專利名稱：非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機(jī)排放物的控制和處理，具體地說是一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，對于柴油機(jī)自身而言，其排放物的控制一般通過噴油延遲技術(shù)和增壓中冷技術(shù)實(shí)現(xiàn)。噴油延遲技術(shù)，其特征是使柴油機(jī)的滯燃期縮短，可以有效降低柴油機(jī)氮氧化物(NOx)的排放，但隨著噴油的推遲，后燃期延長，會導(dǎo)致柴油機(jī)顆粒物(ParticulateMatter,簡稱PM)的排放惡化。增壓中冷技術(shù)，其特征是通過增壓技術(shù)增加進(jìn)氣量、增大燃燒平均空燃比，以此降低柴油機(jī)PM的排放。但增壓后進(jìn)氣溫度升高，混合氣中氧濃度增加，會導(dǎo)致柴油機(jī)NOx的排放增加。采用將增壓后使空氣再冷卻的中冷技術(shù)，可以降低柴油機(jī)的進(jìn)氣溫度，不僅降低了柴油機(jī)的熱負(fù)荷，而且進(jìn)一步提高了空氣密度和功率，同時降低了最高燃燒溫度，從而減少了 NOx的生成。但是從總體效果上，增壓中冷技術(shù)在降低PM排放的同時，也增加了 NOx的排放。噴油延遲技術(shù)與增壓中冷技術(shù)同屬機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)，兩者在使用過程中會導(dǎo)致PM和NOx之間存在此消彼長，且兩者都無法完全凈化柴油機(jī)排放物中的PM和N0X。對于國四及更高級別的排放標(biāo)準(zhǔn)，僅依靠機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)難以滿足排放要求。非電控柴油機(jī)，由于其不具備電控柴油機(jī)靈活控制的特點(diǎn)，使得其PM排放和NOx排放均不能達(dá)國IV的標(biāo)準(zhǔn)的要求；為了達(dá)到國四或更高級別排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，必須同時對PM和NOx進(jìn)行控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法及系統(tǒng)，通過氧化和還原的組合方式同時控制處理非電控柴油機(jī)排放物，使排放物指標(biāo)達(dá)到國四及更高級別的排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的采用的技術(shù)方案是一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法，將非電控柴油機(jī)排放物先經(jīng)過氧化反應(yīng)，直至排放物中的顆粒、碳?xì)浜鸵谎趸急怀浞盅趸缓蠼?jīng)過還原反應(yīng)，直至排放物中的氮氧化物被充分還原；或者將非電控柴油機(jī)排放物先經(jīng)過還原反應(yīng)，直至排放物中的氮氧化物被充分還原，然后經(jīng)過氧化反應(yīng)，直至排放物中的顆粒、碳?xì)浜鸵谎趸急怀浞盅趸?；其中，在進(jìn)入還原反應(yīng)前，先采集非電控柴油機(jī)的工況信息，以及根據(jù)該工況信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并將所述量的還原劑加注到還原反應(yīng)中。進(jìn)一步地，所述非電控柴油機(jī)的工況信息包括非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門位置和進(jìn)氣歧管壓力的信號。
更進(jìn)一步地，所述的還原劑為尿素水溶液或氨氣，用于還原排放物中的氮氧化物。此外，本發(fā)明還提供一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，包括具有還原性特征的后處理模塊，用于還原非電控柴油機(jī)排放物中的氮氧化物；具有氧化性特征的后處理模塊，與具有還原性特征的后處理模塊連通，用于處理、反應(yīng)非電控柴油機(jī)排放物中的顆粒物、碳?xì)浜鸵谎趸?；信號采集模塊，用于采集非電控柴油機(jī)的工況信息；控制裝置，接收并處理非電控柴油機(jī)的工況信息，計(jì)算所需還原劑的量并控制噴射出還原劑；所述具有還原性特征的后處理模塊或者具有氧化性特征的后處理模塊與非電控柴油機(jī)的排放口連通；所述控制裝置分別與信號采集模塊和具有還原性特征的后處理模塊連接，控制裝置根據(jù)接收信號采集模塊采集的工況信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并發(fā)出控制信號將所述量的還原劑加注到具有還原性特征的后處理模塊中。進(jìn)一步地，所述具有還原性特征的后處理模塊的進(jìn)口端與非電控柴油機(jī)的排放口連通，其出口端與具有氧化性特征的后處理模塊進(jìn)口端連通；或者具有氧化性特征的后處理模塊進(jìn)口端與非電控柴油機(jī)的排放口連通，其出口端與具有還原性特征的后處理模塊的進(jìn)□端連通。進(jìn)一步地，具有氧化性特征的后處理模塊為柴油機(jī)氧化催化器(以下簡稱D0C)與顆粒氧化催化器(POC)的組合；具有還原性特征的后處理模塊為選擇性催化還原(以下簡稱SCIO催化器；進(jìn)一步地，具有氧化性特征的后處理模塊還可以為顆粒捕集器(DPF)。顆粒捕集器設(shè)有防止被排放物中顆粒堵塞的附加再生系統(tǒng)。進(jìn)一步地，信號采集模塊通過傳感器采集非電控柴油機(jī)的工作信息，所述工作信息包括非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門位置和進(jìn)氣歧管壓力的信號。本發(fā)明信號采集模塊通過傳感器采集非電控柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、油門位置、進(jìn)氣歧管壓力信號，經(jīng)處理后的信號作為控制裝置的輸入，控制裝置依據(jù)柴油機(jī)工況決定還原劑的需求流量，并控制還原劑加注裝置，將相應(yīng)流量的還原劑供給具有還原性特征的后處理模塊。本發(fā)明分別獨(dú)立處理氮氧化物與顆粒物、碳?xì)洹⒁谎趸嫉膬艋?，即單?dú)還原氮氧化物，單獨(dú)地氧化顆粒物、碳?xì)浜鸵谎趸?，達(dá)到高度凈化非電控柴油機(jī)排氣的目的，本發(fā)明的整體效果實(shí)現(xiàn)了對氮氧化物與顆粒物、碳?xì)?、一氧化碳的同時凈化，解決了現(xiàn)有技術(shù)中“此消彼長”的問題，從而達(dá)到國四或更高級別排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。


圖1是實(shí)施例1非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖2是非電控柴油機(jī)排放物經(jīng)圖1所示系統(tǒng)的控制處理流程圖。圖3是實(shí)施例2排放控制處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。圖4是非電控柴油機(jī)排放物經(jīng)圖3所示系統(tǒng)的控制處理流程圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。實(shí)施例1如圖1所示，非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，包括具有氧化性特征的后處理模塊102，用于氧化非電控柴油機(jī)排放物中的顆粒、碳?xì)浜鸵谎趸?，本?shí)施例中后處理模塊102為氧化催化器(DOC)和顆粒氧化催化器(POC)的組合。具有還原性特征的后處理模塊103，用于還原非電控柴油機(jī)排放物中的氮氧化合物，本實(shí)施例中后處理模塊103為選擇性催化還原(SCR)催化器。信號采集模塊105，用于采集非電控柴油機(jī)的工況信息；控制裝置106，接收信號采集模塊采集的工況信息，并處理該工況信息；本實(shí)施例中，具有氧化性特征的后處理模塊102的進(jìn)口端與非電控柴油機(jī)101的排放口連通，具有氧化性特征的后處理模塊102的出口端與具有還原性特征的后處理模塊103的進(jìn)口端連通，具有還原性特征的后處理模塊103的出口端即為經(jīng)控制處理后的排放物104。信號采集模塊105通過傳感器與非電控柴油機(jī)101中待測信號部件連接，用于監(jiān)測非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門位置和進(jìn)氣歧管壓力的信號?？刂蒲b置106分別與信號采集模塊105和具有還原性特征的后處理模塊103連接，其中，控制裝置106與具有還原性特征的后處理模塊103之間裝有還原劑加注模塊107，本實(shí)施例還原劑加注模塊107為尿素水溶液加注系統(tǒng)?？刂蒲b置106可控制還原劑加注模塊107加注還原劑的量?？刂蒲b置106根據(jù)接收信號采集模塊105采集的工作信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并將所需的還原劑通過還原劑加注裝置107加注到具有還原性特征的后處理模塊103中。非電控柴油機(jī)的排放物通過上述的排放控制處理系統(tǒng)時控制處理流程如圖2所示，包括以下步驟(1)步驟201所示，信號采集模塊105通過傳感器采集非電控柴油機(jī)的工作信息，包括非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門和進(jìn)氣歧管壓力的信號。