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CN113374564B - 一种汽车尾气后处理方法 - Google Patents

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CN113374564B CN202110876190.3A CN202110876190A CN113374564B CN 113374564 B CN113374564 B CN 113374564B CN 202110876190 A CN202110876190 A CN 202110876190A CN 113374564 B CN113374564 B CN 113374564B
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Abstract

本发明公开了一种汽车尾气后处理方法，首先调节第一冷却器使第一DOC处于最佳工作温度，并根据第一DOC后的HC和CO浓度控制通往第二DOC的旁路开合，以确保HC和CO排放低于限值，其次根据DPF前后的温差和压差调节燃油喷射单元，第二冷却器及第一加热器使DPF入口温度达到预设起燃温度(再生时)或预设工作温度(不进行再生时)，最后调节第三冷却器及第二加热器使第一SCR处于最佳工作温度，并根据第一SCR后的NOx浓度控制通过第二SCR的旁路开合，以保证NOx排放低于限值，此外加设风机以改善排气背压显著增加的问题。本发明可有效地对各部件进行高温保护，系统使用寿命长，净化效率高，性能稳定，可应用于国6阶段甚至更高排放要求的汽车后处理系统中。

Description

一种汽车尾气后处理方法
技术领域
本发明涉及车辆尾气排放后处理领域，具体为一种汽车尾气后处理方法。
背景技术
汽车作为人们出行必不可少的交通工具，其保有量在逐年增长。但其在运行过程中会产生较多的碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、碳烟(PM)以及氮氧化物(NOx)排放，对环境造成了较大污染。目前汽车后处理系统普遍采用氧化型催化转化器DOC+颗粒捕集器DPF+选择性催化还原器SCR组成。DOC是利用氧气在催化剂作用下将汽车尾气中的CO和HC氧化为无污染的二氧化碳(CO2)和水(H2O)的装置。DPF是利用过滤体捕获汽车尾气中PM颗粒物的装置。SCR是利用尿素水解产生的氨气(NH3)在催化剂作用下将汽车尾气中的氮氧化物(NOx)还原为氮气(N2)的装置。DPF随着使用过程其PM颗粒物不断沉积，导致过滤体进口道壁面和末端形成致密的灰烬层，恶化DPF和发动机的性能。一般通过在发动机晚于主燃烧喷射时期后在发动机缸内喷射未燃燃油或排气尾管喷射未燃燃油以利用DOC使该未燃燃油氧化发热以提高DPF的进口温度实现灰烬层的燃尽，促使DPF的再生。但汽车实际运行工况复杂，若运行负荷较低，排气温度较低的状态持续，为促使DPF温度达到灰烬层燃烧温度，大量未燃燃油被喷射进DOC上游，此时DOC的上游侧会被未燃燃油的可溶性沉积物、煤烟等附着，DOC出现封堵现象，排气背压上升，油耗出现恶化，同时大量未燃燃油漏过DOC进入DPF氧化放热，严重时导致DPF烧损。另外，DOC和SCR中的催化剂只有在一定排气温度范围内效率才能达到最佳，排气温度较低时催化剂效率不高，而汽车处于高负荷情况，排气温度较高时，催化剂容易烧结，结构变形，甚至失效。目前国6标准相对于国5标准，各种污染物的排放指标基本都降低了50％以上，为满足未来日益严格的排放标准，单级DOC、单级SCR已无法满足要求，因此需要增设两级处理，但由此带来的背压显著升高则是制约其发展的一大难题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有效延长各部件的使用寿命，同时可根据汽车工况的不同自动进行温度调节以保证DOC、DPF以及SCR均处于最佳运行温度下，以有效提高后处理系统的净化效率的汽车尾气后处理方法。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明的一种汽车尾气后处理方法，包括以下步骤：
步骤一、对现有的汽车尾气后处理系统进行改进，改进后的汽车尾气后处理系统包括第一DOC，第二DOC，DPF，第一SCR和第二SCR，所述第一DOC的进气口与发动机的排气管固定连接，靠近发动机一侧的排气管通过电磁阀与发动机的进气歧管相连，在靠近第一DOC进气口的排气管上连接有第一冷却器，第一温度传感器和燃油喷射单元，所述第一温度传感器和燃油喷射单元均设置于靠近第一DOC进气口的排气管的内壁上；
所述第一DOC的排气口通过第一连接管依次连接可旋转的第一换向阀、第二换向阀、第一风机、第一加热器、第二冷却器以及DPF的进气口，在靠近第一DOC排气口的第一连接管的内壁上设置有HC传感器和CO传感器，在DPF本体进气口内壁上分别设置有第二温度传感器和第一压力传感器，在DPF本体排气口内壁上分别设置有第三温度传感器和第二压力传感器；
