CN220081530U - 一种发动机尾气处理系统和发动机 - Google Patents
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Abstract
一种发动机尾气处理系统，该系统用于处理由发动机的排气管排出的尾气，排气管的出气端安装有消音器；其包括：催化转换器、控制器输入信号传感器、风机和控制器，所述催化转换器安装在所述消音器内；所述控制器输入信号传感器输出控制器输入信号；所述风机的出气口通过导风管连通至发动机的排气管；所述控制器与所述控制器输入信号传感器信号连接，所述控制器与所述风机电连接，所述控制器接收来自控制器输入信号传感器的信号，并根据所述信号控制所述风机的转速。发动机高负荷运行时节气门开度或发电机组的电流大，同时发动机需要氧气多，这时风机转速高，补气量多，使催化转换器氧化反应转换效率大大提高来降低发动机尾气排放。
Description
技术领域
本申请涉及发动机尾气排放控制技术领域，特别是涉及一种发动机尾气处理系统，以及包括该发动机尾气处理系统的发动机。
背景技术
随着科技的进步，对环境保护要求也越来越高。目前各国对发动机尾气的排放也实行了更加严格的管控，美国UL2201法规要求发电机组每小时CO加权排放量要小于等于150g/h，目前发电机组(有发动机带动)每小时CO加权排放量远远大于150g/h。与排气管连接的催化转换器可以降低废气中的污染物质(主要降低尾气中CO、HC、NOx等)，催化转换器内污染物被氧化反应，上述氧化反应需要氧气来促使反应进行，现有的催化转换器通常安装在与排气管连通的消音器内，消音器内的氧气量不足，降低了催化转换器内氧化反应的转换效率，使尾气中的污染物质去除效率低，无法满足尾气排放的环保要求。
本申请内容
本申请的目的在于提供一种发动机尾气处理系统，以及一种发动机，以实现降低发动机尾气中污染物质(主要降低尾气中CO、HC、NOx等)含量的目的。
为实现上述目的，本申请提供一种发动机尾气处理系统，所述系统用于处理由发动机的排气管排出的尾气，排气管的出气端安装有消音器；其包括：催化转换器、控制器输入信号传感器、风机和控制器，所述催化转换器安装在所述消音器内；所述控制器输入信号传感器输出控制器输入信号；所述风机的出气口通过导风管连通至发动机的排气管；所述控制器与所述控制器输入信号传感器信号连接，所述控制器与所述风机电连接，所述控制器接收来自控制器输入信号传感器的信号，并根据所述信号控制所述风机的转速。
本申请如上所述的发动机尾气处理系统，进一步地，所述排气管包括第一分段和第二分段，所述第一分段的一端连接所述风机，所述第一分段的另一端连接单向阀的进气端，所述第二分段的一端连接所述排气管，所述第二分段的另一端连接单向阀的出气端。
本申请如上所述的发动机尾气处理系统，进一步地，所述控制器输入信号传感器为节气门位置传感器，所述节气门位置传感器用于检测发动机的节气门开度；所述节气门开度与风机的转速成正比关系。
本申请如上所述的发动机尾气处理系统，进一步地，所述控制器输入信号传感器为发电机电流检测器，所述发电机电流检测器用于检测与发动机连接的发电机组的电流；所述发电机组的电流与风机的转速成正比关系。
本申请如上所述的发动机尾气处理系统，进一步地，所述消音器内部设置有安装隔板，所述催化转换器固定在所述安装隔板上。
为实现上述目的，本申请还提供一种发动机，其包括：发动机，所述发动机的排气口位置安装有排气管，所述排气管的出气端安装有消音器，以及包括催化转换器、控制器输入信号传感器、风机和控制器的发动机尾气处理系统；所述催化转换器安装在所述消音器内；所述控制器输入信号传感器输出控制器输入信号；所述风机的出气口通过导风管连通至发动机的排气管；所述控制器与所述控制器输入信号传感器信号连接，所述控制器与所述风机电连接，所述控制器接收来自控制器输入信号传感器的信号，并根据所述信号控制所述风机的转速。
本申请如上所述的发动机，进一步地，所述排气管包括第一分段和第二分段，所述第一分段的一端连接所述风机，所述第一分段的另一端连接单向阀的进气端，所述第二分段的一端连接所述排气管，所述第二分段的另一端连接单向阀的出气端。
