CN108730006A - 当量燃烧天然气发动机的氨处理装置及控制方法 - Google Patents

当量燃烧天然气发动机的氨处理装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种当量燃烧天然气发动机的氨处理装置及控制方法，氨处理装置包括：排气管，其包括发动机尾气入口端；三元催化器，三元催化器入口端连接所述发动机尾气入口端；氨捕集器，其连接三元催化器出口端；空气引入装置，其设置在三元催化器出口端与氨捕集器入口端之间，空气引入装置用于向氨捕集器中通入空气；控制蝶阀，其设置于空气引入装置的内部，控制蝶阀用于控制进入氨捕集器中的空气流量；以及发动机电子控制单元。本发明的氨处理装置通过在三元催化器后加入空气引入装置和氨捕集器，从而能够有效净化尾气中的氨气。

Description

当量燃烧天然气发动机的氨处理装置及控制方法
技术领域
本发明是关于发动机后处理技术领域，特别是关于一种当量燃烧天然气发动机的氨处理装置及控制方法。
背景技术
为满足新的排放法规的要求，天然气发动机采用当量+EGR(废气再循环)+TWC(三元催化器)的燃烧技术路线，当量即空燃比(可燃混合气中空气质量与燃油质量之比)为理论空燃比。然而，在理论空燃比状态下，三元催化器中的催化剂会促使三元催化器中的气体发生如下反应：NO+H2→N2O+NH3，从而使尾气中产生NH3，从而使得NH3的排放量远超过新排放法规的限值要求。因此，需要对尾气中的NH3进行有效净化。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种当量燃烧天然气发动机的氨处理装置，其能够有效净化发动机尾气中的氨气以及在三元催化器中发生还原反应产生的氨气。
本发明的另一目的在于一种当量燃烧天然气发动机的氨处理控制方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种当量燃烧天然气发动机的氨处理装置，包括：排气管，其包括发动机尾气入口端；三元催化器，三元催化器入口端连接所述发动机尾气入口端；氨捕集器，其连接三元催化器出口端；空气引入装置，其设置在三元催化器出口端与氨捕集器入口端之间，空气引入装置用于向氨捕集器中通入空气；控制蝶阀，其设置于空气引入装置的内部，控制蝶阀用于控制进入氨捕集器中的空气流量；以及发动机电子控制单元。
在一优选的实施方式中，控制蝶阀与发动机电子控制单元电连接，发动机电子控制单元内部设置有蝶阀开度脉谱，用于在不同发动机运行工况下控制控制蝶阀具有不同的蝶阀开度。
在一优选的实施方式中，空气是从发动机增压器入口前或空压气出口被引入到空气引入装置中。
在一优选的实施方式中，空气是通过泵的方式从空气中抽取的。
在一优选的实施方式中，氨捕集器中设置有催化剂，从三元催化器中出来的废气能够与空气引入装置通入的空气相混合，并在催化剂的作用下将废气中的氨气净化。
本发明还提供了一种当量燃烧天然气发动机的氨处理控制方法，包括如下步骤：发动机排出的尾气通过排气管进入三元催化器中；在三元催化器中尾气中的NO与H2发生还原反应产生氨气；尾气中的氨气与来自空气引入装置通入的空气相混合，以形成混合空气；以及混合空气进入氨捕集器中，并在氨捕集器中催化剂的作用下与混合空气中的氧气发生氧化反应，从而将氨气净化；其中，电子控制单元能够通过控制蝶阀来控制进入氨捕集器中的空气流量。
在一优选的实施方式中，电子控制单元根据不同发动机运行工况下氨气的排放浓度，来控制控制蝶阀的开度，从而控制所需的空气流量进入氨捕集器中。
在一优选的实施方式中，空气是从发动机增压器入口前或空压气出口被引入到空气引入装置中。
在一优选的实施方式中，空气是通过泵的方式从空气中抽取的。
与现有技术相比，本发明的当量燃烧天然气发动机的氨处理装置及控制方法具有如下有益效果：本发明的氨处理装置通过在三元催化器后加入氨捕集器，来净化尾气中的氨气，同时，由于理论空燃比状态尾气中氧浓度基本为零，而氨气在氨捕集器中的氧化反应需要氧气，因此从发动机增压器空气入口前或空压机出口引出一部分空气通入氨捕集器中，而空气的引入流量受控制蝶阀的控制，因此可促进氨气在氨捕集器中的氧化反应，从而有效净化尾气中的氨气。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的当量燃烧天然气发动机的氨处理装置的结构示意图。
图2是根据本发明一实施方式的当量燃烧天然气发动机的氨处理控制方法流程图。
主要附图标记说明：