第二DOC的进气口通过第一旁通进气管与第一连接管连接，第二DOC的排气口通过第一旁通排气管与第一连接管连接，所述的第一换向阀能够通过旋转使第一旁通进气管与第一连接管连通或者断开，所述的第二换向阀能够通过旋转使第一旁通排气管与第一连接管连通或者断开；
所述DPF的出气口通过第二连接管依次连接第二加热器、第三冷却器以及第一SCR的进气口，在靠近第一SCR进气口的第二连接管的内壁上分别设置有第四温度传感器和第一尿素喷射单元，第一SCR的排气口通过尾气管依次连接可旋转的第三换向阀、第四换向阀以及环境空气，在靠近第一SCR排气口的尾气管的内壁上设置有NOx传感器，第二SCR进气口通过第二旁通进气管依次连接第四冷却器、第三加热器、第二风机以及靠近第一SCR的排气口处的尾气管的前端，所述的第二SCR的排气口通过第二旁通排气管与连通环境空气的尾气管的尾端连通，在位于第四冷却器和第二SCR进气口之间的第二旁通进气管的内壁上分别安装有第五温度传感器、第三压力传感器和第二尿素喷射单元，所述的第三换向阀能够通过旋转使第二旁通进气管与尾气管连通或者断开，所述的第四换向阀能够通过旋转使第二旁通排气管与尾气管连通或者断开；
所述的第一温度传感器，HC传感器，CO传感器，第二温度传感器，第一压力传感器，第三温度传感器，第二压力传感器，第四温度传感器，NOx传感器，第五温度传感器和第三压力传感器的信号输出端均与ECU控制单元的信号输入端通过控制线连接，ECU控制单元的信号输出端分别与第一冷却器，燃油喷射单元，第一换向阀，第二换向阀，第一风机，第一加热器，第二冷却器，第二加热器，第三冷却器，第一尿素喷射单元，第三换向阀，第四换向阀，第二风机，第三加热器，第四冷却器，第二尿素喷射单元和电磁阀的信号输入端通过控制线连接；
步骤二、ECU控制单元通过第一温度传感器实时获取第一DOC进气口处由发动机排出的排气温度T1，若T1大于等于第一DOC中催化剂失效温度下限
Figure BDA0003190402260000031
则ECU控制单元打开电磁阀，使排气管中的部分排气流经发动机进气歧管重新进入发动机缸内做功，同时ECU控制单元启动第一冷却器，进一步使排气管中的排气温度降至第一DOC预设工作温度TDOC；若T1小于第一DOC中催化剂失效温度下限
Figure BDA0003190402260000032
则系统不进行调节；
步骤三、ECU控制单元通过HC传感器和CO传感器实时获取第一DOC排气口处的HC浓度和CO浓度，若HC浓度超过HC排放最大限值HCmax或者CO浓度超过CO排放最大限值COmax,则第一换向阀旋转角度，使发动机的排气只能由排气管进入第一旁通进气管，经第二DOC进行排气的进一步净化，同时第二换向阀旋转角度，使经第二DOC进一步净化后的排气由第一旁通排气管进入第一连接管；若HC浓度和CO浓度都不超过HC排放最大限值HCmax和CO排放最大限值COmax,则第一换向阀旋转角度，关闭由排气管进入第一旁通进气管的通路，同时第二换向阀旋转角度，关闭由第一连接管进入第一旁通排气管的通路，使排气只流经第一连接管；
步骤四、判断是否进行DPF的再生，具体为：ECU控制单元通过第二温度传感器和第一压力传感器实时获取DPF进气口处的温度Tin和Pin，并通过第三温度传感器和第二压力传感器实时获取DPF排气口处的温度Tout和Pout，将第三温度传感器的温度值减去第二温度传感器的温度值得到DPF温度变化值△TDPF并且将第二压力传感器的压力值减去第一压力传感器的压力值得到DPF压力变化值△PDPF，然后进行如下判断：
步骤41，若DPF温度变化值△TDPF和压力变化值△PDPF任意一组超过温度变化阈值
Figure BDA0003190402260000041
和压力变化阈值
Figure BDA0003190402260000042
则进行DPF的再生，具体为：当由第二温度传感器获得的DPF进气口处的温度Tin已经超过DPF再生温度，此时ECU控制单元控制第二冷却器工作使DPF进气口处温度Tin冷却至DPF预设起燃温度Tcom；当由第二温度传感器获得的DPF进气口处的温度Tin低于DPF工作温度下限
Figure BDA0003190402260000043
此时ECU控制单元驱动燃油喷射单元工作，调节燃油喷射单元燃油喷射量为最大安全燃油量qmax，同时ECU控制单元驱动第一加热器工作，以对DPF进气口处排气进行进一步升温，使DPF进气口温度Tin达到DPF预设起燃温度Tcom；当DPF工作温度下限
Figure BDA0003190402260000044
≤第二温度传感器获得的DPF进气口处的温度Tin≤再生温度之间时，ECU控制单元根据DPF进气口处的温度Tin和DPF预设起燃温度Tcom的差值自动调节燃油喷射单元燃油喷射量，使DPF进气口温度Tin达到DPF预设起燃温度Tcom；
步骤42，若DPF温度变化值△TDPF和压力变化值△PDPF都不超过温度变化阈值
Figure BDA0003190402260000045
和压力变化阈值
Figure BDA0003190402260000046
