CN214196447U - 发送机后处理系统用热管理装置及系统 - Google Patents

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范小芳
尤险峰
李恒
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Abstract

本实用新型涉及一种发送机后处理系统用热管理装置及系统，该装置包括：氮氧物传感器，数量设置为至少两个，分别设置于后处理系统的进出口，用于对后处理系统进出口的氮氧物含量进行监测；节流阀，数量设置为至少两个，分别设置于发动机输入端以及发动机输出端；控制器，用于根据获取到的后处理系统进出口的氮氧物含量，确定后处理系统的氮氧物转化效率CE，并根据CE判定是否通过控制节流阀对发动机进行热管理；通过基于CE的热管理设计，在转化效率变化的过程中，进行热管理功能的开启和关闭，针对CE的不同等级，进入不同的热管理模式，可以有效的提高后处理的转化效率及温度，确保发动机满足氮氧物排放指标。

Description

发送机后处理系统用热管理装置及系统
技术领域
本实用新型属于发动机的热管理技术领域，尤其涉及一种发送机后处理系统用热管理装置及系统。
背景技术
随着社会经济的发展，国家对环境保护的重视程度越来越高，按照不同地域要求，国六产品已经陆续登陆市场。
为应对国六严苛的排放法规，除发动机本身性能及排放水平需要提高外，其匹配的后处理性能也必须满足氮氧转化效率处于较高水平，才能保证氮氧物排放水平满足相关标准。而后处理SCR的性能，受后处理温度和流速影响很大，当发动机持续运转于低转速、低扭矩工况时，由于发动机负荷较低，后处理的温度也会很低，氮氧物转化效率将有可能随之降低，导致后处理排出氮氧物高，最终造成发动机或整车排放不满足排放法规的风险。
实用新型内容
本实用新型的主要目的提供了一种发送机后处理系统用热管理装置及系统，通过基于CE的热管理设计，在转化效率变化的过程中，进行热管理功能的开启和关闭，针对CE的不同等级，进入不同的热管理模式，可以有效的提高后处理的转化效率及温度，确保发动机满足氮氧物排放指标。
本实用新型第一方面提供了一种发送机后处理系统用热管理装置，所述后处理系统连接于发动机的输出端，所述装置包括：
氮氧物传感器，数量设置为至少两个，分别设置于所述后处理系统的进出口，用于对所述后处理系统进出口的氮氧物含量进行监测；
节流阀，数量设置为至少两个，分别设置于发动机输入端以及发动机输出端；
控制器，用于根据获取到的所述后处理系统进出口的氮氧物含量，确定所述后处理系统的氮氧物转化效率CE，并根据CE判定是否通过控制所述节流阀对所述发动机进行热管理。
可选的，所述控制器还包括：
自适应式计算模块，用于判断所述CE与目标CE之间的差值是否满足预设条件；
热管理模式选定模块，获取所述后处理系统的温度，在确定所述差值满足预设要求的情况下，结合所述差值以及所述后处理系统温度为所述发动机配置对应的热管理模式，其中，所述热管理模式包括至少两种；
控制模块，用于根据匹配的热管理模式，控制所述节流阀的开合度以对所述发动机进行热管理。
可选的，所述后处理系统包括：
氧化催化剂模块DOC、颗粒过滤器DPF、选择性还原催化剂模块SCR+氨逃逸催化器ASC。
可选的，所述装置还包括：
后处理系统进口温度传感器，其通信连接于所述控制器，并设于SCR+ASC系统的进气通道，用于对SCR+ASC系统的进气温度进行检测；
后处理系统出口温度传感器，其通信连接于所述控制器，并设于SCR+ASC系统的出气通道，用于对SCR+ASC系统的出气温度进行检测。
可选的，所述氮氧物传感器包括：
后处理进口氮氧传感器，其通信连接于所述控制器，并设于所述后处理系统的进气通道；
后处理出口氮氧传感器，其通信连接于所述控制器，并其设于所述后处理系统的出气通道。
可选的，所述节流阀包括：
进气节流阀，其通信连接于所述控制器，并设于所述发动机的进气通道；
排气节流阀，其通信连接于所述控制器，并其设于所述发动机的出气通道。
可选的，所述进气节流阀设于所述发动机的进气歧管或设于与所述进气歧管相连通的进气管上。
