一种柴油车排放检验机构尾气净化方法及系统

1.本发明涉及机动车尾气治理技术领域，更具体的说是涉及一种柴油车排放检验机构尾气净化方法及系统。


背景技术：

2.目前，柴油车排放检验机构还未配备有效的尾气净化系统，多通过抽排系统直接抽取排至大气中。
3.为了减少柴油车排放检验过程中汽车尾气对环境的影响，部分检验机构采用了各种尾气净化手段以保证检测站内环境免受污染。例如部分检测站内采取强制抽排系统用以抽除检测站内汽车尾气，部分检测站采用活性炭吸附气态污染物。由于上述方式未将尾气净化处理或净化效果不理想，均无法有效阻止尾气对大气环境的污染。
4.因此，如何对车辆检测过程中排出的废气进行快速集中收集和高效净化处理，能够实时控制和净化机动车排放检验机构内产生的废气污染，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种柴油车排放检验机构尾气净化方法及系统，对车辆检测过程中排出的废气进行快速集中收集和高效净化处理，能够实时控制和净化机动车排放检验机构内产生的废气污染。
6.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种柴油车排放检验机构尾气净化方法，具体步骤包括如下：
8.录入车辆信息；
9.驱动负压风机抽取车辆的尾气、进行流量采集、加热至催化剂最佳工作温度以及净化处理；
10.经所述净化处理后的尾气判断是否达到净化标准，若否重新进行加热和净化处理。
11.可选的，在上述的一种柴油车排放检验机构尾气净化方法中，所述净化处理包括：
12.经氧化催化转化器，将尾气中的一氧化碳、碳氢化合物以及可溶性有机物进行氧化，生成二氧化碳和水；
13.氧化处理后的尾气进入颗粒捕集器进行过滤，去除碳烟颗粒状物质；
14.进入选择性催化还原器，控制单元根据待净化尾气的流量、氮氧化合物含量和选择性催化还原器转化效率来控制尿素水溶液的喷量，将尾气中氮氧化合物还原成氮气和水；选择性催化还原器中未反应的氨气被氨逃逸催化器吸收处理，同时再催化nh3、no
x
反应为氮气。
15.可选的，在上述的一种柴油车排放检验机构尾气净化方法中，所述加热处理包括：采集加热装置进口温度并显示温度状态，调整加热功率以控制加热，根据scr前温度传感器的监测温度决定加热装置的加热温度，使后续净化装置内的载体温度及排气温度达到催化
剂的最佳工作温度，如若未达到，则继续控制加热，以此循环控制直至净化系统停止运行。
16.可选的，在上述的一种柴油车排放检验机构尾气净化方法中，还包括：颗粒捕集器再生步骤，具体步骤如下：
17.获取颗粒捕集器净化前后压差的变化；
18.当颗粒捕集器两端压降大于上限阈值时，停止进行净化工作，开始再生；
19.在颗粒捕集器再生温度上升阶段，获取颗粒捕集器壁面峰值温度是否达到最低再生颗粒捕集器温度或是否达到颗粒捕集器载体损坏温度；
20.如若未达到最低再生温度600℃或高于700℃，则继续调整加热功率以及稀释后的排气流量，直至满足再生要求；
21.颗粒捕集器再生温度保持阶段，颗粒捕集器两端的压差传感器持续监测压降是否小于再生阈值，以此循环控制直至再生停止。
22.可选的，在上述的一种柴油车排放检验机构尾气净化方法中，控制尿素水溶液的喷量具体步骤如下：
23.控制器发送电机开启指令、泵状态命令、诊断仪命令开启确认、no
x
传感器露点使能开启确认、尿素喷嘴手动控制开启指令；
24.尿素泵进入预注状态，根据氮氧化合物浓度及流量，给定尿素喷射量，最后将泵信息反馈输出。
25.可选的，在上述的一种柴油车排放检验机构尾气净化方法中，根据氮氧化合物浓度及流量给定尿素喷射量计算过程如下：
[0026][0027][0028][0029]
其中，vs废气标况下体积流量，m3/min；no
x
氮氧浓度，ppm；m
urea
尿素喷射量；δ为物理转换效率；22.4l/mol为气体在标况下的气体摩尔体积，60g/mol为尿素摩尔质量；0.325为尿素水溶液浓度；1.087为尿素水溶液密度。
[0030]
一种柴油车排放检验机构尾气净化系统，包括：
[0031]
尾气收集与流量测量模块，驱动负压风机获取尾气排放量，为后续尾气净化模块提供标准状态下流量数值；
[0032]
尾气加热模块，采用电加热将柴油车尾气加热满足尾气净化模块内催化剂最佳催化温度值；
[0033]
尾气净化模块通过doc+dpf+scr+asc处理尾气中co、hc、sof、no
x
以及碳烟有害物质；
[0034]
控制模块分别控制所述尾气收集与流量测量模块、所述尾气加热模块以及所述尾气净化模块动作。
[0035]
可选的，在上述的一种柴油车排放检验机构尾气净化系统中，还包括dpf再生模块，通过调整加热功率以及稀释后的排气流量进行dpf再生。
[0036]
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种柴油车排放检验机构尾气净化方法及系统，实现机动车尾气排放随检测随净化，除此之外，dpf堵塞时采取的再生方式采用测量模块中负压风机和加热装置，以很小的风量及很高的温度去除碳烟，即通过控制流量和温度实现dpf再生。
附图说明
[0037]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0038]
图1为本发明的方法流程图；
[0039]
图2为本发明的净化系统自检流程图；
[0040]
图3为本发明的加热装置温度维持流程图；
[0041]
图4为本发明的dpf再生流程图；
[0042]
图5为本发明的尿素泵建压流程图
[0043]
图6为本发明的尿素泵喷射流程图；
[0044]
图7为本发明的净化装置结构示意图。
[0045]
在图中，1-负压风机；2-流量计；3-管道加热器；4-尾气输送管；5-催化转化器(doc)；6-颗粒捕集器(dpf)；7-选择性催化还原器(scr)；8-氨逃逸催化器(asc)；9-前氮氧传感器；10-后氮氧传感器；11-温度传感器；12-压差传感器；13-尿素箱；14-尿素泵；15-尿素喷嘴。
具体实施方式
[0046]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0047]
本发明的实施例公开了一种柴油车排放检验机构尾气净化方法，如图1和7所示，具体步骤包括如下：
[0048]
柴油车排放检验机构尾气净化系统治理对象是检测站内柴油车排放检测项目，所以尾气排放检测的开始即为净化的开始。尾气检测净化开始之前，待检车辆信息录入完成后，车辆驶入底盘测功机，操作员将尾气分析仪取样探头置入排气管内部，前期准备工作完成后，即可进行尾气检测，同时尾气净化开始。引车员控制车速，底盘测功机加载，开始测量；同时净化系统同样处于工作状态，其尾气收集管与被测车辆的排气管置于同一轴线上，尾气收集管的进气口距被测车辆的排气管15-20公分，启动变频电机驱动负压风机，将被测车辆的尾气流经v锥流量计，抽取至加热装置进行电加热处理，使尾气达到后续净化装置内催化剂最佳工作温度(280℃左右)。此后，尾气进入机动车净化装置内进行净化处理，首先经氧化催化转化器(doc)，将尾气中的有害气体(主要为一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)以及可溶性有机物(sof)等)进行氧化，生成二氧化碳(co2)和水(h2o)。氧化处理后的尾气进入
颗粒捕集器(dpf)进行过滤，去除碳烟等颗粒状物质，此后进入选择性催化还原器(scr)，控制单元根据待净化尾气的流量、氮氧化合物(no
x
)含量和scr转化效率来控制尿素水溶液的喷量，将尾气中氮氧化合物(no
x
)还原成氮气(n2)和水(h2o)。选择性催化还原器(scr)中未反应的氨气(nh3)被氨逃逸催化器(asc)吸收处理，同时再催化nh3、no
x
反应为氮气(n2)。在氨逃逸催化器(asc)的出气口处设置有采集no
x
及可见污染物含量的传感器，以监测净化后尾气是否达到净化标准，处理后的尾气和水分在净化装置的出气口排出，以此达到净化柴油车排放检验机构周围的环境，以及保障工作人员和周围居民身体健康的目的。
[0049]
为了进一步优化上述技术方案，如图2所示，为保证排放检验机构尾气净化系统净化过程的顺利进行，在净化之前首先对系统本身完成自检。净化系统上电初始化后，首先通过can总线发送指令，即首先检测净化系统can总线通讯功能是否正常。can总线通讯功能正常后即可开启风机，依次判断风机功能、稀释后尾气流量传感器功能是否正常。随后，即可发送指令检测温度传感器，该温度传感器主要用于监测稀释后的排气温度，判断温度传感器工作正常后，开启加热装置，判断加热装置加热功能是否正常，根据scr前温度传感器监测的温度调整加热功率以控制加热，在scr前温度传感器监测到排气温度高于280℃时，此时满足doc、dpf、scr、asc各载体催化剂温度，同时满足尿素高温水解生成氨气与nox有效反应的温度，随后判断氮氧传感器功能、压力传感器功能是否正常，各传感器无故障后，即可开启尿素泵电机依次判断尿素泵建压功能、倒吸回抽功能是否正常。在整个系统自检过程中，如若净化系统任意一个功能出现异常，即停止所有检测并发出故障报警信号。最后，将系统自检结果保存。
[0050]
为了进一步优化上述技术方案，如图3所示，所述加热处理包括：加热装置温度维持的主要作用是将柴油车尾气持续稳定地维持在净化装置最佳催化温度。净化系统上电初始化后，加热装置加热功能程序启动，随后等待温度预置，采集加热装置进口温度并显示温度状态，调整加热功率以控制加热，判断scr前温度是否符合目标温度，如若未达到，则继续控制加热，以此循环控制直至净化系统停止运行。
[0051]
为了进一步优化上述技术方案，如图4所示，还包括：颗粒捕集器再生步骤，具体步骤如下：
[0052]
柴油车排放检验机构净化系统处于工作状态时，净化装置的压差传感器一直监测着dpf前后压差的变化，当dpf两端压降大于上限阈值(15kpa)时，下位机发送报警信号并停止进行净化工作，执行再生程序。dpf再生程序开始执行后，开启加热装置及风机，通过调整加热功率及稀释后的排气流量实现再生温度的稳定上升。在dpf再生温度上升阶段，温度传感器持续的监测dpf壁面峰值温度是否达到再生温度范围(600℃～700℃)，由于dpf再生阶段附着在载体上的碳烟颗粒燃烧会释放大量热，致使dpf载体因温度过热而损坏，如若未达到最低再生温度或超过载体损坏温度，则继续调整加热功率以及稀释后的排气流量，直至满足再生要求。随后进入dpf再生温度保持阶段，dpf两端的压差传感器持续监测压降是否小于再生阈值(3kpa)，以此循环控制直至再生程序停止运行。为了进一步优化上述技术方案，如图5所示，柴油车排放检验机构尾气净化系统上电初始化后，尿素泵自检完毕，系统无故障且稀释后排气温度大于180℃。随后，泵控制器向尿素泵发送一帧can报文，尿素泵进入建压状态，尿素喷嘴关闭，尿素溶液从尿素箱总成进液管流入。随后，进行尿素泵压力检测，当尿素泵压力≥5.5bar且建压时间≤35s，预示尿素泵建压成功，尿素泵停止转动，否则循
环控制直至尿素泵系统建压成功。
[0053]
为了进一步优化上述技术方案，如图6所示，控制尿素水溶液的喷量具体步骤如下：
[0054]
尿素泵建压成功后，泵接收到控制器满足喷射指令，尿素泵进入喷射状态。泵控制发送电机开启指令、泵状态命令、诊断仪命令开启确认、no
x
传感器露点使能开启确认、尿素喷嘴手动控制开启指令等，随后，尿素泵进入预注状态，进而进入喷射状态，给定尿素喷射量，最后将泵信息反馈输出，主要包括泵压力、喷嘴开启、实际喷射量、泵实际状态等信息。
[0055]
需要了解的是，尿素喷射量关系式确定：1mol尿素在高温下水解生成2mol nh3，nh3与no
x
的反应比为1:1。
[0056]
为了进一步优化上述技术方案，根据氮氧化合物浓度及流量给定尿素喷射量计算过程如下：
[0057][0058][0059][0060]
其中，vs废气标况下体积流量，m3/min；no
x
氮氧浓度，ppm；m
urea
尿素喷射量；δ为物理转换效率；22.4l/mol为气体在标况下的气体摩尔体积，60g/mol为尿素摩尔质量；0.325为尿素水溶液浓度；1.087为尿素水溶液密度。
[0061]
另一实施例公开了一种柴油车排放检验机构尾气净化系统，包括：
[0062]
尾气收集与流量测量模块，驱动负压风机获取尾气排放量，为后续尾气净化模块提供标准状态下流量数值；
[0063]
尾气加热模块，采用电加热将柴油车尾气加热满足尾气净化模块内催化剂最佳催化温度值；
[0064]
尾气净化模块通过doc+dpf+scr+asc处理尾气中co、hc、sof、no
x
以及碳烟有害物质；
[0065]
控制模块分别控制所述尾气收集与流量测量模块、所述尾气加热模块以及所述尾气净化模块动作。
[0066]
为了进一步优化上述技术方案，还包括dpf再生模块，通过调整加热功率以及稀释后的排气流量进行dpf再生。
[0067]
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
[0068]
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一
致的最宽的范围。