一种稀燃汽油机NO制造技术

本发明专利技术涉及一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置及控制方法，排气再循环装置安装在发动机的下游并连通发动机的进气口，LNT装置安装在排气再循环装置的下游，四效催化转化器安装在LNT装置的下游，被动式SCR安装在四效催化转化器的下游；在稀燃模式下，LNT装置吸附NOx，被动式SCR利用已吸附的NH3还原NOx；在富燃模式下，LNT装置利用发动机不完全燃烧产生的CO、HC还原NOx并产生NH3，四效催化转化器利用发动机不完全燃烧产生的CO、HC还原NOx并产生NH3，被动式SCR吸附NH3。与现有技术相比，本发明专利技术考虑了LNT、TWC

【技术实现步骤摘要】
一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及发动机排放后处理
，尤其是涉及一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置及控制方法。

技术介绍

[0002]发动机技术的发展方向朝着更高效率、更节能、更低排放进行，稀燃汽油机由于其空气与燃料比率λ(A/F)大于1，在热效率、油耗和碳排放方面有很大的优势，因此是目前广泛采用的技术之一。但是由于其是富氧燃烧，排气中的分子氧分压高于NOx离解产生的氧分压，NOx被还原的速率会显著下降，因此三元催化转化器(TWC)无法正常发挥作用，使稀燃汽油机的NOx排放很高。
[0003]如今应用于稀燃发动机的NOx排放控制装置主要是稀燃NOx捕集技术(LNT)和尿素
‑
选择性催化还原器(Urea
‑
SCR)，但是这两种技术存在局限性，其中LNT催化剂贵金属负载量大，从而导致每个催化器的成本很高，此外，极易受硫中毒的影响，需要定期高温再生，最终导致LNT性能退化；在高温下LNT中形成的硝酸盐比在低温下更不稳定，导致在稀/富燃过渡时产生NOx尖峰，从而降低整体NOx转化率。而Urea
‑
SCR需要额外的尿素储罐和喷射系统，体积大、成本高，控制系统复杂，小型乘用车并不适用，并且存在NH3泄漏的风险。因此需要针对稀燃汽油机开发一种新型NOx排放控制系统。
[0004]现有技术中，公开号为CN106285856A的中国专利提出了一种稀燃NOx捕集器的再生方法以及废气净化系统，该废气净化系统设置有LNT和SCR，可根据LNT中NOx的吸附阈值判断是否触发LNT再生，但此系统中的SCR为尿素
‑
SCR，需要设置专门的尿素储罐及喷射系统，成本较高。公开号为CN107023355A的中国专利提出了一种针对稀燃发动机的废气净化系统及其控制方法，装置包括LNT、SCR和空气喷射装置等，当发动机处于稀燃模式时，通过控制SCR的上游的废气中包含的氧气的浓度而激活SCR催化器的氧化还原反应，进而改善NOx的净化效率。但此系统中的SCR催化器通过使用上游LNT未氧化的还原剂来减少废气中的氮氧化物，缺少稳定、足量NH3作为还原剂，全工况NOx还原效率有限，NOx的脱除效果难以保证。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置及控制方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0007]一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置，包括排气再循环装置、LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR、控制器和传感器单元；
[0008]所述排气再循环装置安装在发动机的下游并连通发动机的进气口，所述LNT装置安装在排气再循环装置的下游，所述四效催化转化器安装在LNT装置的下游，所述被动式SCR安装在四效催化转化器的下游；
[0009]所述控制器连接发动机、排气再循环装置、LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR和传感器单元；
[0010]所述传感器单元包括氧传感器、流量传感器、第一NOx传感器、第一温度传感器、第二NOx传感器、第一NH3传感器、第二温度传感器、第二NH3传感器、第三温度传感器、第三NH3传感器、第三NOx传感器和压力传感器；
[0011]所述氧传感器、流量传感器、第一NOx传感器和第一温度传感器依次安装在排气再循环装置与LNT装置之间；
[0012]所述第二NOx传感器、第一NH3传感器和第二温度传感器依次安装在LNT装置与四效催化转化器之间；
[0013]所述压力传感器安装在四效催化转化器上，所述第二NH3传感器和第三温度传感器安装在四效催化转化器与被动式SCR之间；
[0014]所述第三NH3传感器和第三NOx传感器安装在被动式SCR的下游；
[0015]在稀燃模式下，所述LNT装置吸附NOx，所述被动式SCR利用已吸附的NH3还原NOx；在富燃模式下，所述LNT装置利用发动机不完全燃烧产生的CO、HC还原NOx并产生NH3，所述四效催化转化器利用发动机不完全燃烧产生的CO、HC还原NOx并产生NH3，所述被动式SCR吸附NH3。
[0016]进一步地，发动机的进气口和排气口分别连接进气歧管和排气歧管，所述排气歧管连接排气管，所述排气再循环装置、四效催化转化器、LNT装置和被动式SCR安装在排气管上，所述排气再循环装置用于将排气管中的一部分气体通入进气歧管。
[0017]进一步地，所述四效催化转化器为在汽油机颗粒捕集器上涂覆三效催化转化器的催化剂得到的四效催化转化器。
[0018]进一步地，所述LNT装置为低贵金属负载量的LNT装置。
[0019]一种稀燃汽油机NOx排放后处理控制方法，包括：
[0020]发动机空燃比和排气再循环装置的EGR率的调整控制，稀燃模式下的模式切换控制，富燃模式下的模式切换控制。
[0021]进一步地，发动机空燃比和排气再循环装置的EGR率的调整控制为：
[0022]获取所述LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR的高效催化温度区间，获取第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和氧传感器的测量数据，控制器调整发动机空燃比和排气再循环装置的EGR率，使排气温度处于LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR的高效催化温度区间。
