本發明屬于柴油機排放后處理領域，具體涉及一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置及其使用方法，適用于降低發動機燃油經濟性惡化程度。

背景技術：

為應對越來越嚴格的排放法規要求，重型柴油機在歐VI階段后普遍采用了DOC+DPF+SCR+ASC的后處理系統，其中選擇性催化還原(SCR)是柴油機滿足NOx排放目標的最有效的技術之一。歐VI后處理系統中考慮到DPF再生溫度對SCR的影響、低溫工況NO_X高轉換效率的需求等原因，市場普遍采用了銅基沸石型SCR。然而，銅基沸石型SCR存在著硫中毒問題，試驗數據表明，重型柴油機在硫含量50ppm柴油條件下運行100小時SCR轉換效率可能下降20%，而硫含量350ppm柴油機條件下運行15小時SCR轉換效率就會下降20%。而歐VI階段OBD對后處理一致性要求很高，SCR硫中毒會導致NOX排放超標，導致發動機報警和限扭，嚴重影響發動機的運行。

銅基SCR硫中毒機理是發動機燃燒過程中燃油中的S氧化形成SO₂，并與含金屬的催化器修補基面涂層或者水反應形成硫酸鹽或者硫酸，最后吸附在催化劑的表面，導致SCR轉換效率下降。銅基SCR硫中毒現象不是永久性的損壞，可通過500℃以上的高溫氣體進行脫硫再生，脫硫再生SCR的轉換效率可恢復到硫中毒前水平。然而該溫度在柴油機常規運行條件下幾乎不可能達到。

中國專利：申請公布號為CN105370355A，申請公布日為2016年3月2日的發明專利公開了一種發動機后處理系統，包括與發動機的廢氣管道依次連接的渦輪增壓器、氧化催化轉化器DOC、顆粒物捕集器DPF、SCR裝置，并設置相應的溫度傳感器、壓力傳感器、氮氧傳感器等。當該系統中SCR裝置硫中毒后NOx的轉化效率會嚴重降低，因此在實際應用過程中，需要對其進行硫中毒監控，并定期脫硫。在歐VI后處理系統中目前普遍采用DPF再生噴油裝置進行升溫實現高溫脫硫再生，但頻繁的主動噴油升溫脫硫會導致嚴重的發動機燃油經濟性惡化。

技術實現要素：

本發明的目的是克服現有技術存在的發動機燃油經濟性惡化程度較高的問題，提供一種結構簡單、發動機燃油經濟性惡化程度較低的柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置及其使用方法。

為實現以上目的，本發明的技術方案如下：

一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置，包括發動機、渦輪增壓器、氧化催化轉化器DOC、顆粒物捕集器DPF、SCR催化器，所述DOC的進氣端依次通過進氣管路、渦輪增壓器與發動機的排氣管連通，DOC的排氣端通過DPF與SCR催化器相通，且進氣管路上設置有一號溫度傳感器、一號NO_X傳感器，DPF的進、排氣端均設置有壓力傳感器，SCR催化器的進、排氣端分別設置有二號溫度傳感器、二號NO_X傳感器；

所述系統還包括旁通管路、DPF再生燃油噴嘴，所述旁通管路的進、排氣端分別與排氣管、進氣管路相通，旁通管路上設置有電控調節閥，所述DPF再生燃油噴嘴設置在進氣管路上，且一號溫度傳感器、一號NO_X傳感器、壓力傳感器、二號溫度傳感器、二號NO_X傳感器、電控調節閥、DPF再生燃油噴嘴均與后處理控制器信號連接。

所述SCR催化器為銅基沸石型SCR。

一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

S1：所述后處理控制器根據一號NO_X傳感器、二號NO_X傳感器的檢測數據、車輛的行駛距離、燃料消耗以及最后一次消除硫中毒以后車輛的行駛時間判斷是否需要消除SCR催化器的硫中毒，若需要，進入步驟S2；

S2：所述后處理控制器基于壓力傳感器的檢測數據、碳載量計算、極限碳載量設定值判斷DPF是否需要再生，若需要，進入步驟S4，若不需要則進入步驟S3；

S3：實施廢氣旁通控制以消除硫中毒后進入步驟S6；

S4：所述后處理控制器根據二號溫度傳感器的檢測數據控制DPF再生燃油噴嘴向進氣管路中噴射燃油，以實現DPF的主動再生，并清除SCR催化器中的硫；

S5：所述后處理控制器判斷DPF再生是否完成，若完成，進入步驟S6，若未完成則再次進入步驟S4；

S6：所述后處理控制器判斷SCR催化器的硫中毒是否已清除，若未清除則再次進入步驟S1；

其中，所述實施廢氣旁通控制以消除硫中毒依次包括以下步驟：

S31：所述后處理控制器根據一號溫度傳感器的檢測數據判斷柴油機是否處于高溫、高空燃比工況，若是，進入步驟S34，若不是，則進入步驟S32；

S32：所述后處理控制器判斷SCR催化器的硫累積時間和SCR轉化效率是否下降到極限值，若是，進入步驟S33，若不是，則再次進入步驟S31；

S33：所述后處理控制器根據二號溫度傳感器的檢測數據控制DPF再生燃油噴嘴向進氣管路中噴射燃油以清除SCR催化器中的硫；

S34：所述后處理控制器根據二號溫度傳感器的檢測數據控制電控調節閥的開度，使SCR催化器的入口溫度達到500～550℃，以清除SCR催化器中的硫。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

