一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)及尾氣處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車尾氣技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)及尾氣處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002]為了滿足排放標(biāo)準(zhǔn),汽車中一般安裝有發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣是一種由不同成分組成的混合物，不僅包含諸如一氧化碳(CO)、未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx)的氣態(tài)排放物，還含有固體顆粒物。發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)的作用就在于去除排氣中的氣態(tài)及固態(tài)污染物，從而減少對(duì)大氣的影響。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)公開的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)一般包括氧化催化器(DOC)、顆粒物過濾器(DPF)以及選擇性催化氧化系統(tǒng)(SCR)等，首先使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣經(jīng)過氧化催化器將NO氧化為NO2,然后與噴射尿素生成的NH3共同進(jìn)入選擇性催化氧化系統(tǒng)將NO x氧化，最后經(jīng)過顆粒物過濾器去除固體顆粒物，從而將發(fā)動(dòng)機(jī)排氣凈化。但是，在特定工況下，如發(fā)動(dòng)機(jī)在中低負(fù)荷下運(yùn)行，排氣溫度在250?350°C條件下時(shí)，上述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)的處理效率較低，尤其是SCR轉(zhuǎn)化效率不夠高，從而造成尾氣中NOx和氨泄漏。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的N0X，目前一般是利用體積分?jǐn)?shù)為32.5%的尿素水溶液，將呢在SCR中還原為N#P H2O,即選擇性催化還原。
[0005]SCR中的主要反應(yīng)如下:
[0006]4NH3+4N0+02—4N2+6H20 (I)
[0007]4NH3+2N0+2N02—4N2+6H20 (2)
[0008]4NH3+3N02—3.5N2+6H20 (3)
[0009]反應(yīng)⑴稱為標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)，反應(yīng)⑵稱為快速SCR反應(yīng)，反應(yīng)⑶是緩慢SCR反應(yīng)，該反應(yīng)速度較慢，使得總體轉(zhuǎn)化效率降低。研究表明，快速SCR反應(yīng)可以在較低溫度下進(jìn)行，并且在較低溫度下反應(yīng)的速度是標(biāo)準(zhǔn)SCR反應(yīng)的17倍，因此提高NOx*顯2的比例可以使SCR在較低溫度下進(jìn)行快速SCR反應(yīng)，有利于提高NOx的轉(zhuǎn)化效率。同時(shí)，當(dāng)NO和NO 2的比例為1:1時(shí)，主要進(jìn)行反應(yīng)(2)，能有效提高SCR反應(yīng)效率。
[0010]柴油機(jī)原始排放中NO2占NO ,的比例達(dá)到10 %到30 %，而DOC具有強(qiáng)氧化性，可以將NO氧化為NO2，從而在特定工況下使NOx* NO2的比例超過50%，此時(shí)反應(yīng)(3)占主導(dǎo)地位，使總體SCR轉(zhuǎn)化效率降低，因此，本發(fā)明人考慮可以通過閉環(huán)控制SCR前的NOx中NO 2的比例，使其維持在0.5左右，使反應(yīng)(2)占主導(dǎo)地位，從而提高SCR轉(zhuǎn)化效率。
[0011]有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)及尾氣處理方法，所述發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)的SCR轉(zhuǎn)化效率較高，減少了尾氣中NOx和氨泄漏。
[0012]本發(fā)明提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)，包括氧化催化器、顆粒物過濾器和選擇性催化氧化系統(tǒng)，還包括:
[0013]與所述氧化催化器并聯(lián)設(shè)置的排氣通道，所述排氣通道上設(shè)置有電磁閥；
[0014]用于控制所述電磁閥的控制裝置。
[0015]優(yōu)選的，所述控制裝置包括:
[0016]信號(hào)獲取單元，所述信號(hào)獲取單元用于獲取信號(hào)并將所述信號(hào)發(fā)送給信號(hào)處理單元，所述信號(hào)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量、EGR閥開度、尾氣質(zhì)量流量、DOC上游尾氣溫度和電磁閥開度；
[0017]信號(hào)處理單元，所述信號(hào)處理單元用于對(duì)所述信號(hào)以及預(yù)設(shè)的電磁閥橫截面積和預(yù)設(shè)的氧化催化器橫截面積進(jìn)行處理得到DOC下游尾氣中NO2占NO x的體積比，并將其發(fā)送給數(shù)據(jù)比較單元；
[0018]數(shù)據(jù)比較單元，所述數(shù)據(jù)比較單元用于將所述DOC下游尾氣中NO2占NO x的體積比與預(yù)設(shè)的勵(lì)2占NO x的體積比進(jìn)行比較，并將得到的比較結(jié)果發(fā)送給控制單元；
[0019]控制單元，所述控制單元用于依據(jù)所述比較結(jié)果對(duì)電磁閥進(jìn)行控制。
[0020]優(yōu)選的，所述信號(hào)獲取單元包括:
[0021]第一信號(hào)獲取子單元，所述第一信號(hào)獲取子單元用于獲取第一信號(hào)，所述第一信號(hào)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量和EGR閥開度；
[0022]第二信號(hào)獲取子單元，所述第二信號(hào)獲取子單元用于獲取第二信號(hào)和第三信號(hào)，所述第二信號(hào)包括尾氣質(zhì)量流量和DOC上游尾氣溫度，所述第三信號(hào)包括電磁閥開度。
[0023]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理單元包括:第一信號(hào)處理子單元、第二信號(hào)處理子單元和第三信號(hào)處理子單元；
[0024]所述第一信號(hào)處理子單元對(duì)接收到的第一信號(hào)進(jìn)行查詢和/或計(jì)算得到初始排放尾氣中勵(lì)2占NO ,的體積比，并將其發(fā)送給第三信號(hào)處理子單元；
[0025]所述第二信號(hào)處理子單元對(duì)接收到的第二信號(hào)進(jìn)行查詢和/或計(jì)算得到經(jīng)過氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值，并將其發(fā)送給第三信號(hào)處理子單元；
[0026]所述第三信號(hào)處理子單元對(duì)接收到的第三信號(hào)、初始排放尾氣中NO2SNOx的體積t匕、所述經(jīng)過氧化催化器后NO氧化成NO2的比例值以及預(yù)設(shè)的電磁閥橫截面積和預(yù)設(shè)的氧化催化器橫截面積進(jìn)行計(jì)算，得到DOC下游尾氣中勵(lì)2占NOx的體積比。
[0027]優(yōu)選的，所述信號(hào)處理單元還包括第四信號(hào)處理子單元，所述第四信號(hào)處理子單元接收第三信號(hào)處理子單元發(fā)送的DOC下游尾氣中NO2占NO x的體積比，并將其發(fā)送給數(shù)據(jù)比較單元。
[0028]優(yōu)選的，所述信號(hào)獲取單元還包括第三信號(hào)獲取子單元；所述信號(hào)處理單元還包括第五信號(hào)處理子單元；
[0029]所述第三信號(hào)獲取子單元用于獲取第四信號(hào)，并將所述第四信號(hào)發(fā)送給第五信號(hào)處理子單元，所述第四信號(hào)包括顆粒物過濾器的平均溫度和顆粒物過濾器的碳載量；
[0030]所述第五信號(hào)處理子單元對(duì)所述第四信號(hào)進(jìn)行查詢和/或計(jì)算，分別得到經(jīng)過顆粒物過濾器后NO轉(zhuǎn)化為NO2的比例和經(jīng)過顆粒物過濾器后NO 2轉(zhuǎn)化為NO的比例，并將所述經(jīng)過顆粒物過濾器后NO轉(zhuǎn)化為勵(lì)2的比例和經(jīng)過顆粒物過濾器后NO 2轉(zhuǎn)化為NO的比例發(fā)送給第四信號(hào)處理子單元；
[0031 ] 所述第四信號(hào)處理子單元對(duì)所述DOC下游尾氣中NO2占NO x的體積比、經(jīng)過顆粒物過濾器后NO轉(zhuǎn)化為勵(lì)2的比例和經(jīng)過顆粒物過濾器后NO 2轉(zhuǎn)化為NO的比例進(jìn)行計(jì)算，得到SCR上游尾氣中勵(lì)2占NO#體積比，并將其發(fā)送給數(shù)據(jù)比較單元。
[0032]本發(fā)明還提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理方法，包括:將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣依次經(jīng)過氧化催化器和排氣通道、顆粒物過濾器和選擇性催化氧化系統(tǒng)進(jìn)行處理，所述氧化催化器和排氣通道并聯(lián)設(shè)置；在處理過程中，控制裝置獲取信號(hào)，并對(duì)所述信號(hào)以及預(yù)設(shè)的電磁閥橫截面積和預(yù)設(shè)的氧化催化器橫截面積進(jìn)行處理，得到DOC下游尾氣中勵(lì)2占體積比；然后將所述DOC下游尾氣中NO2占NO x的體積比與預(yù)設(shè)的NO 2占NO x的體積比進(jìn)行比較，并根據(jù)得到的比較結(jié)果對(duì)設(shè)置在排氣通道上的電磁閥進(jìn)行控制，使進(jìn)入選擇性催化氧化系統(tǒng)的尾氣中NO2占NO x的體積比在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；
[0033]所述信號(hào)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、發(fā)動(dòng)機(jī)噴油量、EGR閥開度、尾氣質(zhì)量流量、DOC上游尾氣溫度和電磁閩開度。
[0034]優(yōu)選的，所述控制裝置還獲取顆粒物過濾器的平均溫度信號(hào)和顆粒物過濾器的碳載量信號(hào)，依據(jù)所述顆粒物過濾器的平均溫度信號(hào)和顆粒物過濾器的碳載量信號(hào)進(jìn)行處理，分別得到經(jīng)過顆粒物過濾器后NO轉(zhuǎn)化為顯2的比例和經(jīng)過顆粒物過濾器后NO 2轉(zhuǎn)化為NO的比例，并依據(jù)所述DOC下游尾氣中NO2占NOx的體積比信號(hào)、經(jīng)過顆粒物過濾器后NO轉(zhuǎn)化為勵(lì)2的比例和經(jīng)過顆粒物過濾器后NO 2轉(zhuǎn)化為NO的比例進(jìn)行處理，得到SCR上游尾氣中NO2占NO x的體積比，然后將SCR上游尾氣中NO 2占NO x的體積比與預(yù)設(shè)的NO 2占NO x的體積比進(jìn)行比較，并根據(jù)得到的比較結(jié)果對(duì)電磁閥進(jìn)行控制。
[0035]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在包括氧化催化器、顆粒物過濾器和選擇性催化氧化系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣處理系統(tǒng)中與氧化催化器并聯(lián)設(shè)置一個(gè)具有電磁閥的排氣通道，并通過控制裝置對(duì)電磁閥進(jìn)行控制，從而調(diào)節(jié)經(jīng)過氧化催化器處理后尾氣中勵(lì)2占NO ,的體積比，使進(jìn)入選擇性催化氧化系統(tǒng)的尾氣中勵(lì)2占NO ,的體積比維持在0.5左右，使快速SCR反應(yīng)
(2)占主導(dǎo)地位，提高SCR轉(zhuǎn)化效率，減少尾氣中NOx和氨泄漏。具體而言，本發(fā)明將發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣依次經(jīng)過并聯(lián)設(shè)置的氧化催化器和排氣通道、顆粒物過濾器和選擇性催化氧化系統(tǒng)進(jìn)行處理，在處理過程中，控制裝置獲取信號(hào)，并對(duì)所述信號(hào)以及預(yù)設(shè)的電磁閥橫截面積和預(yù)設(shè)的氧化催化器橫截面積進(jìn)行處理，得到DOC下游尾氣中勵(lì)2占體積比；然后根據(jù)所述DOC下游尾氣中NO2占NO x的體積比預(yù)估得到SCR上游尾氣中NO 2占NO x的體積比，并將SCR上游尾氣中勵(lì)2占NO x的體積比與預(yù)設(shè)的NO 2占NO x的體積比進(jìn)行比較，并根據(jù)得到的比較結(jié)果對(duì)設(shè)置在排氣通道上的電磁閥進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)經(jīng)過氧化催化器和排氣通道的尾氣量，使進(jìn)入選擇性催化氧化系統(tǒng)的尾氣中NO2占體積比在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，從而提高SCR轉(zhuǎn)化效率，減少尾氣中NOx和氨泄漏