排气后处理方法与流程

本发明涉及柴油车排气系统领域，具体涉及一种排气后处理方法。

背景技术：

近年来，关于车辆的排放水平，已经呈现出一种更严格立法的趋势。其中排气后处理装置包括：颗粒过滤器(Diesel Particulate Filter，以下简称DPF)，其能够从排气中去除颗粒物质；以及选择性催化还原转换器(Selective Catalytic Reduction，以下简称SCR)，其在催化剂存在的情况下喷射一种氨基还原剂，以将氮氧化物转化为氮气和水。

为了脱除柴油机排气中的烟灰颗粒(Particulate Matter，以下简称PM)，一般会在发动机排气管道上安装DPF，DPF将PM从排气中过滤，以防止PM离开尾管。随着DPF内部捕集到的PM逐渐增多，导致发动机排气压力也随之上升，同时使柴油机的油耗率增大、功率下降。由于PM主要由碳组成，因此在一定温度下是可燃的。但这种情况不容易实现，主要是因为DPF中累积的PM只有在约450℃的排气温度时才自燃，而发动机排气不易地达到该温度，特别是当车辆在低速下应用时，例如在城市道路运行期间排气温度通常只有150-300℃。因此需要采取一定手段提高排气温度来去除PM，这种去除DPF中PM的技术称为DPF再生技术。DPF再生方式分为被动再生和主动再生。另外，为了去除排气中的氮氧化物，一般会通过SCR在发动机排气管内喷入一定量的尿素溶液，尿素溶液在高温下气化并分解为氨气和水，氨气和氮氧化物通过催化剂的催化转化反应，可将氮氧化物转化为氮气和水。尿素溶液在生成氨气的过程中，会发生一系列复杂的化学反应。当排气温度较低的时候，容易产生尿素结晶，尿素结晶不断累积堵塞排气管道，使得排气背压增大。

现有技术中为了提高排气温度一般直接在排气管中使用电阻性加热元件来升高排气温度；或者将燃料喷射到排气中并使该燃料在专门的燃烧器组件内燃烧。

现有的提高排气温度的方法需增加加热设备或增大油耗，导致使用成本的提高。

技术实现要素：

本发明要解决的是现有技术中的柴油车油耗大、使用成本高的技术问题。

为解决上述问题，本发明提供一种排气后处理方法，该方法包括以下步骤：

S1、检测排气温度，并执行步骤S2；

S2、判断排气温度是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S3，若否则执行步骤S4；

S3、发动机执行米勒循环，并执行步骤S1；

S4、实时检测排气背压，并执行步骤S5；

S5、判断排气背压是否小于压力阈值，若是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7；

S6、发动机正常运行，同时执行步骤S1；以及

S7、发动机执行米勒循环，同时执行步骤S4。

其中，在所述步骤S4中，所述排气背压为SCR上游的排气背压。

其中，在所述步骤S4中，所述排气背压为DPF上游的排气背压。

其中，在所述步骤S4之前还包括步骤S4’，所述步骤S4’为：判断排气温度是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S4，若否则执行步骤S6；所述第二温度阈值大于所述第一温度阈值。

其中，在所述步骤S4’判断结果为否而使发动机正常运行后、并在执行步骤S1之前，还执行以下步骤：

S8、DPF进行主动再生，然后执行步骤S9

S9、判断排气压力是否小于压力阈值，若是则执行步骤S10，若否则执行步骤S8；

S10、DPF停止主动再生，并执行步骤S1。

其中，所述第二温度阈值为500℃。

其中，所述第一温度阈值的取值范围为300～400℃。

其中，所述第一温度阈值为350℃。

其中，所述压力阈值的取值范围为16kpa～20kpa。

其中，所述压力阈值为20kpa。

本发明提供的排气后处理方法，通过采用米勒循环提升排气温度，实现了DPF被动再生、预防和消除了SCR结晶，同时大大提高了SCR的转化效率，降低了油耗和使用成本。

附图说明

图1是本发明实施例1中排气后处理方法流程图；

图2是本发明实施例2中排气后处理方法流程图；

图3是本发明实施例3中排气后处理方法流程图。

具体实施方式

为使发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合发明中的附图，对发明中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，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，都属于发明保护的范围。

实施例1

结合图1所示，本发明实施例提供的一种排气后处理方法，包括以下步骤：

S1、检测排气温度，并执行步骤S2。通过设置在排气管道中的温度传感器检测排气温度。

S2、判断排气温度是否小于第一温度阈值，若是则执行步骤S3，若否则执行步骤S4。其中，第一温度阈值的取值范围为300～400℃。具体地，第一温度阈值取为350℃。当排气温度小于350℃时，SCR转换氮氧化物的效率会降低，与此同时SCR喷入发动机排气管中的尿素溶液会发生一系列其他反应而产生结晶。另外DPF内部捕集到的PM也逐渐增多，可能会堵塞DPF。此时就需要升高排气温度来避免和消除这些状况。

S3、发动机执行米勒循环，并执行步骤S1。当排气温度小于350℃时，发动机就切换执行米勒循环，即发动机在吸气过程结束并且活塞运动到下止点的那个时候进气气门是不关闭的，直到活塞往上运动到某个位置之后进气气门才关闭，此时才开始压缩，使发动机的膨胀比大于压缩比，从而使排气温度升高。随着排气温度的升高，SCR喷入发动机排气管中的尿素溶液分解为氨气和水，氨气通过催化剂将氮氧化物转化为氮气和水的速度也不断加快。与此同时，也可以抑制尿素发生其他化学反应而产生结晶。另外，随着排气温度的升高，DPF进行被动再生，即DPF通过利用在其气体流道上分布的催化组合物，来降低PM的起燃温度，随着排气温度的升高，PM不断起燃。在此过程中，通过设置在排气管道中的温度传感器实时检测排气温度，当排气温度通过米勒循环升高到350℃以上时，发动机就停止执行米勒循环，开始正常运行即发动机在吸气过程中活塞到达下止点后，进气气门立即关闭，同时活塞开始往上止点运动并开始压缩气体，使发动机的膨胀比等于压缩比。

S4、实时检测排气背压，并执行步骤S5。当排气温度于350℃时，通过设置在排气管道中的压力传感器检测排气背压。若排气背压为DPF上游的排气背压，则DPF和/或SCR的堵塞都会引起检测到的排气背压升高。若排气背压为SCR上游的排气背压，则SCR的堵塞才会引起检测到的排气背压升高。其中尾气排出的方向为下游，其反方向为上游。

S5、判断排气背压是否小于压力阈值，若是则执行步骤S6，若否则执行步骤S7。其中，压力阈值的取值范围为16kpa～20kpa。具体地压力阈值取为20kpa。由于随着发动机的运行，PM的不断生成，DPF内部捕集到的PM也逐渐增多并开始堵塞DPF，从而导致排气背压升高，同时随着SCR转换氮氧化物的不断进行，产生的结晶也不断的增多并开始堵塞SCR,从而导致排气背压升高。而排气背压的升高极大地影响了发动机的动力性和燃油经济性。

S6、发动机正常运行，同时执行步骤S1。当DPF上游的排气背压小于20kpa时，说明DPF和SCR均未堵塞，此时发动机正常运行。在此过程中，要实时检测排气温度。

S7、发动机执行米勒循环，同时执行步骤S4。当DPF上游的排气背压不小于20kpa时，说明此时DPF和/或SCR已经发生堵塞。此时发动机通过切换至米勒循环来提高排气温度，随着排气温度的升高，DPF中的PM开始自燃、SCR中的结晶逐渐热解。

本实施例提供的排气后处理方法，通过采用米勒循环提升排气温度，实现了DPF被动再生、预防和消除了SCR结晶，同时大大提高了SCR的转化效率，降低了油耗和使用成本。

实施例2

结合图2所示，本实施例与实施例1的排气后处理方法基本相同，对于与实施例1相同的部分本实施例不再赘述，其不同之处在于：在步骤S4之前还包括步骤S4’，步骤S4’为：判断排气温度是否小于第二温度阈值，若是则执行步骤S4，若否则执行步骤S6；第二温度阈值大于第一温度阈值。具体地，第二温度阈值为500℃。当排气背压不小于20kpa时，发动机通过执行米勒循环来升高温度。当排气温度升高至500℃以上时，若发动机继续执行米勒循环，将会导致发动机烧坏。因此在排气温度不小于500℃时，发动机需停止米勒循环，开始正常运行。当排气温度小于500℃时，通过判断实时检测的排气背压是否小于20kpa，若小于20kpa，则说明DPF与SCR已经不堵塞了，此时发动机就可停止米勒循环，开始正常运行；若不小于20kpa，则说明DPF与SCR仍处于堵塞状态，需要通过米勒循环提升排气温度来去除PM和结晶，此时发动机需继续执行米勒循环。

本实施例提供的排气后处理方法，通过采用米勒循环提升排气温度，实现了DPF被动再生和主动再生、预防和消除了SCR结晶，同时大大提高了SCR的转化效率，降低了油耗和使用成本，并且通过对比排气温度与第二温度阈值，避免了发动机因升温过高而烧坏。

实施例3

结合图3所示本实施例与实施例2的排气后处理方法基本相同，对于与实施例2相同的部分本实施例不再赘述，其不同之处在于：在步骤S4’判断结果为否而使发动机正常运行后、并在执行步骤S1之前，还执行以下步骤：

S8、DPF进行主动再生，然后执行步骤S9

S9、判断排气压力是否小于压力阈值，若是则执行步骤S10，若否则执行步骤S8；

S10、DPF停止主动再生，并执行步骤S1。

当排气温度不小于500℃时，不论DPF和SCR中的堵塞是否去除，为了避免发动机升温过高而烧坏，此时发动机需立即停止米勒循环，开始正常运行。发动机正常运行后，排气温度会逐渐下降，此时可通过DPF主动再生来提高排气温度，从而使PM自燃来去除堵塞。同时，由于SCR位于DPF下游，经过SCR的尾气为DPF升温后的尾气，因而可实现SCR结晶的热解。在此过程中，需判断实时检测的排气背压是否小于20kpa，若小于20kpa，则说明DPF与SCR已经不堵塞了，此时DPF就可停止主动再生；若不小于20kpa，则说明DPF与SCR仍处于堵塞状态，需要通过DPF主动再生来提高排气温度。具体地，常用的主动再生方法有燃烧器喷油加热再生和电加热再生。燃烧器喷油加热再生为在DPF的入口处设置燃烧器，喷入柴油和二次空气，来引燃PM。电加热再生为采用通电加热的方法对DPF加热，以促使PM起燃。在上述过程中，由于发动机正常运行导致排气温度降低，但是之所以在此过程不需要检测温度，是因为SCR至于DPF之后，经过DPF主动再生后的尾气温度必然高于第一温度阈值。

本实施例提供的排气后处理方法，通过采用米勒循环提升排气温度，并通过DPF被动再生和主动再生相结合，可实现更佳的预防和消除SCR结晶的效果，同时大大提高了SCR的转化效率，降低了油耗和使用成本，并且，避免了发动机因升温过高而烧坏，同时避免了因排气温度过高停止米勒循环而导致DPF和SCR堵塞未去除。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离发明各实施例技术方案的精神和范围。