[發(fā)明專利]一種汽車尾氣后處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110876190.3
• 申請(qǐng)日: 2021-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113374564B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海峰;張曉騰;王燦;堯命發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N9/00
• 分類號(hào): F01N9/00;F01N3/021;F01N3/025;F01N3/20;F01N3/28;F01N11/00;F01N13/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 李素蘭

1.一種汽車尾氣后處理方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟一、對(duì)現(xiàn)有的汽車尾氣后處理系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)后的汽車尾氣后處理系統(tǒng)包括第一DOC(7)，第二DOC(13)，DPF(21)，第一SCR(29)和第二SCR(41)，所述第一DOC(7)的進(jìn)氣口與發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的排氣管(3)固定連接，靠近發(fā)動(dòng)機(jī)(2)一側(cè)的排氣管(3)通過(guò)電磁閥(43)與發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的進(jìn)氣歧管(1)相連，在靠近第一DOC(7)進(jìn)氣口的排氣管(3)上連接有第一冷卻器(4)，第一溫度傳感器(5)和燃油噴射單元(6)，所述第一溫度傳感器(5)和燃油噴射單元(6)均設(shè)置于靠近第一DOC(7)進(jìn)氣口的排氣管(3)的內(nèi)壁上；

所述第一DOC(7)的排氣口通過(guò)第一連接管(11)依次連接可旋轉(zhuǎn)的第一換向閥(10)、第二換向閥(15)、第一風(fēng)機(jī)(16)、第一加熱器(17)、第二冷卻器(18)以及DPF(21)的進(jìn)氣口，在靠近第一DOC(7)排氣口的第一連接管(11)的內(nèi)壁上設(shè)置有HC傳感器(8)和CO傳感器(9)，在DPF(21)本體進(jìn)氣口內(nèi)壁上分別設(shè)置有第二溫度傳感器(19)和第一壓力傳感器(20)，在DPF(21)本體排氣口內(nèi)壁上分別設(shè)置有第三溫度傳感器(22)和第二壓力傳感器(23)；

第二DOC(13)的進(jìn)氣口通過(guò)第一旁通進(jìn)氣管(12)與第一連接管(11)連接，第二DOC(13)的排氣口通過(guò)第一旁通排氣管(14)與第一連接管(11)連接，所述的第一換向閥(10)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)使第一旁通進(jìn)氣管(12)與第一連接管(11)連通或者斷開(kāi)，所述的第二換向閥(15)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)使第一旁通排氣管(14)與第一連接管(11)連通或者斷開(kāi)；

所述DPF(21)的出氣口通過(guò)第二連接管(24)依次連接第二加熱器(25)、第三冷卻器(26)以及第一SCR(29)的進(jìn)氣口，在靠近第一SCR(29)進(jìn)氣口的第二連接管(24)的內(nèi)壁上分別設(shè)置有第四溫度傳感器(27)和第一尿素噴射單元(28)，第一SCR(29)的排氣口通過(guò)尾氣管(32)依次連接可旋轉(zhuǎn)的第三換向閥(31)、第四換向閥(33)以及環(huán)境空氣，在靠近第一SCR(29)排氣口的尾氣管(32)的內(nèi)壁上設(shè)置有NOx傳感器(30)，第二SCR(41)進(jìn)氣口通過(guò)第二旁通進(jìn)氣管(35)依次連接第四冷卻器(37)、第三加熱器(36)、第二風(fēng)機(jī)(34)以及靠近第一SCR(29)的排氣口處的尾氣管(32)的前端，所述的第二SCR(41)的排氣口通過(guò)第二旁通排氣管(42)與連通環(huán)境空氣的尾氣管(32)的尾端連通，在位于第四冷卻器(37)和第二SCR(41)進(jìn)氣口之間的第二旁通進(jìn)氣管(35)的內(nèi)壁上分別安裝有第五溫度傳感器(38)、第三壓力傳感器(39)和第二尿素噴射單元(40)，所述的第三換向閥(31)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)使第二旁通進(jìn)氣管(35)與尾氣管(32)連通或者斷開(kāi)，所述的第四換向閥(33)能夠通過(guò)旋轉(zhuǎn)使第二旁通排氣管(42)與尾氣管(32)連通或者斷開(kāi)；

所述的第一溫度傳感器，HC傳感器，CO傳感器，第二溫度傳感器，第一壓力傳感器，第三溫度傳感器，第二壓力傳感器，第四溫度傳感器，NOx傳感器，第五溫度傳感器和第三壓力傳感器的信號(hào)輸出端均與ECU控制單元(44)的信號(hào)輸入端通過(guò)控制線連接，ECU控制單元(44)的信號(hào)輸出端分別與第一冷卻器，燃油噴射單元，第一換向閥，第二換向閥，第一風(fēng)機(jī)，第一加熱器，第二冷卻器，第二加熱器，第三冷卻器，第一尿素噴射單元，第三換向閥，第四換向閥，第二風(fēng)機(jī)，第三加熱器，第四冷卻器，第二尿素噴射單元和電磁閥的信號(hào)輸入端通過(guò)控制線連接；

