CN101712277A - 基于scr和etr的商用车减排节能集成排气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于SCR和ETR的商用车减排节能集成排气系统，它由发动机、SCR&ETR控制器、空气压缩机、计量喷射泵、尿素存储罐、汽车车厢、adblue喷嘴、催化消声器、排气温度传感器、NOx传感器、换热三通阀、尾气加热器与水温传感器等装置构成，本发明利用空气辅助式的尿素喷射系统降低排放中NOx的含量，使发动机在欧三的基础上达到欧四。另外，先进的热能回收系统可以充分回收发动机排出的废热用于汽车供暖。所以该系统具有优越的节能和环保效果。

Description

基于SCR和ETR的商用车减排节能集成排气系统
技术领域
本发明涉及综合排放后处理系统，尤其是一种基于SCR(Selective CatalystReduction，即选择性催化转化)和ETR(Exhaust gas Thermal Recycle，即排气能量回收)的商用车减排节能集成排气系统。
背景技术
从商用车的发展来看，柴油机是其主要动力。汽车排气系统是污染物排放的重要通道，发动机工作过程中产生的CO、HC、NOx、微粒PM几乎全部通过排气系统排出。一般采用增压技术柴油车可满足第I阶段的排放要求，第II阶段采用了增压中冷，第III阶段引入了电控燃油喷射技术，第IV阶段需要在上述技术基础上对排气进行后处理，目前，根据国内的现状，技术领域更倾向使用SCR系统达到欧IV标准。
内燃机将燃料转变为汽车有用机械能的过程，实际上将燃料化学能通过燃烧转化成热能，热能再通过曲柄连杆机构转化成机械能，为使发动机热负荷不致太高，必须设置发动机冷却系统，使得20％～30％的热量通过冷却介质和散热器白白浪费掉；其次，燃烧后产物排气通过排气系统排出也带走了25％～45％的热量，使得发动机的有效输出功只占燃油燃烧总热量的25％～40％(汽油机热效率一般在20％～30％，柴油机的热效率一般在30％～40％)；大量的能量被排气系统带走，而能源又非常的紧张，所以，很有必要对这些废弃的能量进行回收。
可见，开展基于污染物排放控制技术、废能回收再利用技术、噪声控制技术的先进排气系统得研究与开发，对于汽车节能减排降噪具有十分重要的意义。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种具有节能和环保性能且成本低廉的基于SCR和ETR的商用车减排节能集成排气系统。
按照本发明提供的技术方案，所述基于SCR和ETR的商用车减排节能集成排气系统，包括发动机、空气压缩机、汽车车厢与催化消声器，发动机的第一排气端与催化消声器进气端连接，催化消声器的排气端连接换热三通阀的第一进气端，换热三通阀的第一排气端连接尾气加热器的第一进气端连接汽车车厢，发动机的第二排气端连接水温加热器的第一进气端，空气压缩机的排气端连接计量喷射泵的第一进气端，计量喷射泵的第一排气端连接adblue喷嘴，所述adblue喷嘴安装在发动机与催化消声器之间的管道内，计量喷射泵的第二排气端连接尿素存储罐的进口端，尿素存储罐的出口端连接计量喷射泵的第二进气端，发动机的ECU连接SCR&ETR控制器，SCR&ETR控制器的排气温度传感器和Nox传感器安装在催化消声器与换热三通阀之间的管道内，SCR&ETR控制器的水温传感器安装在尾气加热器与汽车车厢之间的管道内，SCR&ETR控制器通过电路与计量喷射泵连接，SCR&ETR控制器通过电路与尿素存储罐连接。
本发明利用空气辅助式的尿素喷射系统降低排放中NOx的含量，使发动机在欧三的基础上达到欧四。另外，先进的热能回收系统可以充分回收发动机排出的废热用于汽车供暖。所以该系统具有优越的节能和环保效果。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
如图所示：该基于SCR和ETR的商用车减排节能集成排气系统，包括发动机1、空气压缩机3、汽车车厢6与催化消声器8，发动机1的第一排气端与催化消声器8进气端连接，催化消声器8的排气端连接换热三通阀11的第一进气端，换热三通阀11的第一排气端连接尾气加热器12的第一进气端连接汽车车厢6，发动机1的第二排气端连接水温加热器13的第一进气端，空气压缩机3的排气端连接计量喷射泵4的第一进气端，计量喷射泵4的第一排气端连接adblue喷嘴7，所述adblue喷嘴7安装在发动机1与催化消声器8之间的管道内，计量喷射泵4的第二排气端连接尿素存储罐5的进口端，尿素存储罐5的出口端连接计量喷射泵4的第二进气端，发动机1的ECU(电子控制单元)连接SCR&ETR控制器2，SCR&ETR控制器2的排气温度传感器9和Nox传感器10安装在催化消声器8与换热三通阀11之间的管道内，SCR&ETR控制器2的水温传感器13安装在尾气加热器12与汽车车厢6之间的管道内，SCR&ETR控制器2通过电路与计量喷射泵4连接，SCR&ETR控制器2通过电路与尿素存储罐5连接。
SCR&ETR控制器2中的SCR组件由计量喷射泵4、尿素存储罐5、adblue喷嘴7、催化消声器8、排气温度传感器9和Nox传感器10等组成；SCR&ETR控制器2中的ETR组件由换热三通阀11、尾气加热器12、水温传感器13和一些排气管道水管等组成。计量喷射泵4与空气压缩机3用气管连接，使压缩空气进入计量喷射泵4；计量喷射泵4与尿素存储罐5之间有两根管子连接，用于尿素进入计量喷射泵4，多余的尿素沿回流管回到尿素存储罐5；尿素空气混合气体沿计量喷射泵4和喷嘴7之间的管路进入喷嘴7喷射。催化消声器为一圆柱形的装置，里面含有催化剂和消声结构。尾气加热器12气路与排气管连接，水路与发动机冷却系统连接，冷却水加热后输送到汽车车厢6中。SCR&ETR控制器2连接发动机ECU、计量喷射泵4、尿素存储罐5、排气温度传感器9、Nox传感器10，水温传感器12、换热三通阀11，根据发动机工况不同控制尿素的基础喷射量和换热三通阀。尾气加热器12为一个热交换器，它能够利用发动机排气的热能对冷却水进行加热。
本发明的工作原理如下：发动机1运转到某一工况下，SCR&ETR控制器2接到发动机1传来的转速、扭矩等信号，再结合系统中的计量喷射泵4的状态、排气温度、Nox情况、尿素存储罐4中的尿素情况等按照既定程序进行分析，得到此时的尿素基础喷射量，将尿素通过喷嘴7喷射到排气管道中，尿素与高温排气充分混合分解，进入催化消声器8后在催化剂的作用下充分反应，从而降低Nox的含量。排气从催化消声器8出来以后进入换热三通阀11，此时排气的流向再经过SCR&ETR控制器2根据水温传感器13来判断，水温高时，驱动换热三通阀11使排气不进入尾气加热器12，水温低时，驱动换热三通阀11使排气进入尾气加热器12对冷却水进行加热，冷却水最终流入汽车车厢6供暖。
所述adblue翻译成中文是“添蓝”，具体是指32.5％的尿素溶液。

