[发明专利]一种防尿素结晶的SCR系统及其控制方法

说明书

本发明涉及一种防尿素结晶的SCR系统及其控制方法，系统包括尿素混合器、SCR主体、尿素模块和超声波协频共振模块；尿素混合器与SCR主体连通，尿素模块连接尿素混合器，用于向尿素混合器中喷射尿素；超声波协频共振模块布置在尿素混合器的外侧壁上，用于发出超声波粉碎尿素混合器内的尿素结晶；控制方法中根据SCR系统相关参数和车辆的运行工况控制超声波协频共振模块的工作，以预防结晶和粉碎结晶。与现有技术相比，本发明在尿素混合器外侧壁上布置了超声波协频共振模块，能够发出超声波，预防尿素溶液析出结晶并粉碎尿素混合器内的尿素结晶，极大的避免了因尿素结晶导致的SCR系统损坏问题。

技术领域

本发明涉及车辆后处理领域，尤其是涉及一种防尿素结晶的SCR系统及其控制方法。

背景技术

随着排放法规的越来越严，对车辆后处理系统的要求也越来越高。选择性催化还原(英文为“Selective Catalytic Reduction”，缩写为SCR)工艺是一种减少NO_x排放的有效方法，通过将还原剂(一般为氨)注入排放线路中来还原尾气中的氮氧化物。还原剂氨一般来自于氨前驱体溶液的热分解，氨前驱体一般是尿素溶液。

目前，SCR系统已经在柴油车上大大普及，但是在SCR系统工作时，尿素溶液晶体析出的问题一直很难解决。SCR的工作原理是在一定的排气温度下，向SCR载体中喷射一定量的尿素，尿素中的NH₃在SCR作用下将NO_x还原成无害的N₂和H₂O。但是尿素喷射到SCR载体上时，很容易在温度较低或者排气流速较慢的情况下形成结晶，尿素结晶后会附着在SCR载体表面，降低SCR载体对NO_x的转化效率，并且增加发动机本体的排气压力，从而恶化发动机的功率和油耗。尿素结晶问题威胁着SCR系统的使用寿命和性能，结晶会产生背压，腐蚀材料，大大降低SCR系统的性能。如果因为结晶问题导致了SCR系统的损坏，还会带来昂贵的更换费用。

发明内容

本发明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防尿素结晶的SCR系统及其控制方法，在尿素混合器外侧壁上布置了超声波协频共振模块，能够发出超声波，预防尿素溶液析出结晶并粉碎尿素混合器内的尿素结晶，极大的避免了因尿素结晶导致的SCR系统损坏问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种防尿素结晶的SCR系统，包括尿素混合器、SCR主体、尿素模块和超声波协频共振模块；

所述尿素混合器与SCR主体连通，所述尿素模块连接尿素混合器，用于向尿素混合器中喷射尿素；

所述超声波协频共振模块布置在尿素混合器的外侧壁上，用于发出超声波粉碎尿素混合器内的尿素结晶。

进一步的，所述超声波协频共振模块包括超声波发生器和多个超声波能量转换器，超声波发生器与超声波能量转换器之间通过超声波信号传输线连接，超声波发生器用于控制每一个超声波能量转换器的开关、超声频率和超声强度，接收超声波能量转换器的信息反馈。

更进一步的，所述超声波能量转换器包括自下向上依次装配的钛体、铍板、PZT压电晶体和反射板，超声波信号传输线连接至反射板上的超声波入口，钛体内设有超声波分流腔和回纹形超声波出口，所述超声波能量转换器生成的超声波经过超声波分流腔分流后从回纹形超声波出口按回纹状声波发射，作用于尿素混合器。

更进一步的，在尿素混合器的外壁上布置有两组超声波能量转换器，这两组超声波能量转换器沿尿素混合器的径向相对布置并关于尿素混合器的轴向对称，每组超声波能量转换器的数量为多个，沿尿素混合器的轴向布置在尿素混合器的外壁上。

更进一步的，每组超声波能量转换器沿尿素混合器的轴向布置在尿素混合器的外壁上，以尾气在SCR系统中的流动方向区分上游和下游，同一组中相邻的超声波能量转换器之间的间距自上游至下游依次增大，与SCR系统中尿素的结晶特性相配合。