后处理喷射系统、车辆及控制方法与流程

1.本发明属于车辆尾气后处理技术领域，具体涉及一种后处理喷射系统、车辆及控制方法。


背景技术：

2.目前柴油机普遍采用选择性催化还原(scr)技术路线，即将标准车用尿素水溶液喷射到排气中，使用其分解产生的氨气对nox进行选择性催化还原，生成无害的氮气和水。另一种固态氨存储技术是使用固体材料吸附和释放氨气，固态氨系统(也称固态scr系统)会在车辆上装备一个装有固态材料的圆筒。在车辆运行时，加热该材料以释放氨气并通过控制阀定量喷射进排气管中。
3.但是一般的尾气尿素处理技术不能够实现低温和低速工况下的尾气净化，低温scr效率较低。而固态氨存储技术相较于现有的尿素喷射技术的优势主要在低温阶段，且实现高技术需要将现有的尿素系统彻底更换为固态氨技术，成本高，可行性较低，且该技术在中高温阶段对比尿素技术没有明显的优势。


技术实现要素：

4.本发明的目的是至少解决现有尾气处理的scr催化单元低温scr效率较低的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
5.本发明的第一方面提出了一种后处理喷射系统，包括：
6.尾气管路，所述尾气管路的进气端设有温度传感器，所述尾气管路的出气端设有控制阀；
7.气液双喷射装置，所述气液双喷射装置与所述尾气管路相连通且远离所述控制阀设置，所述气液双喷射装置包括喷射器、尿素喷射组件和氨气喷射组件，所述尿素喷射组件和所述氨气喷射组件均通过所述喷射器与所述尾气管路相连通；
8.低温scr催化器，所述低温scr催化器的进气端与所述控制阀的第一出气端相连接；
9.高温scr催化组件，所述高温scr催化组件的第一进气端与所述控制阀的第二出气端相连通，所述高温scr催化组件的第二进气端与所述低温scr催化器的出气端相连通，所述高温scr催化组件的出气端与大气相连通。
10.通过使用本技术方案中的后处理喷射系统，采用尾气管路、气液双喷射装置、低温scr催化器和高温scr催化组件的组合结构，能够根据尾气管路进气端的温度传感器进行对尾气的温度检测，从而选择进行氨气喷射或者尿素喷射，并通过控制阀对应开启后续的不同温度的催化器(高温scr催化组件或低温scr催化器)，这样可以解决车辆怠速低速和冷启动阶段，scr催化器nox转化效率和尿素起喷温度低的问题，本发明的系统能够降低起喷温度，提升低温scr效率，实现nox的超低排放。
11.另外，根据本发明的后处理喷射系统，还可具有如下附加的技术特征：
12.在本发明的一些实施方式中，所述尿素喷射组件包括尿素箱、尿素进液管和尿素回液管，所述尿素箱和所述喷射器分别通过所述尿素进液管和所述尿素回液管相连通。
13.在本发明的一些实施方式中，所述氨气喷射组件包括氨气罐和氨气管，所述氨气罐和所述喷射器通过所述氨气管相连通。
14.在本发明的一些实施方式中，所述尾气管路上还设有布气板，所述布气板设于所述气液双喷射装置和所述控制阀之间。
15.在本发明的一些实施方式中，所述高温scr催化组件包括高温scr催化器，所述高温scr催化器的进气端与所述第二出气端相连通，所述高温scr催化器的出气端与大气相连接。
16.在本发明的一些实施方式中，所述高温scr催化组件包括外壳，所述外壳套设于所述高温scr催化器的外部且与所述高温scr催化器之间设有流动腔体，所述流动腔体的进气端与所述低温scr催化器的出气端相连通，所述流动腔体的出气端与大气相连通。
17.在本发明的一些实施方式中，所述高温scr催化组件和所述控制阀之间还设有尿素混合器。
18.在本发明的一些实施方式中，所述温度传感器、所述控制阀和所述喷射器均与控制中心相连接。
19.本发明还提出了一种车辆，具有上述的后处理喷射系统。
20.本发明还提出了一种后处理喷射系统的控制方法，根据上述的后处理喷射系统进行实施，包括：
21.根据车辆处于怠速或冷启动或低温低负荷状态，获取温度传感器的温度值；
22.根据所述温度值大于温度预设值，控制喷射器和尿素喷射组件进行作业，并控制控制阀打开第二出口端，关闭第一出口端；
23.根据所述温度值小于所述温度预设值，控制所述喷射器和氨气喷射组件进行作业，并控制所述控制阀打开所述第一出口端，关闭所述第二出口端。
附图说明
24.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
25.图1示意性地示出了根据本发明实施方式的后处理喷射系统的整体结构示意图；
26.图2示意性地示出了根据本发明实施方式的后处理喷射系统的控制流程示意图。
27.附图中各标号表示如下：
28.10：尾气管路、11：温度传感器、12：控制阀、13：布气板、14：尿素混合器；
29.20：气液双喷射装置、21：喷射器、221：氨气管、231：尿素进液管、232：尿素回液管；
