CN220353925U - 排气后处理装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种排气后处理装置及车辆，属于车辆领域，包括氮氧化物还原单元，氮氧化物还原单元包括后处理模块、空压机和活性碳罐，空压机的吸气口通过分流管连通于后处理模块的尾气排放管上；活性碳罐的第一进气口通过第一循环进气管连通空压机的出气口，活性碳罐的第一出气口通过第一循环排气管连通后处理模块的第二进气口，活性碳罐的第二进气口连通燃油箱；后处理模块的第一进气口通过第一排气管连通发动机的排气侧。本实用新型将经后处理模块处理过的排气废气分流，将吸附于活性碳罐上的燃油碳氢化合物蒸汽传输至后处理模块，利用碳氢化合物对氮氧化物进行还原，清除排气废气中的氮氧化物，提升了燃油经济性，降低了污染物的排放量。
Description
技术领域
本实用新型属于车辆技术领域，具体涉及一种排气后处理装置及具有该装置的车辆。
背景技术
随着全球气候变暖，温室效应更加严峻，为应对这种局面，各国对汽车排放污染物限值提出了更高的要求。面对日益严格的汽油机排放法规，尤其是随着国六排放法规的逐步实施，对氮氧化物的排放限值又有了大幅度降低。其中，三元催化转化器可同时将废气中的三种主要有害物质一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物转化为无害物质，常作为汽油机型处理氮氧化物排放的后处理装置。
但是，汽油发动机在高温、富氧条件下会产生大量的氮氧化物，稀薄燃烧尾气中因含有大量的氧气，使得三元催化剂对氮氧化物的净化效率大大降低，从而无法满足排放法规要求，造成氮氧化物排放超标。
为了提高三元催化转化器对氮氧化物的净化效率，通常会选用多喷射燃油的方式降低空燃比，使得排放气体中含有较多的还原剂，如一氧化碳和氢气，由此能够向三元催化转化器提供较多的还原剂，以提高排气净化效率，但这样会造成油耗增加。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种排气后处理装置及车辆，旨在解决或改善汽油发动机在高温、富氧条件下会产生大量的氮氧化物，使得三元催化剂对氮氧化物的净化效率降低的问题；以及喷射燃油的方式提供还原剂，导致油耗增加的问题。
为实现上述目的，第一方面，本实用新型采用的技术方案是：提供一种排气后处理装置，包括氮氧化物还原单元，所述氮氧化物还原单元包括后处理模块、空压机和活性碳罐，所述空压机的吸气口通过分流管连通于所述后处理模块的尾气排放管上；所述活性碳罐的第一进气口通过第一循环进气管连通所述空压机的出气口，所述活性碳罐的第一出气口通过第一循环排气管连通所述后处理模块的第二进气口，所述活性碳罐的第二进气口连通燃油箱；所述后处理模块的第一进气口通过第一排气管连通发动机排气侧。
结合第一方面，在一种实现方式中，还包括发动机助燃单元，所述发动机助燃单元包括所述活性碳罐，所述活性碳罐的第二出气口通过第二排气管连通所述发动机的进气侧。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述第二排气管上设置有第二电磁阀。
结合第一方面，在一种实现方式中，还包括发动机进排气单元，所述发动机进排气单元包括沿气体流向依次连接的压轮、中冷散热模块、发动机和涡轮，所述第二排气管连通于所述压轮的进气侧，所述后处理模块连通于所述涡轮的排气侧。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述第一循环进气管上设置有第一电磁阀。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述第一循环排气管上设置有第三电磁阀。
结合第一方面，在一种实现方式中，还包括电子控制单元，所述第一电磁阀、所述第二电磁阀及所述第三电磁阀均与所述电子控制单元电性连接。
结合第一方面，在一种实现方式中，所述活性碳罐上还设置有连通外界大气的呼吸口。
结合第一方面，在一种实现方式中，还包括消音器模块，所述消音器模块设置于所述尾气排放管的末端。
