CN109252922A - 选择性催化还原装置主动除结晶*** - Google Patents
选择性催化还原装置主动除结晶*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN109252922A CN109252922A CN201710574109.XA CN201710574109A CN109252922A CN 109252922 A CN109252922 A CN 109252922A CN 201710574109 A CN201710574109 A CN 201710574109A CN 109252922 A CN109252922 A CN 109252922A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- crystallization
- catalytic reduction
- amount
- reduction device
- selective catalytic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 57
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims abstract description 103
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims abstract description 103
- ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N isocyanuric acid Chemical compound OC1=NC(O)=NC(O)=N1 ZFSLODLOARCGLH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims abstract description 52
- OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H cerium(3+);trisulfate Chemical compound [Ce+3].[Ce+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O OZECDDHOAMNMQI-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims abstract description 30
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims description 66
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 63
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 14
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 14
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 12
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 claims description 11
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 10
- 230000001186 cumulative effect Effects 0.000 claims description 9
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 7
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 37
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 17
- 238000001321 HNCO Methods 0.000 description 12
- OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N Isocyanic acid Chemical compound N=C=O OWIKHYCFFJSOEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 11
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 8
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 2
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 2
- 150000007973 cyanuric acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N biuret Chemical compound NC(=O)NC(N)=O OHJMTUPIZMNBFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 230000019771 cognition Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N glycolonitrile Natural products N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000010705 motor oil Substances 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000000505 pernicious effect Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 210000002700 urine Anatomy 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/2073—Selective catalytic reduction [SCR] with means for generating a reducing substance from the exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
- F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
- F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2260/00—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for
- F01N2260/04—Exhaust treating devices having provisions not otherwise provided for for regeneration or reactivation, e.g. of catalyst
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2430/00—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics
- F01N2430/08—Influencing exhaust purification, e.g. starting of catalytic reaction, filter regeneration, or the like, by controlling engine operating characteristics by modifying ignition or injection timing
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
- F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
一种SCR装置主动除结晶***包括：除结晶控制单元(6)，以及分别与除结晶控制单元连接的信息采集部和除结晶执行部；其中，所述信息采集部采集选择性催化还原装置(4)中与三聚氰酸结晶沉积相关的信息；所述除结晶控制单元基于来自所述信息采集部的信息确定选择性催化还原装置(4)中三聚氰酸结晶的沉积量，并在确定的沉积量大于预定值时发出启动主动除结晶操作的指令；所述除结晶执行部基于来自所述除结晶控制单元的指令而将选择性催化还原装置(4)内部的温度达到大约350℃以上而使得三聚氰酸结晶分解并随尾气排出。
Description
技术领域
本申请涉及一种用于在发动机、尤其是柴油发动机尾气后处理***的选择性催化还原装置中去除结晶的技术。
背景技术
发动机、尤其是柴油发动机尾气中包含NOx、HC、CO等有害成分。近年来，随着环保意识的增强，越来越严格的排放标准被执行，例如欧四、欧五、欧六等。
为了降低尾气中的有害成分，可选择适当的尾气后处理技术，以将发动机排出的有害气体量降低。现有的尾气后处理***中常包括选择性催化还原(SCR)装置，用于利用作为还原剂的尿素选择性地与尾气中的NOx起反应生成反应并生成无毒无污染的N2和H2O。
现已发现，在SCR装置会产生结晶。这种结晶会沉积在SCR装置中以及下游侧排气管段的管壁上，结晶可能会随时间逐渐增多，导致排气管趋向于堵塞而流动不畅，以及导致排气管中的传感器被结晶覆盖而检测精度下降，从而影响整个尾气后处理***的DeNOx功能。
SCR装置产生的结晶常被认为是低温下产生的尿素结晶，并且提出了各种去除尿素结晶的方法。然而，尿素结晶容易挥发，即使是在正常的尾气温度作用下也容易挥发。因此，SCR装置产生的长期积累的结晶并非尿素结晶，而是尾气选择性催化还原反应的副产物的结晶。因此，去除这种反应副产物的结晶对于SCR装置的性能和使用寿命来说是有意义的。
发明内容
因此，本申请的一个目的是提供一种用于去除尾气选择性催化还原反应的副产物的结晶的途径。
本申请在其一个方面提供了一种用于发动机、尤其是柴油发动机尾气后处理***中的选择性催化还原装置主动除结晶***，其包括：除结晶控制单元，以及分别与除结晶控制单元连接的信息采集部和除结晶执行部；
