[發(fā)明專利]一種防尿素結(jié)晶的SCR系統(tǒng)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110731322.3
• 申請日: 2021-06-30
• 公開（公告）號: CN113339112B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 樓狄明;康路路;張允華;房亮;譚丕強;胡志遠(yuǎn)
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟大學(xué)
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/28;F01N9/00;B02C19/18
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

本發(fā)明涉及一種防尿素結(jié)晶的SCR系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括尿素混合器、SCR主體、尿素模塊和超聲波協(xié)頻共振模塊；尿素混合器與SCR主體連通，尿素模塊連接尿素混合器，用于向尿素混合器中噴射尿素；超聲波協(xié)頻共振模塊布置在尿素混合器的外側(cè)壁上，用于發(fā)出超聲波粉碎尿素混合器內(nèi)的尿素結(jié)晶；控制方法中根據(jù)SCR系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)和車輛的運行工況控制超聲波協(xié)頻共振模塊的工作，以預(yù)防結(jié)晶和粉碎結(jié)晶。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在尿素混合器外側(cè)壁上布置了超聲波協(xié)頻共振模塊，能夠發(fā)出超聲波，預(yù)防尿素溶液析出結(jié)晶并粉碎尿素混合器內(nèi)的尿素結(jié)晶，極大的避免了因尿素結(jié)晶導(dǎo)致的SCR系統(tǒng)損壞問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車輛后處理領(lǐng)域，尤其是涉及一種防尿素結(jié)晶的SCR系統(tǒng)及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著排放法規(guī)的越來越嚴(yán)，對車輛后處理系統(tǒng)的要求也越來越高。選擇性催化還原(英文為“Selective Catalytic Reduction”，縮寫為SCR)工藝是一種減少NO_x排放的有效方法，通過將還原劑(一般為氨)注入排放線路中來還原尾氣中的氮氧化物。還原劑氨一般來自于氨前驅(qū)體溶液的熱分解，氨前驅(qū)體一般是尿素溶液。

目前，SCR系統(tǒng)已經(jīng)在柴油車上大大普及，但是在SCR系統(tǒng)工作時，尿素溶液晶體析出的問題一直很難解決。SCR的工作原理是在一定的排氣溫度下，向SCR載體中噴射一定量的尿素，尿素中的NH₃在SCR作用下將NO_x還原成無害的N₂和H₂O。但是尿素噴射到SCR載體上時，很容易在溫度較低或者排氣流速較慢的情況下形成結(jié)晶，尿素結(jié)晶后會附著在SCR載體表面，降低SCR載體對NO_x的轉(zhuǎn)化效率，并且增加發(fā)動機本體的排氣壓力，從而惡化發(fā)動機的功率和油耗。尿素結(jié)晶問題威脅著SCR系統(tǒng)的使用壽命和性能，結(jié)晶會產(chǎn)生背壓，腐蝕材料，大大降低SCR系統(tǒng)的性能。如果因為結(jié)晶問題導(dǎo)致了SCR系統(tǒng)的損壞，還會帶來昂貴的更換費用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種防尿素結(jié)晶的SCR系統(tǒng)及其控制方法，在尿素混合器外側(cè)壁上布置了超聲波協(xié)頻共振模塊，能夠發(fā)出超聲波，預(yù)防尿素溶液析出結(jié)晶并粉碎尿素混合器內(nèi)的尿素結(jié)晶，極大的避免了因尿素結(jié)晶導(dǎo)致的SCR系統(tǒng)損壞問題。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種防尿素結(jié)晶的SCR系統(tǒng)，包括尿素混合器、SCR主體、尿素模塊和超聲波協(xié)頻共振模塊；

所述尿素混合器與SCR主體連通，所述尿素模塊連接尿素混合器，用于向尿素混合器中噴射尿素；

所述超聲波協(xié)頻共振模塊布置在尿素混合器的外側(cè)壁上，用于發(fā)出超聲波粉碎尿素混合器內(nèi)的尿素結(jié)晶。

進(jìn)一步的，所述超聲波協(xié)頻共振模塊包括超聲波發(fā)生器和多個超聲波能量轉(zhuǎn)換器，超聲波發(fā)生器與超聲波能量轉(zhuǎn)換器之間通過超聲波信號傳輸線連接，超聲波發(fā)生器用于控制每一個超聲波能量轉(zhuǎn)換器的開關(guān)、超聲頻率和超聲強度，接收超聲波能量轉(zhuǎn)換器的信息反饋。

更進(jìn)一步的，所述超聲波能量轉(zhuǎn)換器包括自下向上依次裝配的鈦體、鈹板、PZT壓電晶體和反射板，超聲波信號傳輸線連接至反射板上的超聲波入口，鈦體內(nèi)設(shè)有超聲波分流腔和回紋形超聲波出口，所述超聲波能量轉(zhuǎn)換器生成的超聲波經(jīng)過超聲波分流腔分流后從回紋形超聲波出口按回紋狀聲波發(fā)射，作用于尿素混合器。

更進(jìn)一步的，在尿素混合器的外壁上布置有兩組超聲波能量轉(zhuǎn)換器，這兩組超聲波能量轉(zhuǎn)換器沿尿素混合器的徑向相對布置并關(guān)于尿素混合器的軸向?qū)ΨQ，每組超聲波能量轉(zhuǎn)換器的數(shù)量為多個，沿尿素混合器的軸向布置在尿素混合器的外壁上。

更進(jìn)一步的，每組超聲波能量轉(zhuǎn)換器沿尿素混合器的軸向布置在尿素混合器的外壁上，以尾氣在SCR系統(tǒng)中的流動方向區(qū)分上游和下游，同一組中相鄰的超聲波能量轉(zhuǎn)換器之間的間距自上游至下游依次增大，與SCR系統(tǒng)中尿素的結(jié)晶特性相配合。