1、本發明一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置包括旁通管路、DPF再生燃油噴嘴，旁通管路的進、排氣端分別與排氣管、進氣管路相通，旁通管路上設置有電控調節閥，DPF再生燃油噴嘴設置在進氣管路上，DPF再生燃油噴嘴可在需要DPF主動再生時向進氣管路中噴射適量燃油，燃油經DOC氧化升溫后，可在實現DPF主動再生的同時實現SCR催化器的高溫脫硫，旁通管路使得部分廢氣能夠不經過渦輪增壓器直接旁通到進氣管路上，從而保證發動機在中高速、中高負荷工況下的排氣溫度提升至500℃以上，以實現SCR催化器的高溫脫硫，該設計將DPF噴油再生和渦輪前廢氣旁通這兩種脫硫方式相結合，一方面，能夠可靠的實現SCR催化劑的高溫脫硫，脫硫效果較好，保證了歐VI后處理系統的效率，另一方面，該系統不僅對原后處理系統的改動少、結構簡單、適應性好，而且盡可能的減少了DPF噴油再生的次數，降低了成本，并使發動機燃油經濟性惡化程度較低。因此，本發明不僅脫硫效果良好，而且使得發動機燃油經濟性惡化程度較低。

附圖說明

圖1為本發明系統的結構示意圖。

圖2為本發明方法的流程圖。

圖3為本發明方法中實施廢氣旁通控制的流程圖。

圖中：發動機1、排氣管11、渦輪增壓器2、氧化催化轉化器DOC3、進氣管路31、顆粒物捕集器DPF4、SCR催化器5、一號溫度傳感器61、一號NO_X傳感器62、壓力傳感器63、二號溫度傳感器64、二號NO_X傳感器65、旁通管路7、電控調節閥8、DPF再生燃油噴嘴9、處理控制器10。

具體實施方式

下面結合附圖說明和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

參見圖1至圖3，一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置，包括發動機1、渦輪增壓器2、氧化催化轉化器DOC3、顆粒物捕集器DPF4、SCR催化器5，所述DOC3的進氣端依次通過進氣管路31、渦輪增壓器2與發動機1的排氣管11連通，DOC3的排氣端通過DPF4與SCR催化器5相通，且進氣管路31上設置有一號溫度傳感器61、一號NO_X傳感器62，DPF4的進、排氣端均設置有壓力傳感器63，SCR催化器5的進、排氣端分別設置有二號溫度傳感器64、二號NO_X傳感器65；

所述系統還包括旁通管路7、DPF再生燃油噴嘴9，所述旁通管路7的進、排氣端分別與排氣管11、進氣管路31相通，旁通管路7上設置有電控調節閥8，所述DPF再生燃油噴嘴9設置在進氣管路31上，且一號溫度傳感器61、一號NO_X傳感器62、壓力傳感器63、二號溫度傳感器64、二號NO_X傳感器65、電控調節閥8、DPF再生燃油噴嘴9均與后處理控制器10信號連接。

所述SCR催化器5為銅基沸石型SCR。

一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置的使用方法，依次包括以下步驟：

S1：所述后處理控制器10根據一號NO_X傳感器62、二號NO_X傳感器65的檢測數據、車輛的行駛距離、燃料消耗以及最后一次消除硫中毒以后車輛的行駛時間判斷是否需要消除SCR催化器5的硫中毒，若需要，進入步驟S2；

S2：所述后處理控制器10基于壓力傳感器63的檢測數據、碳載量計算、極限碳載量設定值判斷DPF4是否需要再生，若需要，進入步驟S4，若不需要則進入步驟S3；

S3：實施廢氣旁通控制以消除硫中毒后進入步驟S6；

S4：所述后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的檢測數據控制DPF再生燃油噴嘴9向進氣管路31中噴射燃油，以實現DPF的主動再生，并清除SCR催化器5中的硫；

S5：所述后處理控制器10判斷DPF再生是否完成，若完成，進入步驟S6，若未完成則再次進入步驟S4；

S6：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫中毒是否已清除，若未清除則再次進入步驟S1；

其中，所述實施廢氣旁通控制以消除硫中毒依次包括以下步驟：

S31：所述后處理控制器10根據一號溫度傳感器61的檢測數據判斷柴油機是否處于高溫、高空燃比工況，若是，進入步驟S34，若不是，則進入步驟S32；

S32：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫累積時間和SCR轉化效率是否下降到極限值，若是，進入步驟S33，若不是，則再次進入步驟S31；

