CN207761768U - 一种发动机排气的后处理系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种发动机排气的后处理系统，包括用于将尾气中的NO氧化为NO2的柴油氧化催化器，柴油氧化催化器具有供尾气进入的进气管道；进口端与柴油氧化催化器的出口端连接的SCRF；设置在SCRF进口侧的第一NH3喷嘴；进口端与SCRF的出口端连接的PNA；进口端与PNA的出口端连接的SCR；设置在SCR进口侧的第二NH3喷嘴；设置在SCR出口端的氨捕集器，氨捕集器具有排气管道。本实用新型将PNA中置，在SCRF升温到位前，PNA温度相对较低，始终处于较高的NOX吸附状态，能够降低低温NOX的排放，进而实现对NOX排放的精确控制；同时使用双喷嘴分工况控制NH3喷射，提升被动再生效率。

Description

一种发动机排气的后处理系统
技术领域
本实用新型涉及发动机排气净化技术领域，更具体地说，涉及一种发动机排气的后处理系统。
背景技术
随着汽车排放法规的日趋严格，带SCR(Selective Catalyst Reduction的缩写，选择性催化还原反应器)的后处理系统成为降低排放污染的主流技术。带SCR的后处理系统降低排放污染的方法是通过向SCR中喷射尿素，达到降低氮氧化物的目的，从而降低排放，满足排放法规的要求。
在SCR的基础上，进一步发展了SCRF技术，SCRF指将SCR催化剂涂覆在DPF(DieselParticulate Filter的缩写，颗粒物捕集器)上，又称SCR on Filter、SDPF等。采用SCRF后，后处理系统的布置，通常为在SCRF后再布置SCR，而在SCRF前设置一个尿素喷嘴，基于这样的布置方式，目前大部分现有技术为基于单喷嘴的控制策略。
为了减小冷启动时的NOX排放量，现有技术的后处理系统在SCRF之前设置PNA(Passive NOX Absorber的缩写，被动式氮氧吸附器)；但是，在一般的热管理状态下，PNA比SCRF先得到加热，导致在SCRF尚未加热到位的时候，PNA已经由于温度过高而失去作用，造成出现NOX转化的空洞时段，增加了低温NOX的排放，难以实现对NOX排放的精确控制。
再者，传统的尿素喷射系统需要复杂的混合器以防止尿素结晶；此外，现有单喷嘴系统在SCRF上游喷射尿素，无法根据SCRF和SCR内的不同的反应机理实现对尿素喷射的精确控制，影响SCRF的被动再生速率。
综上所述，如何降低低温NOX的排放，以实现对NOX排放的精确控制，是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种发动机排气的后处理系统，以降低低温NOX的排放，进而实现对NOX排放的精确控制。
为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种发动机排气的后处理系统，包括：
用于将尾气中的NO氧化为NO2的柴油氧化催化器，所述柴油氧化催化器具有供尾气进入的进气管道；
进口端与所述柴油氧化催化器的出口端连接的SCRF；
设置在所述SCRF进口侧的第一NH3喷嘴；
进口端与所述SCRF的出口端连接的PNA；
进口端与所述PNA的出口端连接的SCR；
设置在所述SCR进口侧的第二NH3喷嘴；
设置在所述SCR出口端的氨捕集器，所述氨捕集器具有排气管道。
优选的，上述后处理系统中，还包括：
设置在所述进气管道上的第一温度传感器；
设置在所述柴油氧化催化器与所述SCRF之间的管道上的第二温度传感器，用于控制所述第一NH3喷嘴的开环控制器与所述第二温度传感器连接。
优选的，上述后处理系统中，还包括：
设置在所述SCRF与所述PNA之间的管道上的第三温度传感器；
设置在所述排气管道上的第四温度传感器，用于控制所述第二NH3喷嘴的闭环控制器与所述第三温度传感器或者所述第四温度传感器连接。
优选的，上述后处理系统中，还包括设置在所述SCR进口侧的第一NOX传感器和设置在所述排气管道上的第二NOX传感器，所述闭环控制器与所述第一NOX传感器和所述第二NOX传感器连接。
优选的，上述后处理系统中，所述第一NH3喷嘴和所述第二NH3喷嘴均采用直接喷射气态NH3的固态氨系统。
