CN114233440A - 一种尿素双喷射后处理***、其控制方法及车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及尿素喷射技术领域，公开一种尿素双喷射后处理***、其控制方法及车辆，尿素双喷射后处理***包括：依次串联的第一选择性催化还原组件和第二选择性催化还原组件，第一选择性催化还原组件为紧耦合选择性催化还原组件，第二选择性催化还原组件位于第一选择性催化还原组件的下游；第一选择性催化还原组件还并联有旁通支路，旁通支路和第一选择性催化还原组件所在支路的上游交汇处设有三通阀；第一选择性催化还原组件的上游设有第一级尿素喷射装置，第二选择性催化还原组件的上游设有第二级尿素喷射装置；第一选择性催化还原组件上游还耦合有电加热装置，以对第一选择性催化还原组件加热使其快速起喷。

Description

一种尿素双喷射后处理***、其控制方法及车辆
技术领域
本发明涉及尿素喷射技术领域，特别涉及一种尿素双喷射后处理***、其控制方法及车辆。
背景技术
为了满足下一代排放法规，在现有的DOC(柴油氧化型催化转化器)+DPF(颗粒捕集器)+SCR(选择性催化还原组件)/ASC(氨逃逸催化器)国六后处理前添加紧耦合SCR，降低低温冷启动时的NOx，大幅度降低NOx的比排放，从而满足排放限值。另外，有技术对紧耦合SCR进行旁通，当下游SCR的温度较高时，其转化NOx效率基本可以达90％以上，此时可以将紧耦合SCR(ccSCR)旁通，降低控制的复杂性并减轻紧耦合SCR硫中毒的风险。
目前，将紧耦合SCR旁通技术存在一些缺点，当遇到发动机降怠速后再启动工况，因紧耦合SCR被旁通较长时间使载体温度降低，而不能快速起燃，导致紧耦合SCR在发动机降怠速较长时间后，再次启动时并不能达到降排放的目的。
发明内容
本发明公开了一种尿素双喷射后处理***、其控制方法及车辆，用于在发动机再启动时使紧耦合选择性催化还原组件快速起燃。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
第一方面，提供一种尿素双喷射后处理***，尿素双喷射后处理***包括：依次串联的第一选择性催化还原组件和第二选择性催化还原组件，所述第一选择性催化还原组件为紧耦合选择性催化还原组件，所述第二选择性催化还原组件位于所述第一选择性催化还原组件的下游；所述第一选择性催化还原组件还并联有旁通支路，所述旁通支路和所述第一选择性催化还原组件所在支路的上游交汇处设有三通阀；所述第一选择性催化还原组件的上游设有第一级尿素喷射装置，所述第二选择性催化还原组件的上游设有第二级尿素喷射装置；所述第一选择性催化还原组件上游还耦合有电加热装置。
上述尿素双喷射后处理***中，在需要启动发动机时，若第二选择性催化还原组件的温度低于起燃温度，则控制所述三通阀关闭所述旁通支路，以解除对所述第一选择性催化还原组件的旁通，启动所述电加热装置，使第一选择性催化还原组件被加热到快速起燃，避免第一选择性催化还原组件被旁通时间过久，载体温度降低，而不能快速起燃的问题，并控制第一级尿素喷射装置喷射；若第二选择性催化还原组件的温度大于或等于起燃温度，则控制所述三通阀打开所述旁通支路，以对所述第一选择性催化还原组件旁通，并使第二级尿素喷射装置喷射。
可选地，所述第一选择性催化还原组件的载体为金属载体或陶瓷载体。
可选地，所述金属载体表面涂覆有选择性催化还原催化剂。
可选地，所述电加热装置与所述第一选择性催化还原组件之间设有第一柴油氧化型催化转化器，且所述第一柴油氧化型催化转化器为紧耦合柴油氧化型催化转化器。
可选地，所述第一柴油氧化型催化转化器的载体为金属载体或陶瓷载体。
可选地，所述第一选择性催化还原组件和所述第二级尿素喷射装置的之间沿气体流通方向依次串联有第二柴油氧化型催化转化器和颗粒捕集器；且所述第二选择性催化还原组件的下游耦合有氨逃逸催化器。