本申请如上所述的发动机，进一步地，所述控制器输入信号传感器为节气门位置传感器，所述节气门位置传感器用于检测发动机的节气门开度；所述节气门开度与风机的转速成正比关系。
本申请如上所述的发动机，进一步地，所述控制器输入信号传感器为发电机电流检测器，所述发电机电流检测器用于检测与发动机连接的发电机组的电流；所述发电机组的电流与风机的转速成正比关系。
本申请如上所述的发动机，进一步地，所述消音器内部设置有安装隔板，所述催化转换器固定在所述安装隔板上。
发动机高负荷运行时节气门开度大或发电机组的电流大，同时发动机需要氧气多，这时风机转速高，补气量多，使催化转换器氧化反应转换效率大大提高来降低发动机尾气排放。发动机低负荷时节气门开度小或发电机组的电流小，这里需要氧气量少，风机转速低，补气量少；如果还是大量补充空气，这时空燃比偏稀会产生NOx，同时大量的空气会降低催化器的进气温度，这样催化器的转换效率会降低。
附图说明
为了更清楚地说明本申请，下面将对本申请的说明书附图进行描述和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅说明了本申请的一些示例性实施方案的某些方面，对于本领域普通技术人员来说，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它的附图。
图1为本申请一种实施例的发动机示意图；
图2为本申请一种实施例的节气门位置传感器和控制器示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、发动机，2、排气管，3、消音器，4、催化转换器，5、风机，6、控制器，7、导风管，71、第一分段，72、单向阀，73、第二分段，8、信号线，9、控制线，10、节气门位置传感器。
具体实施方式
以下参照附图详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本公开透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本公开的范围。应注意到：除非另有说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值等应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。
本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能。
本公开使用的所有术语(包括技术术语或者科学术语)与本公开所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本文有明确地这样定义。
对于本部分中未详细描述的部件、部件的具体型号等参数、部件之间的相互关系以及控制电路，可被认为是相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
发动机尾气中的污染物质主要包括CO、HC、NOx等，产生这些物质的原因之一是在发动机内未实现完全燃烧，这些污染物质直接排放到大气会对大气造成污染。其中一种处理上述污染物质的方式是使上述污染物在催化转换器被彻底氧化，如CO氧化为CO2，以降低对大气所造成的污染。
结合图1和图2所示，说明本申请一种实施例的发动机尾气处理系统，该系统用于处理由发动机1的排气管2排出的尾气，排气管2的出气端安装有消音器3；上述发动机可以是汽油发动机、柴油发动机等，由发动机废气排出口排出的尾气中包含CO、HC、NOx中的至少一种。
发动机尾气处理系统包括：
催化转换器4，催化转换器4安装在消音器3内；催化转化器是汽车机器排气系统的一部分。催化转换器4用于催化将尾气中的还原性物质氧化的反应。催化转换器是利用催化剂的作用，将排气中的CO、HC、和NOx转换为对人体无害的气体的一种排气净化装置。在催化剂的作用下通过氧化反应、还原反应、水性气体反应和水蒸气改质反应，将排气(尾气)中的CO、HC、及NOx等有害气体转化成无害气体二氧化碳、氮气、氢气和水。
