發動機scr催化器系統及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及發動機降低NOx排放領域，特別涉及一種發動機SCR催化器系統及其控制方法。
【背景技術】
[0002]作為發動機降低NOx排放的重要技術，SCR(選擇性催化還原器)在中重車用發動機上得到廣泛運用。在SCR催化器涂層、載體等硬件配置一定的情況下，可以通過提高其溫度和降低排氣空速來提高SCR催化器的實際轉化效率。
[0003]隨著排放法規的日益嚴格，特別是執行WHTC排放循環的城市車輛，為了不至發動機犧牲太多的油耗來確保排放，SCR催化器的負擔也越來越重。然而，對于低馬力段和低負荷的發動機在WHTC排放循環區，SCR催化器的溫度非常低，SCR催化器的效率也相應十分低，難以通過WHTC循環。為了提高發動機的排溫，現在常用的技術是使用進氣節流閥，通過減小進氣量，放緩燃燒速度，達到提高排氣溫度的效果。進氣節流閥另一個作用是在發動機倒拖時，盡量小的關閉節氣門，防止氣流帶走SCR催化器的熱量。進氣節流閥在一定程度上提高了排氣溫度，但在防止排氣帶走SCR后處理熱量方面能力相當有限，最終使得其溫度沒有最大能力的提升或保持。并且如果節氣門開度太小，氣缸內形成負壓，會導致機油上串，機油燃燒會增加柴油機的顆粒和煙度。
[0004]因此，現有的技術方案主要缺點為:
[0005]1、倒拖工況，進氣節流閥不能完全關閉，始終有一部分氣流流過SCR催化器，帶走熱量；而且廢氣從排氣管到SCR催化器可以看成是絕熱膨脹過程，廢氣的溫度會進一步降低。
[0006]2、如果進氣節流閥開度過小，進氣過程缸內將產生很大的負壓，曲軸箱機油上串，不充分燃燒的機油將會導致顆粒和煙度增加。
[0007]3、在非排放區，特別是怠速工況，有一部分氮氧很低且相對于SCR催化器平均溫度TC也很低的廢氣流經SCR催化器，造成了不必要的熱量損失，并且這一部分廢氣長時間流過SCR催化器，會使氨儲量不斷的降低，不利于SCR催化器效率的提升。
[0008]公開于該【背景技術】部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
【發明內容】
[0009]本發明的目的在于提供一種結構簡單合理的發動機SCR催化器系統及其控制方法，該發動機SCR催化器系統在SCR催化器的入口前端并聯一段旁通管路，并在旁通管路入口安裝一個雙向旁通閥，控制發動機廢氣的不同流通路徑，能夠最大限度的減小SCR催化器熱量損失，提高或保持SCR催化器的溫度，提升SCR催化器的轉換效率，并且在一定程度上可以減小發動機的煙度和顆粒等排放物，從而保證發動機處于更低的排放水平。
[0010]為實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了發動機SCR催化器系統，包括:發動機機體，其進氣端布設有增壓器壓氣機、進氣管路和發動機進氣總管，以及設置在該進氣管路上的進氣節流閥；該發動機機體的排氣端布設有發動機排氣管和增壓器渦輪機，所述發動機排氣管上設置有排氣溫度傳感器；SCR催化器，其上、下游分別設置有SCR上、下游溫度傳感器；以及旁通管路，并聯設置在所述SCR催化器的入口前端，并在該旁通管路的入口處設置雙向旁通閥。
[0011]優選地，上述技術方案中，增壓器壓氣機與新鮮空氣入口連通。
[0012]優選地，上述技術方案中，SCR催化器的末端安裝有NOdf感器。
[0013]優選地，上述技術方案中，SCR上、下游溫度傳感器的輸出端和度傳感器的輸出端均與E⑶連接。
[0014]根據本發明的另一個方面，提供了一種如上述的發動機SCR催化器系統的控制方法，當發動機處于倒拖工況時，ECU檢測到當前的循環油量為O時，ECU控制進氣節流閥全開，并控制雙向旁通閥指令廢氣經旁通管路排到大氣或下一個后處理環節；
[0015]當排氣溫度值與SCR催化器上、下游溫度的平均值之差Λ T ( (TC，且發動機處于怠速，ECU控制進氣節流閥保持原有開度，并控制雙向旁通閥使得廢氣經旁通管路排到大氣或下一個后處理環節；