从上述的技术方案可以看出，本实用新型提供的发动机排气的后处理系统包括用于将尾气中的NO氧化为NO2的柴油氧化催化器(DOC，Diesel Oxidation Catalyst的缩写)，柴油氧化催化器具有供尾气进入的进气管道；进口端与柴油氧化催化器的出口端连接的SCRF；设置在SCRF进口侧的第一NH3喷嘴；进口端与SCRF的出口端连接的PNA；进口端与PNA的出口端连接的SCR；设置在SCR进口侧的第二NH3喷嘴；设置在SCR出口端的氨捕集器(ASC，Ammonia Slip Catalyst的缩写)，氨捕集器具有排气管道。
需要说明的是，上述第一NH3喷嘴和第二NH3喷嘴可以选择各类尿素喷嘴或者各类气态NH3喷嘴，两个喷嘴分别安装在SCRF和SCR之前。
应用过程中，尾气由进气管道进入DOC，然后依次进入SCRF、PNA、SCR、ASC，最后由排气管道排出。
在冷启动时，热管理系统帮助SCRF快速起燃。在SCRF到达启燃温度前，PNA吸附NOX；当SCRF到达起燃温度时，第一NH3喷嘴将作为主喷嘴进行NH3喷射。当温度进一步升高，排气流量增大，后置的SCR达到启燃温度时，第二NH3喷嘴及SCR将进入工作状态，起降低NOX的主要作用，PNA在高温中脱附的NOX也在SCR中得到还原。
本实用新型将PNA中置，在SCRF升温到位前，PNA温度相对较低，始终处于较高的NOX吸附状态，能够降低低温NOX的排放，进而实现对NOX排放的精确控制。
此外，由于SCRF的soot(碳烟颗粒)被动再生速率会由于NH3还原尾气中的NOX而降低，因此第一NH3喷嘴在SCRF碳载量较高时，在一定温度区间内，将停喷或少喷，以保证SCRF的被动再生效果。当第一NH3喷嘴停喷或少喷时，所缺的NH3将由第二NH3喷嘴补偿；在高温高排气流量区域，NOX排放比较高，要求第一NH3喷嘴和第二NH3喷嘴都进行NH3喷射，SCRF和SCR全负荷工作。
综上所述，本实用新型采用DOC+SCRF+PNA+SCR+ASC配合双NH3喷嘴喷射系统，使用双喷嘴分工况控制NH3喷射，充分发挥SCRF快速起燃的优势，同时提升被动再生效率，能够实现对NOX排放的精确控制，系统布置合理，能够满足欧六以上的排放法规要求。
本实用新型有望应用于排放要求严格的柴油机上，充分发挥被动再生效果、精确控制NOX排放，有利于保证产品一致性。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例提供的发动机排气的后处理系统的结构布置示意图。
具体实施方式
本实用新型实施例提供了一种发动机排气的后处理系统，降低了低温NOX的排放，进而实现了对NOX排放的精确控制。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参考附图1，本实用新型实施例提供的发动机排气的后处理系统包括用于将尾气中的NO氧化为NO2的柴油氧化催化器(DOC，Diesel Oxidation Catalyst的缩写)，柴油氧化催化器具有供尾气进入的进气管道；进口端与柴油氧化催化器的出口端连接的SCRF；设置在SCRF进口侧的第一NH3喷嘴1；进口端与SCRF的出口端连接的PNA；进口端与PNA的出口端连接的SCR；设置在SCR进口侧的第二NH3喷嘴2；设置在SCR出口端的氨捕集器(ASC，Ammonia Slip Catalyst的缩写)，氨捕集器具有排气管道。
需要说明的是，上述第一NH3喷嘴1和第二NH3喷嘴2可以选择各类尿素喷嘴或者各类气态NH3喷嘴，两个喷嘴分别安装在SCRF和SCR之前。
应用过程中，尾气由进气管道进入DOC，然后依次进入SCRF、PNA、SCR、ASC，最后由排气管道排出。
在冷启动时，热管理系统帮助SCRF快速起燃。在SCRF到达启燃温度前，PNA吸附NOX；当SCRF到达起燃温度时，第一NH3喷嘴1将作为主喷嘴进行NH3喷射。当温度进一步升高，排气流量增大，后置的SCR达到启燃温度时，第二NH3喷嘴2及SCR将进入工作状态，起降低NOX的主要作用，PNA在高温中脱附的NOX也在SCR中得到还原。
本实用新型将PNA中置，在SCRF升温到位前，PNA温度相对较低，始终处于较高的NOX吸附状态，能够降低低温NOX的排放，进而实现对NOX排放的精确控制。