其中，所述信息采集部采集选择性催化还原装置中与三聚氰酸结晶沉积相关的信息；
所述除结晶控制单元基于来自所述信息采集部的信息确定选择性催化还原装置中三聚氰酸结晶的沉积量，并在确定的沉积量大于预定值时发出启动主动除结晶操作的指令；
所述除结晶执行部基于来自所述除结晶控制单元的启动主动除结晶操作的指令而将选择性催化还原装置内部的温度达到大约350℃以上，使得三聚氰酸结晶分解并随尾气排出。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部采集下述信息：尾气温度、流量；尿素喷射剂量；选择性催化还原装置上游侧和下游侧的NOx含量。
根据一种可行实施方式，所述除结晶控制单元通过下式估算三聚氰酸结晶沉积量：
三聚氰酸结晶沉积量＝尿素总喷射量-起反应尿素量-泄漏消耗的尿素量
其中，尿素总喷射量根据每次尿素喷射剂量累计确定，起反应尿素量根据选择性催化还原装置上游侧和下游侧的NOx含量、尾气流量来确定，泄漏消耗的尿素量通过模型来标定。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部还采集下述信息：尾气后处理***的结构参数；环境条件。
根据一种可行实施方式，所述除结晶控制单元通过下式估算三聚氰酸结晶沉积量：
三聚氰酸结晶沉积量＝尿素总喷射量-起反应尿素量-泄漏消耗的尿素量+基于结构和环境因素的修正量
其中，尿素总喷射量根据每次尿素喷射剂量累计确定，起反应尿素量根据选择性催化还原装置上游侧和下游侧的NOx含量、尾气流量来确定，泄漏消耗的尿素量通过模型来标定，基于结构和环境因素的修正量是考虑发动机尾气后处理***的结构以及外界环境因素对选择性催化还原装置中三聚氰酸结晶沉积量的影响而设定的量值。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部采集下述信息：选择性催化还原装置上游侧和下游侧的压差；所述除结晶控制单元基于选择性催化还原装置上游侧和下游侧的压差估算结晶沉积量。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部采集发动机累计工作时间；所述除结晶控制单元基于发动机累计工作时间估算结晶沉积量。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部采集发动机在三聚氰酸结晶容易生成的尾气温度区间内的累计工作时间。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部采集发动机在132℃至300℃、尤其是160℃至300℃、特别是200℃至280℃的尾气温度区间内的累计工作时间。
根据一种可行实施方式，所述信息采集部包括检测选择性催化还原装置或其下游侧排气管段中结晶沉积量的结晶沉积量传感器(例如射频传感器)；所述除结晶控制单元基于结晶沉积量传感器的检测结果确定结晶沉积量。
根据一种可行实施方式，所述除结晶执行部为配备给选择性催化还原装置的加热器，其能够在所述除结晶控制单元的指令下直接加热选择性催化还原装置。
根据一种可行实施方式，所述除结晶执行部为与发动机控制单元协作的除结晶模块，所述除结晶模块能够指挥发动机控制单元对发动机燃烧所需的燃油和空气进行主动控制，使得有一部分燃油以未燃烧状态从发动机排入排气管中，并且在排气管中继续燃烧，从而提高选择性催化还原装置内部的温度。
根据一种可行实施方式，所述主动控制包括下述操作中的至少一个：通过TVA阀和EGR阀的控制调整新鲜空气量，调整燃油喷射正时，增大向发动机中的燃油喷射量，向发动机中二次喷射燃油。。
根据本申请，通过主动除结晶操作，可以有效地去除尾气选择性催化还原反应的副产物三聚氰酸的结晶，由此保持SCR装置、乃至整个尾气后处理***的性能。
附图说明
图1是发动机尾气后处理***的尾气处理原理的示意图。
图2是表示SCR装置中各温度区间中发生的状况的示意图。
图3是根据本申请的一个实施方式的SCR装置主动除结晶***的示意图。
具体实施方式
下面附图描述本申请的一些可行实施方式。
本申请总体上面向图1中示意性显示的发动机尾气后处理***的SCR装置中去除结晶的技术。
如图1所示，发动机1、尤其是柴油发动机的排气管2中布置着氧化催化装置3、SCR装置4以及颗粒过滤装置(未示出)。氧化催化装置3用于将尾气中HC、CO氧化。颗粒过滤装置可以有效地捕集尾气中的颗粒物。
SCR装置4利用选择性催化还原法降低尾气中的NOx含量。SCR装置4被尿素(例如AdBlue)供应模块经尿素喷嘴6供应尿素水溶液。尿素水溶液在大约60℃以上会发生水解反应而生成NH3和CO2，在大约160℃以上会发生热解反应而生成NH3和CO2，其中NH3与尾气中的NOx发生下列反应：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
2NH3+NO+NO2→2N2+3H2O
8NH3+6NO2→7N2+12H2O
这样，在发动机尾气1流动经过发动机尾气后处理***后，最终排放的尾气中主要包含无害的CO2、N2、H2O，以及降低到符合排放标准的程度的颗粒物、NOx、HC、CO等有害成分。
在SCR装置4中，伴随着上面描述的对NOx的处理以外，还发生了其它反应并且生成了副产物，如下面描述。
如上所述，尿素水溶液在大约160℃以上会发生热解反应而生成NH3和CO2，热解反应如下：
