CN216240876U - 一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统及车辆，涉及汽车尾气处理领域，汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统包括SCR反应器和冷却循环回路，所述冷却循环回路上设置有内部流通有冷却液的冷却单元以及用于泵送所述冷却循环回路内的所述冷却液的泵；所述冷却单元设置在所述SCR反应器的外周或所述SCR反应器的进气端。本实用新型能够解决汽油机在中高负荷下稀薄燃烧，因排气温高SCR系统无法处理氮氧化物的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车尾气处理领域，特别是涉及一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统及车辆。
背景技术
汽油稀薄燃烧是实现高热效率的主要途径，但是现有的传统燃油车的后处理系统已经无法适应稀薄燃烧技术的应用。传统燃油车的的稀薄燃烧后处理主要通过柴油机使用的LNT和SCR系统来进行，其中，LNT系统通过吸附及施放转换的方式来对氮氧化物进行处理，但是在汽油发动机燃烧模式的浓稀切换中，LNT系统需要经过转换过程以适应汽油发动机燃烧模式的浓稀切换，导致油耗增加；传统柴油机的SCR系统，对于温度区间的要求比较高，汽油机稀薄燃烧在接近大负荷区域，因为燃烧稳定性的要求，稀燃比无法做到很高，导致排温较高，虽然低于传统的汽油机，但是依然高于柴油机的排气温度，导致传统的SCR系统无法产生效果。
其中，传统的SCR系统的主要工作温度在250℃-500℃之间，在此温度区间内SCR系统能够实现较高的转换效率，但是一旦离开这个温度区间，SCR系统的转换效率将出现急剧下降，导致排放超标；而汽油机稀薄燃烧技术，在进入中高负荷运行的时候，因为燃烧稳定性的要求，导致排气温度要高于柴油机，传统的SCR系统在中高负荷时无法转换氮氧化物。
实用新型内容
本实用新型的一个目的是要提供一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统机车辆，解决汽油机在中高负荷下稀薄燃烧，因排气温高SCR系统无法处理氮氧化物的问题。
本实用新型一个进一步的目的是要使得汽油机稀薄燃烧汽车的尾气处理更为简单。
特别地，本实用新型提供了一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，包括SCR反应器和冷却循环回路，所述冷却循环回路上设置有内部流通有冷却液的冷却单元以及用于泵送所述冷却循环回路内的所述冷却液的泵；
所述冷却单元设置在所述SCR反应器的外周或所述SCR反应器的进气端。
进一步地，所述冷却单元为横截面呈环形且包覆于SCR反应器的壳体的腔体。
进一步地，所述腔体包括厚度相异的两段，且位于后段的腔体的厚度大于位于前段的腔体。
进一步地，所述SCR反应器内设有的催化剂模块，且所述催化剂模块的前端面与所述SCR反应器的前端面之间具有设定距离；所述腔体的后段包覆于所述催化剂模块的周缘。
进一步地，位于后段的所述腔体设有冷却液入口和冷却液出口，所述泵连通所述冷却液入口和冷却液出口。
进一步地，所述SCR反应器前端连通第二SCR管道，所述冷却单元为设于所述第二SCR管道内的冷却翅片，冷却翅片中空形成用于流通冷却液的腔体。
进一步地，所述冷却循环回路穿过所述第二SCR管道以连通所述冷却翅片和所述泵。
进一步地，所述SCR反应器的后端设有第一氮氧传感器，所述SCR反应器的前端设有第二氮氧传感器和温度传感器，所述第一氮氧传感器、所述第二氮氧传感器和所述温度传感器均连接控制器，所述控制器还连接所述泵。
进一步地，所述SCR反应器内还设有SCR搅拌器。
特别地，本实用新型还提供了一种车辆，包括上述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统。
根据本实用新型的一个实施例所公开的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，在SCR反应器的外周或SCR反应器的进气端设置冷却单元，能够在需要时通过冷却介质冷却SCR反应器，进而维持SCR系统处于高效处理温度区间，避免SCR系统的转换效率急剧下降，进而整个系统能够涵盖更宽的汽油机稀燃运行区间，实现在全发动机运行的情况下，SCR系统都可以高效的处理氮氧化物。
进一步地，本实用新型的一个或多个实施例所公开的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，还能够结合氮氧传感器和温度传感器自动决定冷却液驱动装置的运行状态，自动维持系统的高效处理温度区间。
进一步地，本实用新型的一个实施例所公开的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，在SCR管道内设置冷却翅片，并将冷却循环管路连通冷却翅片以降低其温度，能够降低进入SCR反应器的尾气的温度，维持整个系统处于高效率的尾气处理效率。
根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型的上述以及其他目的、优点和特征。
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是根据本实用新型一个实施例的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统的示意性剖视图；
图2是根据本实用新型一个实施例的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统的示意性剖视图。
图中：
1-SCR反应器；
11-夹层；
21-第二SCR管道；
22-第一SCR管道；
31-第一氮氧传感器；
32-第二氮氧传感器；
33-温度传感器；
4-冷却液驱动装置；
5-SCR搅拌器；
6-催化剂模块；
7-冷却翅片。
具体实施方式
图1是根据本实用新型一个实施例的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统的示意性剖视图，图1中右端为进气端，左端为出气端。汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统一般性地可包括SCR反应装置和冷却循环回路，冷却循环回路上设置有冷却单元和泵，其中冷却单元内部流通有冷却液，冷却单元通过换热的方式能够给SCR反应装置降温，泵用于泵送冷却循环回路内的冷却液以加强冷却液的对流。
根据一个实施例，SCR反应装置至少包括的SCR反应器1，SCR反应器1的壳体和外壁之间设有夹层11，夹层11内形成一用于供冷却液运行的腔体作为冷却单元，该腔体横截面呈环形且包覆于SCR反应器的壳体，冷却循环回路包括冷却管路，冷却管路连通夹层11，从而泵通过冷却管路连通该腔体，当SCR反应器1温度升高时，泵的驱动冷却液沿着腔体和冷却管道循环流动，辅助SCR系统散热，进而维持SCR系统处于高效处理温度区间，避免SCR系统的转换效率急剧下降。
根据一个实施例，请参考图1，SCR反应器1呈圆柱状，其内部形成一的用于反应的腔体。SCR反应器作为SCR系统的一部分，为还原反应提供反应场所，因此SCR反应器1内盛装有还原剂和催化剂，一般还原剂可以选择液氨、尿素和氨水，催化剂一般性以不锈钢金属板压成的金属网为基材，将TiO2、V2O5等的混合物黏附在不锈钢网上，经过压制、锻烧后，将催化剂板组装成催化剂模块6，该催化剂模块6放置于SCR反应器1内，且催化剂模块的前端面与所述SCR反应器的前端面之间具有设定距离；所述腔体的后段包覆于所述催化剂模块的周缘。
根据一个实施例，SCR反应器1的外壁呈圆筒状，外壁设有夹层11，夹层11用于存储冷却液。本实施例中该夹层11的厚度还可以根据温度调控的不同而改变；以适应SCR反应器内温度变化，具体的，该腔体包括厚度相异的两段，且位于后段的腔体的厚度大于位于前段的腔体，即腔体的后段包覆于催化剂模块的周缘，从而位于SCR反应器1后端的催化剂模块6外围冷却单元能够冷却更多的热量；位于后段的腔体设有冷却液入口和冷却液出口，泵连通所述冷却液入口和冷却液出口。在一些实施例中，夹层11的厚度是均一的。需要解释的是，由于SCR反应器1的外壁需要承担来自于的催化剂模块6的重量，因此在一些实施例中，SCR反应器1的外壁夹层11中还可以设有用于增加强度的支架。
根据一个实施例，冷却管路为具有固定形状的硬质材料制作的管路，例如的管路的整体形状呈C形或U形或螺旋状，以便于经过增大管路的表面积，有利于的管路中的冷却液与外界交换热量。冷却管路的两端均连通所述夹层11，在连接的过程中保持冷却管路和夹层11之间的密封性，防止冷却液溢出。
根据一个实施例，泵可以选择水泵，水泵设于冷却管路以驱动冷却管路内的冷却液流动。在其他实施例中，泵还可以选择其他形式的能够推动液体流动的装置，例如从外部驱动的叶轮、弹性囊等，当使用弹性囊时，弹性囊设于冷却管路上，两端连接于冷却管路，通过外部力量的作用使得弹性囊由一端至另一端周期性地收缩进而实现对液体的驱动。
根据一个实施例，为了便于自动判断并启闭泵，SCR反应器1的后端设有第一氮氧传感器31，SCR反应器1的前端设有第二氮氧传感器32和温度传感器33，第一氮氧传感器31、第二氮氧传感器32和温度传感器33均连接控制器，控制器还连接泵。请参考图1，以图1中的右端为前端，左端为后端。
在具体使用过程中，在汽油机稀燃工作时，控制器实时接收SCR反应器1前端的温度传感器33、第一氮氧传感器31、第二氮氧传感器32的监测信号，当温度传感器33反馈进入SCR反应器1的气体温度高于最高温度目标值，且第一氮氧传感器31、第二氮氧传感器32传感器反馈显示催化剂模块6的反应效率降低时，控制器命令泵工作，泵驱动冷却液在夹层11内的腔室以及冷却管路中流动，降低催化剂模块6的温度，使催化剂模块6的温度适合于SCR系统的高效处理要求；当控制器根据第一氮氧传感器31和第二氮氧传感器32的数据判断催化剂模块6的反应效率达到预设目标后，控制器命令泵维持当前工作状态，保持催化剂模块6的温度；
当控制器收到温度传感器33测得的温度降低且未达到最低温度目标值时，判断进入SCR反应器1的气体温度降低，且控制器根据第一氮氧传感器31和第二氮氧传感器32的数据判断催化剂模块6的反应效率未达到预设目标后，控制器命令泵降低转速或停止工作；当控制器收到温度传感器33测得的温度降低且达到最低温度目标值时，判断进入SCR反应器1的气体温度降至最佳温度范围以下，控制器命令泵停止工作；
当控制器收到温度传感器33测得的温度升高且未达到最高温度目标值时，判断进入SCR反应器1的气体温度升高，且控制器根据第一氮氧传感器31和第二氮氧传感器32的数据判断催化剂模块6的反应效率未达到预设目标后，控制器命令泵提高转速。
根据一个实施例，SCR反应器1内还设有SCR搅拌器5，且SCR反应器1的两端均连通SCR管道，位于SCR反应器1后端的为第二SCR管道21，位于SCR反应器1前端的为第一SCR管道22，在此不再赘述。
图2根据本实用新型又一个实施例的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统的示意性剖视图，图2中右端为进气端，左端为出气端。与实施例1不同的是，在该实施例中，第一SCR管道22内还设有冷却翅片7，冷却翅片7内中空，中空部分形成的腔体用于冷却液流动，冷却管路两端均连通冷却翅片内中空部分形成的腔体；冷却循环回路包括冷却管路，冷却管路穿过第一SCR管道22以连通冷却翅片和泵。
根据一个实施例，上述的冷却翅片7采用两端封闭的翅片管，包括多个子冷却翅片7，多个子冷却翅片7均连接于一管道从而构成翅片管。在SCR管道内设置冷却翅片7，在SCR管道的夹层中设置冷却介质，能够降低进入SCR反应器的尾气的温度，维持整个系统处于高效率的尾气处理效率。
特别地，本实用新型还公开了一种车辆，包括所述的任意一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。
Claims (10)
1.一种汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，包括SCR反应器和冷却循环回路，所述冷却循环回路上设置有内部流通有冷却液的冷却单元以及用于泵送所述冷却循环回路内的所述冷却液的泵；
所述冷却单元设置在所述SCR反应器的外周或所述SCR反应器的进气端。
2.根据权利要求1所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述冷却单元为横截面呈环形且包覆于SCR反应器的壳体的腔体。
3.根据权利要求2所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述腔体包括厚度相异的两段，且位于后段的腔体的厚度大于位于前段的腔体。
4.根据权利要求3所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述SCR反应器内设有的催化剂模块，且所述催化剂模块的前端面与所述SCR反应器的前端面之间具有设定距离；所述腔体的后段包覆于所述催化剂模块的周缘。
5.根据权利要求3所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，位于后段的所述腔体设有冷却液入口和冷却液出口，所述泵连通所述冷却液入口和冷却液出口。
6.根据权利要求1所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述SCR反应器前端连通第一SCR管道，所述冷却单元为设于所述第一SCR管道内的冷却翅片，冷却翅片中空形成用于流通冷却液的腔体。
7.根据权利要求6所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述冷却循环回路穿过所述第一SCR管道以连通所述冷却翅片和所述泵。
8.根据权利要求1所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述SCR反应器的后端设有第一氮氧传感器，所述SCR反应器的前端设有第二氮氧传感器和温度传感器，所述第一氮氧传感器、所述第二氮氧传感器和所述温度传感器均连接控制器，所述控制器还连接所述泵。
9.根据权利要求1所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统，其特征在于，所述SCR反应器内还设有SCR搅拌器。
10.一种车辆，包括如权利要求1～9任意一项所述的汽油机稀薄燃烧尾气后处理系统。
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