可选的，所述排气节流阀设于所述发动机的排气歧管或设于与所述排气歧管相连通的排气管上。
可选的，所述发动机为柴油机。
本实用新型第二方面提供了一种发送机后处理系统用热管理系统，包括上述的发送机后处理系统用热管理装置。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果如下：通过基于CE的热管理设计，在转化效率变化的过程中，进行热管理功能的开启和关闭，针对CE的不同等级，进入不同的热管理模式，可以有效的提高后处理的转化效率及温度，确保发动机满足氮氧物排放指标。
附图说明
图1为本实用新型的一个实施例发送机后处理系统用热管理装置的结构示意图；
图2为本实用新型的一个实施例发送机后处理系统用热管理装置的原理图；
图3为本实用新型的一实施例发送机后处理系统用热管理装置的流程图。
其中，1、控制器；2、进气节流阀；3、发动机；4、进气歧管；5、排气岐管；6、排气节流阀；7、后处理进口氮氧传感器；8、后处理系统；9、后处理系统进口温度传感器；10、后处理系统出口温度传感器；11、后处理出口氮氧传感器。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
图1为本实用新型的一个实施例发送机后处理系统用热管理装置的结构示意图；图2为本实用新型的一个实施例发送机后处理系统用热管理装置的原理图；图3为本实用新型的一实施例发送机后处理系统用热管理装置的流程图。
根据图1-3所示，本实用新型提供的一种发送机后处理系统用热管理装置，所述后处理系统8连接于发动机3的输出端，所述装置包括：
氮氧物传感器，数量设置为至少两个，分别设置于所述后处理系统8的进出口，用于对所述后处理系统8进出口的氮氧物含量进行监测；
节流阀，数量设置为至少两个，分别设置于发动机3输入端以及发动机3输出端；
控制器1，用于根据获取到的所述后处理系统8进出口的氮氧物含量，确定所述后处理系统8的氮氧物转化效率CE，并根据CE判定是否通过控制所述节流阀对所述发动机3进行热管理。
当然，在经过热管理后，若后处理系统8的CE表征为后处理系统8高效时，则控制器1控制退出该热管理模式，如：控制器1控制该节流阀根据生产需要自动控制开合度。
本实用新型通过控制器1采集到的关于后处理系统8的一定循环的氮氧物进、出口传感器测量值，计算后处理系统8的转化效率CE，如果检测到转化效率持续处于满足预设要求，即：后处理系统8的处于非高效之中，则进入热管理模式，以通过控制节流阀来调整发动机3运行状态，使后处理系统8的温度提高、氮氧转化效率CE提高，直到转化效率在一定循环内都可以处于高效状态时，再退出该功能。
就此，通过基于CE的热管理设计，在转化效率变化的过程中，进行热管理功能的开启和关闭，针对CE的不同等级，进入不同的热管理模式，可以有效的提高后处理的转化效率及温度，确保发动机3满足氮氧物排放指标。
在另一实施例中，该控制器1为行车电脑，当然，该控制器1可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，还可以为各种工业控制设备。
在另一实施例中，所述控制器1还包括：自适应式计算模块，用于判断所述CE与目标CE之间的差值是否满足预设条件；热管理模式选定模块，获取所述后处理系统8的温度，在确定所述差值满足预设要求的情况下，结合所述差值以及所述后处理系统8温度为所述发动机3配置对应的热管理模式，其中，所述热管理模式包括至少两种；控制模块，用于根据匹配的热管理模式，控制所述节流阀的开合度以对所述发动机3进行热管理。
具体的，节流阀设置于发动机3输入端以及发动机3输出端；通过节流阀的开度变化，控制发动机3工作过程的排气背压和/或出气背压。当车辆行驶在排气温度较低的工况下，则无法满足后处理正常工作的要求，此时，控制器1将会根据发动机3传感器反馈的信息，判断发动机3运行工况，通过指令，控制氮氧物传感器开度，从而实现后处理系统8能够在较高的转换效率下工作，降低尾气排放物，同时减少因后处理转换效率地而导致的二次污染。
在另一实施例中，所述后处理系统8包括：氧化催化剂模块DOC、颗粒过滤器DPF、选择性还原催化剂模块SCR+氨逃逸催化器ASC。