CO(NH2)2+热量(160℃以上)→NH3+HNCO
HNCO+H2O→NH3和CO2
可以看到，尿素水溶液的热解反应中产生了中间产物HNCO，该中间产物HNCO在大约150-200℃会与尿素反应生成缩二脲NH(CO)2(NH2)2：
HNCO+CO(NH2)2→NH(CO)2(NH2)2
主要在大约200-280℃，中间产物HNCO会生成三聚氰酸(HNCO)3或C3H3N3O3，或与缩二脲NH(CO)2(NH2)2反应生成三聚氰酸：
3HNCO→(HNCO)3
HNCO+NH(CO)2(NH2)2→(HNCO)3+NH3
需要指出，在大约200-280℃的温度范围内，三聚氰酸的生成量最大；在其他温度下，也可能会产生这种三聚氰酸。
这种三聚氰酸是一种固态副产物，会在SCR装置4及其下游侧排气管段中沉积，如下面描述。
图2中描绘了SCR装置中可能出现的各温度区间中的各种物质的状况，用以揭示结晶生成和去除原理。
如图2所示，在温度区间A(大约132℃)以下，尿素在没有水的状态下处在结晶状态。
在温度区间B(大约132℃到大约160℃)，尿素水溶液流动性强，尿素容易挥发，固态副产物三聚氰酸的生成量很小。
在温度区间C(大约160℃到大约200℃)，固态副产物三聚氰酸的生成量增大，因而如果有尿素液滴从某个表面上滚过，就会留下一条该固态副产物的痕迹。
在温度区间D(大约200℃到大约300℃，尤其是大约200℃到大约280℃)，固态副产物三聚氰酸的生成量很大。
在温度区间E(大约300℃到大约350℃)，不再有固态副产物三聚氰酸生成，而已经沉积的固态副产物三聚氰酸状态稳定。
在温度区间F(大约350℃以上)，固态副产物三聚氰酸分解为HNCO：
(HNCO)3→3HNCO
此外，还需关注的是，在温度区间G(大约65℃)以下，水从尿素水溶液的蒸发量很小。
在温度区间H(大约110℃到大约130℃)，尿素在水中的溶解率高。
在温度区间I(大约250℃以上)，尿素水溶液出现蒸气屏蔽效应(LeidenfrostEffect)，尿素水溶液的液滴在接触该温度区间的炙热表面时，液滴周围会被蒸气裹住，蒸气导致液滴滚动。
基于上面的研究可以看出，在大约132℃以下，SCR装置中可能会出现尿素结晶。然而，鉴于排气管中的尾气温度作用，即使出现了尿素结晶，也会被尾气自身加热而挥发掉。另一方面，在大约132℃以上，SCR装置中即开始生成固态副产物三聚氰酸。在大约200℃到大约280℃的范围内，SCR装置中最容易生成固态副产物三聚氰酸。因此，SCR装置4及其下游侧排气管段中出现的固态结晶可以认为主要成分是三聚氰酸。
本申请基于上述认识提出，去除SCR装置4及其下游侧排气管段中的结晶，主要目标是去除三聚氰酸。
由于在大约350℃以上，固态副产物三聚氰酸会分解，本申请基于此提出了适用于SCR装置4及其下游侧排气管段的主动除结晶***和方法。
如图3所示，根据本申请的一种可行实施方式，SCR装置主动除结晶***包括除结晶控制单元6；信息采集部，包括与SCR装置4关联的传感器7、8以及其它所需的传感器，以及与为其后处理***的控制器和/或发动机控制器通信以便获得所需数据的路线(软件或硬件形式)，等等；以及除结晶执行部。除结晶控制单元6构造为尾气后处理***的处理单元中的一部分，并且通过信息采集部采集所需的信息，以便确定SCR装置4中三聚氰酸结晶状况，并且连接着除结晶执行部10，以便在判断SCR装置4及其下游侧排气管段需要除结晶时通过除结晶执行部10实施除三聚氰酸结晶处理。
所述信息采集部可以配置成为确定SCR装置4中三聚氰酸结晶状况而采集下述信息：尾气温度、流量；尿素喷射剂量；SCR装置4上游侧和下游侧的NOx含量。基于这些信息，除结晶控制单元6可以估算SCR装置4中三聚氰酸的结晶沉积量。
根据一种可行实施方式，除结晶控制单元6通过下式估算结晶沉积量：
三聚氰酸结晶沉积量＝尿素总喷射量-起反应尿素量-泄漏消耗的尿素量
在上式中，可以通过每次尿素喷射剂量的累计来确定尿素总喷射量。起反应尿素量可以根据SCR装置4上游侧和下游侧的NOx含量、尾气流量来确定。泄漏消耗的尿素量可以通过构建的模型来标定，例如，可以在模型中根据尿素的理论和实际效率、SCR装置4中的NH3水平、尾气温度等而标定。
除了上述信息，所述信息采集部还可以额外地采集下述信息：尾气后处理***的各种结构参数(例如排气管直径、长度以及选择性催化还原装置中尿素与尾气混合段的尺寸等等)；环境条件(温度、湿度)；等等。
在这种情况下，除结晶控制单元6通过下面带修正的公式估算结晶沉积量：
三聚氰酸结晶沉积量＝尿素总喷射量-起反应尿素量-泄漏消耗的尿素量+基于结构和环境因素的修正量
其中，基于结构因素的修正是指考虑尾气后处理***的结构是否容易导致SCR装置4中三聚氰酸结晶聚集，例如，对于细排气管、长排气管等容易导致尿素液膜堆积的构造，则采用相对大的修正量；基于环境因素的修正是指考虑车辆的外界环境是否容易导致SCR装置4中三聚氰酸结晶聚集，例如，对于低温环境，采用相对大的修正量。
作为替代或附加特征，所述信息采集部可采集下述信息：SCR装置4上游侧和下游侧的压差；除结晶控制单元6基于该压差估算三聚氰酸结晶沉积量。此外，作为进一步的替代或附加特征，所述信息采集部可采集下述信息：发动机累计工作时间，尤其是发动机在三聚氰酸结晶容易生成的尾气温度区间(例如大约132℃至大约300℃，尤其是大约160℃至大约300℃，特别是大约200℃至大约280℃)内的累计工作时间；除结晶控制单元6基于该累计工作时间估算三聚氰酸结晶沉积量。