優(yōu)先依據(jù)轉(zhuǎn)速和油門信號的組合區(qū)分柴油機(jī)工況，在轉(zhuǎn)速和油門信號其中之一不可用的情況下，引入進(jìn)氣歧管壓力信號區(qū)分柴油機(jī)的工況。(2)步驟202所示，控制裝置106根據(jù)采集的非電控柴油機(jī)工作信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并控制還原劑加注裝置107向具有還原性特征的后處理模塊103中加注上述計(jì)算出還原劑的量，所用還原劑為一種叫添藍(lán)(Adblue)的尿素水溶液，尿素水溶液在排氣管內(nèi)迅速分解為氨氣。(3)步驟203所示，非電控柴油機(jī)排放物進(jìn)入具有氧化性特征的后處理模塊102，充分發(fā)生氧化反應(yīng)，直至PM、HC、CO被充分氧化。非電控柴油機(jī)的排氣流經(jīng)DOC時，排氣中的HC、C0在DOC內(nèi)部被氧化，并將部分一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)，為下游POC提供氧化劑。排氣氣流流經(jīng)POC時，由于POC的通道形狀復(fù)雜，氣流不斷改變流線，跟不上流線的PM脫離氣流被吸附到POC的壁面上，實(shí)現(xiàn)對PM的捕捉。NO2將POC捕捉的碳煙氧化成二氧化碳，實(shí)現(xiàn)POC的再生。通過應(yīng)用DOC和POC的組合，實(shí)現(xiàn)非電控柴油機(jī)排放物中HC、CO、PM的排放控制。(4)步驟204所示，步驟203的排放物進(jìn)入具有還原性特征的后處理模塊103中，與步驟202產(chǎn)生的氨氣充分發(fā)生還原反應(yīng)，至NOx被充分還原，NOx被還原為N2,實(shí)現(xiàn)非電控柴油機(jī)NOx的排放控制。(5)步驟205所示，排出經(jīng)步驟203、204后的氣體，所得的排放物符合國四及更高級別的排放標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1區(qū)別僅僅只是非電控柴油機(jī)排放物先通過具有還原性特征的后處理模塊103進(jìn)行還原反應(yīng)，然后再通過具有氧化性特征的后處理模塊102進(jìn)行氧化反應(yīng)，具體連接關(guān)系為非電控柴油機(jī)101的排放口與具有還原性特征的后處理模塊103的進(jìn)口端連通，具有還原性特征的后處理模塊103出口端與具有氧化性特征的后處理模塊102的進(jìn)口端連通，具有氧化性特征的后處理模塊102的出口端即為經(jīng)控制處理后的排放物104。其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1中一致，此處不再累述。使用本實(shí)施例對電控柴油機(jī)的排放物進(jìn)行控制排放處理，其流程如圖4所示，與實(shí)施例1的區(qū)別也僅僅是非電控柴油機(jī)排放物先進(jìn)行還原反應(yīng)，至NOx被充分還原后再進(jìn)行氧化反應(yīng)，直至PM、HC、C0被充分還原。本實(shí)施例中還原劑為氨氣。非電控柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速、油門和進(jìn)氣歧管壓力信號用于區(qū)分柴油機(jī)的工況。優(yōu)先依據(jù)轉(zhuǎn)速和油門信號的組合區(qū)分柴油機(jī)工況；在轉(zhuǎn)速和油門信號其中之一不可用的情況下，引入進(jìn)氣歧管壓力信號區(qū)分柴油機(jī)的工況；排氣背壓信號用于判斷具有氧化性特征的后處理模塊是否需要維護(hù)。通過對柴油機(jī)若干個工作循環(huán)的進(jìn)氣歧管壓力信號取平均的方式，獲得平穩(wěn)可信的進(jìn)氣歧管壓力信號。本實(shí)施例所用具有氧化性特征的后處理模塊102為顆粒捕集器，顆粒捕集器內(nèi)裝有再生系統(tǒng)，用以疏通吸附在顆粒捕集器壁面上的顆粒物，以保證處理裝置不被PM堵塞。本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求
