CN209237722U - 一种用于发动机试验台架的尾气净化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于发动机试验台架的尾气净化装置，它包括：第一净化组件，第一净化组件包括串联设置的第一氧化型催化器DOC、第一壁流式颗粒捕集器CDPF、第一尿素混合机构以及第一选择性催化还原器SCR；与第一净化组件结构相似的第二净化组件；进气端组件，进气端组件包括连接在第一净化组件上游的第一进气管、连接在第二净化组件上游的第二进气管以及第一汇流箱，第一进气管和第二进气管的入口连接在第一汇流箱上；出气端组件；第二进气管上设置有第一阀门，进气端组件还包括连接在第一阀门和第二氧化型催化器DOC之间第二进气管上的第三进气管，第三进气管上设置有第二阀门。可将两组发动机试验台架分别连接在第一汇流箱和第三进气管同时处理。

Description

一种用于发动机试验台架的尾气净化装置

技术领域

本实用新型涉及一种尾气净化装置，特别是涉及一种用于发动机试验台架的尾气净化装置。

背景技术

柴油机因具有良好的经济性、优异的动力性和低CO、HC排放等优点，被广泛地用作汽车和工程机械的动力。发动机试验台架持续运行会产生污染物，其主要成分为碳氢化合物(CH)、一氧化碳(CO)、碳烟颗粒物(PM)、氮氧化合物(NOX)等。

现有的尾气处理方法主要是用氧化型催化器(DOC)将尾气中的碳氢化合物(CH)、一氧化碳(CO)净化；用催化型壁流式颗粒捕集器(CDPF)将碳烟颗粒物(PM)净化；用选择性催化还原器(SCR)将氮氧化合物(NOx)净化。通过氧化型催化器(DOC)、催化型壁流式颗粒捕集器(CDPF)、选择性催化还原器(SCR)的集成，实现对柴油发动机尾气的综合、高效净化，同时当尾气温度满足条件(≥280℃)时，壁流式颗粒捕集器内部捕集的碳烟颗粒会在催化剂作用下燃烧分解，实现系统的再生。

但是在各类发动机台架测试中心，一般同时存在多个发动机测试台架，且通常测试台架试验室空间相对狭小。以往的一套净化装置满足一个发动机尾气净化要求的模式存在成本高和安装空间不足的等问题。

实用新型内容

本实用新型目的是要提供一种用于发动机试验台架的尾气净化装置，使得一套尾气净化装置同时能满足多于一台发动机试验台架的需求。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型提供了一种用于发动机试验台架的尾气净化装置，它包括：

第一净化组件，所述第一净化组件包括串联设置的第一氧化型催化器DOC、第一壁流式颗粒捕集器CDPF、第一尿素混合机构以及第一选择性催化还原器SCR；

第二净化组件，所述第二净化组件包括串联设置的第二氧化型催化器DOC、第二壁流式颗粒捕集器CDPF、第二尿素混合机构以及第二选择性催化还原器SCR；

进气端组件，所述进气端组件包括连接在第一净化组件上游的第一进气管、连接在第二净化组件上游的第二进气管以及第一汇流箱，所述第一进气管和所述第二进气管的入口连接在第一汇流箱上；

出气端组件，所述出气端组件包括连接在第一净化组件下游的第一出气管、连接在第二净化组件下游的第二出气管以及第二汇流箱，所述第一出气管和所述第二出气管的出口连接在第二汇流箱上；

所述第二进气管上设置有第一阀门，所述进气端组件还包括连接在第一阀门和第二氧化型催化器DOC之间第二进气管上的第三进气管，所述第三进气管上设置有第二阀门。

优化地，它还包括控制组件，所述控制组件包括监测传感机构、控制处理机构以及执行机构，所述监测传感机构包括设置在装置中的温度传感器、压力传感器以及NOx传感器。

进一步地，第一氧化型催化器DOC和第二氧化型催化器DOC前端均设置有温度传感器以及压力传感器，第一壁流式颗粒捕集器CDPF和第二壁流式颗粒捕集器CDPF后端也均设置有温度传感器以及压力传感器。

进一步地，所述第一尿素混合机构包括第一混合管和设置在第一混合管上的第一尿素喷嘴，所述第二尿素混合机构包括第二混合管和设置在第二混合管上的第二尿素喷嘴，邻近所述第一尿素喷嘴以及所述第二尿素喷嘴的上游位置均设置有温度传感器和NOx传感器。