控制器输入信号传感器，所述控制器输入信号传感器输出控制器输入信号；在一种具体实施例中，控制器输入信号传感器为节气门位置传感器10，节气门位置传感器10用于检测发动机1的节气门开度；节气门是控制空气进入发动机的一道可控阀门；在另一种实施例中，所述控制器输入信号传感器为发电机电流检测器，所述发电机电流检测器用于检测与发动机连接的发电机组的电流；所述发电机组的电流与风机的转速成正比关系。
风机5，风机5的出气口通过导风管7连通至发动机1的排气管2；上述风机优选为高压风机，高压风机的出风口风压为30kPa～60KPa。
控制器，所述控制器与所述控制器输入信号传感器信号连接，所述控制器与所述风机电连接，所述控制器接收来自控制器输入信号传感器的信号，并根据所述信号控制所述风机的转速。
控制器输入信号传感器为节气门位置传感器10时，控制器6与节气门位置传感器10信号连接，控制器6与风机5电连接，控制器6接收来自节气门位置传感器10的节气门位置信号，并根据节气门位置信号控制风机5的转速。上述控制器可选自可编程逻辑控制器(PLC)，可编程逻辑控制器的信号接收端与节气门位置传感器10通过信号线8实现信号连接。可编程逻辑控制器的控制线连接端与控制线9的一端连接，控制线的另一端连接高压风机的接线端子。
此外，节气门位置传感器还可以替换为其他传感器，例如设置用于检测排气管内CO浓度的CO浓度传感器，控制器6与CO浓度传感器信号连接，控制器6接收来CO浓度传感器的CO浓度信号，并根据CO浓度信号控制风机5的转速(优选地，节气门开度与CO浓度成正比关系)。
在一种优选实施例中，节气门开度与风机5的转速成正比关系。例如，节气门开度为零时，发动机未运行，此时没有尾气排出，不需要对尾气进行处理，此时风机转速为0。当节气门开度为大于零的较低数值时，发动机以较低转速运行，此时尾气排出量较少，彻底氧化尾气中的CO、HC、和NOx所需氧气较少，此时风机转速以较低转速运行即可满足需求。当节气门开度为大于零的较高数值时，发动机以较高转速运行，此时尾气排出量较多，彻底氧化尾气中的CO、HC、和NOx所需氧气较多，此时风机转速以较高转速运行以满足需求。按照上述方式，发动机高负荷运行时节气门开度大，同时需要氧气多，这时风机转速高，补气量多，使催化转换器氧化反应转换效率大大提高来降低发动机尾气排放。低负荷时节气门开度小，这里需要氧气量少，风机转速低，补气量少；如果还是大量补充空气，这时空燃比偏稀会产生NOx，同时大量的空气会降低催化器的进气温度，这样催化器的转换效率会降低。
在图1所示的具体实施例中，排气管2包括第一分段71和第二分段73，第一分段71的一端连接风机5，第一分段71的另一端连接单向阀72的进气端，第二分段73的一端连接排气管2，第二分段73的另一端连接单向阀72的出气端。通过单向阀打开将高压新鲜空气通过排气管导通到消音器的补气管口，空气进入消音器内部的催化转换器处，为催化转化器补充氧气，使催化转换器与发动机尾气所含的CO、HC、和NOx更好的实现氧化反应，从而有效的提高催化转换器的转化效率。当发动机排气压力大于补气压力时单向阀关闭，以防止发动机排气倒喷。当发动机排气压力小于补气压力时单向阀打开，补气时低温新鲜空气进入消音器，不仅可以起到降低消音器温度的作用，还可以在不调整发动机情况下，达到降低尾气中CO、HC、和NOx含量优点。
催化转换器4通常包括一外部壳体，通过外部壳体将其安装到消音器内。例如在外部壳体设置用于固定的耳板，消音器3内部设置有安装隔板，催化转换器4焊接在安装隔板上。
本申请上述实施例所述的发动机尾气处理系统可应用于多种形式的发动机，实现发动机尾气排放质量的提高。本申请一种实施例提供一种发动机1，其包括：发动机1，发动机1的排气口位置安装有排气管2，排气管2的出气端安装有消音器3，以及包括催化转换器4、节气门位置传感器10、风机5和控制器6的发动机尾气处理系统；催化转换器4用于催化将尾气中的还原性物质氧化的反应；催化转换器4安装在消音器3内；节气门位置传感器10用于检测发动机1的节气门开度；风机5的出气口通过导风管7连通至发动机1的排气管2；控制器6与节气门位置传感器10信号连接，控制器6与风机5电连接，控制器6接收来自节气门位置传感器10的节气门位置信号，并根据节气门位置信号控制风机5的转速。优选的，节气门开度与风机5的转速成正比关系。按照上述方式，发动机高负荷运行时节气门开度大，同时需要氧气多，这时风机转速高，补气量多，使催化转换器氧化反应转换效率大大提高来降低发动机尾气排放。低负荷时节气门开度小，这里需要氧气量少，如果还是大量补充空气，这时空燃比偏稀会产生NOx，同时大量的空气会降低催化器的进气温度，这样催化器的转换效率会降低。
在图1所示的具体实施例中，排气管2包括第一分段71和第二分段73，第一分段71的一端连接风机5，第一分段71的另一端连接单向阀72的进气端，第二分段73的一端连接排气管2，第二分段73的另一端连接单向阀72的出气端。当发动机排气压力大于补气压力时单向阀关闭，以防止发动机排气倒喷。当发动机排气压力小于补气压力时单向阀打开，补气时低温新鲜空气进入消音器，不仅可以起到降低消音器温度的作用，还可以在不调整发动机情况下，达到降低尾气中CO、HC、和NOx含量优点。
应当理解，以上所述的具体实施例仅用于解释本申请，本申请的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其发明构思加以变更、置换、结合，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种发动机尾气处理系统，所述系统用于处理由发动机的排气管排出的尾气，排气管的出气端安装有消音器；其特征在于，包括：
催化转换器，所述催化转换器安装在所述消音器内；
控制器输入信号传感器，所述控制器输入信号传感器输出控制器输入信号；
风机，所述风机的出气口通过导风管连通至发动机的排气管；
控制器，所述控制器与所述控制器输入信号传感器信号连接，所述控制器与所述风机电连接，所述控制器接收来自控制器输入信号传感器的信号，并根据所述信号控制所述风机的转速。
2.根据权利要求1所述的发动机尾气处理系统，其特征在于，所述排气管包括第一分段和第二分段，所述第一分段的一端连接所述风机，所述第一分段的另一端连接单向阀的进气端，所述第二分段的一端连接所述排气管，所述第二分段的另一端连接单向阀的出气端。
3.根据权利要求1所述的发动机尾气处理系统，其特征在于，所述控制器输入信号传感器为节气门位置传感器，所述节气门位置传感器用于检测发动机的节气门开度；所述节气门开度与风机的转速成正比关系。
4.根据权利要求1所述的发动机尾气处理系统，其特征在于，所述控制器输入信号传感器为发电机电流检测器，所述发电机电流检测器用于检测与发动机连接的发电机组的电流；所述发电机组的电流与风机的转速成正比关系。
5.根据权利要求1所述的发动机尾气处理系统，其特征在于，所述消音器内部设置有安装隔板，所述催化转换器固定在所述安装隔板上。
6.一种发动机，其特征在于，包括：发动机，所述发动机的排气口位置安装有排气管，所述排气管的出气端安装有消音器，以及包括催化转换器、控制器输入信号传感器、风机和控制器的发动机尾气处理系统；所述催化转换器安装在所述消音器内；所述控制器输入信号传感器输出控制器输入信号；所述风机的出气口通过导风管连通至发动机的排气管；所述控制器与所述控制器输入信号传感器信号连接，所述控制器与所述风机电连接，所述控制器接收来自控制器输入信号传感器的信号，并根据所述信号控制所述风机的转速。
7.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述排气管包括第一分段和第二分段，所述第一分段的一端连接所述风机，所述第一分段的另一端连接单向阀的进气端，所述第二分段的一端连接所述排气管，所述第二分段的另一端连接单向阀的出气端。
8.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述控制器输入信号传感器为节气门位置传感器，所述节气门位置传感器用于检测发动机的节气门开度；所述节气门开度与风机的转速成正比关系。
9.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述控制器输入信号传感器为发电机电流检测器，所述发电机电流检测器用于检测与发动机连接的发电机组的电流；所述发电机组的电流与风机的转速成正比关系。
10.根据权利要求6所述的发动机，其特征在于，所述消音器内部设置有安装隔板，所述催化转换器固定在所述安装隔板上。
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