[0016]當排氣溫度值與SCR催化器上、下游溫度的平均值之差Λ T ( (TC，且發動機處于非怠速和倒拖工況，ECU控制進氣節流閥保持原有開度，若NOx排放低于目標控制值，雙向旁通閥指令廢氣經旁通管路排到大氣或下一個后處理環節；若NO5JI機排放高于目標控制值，且SCR催化器的平均溫度高于添藍起噴溫度，則雙向旁通閥指令廢氣流經SCR催化器降低NOx排放；但若SCR催化器的平均溫度低于添藍起噴溫度，雙向旁通閥指令廢氣經旁通管路排到大氣或下一個后處理環節；
[0017]當排氣溫度值與SCR催化器上、下游溫度的平均值之差Λ T > 0°C, E⑶控制進氣節流閥保持原有開度，若ΔΤ與熱損失溫度之差大于0°C，雙向旁通閥指令廢氣全部流經SCR催化器；若AT與熱損失溫度之差小于0°C，且NO5JIW排放低于目標控制值，雙向旁通閥指令廢氣經旁通管路排到大氣或下一個后處理環節；若ΔΤ與熱損失溫度之差小于0°C，且NO5JI機排放高于目標控制值，且SCR催化器的平均溫度高于添藍起噴溫度，則雙向旁通閥指令廢氣流經SCR催化器降低放，否則雙向旁通閥指令廢氣經旁通管路排到大氣或下一個后處理環節。
[0018]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:該發動機SCR催化器系統及其控制方法在SCR催化器的入口前端并聯一段旁通管路，并在旁通管路入口安裝一個雙向旁通閥，控制發動機廢氣的不同流通路徑，能夠最大限度的減小SCR催化器熱量損失，提高或保持SCR催化器的溫度，提升SCR催化器的轉換效率，并且在一定程度上可以減小發動機的煙度和顆粒等排放物，從而保證發動機處于更低的排放水平。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明的發動機SCR催化器系統及其控制方法的結構示意圖。
[0020]圖2為本發明的發動機SCR催化器系統的流程圖。其中，雙向旁通閥置I表示廢氣完全從旁通管流向大氣或下一個后處理環節，雙向旁通閥置2表示廢氣完全從SCR催化器流向大氣或下一個后處理環節，Λ T =排氣溫度-SCR催化器平均溫度Τ。，Tl為廢氣從排氣總管到SCR催化器的溫度損失值(經驗值)，T。、Td分別為SCR催化器平均溫度和添藍起噴溫度。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】進行詳細描述，但應當理解本發明的保護范圍并不受【具體實施方式】的限制。
[0022]除非另有其它明確表示，否則在整個說明書和權利要求書中，術語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。
[0023]要提高或保持SCR催化器的溫度，應該從“開源”和“節流”兩方面考慮，“開源”，即提高排氣溫度，“節流”，即減小SCR催化器自身熱量的流失。進氣節流閥便是起到“開源”的作用。如果配合使用帶雙向旁通閥的旁通管路，則可以最大限度的減小SCR催化器熱量損失，提高或保持SCR催化器的溫度，提升SCR催化器的轉換效率，并且在一定程度上可以減小發動機的煙度和顆粒等排放物，從而保證發動機處于更低的排放水平。
[0024]如圖1所示(箭頭代表氣流方向)，根據本發明【具體實施方式】的發動機SCR催化器系統及其控制方法的具體包括:發動機機體14、發動機排氣管1、增壓器渦輪機8、旁通管路2、雙向旁通閥3、排氣溫度傳感器4、SCR催化器5、增壓器壓氣機9、進氣管路10和發動機進氣總管13，以及NOx傳感器6、SCR上、下游溫度傳感器7、進氣節流閥12。其中，新鮮空氣入口 10與增壓器壓氣機9連通，進氣節流閥12設置在進氣管路11上。增壓器渦輪機8、旁通管路2、雙向旁通閥3、SCR催化器5設置在該發動機機體13的排氣端，旁通管路2并聯在SCR催化器5的入口前端，雙向旁通閥3設置在旁通管路2的入口處，旁通管路2的出口連接有其他后處理器或大氣。NOx傳感器6安裝在SCR催化器5的末端，用于測量最終的NOx值。SCR上、下游溫度傳感器7分別設置在SCR催化器5的上、下游，用于測量SCR催化器的上下游溫度，雙向旁通閥3設置在旁通管路2的入口處能夠控制發動機廢氣的不同流通路徑。排氣溫度傳感器4設置在發動機排氣管I上，用于測量發動機排氣管的排氣溫度。
[0025]E⑶采集SCR催化器上下游溫度傳感器的測量值，并將計算出的SCR催化器上下游溫度的平均值Tc與排氣溫度傳感器4采集的排氣溫度值進行比較，根據比較結果，和發動機運行的