Claims (1)

1.一种基于SCR和ETR的商用车减排节能集成排气系统，包括发动机(1)、空气压缩机(3)、汽车车厢(6)与催化消声器(8)，发动机(1)的第一排气端与催化消声器(8)进气端连接，其特征是：催化消声器(8)的排气端连接换热三通阀(11)的第一进气端，换热三通阀(11)的第一排气端连接尾气加热器(12)的第一进气端连接汽车车厢(6)，发动机(1)的第二排气端连接水温加热器(13)的第一进气端，空气压缩机(3)的排气端连接计量喷射泵(4)的第一进气端，计量喷射泵(4)的第一排气端连接喷嘴(7)，所述喷嘴(7)安装在发动机(1)与催化消声器(8)之间的管道内，计量喷射泵(4)的第二排气端连接尿素存储罐(5)的进口端，尿素存储罐(5)的出口端连接计量喷射泵(4)的第二进气端，发动机(1)的电子控制单元连接SCR和ETR控制器(2)，SCR和ETR控制器(2)的排气温度传感器(9)和Nox传感器(10)安装在催化消声器(8)与换热三通阀(11)之间的管道内，SCR和ETR控制器(2)的水温传感器(13)安装在尾气加热器(12)与汽车车厢(6)之间的管道内，SCR和ETR控制器(2)通过电路与计量喷射泵(4)连接，SCR和ETR控制器(2)通过电路与尿素存储罐(5)连接。
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