[發明專利]一種發動機排氣熱管理系統及其控制方法

在審

• 申請號: 201711124656.4
• 申請日: 2017-11-14
• 公開（公告）號: CN109779722A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 郗大光;張本西;楊延相;張平;談秉乾;費麗麗;吳鋒
• 申請（專利權）人: 浙江福愛電子有限公司;浙江大學
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025;F01N13/00;F01N9/00;F01N3/28;F02D9/08
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司 33246
• 代理人: 趙芳

一種發動機排氣熱管理系統及其控制方法，包括HC噴嘴，DOC裝置，布置于DOC裝置之前的第一溫度傳感器和布置于DOC裝置之后的第二溫度傳感器，HC噴嘴以能夠利用DOC裝置內發生的化學反應能進行HC燃料蒸發的方式布置。所述排氣熱管理系統設置有一個HC蒸發器，所述HC蒸發器為一個熱導體，以能夠吸收DOC反應熱量的方式布置。

技術領域

本發明屬于發動機排氣后處理技術領域，具體涉及發動機排氣后處理的NOx選擇催化還原（SCR）系統，柴油機顆粒物捕捉過濾裝置（DPF）再生噴射系統以及它們的控制技術。

背景技術

在現有的發動機排氣后處理技術中，例如，柴油機廢氣氧化催化裝置（DOC=DieselOxidizing Catalyst）、選擇性催化還原裝置（SCR=Selective Catalyst Reduction）、柴油機顆粒物過濾器（DPF= Diesel Particulate Filter）等等，為了使這些裝置高效可靠工作，同時又不能嚴重影響發動機正常運行，就需要特別的輔助系統來實現排氣及其后處理系統的特有條件，例如，隨著DPF捕集到的顆粒物量（碳煙載荷）的增加，被捕集到的顆粒物堵塞會導致發動機排氣背壓升高，使發動機性能嚴重惡化，這時就必須通過輔助系統來處理掉捕集到的顆粒物，使DPF得到再生。再比如，SCR催化轉換器必須在一定的溫度條件下才可以工作，如果溫度過低就噴射柴油排氣處理液（DEF），那么不僅不能夠降低NOx排放，反而會造成大量二次污染，損壞SCR催化轉換器。因此，輔助系統對發動機排氣后處理技術而言是必須而關鍵的。

對于DPF再生裝置，因為碳煙的特性，其再生反應溫度需達到500℃以上，有方案采用通過向排氣中噴射燃油使其與排氣中的氧氣燃燒的方法來提高排氣溫度，從而再生DPF。然而實際柴油機排氣溫度甚至達不到點燃燃油的條件。因此，在DPF前使用一個DOC裝置是最常見的方法，通過缸內次后噴射提高尾氣中HC濃度，進而HC與DOC進行催化氧化放熱，提高DOC出口溫度，進而滿足DPF再生需求。但是該方法會導致機油稀釋，對發動機造成壽命下降等問題。此外，再生過程中溫度也不能太高，必須控制在DPF裝置可承受范圍內，這些技術是DPF再生成功并可靠應用的關鍵技術。

同樣的，對于SCR裝置，排氣溫度對于催化反應結果有著直接、顯著的影響。過低的排氣溫度，根本無法使SCR裝置正常工作，也就難以有效降低NOx排放。

因此，對于后處理技術而言，研發一種控制精度高，性能穩定的排氣熱管理系統是十分必要且有意義的。

發明內容

本發明針對上述問題，之目的在于提供一種工作可靠，性能穩定的排氣熱管理系統及其方法，擴大發動機排氣后處理系統高效可靠工作的運行工況范圍，提高發動機排氣后處理系統的整體效能。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種發動機排氣熱管理系統包括HC噴嘴，DOC裝置，布置于DOC裝置之前的第一溫度傳感器和布置于DOC裝置之后的第二溫度傳感器，HC噴嘴以能夠利用DOC裝置內發生的化學反應能進行HC燃料蒸發的方式布置。

上述，排氣熱管理系統設置有一個HC蒸發器，所述HC蒸發器為一個熱導體，以能夠吸收DOC反應熱量的方式布置。其方案之一為： HC蒸發器包括布置在DOC陶瓷載體周圍吸熱體，所述吸熱體介于陶瓷載體與DOC裝置封裝外殼之間。吸熱體可以以嵌入的方式與陶瓷載體設計為一體。

方案之二為：所述HC蒸發器包括布置在DOC陶瓷載體周圍的吸熱體，所述吸熱體圍繞DOC裝置封裝外殼布置。吸熱體可以是DOC裝置的一個金屬襯套，具有一定的壁厚，可以將下游熱量快速傳導到上游。

所述HC噴嘴以能夠利用以HC蒸發器熱量實現HC燃料蒸發的方式布置，可以布置在能夠使得至少部分HC燃料噴射到陶瓷載體的前端的位置或者可以布置在能夠使得至少部分HC燃料噴射到陶瓷載體的封裝體的位置。