CN211549817U - 一种机车牵引柴油机的尾气处理装置及机车 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种机车牵引柴油机的尾气处理装置及机车，所述机车牵引柴油机的尾气处理装置，包括柴油颗粒捕捉器DPF和催化还原反应系统SCR，且SCR位于DPF的上游，由于同时包括以上两种结构，在需要满足特定排放标准时，若SCR中还有C颗粒需要进行进一步降低含量，可以通过DPF装置，过滤尾气中的C颗粒，从而进一步降低C颗粒含量。

Description

一种机车牵引柴油机的尾气处理装置及机车

技术领域

本实用新型涉及尾气处理技术领域，尤其涉及一种机车牵引柴油机的尾气处理装置及机车。

背景技术

柴油机尾气排放的有毒有害物质主要有CH、NO_X、CO和C颗粒物等，各国的排放法规都对其进行了限制，而且执行的标准也不断提升。柴油机降低排放的技术主要是靠柴油机内部燃料的燃烧控制技术和增加尾气处理装置两种方式实现的。国内柴油汽车行业为降低排放，满足更高标准的排放要求，大都需要在尾气排放管路中加装尾气处理装置，常用的是柴油颗粒捕捉器(简称DPF，以下同，主要是吸收尾气中C颗粒物)和催化还原反应系统(简称SCR，以下同。主要是降低尾气中CH和NO_X的含量)，依据柴油机的具体情况选择其中之一。国内轨道交通内燃机车市场，由于排放法规并未对其使用的柴油机排放进行国3以上强制性的排放规定，故轨道内燃机车柴油机基本没有排气后处理装置。

但是对于欧洲等发达国家，轨道交通内燃机车的排放是严格规定的，而且标准也逐步提升。例如，欧盟国家铁路牵引用柴油机排放现阶段是必须达到铁路EU IIIB以上的，因此，必须采用适当的柴油机后处理技术和设备，才能够达到排放要求。通常，一款满足特定标准排放要求的柴油机一般都包括自己原装的尾气后处理装置，如SCR或DPF，而并不需要再增加其他的处理装置。

但是，对于排放标准更加严格的情况，现有技术中的尾气处理装置并不能满足。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提供一种机车牵引柴油机的尾气处理装置及机车，以解决现有技术中在尾气排放标准更加严格时，无法满足需求的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种机车牵引柴油机的尾气处理装置，包括：

柴油颗粒捕捉器、催化还原反应系统；

其中，所述催化还原反应系统位于所述柴油颗粒捕捉器的上游。

优选地，还包括加热器，所述加热器位于所述催化还原反应系统和所述柴油颗粒捕捉器之间。

优选地，所述加热器为电加热器。

优选地，所述电加热器为三级加热器。

优选地，所述电加热器为功率可调节电加热器。

优选地，所述电加热器包括至少三个加热电阻，所述至少三个加热电阻分别并联在所述柴油颗粒捕捉器和所述催化还原反应系统中。

优选地，还包括电控单元，所述电控单元分别与所述柴油颗粒捕捉器、所述催化还原反应系统和所述电加热器相连，用于控制所述柴油颗粒捕捉器、所述催化还原反应系统和所述电加热器运作。

优选地，还包括尾气温度传感器，所述尾气温度传感器与所述电控单元相连，并用于采集所述柴油颗粒捕捉器出气管的温度。

优选地，还包括尾气压差传感器，用于采集柴油颗粒捕捉器的前端进气和后端尾气的压力差。

优选地，还包括电源接触器，所述电源接触器与所述电控单元相连；

所述电源接触器的一端与所述机车的辅助电源相连，另一端与所述电加热器相连，用于在所述电控单元的控制下，导通或断开所述辅助电源与所述电加热器之间的电路。

本实用新型还提供一种机车，包括：上面任意一项所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置。

经由上述的技术方案可知，本实用新型提供的机车牵引柴油机的尾气处理装置，包括柴油颗粒捕捉器DPF和催化还原反应系统SCR，且SCR位于DPF的上游，由于同时包括以上两种结构，在需要满足特定排放标准时，若SCR中还有C颗粒需要进行进一步降低含量，可以通过DPF装置，过滤尾气中的C颗粒，从而进一步降低C颗粒含量。本实用新型中所述的特定排放标准主要是指：排放的有害物质含量不高于某一标准至，并非将该种有害物质排放降低至零。

