[发明专利]一种选择性催化还原尿素喷射修正方法、装置及系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机尾气处理技术领域，特别涉及一种选择性催化还原尿素喷射修正方法、装置及系统。 

背景技术

选择性催化还原（SCR，Selective Catalytic Reduction）技术是消除柴油机排气中氮氧化物的主要后处理技术之一。 

根据功能SCR系统主要分为控制单元、尿素剂量单元和催化反应单元三部分。 

SCR系统的控制单元与发动机的控制单元（ECU）集成在一起，主要用于执行SCR控制策略，并根据环境温度、排气温度、尿素液位、尿素温度、尿素压力、氮氧化物（NOx）浓度等传感器信号控制尿素剂量单元，以使尿素剂量单元根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气气流中；尿素剂量单元主要包括尿素箱、尿素供给单元、尿素喷射单元、加热组件及连接管路和线路，保证尿素溶液的充分雾化和分解；催化反应单元主要包括SCR催化剂及其封装，用于将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物还原为氮气和水。 

SCR系统基本工作原理：排气从增压器涡轮流出后进入排气管中，同时由安装在排气管上的尿素喷射单元将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应，生成所需要的还原剂氨气（NH₃），氨气（NH₃）在催化剂的作用下将柴油机排气中的主要有害成分氮氧化物（NOx）有选择性地还原为氮气（N₂）。有时为了防止过多的氨气（NH₃）逃逸造成二次污染，还需要在SCR催化剂后方设置促使氨气（NH₃）氧化成氮气（N₂）的催化剂。 

尿素的分子式为NH₂CONH₂，加水H₂O后在高温下分解成NH₃和CO₂，此反应不需要催化条件即可完成： 

NH₂CONH₂+H₂O→2NH₃+CO₂     （1） 

在SCR催化器中的NH₃和排气中的NO、NO2反应产生N₂和H₂O： 

2NO+2NO₂+4NH₃→4N₂+6H₂O    （2） 

4NO+O₂+4NH₃→4N₂+6H₂O    （3） 

2NO₂+O₂+4NH₃→3N₂+6H₂O   （4） 

为防止发动机整个使用过程中氨气的泄露，有时需要在SCR催化消声器之后设置消除氨气的催化器，在这个催化器中NH₃与O2反应生成N₂和H₂O： 

4NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O    （5） 

现有技术中，尿素开始喷射的温度一般是以SCR催化消声器上游排温或SCR催化消声器平均温度为准，设定的尿素开始喷射的启喷温度一般为200℃，若排温高于200℃（其他启喷条件满足）则控制尿素开始喷射，反之则关闭尿素喷射。 

但是，实际应用中，由于SCR催化消声器体积太大，例如轮船用或者非道路火车机车用的SCR催化消声器。或者由于其他原因导致的SCR催化消声器下游温度太低，从而导致SCR催化消声器平均温度太低，低于200℃，SCR系统的控制单元便会控制尿素喷嘴停止尿素喷射。此时SCR催化消声器的上游温度远高于200℃，并且尿素喷嘴距离上游温度传感器还有一定距离，因此尿素喷嘴处的温度比上游温度传感器处的温度更高。如果这种情况下发动机处于排放工况，将达不到控制排放的效果，使得排放中的有害物质NOx泄露到空气中。 

综上，现有技术中仅以SCR系统的上游温度或平均温度为启动尿素喷射的条件不能有效地控制尾气排放。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种选择性催化还原尿素喷射修正方法、装置及系统，能够有效控制发动机的尾气排放。