废气后处理装置及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及废气后处理装置及其控制方法。本发明的废气后处理装置及其控制方法在废气管线上配备有压力传感器，在废气后处理装置的前/后端具备能够测量氮氧化物的浓度或氮氧化物的量的传感器。由此，可以判断背压的增大或氮氧化物减少效率的低下与否，执行对废气后处理装置的强制再生。
【专利说明】
废气后处理装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及废气后处理装置及其控制方法，更详细而言，涉及一种当在废气管线 上形成异常背压或氮氧化物转换率低的情况下，使得执行再生运转的废气后处理装置及其 控制方法。
【背景技术】
[0002] -般而言，在柴油发动机排出的废气中包有含污染物质。污染物质更详细而言可 以为氮氧化物(NOx)和颗粒状物质(PM)。
[0003] 所述污染物质使大气环境污染，因而要求在排出到大气之前被净化。
[0004] 以往，已知有利用废气后处理装置净化所述污染物质的技术。
[0005] 以往的废气后处理装置在废气管线中设置有柴油氧化催化装置（D0C:DieSel Oxidation Catalyst,以下简称"D0(T )和选择性还原催化装置(SCR:Selective Catalytic Reduction,以下简称"SCR"）。
[0006] 柴油氧化催化装置(D0C)去除废气中含有的一氧化碳(C0)及HC(碳氢化合物），使 废气中的一氧化氮(N0)氧化而变换成二氧化氮(N〇2)。
[0007] 选择性还原催化装置（SCR)向废气喷洒还原剂(尿素水溶液），使废气与还原剂混 合，然后在高温环境下经过热分解过程而使氮氧化物还原成氮气和水蒸气。
[0008] 在上述过程中，在SCR催化剂的活性度低的低温运转区域，因过度的还原剂(尿素 水溶液)喷洒，还原剂会在排气管内部及混合器(Mixer)中堆积而固化。由于过度发生的堆 积物，废气流动不均匀，因而还原剂与废气无法均匀地混合，所以会发生目的氮氧化物转换 效率低下及因堆积物导致的背压增大，发动机性能下降。
[0009] 因此，为了保持选择性还原催化装置(SCR)的性能，应执行去除在管内部堆积固化 的还原剂的再生作用。
[0010] 再生作用是使废气的温度升高到摄氏数百度，使固化的还原剂热分解。提高废气 的温度的方式已知有使发动机旋转数增加或执行过载作业。另外，也可以在废气后处理装 置的前端喷洒燃料，强制使废气的温度上升。
[0011] 所述再生作用既可以按照既定的日程进行再生，也可以按照作业者的意志，手动 执行强制再生。
[0012] 另外，在形成某种特定环境的情况下，也可自动执行再生作用。例如，当检查到废 气中背压升高时，使得如上所述提高废气的温度。
[0013] 再生作用即使按照既定的日程进行或按照作业者的意志而实现强制再生，在形成 需要再生的环境下，也应自动执行再生。
[0014] 但是，在废气管线上，更详细而言，在柴油氧化催化装置的前端设置有压力传感 器，根据其压力检查背压形成与否，在压力传感器故障的情况下，存在无法实现自动再生的 问题。
[0015] 下述专利文献中公开了废气后处理装置的【背景技术】。
[0016] 〈现有技术文献〉
[0017] (专利文献1)韩国公开专利公报第10-2012-0081372号（2012.07.19.)
【发明内容】
[0018] 技术课题
[0019] 因此，本发明要实现的技术课题，其目的在于提供一种废气后处理装置及其控制 方法，为了去除在排气管内部及混合器(Mixer)中堆积固化的还原剂，在柴油氧化催化装置 的前端设置压力传感器，该压力传感器检查背压形成与否，在背压增大或根据在柴油氧化 催化装置的前端与选择性还原催化装置的后端设置的氮氧化物传感器的差值而计算的氮 氧化物的转换效率低下时，使得可以进行强制再生。
[0020] 本发明要实现的技术课题不限于以上言及的技术课题，未言及的其它技术课题是 本发明所属技术领域的技术人员可以从以下记载明确理解的。
[0021] 课题解决方案
[0022] 在包括设置于废气管线10的选择性还原催化装置30的废气后处理装置中，旨在达 成所述技术课题的本发明包括:第一传感器S2,其设置于所述选择性还原催化装置30的前 端，测量废气中包含的氮氧化物;第二传感器S3，其设置于所述选择性还原催化装置30的后 端，测量废气中包含的氮氧化物;及控制部40，其根据所述第一传感器S2检测的氮氧化物浓 度与第二传感器S3检测的氮氧化物浓度差，计算氮氧化物的减少率，在所述减少率低于预 先设定的减少率的情况下，发送控制指令，使废气的温度上升。
[0023]另外，本发明实施例的废气后处理装置可以还包括第三传感器S1，其设置于所述 选择性还原催化装置30的前端，测量废气的压力;所述控制部40附加地根据由所述第三传 感器S1测量的压力值而发送控制指令，使所述废气的温度上升。
[0024]另外，本发明实施例的废气后处理装置可以还包括第四传感器S4,其在所述选择 性还原催化装置30的前端检测废气的温度;所述控制部40附加地发送控制指令，直至所述 第四传感器S4检测的所述废气的温度达到目标温度为止，使所述废气的温度上升。
[0025]另外，在本发明实施例的废气后处理装置中，所述控制部40可以附加地发送控制 指令，使在预先设定的时间期间所述废气的温度上升。
[0026]旨在达成所述技术课题的本发明的废气后处理装置控制方法包括：第一步骤 (S10)，在选择性还原催化装置30的前端与后端测量氧气浓度或氮氧化物浓度，计算所述前 端与后端的氮氧化物浓度的差，算出氮氧化物减少率;第二步骤(S20 )，把所述算出的氮氧 化物减少率与预先设定的减少率进行比较判断;第三步骤(S30)，在所述氮氧化物减少率低 于所述预先设定的减少率的情况下发送控制命令，使废气的温度上升。
[0027]另外，本发明实施例的废气后处理装置控制方法还包括第四步骤(S40)，通过所述 第三步骤，如果所述选择性还原催化装置30前端的废气温度达到预先设定的目标温度，则 返回所述第一步骤(S10)。
[0028]另外，本发明实施例的废气后处理装置控制方法还包括如下步骤:判断在所述废 气管线的选择性还原催化装置的前端测量的废气的背压是否达到预先设定的背压，即使所 述氮氧化物减少率未达到预先设定的减少率，如果所述背压达到预先设定的背压，则发送 控制指令，使废气的温度上升。
[0029] 另外，本发明实施例的废气后处理装置控制方法可以通过所述第三步骤，即使在 所述选择性还原催化装置30前端的废气温度达到预先设定的目标温度之前，如果达到预先 设定的时间，则返回所述第一步骤(S10)。
[0030] 其它实施例的具体事项包含于详细说明及附图中。
[0031] 发明效果
[0032] 如上所述构成的本发明的废气后处理装置及其控制方法，可以把固化的还原剂在 排气管内部及混合器(Mixer)中堆积的情形，通过在废气管线上配置的压力传感器，判别为 背压的增大或氮氧化物减少效率降低的情形，将其判断为废气后处理装置发生异常，进行 对废气后处理装置的再生。即，能够判别背压的增大或氮氧化物减少效率的低下与否，执行 对废气后处理装置的强制再生。
【附图说明】
[0033] 图1是用于说明本发明一个实施例的废气后处理装置的图。
[0034] 图2是用于说明本发明一个实施例的废气后处理装置控制方法的图。
【具体实施方式】
[0035] 如果参照后面与附图一同详细叙述的实施例，本发明的优点、特征以及达成其的 方法将会明确。
[0036] 下面参照附图，对本发明的实施例进行详细说明。下面说明的实施例是为了帮助 本发明的理解而示例性地举出的，应理解为本发明可以不同于此处说明的实施例地多样变 形并实施。不过，在说明本发明方面，当判断认为对相关公知功能或构成要素的具体说明可 能不必要地混淆本发明的要旨时，省略其详细说明及具体图示。另外，附图为了帮助发明的 理解，并非是按实际比例尺图示的，一部分构成要素的大小可以夸张地图示。
[0037] 另一方面，后述的术语作为考虑到在本发明中功能而设定的术语，其会因生产者 的意图或惯例而异，因而其定义应以本说明通篇内容为基准作出。
[0038] 通篇说明书中相同参照符号指称相同构成要素。
[0039]下面参照图1及图2,对本发明一个实施例的废气后处理装置及其控制方法进行说 明。
[0040] 附图图1是用于说明本发明一个实施例的废气后处理装置的图。图2是用于说明本 发明一个实施例的废气后处理装置控制方法的图。
[0041] 本发明实施例的废气后处理装置以废气管线10中废气的流动为基准，包括配置于 上游的柴油氧化催化装置20和配置于下游的选择性还原催化装置(SCR)。
[0042]在柴油氧化催化装置20的前端设置有第一传感器S2,第一传感器S2在柴油氧化催 化装置20的前端测量废气中包含的氮氧化物。即，第一传感器S2在废气净化之前，测量氮氧 化物的量或浓度。氮氧化物的量提供给控制部40。
[0043]在选择性还原催化装置30的下端设置有第二传感器S3,在选择性还原催化装置30 的下端测量废气中包含的氮氧化物。即，第二传感器S3在废气净化后测量氮氧化物的量或 浓度。同样地，氮氧化物的量提供给控制部40。
[0044]附加地，在柴油氧化催化装置20的前端设置有第三传感器S1，第三传感器S1在柴 油氧化催化装置20的前端测量废气的压力。测量的压力值提供给控制部40。
[0045] 在选择性还原催化装置30的前端配备有配给模块32。配给模块32喷洒还原剂(尿 素水溶液）。另外，在配给模块32与选择性还原催化装置30之间可以配备有混合器34。混合 器34使废气与还原剂均匀混合。
[0046] 控制部40可以计算氮氧化物的减少率，在氮氧化物的减少率低下的情况下，控制 成使废气的温度上升。
[0047] 氮氧化物减少率可以表现为氮氧化物转换效率，氮氧化物转换效率可以根据〈数 学式1>求出。
[0048] 数学式1
[0050] N〇Xi:废气流入"后处理装置"之前的氮氧化物的量 [0051] NOx。:尾气从"后处理装置"排出之后的氮氧化物的量
[0052] 即，NOxi是第一传感器S2检测的第一氮氧化物浓度或氮氧化物的量。同样地，NOx。 是第二传感器S3检测的第二氮氧化物浓度或氮氧化物的量。由此，控制部40可以计算氮氧 化物减少了多少，即，计算氮氧化物转换多少的效率。
[0053]另一方面，设定减少率既可以由制造商预先设定好，也可以按照使用者的意志更 新。
[0054]再一方面，假定所述设定减少率已设定为80%，在数学式1的结果值未达到80%的 情况下，判断为氮氧化物减少率低于设定减少率。如上所述，在氮氧化物减少率低下的情况 下，控制部40进行控制使废气的温度上升。
[0055]用于使废气温度上升的方法，可以在发动机中使燃料喷射量增加，或使作业机的 负载增加，从而使发动机旋转数增加，由此，能够提高废气的温度。另外，此处虽然并未举 例，但用于提高废气温度的方案，如果是所属领域的技术人员便会知道，因而省略更详细说 明。
[0056]另一方面，控制部40在第三传感器S1并非故障的情况下，可以根据从第三传感器 S1获得的压力值进行控制，使废气的温度上升。即，在废气10的管线上，如果背压增大，则可 以判断为在废气后处理装置内有某处堵塞，废气的压力上升。
[0057]再一方面，控制部40在第三传感器S1故障的情况下，可以根据氮氧化物减少率进 行控制，使废气的温度上升。即，本发明实施例的废气后处理装置及方法即使未获得背压的 压力值，也可以参照氮氧化物的减少率，自动执行对废气后处理装置的再生作业。
[0058]又一方面，本发明实施例的废气后处理装置及控制方法可以还包括第四传感器 S4。第四传感器S4在选择性还原催化装置(SCR)的前端检测废气的温度。因此，控制部40进 行控制，使废气的温度上升，直至第四传感器S4检测的废气的温度达到目标温度，这用于判 断温度是否达到了选择性还原催化装置30可执行再生的程度。
[0059]如果第四传感器S4检测的废气的温度未达到目标温度，则继续控制，使废气的温 度上升。
[0060]而且，如果第四传感器S4检测的废气的温度达到目标温度，则终止使废气的温度 上升的控制。因此，只形成至能够对废气后处理装置进行再生的环境，使得不追加地浪费燃 料。
[0061]又一方面，在本发明实施例的废气后处理装置及控制方法中，控制部40进行控制 使在设定的时间期间废气的温度上升。由此，能够防止燃料过多地浪费。
[0062]下面参照附图图2,按步骤对废气后处理装置的控制方法进行说明。
[0063]第一步骤(S10):第一步骤是在选择性还原催化装置(SCR)的前端与后端感知氧气 浓度或氮氧化物浓度的步骤。即，在未发生特别问题的普通状况下，使氮氧化物减少。另外， 氧气浓度满足允许基准值。
[0064]第二步骤(S20):第二步骤是判断废气后处理装置执行的氮氧化物的减少率是否 低于设定减少率的步骤。
[0065]第三步骤（S30):第三步骤是在氮氧化物的减少率低于设定减少率的情况下进行 控制而使废气的温度上升的步骤。
[0066]第四步骤(S40):第四步骤是在废气后处理装置中，如果在选择性还原催化装置30 的前端，温度达到目标温度，则返回所述第一步骤(S10)的步骤。
[0067] 因此，本发明实施例的废气后处理装置控制方法可以根据氮氧化物减少率，对废 气后处理装置自动执行再生。
[0068] 另一方面，第二步骤(S20)还可以判断在废气管线中形成的背压是否达到设定背 压。在第二步骤中，如果背压达到设定背压，则可以在第三步骤(S30)中进行控制而使废气 的温度上升。
[0069]由此，本发明实施例的废气后处理装置控制方法可以计算氮氧化物减少率或测量 背压的压力，即使某一个手段无法发挥功能，也可以根据另一个手段，自动执行废气后处理 装置的再生。
[0070]又一方面，第四步骤(S40)可以是如果进行控制而使废气的温度上升的时间达到 设定时间，则返回第一步骤(S10)。直至废气的温度上升所需的时间可以预测。例如，燃料喷 射量、空气与燃料的混合比、相应燃料的焓值等信息是可以确保的信息，因而如前面所作的 说明，可以预测需要多少时间。
[0071 ] 在控制部40中，可以把希望的时间设定为设定时间。由此，可以只控制至设定时 间，使废气的温度上升，防止过多浪费燃料。
[0072] 就本发明的废气后处理装置及其控制方法而言，即使在废气管线上配置的压力传 感器故障，在氮氧化物的减少效率低的情况下，可以判断为废气后处理装置发生异常，进行 对废气后处理装置的再生。特别是可以判断背压的增大或氮氧化物减少效率的低下与否， 执行对废气后处理装置的强制再生。
[0073] 以上参照附图，说明了本发明的实施例，但本发明所属技术领域的技术人员可以 理解，本发明在不变更其技术思想或必需特征的情况下，可以以其它具体形态实施。
[0074] 因此，以上记述的实施例在所有方面应理解为示例而非限定，本发明的范围由后 述的权利要求书代表，从权利要求书的意义及范围以及其等价概念导致的所有变更或变形 形态应解释为包含于本发明的范围。
[0075] 工业实用性
[0076]本发明的废气后处理装置及其控制方法可以用于使对废气后处理装置自动进行 再生。
[0077] 符号说明
[0078] 10-废气管线，20-柴油氧化催化装置(DOC)，30 -选择性还原催化装置（SCR)， 32-配给模式，34-混合器，32、33、31、34 -第一、二、三、四传感器。
【主权项】
1. 一种废气后处理装置，其包括设置于废气管线（10)的选择性还原催化装置(30)，所 述废气后处理装置的特征在于，包括： 第一传感器(S2)，其设置于所述选择性还原催化装置(30)的前端，测量废气中包含的 氮氧化物； 第二传感器(S3)，其设置于所述选择性还原催化装置(30)的后端，测量废气中包含的 氮氧化物;及 控制部(40)，其根据所述第一传感器(S2)检测的氮氧化物浓度与第二传感器(S3)检测 的氮氧化物浓度差，计算氮氧化物的减少率，在所述减少率低于预先设定的减少率的情况 下，发送控制指令，使废气的温度上升。2. 根据权利要求1所述的废气后处理装置，其特征在于， 还包括第三传感器（S1)，其设置于所述选择性还原催化装置(30)的前端，测量废气的 压力； 所述控制部(40)附加地根据由所述第三传感器(S1)测量的压力值而发送控制指令，使 所述废气的温度上升。3. 根据权利要求1所述的废气后处理装置，其特征在于， 还包括第四传感器(S4)，其在所述选择性还原催化装置(30)的前端检测废气的温度； 所述控制部(40)附加地发送控制指令，直至所述第四传感器(S4)检测的所述废气的温 度达到目标温度为止，使所述废气的温度上升。4. 根据权利要求1所述的废气后处理装置，其特征在于， 所述控制部（40)附加地发送控制指令，使在预先设定的时间期间所述废气的温度上 升。5. -种废气后处理装置控制方法，其特征在于，包括： 第一步骤(S10)，在选择性还原催化装置(30)的前端与后端测量氧气浓度或氮氧化物 浓度，计算所述前端与后端的氮氧化物浓度的差，算出氮氧化物减少率； 第二步骤(S20)，把所述算出的氮氧化物减少率与预先设定的减少率进行比较判断； 第三步骤(S30)，在所述氮氧化物减少率低于所述预先设定的减少率的情况下发送控 制命令，使废气的温度上升。6. 根据要得要求5所述的废气后处理装置控制方法，其特征在于， 还包括第四步骤(S40)，通过所述第三步骤，如果所述选择性还原催化装置(30)前端的 废气温度达到预先设定的目标温度，则返回所述第一步骤(S10)。7. 根据要得要求5所述的废气后处理装置控制方法，其特征在于， 还包括如下步骤:判断在所述废气管线的选择性还原催化装置的前端测量的废气的背 压是否达到预先设定的背压，即使所述氮氧化物减少率未达到预先设定的减少率，如果所 述背压达到预先设定的背压，则发送控制指令，使废气的温度上升。8. 根据要得要求5所述的废气后处理装置控制方法，其特征在于， 通过所述第三步骤，即使在所述选择性还原催化装置(30)前端的废气温度达到预先设 定的目标温度之前，如果达到预先设定的时间，则返回所述第一步骤(S10)。
【文档编号】F01N3/20GK105849376SQ201480070981
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2014年12月24日
【发明人】金智硕, 文晟银, 金泰亨, 崔南, 崔南一
【申请人】斗山英维高株式会社