[发明专利]一种识别Urea-SCR系统尿素结晶临界状态的方法

说明书

一种识别Urea‑SCR系统尿素结晶临界状态的方法，包括以下步骤：（1）搭建发动机‑后处理系统进行台架尿素结晶风险试验；（2）基于尿素结晶机理，选择SCR入口温度、废气质量流量和尿素喷射量作为表征尿素结晶风险的要素；（3）将所有试验结果汇总整理，以尿素喷射量与废气质量流量的比值作为纵坐标，SCR入口温度作为横坐标得到结晶风险分布图；（4）依据结晶风险分布图中临界曲线的线性度程度高低，分别使用临界状态的结晶风险因子和临界喷射量对SCR系统的尿素结晶状态进行判断；（5）如果实际喷射量≥临界喷射量，或者实际算得的结晶风险因子≥临界状态的结晶风险因子，做出SCR系统存在尿素结晶风险的判断。

技术领域

本发明涉及一种识别Urea-SCR系统尿素结晶临界状态的方法，属机动车排放控制技术领域。

背景技术

发动机排气中含有氮氧化物这种有害物质（简称NO_x），其主要成分是NO和NO₂。NO_x是发动机吸入气缸内的空气中的N₂和O₂在高温下的反应产物。发动机的排放法规对NO_x的排放量进行了限制，并且规定了不同程度的限值。

尿素选择性催化还原技术（简称Urea-SCR技术）是发动机控制NO_x排放的主要技术，该技术最常见的形式是：利用尿素水溶液分解产生氨气，并且在SCR催化器的作用下，氨气与NO_x发生选择性催化还原反应，生成氮气和水后排入大气，通过向柴油机的排气中喷入不同的尿素量，对NO_x的排放量实现有效控制。

尿素结晶（亦称尿素沉积物）是Urea-SCR系统在实际应用过程中面临的普遍问题，尿素结晶的积累会引起排气背压升高，催化剂工作效率降低，使得发动机经济性和排放特性变差，严重时甚至会堵塞排气管，导致发动机无法正常工作。

要避免尿素结晶的发生，除了在后处理系统开发阶段进行针对性的设计以外，更需要在柴油机实际运行过程中对Urea-SCR系统当前的尿素结晶风险状态进行准确诊断，进而提示驾驶员和ECU进行相应的尿素结晶风险控制动作。上述功能实现的基础便是对系统尿素结晶临界状态的准确识别。

图1所示为现有Urea-SCR系统结构示意图，通常使用AdBlue作为还原剂还原排气中的NO_x，主要由SCR催化器、尿素混合器、尿素泵、尿素喷嘴、尿素罐总成、SCR控制单元（DCU）、SCR催化器上游温度传感器、SCR催化器下游温度传感器、SCR催化器上游NO_x浓度传感器、SCR催化器下游NO_x浓度传感器、尿素液位传感器、尿素温度传感器、尿素品质传感器等组成。图中，长的宽箭头表示还原剂流动方向，短的宽箭头表示排气流动方向，细实线箭头表示信号方向。现有的Urea-SCR系统，如果存在混合器设计不合理、尿素溶液喷射量过高、排气温度过低等情况，则容易导致尿素结晶现象的发生。

发明内容

本发明的目的是，为了避免尿素结晶现象发生，对Urea-SCR系统当前的尿素结晶风险状态进行准确诊断，基于尿素结晶临界状态与尿素喷射量、排气质量流量、SCR入口温度的强相关关系，本发明提出一种识别Urea-SCR系统尿素结晶临界状态的方法。