[发明专利]基于冷热EGR联合供给的后处理装置热管理系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于冷热EGR联合供给的后处理装置热管理系统及方法。该热管理系统包括进气加热装置、进气温度传感器、电子控制单元、排气加热装置和冷热EGR联合供给装置；所述进气加热装置安装在稀燃天然气发动机的进气管道上，位于节气门和进气温度传感器之间；所述进气加热装置后方安装有进气温度传感器；所述排气加热装置安装在稀燃天然气发动机的排气管道上，位于涡轮增压器与MOC之间；所述冷热EGR联合供给装置安装在稀燃天然气发动机的排气旁通管道上。通过冷热EGR联合供给装置、进气加热装置、排气加热装置配合，使排气温度保持在后处理装置的高效率转化窗口之内，实现了后处理装置的高效运行。

技术领域

本发明涉及稀燃天然气发动机领域，具体是一种基于冷热EGR联合供给的后处理装置热管理系统及方法。

背景技术

随着传统燃料储量的减少和环境问题的加重，天然气由于其在排放性和储量上的优势得到了更广泛的应用。天然气发动机采取稀薄燃烧策略后热效率有所提高且各项排放有所降低，综合性能较好，但随着Euro VI法规的实施，稀薄燃烧天然气发动机(简称稀燃天然气发动机)的排放已经无法满足法规要求的排放限值。稀燃天然气发动机的碳烟排放极低，不需要安装后处理装置进行处理，但CO排放和甲烷排放需要安装甲烷催化氧化转换器(Methane Oxidation Catalyst，MOC)，NOx排放需要安装选择性催化氧化还原装置(Selective Catalytic Reduction，SCR)来进行处理，处理过程中产生的氨排放需要加装逃逸氨捕集装置(Ammonia Slip Catalyst，ASC)来去除。

稀燃天然气发动机安装MOC、SCR、ASC后，各项排放值均可得到显著降低。但在实际运行过程中，由于涉及到多种工况和极端环境，排放物的排放数值特别是氧化过程中对温度要求较高的甲烷，要降低到Euro VI排放限值以下依然比较困难。根据《Li M,Zhang Q,LiG.Emission Characteristics of a Natural Gas Engine Operating in Lean-Burn andStoichiometric Modes[J].Journal of Energy Engineering,2016,142(3):04015039》文献中数据显示，稀燃天然气发动机甲烷排放值高于Euro VI排放限值，这主要是因为在某些工况下排温不足，甲烷转化率较低造成的，因此在稀燃天然气发动机中添加热管理系统是必要的。

针对稀燃天然气发动机在全工况覆盖运行过程难以满足Euro VI等较为严格的排放法规限值的缺点，需要提出一种在不同运行工况下和寒冷环境中均可保证排温在适当范围内的后处理装置热管理系统及相对应的控制策略。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种基于冷热EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)联合供给的后处理装置热管理系统及方法。

本发明解决所述系统技术问题的技术方案是，提供一种基于冷热EGR联合供给的后处理装置热管理系统，其特征在于该系统包括进气加热装置、进气温度传感器、电子控制单元、排气加热装置和冷热EGR联合供给装置；所述冷热EGR联合供给装置包括EGR冷却器、电控冷EGR截止阀、电控热EGR截止阀和电控EGR率控制阀；所述电子控制单元分别与进气加热装置、进气温度传感器、排气加热装置、电控冷EGR截止阀、电控热EGR截止阀和电控EGR率控制阀连接；

所述进气加热装置安装在稀燃天然气发动机的进气管道上，位于节气门和进气温度传感器之间；所述进气加热装置后方安装有进气温度传感器；所述排气加热装置安装在稀燃天然气发动机的排气管道上，位于涡轮增压器与MOC之间，安装在排气氧传感器之后；

所述冷热EGR联合供给装置安装在稀燃天然气发动机的排气旁通管道上；所述EGR冷却器安装在冷EGR输运管道上；所述电控冷EGR截止阀安装在冷EGR输运管道上；电控热EGR截止阀安装在热EGR输运管道上；电控EGR率控制阀安装在EGR输运管道上，位于EGR/进气混合器的EGR入口处。