第二方面，提供一种如上述技术方案所述的尿素双喷射后处理***的控制方法，包括：当需要对发动机启动时，若第二选择性催化还原组件的温度低于起燃温度，则控制所述三通阀关闭所述旁通支路，以解除对所述第一选择性催化还原组件的旁通，启动所述电加热装置，并控制第一级尿素喷射装置喷射；若第二选择性催化还原组件的温度大于或等于起燃温度，则控制所述三通阀打开所述旁通支路，以对所述第一选择性催化还原组件旁通，并使第二级尿素喷射装置喷射；当所述第二选择性催化还原组件的温度大于或等于第一设定温度阈值时，控制所述三通阀开启所述旁通支路，以将所述第一选择性催化还原组件旁通，且使第二级尿素喷射装置喷射；当第二选择性催化还原组件的温度小于第一设定温度阈值时，控制所述三通阀关闭所述旁通支路，以解除对所述第一选择性催化还原组件的旁通，并使所述第一级尿素喷射装置和所述第二级尿素喷射装置均开启。
可选地，当所述电加热装置与所述第一选择性催化还原组件之间设有第一柴油氧化型催化转化器，且需要对发动机启动，并启动所述电加热装置时，控制所述第一柴油氧化型催化转化器喷射碳氢化合物。
可选地，当所述第二选择性催化还原组件的温度大于第二设定温度阈值，且小于第一设定温度阈值时，使所述第一级尿素喷射装置减少喷射量。
可选地，当所述第二选择性催化还原组件的温度大于第二设定温度阈值，且小于第一设定温度阈值时，所述第一级尿素喷射装置的喷射量随着所述第二选择性催化还原组件的温度的增加而逐渐减少。
所述的控制方法与上述的尿素双喷射后处理***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
第三方面，提供一种车辆，包括上述技术方案所述的尿素双喷射后处理***。
所述的车辆与上述的尿素双喷射后处理***相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
图1为本申请实施例提供的一种尿素双喷射后处理***的示意图；
图2表示图1所示尿素双喷射后处理***的一种变形；
图3表示图1所示尿素双喷射后处理***中三通阀处于非旁通状态时的示意图；
图4表示系数k随第二选择性催化还原组件的温度变化的示意图；
图5表示尿素双喷射后处理***的控制方法的逻辑图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
结合图1至图4，本申请实施例提供一种尿素双喷射后处理***，该尿素双喷射后处理***包括：依次串联的第一选择性催化还原组件72和第二选择性催化还原组件75，第一选择性催化还原组件72为紧耦合选择性催化还原组件(ccSCR)，第二选择性催化还原组件75为常规SCR(图5中称为下游SCR)，第二选择性催化还原组件75位于第一选择性催化还原组件72的下游；第一选择性催化还原组件72还并联有旁通支路21，旁通支路21和第一选择性催化还原组件72所在支路22的上游交汇处设有三通阀1；第一选择性催化还原组件72的上游设有第一级尿素喷射装置51，第二选择性催化还原组件75的上游设有第二级尿素喷射装置52；第一选择性催化还原组件72上游还耦合有电加热装置71。
上述尿素双喷射后处理***中，在需要启动发动机时，若第二选择性催化还原组件75的温度低于起燃温度T2，则控制三通阀1关闭旁通支路21，以解除对第一选择性催化还原组件72的旁通，启动电加热装置71，利用高温排气以及电加热装置71，使第一选择性催化还原组件72被快速加热到起喷温度T1，使得第一级尿素喷射装置51喷射，避免第一选择性催化还原组件72被旁通时间过久，载体温度降低，而不能快速起燃的问题，从而有效降低NOx，达到降排放的目的；若第二选择性催化还原组件75的温度大于或等于起燃温度T2，则控制三通阀1打开旁通支路21，以对第一选择性催化还原组件72旁通，并使第二级尿素喷射装置52喷射。发动机处于降怠速工况时间较长导致第一选择性催化还原组件72冷却至起燃温度T1以下时，同样便于通过电加热装置71使其快速达到起燃温度T1。
