CN204082275U - 一种柴油机可变排气处理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种柴油机可变排气处理系统，包括EGR装置、DOC装置、CDPF装置、SCR装置、EGR阀、DOC旁通阀、CDPF旁通阀、SCR旁通阀、尿素喷射装置、微控制器、柴油机运行工况传感器和排气参数传感器，所述EGR装置一端通过EGR阀与柴油机出气管连接，另一端与柴油机进气管连接，所述DOC旁通阀、DOC装置、CDPF旁通阀、CDPF装置、SCR旁通阀、SCR装置依次连接，所述DOC旁通阀通过DOC旁通管道与DOC装置的出气管连接，所述CDPF旁通阀通过CDPF旁通管道与CDPF装置的出气管连接，所述SCR旁通阀通过SCR旁通管道与SCR装置的出气管连接，所述尿素喷射装置连接在SCR旁通阀与SCR装置之间。与现有技术相比，本实用新型具有排气处理效果好、经济性好等优点。

Description

一种柴油机可变排气处理系统
技术领域
本实用新型涉及一种柴油机废气处理系统，尤其是涉及一种柴油机可变排气处理系统。 
背景技术
柴油机的污染物主要包括：HC、CO、NOX及颗粒物，随着环境的恶化，各个国家逐步意识到环境问题的重要性，因此对排放中污染物的含量要求日益严格，所以需要采用后处理技术来满足排放法规的要求。 
现有技术中，降低柴油机废气中NOX成分主要采用废气再循环的方法。该方法的主要过程为：当柴油机带负荷运行时，EGR(Exhaust Gas Recirculation，排气再循环)阀开启，使少量废气与可燃混合气一起进入燃烧室；在柴油机怠速时EGR阀关闭，废气不参与再循环。由于柴油机废气是一种不可燃气体，其在燃烧室中不参与燃烧，这样，进入燃烧室中的废气通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，从而减少NOX的生成量。 
但是，现有技术中的这种废气再循环法，由于使燃烧室中掺杂了部分不可燃烧的废气，因此在一定程度上会影响混合气体的着火和放热性能，从而整体上影响柴油机的动力性能。 
实用新型内容
本实用新型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排气处理效果好、经济性好的柴油机可变排气处理系统。 
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现： 
一种柴油机可变排气处理系统，包括EGR装置、DOC装置、CDPF装置、SCR装置、EGR阀、DOC旁通阀、CDPF旁通阀、SCR旁通阀、尿素喷射装置、微控制器、柴油机运行工况传感器和排气参数传感器，所述EGR装置一端通过EGR阀 与柴油机出气管连接，另一端与柴油机进气管连接，所述DOC旁通阀、DOC装置、CDPF旁通阀、CDPF装置、SCR旁通阀、SCR装置依次连接，所述DOC旁通阀通过DOC旁通管道与DOC装置的出气管连接，所述CDPF旁通阀通过CDPF旁通管道与CDPF装置的出气管连接，所述SCR旁通阀通过SCR旁通管道与SCR装置的出气管连接，所述尿素喷射装置连接在SCR旁通阀与SCR装置之间，所述微控制器分别连接EGR阀、DOC旁通阀、CDPF旁通阀、SCR旁通阀、尿素喷射装置、柴油机运行工况传感器和排气参数传感器，所述柴油机运行工况传感器设在柴油机内，所述排气参数传感器设在柴油机出气管上。 
所述柴油机运行工况传感器包括发动机转速传感器和油门踏板位置传感器。 
所述排气参数传感器包括温度传感器和压力传感器。 
所述EGR阀为开度可调的调节阀。 
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点： 