步驟二、ECU控制單元通過(guò)第一溫度傳感器實(shí)時(shí)獲取第一DOC進(jìn)氣口處由發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣溫度T₁，若T₁大于等于第一DOC中催化劑失效溫度下限則ECU控制單元打開(kāi)電磁閥，使排氣管中的部分排氣流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管重新進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)做功，同時(shí)ECU控制單元啟動(dòng)第一冷卻器，進(jìn)一步使排氣管中的排氣溫度降至第一DOC預(yù)設(shè)工作溫度T_DOC；若T₁小于第一DOC中催化劑失效溫度下限則系統(tǒng)不進(jìn)行調(diào)節(jié)；

步驟三、ECU控制單元通過(guò)HC傳感器和CO傳感器實(shí)時(shí)獲取第一DOC排氣口處的HC濃度和CO濃度，若HC濃度超過(guò)HC排放最大限值HC_max或者CO濃度超過(guò)CO排放最大限值CO_max,則第一換向閥旋轉(zhuǎn)角度，使發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣只能由排氣管進(jìn)入第一旁通進(jìn)氣管，經(jīng)第二DOC進(jìn)行排氣的進(jìn)一步凈化，同時(shí)第二換向閥旋轉(zhuǎn)角度，使經(jīng)第二DOC進(jìn)一步凈化后的排氣由第一旁通排氣管進(jìn)入第一連接管；若HC濃度和CO濃度都不超過(guò)HC排放最大限值HC_max和CO排放最大限值CO_max,則第一換向閥旋轉(zhuǎn)角度，關(guān)閉由排氣管進(jìn)入第一旁通進(jìn)氣管的通路，同時(shí)第二換向閥旋轉(zhuǎn)角度，關(guān)閉由第一連接管進(jìn)入第一旁通排氣管的通路，使排氣只流經(jīng)第一連接管；

步驟四、判斷是否進(jìn)行DPF的再生，具體為：ECU控制單元通過(guò)第二溫度傳感器和第一壓力傳感器實(shí)時(shí)獲取DPF進(jìn)氣口處的溫度T_in和P_in，并通過(guò)第三溫度傳感器和第二壓力傳感器實(shí)時(shí)獲取DPF排氣口處的溫度T_out和P_out，將第三溫度傳感器的溫度值減去第二溫度傳感器的溫度值得到DPF溫度變化值△T_DPF并且將第二壓力傳感器的壓力值減去第一壓力傳感器的壓力值得到DPF壓力變化值△P_DPF，然后進(jìn)行如下判斷：

步驟41，若DPF溫度變化值△T_DPF和壓力變化值△P_DPF任意一組超過(guò)溫度變化閾值和壓力變化閾值則進(jìn)行DPF的再生，具體為：當(dāng)由第二溫度傳感器獲得的DPF進(jìn)氣口處的溫度T_in已經(jīng)超過(guò)DPF再生溫度，此時(shí)ECU控制單元控制第二冷卻器工作使DPF進(jìn)氣口處溫度T_in冷卻至DPF預(yù)設(shè)起燃溫度T_com；當(dāng)由第二溫度傳感器獲得的DPF進(jìn)氣口處的溫度T_in低于DPF工作溫度下限此時(shí)ECU控制單元驅(qū)動(dòng)燃油噴射單元工作，調(diào)節(jié)燃油噴射單元燃油噴射量為最大安全燃油量q_max，同時(shí)ECU控制單元驅(qū)動(dòng)第一加熱器工作，以對(duì)DPF進(jìn)氣口處排氣進(jìn)行進(jìn)一步升溫，使DPF進(jìn)氣口溫度T_in達(dá)到DPF預(yù)設(shè)起燃溫度T_com；當(dāng)DPF工作溫度下限ECU控制單元根據(jù)DPF進(jìn)氣口處的溫度T_in和DPF預(yù)設(shè)起燃溫度T_com的差值自動(dòng)調(diào)節(jié)燃油噴射單元燃油噴射量，使DPF進(jìn)氣口溫度T_in達(dá)到DPF預(yù)設(shè)起燃溫度T_com；