30.30：低温scr催化器；
31.40：高温scr催化组件、41：高温scr催化器、42：外壳、43：流动腔体。
具体实施方式
32.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公
开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
33.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
34.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
35.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
36.图1示意性地示出了根据本发明实施方式的后处理喷射系统的整体结构示意图。如图1所示，本发明提出了一种后处理喷射系统。本发明中的后处理喷射系统包括尾气管路10、气液双喷射装置20、低温scr催化器30和高温scr催化组件40，尾气管路10的进气端设有温度传感器11，尾气管路10的出气端设有控制阀12，气液双喷射装置20与尾气管路10相连通且远离控制阀12设置，气液双喷射装置20包括喷射器21、尿素喷射组件和氨气喷射组件，尿素喷射组件和氨气喷射组件均通过喷射器21与尾气管路10相连通，低温scr催化器30的进气端与控制阀12的第一出气端相连接，高温scr催化组件40的第一进气端与控制阀12的第二出气端相连通，高温scr催化组件40的第二进气端与低温scr催化器30的出气端相连通，高温scr催化组件40的出气端与大气相连通。
37.通过使用本技术方案中的后处理喷射系统，采用尾气管路10、气液双喷射装置20、低温scr催化器30和高温scr催化组件40的组合结构，能够根据尾气管路10进气端的温度传感器11进行对尾气的温度检测，从而选择进行氨气喷射或者尿素喷射，并通过控制阀12对应开启后续的不同温度的催化器(高温scr催化组件40或低温scr催化器30)，这样可以解决车辆怠速低速和冷启动阶段，scr催化器nox转化效率和尿素起喷温度低的问题，本发明的系统能够降低起喷温度，提升低温scr效率，实现nox的超低排放。
38.具体地，本发明中的低温scr催化器30的催化剂为低温催化剂，可以在较低的温度50℃
‑
100℃左右开始发生scr反应，车辆启动时由于温度低，不满足尿素分解的温度要求，因此此时采用nh3
‑
scr反应。
39.在本发明的一些实施方式中，如图1所示，尿素喷射组件包括尿素箱、尿素进液管231和尿素回液管232，尿素箱和喷射器21分别通过尿素进液管231和尿素回液管232相连通。本实施方式中的尿素箱用于向尾气管路10提供尿素溶液，以便进行后续的高温下尾气的scr催化作业。另外，尿素回液管232和尿素进液管231用于尿素的循环流动。
40.在本发明的一些实施方式中，如图1所示，氨气喷射组件包括氨气罐和氨气管221，氨气罐和喷射器21通过氨气管221相连通。氨气罐用于氨气的提供，并进行后续的低温下尾气的scr催化作业。另外，氨气管221用于连接氨气罐和喷射器21。
41.具体地，本发明中的氨气罐也可以为其他的储氨装置，尿素箱也可以为其他的储尿素装置，任何用于存储氨气和尿素的装置均属于本发明的保护范围。
42.具体地，本发明中的喷射器21能够实现尿素喷射组件和氨气喷射组件的切换喷射，在检测到温度传感器11的温度低于温度预设值时，喷射器21切换到氨气喷射组件，并进行氨气的提供操作。在检测到温度传感器11的温度高于温度预设值时，喷射器21切换到尿素喷射组件，并进行尿素的提供操作
43.在本发明的一些实施方式中，如图1所示，尾气管路10上还设有布气板13，布气板13设于气液双喷射装置20和控制阀12之间。布气板13能够对通过尾气管路10的液体或气体进行匀压，让通过布气板13的气流或液流速度趋向均匀一致，提升了稳定性和可靠性。
44.在本发明的一些实施方式中，如图1所示，高温scr催化组件40包括高温scr催化器41，高温scr催化器41的进气端与第二出气端相连通，高温scr催化器41的出气端与大气相连接。本实施方式中的高温scr催化器41的催化剂为高温催化剂，可以在较低的温度185℃
‑
250℃左右开始发生scr反应，由于车辆运行一端时间后尾气温度变高，不满足氨气分解的温度要求，因此采用urea
‑
scr反应。
45.在本发明的一些实施方式中，如图1所示，高温scr催化组件40包括外壳42，外壳42套设于高温scr催化器41的外部且与高温scr催化器41之间设有流动腔体43，流动腔体43的进气端与低温scr催化器30的出气端相连通，流动腔体43的出气端与大气相连通。低温scr催化器30反应完成后的尾气并不会直接排放，而是经管路进入外壳42和高温scr催化器41之间的流动腔体43进行换热，可以有效利用余热加热高温scr催化器41，避免当排气温度达到氨气切换尿素的时候，高温scr催化器41的催化剂床层温度没有达到反应温度，造成排放波动，提升了可靠性。
