量，通过SCR电控单元实时计算出尿素喷射量的大小，所以该系统不仅NOx处理效率高，而且结构简单、成本低廉。 
附图说明
图1为本实用新型一实施例系统结构框图。 
图中，1、SCR催化反应器；2、催化反应器尾气入口；3、催化反应器尾气出口；4、尿素喷射装置；5、NOx虚拟传感器；6、SCR电控单元。 
具体实施方式
下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的 保护范围不限于下述的实施例。 
如图1所示,本实用新型提供一种基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统，包括：SCR催化反应器1，该SCR催化反应器1上设有尾气入口2和尾气出口3，而所述尾气入口2与发动机排气口相连，且在尾气入口2处设置有尿素喷射装置4，所述尾气出口3处设置的NOx传感器被NOx虚拟传感器5所替代，所述NOx虚拟传感器5集成在SCR电控单元6中，且SCR电控单元6与尿素喷射装置4有电气连接。 
所述NOx虚拟传感器5集成在SCR电控单元中，从而通过电气与尿素喷射装置4连接。 
所述NOx虚拟传感器5能实时根据系统参量精确计算出经SCR催化反应器处理后的尾气中NOx含量的NOx虚拟传感器。 
所述NOx虚拟传感器5通过SCR电控单元6经信号的处理，从而控制尿素的喷射。 
工作时，SCR电控单元6同过与发动机电控ECU通讯获得相关的发动机工况参数，一方面控制尿素喷射装置4的压力稳定在一目标定值附近，为精准的尿素喷射提供了保障；另一方面，根据发动机排气出口处的NOx排放量，SCR控制单元6根据实时计算的结果，实时控制尿素喷射装置4的喷射量，该尿素经排气管高温分解成NH3进入SCR催化反应器1与尾气中的NOx进行反应，剩余的NOx经SCR催化反应器1的尾气出口3排出，虚拟NOx传感器5根据排气中的相关参数计算出尾气出口3处的NOx含量，反馈给SCR电控单元6，从而来对尿素喷射装置4的喷射量进行闭环控制。 
本实用新型具有结构简单，可通过系统的相关参数依托小脑神经网络计算出系统中的NOx含量和需要的尿素喷射量的优点，该虚拟氮氧传感器完全可替代目前的NOx传感器，推广普及成本低。 
尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。 

Claims (2)

1.一种基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统，包括：SCR催化反应器，尿素喷射装置，NOx虚拟传感器，SCR电控单元，所述SCR催化反应器具有尾气入口和出口，与发动机排气口连接的SCR催化反应器的尾气入口处装有尿素喷射装置，其特征在于：所述SCR催化反应器的尾气出口上设置有一能实时根据系统参量精确计算出经SCR催化反应器处理后的尾气中NOx含量的NOx虚拟传感器，所述NOx虚拟传感器的信号反馈给SCR电控单元，所述NOx虚拟传感器集成在SCR电控单元中。
2.根据权利要求1所述的基于虚拟氮氧传感器的柴油机尾气后处理系统，其特征在于：所述SCR电控单元处理后的控制信号通过电气连接到尿素喷射装置上。 
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106150626A (zh) * 2016-08-30 2016-11-23 潍柴动力股份有限公司 一种机械泵发动机scr装置、控制方法及控制装置
CN111219234A (zh) * 2016-03-09 2020-06-02 康明斯排放处理公司 使用还原剂质量传感器的nox水平确定

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