此外，由于SCRF的soot(碳烟颗粒)被动再生速率会由于NH3还原尾气中的NOX而降低，因此第一NH3喷嘴1在SCRF碳载量较高时，在一定温度区间内，将停喷或少喷，以保证SCRF的被动再生效果。当第一NH3喷嘴1停喷或少喷时，所缺的NH3将由第二NH3喷嘴2补偿；在高温高排气流量区域，NOX排放比较高，要求第一NH3喷嘴1和第二NH3喷嘴2都进行NH3喷射，SCRF和SCR全负荷工作。
综上所述，本实用新型采用DOC+SCRF+PNA+SCR+ASC配合双NH3喷嘴喷射系统，使用双喷嘴分工况控制NH3喷射，充分发挥SCRF快速起燃的优势，同时提升被动再生效率，能够实现对NOX排放的精确控制，系统布置合理，能够满足欧六以上的排放法规要求。
本实用新型有望应用于排放要求严格的柴油机上，充分发挥被动再生效果、精确控制NOX排放，有利于保证产品一致性。
优选的，后处理系统还包括设置在进气管道上的第一温度传感器T1；设置在柴油氧化催化器与SCRF之间的管道上的第二温度传感器T2，用于控制第一NH3喷嘴1的开环控制器与第二温度传感器T2连接。本实用新型利用第一温度传感器T1实时检测进气管道内的排气温度，利用第二温度传感器T2实时检测SCRF前的温度。第一NH3喷嘴1的喷射基于发动机原排的开环控制器(即MAP)控制，即开环控制，第一NH3喷嘴1的启喷状态由T2决定。当然，本实用新型也可以通过检测加热时间来控制第一NH3喷嘴1的启喷状态。
进一步的技术方案中，后处理系统还包括设置在SCRF与PNA之间的管道上的第三温度传感器T3；设置在排气管道上的第四温度传感器T4，用于控制第二NH3喷嘴2的闭环控制器与第三温度传感器T3或者第四温度传感器T4连接。第二NH3喷嘴2的启喷状态由T3或T4决定。
后处理系统还包括设置在SCR进口侧的第一NOX传感器3和设置在排气管道上的第二NOX传感器4，闭环控制器与第一NOX传感器3和第二NOX传感器4连接。两个NOX传感器分别安装在SCR前和ASC之后。第二NH3喷嘴2的喷射是基于上下游NOX传感器的控制，实现闭环控制，NOX排放的控制更加精确。
为了进一步优化上述技术方案，第一NH3喷嘴1和第二NH3喷嘴2均采用直接喷射气态NH3的固态氨系统。本方案采用固态氨系统直接喷射气态NH3，不需要混合器，有利于整体结构的紧凑设计，并杜绝尿素结晶的出现。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种发动机排气的后处理系统，其特征在于，包括：
用于将尾气中的NO氧化为NO2的柴油氧化催化器，所述柴油氧化催化器具有供尾气进入的进气管道；
进口端与所述柴油氧化催化器的出口端连接的SCRF；
设置在所述SCRF进口侧的第一NH3喷嘴(1)；
进口端与所述SCRF的出口端连接的PNA；
进口端与所述PNA的出口端连接的SCR；
设置在所述SCR进口侧的第二NH3喷嘴(2)；
设置在所述SCR出口端的氨捕集器，所述氨捕集器具有排气管道。
2.根据权利要求1所述的后处理系统，其特征在于，还包括：
设置在所述进气管道上的第一温度传感器(T1)；
设置在所述柴油氧化催化器与所述SCRF之间的管道上的第二温度传感器(T2)，用于控制所述第一NH3喷嘴(1)的开环控制器与所述第二温度传感器(T2)连接。
3.根据权利要求2所述的后处理系统，其特征在于，还包括：
设置在所述SCRF与所述PNA之间的管道上的第三温度传感器(T3)；
设置在所述排气管道上的第四温度传感器(T4)，用于控制所述第二NH3喷嘴(2)的闭环控制器与所述第三温度传感器(T3)或者所述第四温度传感器(T4)连接。
4.根据权利要求3所述的后处理系统，其特征在于，还包括设置在所述SCR进口侧的第一NOX传感器(3)和设置在所述排气管道上的第二NOX传感器(4)，所述闭环控制器与所述第一NOX传感器(3)和所述第二NOX传感器(4)连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的后处理系统，其特征在于，所述第一NH3喷嘴(1)和所述第二NH3喷嘴(2)均采用直接喷射气态NH3的固态氨系统。
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