CN211819601U - 一种实现燃气发动机超低排放的控制系统 - Google Patents

一种实现燃气发动机超低排放的控制系统 Download PDF

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朱赞
邓远海
董伟
官维
李琼华
张松
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Abstract

本实用新型公开了一种实现燃气发动机超低排放的控制系统,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、颗粒捕集器、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。本实用新型通过增加氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原催化器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氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原催化器和氨捕集器对尾气的转化率,可以实现超低排放的目的。

Description

一种实现燃气发动机超低排放的控制系统
技术领域
本实用新型涉及尾气处理,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。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足,本实用新型的目的是提供一种实现燃气发动机超低排放的控制系统。
本实用新型的技术方案是: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。
进一步地,所述电动气泵、控制阀之间的补气管上设有储气罐。
进一步地,所述储气罐的输入端、输出端分别设有单向阀。
进一步地,所述控制器为发动机ECU。
有益效果
本实用新型与现有技术相比,具有的优点为:本实用新型通过在三元催化器与氨捕集器之间增加氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原催化器,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空气可以提高氧气含量,从而可以提高氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原催化器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为本实用新型的结构示意图。
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实用新型做进一步的说明。
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、颗粒捕集器DPF,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。通过在三元催化器TWC与氨捕集器ASC之间增加氧化催化器DOC、选择性催化还原催化器SCR、颗粒捕集器DPF,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,对三元催化器TWC排出的尾气补充空气可以提高氧气含量,从而可以提高氧化催化器DOC、选择性催化还原催化器SCR、颗粒捕集器DPF和氨捕集器ASC对尾气的转化率,可以实现超低排放的目的。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。
本实用新型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。
以上仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出对于本领域的技术人员来说,在不脱离本实用新型结构的前提下,还可以作出若干变形和改进,这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。

Claims (7)

1.一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)。
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)。
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)。
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)。
5.根据权利要求4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,所述电动气泵(4)、控制阀(6)之间的补气管(5)上设有储气罐(7)。
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系统,其特征在于,所述储气罐(7)的输入端、输出端分别设有单向阀(8)。
7.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系统,其特征在于,所述控制器为发动机ECU。
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