1.一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法，其特征在于將非電控柴油機(jī)排放物先經(jīng)過氧化反應(yīng)，直至排放物中的顆粒、碳?xì)浜鸵谎趸急怀浞盅趸?，然后?jīng)過還原反應(yīng)，直至排放物中的氮氧化物被充分還原；或者將非電控柴油機(jī)排放物先經(jīng)過還原反應(yīng)，直至排放物中的氮氧化物被充分還原，然后經(jīng)過氧化反應(yīng)，直至排放物中的顆粒、碳?xì)浜鸵谎趸急怀浞盅趸?；其中，在進(jìn)入還原反應(yīng)前，先采集非電控柴油機(jī)的工況信息，以及根據(jù)該工況信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并將所述量的還原劑加注到還原反應(yīng)中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法，其特征在于所述非電控柴油機(jī)的工況信息包括非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門位置和進(jìn)氣歧管壓力的信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法，其特征在于所述的還原劑為尿素水溶液或氨氣。
4.一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，其特征在于具有還原性特征的后處理模塊，用于還原非電控柴油機(jī)排放物中的氮氧化物；具有氧化性特征的后處理模塊，與具有還原性特征的后處理模塊連通，用于處理、反應(yīng)非電控柴油機(jī)排放物中的顆粒物、碳?xì)浜鸵谎趸迹恍盘柌杉K，用于采集非電控柴油機(jī)的工況信息；控制裝置，接收并處理非電控柴油機(jī)的工況信息，計(jì)算所需還原劑的量并控制噴射出還原劑；所述具有還原性特征的后處理模塊或者具有氧化性特征的后處理模塊與非電控柴油機(jī)的排放口連通；所述控制裝置分別與信號采集模塊和具有還原性特征的后處理模塊連接，控制裝置根據(jù)接收信號采集模塊采集的工況信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并發(fā)出控制信號將所述量的還原劑加注到具有還原性特征的后處理模塊中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，其特征在于所述具有還原性特征的后處理模塊的進(jìn)口端與非電控柴油機(jī)的排放口連通，其出口端與具有氧化性特征的后處理模塊進(jìn)口端連通；或者具有氧化性特征的后處理模塊進(jìn)口端與非電控柴油機(jī)的排放口連通，其出口端與具有還原性特征的后處理模塊的進(jìn)口端連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，其特征在于具有氧化性特征的后處理模塊為柴油機(jī)氧化催化器與顆粒氧化催化器的組合；具有還原性特征的后處理模塊為選擇性催化還原催化器；
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，其特征在于具有氧化性特征的后處理模塊為顆粒捕集器，具有還原性特征的后處理模塊為選擇性催化還原催化器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，其特征在于所述顆粒捕集器設(shè)有防止被排放物中顆粒堵塞的附加再生系統(tǒng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求4 8任一所述的非電控柴油機(jī)排放物的控制處理系統(tǒng)，其特征在于信號采集模塊通過傳感器采集非電控柴油機(jī)的工況信息，所述工況信息包括非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門和進(jìn)氣歧管壓力的信號。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種非電控柴油機(jī)排放物的控制處理方法及系統(tǒng)，屬于柴油機(jī)排放物的后處理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將具有還原性特征的后處理模塊，和具有氧化性特征的后處理模塊結(jié)合應(yīng)用，通過采集非電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、油門和進(jìn)氣歧管壓力的信號信息，根據(jù)該信息計(jì)算出還原排放物中氮氧化物所需還原劑的量，并將所述量的還原劑加注到還原反應(yīng)中，實(shí)現(xiàn)對排放物中氮氧化物的還原，再通過氧化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)對排放物中顆粒物、碳?xì)浜鸵谎趸嫉难趸?，從而?shí)現(xiàn)對非電控柴油機(jī)排放物的凈化。
文檔編號F01N3/20GK102383902SQ20111033837
公開日2012年3月21日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月31日
發(fā)明者呂林 申請人:武漢添藍(lán)發(fā)動機(jī)排放控制技術(shù)有限公司