本發(fā)明屬于柴油機(jī)排放后處理領(lǐng)域，具體涉及一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置及其使用方法，適用于降低發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性惡化程度。

背景技術(shù)：

為應(yīng)對(duì)越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)要求，重型柴油機(jī)在歐VI階段后普遍采用了DOC+DPF+SCR+ASC的后處理系統(tǒng)，其中選擇性催化還原(SCR)是柴油機(jī)滿足NOx排放目標(biāo)的最有效的技術(shù)之一。歐VI后處理系統(tǒng)中考慮到DPF再生溫度對(duì)SCR的影響、低溫工況NO_X高轉(zhuǎn)換效率的需求等原因，市場(chǎng)普遍采用了銅基沸石型SCR。然而，銅基沸石型SCR存在著硫中毒問(wèn)題，試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，重型柴油機(jī)在硫含量50ppm柴油條件下運(yùn)行100小時(shí)SCR轉(zhuǎn)換效率可能下降20%，而硫含量350ppm柴油機(jī)條件下運(yùn)行15小時(shí)SCR轉(zhuǎn)換效率就會(huì)下降20%。而歐VI階段OBD對(duì)后處理一致性要求很高，SCR硫中毒會(huì)導(dǎo)致NOX排放超標(biāo)，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)報(bào)警和限扭，嚴(yán)重影響發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。

銅基SCR硫中毒機(jī)理是發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過(guò)程中燃油中的S氧化形成SO₂，并與含金屬的催化器修補(bǔ)基面涂層或者水反應(yīng)形成硫酸鹽或者硫酸，最后吸附在催化劑的表面，導(dǎo)致SCR轉(zhuǎn)換效率下降。銅基SCR硫中毒現(xiàn)象不是永久性的損壞，可通過(guò)500℃以上的高溫氣體進(jìn)行脫硫再生，脫硫再生SCR的轉(zhuǎn)換效率可恢復(fù)到硫中毒前水平。然而該溫度在柴油機(jī)常規(guī)運(yùn)行條件下幾乎不可能達(dá)到。

中國(guó)專(zhuān)利：申請(qǐng)公布號(hào)為CN105370355A，申請(qǐng)公布日為2016年3月2日的發(fā)明專(zhuān)利公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)，包括與發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管道依次連接的渦輪增壓器、氧化催化轉(zhuǎn)化器DOC、顆粒物捕集器DPF、SCR裝置，并設(shè)置相應(yīng)的溫度傳感器、壓力傳感器、氮氧傳感器等。當(dāng)該系統(tǒng)中SCR裝置硫中毒后NOx的轉(zhuǎn)化效率會(huì)嚴(yán)重降低，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行硫中毒監(jiān)控，并定期脫硫。在歐VI后處理系統(tǒng)中目前普遍采用DPF再生噴油裝置進(jìn)行升溫實(shí)現(xiàn)高溫脫硫再生，但頻繁的主動(dòng)噴油升溫脫硫會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性惡化。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性惡化程度較高的問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性惡化程度較低的柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置及其使用方法。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪增壓器、氧化催化轉(zhuǎn)化器DOC、顆粒物捕集器DPF、SCR催化器，所述DOC的進(jìn)氣端依次通過(guò)進(jìn)氣管路、渦輪增壓器與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管連通，DOC的排氣端通過(guò)DPF與SCR催化器相通，且進(jìn)氣管路上設(shè)置有一號(hào)溫度傳感器、一號(hào)NO_X傳感器，DPF的進(jìn)、排氣端均設(shè)置有壓力傳感器，SCR催化器的進(jìn)、排氣端分別設(shè)置有二號(hào)溫度傳感器、二號(hào)NO_X傳感器；

所述系統(tǒng)還包括旁通管路、DPF再生燃油噴嘴，所述旁通管路的進(jìn)、排氣端分別與排氣管、進(jìn)氣管路相通，旁通管路上設(shè)置有電控調(diào)節(jié)閥，所述DPF再生燃油噴嘴設(shè)置在進(jìn)氣管路上，且一號(hào)溫度傳感器、一號(hào)NO_X傳感器、壓力傳感器、二號(hào)溫度傳感器、二號(hào)NO_X傳感器、電控調(diào)節(jié)閥、DPF再生燃油噴嘴均與后處理控制器信號(hào)連接。

所述SCR催化器為銅基沸石型SCR。

一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

S1：所述后處理控制器根據(jù)一號(hào)NO_X傳感器、二號(hào)NO_X傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)、車(chē)輛的行駛距離、燃料消耗以及最后一次消除硫中毒以后車(chē)輛的行駛時(shí)間判斷是否需要消除SCR催化器的硫中毒，若需要，進(jìn)入步驟S2；

S2：所述后處理控制器基于壓力傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)、碳載量計(jì)算、極限碳載量設(shè)定值判斷DPF是否需要再生，若需要，進(jìn)入步驟S4，若不需要?jiǎng)t進(jìn)入步驟S3；

S3：實(shí)施廢氣旁通控制以消除硫中毒后進(jìn)入步驟S6；

S4：所述后處理控制器根據(jù)二號(hào)溫度傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制DPF再生燃油噴嘴向進(jìn)氣管路中噴射燃油，以實(shí)現(xiàn)DPF的主動(dòng)再生，并清除SCR催化器中的硫；

S5：所述后處理控制器判斷DPF再生是否完成，若完成，進(jìn)入步驟S6，若未完成則再次進(jìn)入步驟S4；

S6：所述后處理控制器判斷SCR催化器的硫中毒是否已清除，若未清除則再次進(jìn)入步驟S1；

其中，所述實(shí)施廢氣旁通控制以消除硫中毒依次包括以下步驟：

S31：所述后處理控制器根據(jù)一號(hào)溫度傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷柴油機(jī)是否處于高溫、高空燃比工況，若是，進(jìn)入步驟S34，若不是，則進(jìn)入步驟S32；

S32：所述后處理控制器判斷SCR催化器的硫累積時(shí)間和SCR轉(zhuǎn)化效率是否下降到極限值，若是，進(jìn)入步驟S33，若不是，則再次進(jìn)入步驟S31；

S33：所述后處理控制器根據(jù)二號(hào)溫度傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制DPF再生燃油噴嘴向進(jìn)氣管路中噴射燃油以清除SCR催化器中的硫；

S34：所述后處理控制器根據(jù)二號(hào)溫度傳感器的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制電控調(diào)節(jié)閥的開(kāi)度，使SCR催化器的入口溫度達(dá)到500～550℃，以清除SCR催化器中的硫。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

1、本發(fā)明一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置包括旁通管路、DPF再生燃油噴嘴，旁通管路的進(jìn)、排氣端分別與排氣管、進(jìn)氣管路相通，旁通管路上設(shè)置有電控調(diào)節(jié)閥，DPF再生燃油噴嘴設(shè)置在進(jìn)氣管路上，DPF再生燃油噴嘴可在需要DPF主動(dòng)再生時(shí)向進(jìn)氣管路中噴射適量燃油，燃油經(jīng)DOC氧化升溫后，可在實(shí)現(xiàn)DPF主動(dòng)再生的同時(shí)實(shí)現(xiàn)SCR催化器的高溫脫硫，旁通管路使得部分廢氣能夠不經(jīng)過(guò)渦輪增壓器直接旁通到進(jìn)氣管路上，從而保證發(fā)動(dòng)機(jī)在中高速、中高負(fù)荷工況下的排氣溫度提升至500℃以上，以實(shí)現(xiàn)SCR催化器的高溫脫硫，該設(shè)計(jì)將DPF噴油再生和渦輪前廢氣旁通這兩種脫硫方式相結(jié)合，一方面，能夠可靠的實(shí)現(xiàn)SCR催化劑的高溫脫硫，脫硫效果較好，保證了歐VI后處理系統(tǒng)的效率，另一方面，該系統(tǒng)不僅對(duì)原后處理系統(tǒng)的改動(dòng)少、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)性好，而且盡可能的減少了DPF噴油再生的次數(shù)，降低了成本，并使發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性惡化程度較低。因此，本發(fā)明不僅脫硫效果良好，而且使得發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性惡化程度較低。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明方法中實(shí)施廢氣旁通控制的流程圖。

圖中：發(fā)動(dòng)機(jī)1、排氣管11、渦輪增壓器2、氧化催化轉(zhuǎn)化器DOC3、進(jìn)氣管路31、顆粒物捕集器DPF4、SCR催化器5、一號(hào)溫度傳感器61、一號(hào)NO_X傳感器62、壓力傳感器63、二號(hào)溫度傳感器64、二號(hào)NO_X傳感器65、旁通管路7、電控調(diào)節(jié)閥8、DPF再生燃油噴嘴9、處理控制器10。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖說(shuō)明和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1至圖3，一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、渦輪增壓器2、氧化催化轉(zhuǎn)化器DOC3、顆粒物捕集器DPF4、SCR催化器5，所述DOC3的進(jìn)氣端依次通過(guò)進(jìn)氣管路31、渦輪增壓器2與發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣管11連通，DOC3的排氣端通過(guò)DPF4與SCR催化器5相通，且進(jìn)氣管路31上設(shè)置有一號(hào)溫度傳感器61、一號(hào)NO_X傳感器62，DPF4的進(jìn)、排氣端均設(shè)置有壓力傳感器63，SCR催化器5的進(jìn)、排氣端分別設(shè)置有二號(hào)溫度傳感器64、二號(hào)NO_X傳感器65；

所述系統(tǒng)還包括旁通管路7、DPF再生燃油噴嘴9，所述旁通管路7的進(jìn)、排氣端分別與排氣管11、進(jìn)氣管路31相通，旁通管路7上設(shè)置有電控調(diào)節(jié)閥8，所述DPF再生燃油噴嘴9設(shè)置在進(jìn)氣管路31上，且一號(hào)溫度傳感器61、一號(hào)NO_X傳感器62、壓力傳感器63、二號(hào)溫度傳感器64、二號(hào)NO_X傳感器65、電控調(diào)節(jié)閥8、DPF再生燃油噴嘴9均與后處理控制器10信號(hào)連接。

所述SCR催化器5為銅基沸石型SCR。

一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

S1：所述后處理控制器10根據(jù)一號(hào)NO_X傳感器62、二號(hào)NO_X傳感器65的檢測(cè)數(shù)據(jù)、車(chē)輛的行駛距離、燃料消耗以及最后一次消除硫中毒以后車(chē)輛的行駛時(shí)間判斷是否需要消除SCR催化器5的硫中毒，若需要，進(jìn)入步驟S2；

S2：所述后處理控制器10基于壓力傳感器63的檢測(cè)數(shù)據(jù)、碳載量計(jì)算、極限碳載量設(shè)定值判斷DPF4是否需要再生，若需要，進(jìn)入步驟S4，若不需要?jiǎng)t進(jìn)入步驟S3；

S3：實(shí)施廢氣旁通控制以消除硫中毒后進(jìn)入步驟S6；

S4：所述后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制DPF再生燃油噴嘴9向進(jìn)氣管路31中噴射燃油，以實(shí)現(xiàn)DPF的主動(dòng)再生，并清除SCR催化器5中的硫；

S5：所述后處理控制器10判斷DPF再生是否完成，若完成，進(jìn)入步驟S6，若未完成則再次進(jìn)入步驟S4；

S6：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫中毒是否已清除，若未清除則再次進(jìn)入步驟S1；

其中，所述實(shí)施廢氣旁通控制以消除硫中毒依次包括以下步驟：

S31：所述后處理控制器10根據(jù)一號(hào)溫度傳感器61的檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷柴油機(jī)是否處于高溫、高空燃比工況，若是，進(jìn)入步驟S34，若不是，則進(jìn)入步驟S32；

S32：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫累積時(shí)間和SCR轉(zhuǎn)化效率是否下降到極限值，若是，進(jìn)入步驟S33，若不是，則再次進(jìn)入步驟S31；

S33：所述后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制DPF再生燃油噴嘴9向進(jìn)氣管路31中噴射燃油以清除SCR催化器5中的硫；

S34：所述后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制電控調(diào)節(jié)閥8的開(kāi)度，使SCR催化器5的入口溫度達(dá)到500～550℃，以清除SCR催化器5中的硫。

本發(fā)明的原理說(shuō)明如下：

本發(fā)明提供了一種由歐VI后處理催化器組、旁通管路7、DPF再生燃油噴嘴9、傳感器組、后處理控制器10組成的后處理系統(tǒng)，其中，DPF再生燃油噴嘴9用于在DPF4需要主動(dòng)再生時(shí)向進(jìn)氣管路31中噴入適量燃油，以滿足SCR催化器5脫硫的溫度要求；旁通管路7用于將部分發(fā)動(dòng)機(jī)排氣不經(jīng)過(guò)渦輪增壓器直接旁通到進(jìn)氣管路31中，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在中高速、中高負(fù)荷工況排氣溫度能夠提升至500℃以上，以滿足脫硫的高溫要求；后處理控制器10用于根據(jù)傳感器信號(hào)和控制算法控制DPF再生燃油噴嘴9和旁通管路7上的電控調(diào)節(jié)閥8。其具體工作過(guò)程如下：

當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生SCR催化器5硫中毒，同時(shí)DPF4需要再生時(shí)，后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的反饋信號(hào)控制DPF再生燃油噴嘴9噴射適量的燃油到進(jìn)氣管路31中，燃油經(jīng)過(guò)DOC3升溫使排氣溫度升高到550℃左右以便DPF4的再生，同時(shí)實(shí)現(xiàn)SCR催化器5的脫硫；

當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生SCR催化器5硫中毒，DPF4不需要再生，而柴油機(jī)運(yùn)行于高溫、高空燃比工況時(shí)，后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的反饋信號(hào)控制電控調(diào)節(jié)閥8打開(kāi)，將部分發(fā)動(dòng)機(jī)排氣直接導(dǎo)入進(jìn)氣管路31中，使得SCR催化器5的入口溫度控制在500～550℃，從而實(shí)現(xiàn)SCR催化器的高溫脫硫；

當(dāng)柴油機(jī)發(fā)生SCR催化器5硫中毒，DPF4不需要再生，但柴油機(jī)未運(yùn)行于高溫、高空燃比工況時(shí)，后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的反饋信號(hào)控制DPF再生燃油噴嘴9噴射適量的燃油到進(jìn)氣管路31中，實(shí)現(xiàn)DPF4的再生和SCR催化器5的脫硫。

實(shí)施例1：

參見(jiàn)圖1至圖3，一種柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置，包括發(fā)動(dòng)機(jī)1、渦輪增壓器2、氧化催化轉(zhuǎn)化器DOC3、顆粒物捕集器DPF4、SCR催化器5、旁通管路7、DPF再生燃油噴嘴9，所述DOC3的進(jìn)氣端依次通過(guò)進(jìn)氣管路31、渦輪增壓器2與發(fā)動(dòng)機(jī)1的排氣管11連通，DOC3的排氣端通過(guò)DPF4與SCR催化器5相通，所述SCR催化器5為銅基沸石型SCR，所述旁通管路7的進(jìn)、排氣端分別與排氣管11、進(jìn)氣管路31相通，進(jìn)氣管路31上設(shè)置有DPF再生燃油噴嘴9、一號(hào)溫度傳感器61、一號(hào)NO_X傳感器62，DPF4的進(jìn)、排氣端均設(shè)置有壓力傳感器63，SCR催化器5的進(jìn)、排氣端分別設(shè)置有二號(hào)溫度傳感器64、二號(hào)NO_X傳感器65，旁通管路7上設(shè)置有電控調(diào)節(jié)閥8，且一號(hào)溫度傳感器61、一號(hào)NO_X傳感器62、壓力傳感器63、二號(hào)溫度傳感器64、二號(hào)NO_X傳感器65、電控調(diào)節(jié)閥8、DPF再生燃油噴嘴9均與后處理控制器10信號(hào)連接。

所述柴油機(jī)SCR催化器硫中毒消除裝置的使用方法依次按照以下步驟進(jìn)行：

S1：所述后處理控制器10根據(jù)一號(hào)NO_X傳感器62、二號(hào)NO_X傳感器65的檢測(cè)數(shù)據(jù)、車(chē)輛的行駛距離、燃料消耗以及最后一次消除硫中毒以后車(chē)輛的行駛時(shí)間判斷是否需要消除SCR催化器5的硫中毒，若需要，進(jìn)入步驟S2；

S2：所述后處理控制器10基于壓力傳感器63的檢測(cè)數(shù)據(jù)、碳載量計(jì)算、極限碳載量設(shè)定值判斷DPF4是否需要再生，若需要，進(jìn)入步驟S4，若不需要?jiǎng)t進(jìn)入步驟S3；

S3：實(shí)施廢氣旁通控制以消除硫中毒后進(jìn)入步驟S6，所述實(shí)施廢氣旁通控制具體為：

S31：所述后處理控制器10根據(jù)一號(hào)溫度傳感器61的檢測(cè)數(shù)據(jù)判斷柴油機(jī)是否處于高溫、高空燃比工況，若是，進(jìn)入步驟S34，若不是，則進(jìn)入步驟S32；

S32：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫累積時(shí)間和SCR轉(zhuǎn)化效率是否下降到極限值，若是，進(jìn)入步驟S33，若不是，則再次進(jìn)入步驟S31；

S33：所述后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制DPF再生燃油噴嘴9向進(jìn)氣管路31中噴射燃油以清除SCR催化器5中的硫；

S34：所述后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制電控調(diào)節(jié)閥8的開(kāi)度，使SCR催化器5的入口溫度達(dá)到500～550℃，以清除SCR催化器5中的硫；

S4：所述后處理控制器10根據(jù)二號(hào)溫度傳感器64的檢測(cè)數(shù)據(jù)控制DPF再生燃油噴嘴9向進(jìn)氣管路31中噴射燃油，以實(shí)現(xiàn)DPF的主動(dòng)再生，并清除SCR催化器5中的硫；

S5：所述后處理控制器10判斷DPF再生是否完成，若完成，進(jìn)入步驟S6，若未完成則再次進(jìn)入步驟S4；

S6：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫中毒是否已清除，若未清除則再次進(jìn)入步驟S1。