本实用新型提供的排气后处理装置，与现有技术相比，有益效果在于：通过将经后处理模块处理过的废气分流至活性碳罐，并将活性碳罐中吸附的燃油碳氢化合物蒸汽传输至后处理模块，为后处理模块中的氮氧化物的还原提供还原剂，以消除后处理模块中过量的氮氧化物，提升后处理模块中三元催化剂对氮氧化物的净化效率，避免了因氮氧化物处理不充分导致的排放污染物超标问题的发生；
同时，活性碳罐由于与汽车的燃油箱直接连通，活性碳罐内的活性炭可以吸附燃油箱挥发的燃油碳氢化合物蒸汽，将吸附的燃油碳氢化合物蒸汽传输至后处理模块，无需向后处理模块内额外地喷射燃油，避免了车辆油耗的增加，可以提高车辆的燃油经济性；
同时，当分流的废气经空压机加压进入活性碳罐时，由于将活性碳罐内吸附的燃油碳氢化合物蒸汽带走，还实现了活性碳罐内活性炭的再生，实现了活性炭的自清洁再生，使活性碳罐内的活性炭能够循环地利用，而不需要额外地提供再生活性炭的资源和操作。
第二方面，本实用新型实施例还提供了一种车辆，包括所述的排气后处理装置。
本实用新型实施例提供的车辆，改善或提升了后处理模块对氮氧化物的净化效率，同时还降低了燃油消耗，提升了车辆的品质。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的排气后处理装置的工作原理示意图；
图2为本实用新型实施例提供的排氮氧化物还原反应工作原理示意图；
图3为本实用新型实施例提供的活性碳罐燃烧再生工作原理示意图；
图4为本实用新型实施例提供的发动机工作原理示意图；
附图标记说明：
1、空气滤清器；2、涡轮增压器；21、压轮；22、涡轮；3、中冷散热模块；4、发动机；5、后处理模块；6、消声器模块；7、氮氧化物还原单元；71、分流管；72、活性碳罐；73、第二电磁阀；74、第一电磁阀；75、空压机；76、第三电磁阀；77、第一循环排气管；78、第一循环进气管；79、第二排气管；8、燃油箱；9、电子控制单元；10、第一排气管；11、尾气排放管。
具体实施方式
为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请一并参阅图1及图2，现对本实用新型提供的排气后处理装置进行说明。所述排气后处理装置，包括氮氧化物还原单元7，氮氧化物还原单元7包括后处理模块5、空压机75和活性碳罐72，空压机75的吸气口通过分流管71连通于后处理模块5的尾气排放管11上；活性碳罐72的第一进气口a通过第一循环进气管78连通空压机75的出气口，活性碳罐72的第一出气口b通过第一循环排气管77连通后处理模块5的第二进气口m，活性碳罐72的第二进气口c连通燃油箱8；后处理模块5的第一进气口n通过第一排气管10连通发动机4的排气侧e。
本实用新型提供的排气后处理装置，与现有技术相比，有益效果在于：第一，利用了碳氢化合物具有强还原性的特性，可实现对排气废气中的氮氧化物进行还原，从而可提高后处理模块5的氮氧化物的处理效率，避免污染物排放超标的问题；
具体是将经后处理模块5处理过的废气分流至活性碳罐72，并将活性碳罐72中吸附的燃油碳氢化合物蒸汽传输至后处理模块5，为后处理模块5中的氮氧化物的还原提供还原剂，以消除后处理模块5中过量的氮氧化物，提升后处理模块5中三元催化剂对氮氧化物的净化效率，避免了因氮氧化物处理不充分导致的排放污染物超标问题的发生；
其中，利用空压机75对排气废气进行加压，实现排气废气相对于后处理模块5存在压力差，从而可实现排气废气与燃油碳氢化合物蒸汽直接输送至后处理模块5。
第二，由于活性碳罐72与汽车的燃油箱8直接连通，活性碳罐72内的活性炭可以吸附燃油箱8挥发的燃油碳氢化合物蒸汽，将吸附的燃油碳氢化合物蒸汽传输至后处理模块5，可实现对后处理模块5中过量的氮氧化物进行还原，减少了发动机4的燃油喷射量，因此，可以有效提升发动机4的燃油经济性，避免了车辆油耗增加的问题。
第三，分流的废气经空压机75加压进入活性碳罐72，以实现对活性碳罐72的吹送，从而可将活性碳罐72内吸附的燃油碳氢化合物蒸汽带走，实现了活性碳罐72内活性炭的再生，实现了活性炭的自清洁再生，使活性碳罐72内的活性炭能够循环地利用，而不需要额外地提供再生活性炭的资源和操作，降低了资源消耗和人力成本。