这些信息中有的可以从发动机和/或尾气后处理***的控制器获得，有的可以取自传感器检测参数。因此，图3中所示的传感器7、8可以理解为布置在尾气后处理***中的适宜位置处的适宜数量和类型的传感器。
根据另一种可行实施方式，SCR装置主动除结晶***中可以包括直接检测SCR装置4或其下游侧排气管段中结晶沉积量的结晶沉积量传感器、例如射频传感器，除结晶控制单元6可以基于结晶沉积量传感器的检测结果直接确定三聚氰酸结晶沉积量。
利用结晶沉积量传感器，可以获得准确的结晶沉积量，从而精确地确定除结晶操作的准确时间点。当然，这种方案需要额外增加结晶沉积量传感器。
在不添加结晶沉积量传感器的情况下，利用前面描述的检测信息来估算结晶沉积量，实质上是预测或估算结晶沉积量，从而大致确定除结晶操作的准确时间点。这种方案可以避免添加结晶沉积量传感器。
当然，本申请并不排除利用结晶沉积量传感器直接检测、并且同时利用前面描述的检测信息来估算结晶沉积量的方案。
在确定的三聚氰酸结晶沉积量达到预定值时，结晶控制单元6确定启动主动除结晶操作，并且发指令给除结晶执行部10，除结晶执行部10启动而使得SCR装置4中的温度升高到350℃以上并且保持在该温度一段时间，由此使得SCR装置4及其下游侧排气管段中的固态副产物三聚氰酸分解并随尾气流排出。所述时间可通过模拟或实验确定。
根据一种简单的实施方式，除结晶执行部为配备给SCR装置4的加热器的形式，例如电加热器10，其可以在启动后直接加热SCR装置4而使之内部温度达到350℃以上。
然而，作为一种更为优选的实施方式，除结晶执行部为与发动机控制单元10协作的除结晶模块。该除结晶模块操作时，可指挥发动机控制单元10来对发动机燃烧所需的燃油和空气进行主动控制，如调整新鲜空气量(TVA阀和EGR阀的控制)，调整燃油喷射正时，增大向发动机1中的燃油喷射量，向发动机中二次喷射燃油等等，使得有一部分燃油以未燃烧状态从发动机排入排气管3中，并且在排气管3中继续燃烧，从而提高排气管3中的温度，使得SCR装置4内部的温度达到大约350℃以上。
不论除结晶执行部直接加热SCR装置4，还是通过控制发动机喷油等控制而加热SCR装置4，都应使得SCR装置4内部的温度达到大约350℃以上，以使得SCR装置4内部及其下游侧排气管段中的三聚氰酸结晶分解。三聚氰酸结晶分解并随着尾气排出后，SCR装置4的DeNOx功能得以恢复。
本申请通过对SCR装置4中的三聚氰酸沉积l进行预测和/或检测，确定是否达到启动主动除结晶操作，并且在达到主动除结晶操作条件时，通过对发动机的主动控制将SCR装置4内部的温度达到大约350℃以上而使得三聚氰酸结晶分解并排出，由此恢复SCR装置4的性能。
虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。
Claims (11)
1.一种选择性催化还原装置主动除结晶***，包括：除结晶控制单元(6)，以及分别与除结晶控制单元连接的信息采集部和除结晶执行部；
其中，所述信息采集部采集选择性催化还原装置(4)中与三聚氰酸结晶沉积相关的信息；
所述除结晶控制单元基于来自所述信息采集部的信息确定选择性催化还原装置(4)中三聚氰酸结晶的沉积量，并在确定的沉积量大于预定值时发出启动主动除结晶操作的指令；
所述除结晶执行部基于来自所述除结晶控制单元的启动主动除结晶操作的指令而将选择性催化还原装置(4)内部的温度达到大约350℃以上，使得三聚氰酸结晶分解并随尾气排出。
2.如权利要求1所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述信息采集部采集下述信息：尾气温度、流量；尿素喷射剂量；选择性催化还原装置上游侧和下游侧的NOx含量。
3.如权利要求2所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述除结晶控制单元通过下式估算三聚氰酸结晶沉积量：
三聚氰酸结晶沉积量＝尿素总喷射量-起反应尿素量-泄漏消耗的尿素量
其中，尿素总喷射量根据每次尿素喷射剂量累计确定，起反应尿素量根据选择性催化还原装置(4)上游侧和下游侧的NOx含量、尾气流量来确定，泄漏消耗的尿素量通过模型来标定。
4.如权利要求2所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述信息采集部还采集下述信息：尾气后处理***的结构参数；环境条件。
5.如权利要求4所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述除结晶控制单元通过下式估算三聚氰酸结晶沉积量：
三聚氰酸结晶沉积量＝尿素总喷射量-起反应尿素量-泄漏消耗的尿素量+基于结构和环境因素的修正量
其中，尿素总喷射量根据每次尿素喷射剂量累计确定，起反应尿素量根据选择性催化还原装置(4)上游侧和下游侧的NOx含量、尾气流量来确定，泄漏消耗的尿素量通过模型来标定，基于结构和环境因素的修正量是考虑发动机尾气后处理***的结构以及外界环境因素对选择性催化还原装置(4)中三聚氰酸结晶沉积量的影响而设定的量值。
6.如权利要求1至5中任一项所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述信息采集部采集下述信息：选择性催化还原装置上游侧和下游侧的压差；所述除结晶控制单元基于选择性催化还原装置上游侧和下游侧的压差估算结晶沉积量。
7.如权利要求1至6中任一项所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述信息采集部采集下述信息：发动机累计工作时间，尤其是发动机在三聚氰酸结晶容易生成的尾气温度区间内的累计工作时间，例如发动机在132℃至300℃、尤其是160℃至300℃、特别是200℃至280℃的尾气温度区间内的累计工作时间；所述除结晶控制单元基于发动机累计工作时间估算结晶沉积量。
8.如权利要求1至7中任一项所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述信息采集部包括检测选择性催化还原装置(4)或其下游侧排气管段中结晶沉积量的结晶沉积量传感器、例如射频传感器；所述除结晶控制单元基于结晶沉积量传感器的检测结果确定结晶沉积量。
9.如权利要求1至8中任一项所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述除结晶执行部为配备给选择性催化还原装置的加热器，其能够在所述除结晶控制单元的指令下直接加热选择性催化还原装置。
10.如权利要求1至8中任一项所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述除结晶执行部为与发动机控制单元协作的除结晶模块，所述除结晶模块能够指挥发动机控制单元对发动机燃烧所需的燃油和空气进行主动控制，使得有一部分燃油以未燃烧状态从发动机排入排气管中，并且在排气管中继续燃烧，从而提高选择性催化还原装置内部的温度。
11.如权利要求10所述的选择性催化还原装置主动除结晶***，其中，所述主动控制包括下述操作中的至少一个：通过TVA阀和EGR阀的控制调整新鲜空气量，调整燃油喷射正时，增大向发动机中的燃油喷射量，向发动机中二次喷射燃油。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710574109.XA CN109252922A (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 选择性催化还原装置主动除结晶*** |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710574109.XA CN109252922A (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 选择性催化还原装置主动除结晶*** |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109252922A true CN109252922A (zh) | 2019-01-22 |
Family
ID=65050678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710574109.XA Pending CN109252922A (zh) | 2017-07-14 | 2017-07-14 | 选择性催化还原装置主动除结晶*** |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109252922A (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110630361A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-31 | 东风商用车有限公司 | 一种scr效率恢复的控制方法 |
| CN110645112A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-03 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机故障检测方法、装置和发动机 |
| CN110725737A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-01-24 | 潍柴动力股份有限公司 | 催化还原反应装置的尿素结晶状态监控方法及存储介质 |
| CN111412052A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-14 | 潍柴动力股份有限公司 | 结晶速率参数的确定方法和装置 |
| CN111535903A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-14 | 潍柴动力股份有限公司 | 清除反应器结晶的方法、装置和电子设备 |
| CN111677595A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 结晶处理方法、装置及后处理*** |
| CN111706424A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-25 | 东风商用车有限公司 | 一种后处理结构故障诊断的方法及后处理结构 |
| CN112196647A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-01-08 | 潍柴动力股份有限公司 | 尿素混合器、scr***、车辆及控制方法 |
| CN113356988A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-07 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的在线诊断方法 |
| CN114000937A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 潍柴动力股份有限公司 | 尿素结晶自动识别清理装置及其控制方法 |
| CN114508404A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-05-17 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种尿素结晶清除方法及装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009257190A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 排気浄化装置 |
| CN102869863A (zh) * | 2010-04-09 | 2013-01-09 | 优迪卡汽车株式会社 | 发动机的排气净化装置 |
| CN103111445A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-05-22 | 中国第一汽车股份有限公司 | 去除管道壁上尿素结晶的清洗方法 |
| CN103201470A (zh) * | 2010-10-21 | 2013-07-10 | 雷诺卡车公司 | 检测机动车辆排气管线中尿素沉积的方法、消除尿素沉积的方法和适于这种方法的机动车辆 |
-
2017
- 2017-07-14 CN CN201710574109.XA patent/CN109252922A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009257190A (ja) * | 2008-04-16 | 2009-11-05 | Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp | 排気浄化装置 |
| CN102869863A (zh) * | 2010-04-09 | 2013-01-09 | 优迪卡汽车株式会社 | 发动机的排气净化装置 |
| CN103201470A (zh) * | 2010-10-21 | 2013-07-10 | 雷诺卡车公司 | 检测机动车辆排气管线中尿素沉积的方法、消除尿素沉积的方法和适于这种方法的机动车辆 |
| CN103111445A (zh) * | 2012-12-25 | 2013-05-22 | 中国第一汽车股份有限公司 | 去除管道壁上尿素结晶的清洗方法 |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110630361A (zh) * | 2019-09-20 | 2019-12-31 | 东风商用车有限公司 | 一种scr效率恢复的控制方法 |
| CN110645112B (zh) * | 2019-09-29 | 2022-04-26 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机故障检测方法、装置和发动机 |
| CN110645112A (zh) * | 2019-09-29 | 2020-01-03 | 潍柴动力股份有限公司 | 发动机故障检测方法、装置和发动机 |
| CN110725737A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-01-24 | 潍柴动力股份有限公司 | 催化还原反应装置的尿素结晶状态监控方法及存储介质 |
| CN110725737B (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-05 | 潍柴动力股份有限公司 | 催化还原反应装置的尿素结晶状态监控方法及存储介质 |
| CN111412052A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-07-14 | 潍柴动力股份有限公司 | 结晶速率参数的确定方法和装置 |
| CN111412052B (zh) * | 2020-03-31 | 2021-06-22 | 潍柴动力股份有限公司 | 结晶速率参数的确定方法和装置 |
| CN111535903A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-14 | 潍柴动力股份有限公司 | 清除反应器结晶的方法、装置和电子设备 |
| CN111535903B (zh) * | 2020-05-22 | 2021-07-20 | 潍柴动力股份有限公司 | 清除反应器结晶的方法、装置和电子设备 |
| CN111677595A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-18 | 潍柴动力股份有限公司 | 结晶处理方法、装置及后处理*** |