S33：所述后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的檢測數據控制DPF再生燃油噴嘴9向進氣管路31中噴射燃油以清除SCR催化器5中的硫；

S34：所述后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的檢測數據控制電控調節閥8的開度，使SCR催化器5的入口溫度達到500～550℃，以清除SCR催化器5中的硫。

本發明的原理說明如下：

本發明提供了一種由歐VI后處理催化器組、旁通管路7、DPF再生燃油噴嘴9、傳感器組、后處理控制器10組成的后處理系統，其中，DPF再生燃油噴嘴9用于在DPF4需要主動再生時向進氣管路31中噴入適量燃油，以滿足SCR催化器5脫硫的溫度要求；旁通管路7用于將部分發動機排氣不經過渦輪增壓器直接旁通到進氣管路31中，保證發動機在中高速、中高負荷工況排氣溫度能夠提升至500℃以上，以滿足脫硫的高溫要求；后處理控制器10用于根據傳感器信號和控制算法控制DPF再生燃油噴嘴9和旁通管路7上的電控調節閥8。其具體工作過程如下：

當柴油機發生SCR催化器5硫中毒，同時DPF4需要再生時，后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的反饋信號控制DPF再生燃油噴嘴9噴射適量的燃油到進氣管路31中，燃油經過DOC3升溫使排氣溫度升高到550℃左右以便DPF4的再生，同時實現SCR催化器5的脫硫；

當柴油機發生SCR催化器5硫中毒，DPF4不需要再生，而柴油機運行于高溫、高空燃比工況時，后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的反饋信號控制電控調節閥8打開，將部分發動機排氣直接導入進氣管路31中，使得SCR催化器5的入口溫度控制在500～550℃，從而實現SCR催化器的高溫脫硫；

當柴油機發生SCR催化器5硫中毒，DPF4不需要再生，但柴油機未運行于高溫、高空燃比工況時，后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的反饋信號控制DPF再生燃油噴嘴9噴射適量的燃油到進氣管路31中，實現DPF4的再生和SCR催化器5的脫硫。

實施例1：

參見圖1至圖3，一種柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置，包括發動機1、渦輪增壓器2、氧化催化轉化器DOC3、顆粒物捕集器DPF4、SCR催化器5、旁通管路7、DPF再生燃油噴嘴9，所述DOC3的進氣端依次通過進氣管路31、渦輪增壓器2與發動機1的排氣管11連通，DOC3的排氣端通過DPF4與SCR催化器5相通，所述SCR催化器5為銅基沸石型SCR，所述旁通管路7的進、排氣端分別與排氣管11、進氣管路31相通，進氣管路31上設置有DPF再生燃油噴嘴9、一號溫度傳感器61、一號NO_X傳感器62，DPF4的進、排氣端均設置有壓力傳感器63，SCR催化器5的進、排氣端分別設置有二號溫度傳感器64、二號NO_X傳感器65，旁通管路7上設置有電控調節閥8，且一號溫度傳感器61、一號NO_X傳感器62、壓力傳感器63、二號溫度傳感器64、二號NO_X傳感器65、電控調節閥8、DPF再生燃油噴嘴9均與后處理控制器10信號連接。

所述柴油機SCR催化器硫中毒消除裝置的使用方法依次按照以下步驟進行：

S1：所述后處理控制器10根據一號NO_X傳感器62、二號NO_X傳感器65的檢測數據、車輛的行駛距離、燃料消耗以及最后一次消除硫中毒以后車輛的行駛時間判斷是否需要消除SCR催化器5的硫中毒，若需要，進入步驟S2；

S2：所述后處理控制器10基于壓力傳感器63的檢測數據、碳載量計算、極限碳載量設定值判斷DPF4是否需要再生，若需要，進入步驟S4，若不需要則進入步驟S3；

S3：實施廢氣旁通控制以消除硫中毒后進入步驟S6，所述實施廢氣旁通控制具體為：

S31：所述后處理控制器10根據一號溫度傳感器61的檢測數據判斷柴油機是否處于高溫、高空燃比工況，若是，進入步驟S34，若不是，則進入步驟S32；

S32：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫累積時間和SCR轉化效率是否下降到極限值，若是，進入步驟S33，若不是，則再次進入步驟S31；

S33：所述后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的檢測數據控制DPF再生燃油噴嘴9向進氣管路31中噴射燃油以清除SCR催化器5中的硫；

S34：所述后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的檢測數據控制電控調節閥8的開度，使SCR催化器5的入口溫度達到500～550℃，以清除SCR催化器5中的硫；

S4：所述后處理控制器10根據二號溫度傳感器64的檢測數據控制DPF再生燃油噴嘴9向進氣管路31中噴射燃油，以實現DPF的主動再生，并清除SCR催化器5中的硫；

S5：所述后處理控制器10判斷DPF再生是否完成，若完成，進入步驟S6，若未完成則再次進入步驟S4；

S6：所述后處理控制器10判斷SCR催化器5的硫中毒是否已清除，若未清除則再次進入步驟S1。