步驟42，若DPF溫度變化值△T_DPF和壓力變化值△P_DPF都不超過(guò)溫度變化閾值和壓力變化閾值則不進(jìn)行DPF的再生，此時(shí)ECU控制單元得到的DPF進(jìn)氣口處溫度T_in若高于DPF預(yù)設(shè)工作溫度T_gz，則驅(qū)動(dòng)第二冷卻器工作使DPF進(jìn)氣口溫度T_in冷卻至DPF預(yù)設(shè)工作溫度T_gz；若DPF進(jìn)氣口溫度T_in低于DPF預(yù)設(shè)工作溫度T_gz，則驅(qū)動(dòng)第一加熱器工作使DPF進(jìn)氣口溫度T_in加熱至DPF預(yù)設(shè)工作溫度T_gz；若DPF進(jìn)氣口溫度T_in等于DPF預(yù)設(shè)工作溫度T_gz，則系統(tǒng)不進(jìn)行調(diào)節(jié)；

步驟五、ECU控制單元根據(jù)第一壓力傳感器獲取的DPF進(jìn)氣口處的壓力P_in判斷是否進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)節(jié)，具體為：若DPF進(jìn)氣口處的壓力P_in小于DPF工作壓力下限則ECU控制單元啟動(dòng)第一風(fēng)機(jī)，使DPF進(jìn)氣口處的壓力P_in增壓至DPF預(yù)設(shè)工作壓力P_gz；若DPF進(jìn)氣口處的壓力P_in不低于DPF工作壓力下限則系統(tǒng)不進(jìn)行調(diào)節(jié)；

步驟六、ECU控制單元自動(dòng)調(diào)節(jié)第一尿素噴射單元尿素噴射量，同時(shí)根據(jù)第四溫度傳感器獲取的第一SCR進(jìn)氣口處的溫度值T’_in調(diào)節(jié)第一SCR進(jìn)氣溫度至第一SCR工作最佳溫度T_SCR，具體為：若ECU控制單元得到的第一SCR進(jìn)氣口溫度T’_in高于第一SCR預(yù)設(shè)工作溫度T_SCR，則驅(qū)動(dòng)第三冷卻器工作使第一SCR進(jìn)氣口溫度T’_in冷卻至第一SCR預(yù)設(shè)工作溫度T_SCR；若第一SCR進(jìn)氣口溫度T’_in低于第一SCR預(yù)設(shè)工作溫度T_SCR，則驅(qū)動(dòng)第二加熱器工作使第一SCR進(jìn)氣口溫度T’_in加熱至第一SCR預(yù)設(shè)工作溫度T_SCR；若第一SCR進(jìn)氣口溫度T’_in等于第一SCR預(yù)設(shè)工作溫度T_SCR，則系統(tǒng)不進(jìn)行調(diào)節(jié)；

步驟七、ECU控制單元通過(guò)NOx傳感器實(shí)時(shí)獲取第一SCR排氣口處的NOx濃度，若NOx濃度超過(guò)NOx排放最大限值NOx_max,則第三換向閥旋轉(zhuǎn)角度，使第一SCR排氣只能由尾氣管進(jìn)入第二旁通進(jìn)氣管，經(jīng)第二SCR進(jìn)行排氣的進(jìn)一步凈化，此時(shí)ECU控制單元通過(guò)第三壓力傳感器獲取第二SCR進(jìn)氣口處的壓力P₃，若P₃低于第二SCR工作壓力下限則ECU控制單元啟動(dòng)第二風(fēng)機(jī)，使第二SCR進(jìn)氣口處的壓力P₃增壓至第二SCR預(yù)設(shè)工作壓力P_SCR；若第二SCR進(jìn)氣口處的壓力P₃不低于第二SCR工作壓力下限則不啟動(dòng)第二風(fēng)機(jī)，同時(shí)ECU控制單元自動(dòng)調(diào)節(jié)第二尿素噴射單元尿素噴射量，同時(shí)ECU控制單元根據(jù)第五溫度傳感器獲取的第二SCR進(jìn)氣口處的溫度值T”_in采用步驟六中的方法將第二SCR進(jìn)氣口處的溫度值調(diào)節(jié)至SCR工作最佳溫度T_SCR；ECU控制單元控制第四換向閥旋轉(zhuǎn)角度，使經(jīng)第二SCR凈化后的排氣由第二旁通排氣管進(jìn)入尾氣管之后排向大氣；若NOx濃度不超過(guò)NOx排放最大限值NOx_max,則第三換向閥旋轉(zhuǎn)角度，關(guān)閉由尾氣管進(jìn)入第二旁通進(jìn)氣管的通路，同時(shí)第四換向閥旋轉(zhuǎn)角度，關(guān)閉由尾氣管進(jìn)入第二旁通排氣管的通路，排氣由第一SCR凈化后直接由尾氣管排向大氣。