第四，经后处理模块5处理过的排气废气，主要成分均为惰性气体，其不参与后处理模块5的氧化还原反应，从而可减小对氮氧化物还原反应的影响，有利于提升三元催化剂对氮氧化物的净化效率，避免因氮氧化物处理不充分导致的排放污染物超标问题的发生。
本实用新型通过将经后处理模块5处理过的排气废气分流，以实现对活性碳罐72进行吹送，从而可将吸附于活性碳罐72上的燃油碳氢化合物蒸汽带走，并传输至后处理模块5，由于碳氢化合物具有强还原性，可作为还原剂参与对排气废气中氮氧化物的还原反应，从而可清除排气废气中的氮氧化物，实现了排气废气的回收再利用，提升了燃油经济性，对降低污染物排放具有积极的作用。
氮氧化物还原反应工作原理如下：如图1及图2所示，经后处理模块5处理过的排气废气的主要成分为二氧化碳、水蒸气及氮气等，其均为惰性气体不会参与进一步的氧化还原反应，将其引入活性碳罐72中，可对活性碳罐72进行吹送，从而可将吸附在活性碳罐72上的燃油碳氢化合物蒸汽带走；由于活性碳罐72的上游布置有空压机75，可对分流的排气废气进行加压，从而使得加压的后排气废气相对后处理模块5具有压力差，这样流经第一循环排气管77的气体为排气废气及燃油碳氢化合物蒸汽的混合气体，将其输送至后处理模块5中，由于惰性气体不参与化学反应，这样仅燃油碳氢化合物蒸汽参与化学反应，由于燃油碳氢化合物蒸汽具有还原属性，可对后处理模块5中的氮氧化物进行还原，从而实现了氮氧化物的清除。
碳氢化合物的还原性加强，可作为还原剂对排气废气中的氮氧化物进行还原；后处理模块5中的氮氧化物的还原反应公式如下：
CxHy+(2x+1/2y)NO→1/2yH2O+xCO2+(x+1/4y)N2
在发动机4高温加富氧的工况下，发动机4燃烧产生大量的氮氧化物，电子控制单元9输出指令至第一电磁阀74、第三电磁阀76开启，并输出指令至空压机75为工作模式，从而可实现将经后处理模块5分流的排气废气吹扫活性碳罐72并将吸附于其上的碳氢化合物带走，以输送至后处理模块5，实现对后处理模块5中的氮氧化物进行还原反应。
需要说明的是，图中箭头为气体的流向。
本实用新型提供的排气后处理装置，如图1及图3所示，还包括发动机助燃单元，发动机助燃单元包括活性碳罐72，活性碳罐72的第二出气口d通过第二排气管79连通发动机4的进气侧f。活性碳罐72的第二出气口d通过第二排气管79连通发动机4的进气侧，可利用发动机进气系统的负压效应，实现将活性碳罐72吸附的燃油碳氢化合物蒸汽带入发动机4进气侧，与新鲜空气混合，然后输送至发动机4参与燃烧，利于节省发动机4的燃油消耗，提升发动机4的燃油经济性，并利于实现活性碳罐72内活性炭的再生。
在一些实施例中，如图1及图3所示，第二排气管79上设置有第二电磁阀73。第二电磁阀73可接收电子控制单元9发出的操作指令，以判定阀门是否开启/闭合，实现自动控制。
在一些实施例中，如图1至图4所示，还包括发动机进排气单元，发动机进排气单元包括沿气体流向依次连接的压轮21、中冷散热模块3、发动机4和涡轮22，第二排气管79连通于压轮21的进气侧，后处理模块5连通于涡轮22的排气侧。
实际上，发动机进排气单元是车辆现有的结构，本实施例提供的排气后处理装置中的空压机75、活性炭罐设置在涡轮22与后处理模块5之间，用于向后处理模块5提供还原剂，以还原排气废气中的氮氧化物。
发动机进排气单元可可以包括设置在压轮21进气侧的空气滤清器1。
发动机进排气单元的处理过程如下：外界空气经空气滤清器1进行过滤，净化后的干净空气经涡轮增压器2的压轮21进行加压，经中冷散热模块3进入发动机4进行燃烧，燃烧后的废气经涡轮22、后处理模块5、消声器模块6排入大气中。
在一些实施例中，如图1及图2所示，第一循环进气管78上设置有第一电磁阀74，用于根据需要打开或切断进气通道。
在一些实施例中，如图1及图2所示，第一循环排气管77上设置有第三电磁阀76，用于根据需要打开或切断排气通道。