更进一步地，所述监测传感机构与控制处理机构的信号接收端相连接，所述控制处理机构的输出端与执行机构相连接。

优化地，所述第一选择性催化还原器SCR和所述第二选择性催化还原器SCR后端均设置有NOx传感器。

由于上述技术方案运用，本实用新型与现有技术相比具有下列优点：

本实用新型的用于发动机试验台架的尾气净化装置，由于设置有第一净化组件、第二净化组件进气端组件以及出气端组件，可以将第一发动机的尾气排放连接在第一汇流箱上，将第二发动机的尾气排放连接在第三进气管上，通过控制第一阀门和第二阀门可以控制多种模式的尾气净化，诸如单纯对第一发动机通过第一净化组件或第一净化组件与第二净化组件联合净化处理，诸如单独对第二发动机通过第二净化组件净化处理，诸如同时对第一发动机和第二发动机分别由第一净化组件和第二净化组件净化处理，从而实现对两台发动机进行净化处理；又可以通过增加类似第一净化组件或第二净化组件结构实现更多发动机的净化处理。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本实用新型的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本实用新型优选实施例的用于发动机试验台架的尾气净化装置的立体示意图；

图2是图1所示实施例的俯视图；

图3是图1所示实施中第一净化组件放大示意图；

图4是优选实施例中控制组件结构示意图；

其中，附图标记说明如下：

1、第一净化组件；11、第一氧化型催化器DOC；12、第一壁流式颗粒捕集器CDPF；13、第一尿素混合机构；131、第一混合管；132、第一尿素喷嘴；14、第一选择性催化还原器SCR；

2、第二净化组件；21、第二氧化型催化器DOC；22、第二壁流式颗粒捕集器CDPF；23、第二尿素混合机构；24、第二选择性催化还原器SCR；

3、进气端组件；31、第一进气管；32、第二进气管；33、第一汇流箱；34、第一阀门；35、第三进气管；36、第二阀门；

4、出气端组件；41、第一出气管；42、第二出气管；43、第二汇流箱；

5、控制组件；51、监测传感机构；511、温度传感器；512、压力传感器；513、NOx传感器；52、控制处理机构；53、执行机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1、图2所示，用于发动机试验台架的尾气净化装置一般性地可包括第一净化组件1、第二净化组件2、进气端组件3以及出气端组件4。

其中，第一净化组件1和第二净化组件2用于对发动机尾气进行处理，进气端组件3用于引入发动机尾气，出气端组件4用于将处理后的尾气排出。

第一净化组件1包括串联设置的第一氧化型催化器DOC11、第一壁流式颗粒捕集器CDPF12、第一尿素混合机构13以及第一选择性催化还原器SCR14。

第二净化组件2包括串联设置的第二氧化型催化器DOC21、第二壁流式颗粒捕集器CDPF22、第二尿素混合机构23以及第二选择性催化还原器SCR24。

以第一净化组件1为例，且将第一氧化型催化器DOC11简称为DOC，将第一壁流式颗粒捕集器CDPF12简称为CDPF，将第一尿素混合机构13简称为尿素混合机构，将第一选择性催化还原器SCR14简称为SCR，说明净化原理如下：

DOC是发动机尾气净化氧化反应的主要场所，CDPF拦截并存储、燃烧排气中的颗粒物(PM)。把柴油发动机排气先引入DOC中，在DOC段，发动机排气中的一氧化碳、碳氢化合物被氧化成无害的水和二氧化碳，一氧化氮被氧化成二氧化氮：

CO+1/2O₂→CO₂

[HC]+O₂→CO₂+H₂O

NO+1/2O2→NO₂

生成的二氧化氮在CDPF中可作为氧化剂氧化颗粒物(PM)，使颗粒物在CDPF中燃烧生成无害的二氧化碳和水等化合物，实现净化发动机尾气排放的目标，同时实现CDPF的被动再生功能：

[C]+2NO₂→CO₂+2NO

被动再生技术路线降低尾气排放时，CDPF被动再生是依靠发动机排气热量使颗粒物和二氧化氮(DOC段的反应产物)燃烧实现的。

尿素混合机构向尾气中喷洒雾状尿素，在高温尾气的作用下尿素溶液中的尿素迅速被加热至160℃以上进而分解，产生气态氨(NH₃)和缩二脲(CONH)，其中气态氨(NH₃)将在随后SCR载体上催化剂中的催化条件下与尾气中的氮氧化物(包括NO和NO₂)发生下列化学反应：