1-排气管，2-三元催化器，21-三元催化器入口端，22-三元催化器出口端，3-空气引入装置，4-控制蝶阀，5-氨捕集器，6-发动机尾气入口端，7-发动机尾气出口端。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1所示，根据本发明优选实施方式的当量燃烧天然气发动机的氨处理装置，包括：排气管1、三元催化器2、空气引入装置3、控制蝶阀4、氨捕集器5以及发动机电子控制单元。
其中，排气管1包括发动机尾气入口端6。三元催化器入口端21连接发动机尾气入口端6。氨捕集器5连接三元催化器出口端22。空气引入装置3设置在三元催化器出口端22与氨捕集器入口端之间，空气引入装置3用于向氨捕集器5中通入空气。控制蝶阀4设置于空气引入装置3的内部，控制蝶阀4用于控制进入氨捕集器5中的空气流量。
上述方案中，控制蝶阀4与发动机电子控制单元电连接，发动机电子控制单元内部设置有蝶阀开度脉谱，用于在不同发动机运行工况下控制控制蝶阀4具有不同的蝶阀开度，从而通过控制蝶阀4能够控制进入氨捕集器5中的空气流量。空气是从发动机增压器入口前或空压气出口被引入到空气引入装置3中，或者通过泵的方式从空气中抽取。
在一优选的实施方式中，氨捕集器中设置有催化剂，从三元催化器中出来的废气能够与空气引入装置通入的空气相混合，并在催化剂的作用下将废气中全部的氨气净化。
本发明还提供了一种当量燃烧天然气发动机的氨处理控制方法，包括如下步骤：步骤201：发动机排出的尾气通过排气管进入三元催化器中；步骤202：在三元催化器中尾气中的NO与H2发生还原反应产生氨气；步骤203：尾气中的氨气与来自空气引入装置通入的空气相混合，以形成混合空气；以及步骤204：混合空气进入氨捕集器中，并在氨捕集器中催化剂的作用下与混合空气中的氧气发生氧化反应，从而将氨气净化；其中，电子控制单元能够通过控制蝶阀来控制进入氨捕集器中的空气流量。
上述方案中，电子控制单元根据不同发动机运行工况下氨气的排放浓度，来控制控制蝶阀的开度，从而控制所需的空气流量进入氨捕集器中，使得空气与从三元催化器中出来的尾气充分混合，并在氨捕集器中催化剂的作用下与混合空气中的氧气发生氧化反应，从而有效净化尾气中的氨气。
空气是从发动机增压器入口前或空压气出口被引入到空气引入装置中，或者空气是通过泵的方式从空气中抽取的。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种当量燃烧天然气发动机的氨处理装置，其特征在于，所述氨处理装置包括：
排气管，其包括发动机尾气入口端；
三元催化器，三元催化器入口端连接所述发动机尾气入口端；
氨捕集器，其连接三元催化器出口端；
空气引入装置，其设置在所述三元催化器出口端与氨捕集器入口端之间，所述空气引入装置用于向所述氨捕集器中通入空气；
控制蝶阀，其设置于所述空气引入装置的内部，所述控制蝶阀用于控制进入氨捕集器中的空气流量；以及
发动机电子控制单元。
2.如权利要求1所述的氨处理装置，其特征在于，所述控制蝶阀与所述发动机电子控制单元电连接，所述发动机电子控制单元内部设置有蝶阀开度脉谱，用于在不同发动机运行工况下控制所述控制蝶阀具有不同的蝶阀开度。
3.如权利要求2所述的氨处理装置，其特征在于，所述空气是从发动机增压器入口前或空压气出口被引入到所述空气引入装置中。
4.如权利要求2所述的氨处理装置，其特征在于，所述空气是通过泵的方式从空气中抽取的。
5.如权利要求1所述的氨处理装置，其特征在于，所述氨捕集器中设置有催化剂，从所述三元催化器中出来的废气能够与所述空气引入装置通入的空气相混合，并在所述催化剂的作用下将所述废气中的氨气净化。
6.一种当量燃烧天然气发动机的氨处理控制方法，其特征在于，所述氨处理控制方法包括如下步骤：
发动机排出的尾气通过排气管进入三元催化器中；
在所述三元催化器中尾气中的NO与H2发生还原反应产生氨气；
尾气中的氨气与来自空气引入装置通入的空气相混合，以形成混合空气；以及
所述混合空气进入氨捕集器中，并在所述氨捕集器中催化剂的作用下与混合空气中的氧气发生氧化反应，从而将氨气净化；
其中，电子控制单元能够通过控制蝶阀来控制进入所述氨捕集器中的空气流量。
7.如权利要求6所述的氨处理控制方法，其特征在于，所述电子控制单元根据不同发动机运行工况下氨气的排放浓度，来控制所述控制蝶阀的开度，从而控制所需的空气流量进入所述氨捕集器中。
8.如权利要求6所述的氨处理控制方法，其特征在于，所述空气是从发动机增压器入口前或空压气出口被引入到所述空气引入装置中。
9.如权利要求6所述的氨处理控制方法，其特征在于，所述空气是通过泵的方式从空气中抽取的。
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