CN107575286A - 一种应用于scr催化消声器的冷却系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开应用于SCR催化消声器的冷却系统，电子控制单元根据进气温度传感器和出气温度传感器采集的数据，控制水泵的转速和进水阀的开度，进而控制进入冷却装置的冷却液流量，冷却装置设置在催化剂载体的外层，冷却液流过冷却装置时，调节催化剂载体的温，进而调节催化剂的温度。避免催化剂高温条件下失效，从而提高了催化剂的使用寿命提和转化效率，以及降低后处理排放标定难度。

Description

一种应用于SCR催化消声器的冷却系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及柴油机后处理系统技术领域，更具体地说，涉及一种应用于SCR催化消声器的冷却系统及其控制方法。

背景技术

目前，随着柴油机后处理系统的排放升级，后处理系统已成为柴油机的标配。SCR(selective catalytic reduction，选择性催化还原法)催化消声器是现在柴油机降NOx最有效的途径。SCR催化消声器为采用催化剂降低汽车排气中的NOx的装置。钒基催化剂是SCR催化消声器中应用最广泛的催化剂。但是由于钒基催化剂的温度特性，见图1，钒基催化剂在低温区和高温区的NOx转化效率较低，且温度大于550℃，钒基催化剂失效风险较高，这会导致整个后处理系统的失效。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种应用于SCR催化消声器的冷却系统及其控制方法，欲实现提高钒基催化剂的转化效率，以及降低钒基催化剂失效风险的目的。

为了实现上述目的，现提出的方案如下：

一种应用于SCR催化消声器的冷却系统，包括：电子控制单元、冷却装置、进水管、出水管、以及分别与所述电子控制单元连接的进气温度传感器、进水阀、水泵和出气温度传感器；

所述进气温度传感器，用于监测进入SCR箱的气体温度；

所述出气温度传感器，用于监测流出所述SCR箱的气体温度；

所述进水阀设置在所述进水管中，用于控制从所述进水管向所述冷却装置中流入的冷却液的流量；

流入所述冷却装置的冷却液从所述出水管流出；

所述冷却装置，用于调节催化剂的温度；

所述电子控制单元，用于根据所述进气温度传感器和所述出气温度传感器采集的数据，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度。

优选的，所述进水阀为：电磁阀。

优选的，所述冷却装置包括：安装在催化剂载体的外层的壳体，所述壳体与所述SCR箱形成腔体，用于存储冷却液并实现冷却液循环。

优选的，所述壳体与所述SCR箱体为一体式结构。

优选的，所述冷却液包括：乙二醇和水。

一种应用于SCR催化消声器的冷却系统的控制方法，基于上述的应用于SCR催化消声器的冷却系统，所述方法包括：

获取第一温度和第二温度，所述第一温度为进入所述SCR箱的气体温度，所述第二温度为流出所述SCR箱的气体温度；

根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述SCR箱的混合腔内温度；

根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，以调节催化剂的温度。

优选的，所述根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，包括：

当所述混合腔内温度大于第一温度时，控制所述进水阀开启，并根据所述混合腔内温度与所述第一温度的差值，确定所述水泵的转速和所述进水阀的开度。

优选的，所述根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，还包括：

当所述混合腔内温度小于第二温度时，控制所述进水阀关闭，并控制所述水泵减小转速，所述第二温度小于所述第一温度。

优选的，所述催化剂为钒基催化剂，所述第一温度为550℃，所述第二温度为500℃

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

上述技术方案提供的应用于SCR催化消声器的冷却系统，电子控制单元根据进气温度传感器和出气温度传感器采集的数据，控制水泵的转速和进水阀的开度，进而控制进入冷却装置的冷却液流量，冷却装置设置在催化剂载体的外层，冷却液流过冷却装置时，调节催化剂载体的温，进而调节催化剂的温度。避免催化剂高温条件下失效，从而提高了催化剂的使用寿命提和转化效率，以及降低后处理排放标定难度。

附图说明

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为钒基催化剂的温度特性曲线图；

图2为本发明实施例提供的一种应用于SCR催化消声器的冷却系统的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种应用于SCR催化消声器的冷却系统的控制逻辑原理图；

图4为本发明实施例提供的一种应用于SCR催化消声器的冷却系统的控制方法的流程图。

具体实施方式

本发明应用于SCR催化消声器的冷却系统的目的就是解决目前SCR箱催化剂在高温下失效风险的弊端。利用发动机冷却液通过冷却装置，来实现对催化剂的温度的控制，这样把催化剂温度控制在高效区，从而提升催化剂转化效率，同时降低催化剂的失效风险。高效区指催化剂转化NOx效率较高的区域，钒基催化剂的高效区一般在300℃～400℃。

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。

本实施例提供一种应用于SCR催化消声器的冷却系统，参见图2和图3，该冷却系统包括：电子控制单元11(EUC，Electronic Control Unit)、冷却装置、进水管6、出水管7、以及分别与所述电子控制单元11连接的进气温度传感器1、进水阀2、水泵13和出气温度传感器4。

进气温度传感器1，用于监测进入SCR箱5的气体温度。

出气温度传感器4，用于监测流出SCR箱5的气体温度。

进水阀2设置在进水管6中，用于控制从进水管6向壳体3与SCR箱5形成的腔体8中流入的冷却液的流量。冷却液从发动机通过进水阀2后经由进水管6进入腔体8。

流入腔体8中的冷却液从出水管7流出。从腔体8流出的冷却液经由出水管7流回发动机。

冷却装置，用于调节催化剂9的温度。本实施例中冷却装置即壳体3，以及壳体3与SCR箱5形成的腔体8。

电子控制单元11，用于根据进气温度传感器1和出气温度传感器4采集的数据，控制水泵13的转速和进水阀2的开度。

在催化剂载体的外层增加一个冷却装置，通过冷却装置中的循环冷却液带走催化剂载体的热量，把温度降到催化剂的高效区，从而提升了催化剂转化效率，同时降低了高温下催化剂的失效风险，以及保证了后处理系统的排放满足要求。

进水阀2采用电磁阀结构，通过ECU控制进水阀2的开度。

安装在催化剂载体的外层的壳体3与SCR箱5形成的腔体8，用于存储冷却液并实现冷却液循环。优选的，将壳体3与SCR箱体5设置为一体式结构，保证了腔体8的密封性。

本实施例公开的冷却系统利用发动机冷却液来实现SCR箱催化剂的温度的自动化智能控制，发动机冷却液包括乙二醇和水等。

本实施例提供一种应用于SCR催化消声器的冷却系统的控制方法，基于上述的应用于SCR催化消声器的冷却系统，参见图4，该控制方法包括：

步骤S11：获取第一温度和第二温度。

第一温度为进入所述SCR箱的气体温度，即进气温度传感器1采集的数据；第二温度为流出所述SCR箱的气体温度，即出气温度传感器4采集的数据。

步骤S12：根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述SCR箱的混合腔内温度。

通过实验标定第一温度、第二温度与SCR箱5的混合腔内温度的对应关系，这样在调节催化剂温度过程中，获取了第一温度和第二温度就可以确定SCR箱5的混合腔内温度，进而得到催化剂的作用环境温度。

步骤S13：根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，以调节催化剂的温度。

通过控制水泵13的转速以控制冷却液的供应量，同时控制进水阀的开度以控制冷却液进入冷却装置的流量。

当柴油机后处理系统的SCR箱的混合腔的温度处于高温时，ECU通过温度传感器传回来的信号做出反应，控制水泵13提供冷却液通常SCR箱5外围的冷却装置，同时控制进水阀2的开启，进而对催化剂进行冷却，在保证排放满足要求的前提下，降低了催化剂的失效风险。

根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，具体包括：

当所述混合腔内温度大于第一温度时，控制所述进水阀开启，并根据所述混合腔内温度与所述第一温度的差值，确定所述水泵13的转速和所述进水阀2的开度。

当催化剂为钒基催化剂时，优选的，第一温度设置为550℃。通过实验标定，混合腔内温度与第一温度的差值的大小，与为实现催化剂冷却而需要的水泵13的转速以及进水阀2的开度的对应关系。这样在确认混合腔内温度与第一温度的差值的大小后，得到水泵13的转速以及进水阀2的开度，以控制水泵13和进水阀2。

当SCR箱5的混合腔的温度降到催化剂的高效区后，为了避免冷却过渡，反而降低了催化剂的转化效率，可以给ECU设定一个控制逻辑，当SCR箱5的混合腔的温度低于小于第二温度时，控制所述进水阀关闭，并控制所述水泵减小转速，所述第二温度小于所述第一温度。当催化剂为钒基催化剂时，优选的，第二温度设置为500℃，当混合腔温度低于500℃时，ECU控制水泵13减少冷却液的供应量，同时控制进水阀2关闭，通过智能灵活调节，来实现SCR箱5的混合腔温度控制在催化剂的转化效率高效区。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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。

对本发明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。

Claims (9)

1.一种应用于SCR催化消声器的冷却系统，其特征在于，包括：电子控制单元、冷却装置、进水管、出水管、以及分别与所述电子控制单元连接的进气温度传感器、进水阀、水泵和出气温度传感器；

所述进气温度传感器，用于监测进入SCR箱的气体温度；

所述出气温度传感器，用于监测流出所述SCR箱的气体温度；

所述进水阀设置在所述进水管中，用于控制从所述进水管向所述冷却装置中流入的冷却液的流量；

流入所述冷却装置的冷却液从所述出水管流出；

所述冷却装置，用于调节催化剂的温度；

所述电子控制单元，用于根据所述进气温度传感器和所述出气温度传感器采集的数据，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进水阀为：电磁阀。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷却装置包括：安装在催化剂载体的外层的壳体，所述壳体与所述SCR箱形成腔体，用于存储冷却液并实现冷却液循环。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述壳体与所述SCR箱体为一体式结构。

5.根据权利要求1～4任意一项所述的系统，其特征在于，所述冷却液包括：乙二醇和水。

6.一种应用于SCR催化消声器的冷却系统的控制方法，其特征在于，基于权利要求1～5任意一项所述的应用于SCR催化消声器的冷却系统，所述方法包括：

获取第一温度和第二温度，所述第一温度为进入所述SCR箱的气体温度，所述第二温度为流出所述SCR箱的气体温度；

根据所述第一温度和所述第二温度，确定所述SCR箱的混合腔内温度；

根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，以调节催化剂的温度。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，包括：

当所述混合腔内温度大于第一温度时，控制所述进水阀开启，并根据所述混合腔内温度与所述第一温度的差值，确定所述水泵的转速和所述进水阀的开度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述混合腔内温度，控制所述水泵的转速和所述进水阀的开度，还包括：

当所述混合腔内温度小于第二温度时，控制所述进水阀关闭，并控制所述水泵减小转速，所述第二温度小于所述第一温度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述催化剂为钒基催化剂，所述第一温度为550℃，所述第二温度为500℃。