(1)联合使用DOC、CDPF、SCR、EGR装置，对柴油机排气的处理效果更好，能够满足日益严苛的排放法规的要求，可满足欧VI排放法规。 
(2)本实用新型设置有柴油机运行工况传感器和排气参数传感器，能够根据工况要求，对4个净化系统进行实时组合，达到实时的可变控制。 
(3)能够在满足排放法规的前提下，保证柴油机的动力性、经济性、稳定性。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图； 
图2为本实用新型的原理框图； 
图3为本实用新型在柴油机低负荷工况时的工作状态示意图； 
图4为本实用新型在柴油机高负荷工况时的工作状态示意图； 
图5为本实用新型在柴油机中负荷工况时的工作状态示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。 
如图1-2所示，一种柴油机可变排气处理系统，包括EGR装置1、DOC装置2、 CDPF装置3、SCR装置4、EGR阀5、DOC旁通阀6、CDPF旁通阀7、SCR旁通阀8、尿素喷射装置9、微控制器10、柴油机运行工况传感器11和排气参数传感器12，EGR装置1一端通过EGR阀5与柴油机13出气管连接，另一端与柴油机13进气管连接，DOC旁通阀6、DOC装置2、CDPF旁通阀7、CDPF装置3、SCR旁通阀8、SCR装置4依次连接，DOC旁通阀6通过DOC旁通管道a与DOC装置2的出气管连接，CDPF旁通阀7通过CDPF旁通管道b与CDPF装置3的出气管连接，SCR旁通阀8通过SCR旁通管道c与SCR装置4的出气管连接，尿素喷射装置9连接在SCR旁通阀8与SCR装置4之间，微控制器10分别连接EGR阀5、DOC旁通阀6、CDPF旁通阀7、SCR旁通阀8、尿素喷射装置9、柴油机运行工况传感器11和排气参数传感器12。 
其中，EGR：将部分废气引入进气管路与新鲜空气混合，进入气缸参与燃烧，降低燃烧温度，降低NOX排放； 
SCR：在一定温度范围和催化剂作用下，还原剂有选择性的将NOX还原为N2和水； 
CDPF：将柴油机排气中的颗粒同气流分离，并将PM燃烧反应掉，降低PM值； 
DOC：利用催化剂降低柴油机尾气的HC、CO、SOF(有机可溶物)，同时可将部分SO2氧化成硫酸盐。 
柴油机运行工况传感器11包括发动机转速传感器和油门踏板位置传感器，设在柴油机内，用于采集柴油机运行工况，发动机转速传感器一般为霍尔传感器。排气参数传感器包括12温度传感器和压力传感器，设在柴油机13出气管上，采集柴油机排气的温度、压力信息。 
EGR阀5为开度可调的调节阀。 
由于柴油机连接DOC系统、CDPF系统、SCR系统、EGR系统后将影响柴油机的动力性与经济性，通过本实用新型，可实时根据柴油机的工况确定各系统的工作状态，并通过微控制器ECU控制排气系统中各个旁通阀的开启与关闭(程度)，从而达到对尾气净化的可变控制。 
下面为柴油机三个典型工况该系统的工作原理： 
1)低负荷工况：柴油机排气温度较低，不足以达到SCR的活化温度，为减少SCR对柴油机动力性及经济性的影响，此时打开SCR旁通阀，所以在此工况下EGR 工作，SCR不工作，同时由于EGR工作容易导致PM增多，所以CDPF和DOC工作。打开EGR阀，柴油机尾气一部分回流入进气管，剩下部分依次通过DOC和CDPF，如图3所示，图中箭头表示气体流向。 
即EGR+DOC+CDPF工作，根据具体进气量、柴油机动力性、经济性等数据，调整EGR阀E开度，以控制最佳EGR率，旁通阀A关闭旁通管路a，DOC系统工作，将HC和CO氧化为H2O和CO2，一部分NO氧化为NO2；旁通阀B关闭旁通管路b，CDPF系统工作，减少PM的排放；旁通阀C打开旁通管路c，SCR被短路，尾气经旁通管路直接排出。 
