尾气后处理系统及其控制方法与流程

1.本技术涉及发动机的尾气后处理领域，尤其涉及一种通过尾气后处理液与发动机尾气产生反应来进行无害化处理的尾气后处理系统及其控制方法。


背景技术：

2.现有的尾气后处理系统一般是根据发动机的工作状况计算尾气中污染物(氮氧化物)的流量，并以此将对应计量的尾气后处理液(例如，尿素水溶液)通过供给模块输送到喷射模块，然后由喷射模块将其喷射到排气管中，使其与尾气发生化学或物理反应而进行无害化处理。例如，柴油发动机尾气后处理scr(selective catalytic reduction)技术就是在催化剂的作用下利用还原剂将氮氧化物nox(例如no、no2)选择性地还原生成氮气和水。
3.在尾气后处理系统正常工作期间，喷射模块会喷射尾气后处理液，而在停止运行时，喷射模块中往往会残留少量的尾气后处理液。在低温(例如，零下11℃)环境下，残留的尾气后处理液会结冰、膨胀，而对尾气后处理系统的机械部件(例如，喷射模块)产生压力，从而造成损坏。所以，当关闭尾气后处理系统时，通常使供给模块反向运行，以便使残留的尾气后处理液从喷射模块、管路和供给模块回流到储罐中。这样，即使在低温下，也不会出现因尾气后处理液结冰而造成损坏的现象。然而，现有尾气后处理系统的回流操作是固定设置的，即使在环境温度高于尾气后处理液的冰点时，也会执行回流操作。所以，在较高温度的环境中，回流操作会造成能源的浪费。另外，由于回流操作还会使排气管中的腐蚀性气体被吸入喷射模块和管路中，而过多腐蚀性气体的吸入会带来腐蚀问题，影响设备的使用寿命。
4.因此，需要一种能精确控制尾气后处理过程中的回流操作的尾气后处理系统和控制方法。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种尾气后处理系统，以解决现有技术中的问题。
6.为此，根据本技术的一方面，提供了一种尾气后处理系统，包括：
7.储罐，用于存储尾气后处理液；
8.喷射模块，用于喷射出所述尾气后处理液；
9.供给模块，用于执行将所述尾气后处理液从所述储罐供应至所述喷射模块的供给操作和用于使所述尾气后处理液从所述喷射模块回流到所述储罐中的回流操作；和
10.控制模块，用于控制所述供给模块的所述供给操作和所述回流操作；
11.其中，所述尾气后处理系统还包括用于确定所述尾气后处理系统所处的地理区域的地理位置确定模块，且所述控制模块还被配置成能够至少根据所述所处的地理区域来控制所述供给模块是否执行所述回流操作。
12.根据本技术的另一方面，提供了一种用于上述尾气后处理系统的控制方法，所述控制方法包括：
13.通过地理位置确定模块确定所述尾气后处理系统所处的地理区域；
14.至少根据所述所处的地理区域，通过控制模块控制供给模块是否执行回流操作。
15.本技术的尾气后处理系统及其控制方法可以灵活地确定是否执行回流操作，从而节省能源和减轻腐蚀。
附图说明
16.下面将参照附图对本技术的示例性实施例进行详细描述，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本技术，而不是对本技术的范围作出限制，其中：
17.图1是根据本技术的一实施例的尾气后处理系统的示意性框图，其中还示出了发动机和催化还原装置以及相关的管路。
具体实施方式
18.下面结合示例详细描述本技术的优选实施例。在本技术的优选实施例中，以柴油发动机的尾气后处理系统为例对本技术进行描述。但是，本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本技术形成任何限制。此外，在不冲突的情况下，本技术的实施例及实施例中的特征可以相互组合。在附图中，为简要起见，省略了其它的部件，但这并不表明本技术的尾气后处理系统不可包括其它部件。
19.图1示出了根据本技术的一实施例的尾气后处理系统的示意性框图，其中还示出了发动机和催化还原装置以及相关的管路。如图1所示，柴油发动机10通过空气管11吸入空气，与燃料混合之后在发动机10内燃烧，所产生的尾气经上游排气管12从发动机10排出。在尾气流经上游排气管12时，尾气后处理液在尾气后处理系统的控制下进入上游排气管12并与尾气混合，然后进入scr催化还原装置20。经过催化还原反应之后，已进行无害化处理的尾气从下游排气管13排放到大气中。应指出的是，对于不同的催化还原装置，尾气后处理液也可以在不同的区段进入排气管。
20.本技术的尾气后处理系统一般包括用于存储尾气后处理液的储罐30、供给模块40、喷射模块50和控制模块60，其中喷射模块50用于喷射出尾气后处理液，供给模块40用于执行将尾气后处理液从储罐30供应至喷射模块50的供给操作和用于使尾气后处理液从喷射模块50回流到所述储罐30中的回流操作，控制模块60用于控制供给模块40的供给操作和回流操作。如图1所示，储罐30和供给模块40之间设有用于将尾气后处理液从储罐30抽吸到供给模块40的抽吸管路21和用于使尾气后处理液从供给模块40回流到储罐30中的回流管路23，且供给模块40和喷射模块50之间设有用于供给尾气后处理液的压力管路22。当然，压力管路22也可用于使尾气后处理液从喷射模块50回流。控制模块60可以通过第一线路31向供给模块40发送执行供给操作和回流操作的指令，且可以通过第二线路32向喷射模块50发送执行喷射的指令。应指出的是，控制模块60还可以发送执行进一步操作的指令，例如，用于改变尾气后处理液的供给量和喷射量的指令。控制模块60可以是单独的模块，也可以是发动机的电子控制单元ecu中的一部分。
21.根据本技术的一实施例，尾气后处理系统还包括用于确定尾气后处理系统所处的地理区域的地理位置确定模块70。具体地，地理位置确定模块70可以是比如gps、glonass、galileo或北斗卫星导航系统的接收机的地理位置感知模块。根据地理位置确定模块70所
接收到的卫星导航数据，可以确定尾气后处理系统所在的地理区域，例如，城市或省份。控制模块60还被配置成能够至少根据尾气后处理系统所处的地理区域来控制供给模块30是否执行回流操作。例如，当尾气后处理系统所在的地区是海南省，则控制模块60可以控制供给模块40不执行回流操作，因为海南省的每日最低气温远高于尾气后处理液的冰点。再例如，当尾气后处理系统所在的地区是西藏高海拔地区，则控制模块60可以控制供给模块40必须执行回流操作，因为此地的每日最低气温低于尾气后处理液的冰点。关于控制模块60如何根据所处的地理区域来控制供给模块40执行回流操作的进一步细节将在后面给出。
22.为便于控制模块60的运行，本技术的尾气后处理系统还包括存储模块80，其可存储有用于确定所处的地理区域的气温是否能够使尾气后处理液结冰的数据。存储模块80可以是单独的模块，也可以是控制模块60的一部分，如图1中所示。控制模块60可以根据存储模块80中存储的用于确定尾气后处理系统所处的地理区域的气温是否能够使尾气后处理液结冰的数据，向供给模块40发送相应的指令。
23.根据本技术的一个实施例，存储模块80中可以存储尾气后处理系统所处的地理区域的历史气温数据。一个地理区域的历史气温数据应包括该地理区域的至少一个记录周期(例如，一整年)的每日最低气温。这样，可以根据历史气温数据确定该地理区域的气温是否可能使尾气后处理液结冰。一个地理区域的历史气温数据可包括在该地理区域中多个记录周期的对应日期(是指年份不同，但月份和日相同的日期)的每日最低气温的平均值，例如，最近三年的对应日期的每日最低气温的历史平均值。
24.历史气温数据可以按照日期和每日最低气温相对应的查找表的形式存储在存储模块80中，这样控制模块60可以根据当前日期在存储模块80中查找相对应的历史气温数据，从而可以预测当前日期的每日最低气温。历史气温数据也可以按照每日最低气温拟合形成的曲线的形式存储在存储模块80中，例如，每个记录周期的每日最低气温曲线，这样控制模块60可以根据曲线的变化预测当前日期的每日最低气温。当然，这样的温度曲线也可以是多个记录周期内的对应日期的每日最低气温的平均值拟合形成的曲线。在本文中，每日最低气温可以是一个记录周期内的每日记录数据，也可以是多个记录周期内的对应日期的多日记录数据的平均值。
25.根据尾气后处理系统所处的地理区域的历史气温数据，控制模块60可以控制供给模块30是否执行回流操作。当一个地理区域的至少一个记录周期内的每日最低气温都大于尾气后处理液的冰点时，尾气后处理液没有结冰的危险，比如华南地区，因此，控制模块60控制供给模块40不执行回流操作；当一个地理区域的至少一个记录周期内的每日最低气温都小于尾气后处理液的冰点时，尾气后处理液极大可能会结冰，比如高海拔地区，因此，控制模块60控制供给模块40执行回流操作；当一个地理区域的至少一个记录周期内的一部分日期的每日最低气温大于尾气后处理液的冰点，另一部分日期的每日最低气温小于或等于尾气后处理液的冰点时，尾气后处理液存在一定的结冰风险，因此控制模块60可以结合当前日期来控制供给模块30是否执行回流操作。例如，通过确定当前日期是属于上述的哪一部分日期来确定是否执行回流操作。
26.根据本技术的另一实施例，存储模块80中可以存储尾气后处理系统所处的地理区域的与当前日期对应的是否执行回流操作的判断数据。例如，在存储模块80中存储有某一地理区域的按日期列出的每日是否执行回流操作的判断数据，该判断数据可以被表示为
“
是”和“否”、“1”和“0”等类似的表达形式。这样，当确定了尾气后处理系统所处的地理区域之后，控制模块60可以根据当前日期的判断数据来控制供给模块40是否执行回流操作。
27.作为一个示例，可以根据多个地理区域的历史气温数据，将多个地理区域划分为不同的组。这样，根据一个地理区域所处的组，可以确定是否需要执行回流操作。例如，多个地理区域可以被划分为至少三组地理区域，其中第一组地理区域被限定为其中该至少一个记录周期内的每日最低气温都大于尾气后处理液的冰点；第二组地理区域被限定为其中该至少一个记录周期内的每日最低气温都小于尾气后处理液的冰点；第三组地理区域被限定为其中该至少一个记录周期内的一部分日期的每日最低气温大于尾气后处理液的冰点，另一部分日期的每日最低气温小于或等于尾气后处理液的冰点。当然，多个地理区域可以被划分为两组地理区域，例如，将上述的第二组和第三组合并成一组。
28.基于尾气后处理系统所处的地理区域的分组数据，控制模块60可以执行不同的操作。例如，当所处的地理区域属于第一组地理区域时，控制模块60控制供给模块40不执行回流操作；当所处的地理区域属于第二组地理区域时，控制模块60控制供给模块40执行回流操作；当所处的地理区域属于第三组地理区域时，控制模块60通过将与当前日期对应的历史气温数据中的每日最低气温与尾气后处理液的冰点进行比较，来确定是否执行回流操作。具体而言，将与当前日期对应的历史气温数据中的每日最低气温与尾气后处理液的冰点进行比较，如果与当前日期对应的历史气温数据中的每日最低气温大于尾气后处理液的冰点，则不执行回流操作，反之，如果与当前日期对应的历史气温数据中的每日最低气温小于或等于尾气后处理液的冰点，则执行回流操作。
29.通过对多个地理区域分组，存储模块80中可以仅存储关于各个地理区域的分组数据，而不存储各个地理区域的历史气温数据，从而简化了所存储的数据。这些分组数据可以由尾气后处理系统的制造商根据各个地理区域的历史气温数据和尾气后处理液的冰点等信息按照上述的方式计算后输入存储模块80中。
30.下面以柴油发动机驱动的车辆为例来描述本技术的尾气后处理系统的运行过程和控制方法。
31.在尾气后处理系统正常运行时，尾气后处理液在供给模块40的抽吸力作用下从储罐30经抽吸管路21进入供给模块40，然后经压力管路22流入喷射模块50并被喷射入上游排气管12。
32.在尾气后处理系统准备停止运行而准备执行回流操作时，控制模块60从地理位置确定模块70接收信号，确定尾气后处理系统所处的地理区域。例如，通过gps模块，可以确定车辆行驶到了哪个省份或城市。
33.根据尾气后处理系统所处的地理区域，控制模块60可以控制供给模块40是否执行回流操作。
34.具体而言，控制模块60可以根据存储模块80中存储的用于确定尾气后处理系统所处的地理区域的气温是否能够使尾气后处理液结冰的数据，来控制供给模块30是否执行回流操作。
35.例如，存储模块80中存储的数据包括该地理区域的历史气温数据(包括至少一个记录周期内的每日最低气温)或该地理区域的与当前日期对应的是否执行回流操作的判断数据，控制模块60可以根据历史气温数据或判断数据，来控制供给模块30是否执行回流操
作。
36.这样，随着车辆行进到不同的地理区域，可以灵活地控制尾气后处理系统的回流操作，从而可以节省能源并减轻腐蚀。
37.在本技术的实施例中，尾气后处理液可以是尿素水溶液，当然也可以是其它的与尾气发生反应的催化还原剂或任意物质。针对不同的尾气后处理液，可以对其冰点进行现场标定，并将根据冰点的变化而重新计算的关于地理区域分组的数据和按日期列出的是否执行回流操作的判断数据存储在存储模块中。当然，也可以将关于冰点的数据存储在存储模块中。
38.以上结合具体实施例对本技术进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本技术的限制。例如，在优选实施例中以用于柴油发动机尾气后处理的尾气后处理系统为例对本技术进行了描述，但是，不仅在发动机领域，在任何采用尾气后处理液对尾气进行后处理的领域，都可获得应用。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本技术的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本技术的范围。