则不进行DPF的再生，此时ECU控制单元得到的DPF进气口处温度Tin若高于DPF预设工作温度Tgz，则驱动第二冷却器工作使DPF进气口温度Tin冷却至DPF预设工作温度Tgz；若DPF进气口温度Tin低于DPF预设工作温度Tgz，则驱动第一加热器工作使DPF进气口温度Tin加热至DPF预设工作温度Tgz；若DPF进气口温度Tin等于DPF预设工作温度Tgz，则系统不进行调节；
步骤五、ECU控制单元根据第一压力传感器获取的DPF进气口处的压力Pin判断是否进行系统调节，具体为：若DPF进气口处的压力Pin小于DPF工作压力下限
Figure BDA0003190402260000047
则ECU控制单元启动第一风机，使DPF进气口处的压力Pin增压至DPF预设工作压力Pgz；若DPF进气口处的压力Pin不低于DPF工作压力下限
Figure BDA0003190402260000048
则系统不进行调节；
步骤六、ECU控制单元自动调节第一尿素喷射单元尿素喷射量，同时根据第四温度传感器获取的第一SCR进气口处的温度值T’in调节第一SCR进气温度至第一SCR工作最佳温度TSCR，具体为：若ECU控制单元得到的第一SCR进气口温度T’in高于第一SCR预设工作温度TSCR，则驱动第三冷却器工作使第一SCR进气口温度T’in冷却至第一SCR预设工作温度TSCR；若第一SCR进气口温度T’in低于第一SCR预设工作温度TSCR，则驱动第二加热器工作使第一SCR进气口温度T’in加热至第一SCR预设工作温度TSCR；若第一SCR进气口温度T’in等于第一SCR预设工作温度TSCR，则系统不进行调节；
步骤七、ECU控制单元通过NOx传感器实时获取第一SCR排气口处的NOx浓度，若NOx浓度超过NOx排放最大限值NOxmax,则第三换向阀旋转角度，使第一SCR排气只能由尾气管进入第二旁通进气管，经第二SCR进行排气的进一步净化，此时ECU控制单元通过第三压力传感器获取第二SCR进气口处的压力P3，若P3低于第二SCR工作压力下限
Figure BDA0003190402260000051
则ECU控制单元启动第二风机，使第二SCR进气口处的压力P3增压至第二SCR预设工作压力PSCR；若第二SCR进气口处的压力P3不低于第二SCR工作压力下限
Figure BDA0003190402260000052
则不启动第二风机，同时ECU控制单元自动调节第二尿素喷射单元尿素喷射量，并根据第五温度传感器获取的第二SCR进气口处的温度值T”in采用步骤六中的方法将第二SCR进气口处的温度值调节至SCR工作最佳温度TSCR；ECU控制单元控制第四换向阀旋转角度，使经第二SCR净化后的排气由第二旁通排气管进入尾气管之后排向大气；若NOx浓度不超过NOx排放最大限值NOxmax,则第三换向阀旋转角度，关闭由尾气管进入第二旁通进气管的通路，同时第四换向阀旋转角度，关闭由尾气管进入第二旁通排气管的通路，排气由第一SCR净化后直接由尾气管排向大气。
本发明的有益效果如下：
1.本发明通过设置第一冷却器，第二冷却器，第三冷却器，第四冷却器，第一加热器，第二加热器以及第三加热器，不仅可有效地对汽车处于任意工况下的尾气后处理系统中的DOC，DPF以及SCR进行高温保护，以防止催化剂出现烧结，挥发，结构变形甚至失效等现象，有效地延长了各部件的使用寿命，同时系统可根据汽车工况的不同自动进行温度调节以保证DOC、DPF以及SCR均处于最佳运行温度下，以有效提高后处理系统的净化效率。
2.本发明所设置的第一冷却器，第二冷却器，第三冷却器，第四冷却器，第一加热器，第二加热器以及第三加热器均布置于管道外壁，不会对管道内的气流速度产生影响，在控制排气温度的同时保证了不会对气体流动造成额外的阻力。
3.本发明通过燃油喷射单元喷射未燃燃油与第一加热器协同配合，在进行DPF再生时不仅可以保证DPF达到再生温度，并且可有效防止在排气温度过低的情况下，为促使DPF温度达到灰烬层燃烧温度，大量未燃燃油被喷射进DOC上游，此时DOC的上游侧被未燃燃油的可溶性沉积物、煤烟等附着，DOC出现封堵，排气背压上升，油耗出现恶化的现象。
4.本发明通过在DOC以及SCR进气口处沿周向布置若干个折流片，不仅使反应物在进行反应之前得到充分混合，并且延长了反应物在催化剂中的停留时间，有助于提高DOC以及SCR净化效率。
5.本发明通过设置第一旁通通路和第二旁通通路，在一级DOC和一级SCR不能满足排放净化要求的时候，可通过旁通通路经第二DOC以及第二SCR进行排气的进一步净化，不仅可应用于国6阶段甚至更高排放要求的汽车后处理系统中，还可应对发动机出现故障时排放出现严重恶化的情况，同时加设第一风机和第二风机以改善因排气流经部件增多带来的排气背压显著增加的问题。
附图说明
图1是本发明的一种汽车尾气后处理方法采用的系统的整体结构正剖图；
图2是本发明图1中A处结构放大图；
图3是本发明的一种汽车尾气后处理方法的原理框图；
图4是本发明的一种汽车尾气后处理方法的系统整体流程图；
图中附图标记为：1、发动机进气歧管；2、发动机；3、排气管；4、第一冷却器；5、第一温度传感器；6、燃油喷射单元；7、第一DOC；8、HC传感器；9、CO传感器；10、第一换向阀；11、第一连接管；12、第一旁通进气管；13、第二DOC；14、第一旁通排气管；15、第二换向阀；16、第一风机；17、第一加热器；18、第二冷却器；19、第二温度传感器；20、第一压力传感器；21、DPF；22、第三温度传感器；23、第二压力传感器；24、第二连接管；25、第二加热器；26、第三冷却器；27、第四温度传感器；28、第一尿素喷射单元；29、第一SCR；30、NOx传感器；31、第三换向阀；32、尾气管；33、第四换向阀；34、第二风机；35、第二旁通进气管；36、第三加热器；37、第四冷却器；38、第五温度传感器；39、第三压力传感器；40、第二尿素喷射单元；41、第二SCR；42、第二旁通排气管；43、电磁阀；44、ECU控制单元；45、折流片。
具体实施方式
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。
现有汽车尾气后处理系统通常采用第一DOC 7+DPF 21+第一SCR 29的配合来完成对汽车尾气的净化，在使用过程中没有针对这些部件进行高温保护及提高内部催化剂效率的措施，导致后处理效率较低并且催化剂容易出现高温失效问题，在部分情况下一级DOC和一级SCR并不能满足排放要求，本发明是对现有汽车尾气后处理系统的改进。
如图1-4所示，本发明提供一种技术方案：
本发明的一种汽车尾气后处理方法，包括以下步骤：
步骤一、对现有的汽车尾气后处理系统进行改进，改进后的汽车尾气后处理系统包括第一DOC 7，第二DOC 13，DPF 21，第一SCR 29和第二SCR 41，所述第一DOC 7的进气口与发动机2的排气管3固定连接，靠近发动机2一侧的排气管3通过电磁阀43与发动机2的进气歧管1相连，在靠近第一DOC 7进气口的排气管3上连接有第一冷却器4，第一温度传感器5和燃油喷射单元6，所述第一温度传感器5和燃油喷射单元6均设置于靠近第一DOC 7进气口的排气管3的内壁上。
所述第一DOC 7的排气口通过第一连接管11依次连接可旋转的第一换向阀10、第二换向阀15、第一风机16、第一加热器17、第二冷却器18以及DPF 21的进气口，在靠近第一DOC 7排气口的第一连接管11的内壁上设置有HC传感器8和CO传感器9，在DPF 21本体进气口内壁上分别设置有第二温度传感器19和第一压力传感器20，在DPF 21本体排气口内壁上分别设置有第三温度传感器22和第二压力传感器23。
第二DOC 13的进气口通过第一旁通进气管12与第一连接管11连接，第二DOC 13的排气口通过第一旁通排气管14与第一连接管11连接，所述的第一换向阀10能够通过旋转使第一旁通进气管12与第一连接管11连通或者断开，所述的第二换向阀15能够通过旋转使第一旁通排气管14与第一连接管11连通或者断开。
所述DPF 21的出气口通过第二连接管24依次连接第二加热器25、第三冷却器26以及第一SCR 29的进气口，在靠近第一SCR 29进气口的第二连接管24的内壁上分别设置有第四温度传感器27和第一尿素喷射单元28。第一SCR 29的排气口通过尾气管32依次连接可旋转的第三换向阀31、第四换向阀33以及环境空气。在靠近第一SCR 29排气口的尾气管32的内壁上设置有NOx传感器30，第二SCR 41进气口通过第二旁通进气管35依次连接第四冷却器37、第三加热器36、第二风机34以及靠近第一SCR 29的排气口处的尾气管32的前端，所述的第二SCR 41的排气口通过第二旁通排气管42与连通环境空气的尾气管32的尾端连通，在位于第四冷却器37和第二SCR 41进气口之间的第二旁通进气管35的内壁上分别安装有第五温度传感器38、第三压力传感器39和第二尿素喷射单元40。所述的第三换向阀31能够通过旋转使第二旁通进气管35与尾气管32连通或者断开，所述的第四换向阀33能够通过旋转使第二旁通排气管42与尾气管32连通或者断开。
优选的，所述第一冷却器4，第二冷却器18，第三冷却器26为套在管道外壁上的圆环形套管，其内部通有冷却水或冷却介质，所述第一加热器17，第二加热器25，第三加热器36为套在管道外壁上的方形中空电阻箱，其内部设置有大量电阻丝，冷却器和加热器的设置均不会对管道内的气流速度产生影响，在控制排气温度的同时保证了不会对气体流动造成额外的阻力。
优选的，所述第一风机16，第二风机34通过焊接形式与管道相连，且四周设置有密封环以防止气体泄露，所述第一风机16、第二风机34叶片应足够小，控制叶片总面积不超过管道横截面积三分之一且叶片数量仅为6片，有效降低因风机不工作时叶片对气流流动造成的阻力。
优选的，所述第一DOC 7，第二DOC 13，第一SCR 29以及第二SCR 41靠近进气口处沿周向以焊接方式布置若干个折流片，以第一DOC 7进气口处为例，如图2所示，折流片45与水平夹角为15度，折流片的设置使得反应物在进行反应之前进行充分混合，并增加在催化剂中的停留时间，以提高DOC和SCR的净化效率。