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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种机车牵引柴油机的尾气处理装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种具体的尾气处理装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种电加热器控制装置结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的清洁过程的逻辑原理图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅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。

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种机车牵引柴油机的尾气处理装置结构示意图，所述尾气处理装置包括：

柴油颗粒捕捉器DPF、催化还原反应系统SCR；

其中，所述催化还原反应系统位于所述柴油颗粒捕捉器的上游。也就是说，在SCR装置后再重新增加一个DPF装置，以便于对SCR尾气中携带的C颗粒含量进一步降低。

需要说明的是，由于尾气经过SCR之后，温度已经大幅降低，进入DPF的C颗粒被捕获之后，沉积在过滤层上，无法有效燃烧，会逐步导致DPF过滤层被堵塞，从而影响柴油机功率发挥。

为了解决上述问题，本实用新型实施例中还提供加热器，所述加热器设置在所述催化还原反应系统和所述柴油颗粒捕捉器之间，通过加热器对SCR尾气管中的尾气进行加热，从而提高进入DPF的尾气温度。

本实施例中不限定加热器的具体方式，可选的，加热器可以为电加热器。需要说明的是，本实施例中不限定电加热器的具体结构，可选的，为了使得电加热器可以根据尾气温度进行功率调节，本实施例中所述电加热器为功率可调节的电加热器，可以实现三级及以上的功率调节。也即，电加热器包括至少三个加热电阻，所述至少三个加热电阻分别并联在所述柴油颗粒捕捉器和所述催化还原反应系统中。通过调节加入到电路中的加热电阻的个数，实现功率的调节。

为避免功率可调范围过多，造成电控单元的控制逻辑较为复杂，本实施例中所述电加热器为三级加热器。

为实现上述目的，可以根据尾气温度对电加热器功率进行调节，本实施例中尾气处理装置还包括：电控单元，所述电控单元分别与所述柴油颗粒捕捉器、所述催化还原反应系统和所述电加热器相连，用于控制所述柴油颗粒捕捉器、所述催化还原反应系统和所述电加热器运作。以及尾气温度传感器，所述尾气温度传感器与所述电控单元相连，并用于采集所述柴油颗粒捕捉器出气管的温度。

本实施例中尾气处理装置还可以包括：尾气压差传感器，用于采集柴油颗粒捕捉器的前端进气和后端尾气的压力差，用于判断清理过程是否完成。

具体上述尾气处理装置可以如图2中所示，图2为本实用新型实施例提供的一种具体的尾气处理装置结构示意图，所述尾气处理装置包括：

柴油发电机组1、发电机2、柴油机3、第一排烟管4、SCR系统5、电加热器6、过滤层7、第二排烟管8、尾气温度传感器9、尾气压差传感器10、DPF装置11、电源接触器12、机车辅助电源13和机车电控单元CCU14。连接关系也如图2中所示。

另外，所述尾气处理装置还可以包括电源接触器，用作电加热器的供电开关。所述电源接触器与所述电控单元相连；

所述电源接触器的一端与所述机车的辅助电源相连，另一端与所述电加热器相连，用于在所述电控单元的控制下，导通或断开所述辅助电源与所述电加热器之间的电路。

请参见图3，图3为本实用新型实施例提供的一种电加热器控制装置结构示意图，通过尾气温度传感器9、尾气压差传感器10采集对应的温度信号和压差信号，发送给电控单元，也即机车电控单元CCU14，然后电控单元控制电源接触器12的导通或关断，从而实现电加热器的启动和关闭，对SCR的排气进行加热或停止加热。