在一些实施例中，如图1至图4所示，还包括电子控制单元9，第一电磁阀74、第二电磁阀73及第三电磁阀76均与电子控制单元9电性连接。电子控制单元9可控制第一电磁阀74、第二电磁阀73、第三电磁阀76的开启/闭合，以及判定空压机75是否为工作模式。
其中，电子控制单元9与车辆的行车电脑电性连接。
具体工作原理如下：第一电磁阀74、第三电磁阀76接收电子控制单元9发出的操作指令，以判定阀门开启/闭合，也可根据工况判定空压机75是否为工作模式。在后处理模块5与消声器模块6之间设置分流，并在后处理模块5与空压机75之间设置第一电磁阀74，从而可将经后处理模块5处理过的排气废气进行分流，然后经空压机75进行加压，然后输送至活性碳罐72，从而可将活性碳罐72内活性炭吸附的燃油碳氢化合物蒸汽带走，进而实现活性碳罐72内活性炭的再生，然后经第三电磁阀76输送至后处理模块5，从而可为后处理模块5提供还原剂，进而可实现后处理模块5中的氮氧化物的还原。
在一些实施例中，活性碳罐72上还设置有连通外界大气的呼吸口。活性碳罐72内部含有大量的活性炭，可以吸附燃油箱8挥发的燃油碳氢化合物蒸汽，并允许空气经活性碳罐72的呼吸口排入到大气中，实现燃油箱8压力的均衡。
在一些实施例中，如图1至图4所示，还包括消音器模块，消音器模块设置于尾气排放管11的末端，以消除尾气排放的噪音，减少噪声污染。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
基于同一发明构思，本申请实施例还提供一种车辆，包括所述的排气后处理装置。
本实用新型实施例提供的车辆，改善或提升了后处理模块对氮氧化物的净化效率，同时还降低了燃油消耗，提升了车辆的品质。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种排气后处理装置，其特征在于，包括氮氧化物还原单元(7)，所述氮氧化物还原单元(7)包括后处理模块(5)、空压机(75)和活性碳罐(72)，所述空压机(75)的吸气口通过分流管(71)连通于所述后处理模块(5)的尾气排放管(11)上；所述活性碳罐(72)的第一进气口通过第一循环进气管(78)连通所述空压机(75)的出气口，所述活性碳罐(72)的第一出气口通过第一循环排气管(77)连通所述后处理模块(5)的第二进气口，所述活性碳罐(72)的第二进气口连通燃油箱(8)；所述后处理模块(5)的第一进气口通过第一排气管(10)连通发动机(4)的排气侧。
2.如权利要求1所述的排气后处理装置，其特征在于，还包括发动机助燃单元，所述发动机助燃单元包括所述活性碳罐(72)，所述活性碳罐(72)的第二出气口通过第二排气管(79)连通所述发动机(4)的进气侧。
3.如权利要求2所述的排气后处理装置，其特征在于，所述第二排气管(79)上设置有第二电磁阀(73)。
4.如权利要求2所述的排气后处理装置，其特征在于，还包括发动机进排气单元，所述发动机进排气单元包括沿气体流向依次连接的压轮(21)、中冷散热模块(3)、发动机(4)和涡轮(22)，所述第二排气管(79)连通于所述压轮(21)的进气侧，所述后处理模块(5)连通于所述涡轮(22)的排气侧。
5.如权利要求3所述的排气后处理装置，其特征在于，所述第一循环进气管(78)上设置有第一电磁阀(74)。
6.如权利要求5所述的排气后处理装置，其特征在于，所述第一循环排气管(77)上设置有第三电磁阀(76)。
7.如权利要求6所述的排气后处理装置，其特征在于，还包括电子控制单元(9)，所述第一电磁阀(74)、所述第二电磁阀(73)及所述第三电磁阀(76)均与所述电子控制单元(9)电性连接。
8.如权利要求1所述的排气后处理装置，其特征在于，所述活性碳罐(72)上还设置有连通外界大气的呼吸口。
9.如权利要求1所述的排气后处理装置，其特征在于，还包括消音器模块，所述消音器模块设置于所述尾气排放管(11)的末端。
10.一种车辆，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的排气后处理装置。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |