[發(fā)明專利]一種主動(dòng)調(diào)控柴油機(jī)SDPF系統(tǒng)工作環(huán)境的控制裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011286452.2
• 申請(qǐng)日: 2020-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN112523843B
• 公開（公告）日: 2022-03-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 雷利利;張宇博;王攀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N3/20
• 分類號(hào): F01N3/20;F01N3/28;F01N13/00;F01N3/035
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及柴油機(jī)后處理領(lǐng)域，具體涉及一種主動(dòng)調(diào)控柴油機(jī)SDPF系統(tǒng)工作環(huán)境的控制裝置與方法。該系統(tǒng)包括DOC氧化型催化轉(zhuǎn)化器、尿素噴射裝置、混合加熱裝置、控制器和SDPF系統(tǒng)。其中混合加熱裝置，安置在尿素噴射裝置后端柴油機(jī)排氣管SDPF前端，用以進(jìn)一步促進(jìn)尿素的混合，防止尿素結(jié)晶，在保證混合效果的前提下減小排氣背壓，并在SDPF再生階段進(jìn)行溫度補(bǔ)償。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于根據(jù)傳感器傳輸?shù)男盘?hào)切換工作模式，促進(jìn)尿素液滴進(jìn)一步破碎，防止尿素結(jié)晶的產(chǎn)生，提高混合物的均勻性，減小排氣背壓，并在SDPF再生時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，控制SDPF工作環(huán)境，有利于催化反應(yīng)的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及柴油機(jī)后處理領(lǐng)域，具體涉及一種主動(dòng)調(diào)控柴油機(jī)SDPF系統(tǒng)工作環(huán)境的控制裝置與方法。SDPF(Diesel Particle Filter with SCR Coating)系統(tǒng)即為負(fù)載有SCR催化劑的過濾器。

背景技術(shù)

隨著汽車排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，對(duì)汽車后處理系統(tǒng)的要求也隨之加強(qiáng)。柴油機(jī)作為生活中一種常用的發(fā)動(dòng)機(jī)，其HC和CO排放量只有汽油機(jī)的幾十分之一，但NO_x的排放量卻比汽油機(jī)高很多，微粒PM(Particulate Matter)排放更是汽油機(jī)的30～50倍，因此，柴油機(jī)對(duì)NO_x和PM的排放控制尤為重要。柴油機(jī)顆粒捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)，其相鄰的蜂窩孔道兩端交替堵孔，迫使氣流通過多孔的壁面，而顆粒物被捕集在壁面孔內(nèi)以及入口壁面上，過濾效率通常為85％～99.5％，被認(rèn)為是當(dāng)前最有效的脫除PM方法。選擇性催化還原技術(shù)(Selective Catalytic Reduction，SCR)，其常用的還原劑為一定濃度的尿素水溶液，與排氣在排氣管中混合，將排放污染物中的NO_x還原為氮?dú)夂退谂欧诺酱髿庵校鋵?duì)NO_x的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到95％，被視為最有效的脫除NO_x技術(shù)。

目前最常用的柴油機(jī)后處理系統(tǒng)是通過將氧化型催化轉(zhuǎn)化器，(DieselOxidation Catalyst，DOC)、柴油機(jī)顆粒捕集器以及選擇性催化還原技術(shù)串聯(lián)組合使用。但這種方式也會(huì)造成串聯(lián)組合體積過大、管路布置要求高、SCR低溫起燃性能差等問題。因此誕生了涂覆SCR催化劑的顆粒捕集器(Diesel Particle Filter with SCR Coating，SDPF)，即將SCR催化劑直接涂覆到DPF上。

SDPF技術(shù)縮短了管路布置的距離，也可顯著提升SDPF的起燃速度。然而該結(jié)構(gòu)使尿素混合管路縮短，不利于尿素分解后NH₃在排氣管中的均勻分布，且尿素泵和尿素噴嘴能力有限，不能保證混合效果達(dá)到反應(yīng)效率的要求，若混合不均勻，則無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，排氣管內(nèi)溫度較低，尿素溶液進(jìn)入排氣管中不能很好的霧化并于排氣混合，部分尿素溶液易接觸排氣管壁，發(fā)生激冷濕壁效應(yīng)，從而聚集結(jié)晶堵塞排氣管。排氣管中排氣達(dá)到適當(dāng)溫度后，尿素也需較長的時(shí)間才能轉(zhuǎn)化為NH₃并在排氣中擴(kuò)散均勻。SDPF再生過程也需要相應(yīng)的溫度補(bǔ)償以促使再生過程快速進(jìn)行。故需要針對(duì)SDPF的工作需要來進(jìn)一步完善工作環(huán)境的控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種主動(dòng)調(diào)控柴油機(jī)SDPF系統(tǒng)工作環(huán)境的控制裝置與方法，控制器根據(jù)傳感器傳輸?shù)男盘?hào)控制前旋流葉片鎖死、前后旋流葉片的加熱以及壁面加熱裝置的加熱，促進(jìn)尿素液滴進(jìn)一步破碎，防止尿素結(jié)晶的產(chǎn)生，提高混合物的均勻性，減小排氣背壓，并在SDPF再生時(shí)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，控制SDPF工作環(huán)境，有利于催化反應(yīng)的發(fā)生。

本發(fā)明所述的一種主動(dòng)調(diào)控柴油機(jī)SDPF系統(tǒng)工作環(huán)境的控制裝置，包括，DOC氧化型催化轉(zhuǎn)化器、尿素噴射裝置、混合加熱裝置、控制器和SDPF系統(tǒng)；

(1)DOC氧化型催化轉(zhuǎn)化器安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)后端，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排氣首先進(jìn)入DOC，排氣中的HC、CO、NO被氧化為H₂O、CO₂、NO₂，并產(chǎn)生熱量；