4NH₃+4NO+O₂＝4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂＝7N₂+12H₂O

在上述脱硝处理的同时，在高温和催化条件下，尾气混合气中的一氧化碳与氮氧化物(包括NO和NO₂)发生下列化学反应：

2CO+2NO+O₂＝2CO₂+N₂

4CO+2NO₂＝4CO₂+N₂

与此同时，气态氨(NH3)也与尾气中的二氧化硫发生如下化学反应，其反应式为：

SO₂+H₂O+xNH₃＝(HN₄)xH₂-xSO₃

得到亚硫酸铵中间产品，亚硫酸铵再进行氧化：

(NH₄)XH₂-XSO₃+1/2O₂+(2-x)NH₃＝(NH₄)2SO₄

这样实现了喷雾干燥法脱硫，脱硫后的终产物硫酸铵和尿素分解后的缩二脲会形成细小的固态颗粒混入柴油机尾气中。

第一净化组件1与第二净化组件2的结构相同。当然，根据需要处理发动机情况，第一净化组件1和第二净化组件2的结构还可以不相同。

进气端组件3设置在第一净化组件1和第二净化组件2前端，用于引入不同发动机的尾气排放。

如图1、图2，进气端组件3包括第一进气管31、第二进气管32、第一汇流箱33以及第三进气管35。

其中，第一汇流箱33用于连接第一发动机台架A的尾气排放口，第一汇流箱33中具有腔室。

第一进气管31和第二进气管32的入口连接进第一汇流箱33的腔室中，用于对第一发动机的尾气进行分流。

第一进气管31的出口连接在第一氧化型催化器DOC11上，第二进气管32的出口连接在第二氧化型催化器DOC21上。从而可以将第一发动机台架A的尾气分别导入第一净化组件1和第二净化组件2。

第二进气管32上设置有第一阀门34，为蝶阀，可手动控制开启。从而控制第一发动机的尾气是否进入第二净化组件2处理。

在第一阀门34与第二氧化型催化器DOC21之间的第二进气管32管壁，还连接有第三进气管35。第三进气管35用于连接第二发动机台架B的尾气排放口。且第三进气管35上设置有第二阀门36，为蝶阀，可手动开启，用于控制第三进气管35的开启与关闭。

针对各类发动机台架测试中心，选取发动机排量最大的台架作为尾气净化装置改造主体，即制得本实施例的用于发动机试验台架的尾气净化装置，将其他排量较小的发动机台架尾气引至尾气净化装置，通过管路分流与蝶阀控制，在一定范围内实现多台发动机台架共用一套尾气净化装置。已两台发动机台架(发动机台架A和发动机台架B)为例说明运行逻辑。

如图1(参见图2)，当第一汇流箱33所连接的发动机台架A运行时，若第一阀门34开启，第二阀门36关闭，则发动机台架A的尾气通过第一净化组件1和第二净化组件2实现尾气净化；当第一汇流箱33所连接的发动机台架A运行时，若第一阀门34关闭，无论第二阀门36开启或关闭，则发动机台架A的尾气通过第一净化组件1实现尾气净化；当第三进气管35所连接的发动机台架B运行时，第一阀门34关闭，第二阀门36开启，则发动机台架B的尾气通过第二净化组件2实现尾气净化；当第一汇流箱33所连接的发动机台架A和第三进气管35所连接的发动机台架B同时运行时，第一阀门34关闭，第二阀门36开启，则发动机台架A的尾气通过第一净化组件1实现尾气净化，发动机台架B的尾气通过第二净化组件2实现尾气净化。逻辑原理如表1所示。

表1

可根据情况增加第一净化组件1或第二净化组件2以及相应地配置进气端组件3可以实现更多发动机台架的同时进行尾气处理。

出气端组件4包括第一出气管41、第二出气管42以及第二汇流箱43。

其中，第一出气管41连接在第一净化组件1下游，与第一选择性催化还原器SCR14相连接；第二出气管42连接在第二净化组件2下游，与第二选择性催化还原器SCR24相连接。

第一出气管41和第二出气管42的出口连接在第二汇流箱43上，将尾气在第二汇流箱43中合并成一个出口排出。

本实施例用于发动机试验台架的尾气净化装置还包括控制组件5，方便于控制。

如图4所示，控制组件5包括监测传感机构51、控制处理机构52以及执行机构53。监测传感机构51包括设置在用于发动机试验台架的尾气净化装置多个位置处的温度传感器511、压力传感器512以及NOx传感器513。控制处理机构52主要为ECU(汽车专用微机控制器)。控制处理机构52主要为控制第一尿素喷嘴132和第二尿素喷嘴喷射器。

温度传感器511、压力传感器512以及NOx传感器513与控制处理机构52的信号接收端相连接，用于将监测到的数据传递给ECU；控制处理机构52(ECU)的输出端与执行机构53相连接，用于传递控制信号，可控制是否喷射尿素以及喷射尿素的量和速率。

如图3，第一氧化型催化器DOC11和第二氧化型催化器DOC21前端均设置有温度传感器511以及压力传感器512，第一壁流式颗粒捕集器CDPF12和第二壁流式颗粒捕集器CDPF22后端也均设置有温度传感器511以及压力传感器512。前、后端的两个压力传感器512可以监测压力差是否在一个允许的范围内，以判断CDPF的再生是否正常(若由于温度低而不能再生，即CDPF吸附的颗粒不能自动清除，这时颗粒会堵塞CDPF，造成压力增大)。前、后端的两个温度传感器511可以监测尾气温度，方便工作人员决策。

