CN220285848U - 一种带涡前催化器旁路的后处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带涡前催化器旁路的后处理系统，包括涡轮增压器，在涡轮增压器的上游设置有涡前GOC催化器，涡轮增压器的下游依次设置有涡后GOC催化器、GPF过滤器、SCR‑ASC催化器总成；在涡前GOC催化器处与之并联设置有旁通管路，所述旁通管路上设置有旁通阀，所述旁通阀为无级调速阀，使得所述旁通阀以开度可调节的方式控制旁通管路的废气流量。本实用新型过在涡前氧化催化器上增加一套带有开度可调节阀门的旁路气路，可以动态调节流经涡前氧化催化器的尾气流量比例，从而达到兼顾净化冷机尾气和减少排气阻力的目的。

Description

一种带涡前催化器旁路的后处理系统

技术领域

本实用新型涉及天然气发动机后处理的技术领域，具体是一种带涡前催化器旁路的后处理系统。

背景技术

发动机后处理系统通常包含多个功能模块，这些模块串联在尾气管路上，每一种模块都负责处理尾气中的一种或多种有害成分。未经处理的尾气依次通过这些模块以后，最终排到大气环境中的尾气就可以满足排放法规的要求。

其中天然气氧化催化器GOC负责转化减少尾气中的一氧化碳、碳氢化合物等气体；颗粒捕集器GPF负责减少尾气中的颗粒物；选择性催化还原器SCR/氨逃逸催化器ASC负责转化减少尾气中的氮氧化物和氨气。

氧化催化器要达到最佳的转换效率必须工作在较高的温度下，通常氧化催化器的最佳工作温度＞350℃，而发动机在刚启动的冷机阶段，增压器涡轮之后的尾气温度是达不到氧化催化器的最佳工作温度的，只有在充分热机以后尾气温度才能达到氧化催化器的最佳工作温度，在发动机的冷机和热机阶段，催化器的转换效率较低，尾气有超标的风险。

为了解决此问题，现有的技术提出双氧化催化器结构，即在增压器涡轮上下分别设置涡前氧化催化器、涡后催化氧化器。增压器的涡轮上游靠近发动机排气管，发动机启动后温度很快就会达到氧化催化器的最佳工作温度，从而保证排出的尾气不超标。并且此时发动机的尾气流量不大，涡前催化器只需要有涡后催化器几分之一的处理的能力就可以满足尾气处理的需求。但是在发动机充分热机以后涡前氧化催化器即不需要发挥原有的作用，并不需要全工况都进行工作。而增加涡前氧化催化器以后发动机的整个尾气管路的流通阻力较大，从而使得发动机尾气流速变慢，排放困难，加大了整机的运行负荷，减少了后处理系统的使用寿命。因此仅增加传统的涡前催化器并不能很好的解决发动机冷机排放问题。

公开于以上背景技术部分的信息仅仅皆在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种带涡前催化器旁路的后处理系统，过在涡前氧化催化器上增加一套带有开度可调节阀门的旁路气路，可以动态调节流经涡前氧化催化器的尾气流量比例，从而达到兼顾净化冷机尾气和减少排气阻力的目的。

为实现上述实用新型目的，本实用新型的技术方案如下：

一种带涡前催化器旁路的后处理系统，包括涡轮增压器，在涡轮增压器的上游设置有涡前GOC催化器，涡轮增压器的下游依次设置有涡后GOC催化器、GPF过滤器、SCR-ASC催化器总成；在涡前GOC催化器处与之并联设置有旁通管路，所述旁通管路上设置有旁通阀，所述旁通阀为无级调速阀，使得所述旁通阀以开度可调节的方式控制旁通管路的废气流量。

具体的，还包括控制系统ECU，所述控制系统ECU用于在涡后GOC催化器的转换效率低于预设值时，关闭所述旁通阀，以及，所述控制系统ECU用于在涡后GOC催化器的转换效率高于预设值时，打开所述旁通阀。

具体的，所述控制系统ECU还用于根据所述涡后GOC催化器的转换效率大小而调节所述旁通阀的开度大小。

本实用新型的有益效果：

本方案通过设置带有旁路气路的涡前氧化催化器以及涡后氧化催化器，其中旁路设置有可根据目标开度进行动作调节气体流量的旁通控制阀，能根据发动机涡后氧化催化器的转换效率调整旁通控制阀开度，因此能根据发动机的运行工况(冷机、过渡阶段、热机)调整旁通控制阀开度、从而达到调整流经涡前氧化催化器的尾气比例的效果，兼顾净化冷机尾气和减少排气阻力。

附图说明

图1为本实用新型一种带涡前催化器旁路的后处理系统的示意图。

图2为本实用新型涡前催化器旁路在发动机不同阶段的气流示意图。

图中，1-发动机，2-涡前GOC催化器，3-涡轮增压器，4-涡后GOC催化器，5-GPF过滤器，6-SCR-ASC催化器总成，8-旁通管路，9-旁通阀，10-控制系统ECU。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容-所实现目的及效果，以下结合实施例并配合附图予以说明。在实施例的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语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施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

根据本方案具体实施方式的一种带涡前催化器旁路的后处理系统，参考图1所示，主要包括依次连接的涡前GOC催化器2、涡轮增压器3、GPF过滤器5、SCR-ASC催化器总成6，涡前GOC催化器2与发动机1的废气管道连接，ASC催化器7后端设置用于排出处理后的气体管道。

其中在涡前GOC催化器2处设置有以绕过涡前GOC催化器2的废气旁通管路8，旁通管路8上设置有旁通阀9，旁通阀9为无级调速阀，使得旁通阀9以开度可调节的方式控制旁通管路8的废气流量，通过旁通阀9可根据目标开度进行动作调节气体流量，根据发动机的运行工况如冷机、过渡阶段、热机调整旁通阀9开度、从而达到调整流经涡前GOC催化器2的尾气比例的效果，兼顾净化冷机尾气和减少排气阻力，达到了本实施例的目的。

作为本实施例的进一步实施方案，还包括控制系统ECU10，控制系统ECU10用于在涡后GOC催化器4的转换效率低于预设值时，关闭旁通阀9，以及，控制系统ECU10用于在涡后GOC催化器4的转换效率高于预设值时，打开旁通阀9，以及控制系统ECU10还用于根据涡后GOC催化器4的转换效率大小而调节旁通阀9的开度大小。

本实施例旁通管路8和旁通阀9的工作原理为：参考图2-a，在发动机的冷机阶段，通过外部控制系统ECU10让旁通阀9完全关闭，此时旁通管路8不流通，发动机1尾气全部流经涡前GOC催化器2，在转化减少了尾气中的一氧化碳、碳氢化合物等气体后，再流经下游的其他后处理模块，从而保证尾气满足排放标准。在发动机1从冷机到热机的过渡阶段，参考图2-b，随着涡后GOC催化器4工作温度的上升，催化器的转化效率也有所提高，此时通过控制系统ECU10让旁通阀9保持一定的开度，从而分流一部分气体绕过涡前GOC催化器2直接流向涡后GOC催化器4，这样既能减少尾气的流通阻力，又能保证尾气满足排放标准。参考图2-c，在发动机1完全达到热机状态以后，涡后GOC催化器4工作温度已经上升到最佳工作温度，此时仅依靠涡后GOC催化器4的转化能力即可使得尾气满足排放标准。为了充分保证发动机1的性能、减小发动机的尾气排放阻力，此时通过外部控制系统ECU10让旁通阀9完全开启，使得尾气尽可能多的绕过涡前GOC催化器2直接流向涡后GOC催化器4。在发动机使用了较长里程以后，涡后GOC催化器4老化，转化效率逐渐下降，即使以最高效率运行也可能存在尾气排放超标的风险，此时可以通过外部控制系统ECU10让旁通阀9维持较小的开度，让涡前GOC催化器2在全工况都参与工作，从而保证发动机1最终排放的尾气不超标。

虽然，上文中已经用具体实施方式，对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (3)

1.一种带涡前催化器旁路的后处理系统，包括涡轮增压器(3)，其特征在于：在涡轮增压器(3)的上游设置有涡前GOC催化器(2)，涡轮增压器(3)的下游依次设置有涡后GOC催化器(4)、GPF过滤器(5)、SCR-ASC催化器总成(6)；

在涡前GOC催化器(2)处与之并联设置有旁通管路(8)，所述旁通管路(8)上设置有旁通阀(9)，所述旁通阀(9)为无级调速阀，使得所述旁通阀(9)以开度可调节的方式控制旁通管路(8)的废气流量。

2.根据权利要求1的所述带涡前催化器旁路的后处理系统，其特征在于：还包括控制系统ECU(10)，所述控制系统ECU(10)用于在涡后GOC催化器(4)的转换效率低于预设值时，关闭所述旁通阀(9)，以及，所述控制系统ECU(10)用于在涡后GOC催化器(4)的转换效率高于预设值时，打开所述旁通阀(9)。

3.根据权利要求2的所述带涡前催化器旁路的后处理系统，其特征在于：所述控制系统ECU(10)还用于根据所述涡后GOC催化器(4)的转换效率大小而调节所述旁通阀(9)的开度大小。