在另一实施例中，所述装置还包括：后处理系统8进口温度传感器，其通信连接于所述控制器1，并设于SCR+ASC系统的进气通道，用于对SCR+ASC系统的进气温度进行检测；后处理系统8出口温度传感器，其通信连接于所述控制器1，并设于SCR+ASC系统的出气通道，用于对SCR+ASC系统的出气温度进行检测。
在另一实施例中，所述氮氧物传感器包括：
后处理进口氮氧传感器7，其通信连接于所述控制器1，并设于所述后处理系统8的进气通道；后处理出口氮氧传感器11，其通信连接于所述控制器1，并其设于所述后处理系统8的出气通道。
在另一实施例中，所述节流阀包括：进气节流阀2，其通信连接于所述控制器1，并设于所述发动机3的进气通道；排气节流阀6，其通信连接于所述控制器1，并其设于所述发动机3的出气通道。
具体的，在另一实施例中，进气节流阀2设于发动机3的进气通道，排气节流阀6设于发动机3的出气通道，控制单元与进气节流阀2和排气节流阀6相接，控制器1与发动机3的后处理系统8上的中的后处理系统8进口温度传感器、后处理系统8出口温度传感器即氮氧物传感器相接，进气节流阀2设于发动机3的进气歧管4或设于与进气歧管4相连通的进气管上；在另一实施例中，进气节流阀2设于与进气歧管4相连通的进气管上；排气节流阀6设于发动机3的排气歧管或设于与排气歧管相连通的排气管上，在另一实施例中，排气节流阀6设于与排气歧管相连通的排气管上，进气歧管4上设有温度传感器以及压力传感器，以检测相应的温度及压力。
在另一实施例中，所述发动机3为柴油机。当然本实用新型的装置也可以用于对其他类型的发动机3进行管理，在此不做具体的限制。
根据图1-3所示，在本实用新型的另一个实施例中，本实用新型通过行车电脑采集到的一定循环的氮氧物进、出口传感器测量值，计算其转化效率CE，如果检测到转化效率持续处于非高效之中，则进入热管理模式，根据转化效率的高低(中效、高效)，结合后处理SCR的温度，进入不同的热管理调整模式(温和模式、激进模式)，以调整发动机3运行状态，使后处理温度提高、氮氧转化效率CE提高，直到转化效率在一定循环内都可以处于高效状态时，再退出该功能。
该循环包括了不同工况的运行时间占比，对氮氧物转化效率CE进行自适应调整，重新搭建计算CE，以初始模型作为前馈输入，对比CE实时计算值与设定目标值(CE高效设定值)，调整自适应式计算模块，确保循环内氮氧物转化效率CE与设定目标值的差值最小，从而再次确认发动机3运行模式(正常运转模式、热管理模式)。在此过程中，需要确保发动机3性能及排放能够满足要求。
当车辆运行时，行车电脑(ECU)将会根据发动机3传感器反馈的信息，收集该热管理模式所需要的各种参数，包括发动机3运行工况参数及各传感器读值参数，当一定循环内，发动机3运行工况使后处理处于持续低温情况，且氮氧物转化效率CE计算模块算出的值低于设定的高效值，发动机3将启用热管理模块，以提高后处理温度提高，确保后处理氮氧转化效率持续处于较高水平。
具体的，受发动机3工况影响，后处理SCR有时不能持续工作在高效氮氧转化效率下，导致后处理出口氮氧物排放高。
本实用新型会根据行车电脑收集发动机3运行信息，当累积运行工况满足要求后，系统会根据后处理进口氮氧传感器7(NOx In)和后处理系统8出口温度传感器(NOx Out)计算氮氧物转化效率(CE)。
若判定转化效率高效时，发动机3继续正常运行；若判定转化效率非高效时，发动机3将开启基于转化效率低的热管理模式：
如果转化效率处于中效，发动机3将根据后处理温度，进入热管理模式模式1，即温和模式，来缓慢提高后处理温度及氮氧转化效率；
如果转化效率处于低效，发动机3将根据后处理温度，进入热管理模式模式2，即激进模式，来快速提高后处理温度及氮氧转化效率。经过热管理后的转化效率，将再一次同高效设定值进行比较，以判断是否继续处于热管理中还是退出热管理。本实用新型将氮氧物高效作为设定值，使累积运行工况下的氮氧物转化效率值，逐渐逼近设定值，提高后处理温度及氮氧物转化效率，直至累积工况下，氮氧物转化效率达到高效，退出热管理模式，按发动机3正常模式运行，使得发动机3及整车可以在整个运行时间内，后处理氮氧排放污染物都可以在比较低的水平。
就此，通过基于氮氧物转化效率的热管理设计，在转化效率变化的过程中，进行热管理模式的开启和关闭，针对效率的不同等级，进入不同的热管理模式，可以有效的提高后处理的转化效率及温度，确保发动机3满足氮氧物排放指标。
在本实用新型的另一个实施例中，提供了一种发送机后处理系统用热管理系统，包括如以上任一实施例所述的发送机后处理系统用热管理装置。
本实施例中的发送机后处理系统用热管理系统所涉及的名词及实现原理具体可以参照上述实施例中的的一种发送机后处理系统用热管理装置，在此不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本实用新型所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种发送机后处理系统用热管理装置，其特征在于，所述后处理系统连接于发动机的输出端，所述装置包括：
氮氧物传感器，数量设置为至少两个，分别设置于所述后处理系统的进出口，用于对所述后处理系统进出口的氮氧物含量进行监测；
节流阀，数量设置为至少两个，分别设置于发动机输入端以及发动机输出端；
控制器，用于根据获取到的所述后处理系统进出口的氮氧物含量，确定所述后处理系统的氮氧物转化效率CE，并根据CE判定是否通过控制所述节流阀对所述发动机进行热管理。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制器还包括：
自适应式计算模块，用于判断所述CE与目标CE之间的差值是否满足预设条件；
热管理模式选定模块，获取所述后处理系统的温度，在确定所述差值满足预设要求的情况下，结合所述差值以及所述后处理系统温度为所述发动机配置对应的热管理模式，其中，所述热管理模式包括至少两种；
控制模块，用于根据匹配的热管理模式，控制所述节流阀的开合度以对所述发动机进行热管理。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述后处理系统包括：
氧化催化剂模块DOC、颗粒过滤器DPF、选择性还原催化剂模块SCR+氨逃逸催化器ASC。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：
后处理系统进口温度传感器，其通信连接于所述控制器，并设于SCR+ASC系统的进气通道，用于对SCR+ASC系统的进气温度进行检测；
后处理系统出口温度传感器，其通信连接于所述控制器，并设于SCR+ASC系统的出气通道，用于对SCR+ASC系统的出气温度进行检测。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述氮氧物传感器包括：
后处理进口氮氧传感器，其通信连接于所述控制器，并设于所述后处理系统的进气通道；
后处理出口氮氧传感器，其通信连接于所述控制器，并其设于所述后处理系统的出气通道。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述节流阀包括：
进气节流阀，其通信连接于所述控制器，并设于所述发动机的进气通道；
排气节流阀，其通信连接于所述控制器，并其设于所述发动机的出气通道。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述进气节流阀设于所述发动机的进气歧管或设于与所述进气歧管相连通的进气管上。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述排气节流阀设于所述发动机的排气歧管或设于与所述排气歧管相连通的排气管上。
9.根据权利要求1-8任一项所述的装置，其特征在于，所述发动机为柴油机。
10.一种发送机后处理系统用热管理系统，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述的发送机后处理系统用热管理装置。
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