上述图2所示的尾气处理装置的具体工作原理包括：

柴油发电机组1工作后，柴油机3产生的尾气经过第一排烟管4、SCR后处理系统5、DPF装置11中的电加热器6和过滤层7，最后经过第二排烟管8排向大气。

经过DPF装置11后，尾气中的C颗粒浓度进一步降低。

当DPF中C颗粒随着应用逐渐累积到一定程度后，会导致DPF装置11前端进气和后端排气的压力差增大，这个差值由尾气压差传感器10采集。当压差值小于允许的最大之后，提示机车进行尾气DPF清理：机车控制单元CCU14发出提示，人员操作机车停车，并启动工作开关，于是柴油机回到怠速状态，闭合控制电源接触器12的信号，电加热器6工作；尾气温度升高到合适温度，同时DPF装置11的过滤层7中累积的C颗粒在合适的温度下发生有效的物理燃烧和化学反应，大部分转化为CO₂，从而达到清理DPF装置中沉积物的效果。在清理过程中，尾气温度传感器9监控尾气温度：当温度高于最大值时，机车控制单元CCU14发出断开控制电源接触器12的信号，电加热器6不工作；而当温度低于最小值时，机车控制单元CCU14发出再次闭合控制电源接触器12的信号，实现尾气温度在合理的范围之内，保证清理效果，防止高温风险。

当尾气压差传感器10值高于最小允许值时，整个DPF清洁过程结束。

具体流程可以参见图4，其中，图4为本实用新型实施例提供的清洁过程的逻辑原理图。

本实用新型提供的机车牵引柴油机的尾气处理装置，包括柴油颗粒捕捉器DPF和催化还原反应系统SCR，且SCR位于DPF的上游，由于同时包括以上两种结构，在需要满足特定排放标准时，若SCR中还有C颗粒需要进行进一步降低含量，可以通过DPF装置，过滤尾气中的C颗粒，从而进一步降低C颗粒含量。

基于相同的发明构思，本实用新型实施例还提供一种机车，所述机车包括尾气处理装置，所述尾气处理装置为上面实施例中所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置。

本实用新型实施例提供的尾气处理装置，可以进一步降低具有SCR后处理系统柴油机的尾气中C颗粒的方案，实现C颗粒排放进一步降低，从而大大改善空气质量，尤其是当柴油机车在隧道内长时间作业时，大幅降低C颗粒物对人身的损害；DPF装置可以实现在车上的有效清理，不需要经常拆卸下来维护和清理；其中，DPF装置的C颗粒清理采用电加热提升尾气温度的方法，并有电源接触器依据温度传感器的实测温度实现供电通、断控制，具有很高的安全性；DPF装置的清洁过程在机车停车、柴油机回到怠速(最低允许转速)的情况下进行，可以降低清洁过程中的噪音和柴油机燃油消耗；DPF装置的清洁加热电源由柴油机怠速工作时提供，无需要外接电源。

需要说明的是，本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

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 (11)

1.一种机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，包括：

柴油颗粒捕捉器、催化还原反应系统；

其中，所述催化还原反应系统位于所述柴油颗粒捕捉器的上游。

2.根据权利要求1所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，还包括加热器，所述加热器位于所述催化还原反应系统和所述柴油颗粒捕捉器之间。

3.根据权利要求2所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，所述加热器为电加热器。

4.根据权利要求3所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，所述电加热器为三级加热器。

5.根据权利要求4所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，所述电加热器为功率可调节电加热器。

6.根据权利要求4所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，所述电加热器包括至少三个加热电阻，所述至少三个加热电阻分别并联在所述柴油颗粒捕捉器和所述催化还原反应系统中。

7.根据权利要求6所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，还包括电控单元，所述电控单元分别与所述柴油颗粒捕捉器、所述催化还原反应系统和所述电加热器相连，用于控制所述柴油颗粒捕捉器、所述催化还原反应系统和所述电加热器运作。

8.根据权利要求7所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，还包括尾气温度传感器，所述尾气温度传感器与所述电控单元相连，并用于采集所述柴油颗粒捕捉器出气管的温度。

9.根据权利要求8所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，还包括尾气压差传感器，用于采集柴油颗粒捕捉器的前端进气和后端尾气的压力差。

10.根据权利要求9所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置，其特征在于，还包括电源接触器，所述电源接触器与所述电控单元相连；

所述电源接触器的一端与所述机车的辅助电源相连，另一端与所述电加热器相连，用于在所述电控单元的控制下，导通或断开所述辅助电源与所述电加热器之间的电路。

11.一种机车，其特征在于，包括：

权利要求1-10任意一项所述的机车牵引柴油机的尾气处理装置。

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