如图3，第一尿素混合机构13包括第一混合管131和设置在第一混合管131上的第一尿素喷嘴132。同理，第二尿素混合机构23包括第二混合管231和设置在第二混合管上的第二尿素喷嘴。

邻近第一尿素喷嘴132以及第二尿素喷嘴的上游位置均设置有温度传感器511和NOx传感器513。以判断进入SCR中的尾气温度和氮氧含量情况。

如图3，第一选择性催化还原器SCR14和第二选择性催化还原器SCR24(图中未示)后端均设置有NOx传感器513，以判断处理后尾气的NO_X浓度。

本实施例的用于发动机试验台架的尾气净化装置，具有如下优点：

1.所述的用于发动机试验台架的尾气净化装置，实现了多个发动机台架共用一个尾气净化装置，针对存在多个发动机台架测试试验室的使用环境，相比于一个发动机台架配一个尾气净化装置的净化方式，本实用新型所提供的用于发动机试验台架的尾气净化装置不受发动机台架数量的限制，可使多个发动机台架使用一套尾气净化装置进行尾气净化，减少了对安装空间的要求，降低了发动机台架测试试验室尾气改造的成本；

2.可实现对发动机台架尾气中碳氢化合物(CH)、一氧化碳(CO)、碳烟颗粒物(PM)、氮氧化合物(NOx)等污染物的综合净化；

3.可监控系统运行参数，包括尾气温度、尾气净化装置运行背压、尾气中NOx浓度等信息，为发动机台架测试提供辅助参数。

上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实用新型的保护范围，凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于发动机试验台架的尾气净化装置，其特征在于，它包括：

第一净化组件（1），所述第一净化组件（1）包括串联设置的第一氧化型催化器DOC（11）、第一壁流式颗粒捕集器CDPF（12）、第一尿素混合机构（13）以及第一选择性催化还原器SCR（14）；

第二净化组件（2），所述第二净化组件（2）包括串联设置的第二氧化型催化器DOC（21）、第二壁流式颗粒捕集器CDPF（22）、第二尿素混合机构（23）以及第二选择性催化还原器SCR（24）；

进气端组件（3），所述进气端组件（3）包括连接在第一净化组件（1）上游的第一进气管（31）、连接在第二净化组件（2）上游的第二进气管（32）以及第一汇流箱（33），所述第一进气管（31）和所述第二进气管（32）的入口连接在第一汇流箱（33）上；

出气端组件（4），所述出气端组件（4）包括连接在第一净化组件（1）下游的第一出气管（41）、连接在第二净化组件（2）下游的第二出气管（42）以及第二汇流箱（43），所述第一出气管（41）和所述第二出气管（42）的出口连接在第二汇流箱（43）上；

所述第二进气管（32）上设置有第一阀门（34），所述进气端组件（3）还包括连接在第一阀门（34）和第二氧化型催化器DOC（21）之间第二进气管（32）上的第三进气管（35），所述第三进气管（35）上设置有第二阀门（36）。

2.根据权利要求1所述用于发动机试验台架的尾气净化装置，其特征在于：它还包括控制组件（5），所述控制组件（5）包括监测传感机构（51）、控制处理机构（52）以及执行机构（53），所述监测传感机构（51）包括设置在装置中的温度传感器（511）、压力传感器（512）以及NOx传感器（513）。

3.根据权利要求2所述用于发动机试验台架的尾气净化装置，其特征在于：第一氧化型催化器DOC（11）和第二氧化型催化器DOC（21）前端均设置有温度传感器（511）以及压力传感器（512），第一壁流式颗粒捕集器CDPF（12）和第二壁流式颗粒捕集器CDPF（22）后端也均设置有温度传感器（511）以及压力传感器（512）。

4.根据权利要求2所述用于发动机试验台架的尾气净化装置，其特征在于：所述第一尿素混合机构（13）包括第一混合管（131）和设置在第一混合管（131）上的第一尿素喷嘴（132），所述第二尿素混合机构（23）包括第二混合管（231）和设置在第二混合管上的第二尿素喷嘴，邻近所述第一尿素喷嘴（132）以及所述第二尿素喷嘴的上游位置均设置有温度传感器（511）和NOx传感器（513）。

5.根据权利要求4所述用于发动机试验台架的尾气净化装置，其特征在于：所述监测传感机构（51）与控制处理机构（52）的信号接收端相连接，所述控制处理机构（52）的输出端与执行机构（53）相连接。

6.根据权利要求1所述用于发动机试验台架的尾气净化装置，其特征在于：所述第一选择性催化还原器SCR（14）和所述第二选择性催化还原器SCR（24）后端均设置有NOx传感器（513）。