2)高负荷工况：为了满足柴油机的动力性，此时关闭EGR阀，EGR停止工作，关闭CDPF及SCR旁通阀，使DOC、SCR及CDPF参与工作。柴油机尾气中含有大量HC、CO、NOX及PM，首先经过DOC，将HC及CO转化为CO2及水，一部分NO氧化为NO2，经过CDPF降低PM排放，随后进入SCR装置，与尿素喷射装置喷射出尿素水溶液在载体中进行催化还原反应，将NO2还原为N2和水，从而降低尾气中NOX，如图4所示。在满足排放要求的情况下，保证最小程度地减少了对柴油机动力性和经济性的影响。 
即DOC+CDPF+SCR工作，根据工况关闭EGR阀，EGR系统不工作，减少了对柴油机动力性的影响，满足了动力性的要求；旁通阀A关闭旁通管路a，DOC系统工作，将HC及CO转化为CO2及水，一部分NO氧化为NO2；旁通阀B关闭旁通管路b，CDPF系统工作；旁通阀C关闭旁通管路c，尾气进入SCR系统，与尿素喷射装置喷射出尿素水溶液在载体中进行催化还原反应，将NO2还原为N2和水，从而降低尾气中NOX，然后尾气排入大气。 
3)中等负荷工况：此工况柴油机NOX和PM的排放都较高，所以EGR系统、DOC、CDPF和SCR系统都工作。即EGR+DOC+CDPF+SCR工作，打开EGR阀，EGR工作，随着EGR率的增加可以有效降低NOX含量，但容易导致PM的增多，关闭旁通阀A、B、C，以关闭旁通管路a、b和c，DOC、CDPF和SCR都投入工作，有效降低HC、CO、PM和NOX的排放，如图5所示。 
即EGR+DOC+CDPF+SCR工作，根据具体进气量、柴油机动力性、经济性等数据，调整EGR阀E开度，以控制最佳EGR率，根据排气状态，NOX含量，排气流量等控制SCR系统尿素的喷射量，以同时降低柴油机HC、CO、PM和NOX的排放 
本实用新型提供的排气处理系统对于发动机的其他工况同样适用，可根据实际工况控制各旁通阀的开关，对EGR、DOC、CDPF、SCR各装置进行组合。 

Claims (4)

1.一种柴油机可变排气处理系统，其特征在于，包括EGR装置(1)、DOC装置(2)、CDPF装置(3)、SCR装置(4)、EGR阀(5)、DOC旁通阀(6)、CDPF旁通阀(7)、SCR旁通阀(8)、尿素喷射装置(9)、微控制器(10)、柴油机运行工况传感器(11)和排气参数传感器(12)，所述EGR装置(1)一端通过EGR阀(5)与柴油机(13)出气管连接，另一端与柴油机(13)进气管连接，所述DOC旁通阀(6)、DOC装置(2)、CDPF旁通阀(7)、CDPF装置(3)、SCR旁通阀(8)、SCR装置(4)依次连接，所述DOC旁通阀(6)通过DOC旁通管道与DOC装置(2)的出气管连接，所述CDPF旁通阀(7)通过CDPF旁通管道与CDPF装置(3)的出气管连接，所述SCR旁通阀(8)通过SCR旁通管道与SCR装置(4)的出气管连接，所述尿素喷射装置(9)连接在SCR旁通阀(8)与SCR装置(4)之间，所述微控制器(10)分别连接EGR阀(5)、DOC旁通阀(6)、CDPF旁通阀(7)、SCR旁通阀(8)、尿素喷射装置(9)、柴油机运行工况传感器(11)和排气参数传感器(12)，所述柴油机运行工况传感器(11)设在柴油机内，所述排气参数传感器(12)设在柴油机(13)出气管上。
2.根据权利要求1所述的一种柴油机可变排气处理系统，其特征在于，所述柴油机运行工况传感器(11)包括发动机转速传感器和油门踏板位置传感器。
3.根据权利要求1所述的一种柴油机可变排气处理系统，其特征在于，所述排气参数传感器(12)包括温度传感器和压力传感器。
4.根据权利要求1所述的一种柴油机可变排气处理系统，其特征在于，所述EGR阀(5)为开度可调的调节阀。
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