所述的第一温度传感器5，HC传感器8，CO传感器9，第二温度传感器19，第一压力传感器20，第三温度传感器22，第二压力传感器23，第四温度传感器27，NOx传感器30，第五温度传感器38和第三压力传感器39的信号输出端均与ECU控制单元44的信号输入端通过控制线连接，ECU控制单元44的信号输出端分别与第一冷却器4，燃油喷射单元6，第一换向阀10，第二换向阀15，第一风机16，第一加热器17，第二冷却器18，第二加热器25，第三冷却器26，第一尿素喷射单元28，第三换向阀31，第四换向阀33，第二风机34，第三加热器36，第四冷却器37，第二尿素喷射单元40和电磁阀43的信号输入端通过控制线连接。
该汽车尾气后处理系统中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
步骤二、ECU控制单元44通过第一温度传感器5实时获取第一DOC 7进气口处由发动机2排出的排气温度T1，若T1大于等于第一DOC 7中催化剂失效温度下限
Figure BDA0003190402260000091
则ECU控制单元44打开电磁阀43，使排气管3中的部分排气流经发动机进气歧管1重新进入发动机2缸内做功，因为排气中燃料做功能力较差，利用部分排气重新做功可有效降低缸内燃烧温度，进而降低排气温度，同时ECU控制单元44启动第一冷却器4，进一步使排气管3中的排气温度降至第一DOC 7预设工作温度TDOC；若T1小于第一DOC 7中催化剂失效温度下限
Figure BDA0003190402260000092
则系统不进行调节。
步骤三、ECU控制单元44通过HC传感器8和CO传感器9实时获取第一DOC 7排气口处的HC浓度和CO浓度，若HC浓度超过HC排放最大限值HCmax或者CO浓度超过CO排放最大限值COmax,则第一换向阀10旋转角度，使发动机2的排气只能由排气管3进入第一旁通进气管12，经第二DOC 13进行排气的进一步净化，同时第二换向阀15旋转角度，使经第二DOC 13进一步净化后的排气由第一旁通排气管14进入第一连接管11；若HC浓度和CO浓度都不超过HC排放最大限值HCmax和CO排放最大限值COmax,则第一换向阀10旋转角度，关闭由排气管3进入第一旁通进气管12的通路，同时第二换向阀15旋转角度，关闭由第一连接管11进入第一旁通排气管14的通路，使排气只流经第一连接管11。
步骤四、判断是否进行DPF 21的再生，具体为：ECU控制单元44通过第二温度传感器19和第一压力传感器20实时获取DPF 21进气口处的温度Tin和Pin，并通过第三温度传感器22和第二压力传感器23实时获取DPF 21排气口处的温度Tout和Pout，将第三温度传感器22的温度值减去第二温度传感器19的温度值得到DPF 21温度变化值△TDPF并且将第二压力传感器23的压力值减去第一压力传感器20的压力值得到DPF 21压力变化值△PDPF，然后进行如下判断：
步骤41，若DPF 21温度变化值△TDPF和压力变化值△PDPF任意一组超过温度变化阈值
Figure BDA0003190402260000101
和压力变化阈值
Figure BDA0003190402260000102
则进行DPF 21的再生，具体为：当由第二温度传感器19获得的DPF 21进气口处的温度Tin已经超过DPF再生温度，此时为避免DPF 21热损伤，ECU控制单元44控制第二冷却器18工作使DPF 21进气口处温度Tin冷却至DPF预设起燃温度Tcom；当由第二温度传感器19获得的DPF 21进气口处的温度Tin低于DPF 21工作温度下限
Figure BDA0003190402260000103
此时ECU控制单元44驱动燃油喷射单元6工作，但因此时DPF 21进气口处排气温度过低，当燃油喷射单元6喷射燃油较多时，此时第一DOC 7的上游侧会被未燃燃油的可溶性沉积物、煤烟等附着，第一DOC 7出现封堵现象，排气背压上升，油耗出现恶化，同时大量未燃燃油漏过第一DOC 7进入DPF 21氧化放热，严重时导致DPF 21烧损，因此此时调节燃油喷射单元6燃油喷射量为最大安全燃油量qmax(该值设置的原则是：避免DOC出现封堵现象，即最大安全燃油量就是保证DOC不出现封堵现象所能喷射的最大燃油量，此值可由以往发动机的测试数据经验值得到)，同时ECU控制单元44驱动第一加热器17工作，以对DPF 21进气口处排气进行进一步升温，使DPF 21进气口温度Tin达到DPF预设起燃温度Tcom；当DPF 21工作温度下限
Figure BDA0003190402260000104
≤第二温度传感器19获得的DPF 21进气口处的温度Tin≤再生温度之间时，ECU控制单元44根据DPF 21进气口处的温度Tin和DPF预设起燃温度Tcom的差值自动调节燃油喷射单元6燃油喷射量(调节原则：ECU根据现有温度和目标温度的差值计算出将排气温度由现有温度升至目标温度所需要的总热量，然后再根据喷射燃料的热值以及DOC的反应效率计算出单位燃料所能放出的热量，总热量除以单位燃料所能放出的热量即等于燃油喷射量，相关计算程序已广泛集成于ECU控制单元上)，使DPF 21进气口温度Tin达到DPF预设起燃温度Tcom；
步骤42，若DPF 21温度变化值△TDPF和压力变化值△PDPF都不超过温度变化阈值
Figure BDA0003190402260000111
和压力变化阈值
Figure BDA0003190402260000112
则不进行DPF 21的再生，此时ECU控制单元44得到的DPF 21进气口处温度Tin若高于DPF预设工作温度Tgz，则驱动第二冷却器18工作使DPF 21进气口温度Tin冷却至DPF预设工作温度Tgz；若DPF 21进气口温度Tin低于DPF预设工作温度Tgz，则驱动第一加热器17工作使DPF 21进气口温度Tin加热至DPF预设工作温度Tgz；若DPF 21进气口温度Tin等于DPF预设工作温度Tgz，则系统不进行调节。
步骤五、ECU控制单元44根据第一压力传感器20获取的DPF 21进气口处的压力Pin判断是否进行系统调节，具体为：若DPF 21进气口处的压力Pin小于DPF 21工作压力下限
Figure BDA0003190402260000113
则ECU控制单元44启动第一风机16，使DPF 21进气口处的压力Pin增压至DPF 21预设工作压力Pgz；若DPF 21进气口处的压力Pin不低于DPF 21工作压力下限
Figure BDA0003190402260000114
则系统不进行调节。
步骤六、ECU控制单元44自动调节第一尿素喷射单元28尿素喷射量，同时根据第四温度传感器27获取的第一SCR 29进气口处的温度值T’in调节第一SCR 29进气温度至第一SCR工作最佳温度TSCR，具体为：若ECU控制单元44得到的第一SCR 29进气口温度T’in高于第一SCR预设工作温度TSCR，则驱动第三冷却器26工作使第一SCR 29进气口温度T’in冷却至第一SCR预设工作温度TSCR；若第一SCR 29进气口温度T’in低于第一SCR预设工作温度TSCR，则驱动第二加热器25工作使第一SCR 29进气口温度T’in加热至第一SCR预设工作温度TSCR；若第一SCR 29进气口温度T’in等于第一SCR预设工作温度TSCR，则系统不进行调节。
步骤七、ECU控制单元44通过NOx传感器30实时获取第一SCR 29排气口处的NOx浓度，若NOx浓度超过NOx排放最大限值NOxmax,则第三换向阀31旋转角度，使第一SCR 29排气只能由尾气管32进入第二旁通进气管35，经第二SCR 41进行排气的进一步净化，此时ECU控制单元44通过第三压力传感器39获取第二SCR 41进气口处的压力P3，若P3低于第二SCR 41工作压力下限
Figure BDA0003190402260000115
则ECU控制单元44启动第二风机34，使第二SCR 41进气口处的压力P3增压至第二SCR 41预设工作压力PSCR；若第二SCR 41进气口处的压力P3不低于第二SCR 41工作压力下限
Figure BDA0003190402260000121
则不启动第二风机34，同时ECU控制单元44自动调节第二尿素喷射单元40尿素喷射量(调节原则：根据现有的NOx浓度和规定的NOx排放限值计算出需要减排的NOx含量，然后这些NOx在SCR中在催化剂的作用下被尿素水解产生的NH3还原为N2,，根据反应方程式自动计算出所需要的尿素喷射量，相关计算程序已广泛集成于ECU控制单元上)，同时ECU控制单元44根据第五温度传感器38获取的第二SCR 41进气口处的温度值T”in采用步骤六中的方法将第二SCR 41进气口处的温度值调节至SCR工作最佳温度TSCR；ECU控制单元44控制第四换向阀33旋转角度，使经第二SCR 41净化后的排气由第二旁通排气管42进入尾气管32之后排向大气；若NOx浓度不超过NOx排放最大限值NOxmax,则第三换向阀31旋转角度，关闭由尾气管32进入第二旁通进气管35的通路，同时第四换向阀33旋转角度，关闭由尾气管32进入第二旁通排气管42的通路，排气由第一SCR 29净化后直接由尾气管32排向大气。
本方法中DOC、DPF、SCR的各设定值根据生产厂家的推荐值以及以往发动机测试数据的经验值设定，CO、HC和NOx排放阈值设定值根据所应用的具体排放法规规定设置。
需要说明的是，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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种汽车尾气后处理方法，其特征在于包括以下步骤：
步骤一、对现有的汽车尾气后处理系统进行改进，改进后的汽车尾气后处理系统包括第一DOC(7)，第二DOC(13)，DPF(21)，第一SCR(29)和第二SCR(41)，所述第一DOC(7)的进气口与发动机(2)的排气管(3)固定连接，靠近发动机(2)一侧的排气管(3)通过电磁阀(43)与发动机(2)的进气歧管(1)相连，在靠近第一DOC(7)进气口的排气管(3)上连接有第一冷却器(4)，第一温度传感器(5)和燃油喷射单元(6)，所述第一温度传感器(5)和燃油喷射单元(6)均设置于靠近第一DOC(7)进气口的排气管(3)的内壁上；
所述第一DOC(7)的排气口通过第一连接管(11)依次连接可旋转的第一换向阀(10)、第二换向阀(15)、第一风机(16)、第一加热器(17)、第二冷却器(18)以及DPF(21)的进气口，在靠近第一DOC(7)排气口的第一连接管(11)的内壁上设置有HC传感器(8)和CO传感器(9)，在DPF(21)本体进气口内壁上分别设置有第二温度传感器(19)和第一压力传感器(20)，在DPF(21)本体排气口内壁上分别设置有第三温度传感器(22)和第二压力传感器(23)；
第二DOC(13)的进气口通过第一旁通进气管(12)与第一连接管(11)连接，第二DOC(13)的排气口通过第一旁通排气管(14)与第一连接管(11)连接，所述的第一换向阀(10)能够通过旋转使第一旁通进气管(12)与第一连接管(11)连通或者断开，所述的第二换向阀(15)能够通过旋转使第一旁通排气管(14)与第一连接管(11)连通或者断开；
所述DPF(21)的出气口通过第二连接管(24)依次连接第二加热器(25)、第三冷却器(26)以及第一SCR(29)的进气口，在靠近第一SCR(29)进气口的第二连接管(24)的内壁上分别设置有第四温度传感器(27)和第一尿素喷射单元(28)，第一SCR(29)的排气口通过尾气管(32)依次连接可旋转的第三换向阀(31)、第四换向阀(33)以及环境空气，在靠近第一SCR(29)排气口的尾气管(32)的内壁上设置有NOx传感器(30)，第二SCR(41)进气口通过第二旁通进气管(35)依次连接第四冷却器(37)、第三加热器(36)、第二风机(34)以及靠近第一SCR(29)的排气口处的尾气管(32)的前端，所述的第二SCR(41)的排气口通过第二旁通排气管(42)与连通环境空气的尾气管(32)的尾端连通，在位于第四冷却器(37)和第二SCR(41)进气口之间的第二旁通进气管(35)的内壁上分别安装有第五温度传感器(38)、第三压力传感器(39)和第二尿素喷射单元(40)，所述的第三换向阀(31)能够通过旋转使第二旁通进气管(35)与尾气管(32)连通或者断开，所述的第四换向阀(33)能够通过旋转使第二旁通排气管(42)与尾气管(32)连通或者断开；
所述的第一温度传感器，HC传感器，CO传感器，第二温度传感器，第一压力传感器，第三温度传感器，第二压力传感器，第四温度传感器，NOx传感器，第五温度传感器和第三压力传感器的信号输出端均与ECU控制单元(44)的信号输入端通过控制线连接，ECU控制单元(44)的信号输出端分别与第一冷却器，燃油喷射单元，第一换向阀，第二换向阀，第一风机，第一加热器，第二冷却器，第二加热器，第三冷却器，第一尿素喷射单元，第三换向阀，第四换向阀，第二风机，第三加热器，第四冷却器，第二尿素喷射单元和电磁阀的信号输入端通过控制线连接；
步骤二、ECU控制单元通过第一温度传感器实时获取第一DOC进气口处由发动机排出的排气温度T1，若T1大于等于第一DOC中催化剂失效温度下限
Figure FDA0003190402250000021
则ECU控制单元打开电磁阀，使排气管中的部分排气流经发动机进气歧管重新进入发动机缸内做功，同时ECU控制单元启动第一冷却器，进一步使排气管中的排气温度降至第一DOC预设工作温度TDOC；若T1小于第一DOC中催化剂失效温度下限
Figure FDA0003190402250000022
则系统不进行调节；
步骤三、ECU控制单元通过HC传感器和CO传感器实时获取第一DOC排气口处的HC浓度和CO浓度，若HC浓度超过HC排放最大限值HCmax或者CO浓度超过CO排放最大限值COmax,则第一换向阀旋转角度，使发动机的排气只能由排气管进入第一旁通进气管，经第二DOC进行排气的进一步净化，同时第二换向阀旋转角度，使经第二DOC进一步净化后的排气由第一旁通排气管进入第一连接管；若HC浓度和CO浓度都不超过HC排放最大限值HCmax和CO排放最大限值COmax,则第一换向阀旋转角度，关闭由排气管进入第一旁通进气管的通路，同时第二换向阀旋转角度，关闭由第一连接管进入第一旁通排气管的通路，使排气只流经第一连接管；
步骤四、判断是否进行DPF的再生，具体为：ECU控制单元通过第二温度传感器和第一压力传感器实时获取DPF进气口处的温度Tin和Pin，并通过第三温度传感器和第二压力传感器实时获取DPF排气口处的温度Tout和Pout，将第三温度传感器的温度值减去第二温度传感器的温度值得到DPF温度变化值△TDPF并且将第二压力传感器的压力值减去第一压力传感器的压力值得到DPF压力变化值△PDPF，然后进行如下判断：
步骤41，若DPF温度变化值△TDPF和压力变化值△PDPF任意一组超过温度变化阈值
Figure FDA0003190402250000031
和压力变化阈值
Figure FDA0003190402250000032
则进行DPF的再生，具体为：当由第二温度传感器获得的DPF进气口处的温度Tin已经超过DPF再生温度，此时ECU控制单元控制第二冷却器工作使DPF进气口处温度Tin冷却至DPF预设起燃温度Tcom；当由第二温度传感器获得的DPF进气口处的温度Tin低于DPF工作温度下限
Figure FDA0003190402250000033
此时ECU控制单元驱动燃油喷射单元工作，调节燃油喷射单元燃油喷射量为最大安全燃油量qmax，同时ECU控制单元驱动第一加热器工作，以对DPF进气口处排气进行进一步升温，使DPF进气口温度Tin达到DPF预设起燃温度Tcom；当DPF工作温度下限
Figure FDA0003190402250000039
ECU控制单元根据DPF进气口处的温度Tin和DPF预设起燃温度Tcom的差值自动调节燃油喷射单元燃油喷射量，使DPF进气口温度Tin达到DPF预设起燃温度Tcom；
步骤42，若DPF温度变化值△TDPF和压力变化值△PDPF都不超过温度变化阈值
Figure FDA0003190402250000035
和压力变化阈值
Figure FDA0003190402250000036
则不进行DPF的再生，此时ECU控制单元得到的DPF进气口处温度Tin若高于DPF预设工作温度Tgz，则驱动第二冷却器工作使DPF进气口温度Tin冷却至DPF预设工作温度Tgz；若DPF进气口温度Tin低于DPF预设工作温度Tgz，则驱动第一加热器工作使DPF进气口温度Tin加热至DPF预设工作温度Tgz；若DPF进气口温度Tin等于DPF预设工作温度Tgz，则系统不进行调节；
步骤五、ECU控制单元根据第一压力传感器获取的DPF进气口处的压力Pin判断是否进行系统调节，具体为：若DPF进气口处的压力Pin小于DPF工作压力下限
Figure FDA0003190402250000037
则ECU控制单元启动第一风机，使DPF进气口处的压力Pin增压至DPF预设工作压力Pgz；若DPF进气口处的压力Pin不低于DPF工作压力下限
Figure FDA0003190402250000038
则系统不进行调节；
步骤六、ECU控制单元自动调节第一尿素喷射单元尿素喷射量，同时根据第四温度传感器获取的第一SCR进气口处的温度值T’in调节第一SCR进气温度至第一SCR工作最佳温度TSCR，具体为：若ECU控制单元得到的第一SCR进气口温度T’in高于第一SCR预设工作温度TSCR，则驱动第三冷却器工作使第一SCR进气口温度T’in冷却至第一SCR预设工作温度TSCR；若第一SCR进气口温度T’in低于第一SCR预设工作温度TSCR，则驱动第二加热器工作使第一SCR进气口温度T’in加热至第一SCR预设工作温度TSCR；若第一SCR进气口温度T’in等于第一SCR预设工作温度TSCR，则系统不进行调节；
步骤七、ECU控制单元通过NOx传感器实时获取第一SCR排气口处的NOx浓度，若NOx浓度超过NOx排放最大限值NOxmax,则第三换向阀旋转角度，使第一SCR排气只能由尾气管进入第二旁通进气管，经第二SCR进行排气的进一步净化，此时ECU控制单元通过第三压力传感器获取第二SCR进气口处的压力P3，若P3低于第二SCR工作压力下限
Figure FDA0003190402250000041
则ECU控制单元启动第二风机，使第二SCR进气口处的压力P3增压至第二SCR预设工作压力PSCR；若第二SCR进气口处的压力P3不低于第二SCR工作压力下限
Figure FDA0003190402250000042
则不启动第二风机，同时ECU控制单元自动调节第二尿素喷射单元尿素喷射量，同时ECU控制单元根据第五温度传感器获取的第二SCR进气口处的温度值T”in采用步骤六中的方法将第二SCR进气口处的温度值调节至SCR工作最佳温度TSCR；ECU控制单元控制第四换向阀旋转角度，使经第二SCR净化后的排气由第二旁通排气管进入尾气管之后排向大气；若NOx浓度不超过NOx排放最大限值NOxmax,则第三换向阀旋转角度，关闭由尾气管进入第二旁通进气管的通路，同时第四换向阀旋转角度，关闭由尾气管进入第二旁通排气管的通路，排气由第一SCR净化后直接由尾气管排向大气。
2.根据权利要求1所述的一种汽车尾气后处理方法，其特征在于：所述第一DOC，第二DOC，第一SCR以及第二SCR靠近进气口处沿周向以焊接方式布置若干个折流片，折流片与水平夹角为15度。
3.根据权利要求1或者2所述的一种汽车尾气后处理方法，其特征在于：所述第一冷却器，第二冷却器，第三冷却器为套在管道外壁上的圆环形套管，其内部通有冷却水或冷却介质，所述第一加热器，第二加热器，第三加热器为套在管道外壁上的方形中空电阻箱，其内部设置有电阻丝。
4.根据权利要求1或者2所述的一种汽车尾气后处理方法，其特征在于：所述第一风机，第二风机通过焊接形式与管道相连，且四周设置有密封环以防止气体泄露，所述第一风机、第二风机叶片总面积不超过管道横截面积三分之一，且叶片数量仅为6片。
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