CN111322145A - 一种实现燃气发动机超低排放的控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,涉及尾气处理,解决现有尾气处理存在TWC对空燃比控制精度要求较高、难以实现超低排放的技术问题,所述方法包括在三元催化器与氨捕集器之间设置用于催化尾气污染物的催化转换器组件;向三元催化器输出的尾气中补充氧气,并使尾气依次通过催化转换器组件、氨捕集器进行催化处理。本发明还公开了一种实现燃气发动机超低排放的控制系统。本发明通过增加催化转换器组件,催化转换器组件可以对三元催化器排出的尾气进行深度处理,可以降低三元催化器对空燃比控制精度要求,补充氧气后可以提高催化转换器组件和氨捕集器对尾气的转化率,可以实现超低排放的目的。
Description
技术领域
本发明涉及尾气处理,更具体地说,它涉及一种实现燃气发动机超低排放的控制方法及系统。
背景技术
为满足重型商用车及发动机国六排放法规(GB17691-2018)要求(排放限值要求NOX控制≤0.46g/kWh,CH4≤0.5g/kWh,NMHC≤0.16g/kWh,NH3≤10ppm,PM≤10mg/kWh,PN≤6*10^11#kWh),目前天然气发动机普遍采用当量+EGR+TWC+ASC的燃烧技术路线,TWC为三元催化器,ASC为氨捕集器。该技术发动机通过燃烧优化、发动机本体设计等措施控制发动机使得PM、PN排放达标法规要求。同时,通过应用上述措施,以及外部冷却EGR策略将NOX、NMHC、CH4、CO原始排放控制到一定水平;通过TWC降低发动机尾气中的NOX、NMHC、CH4和CO排放,通过ASC降低发动机尾气中的NH3排放,最终使发动机总体排放控制在国6排放法规限值之内。
当前的技术方案中TWC对空燃比控制精度要求较高,控制难度大,如图1所示,由于受空燃比窗口的限制,尾气污染物难以实现超低排放控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足,本发明的目的一是提供一种实现燃气发动机超低排放的控制方法。
本发明的目的二是提供一种实现燃气发动机超低排放的控制系统。
为了实现上述目的一,本发明提供一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,所述方法包括:
在三元催化器与氨捕集器之间设置用于催化尾气污染物的催化转换器组件;
向所述三元催化器输出的尾气中补充氧气,并使所述尾气依次通过所述催化转换器组件、氨捕集器进行催化处理。
作为进一步地改进,实时获取所述三元催化器输出尾气中的氧浓度,根据所述氧浓度确定所述氧气的补充量。
进一步地,通过补充空气来进行补充所述氧气。
进一步地,所述补充空气满足所述三元催化器输出尾气的过量空气系数大于1。
进一步地,所述催化转换器组件包括氧化催化器、选择性催化还原催化器。
进一步地,所述催化转换器组件还包括颗粒捕集器。
为了实现上述目的二,本发明提供一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,包括通过排气管连接的三元催化器、氨捕集器,所述三元催化器、氨捕集器之间的排气管上分别设有氧化催化器、选择性催化还原催化器,靠近所述三元催化器输出端的排气管上设有补气装置。
作为进一步地改进,所述三元催化器、氨捕集器之间的排气管上还设有颗粒捕集器。
进一步地,还包括控制器,所述三元催化器的输出端设有氧传感器,所述控制器电性连接所述氧传感器、补气装置。
进一步地,所述补气装置包括电性连接所述控制器的电动气泵,所述电动气泵通过补气管连接所述排气管,所述补气管上设有电性连接所述控制器的控制阀;所述电动气泵、控制阀之间的补气管上设有储气罐;所述储气罐的输入端、输出端分别设有单向阀;所述控制器为发动机ECU。
有益效果
本发明与现有技术相比,具有的优点为:本发明通过在三元催化器与氨捕集器之间增加催化转换器组件,催化转换器组件可以对三元催化器排出的尾气进行深度处理,可以降低三元催化器对空燃比控制精度要求,对三元催化器排出的尾气补充氧气后可以提高催化转换器组件和氨捕集器对尾气的转化率,可以实现超低排放的目的。
附图说明
图1为TWC后处理反应原理图;
图2为本发明的结构示意图。
其中:1-排气管、2-补气装置、3-氧传感器、4-电动气泵、5-补气管、6-控制阀、7-储气罐、8-单向阀、9-发动机、10-增压器、TWC-三元催化器、ASC-氨捕集器、DOC-氧化催化器、SCR-选择性催化还原催化器、DPF-颗粒捕集器。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图2,一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,本方法包括:
在三元催化器TWC与氨捕集器ASC之间设置用于催化尾气污染物的催化转换器组件,催化转换器组件可以对三元催化器TWC排出的尾气进行深度处理,可以降低三元催化器TWC对空燃比控制精度要求;
向三元催化器TWC输出的尾气中补充氧气,并使尾气依次通过催化转换器组件、氨捕集器ASC进行催化处理,可以提高催化转换器组件和氨捕集器ASC对尾气的转化率,可以实现超低排放的目的。
本方法还包括,实时获取三元催化器TWC输出尾气中的氧浓度,根据氧浓度确定氧气的补充量。在本实施例中,可以通过补充空气来进行补充氧气,补充空气满足三元催化器TWC输出尾气的过量空气系数大于1。可以根据具体情况设定空气的补充量以保证催化转换器组件、氨捕集器ASC进行高效催化转化。