| CN111706424A (zh) * | 2020-06-29 | 2020-09-25 | 东风商用车有限公司 | 一种后处理结构故障诊断的方法及后处理结构 |
| CN111706424B (zh) * | 2020-06-29 | 2021-06-08 | 东风商用车有限公司 | 一种后处理结构故障诊断的方法及后处理结构 |
| CN112196647A (zh) * | 2020-11-18 | 2021-01-08 | 潍柴动力股份有限公司 | 尿素混合器、scr***、车辆及控制方法 |
| CN112196647B (zh) * | 2020-11-18 | 2022-04-26 | 潍柴动力股份有限公司 | 尿素混合器、scr***、车辆及控制方法 |
| CN113356988A (zh) * | 2021-07-06 | 2021-09-07 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的在线诊断方法 |
| CN113356988B (zh) * | 2021-07-06 | 2022-05-24 | 南昌碳印环保科技有限公司 | 一种Urea-SCR***尿素结晶风险的在线诊断方法 |
| CN114000937A (zh) * | 2021-10-29 | 2022-02-01 | 潍柴动力股份有限公司 | 尿素结晶自动识别清理装置及其控制方法 |
| CN114508404A (zh) * | 2022-04-20 | 2022-05-17 | 潍柴动力股份有限公司 | 一种尿素结晶清除方法及装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109252922A (zh) | 选择性催化还原装置主动除结晶*** | |
| EP2918805B1 (en) | Exhaust gas purification device for internal-combustion engine | |
| KR102309224B1 (ko) | 디젤엔진 배기가스의 정화 방법 | |
| CN106715851B (zh) | 排气净化*** | |
| CN104847459B (zh) | 内燃机 | |
| JP3951774B2 (ja) | 内燃機関のＮОｘ浄化装置 | |
| CN110206623A (zh) | 一种发动机尾气后处理控制***及控制方法 | |
| CN104285049B (zh) | 废气净化***以及废气净化方法 | |
| US20100111794A1 (en) | Internal combustion engine exhaust gas purification apparatus and method for controlling same | |
| CN106677862A (zh) | 一种双喷嘴尿素喷射量控制方法及后处理控制*** | |
| US20090104085A1 (en) | Reducing agent spray control system ensuring operation efficiency | |
| JP6130619B2 (ja) | ＮＯｘ浄化装置の制御装置 | |
| CN104285048A (zh) | 废气净化***以及废气净化方法 | |
| CN102510935B (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| CN106102871B (zh) | 用于后处理***热管理的排气节流阀控制 | |
| EP2591216B1 (en) | Exhaust gas purification apparatus and reductant dispensing method for internal combustion engine | |
| CN110905639A (zh) | 一种scr储氨模型的修正***及其方法 | |
| CN105143623A (zh) | 内燃机的排气净化装置 | |
| CN109424398A (zh) | 内燃机排气***的排放控制*** | |
| SE1350535A1 (sv) | Avgasefterbehandlingssystem, och metod i samband med ett sådant system | |
| JP3956738B2 (ja) | 内燃機関のＮＯｘ浄化装置 | |
| US20150218992A1 (en) | Targeted regeneration of a catalyst in an aftertreatment system | |
| CN202926444U (zh) | 一种选择性催化还原尿素喷射修正装置及*** | |
| JP2018178850A (ja) | 排気浄化システムの制御装置 | |
| CN104975914B (zh) | 用于操作发动机的方法和发动机*** |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190122 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |