降低SCR双喷系统结晶的方法及车辆

摘要

本发明属于车辆技术领域，公开了降低SCR双喷系统结晶的方法及车辆，该降低SCR双喷系统结晶的方法包括：S1：判断发动机是否满足结晶风险检测条件；若是，则进行S2；S2：进行结晶风险检测，判断SCR双喷系统是否存在结晶风险；若是，则进行S3；若否，则返回S1；S3：后级SCR的尿素喷射量减少第一尿素喷射量；前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量。该降低SCR双喷系统结晶的方法能降低后级SCR结晶的风险且不会造成前级SCR结晶增加，从而能够降低SCR双喷系统结晶。

权利要求

1.降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，包括：S1：判断发动机是否满足结晶风险检测条件；

若是，则进行S2；

S2：进行结晶风险检测，判断SCR双喷系统是否存在结晶风险；

若是，则进行S3；

若否，则返回S1；

S3：后级SCR的尿素喷射量减少第一尿素喷射量；前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量；

进行结晶风险检测，判断SCR双喷系统是否存在结晶风险包括：S21：判断当前发动机转速与前一时刻发动机转速的差值与所述前一时刻发动机转速的比值的绝对值小于等于第一设定比值，且当前发动机扭矩与前一时刻发动机扭矩的差值与所述前一时刻发动机扭矩的比值的绝对值小于等于第二设定比值的持续时间是否大于等于设定时间；

若是，则进行S22；

若否，则返回S1；

S22：根据发动机排气温度t0、尿素水溶液温度t3、发动机排气质量流量m0和尿素溶液质量流量m5，计算得到热量比Q，所述热量比Q为发动机排气中的热量与尿素分解所需热量的比值；根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，得到热量比限值Q’；

S23：判断所述热量比Q是否小于所述热量比限值Q’；

若是，则SCR双喷系统存在结晶风险；

若否，则SCR双喷系统不存在结晶风险。

2.根据权利要求1所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，判断发动机是否满足结晶风险检测条件包括：判断发动机是否上电，且发动机水温是否大于等于设定水温；

若是，则满足结晶风险检测条件；

若否，则不满足结晶风险检测条件。

3.根据权利要求1所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，得到热量比限值Q’包括：根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，通过发动机转速‑发动机扭矩‑热量比限值关系表，得到热量比限值Q’。

4.根据权利要求1所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，根据发动机排气温度t0，尿素水溶液温度t3，发动机排气质量流量m0和尿素溶液质量流量m5，计算得到热量比Q包括：通过公式： ，其中，Q为热量比；Q0为发动机排气热量；Q1为液态水吸收热量；Q2为液态水相变吸收热量；Q3为气态水吸收热量；Q4为尿素固体吸收热量；Q5为尿素熔融吸收热量；Q6为尿素相变吸收热量；

，其中，m0为排气质量流量；c0为发动机排气比热；t0为发动机排气温度；t2为尿素熔融温度；

，其中，m1为液态水质量流量；c1为液态水比热；t1为水的沸点；t3为尿素水溶液的温度；

，其中，h0为水的汽化潜热；

，其中， ，m2为气态水质量流量；c2为气态水比热；

，其中，m3为尿素质量流量；c3为固态尿素比热；

，其中，Q7为尿素熔融热；m4为尿素分子质量；

，其中，h1为尿素的汽化潜热；

，其中，m5为尿素溶液质量流量；A为常数；

以及， ，其中，B为常数；计算得到热量比Q。

5.根据权利要求1所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，根据所述热量比限值Q’，得到尿素溶液质量流量限值m5’；根据尿素溶液质量流量m5和尿素溶液质量流量限值m5’，得到第一尿素喷射量和第二尿素喷射量。

6.根据权利要求5所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，根据尿素溶液质量流量m5和尿素溶液质量流量限值m5’，得到第一尿素喷射量包括：所述尿素溶液质量流量m5和所述尿素溶液质量流量限值m5’的差值等于所述第一尿素喷射量。

7.根据权利要求5所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，根据尿素溶液质量流量m5和尿素溶液质量流量限值m5’，得到第二尿素喷射量包括：根据发动机排气温度，得到修正系数；

所述尿素溶液质量流量m5和所述尿素溶液质量流量限值m5’的差值乘以所述修正系数，得到第二尿素喷射量。

8.根据权利要求7所述的降低SCR双喷系统结晶的方法，其特征在于，根据发动机排气温度，得到修正系数包括：根据发动机排气温度，通过发动机排气温度‑修正系数关系表，得到修正系数。

9.车辆，所述车辆包括发动机和后处理系统，所述后处理系统包括SCR双喷系统、DOC和DPF，SCR双喷系统包括前级SCR和后级SCR，发动机排出的废气依次经过前级SCR、DOC、DPF和后级SCR，其特征在于，采用权利要求1‑8任一项所述的降低SCR双喷系统结晶的方法。

说明书

降低SCR双喷系统结晶的方法及车辆

技术领域

[0001] 本发明涉及车辆技术领域，尤其涉及降低SCR双喷系统结晶的方法及车辆。

背景技术

[0002] 柴油机尾气后处理系统中设置有SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原技术)，SCR是针对柴油车尾气排放中 的一项处理工艺，SCR喷射系统包括尿素喷嘴和混合器，尿素喷嘴向混合器中喷射尿素，尿素在混合器中与尾气混合，尿素在高温下发生水解和热解反应后生成 ，在催化剂表面利用 还原 ，把尾气中的 还原成和 。尿素喷入混合器中容易形成结晶，结晶过多会导致氮氧化物的转化效率差，容易造成部分氨逃逸，从而影响催化剂的整体性能。现有技术中，通常通过优化混合器的结构以降低结晶，然而，对混合器的结构进行优化需要进行结构设计以及试验验证，周期长，效果一般，而且混合均匀性与结晶量的控制很难兼顾。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供降低SCR双喷系统结晶的方法及车辆，以解决现有技术中通过优化混合器的结构以降低结晶，周期长，效果一般，而且混合均匀性与结晶量的控制很难兼顾的问题。

[0004] 为达此目的，本发明采用以下技术方案：

[0005] 降低SCR双喷系统结晶的方法，包括：

[0006] S1：判断发动机是否满足结晶风险检测条件；

[0007] 若是，则进行S2；

[0008] S2：进行结晶风险检测，判断SCR双喷系统是否存在结晶风险；

[0009] 若是，则进行S3；

[0010] 若否，则返回S1；

[0011] S3：后级SCR的尿素喷射量减少第一尿素喷射量；前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量。

[0012] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，判断发动机是否满足结晶风险检测条件包括：

[0013] 判断发动机是否上电，且发动机水温是否大于等于设定水温；

[0014] 若是，则满足结晶风险检测条件；

[0015] 若否，则不满足结晶风险检测条件。

[0016] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，进行结晶风险检测，判断SCR双喷系统是否存在结晶风险包括：

[0017] S21：判断当前发动机转速与前一时刻发动机转速的差值与所述前一时刻发动机转速的比值的绝对值小于等于第一设定比值，且当前发动机扭矩与前一时刻发动机扭矩的差值与所述前一时刻发动机扭矩的比值的绝对值小于等于第二设定比值的持续时间是否大于等于设定时间；

[0018] 若是，则进行S22；

[0019] 若否，则返回S1；

[0020] S22：根据发动机排气温度 、尿素水溶液温度 、发动机排气质量流量 和尿素溶液质量流量 ，计算得到热量比Q，所述热量比Q为发动机排气中的热量与尿素分解所需热量的比值；根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，得到热量比限值 ；

[0021] S23：判断所述热量比Q是否小于所述热量比限值 ；

[0022] 若是，则SCR双喷系统存在结晶风险；

[0023] 若否，则SCR双喷系统不存在结晶风险。

[0024] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，得到热量比限值 包括：

[0025] 根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，通过发动机转速‑发动机扭矩‑热量比限值关系表，得到热量比限值 。

[0026] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，根据发动机排气温度 ，尿素水溶液温度 ，发动机排气质量流量 和尿素溶液质量流量 ，计算得到热量比Q包括：

[0027] 通过公式：

[0028] ，其中，Q为热量比； 为发动机排气热量； 为液态水吸收热量； 为液态水相变吸收热量； 为气态水吸收热量； 为尿素固体吸收热量；
为尿素熔融吸收热量； 为尿素相变吸收热量；

[0029] ，其中， 为排气质量流量； 为发动机排气比热； 为发动机排气温度； 为尿素熔融温度；

[0030] ，其中， 为液态水质量流量； 为液态水比热； 为水的沸点； 为尿素水溶液的温度；

[0031] ，其中， 为水的汽化潜热；

[0032] ，其中， ， 为气态水质量流量； 为气态水比热；

[0033] ，其中， 为尿素质量流量； 为固态尿素比热；

[0034] ，其中， 为尿素熔融热； 为尿素分子质量；

[0035] ，其中， 为尿素的汽化潜热；

[0036] ，其中， 为尿素溶液质量流量；A为常数；

[0037] 以及， ，其中，B为常数；计算得到热量比Q。

[0038] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，根据所述热量比限值 ，得到尿素溶液质量流量限值 ；根据尿素溶液质量流量m5和尿素溶液质量流量限值 ，得到第一尿素喷射量和第二尿素喷射量。

[0039] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，根据尿素溶液质量流量m5和尿素溶液质量流量限值 ，得到第一尿素喷射量包括：

[0040] 所述尿素溶液质量流量m5和所述尿素溶液质量流量限值 的差值等于所述第一尿素喷射量。

[0041] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，根据尿素溶液质量流量m5和尿素溶液质量流量限值 ，得到第二尿素喷射量包括：

[0042] 根据发动机排气温度，得到修正系数；

[0043] 所述尿素溶液质量流量 和所述尿素溶液质量流量限值 的差值乘以所述修正系数，得到第二尿素喷射量。

[0044] 作为上述降低SCR双喷系统结晶的方法的一种优选方案，根据发动机排气温度，得到修正系数包括：

[0045] 根据发动机排气温度，通过发动机排气温度‑修正系数关系表，得到修正系数。

[0046] 车辆，所述车辆包括发动机和后处理系统，所述后处理系统包括SCR双喷系统、DOC和DPF，SCR双喷系统包括前级SCR和后级SCR，发动机排出的废气依次经过前级SCR、DOC、DPF和后级SCR，采用上述的降低SCR双喷系统结晶的方法。

[0047] 本发明的有益效果：

[0048] 本发明提供了降低SCR双喷系统结晶的方法及车辆，该降低SCR双喷系统结晶的方法中，当判断SCR双喷系统存在结晶风险时，后级SCR的尿素喷射量减少第一尿素喷射量，前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量。由于尿素喷射量越多越容易结晶，当存在结晶风险的时候，减少后级SCR尿素喷射量能降低后级SCR结晶的风险。为了使SCR双喷系统处理排气中的氮氧化物的总量不变，即不降低SCR双喷系统所处理的氮氧化物的量，将前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量，以使后级SCR减少的第一尿素喷射量所能处理的氮氧化物的量大致等于前级SCR增加的第二尿素喷射量所能处理的氮氧化物的量。由于前级SCR更靠近发动机，经过前级SCR的发动机排气的温度更高，前级SCR更不容易结晶，而且前级SCR原始的尿素喷射量较少，因此前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量后，不会造成前级SCR结晶增加。从而能够达到降低SCR双喷系统结晶的效果。

附图说明

[0049] 图1是本发明具体实施例提供的降低SCR双喷系统结晶的方法的流程图；

[0050] 图2是本发明具体实施例提供的降低SCR双喷系统结晶的方法中S2的具体流程图。

具体实施方式

[0051] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

[0052] 在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0053] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

[0054] 在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。

[0055] 本发明提供了降低SCR双喷系统结晶的方法，如图1所示，该降低SCR双喷系统结晶的方法包括：

[0056] S1：判断发动机是否满足结晶风险检测条件；若是，则进行S2。

[0057] 具体地，判断发动机是否上电，且发动机水温是否大于等于设定水温；若是，则满足结晶风险检测条件；若否，则不满足结晶风险检测条件。本实施例中，设定水温为70℃。

[0058] S2：进行结晶风险检测，判断SCR双喷系统是否存在结晶风险；若是，则进行S3；若否，则返回S1。

[0059] 具体地，如图2所示，S21：判断当前发动机转速与前一时刻发动机转速的差值与前一时刻发动机转速的比值的绝对值小于等于第一设定比值，且当前发动机扭矩与前一时刻发动机扭矩的差值与前一时刻发动机扭矩的比值的绝对值小于等于第二设定比值的持续时间是否大于等于设定时间；若是，则进行S22；若否，则返回S1。即判断满足 小于等于第一设定比值且 小于等于第二设定比值这两个条件时的持续时间是否大于等于设定时间；若是，则进行S22；若否，则返回S1。其中，n为当前发动机转速； 为前一时刻发动机转速； 为当前发动机扭矩； 为前一时刻发动机扭矩。本实施例中，第一设定比值为1%，第二设定比值为1%。本实施例中，设定时间为120s。

[0060] S22：根据发动机排气温度 、尿素水溶液温度 、发动机排气质量流量 和尿素溶液质量流量 ，计算得到热量比Q，热量比Q为发动机排气中的热量与尿素分解所需热量的比值；根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，得到热量比限值 。

[0061] 具体地，根据当前发动机转速和当前发动机扭矩，通过发动机转速‑发动机扭矩‑热量比限值关系表，得到热量比限值 。其中，发动机转速‑发动机扭矩‑热量比限值关系表是前期进行发动机台架试验得到的。

[0062] 具体地，根据发动机排气温度 ，尿素水溶液温度 ，发动机排气质量流量 和尿素溶液质量 ，通过以下公式，计算得到热量比Q。

[0063] ，其中，Q为热量比； 为发动机排气热量，J； 为液态水吸收热量，J； 为液态水相变吸收热量，J； 为气态水吸收热量，J； 为尿素固体吸收热量，J； 为尿素熔融吸收热量，J； 为尿素相变吸收热量，J。

[0064] ，其中， 为排气质量流量，kg/h； 为发动机排气比热，J/kg℃； 为发动机排气温度，℃； 为尿素熔融温度，℃。

[0065] 其中，排气质量流量 通过在ECU中计算得到，ECU根据发动机进气质量流量和喷油量能够计算得到排气质量流量 ；发动机排气温度 通过第一温度传感器检测得到；发动机排气比热 和尿素熔融温度 都是常数。

[0066] ，其中， ， 为液态水质量流量，kg/h； 为液态水比热，J/kg℃； 为水的沸点，℃； 为尿素水溶液的温度，℃； 为尿素溶液质量流量，kg/h；A为常数，A=0.675±0.03。其中，尿素水溶液温度 通过第二温度传感器检测得到。
尿素溶液质量流量 通过在ECU中计算得到，ECU根据发动机排气中氮氧化物的体积流量计算得到尿素溶液质量流量 。液态水比热 和水的沸点 都是常数。

[0067] ，其中， 为水的汽化潜热，kJ/kg。水的汽化潜热 为常数。

[0068] ，其中， ， 为尿素质量流量，kg/h； 为固态尿素比热，J/kg℃；B为常数，B=0.325±0.03。固态尿素比热 为常数。

[0069] ，其中， ， 为气态水质量流量，kg/h； 为气态水比热，J/kg℃。其中，气态水比热 为常数。

[0070] ，其中， 为尿素熔融热，kJ/mol； 为尿素分子质量，kg/mol。尿素熔融热 和尿素分子质量 均为常数。

[0071] ，其中， 为尿素的汽化潜热，kJ/kg。尿素的汽化潜热 为常数。

[0072] S23：判断热量比Q是否小于热量比限值 ；若是，则SCR双喷系统存在结晶风险；若否，则SCR双喷系统不存在结晶风险。

[0073] S3：后级SCR的尿素喷射量减少第一尿素喷射量；前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量。

[0074] 其中，根据热量比限值 ，得到尿素溶液质量流量限值 ；根据尿素溶液质量流量 和尿素溶液质量流量限值 ，得到第一尿素喷射量和第二尿素喷射量。

[0075] 具体地，根据热量比限值 ，通过以下公式，得到尿素溶液质量流量限值 。

[0076] ，其中， 为热量比限值； 为发动机排气热量，J；为液态水吸收热量限值，J； 为液态水相变吸收热量限值，J； 为气态水吸收热量限值，J； 为尿素固体吸收热量限值，J； 为尿素熔融吸收热量限值，J； 为尿素相变吸收热量限值，J。

[0077] ，其中， 为排气质量流量，kg/h； 为发动机排气比热，J/kg℃； 为发动机排气温度，℃； 为尿素熔融温度，℃。

[0078] 其中，排气质量流量 通过在ECU中计算得到，ECU根据发动机进气质量流量和喷油量能够计算得到排气质量流量 ；发动机排气温度 通过第一温度传感器检测得到；发动机排气比热 和尿素熔融温度 都是常数。

[0079] ，其中， ， 为液态水质量流量限值，kg/h； 为液态水比热，J/kg℃； 为水的沸点，℃； 为尿素水溶液的温度，℃； 为尿素溶液质量流量限值，kg/h；A为常数，A=0.675±0.03。其中，尿素水溶液温度 通过第二温度传感器检测得到。液态水比热 和水的沸点 都是常数。

[0080] ，其中， 为水的汽化潜热，kJ/kg。

[0081] ，其中， ， 为尿素质量流量限值，kg/h；为固态尿素比热，J/kg℃；B为常数，B=0.325±0.03。固态尿素比热 为常数。

[0082] ，其中， 为气态水质量流量限值，kg/h； 为气态水比热，J/kg℃。其中， ，气态水比热 为常数。

[0083] ，其中， 为尿素熔融热，kJ/mol； 为尿素分子质量，kg/mol。尿素熔融热 和尿素分子质量 均为常数。

[0084] ，其中， 为尿素的汽化潜热，kJ/kg。尿素的汽化潜热 为常数。

[0085] 具体地，尿素溶液质量流量 和尿素溶液质量流量限值 的差值等于第一尿素喷射量。

[0086] 具体地，根据发动机排气温度，得到修正系数；尿素溶液质量流量 和尿素溶液质量流量限值 的差值乘以修正系数，得到第二尿素喷射量。对转移的尿素喷射量进行修正系数f修正，能够弥补前级SCR和后级SCR催化剂效率特性的差异。

[0087] 其中，根据发动机排气温度，通过发动机排气温度‑修正系数关系表，得到修正系数。发动机排气温度‑修正系数关系表由前期试验得到。

[0088] 热量比Q表示发动机排气中的热量与尿素分解所需热量的比值，热量比Q越大，说明尿素分解所需的热量越充足，越不容易结晶；反之，热量比Q越小，越容易结晶。当判断出热量比Q小于热量比限值 时，说明存在结晶的风险，此时将后级SCR尿素喷射量减少第一尿素喷射量，并将前级尿素喷射量增加第二喷射量。由于尿素喷射量越多越容易结晶，当存在结晶风险的时候，减少后级SCR尿素喷射量能降低后级SCR结晶的风险。为了使SCR双喷系统处理排气中的氮氧化物的总量不变，即不降低SCR双喷系统所处理的氮氧化物的量，将前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量，以使后级SCR减少的第一尿素喷射量所能处理的氮氧化物的量大致等于前级SCR增加的第二尿素喷射量所能处理的氮氧化物的量。由于前级SCR更靠近发动机，经过前级SCR的发动机排气的温度更高，前级SCR更不容易结晶，而且前级SCR原始的尿素喷射量较少，因此前级SCR的尿素喷射量增加第二尿素喷射量后，不会造成前级SCR结晶增加。

[0089] 本发明还提供了车辆，该车辆采用上述的降低SCR双喷系统结晶的方法；车辆包括发动机和后处理系统，后处理系统包括SCR双喷系统、DOC和DPF，SCR双喷系统包括前级SCR和后级SCR，发动机排出的废气依次经过前级SCR、DOC、DPF和后级SCR。

[0090] 显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。