在本实施例中,催化转换器组件包括氧化催化器DOC、选择性催化还原催化器SCR。氧化催化器DOC可以进一步降低CH4、NMHC和CO排放,选择性催化还原催化器SCR可以进一步降低NOX排放。催化转换器组件还包括颗粒捕集器DPF,可以进一步降低PM、PN排放。再通过氨捕集器ASC进一步降低NH3排放,可以实现超低排放的目的,或在国六的排放限值的基础上再降低50%以上,满足下一阶段排放限值的要求。
一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,包括通过排气管1连接的三元催化器TWC、氨捕集器ASC,发动机9的尾气经过增压器10后排放到排气管1。三元催化器TWC、氨捕集器ASC之间的排气管1上分别设有氧化催化器DOC、选择性催化还原催化器SCR,靠近三元催化器TWC输出端的排气管1上设有补气装置2,用于补充空气。三元催化器TWC、氨捕集器ASC之间的排气管1上还设有颗粒捕集器DPF。三元催化器TWC、氧化催化器DOC、颗粒捕集器DPF、选择性催化还原催化器SCR、氨捕集器ASC依次排列安装在排气管1上。
控制系统还包括控制器,三元催化器TWC的输出端设有氧传感器3,用于实时获取三元催化器TWC输出尾气中的氧浓度,控制器电性连接氧传感器3、补气装置2,控制器可以根据氧浓度控制补气装置2对尾气补充的空气量。
在本实施例中,补气装置2包括电性连接控制器的电动气泵4,电动气泵4通过补气管5连接排气管1,补气管5上设有电性连接控制器的控制阀6,控制阀6为比例阀或节流阀,可以控制补气管5的流量,从而控制对尾气补充的空气量。电动气泵4、控制阀6之间的补气管5上设有储气罐7,电动气泵4先将空气储存在储气罐7内,再由储气罐7进行补充空气,可以实现补充空气的稳定性。储气罐7的输入端、输出端分别设有单向阀8。在本实施例中,控制器为发动机ECU。
本发明通过在等当量燃烧条件下应用TWC处理对发动机原排进行第一次处理;然后通过补气装置2,提升尾气中的氧浓度,并进一步在尾气富氧条件下通过应用DOC进一步降低CH4、NMHC和CO排放;应用DPF进一步降低PM、PN排放;应用SCR进一步降低NOX排放;应用ASC进一步降低NH3排放;可以使得发动机尾气排放实现超低排放的目的,或在国六的排放限值的基础上再降低50%以上,满足下一阶段排放限值的要求。
以上仅是本发明的优选实施方式,应当指出对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (10)
1.一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,其特征在于,所述方法包括:
在三元催化器(TWC)与氨捕集器(ASC)之间设置用于催化尾气污染物的催化转换器组件;
向所述三元催化器(TWC)输出的尾气中补充氧气,并使所述尾气依次通过所述催化转换器组件、氨捕集器(ASC)进行催化处理。
2.根据权利要求1所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,其特征在于,实时获取所述三元催化器(TWC)输出尾气中的氧浓度,根据所述氧浓度确定所述氧气的补充量。
3.根据权利要求1或2所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,其特征在于,通过补充空气来进行补充所述氧气。
4.根据权利要求3所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,其特征在于,所述补充空气满足所述三元催化器(TWC)输出尾气的过量空气系数大于1。
5.根据权利要求1所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,其特征在于,所述催化转换器组件包括氧化催化器(DOC)、选择性催化还原催化器(SCR)。
6.根据权利要求5所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制方法,其特征在于,所述催化转换器组件还包括颗粒捕集器(DPF)。
7.一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,包括通过排气管(1)连接的三元催化器(TWC)、氨捕集器(ASC),其特征在于,所述三元催化器(TWC)、氨捕集器(ASC)之间的排气管(1)上分别设有氧化催化器(DOC)、选择性催化还原催化器(SCR),靠近所述三元催化器(TWC)输出端的排气管(1)上设有补气装置(2)。
8.根据权利要求7所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,其特征在于,所述三元催化器(TWC)、氨捕集器(ASC)之间的排气管(1)上还设有颗粒捕集器(DPF)。
9.根据权利要求7或8所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,其特征在于,还包括控制器,所述三元催化器(TWC)的输出端设有氧传感器(3),所述控制器电性连接所述氧传感器(3)、补气装置(2)。
10.根据权利要求9所述的一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,其特征在于,所述补气装置(2)包括电性连接所述控制器的电动气泵(4),所述电动气泵(4)通过补气管(5)连接所述排气管(1),所述补气管(5)上设有电性连接所述控制器的控制阀(6);所述电动气泵(4)、控制阀(6)之间的补气管(5)上设有储气罐(7);所述储气罐(7)的输入端、输出端分别设有单向阀(8);所述控制器为发动机ECU。
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