在一个具体的实施例中，第一选择性催化还原组件72的载体为金属载体或陶瓷载体，在被电加热装置71加热时可以快速达到起燃温度T2，且降温较慢，防止快速冷却。在一个具体的实施例中，金属载体表面涂覆有选择性催化还原催化剂，以加速催化还原反应。
在一个具体的实施例中，电加热装置71与第一选择性催化还原组件72之间设有第一柴油氧化型催化转化器77，且第一柴油氧化型催化转化器77为紧耦合柴油氧化型催化转化器，以便于对第一选择性催化还原组件72加热，使其快速起燃，排放碳氢化合物。
在一个具体的实施例中，第一柴油氧化型催化转化器77的载体为金属载体或陶瓷载体。在被电加热装置71加热时可以快速达到起燃温度，且降温较慢，防止快速冷却。
在一个具体的实施例中，第一选择性催化还原组件72和第二级尿素喷射装置52的之间沿气体流通方向依次串联有第二柴油氧化型催化转化器(DOC)73和颗粒捕集器(DPF)74，第二柴油氧化型催化转化器(DOC)73和颗粒捕集器(DPF)74对有储热功能，可以对第二选择性催化还原组件75提供热量，避免其快速冷却；且第二选择性催化还原组件75的下游耦合有氨逃逸催化器(ASC)76。
此外，温度传感器41、42、43、44、45和46的位置分别如图1和图2所示，以检测相应位置的温度，并将其反馈给控制模块，氮氧化物NOx传感器31、32和33的位置如图所示，以检测相应位置的NOx浓度是否符合要求，并将其反馈给控制模块。
基于相同的发明构思，参考图5，本申请实施例还提供一种上述尿素双喷射后处理***的控制方法，该控制方法包括：当需要对发动机启动时，若第二选择性催化还原组件75的温度低于起燃温度T2，则控制三通阀1关闭旁通支路21，以解除对第一选择性催化还原组件72的旁通，启动电加热装置71，并控制第一级尿素喷射装置51喷射；若第二选择性催化还原组件75的温度大于或等于起燃温度T2，由于第二选择性催化还原组件75前的第二柴油氧化型催化转化器(DOC)73和颗粒捕集器(DPF)74有保温储热的作用，SCR温度不会很快降低，则控制三通阀1打开旁通支路21，以对第一选择性催化还原组件72旁通(图3)，并使第二级尿素喷射装置52喷射；当第二选择性催化还原组件75的温度大于或等于第一设定温度阈值TH时，此时第二选择性催化还原组件75的转化效率较高，可以满足排放需求，控制三通阀1开启旁通支路21，以将第一选择性催化还原组件72旁通，第一级尿素喷射装置51停喷尿素，涡后排气仅通过第二柴油氧化型催化转化器(DOC)73+颗粒捕集器(DPF)74+第二选择性催化还原组件(SCR)75/氨逃逸催化器(ASC)76的主流道，使第二级尿素喷射装置52喷射；当第二选择性催化还原组件75的温度小于第一设定温度阈值TH时，控制三通阀1关闭旁通支路21，以解除对第一选择性催化还原组件72的旁通，并控制第一级尿素喷射装置51和第二级尿素喷射装置52均开启。
在一个具体的实施例中，当电加热装置71与第一选择性催化还原组件72之间设有第一柴油氧化型催化转化器77，且需要对发动机启动，并启动电加热装置71时，控制第一柴油氧化型催化转化器77喷射碳氢化合物。
在一个具体的实施例中，当第二选择性催化还原组件75的温度大于第二设定温度阈值TL，且小于第一设定温度阈值TH时，控制第一级尿素喷射装置51减少喷射量，以将喷射尿素的任务转移至第二级尿素喷射装置52，维持总喷射量的基本不变，避免浪费尿素。
在一个具体的实施例中，当第二选择性催化还原组件75的温度大于第二设定温度阈值TL，且小于第一设定温度阈值TH时，第一级尿素喷射装置51的喷射量随着第二选择性催化还原组件75的温度的增加而逐渐减少。如图4所示，横坐标为第二选择性催化还原组件75的温度，纵坐标为系数k的值，第一级尿素喷射装置51的实际喷射量以最大喷射量乘以系数k进行下降，而k在图4中k随着第二选择性催化还原组件75的温度逐渐均匀下降，避免尿素喷射量的突然变化，造成喷射过多或过少尿素引起想***不稳定。在图4中T2表示第二选择性催化还原组件75的起燃温度。
基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种车辆，该车辆包括前述实施例的尿素双喷射后处理***，效果参考尿素双喷射后处理***。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种尿素双喷射后处理***，其特征在于，包括：依次串联的第一选择性催化还原组件和第二选择性催化还原组件，所述第一选择性催化还原组件为紧耦合选择性催化还原组件，所述第二选择性催化还原组件位于所述第一选择性催化还原组件的下游；
所述第一选择性催化还原组件还并联有旁通支路，所述旁通支路和所述第一选择性催化还原组件所在支路的上游交汇处设有三通阀；
所述第一选择性催化还原组件的上游设有第一级尿素喷射装置，所述第二选择性催化还原组件的上游设有第二级尿素喷射装置；
所述第一选择性催化还原组件上游还耦合有电加热装置。
2.根据权利要求1所述的尿素双喷射后处理***，其特征在于，所述第一选择性催化还原组件的载体为金属载体或陶瓷载体。
3.根据权利要求2所述的尿素双喷射后处理***，其特征在于，所述金属载体表面涂覆有选择性催化还原催化剂。
4.根据权利要求1所述的尿素双喷射后处理***，其特征在于，所述电加热装置与所述第一选择性催化还原组件之间设有第一柴油氧化型催化转化器，且所述第一柴油氧化型催化转化器为紧耦合柴油氧化型催化转化器。
5.根据权利要求4所述的尿素双喷射后处理***，其特征在于，所述第一柴油氧化型催化转化器的载体为金属载体或陶瓷载体。
6.根据权利要求1所述的尿素双喷射后处理***，其特征在于，所述第一选择性催化还原组件和所述第二级尿素喷射装置的之间沿气体流通方向依次串联有第二柴油氧化型催化转化器和颗粒捕集器；
且所述第二选择性催化还原组件的下游耦合有氨逃逸催化器。
7.一种如权利要求1所述的尿素双喷射后处理***的控制方法，其特征在于，包括：
当需要对发动机启动时，若第二选择性催化还原组件的温度低于起燃温度，则控制所述三通阀关闭所述旁通支路，以解除对所述第一选择性催化还原组件的旁通，启动所述电加热装置，并控制第一级尿素喷射装置喷射；若第二选择性催化还原组件的温度大于或等于起燃温度，则控制所述三通阀打开所述旁通支路，以对所述第一选择性催化还原组件旁通，并使第二级尿素喷射装置喷射；
当所述第二选择性催化还原组件的温度大于或等于第一设定温度阈值时，控制所述三通阀开启所述旁通支路，以将所述第一选择性催化还原组件旁通，且使第二级尿素喷射装置喷射；
当第二选择性催化还原组件的温度小于第一设定温度阈值时，控制所述三通阀关闭所述旁通支路，以解除对所述第一选择性催化还原组件的旁通，并使所述第一级尿素喷射装置和所述第二级尿素喷射装置均开启。
8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述电加热装置与所述第一选择性催化还原组件之间设有第一柴油氧化型催化转化器，且需要对发动机启动，并启动所述电加热装置时，控制所述第一柴油氧化型催化转化器喷射碳氢化合物。
9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，当所述第二选择性催化还原组件的温度大于第二设定温度阈值，且小于第一设定温度阈值时，使所述第一级尿素喷射装置减少喷射量。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，当所述第二选择性催化还原组件的温度大于第二设定温度阈值，且小于第一设定温度阈值时，所述第一级尿素喷射装置的喷射量随着所述第二选择性催化还原组件的温度的增加而逐渐减少。
11.一种车辆，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的尿素双喷射后处理***。
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