[0023]进一步地，稀燃模式下的模式切换控制为：
[0024]发动机稀燃模式下，判断LNT装置是否吸附完全，判断被动式SCR中NH3是否消耗完全；
[0025]若LNT装置未吸附完全，被动式SCR中NH3消耗完全，则保持稀燃模式；
[0026]若LNT装置未吸附完全，被动式SCR中NH3未消耗完全，则保持稀燃模式；
[0027]若LNT装置吸附完全，被动式SCR中NH3消耗完全，则转换为富燃模式；
[0028]若LNT装置吸附完全，被动式SCR中NH3未消耗完全，则等待被动式SCR中NH3消耗完全时转换为富燃模式。
[0029]进一步地，获取第一NOx传感器、第二NOx传感器和第三NOx传感器的测量数据Con
(NOx
‑
I)、Con(NOx
‑
II)、Con(NOx
‑
III)，若Con(NOx
‑
II)＜Con(NOx
‑
I)，则LNT装置未吸附完全，若Con(NOx
‑
II)＝Con(NOx
‑
I)，则LNT装置吸附完全，若Con(NOx
‑
III)＜Con(NOx
‑
II)，则被动式SCR中NH3未消耗完全，若Con(NOx
‑
III)＝Con(NOx
‑
II)，则被动式SCR中NH3消耗完全。
[0030]进一步地，富燃模式下的模式切换控制为：
[0031]发动机富燃模式下，判断本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置，其特征在于，包括排气再循环装置、LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR、控制器和传感器单元；所述排气再循环装置安装在发动机的下游并连通发动机的进气口，所述LNT装置安装在排气再循环装置的下游，所述四效催化转化器安装在LNT装置的下游，所述被动式SCR安装在四效催化转化器的下游；所述控制器连接发动机、排气再循环装置、LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR和传感器单元；所述传感器单元包括氧传感器、流量传感器、第一NOx传感器、第一温度传感器、第二NOx传感器、第一NH3传感器、第二温度传感器、第二NH3传感器、第三温度传感器、第三NH3传感器、第三NOx传感器和压力传感器；所述氧传感器、流量传感器、第一NOx传感器和第一温度传感器依次安装在排气再循环装置与LNT装置之间；所述第二NOx传感器、第一NH3传感器和第二温度传感器依次安装在LNT装置与四效催化转化器之间；所述压力传感器安装在四效催化转化器上，所述第二NH3传感器和第三温度传感器安装在四效催化转化器与被动式SCR之间；所述第三NH3传感器和第三NOx传感器安装在被动式SCR的下游；在稀燃模式下，所述LNT装置吸附NOx，所述被动式SCR利用已吸附的NH3还原NOx；在富燃模式下，所述LNT装置利用发动机不完全燃烧产生的CO、HC还原NOx并产生NH3，所述四效催化转化器利用发动机不完全燃烧产生的CO、HC还原NOx并产生NH3，所述被动式SCR吸附NH3。2.根据权利要求1所述的一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置，其特征在于，发动机的进气口和排气口分别连接进气歧管和排气歧管，所述排气歧管连接排气管，所述排气再循环装置、四效催化转化器、LNT装置和被动式SCR安装在排气管上，所述排气再循环装置用于将排气管中的一部分气体通入进气歧管。3.根据权利要求1所述的一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置，其特征在于，所述四效催化转化器为在汽油机颗粒捕集器上涂覆三效催化转化器的催化剂得到的四效催化转化器。4.根据权利要求1所述的一种稀燃汽油机NOx排放后处理装置，其特征在于，所述LNT装置为低贵金属负载量的LNT装置。5.一种稀燃汽油机NOx排放后处理控制方法，其特征在于，基于如权利要求1
‑
4中任一所述的后处理装置，包括：发动机空燃比和排气再循环装置的EGR率的调整控制，稀燃模式下的模式切换控制，富燃模式下的模式切换控制。6.根据权利要求5所述的一种稀燃汽油机NOx排放后处理控制方法，其特征在于，发动机空燃比和排气再循环装置的EGR率的调整控制为：获取所述LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR的高效催化温度区间，获取第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和氧传感器的测量数据，控制器调整发动机空燃比和排气再循环装置的EGR率，使排气温度处于LNT装置、四效催化转化器、被动式SCR的高效催化温度区间。
7.根据权利要求5所述的一种稀燃汽油机NOx排放后处理控制方法，其特征在于，稀燃模式下的模式切换控制为：发动机稀燃模式下，判断LNT装置是否吸附完全，判断被动式SCR中NH3是否消耗完全；若LNT装置未吸附完全，被动式SCR中NH3消耗完全，则保持稀燃模式；若LNT装置未吸附完全，被动式SCR中NH3未消耗完全，则保持稀燃模式；若LNT装置吸附完全，被动式SCR中NH3消耗完全，则转换为富燃模式；若LNT装置吸附完全，被动式SCR中NH3未消耗完全，则等待被动式SCR中NH3消耗完全时转换为富燃模式。8.根据权利要求7所述的一种稀燃汽油机NOx排放后处理控制方法，其特征在于，获取第一NOx传感器、第二NOx传感器和第三NOx传感器的测量数据Con(NOx
‑
I)、Con(NOx
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II)、Con(NOx
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【专利技术属性】
技术研发人员：付佳乐，胡志远，房亮，张允华，谭丕强，楼狄明，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：