46.在本发明的一些实施方式中，如图1所示，高温scr催化组件40和控制阀12之间还设有尿素混合器14。尿素混合器14能够将尾气和尿素进行充分混合，并最终进入到高温scr催化器41内进行充分催化反应，提升了催化效率。
47.在本发明的一些实施方式中，温度传感器11、控制阀12和喷射器21均与控制中心相连接。
48.本发明还提出了一种车辆，具有上述的后处理喷射系统。
49.通过使用本技术方案中的车辆，采用尾气管路10、气液双喷射装置20、低温scr催化器30和高温scr催化组件40的组合结构，能够根据尾气管路10进气端的温度传感器11进
行对尾气的温度检测，从而选择进行氨气喷射或者尿素喷射，并通过控制阀12对应开启后续的不同温度的催化器(高温scr催化组件40或低温scr催化器30)，这样可以解决车辆怠速低速和冷启动阶段，scr催化器nox转化效率和尿素起喷温度低的问题，本发明的系统能够降低起喷温度，提升低温scr效率，实现nox的超低排放。
50.本发明还提出了一种后处理喷射系统的控制方法，如图1和2所示，根据上述的后处理喷射系统进行实施，包括：
51.根据车辆处于怠速或冷启动或低温低负荷状态，获取温度传感器11的温度值；
52.根据温度值大于温度预设值，控制喷射器21和尿素喷射组件进行作业，并控制控制阀12打开第二出口端，关闭第一出口端；
53.根据温度值小于温度预设值，控制喷射器21和氨气喷射组件进行作业，并控制控制阀12打开第一出口端，关闭第二出口端。
54.通过使用本技术方案中的后处理喷射系统的控制方法，采用尾气管路10、气液双喷射装置20、低温scr催化器30和高温scr催化组件40的组合结构，能够根据尾气管路10进气端的温度传感器11进行对尾气的温度检测，从而选择进行氨气喷射或者尿素喷射，并通过控制阀12对应开启后续的不同温度的催化器(高温scr催化组件40或低温scr催化器30)，这样可以解决车辆怠速低速和冷启动阶段，scr催化器nox转化效率和尿素起喷温度低的问题，本发明的系统能够降低起喷温度，提升低温scr效率，实现nox的超低排放。
55.具体地，如图1和2所示，本实施方式通过台架试验需要预先标定温度传感器11后，控制阀12开关控制值输入温度控制值t0。当后处理系统有尾气通入时，控制中心会判断温度传感器11信号t，若t<t0，控制阀12打开第一出口端，关闭第二出口端，即进行低温scr催化器30的催化反应，同时气液喷射装置的喷射器21和氨气喷射组件进行作业，即进行氨气喷射，此时的低温scr催化器30进行nh3
‑
scr反应。当控制中心接收到温度传感器11信号t，若t>t0，控制阀12打开第二出口端，关闭第一出口端，即进行高温scr催化器41的催化反应，同时气液喷射装置的喷射器21和尿素喷射组件进行作业，即进行尿素喷射，此时的scr催化器进行urea
‑
scr反应。
56.具体地，如图2所示，本发明的后处理喷射系统的整体控制流程为：
57.冷启动状态下，当发动机点火时，控制阀12开启低温scr催化器30回路，关闭高温scr催化器41回路，尾气和气液双喷装置的氨气混合后进入低温scr催化器30内部，发生低温选择性催化反应。当发动机运行一段时间后，后处理排温(即温度传感器11的温度值)升高至尿素起喷温度，且高温scr催化器41的床层温度达到scr反应温度，控制阀12关闭低温scr催化器30回路，开启高温scr催化器41回路，尾气进入高温scr催化器41，发生高温选择性催化反应。
58.发动机怠速情况下，控制中心监测到发动机排温低于t0时，控制阀12开启低温scr催化器30回路，关闭高温scr催化器41回路，尾气和气液双喷装置的氨气混合后进入低温scr催化器30内部，发生低温选择性催化反应。当发动机结束怠速，完成发动机状态判断后，当温度大于t0时，控制阀12关闭低温scr催化器30回路，开启高温scr催化器41回路，尾气进入高温scr催化器41，发生高温选择性催化反应。
59.当发动机长时间低速低负荷运行时，首先完成状态判断，当排气温度小于t0时，控制阀12开启低温scr催化器30回路，关闭高温scr催化器41回路，尾气和气液双喷装置的氨
气混合后进入低温scr催化器30内部。当发动机结束低速低负荷状态时，完成发动机状态判断后，当温度大于t0时，控制阀12关闭低温scr催化器30回路，开启高温scr催化器41回路，尾气进入高温scr催化器41，发生高温选择性催化反应。
60.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。