CN220487700U - 后处理装置、发动机排气系统及作业机械 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及工程机械技术领域，提供一种后处理装置、发动机排气系统及作业机械，后处理装置包括后处理主体和加热装置，后处理主体的进气口用于与涡轮增压器的出口连通，加热装置用于加热涡轮增压器的排气，后处理主体包括前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件，前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件沿后处理主体的进气口至出气口的方向依次设置。通过加热装置对涡轮增压器的排气进行加热，可有效减少排气的温降，使后处理主体的前置SCR组件充分发挥作用，并且后处理主体无需靠近涡轮增压器的出口设置，既不会影响发动机的布置，又可以提高对排气的处理效果，使排气满足排放要求。

Description

后处理装置、发动机排气系统及作业机械

技术领域

本实用新型涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种后处理装置、发动机排气系统及作业机械。

背景技术

现有技术中，需要在发动机的排气管路上的原有处理器上额外设置催化器，才能满足排放要求。

目前，催化器的组成主要存在两种方式，第一种是通过双尿素喷嘴+前置紧凑耦合SCR组件相配合的方式形成该催化器，并且为了提高发动机在低排温阶段的前置紧耦合SCR的转化效率，将前置紧耦合SCR组件靠近发动机的涡轮增压器后端设置，以使前置紧耦合SCR组件相对于涡轮增压器的出口的温降达到最小，提高对排气的处理效果；第二种是：通过单尿素喷嘴+电加热载体的方式形成该催化器，通过将电加热载体设置在涡轮增压器的出口和原有处理器之间，以对排气起到加热作用来提高原有处理器对排气的处理效果。

但是，第一种方式中，前置紧耦合SCR组件靠近涡轮增压器设置，会在原有发动机的基础上额外占用车身空间，而影响发动机的布置；第二种方式中，由于电加热载体仅能够对排气起到加热的作用，不能起到过滤或转化的作用，至少该催化器对排气的处理效果较低，而不易满足排放要求。

实用新型内容

本实用新型提供一种后处理装置、发动机排气系统及作业机械，用以解决现有技术中在发动机排气管的原有处理器上额外设置的催化器额外占用车身空间影响发动机的布置或对排气的处理效果较低而不易满足排放要求的缺陷。

本实用新型提供一种后处理装置，包括后处理主体和加热装置，所述后处理主体的进气口用于与涡轮增压器的出口连通，所述加热装置用于加热所述涡轮增压器的排气，且所述后处理主体包括前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件，所述前置SCR组件、所述DOC组件、所述DPF组件和所述后置SCR组件沿所述后处理主体的进气口至出气口的方向依次设置。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括：

第一腔室，所述前置SCR组件位于所述第一腔室内，且所述第一腔室的进气口用于与所述涡轮增压器的出口连通；

第二腔室，所述DOC组件和所述DPF组件均位于所述第二腔室内，且所述第二腔室的进气口与所述第一腔室的出气口连通；

第三腔室，所述后置SCR组件位于所述第三腔室内，且所述第三腔室的进气口与所述第二腔室的出气口连通，所述第三腔室的出气口用于与排气管道连通。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管和所述第二连接管均为弧形结构，所述第一连接管的两端分别与所述第一腔室的出气口和所述第二腔室的进气口连接，所述第二连接管的两端分别与所述第二腔室的出气口和所述第三腔室的进气口连接，以使所述后处理主体形成为S型结构。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括：

第一尿素喷射装置，设置在所述第一腔室的进气口处，用于喷射尿素；

第二尿素喷射装置，设置所述第二腔室的出气口处，用于喷射尿素。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括：

第一排温检测元件，靠近所述第一腔室的进气口设置，用于检测进入所述第一腔室内的排气温度；

第二排温检测元件，靠近所述第二腔室的出气口设置，用于检测所述第二腔室的排气温度；

控制单元，与所述第一排温检测元件、所述第二排温检测元件、所述第一尿素喷射装置和所述第二尿素喷射装置通信连接，所述控制单元用于根据所述第一排温检测元件的检测信号控制所述第一尿素喷射装置的喷射量、用于根据所述第二排温检测元件的检测信号控制所述第二尿素喷射装置的喷射量。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括：

第一氮氧检测元件，靠近所述第一腔室的出气口设置，用于检测经过所述第一腔室后的排气的污染物浓度；

第二氮氧检测元件，设置在所述第三腔室的出气口处，用于检测经过所述第三腔室后的排气的污染物浓度；

所述第一氮氧检测元件和所述第二氮氧检测元件均与所述控制单元通信连接，所述控制单元用于根据所述第一氮氧检测元件的检测信号控制所述第一尿素喷射装置的喷射量、用于根据所述第二氮氧检测元件的检测信号控制所述第二尿素喷射装置的喷射量。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括：

压差检测元件，用于检测所述DPF组件进气端和出气端的压差，所述压差检测元件和所述DOC组件均与所述控制单元通信连接，所述控制单元用于根据所述压差检测元件的检测信号控制所述DOC组件起燃。

根据本实用新型提供的一种后处理装置，所述后处理主体还包括：

第三排温检测元件，用于检测所述第二腔室的进气口的温度，所述第三排温检测元件与所述控制单元通信连接，所述控制单元用于根据所述第三排温检测元件的检测信号控制所述DOC组件。

本实用新型还提供一种发动机排气系统，包括如上述任意一项所述的后处理装置。

本实用新型还提供一种作业机械，包括如上述任意一项所述的后处理装置或上述所述的发动机排气系统。

本实用新型提供的后处理装置、发动机排气系统及作业机械，后处理装置包括后处理主体和加热装置，后处理主体的进气口与涡轮增压器的出口连通，以对涡轮增压器排出的气体进行处理，加热装置用于加热涡轮增压器的排气。后处理主体包括前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件，前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件沿后处理主体的进气口和出气口的方向依次设置。发动机的排气从涡轮增压器排出后经过加热装置的加热进入到前置SCR组件内，前置SCR组件将排气中的NOx进行初步转化，然后排气经过DOC组件和DPF组件，DOC组件对排气进行处理，去除排气中的一氧化碳和碳氢化合物，DPF组件对排气进行过滤，去除颗粒物，去除排气中的碳烟和灰分，最后进入后置SCR组件，SCR组件对排气中的NOx进行选择性还原反应，使排气中的NOx转化，从而使排气满足排放要求。

如此设置，通过加热装置对涡轮增压器的排气进行加热，可以有效减少排气的温降，可以使后处理主体的前置SCR组件充分发挥作用，并且后处理主体无需靠近涡轮增压器的出口设置。这样，既不会影响发动机的布置，又可以提高对排气的处理效果，使排气满足排放要求。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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他的附图。

图1是本实用新型提供的后处理装置结构示意图(隐藏加热装置)；

图2是本实用新型提供的后处理主体结构示意图(隐藏前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件)；

图3是本实用新型提供的后处理主体侧视图。

附图标记：

1、前置SCR组件；2、DOC组件；3、DPF组件；

4、后置SCR组件；5、第一腔室；6、第二腔室；

7、第三腔室；8、第一连接管；9、第二连接管；

10、第一尿素喷嘴；11、第二尿素喷嘴；12、第一排温检测元件；

13、第二排温检测元件；14、第一氮氧检测元件；

15、压差检测元件；16、第二氮氧检测元件；

17、第三排温检测元件。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合图1至图3描述本实用新型的后处理装置、发动机排气系统及作业机械。

本实用新型提供一种后处理装置，可以包括后处理主体和加热装置，后处理主体的进气口可以用于与涡轮增压器的出口连通，以对涡轮增压器排出的气体进行处理，加热装置可以用于加热涡轮增压器的排气，即加热装置可以用于加热从涡轮增压器排出的气体，以降低排气进入后处理主体时与从涡轮增压器排出时的温差，有利于提高后处理主体对排气的处理效果。

这里，涡轮增压器的进口与发动机的排气口连通。

并且，后处理主体可以包括前置SCR组件1、DOC组件2、DPF组件3和后置SCR组件4，前置SCR组件1、DOC组件2、DPF组件3和后置SCR组件4可以沿后处理主体的进气口和出气口的方向依次设置。其中，前置SCR组件1可以用于处理低温阶段排气中的NOx排气污染物(即氮氧化物)；DOC组件2可以用于后处理装置再生处理时对未燃的THC(碳氢化合物)进行起燃，使DPF组件3内部温度满足再生清除积碳的条件；DPF组件3可以用于过滤排气中的碳烟和灰分；后置SCR组件4可以用于对排气中的NOx(氮氧化物)进行选择性还原反应。

发动机的排气从涡轮增压器排出后经过加热装置的加热进入到前置SCR组件1内，前置SCR组件1将排气中的NOx进行初步转化，然后排气经过DOC组件2和DPF组件3，DOC组件2对排气进行处理，去除排气中的一氧化碳和碳氢化合物，DPF组件3对排气进行过滤，去除颗粒物，去除排气中的碳烟和灰分，最后进入后置SCR组件4，SCR组件对排气中的NOx进行选择性还原反应，使排气中的NOx转化，从而使排气满足排放要求。

如此设置，通过加热装置对涡轮增压器的排气进行加热，可以有效减少排气的温降，可以使后处理主体的前置SCR组件1充分发挥作用，并且后处理主体无需靠近涡轮增压器的出口设置。这样，既不会影响发动机的布置，又可以提高对排气的处理效果，使排气满足排放要求。

在本实用新型的可选实施例中，后处理主体还可以包括第一腔室5、第二腔室6和第三腔室7，前置SCR组件1可以位于第一腔室5内，并且第一腔室5的进气口可以用于与涡轮增压器的出口连通；DOC组件2和DPF组件3均可以位于第二腔室6内，并且第二腔室6的进气口可以与第一腔室5的出气口连通；后置SCR组件4可以位于第三腔室7内，并且第三腔室7的进气口可以与第二腔室6的出气口连通，第三腔室7的出气口可以用于与排气管道连通。这样，可以使前置SCR组件1、DOC组件2、DPF组件3和后置SCR组件4集成为一体式结构，以减小后处理主体的占用空间。

这里，加热装置可以设置在第一腔室5的进气口处或靠近第一腔室5的进气口设置。这样，可以对进入第一腔室5内的排气进行加热，有利于提高前置SCR组件1对排气的处理效果。

在可选的实施例中，后处理主体还可以包括第一连接管8和第二连接管9，第一连接管8的两端可以分别与第一腔室5的出气口和第二腔室6的进气口连接，第二连接管9的两端可以分别与第二腔室6的出气口和第三腔室7的进气口连接，并且第一连接管8和第二连接管9均可以为弧形结构，可以使后处理主体形成S型结构。这样，可以进一步地减小后处理主体的占用空间，便于布置。

在可选的实施例中，第一连接管8和第二连接管9的结构和尺寸相一致。这样，第一连接管8和第二连接管9可以通用，在制作时仅需一套模具即可，可以降低第一连接管8和第二连接管9的制作成本，并且在对后处理主体进行安装时可以降低安装时间和安装成本。

这里，第一连接管8和第二连接管9的形状可以为两头粗、中间细的纺锤形，并且第一连接管8和第二连接管9的进出口的方向平行，即第一连接管8和第二连接管9的进口和出口互成180°。

在本实用新型的可选实施例中，后处理主体还可以包括第一尿素喷射装置和第二尿素喷射装置，第一尿素喷射装置可以设置在第一腔室5的进气口处，并且第一尿素喷射装置可以用于喷射尿素；第二尿素喷射装置可以设置在第二腔室6的出气口处，并且第二尿素喷射装置可以用于喷射尿素。排气经过第一尿素喷射装置时可以与尿素混合并携带着尿素进入到前置SCR组件1内，在前置SCR组件1内进行选择性还原反应；排气经过第二尿素喷射装置时可以与尿素混合并携带着尿素进入后置SCR组件4内，在后置SCR组件4内进行选择性还原反应。这样，可以有效提高后处理装置对排气的处理效果，使排气满足排放要求。

在可选的实施例中，第一尿素喷射装置可以包括第一尿素喷嘴10，第一尿素喷嘴10可以设置在第一腔室5的进气口处，第二尿素喷射装置可以包括第二尿素喷嘴11，第二尿素喷嘴11可以设置在第二连接管9内。

这里，第一尿素喷嘴10可以用于在低温阶段喷射尿素进行分解产生还原剂氮气，配合前置SCR组件1进行选择性还原反应；第二尿素喷嘴11可以用于在大部分发动机运行阶段喷射尿素进行分解产生还原剂氨气，配合后置SCR组件4进行选择性还原反应。

在可选的实施例中，后处理主体还可以包括第一排温检测元件12和第二排温检测元件13，第一排温检测元件12可以靠近第一腔室5的进气口设置，并且第一排温检测元件12可以用于检测进入第一腔室5内的排气温度；第二排温检测元件13可以靠近第二腔室6的出气口设置，并且第二排温检测元件13可以用于检测第二腔室6的排气温度。

这里，第一排温检测元件12和第二排温检测元件13均可以为温度传感器。

此外，后处理主体还可以包括控制单元，控制单元可以分别与第一排温检测元件12、第二排温检测元件13、第一尿素喷射装置和第二尿素喷射装置通信连接，并且控制单元可以用于根据第一排温检测元件12的检测信号控制第一尿素喷射装置的喷射量、用于根据第二排温检测元件13的检测信号控制第二尿素喷射装置的喷射量。

这里，当第一排温检测元件12检测到进入第一腔室5的排气温度达到第一预设温度时，控制单元可以控制第一尿素喷射装置按照第一预设喷射量喷射。

当第二排温检测元件13检测到第二腔室6的排气温度达到第二预设温度时，控制单元可以控制第二尿素喷射装置按照第二预设喷射量喷射。

这样，控制单元可以根据进入第一腔室5的排气温度和第二腔室6的排气温度来对第一尿素喷射装置和第二喷射装置执行所需的喷射策略。

在本实用新型的可选实施例中，后处理主体还可以包括第一氮氧检测元件14和第二氮氧检测元件16，第一氮氧检测元件14可以靠近第一腔室5的出气口设置，第一氮氧检测元件14可以用于检测经过第一腔室5后的排气的污染物浓度，具体地，第一氮氧检测元件14可以用于检测经过第一腔室5后的排气的NOx的浓度；第二氮氧检测元件16可以设置在第三腔室7的出气口处，第二氮氧检测元件16可以用于检测经过第三腔室7后的排气的污染物浓度，具体地，第二氮氧检测元件16可以用于检测经过第三腔室7后的排气的NOx的浓度。

并且，第一氮氧检测元件14和第二氮氧检测元件16可以均与控制单元通信连接，控制单元可以用于根据第一氮氧检测元件14的检测信号控制第一尿素喷射装置的喷射量、可以用于根据第二氮氧检测元件16的检测信号控制第二尿素喷射装置的喷射量。这里，通过第二氮氧检测元件16对排气中NOx浓度的监测和第二尿素喷射装置的配合，可以进行闭环控制，进一步地提高后处理装置对排气的处理效果。

具体地，当第一氮氧检测元件14检测到经过第一腔室5后的排气的NOx的浓度大于第一预设浓度时，控制单元控制第一尿素喷射装置的喷射量增大；当第二氮氧检测元件16检测到的经过第三腔室7后排出的排气的NOx的浓度大于第二预设浓度时，控制单元控制第二尿素喷射装置的喷射量增大。这样，可以进一步地保证经过后处理装置处理后的排气满足排放要求。

第一氮氧检测元件14和第二氮氧检测元件16均可以为氮氧传感器。

如此，控制单元可以根据排气在经过前置SCR组件1处理后和经过后置SCR组件4处理后的NOx浓度来对第一尿素喷射装置和第二尿素喷射装置执行相应的喷射策略。

在本实用新型的可选实施例中，后处理主体还可以包括压差检测元件15，压差检测元件15可以用于检测DPF组件3进气端和出气端的压差，压差检测元件15和DOC组件2均可以与控制单元通信连接，并且控制单元可以用于根据压差检测元件15的检测信号控制DOC组件2起燃。这样，可以氧化喷入排气管的燃油，氧化柴油放热使DPF组件3的温度升高，以使DPF组件3内部的碳与氧气反应为二氧化碳，从而使DPF组件3的内部温度满足再生清除积碳的条件。

这里，压差检测元件15可以为压差传感器。

在可选的实施例中，后处理主体还可以包括第三排温检测元件17，第三排温检测元件17可以用于检测第二腔室6的进气口的温度，即第三排温检测元件17可以用于检测DOC组件2的入口温度，具体地，第三排温检测元件17可以用于检测进入第二腔室6内的排气温度，以检测进入DOC组件2的排气的温度是否达到起燃温度。

控制单元可以用于根据第三排温检测元件17的检测信号控制DOC组件2，以用于对再生功能进行控制。

具体地，当第三排温检测元件17检测到DOC组件2的排气温度大于或等于起燃温度时，控制单元可以直接控制DOC组件2起燃，无需对排气进行加热；当第三排温检测元件17检测到DOC组件2的排温温度低于起燃温度时，控制单元可以先对排气加热，然后再控制DOC组件2起燃。

在可选的实施例中，后处理主体的进气口可以通过排气管与涡轮增压器的出口连通，这里，加热装置可以和排气管设置为一体式结构，可以为电加热排气管，这样，既可以对排气加热又可以将排气导入至后处理主体内。

或者，加热装置可以和第一尿素喷嘴10设置为一体式结构，可以为电加热尿素喷嘴。

或者，加热装置可以为电加热元件，电加热元件设置在第一腔室5的进口处。具体地，电加热元件可以为加热线圈或加热棒。

下面对本实用新型提供的发动机排气系统进行描述，下文描述的发动机排气系统与上文描述的后处理装置可相互对应参照。

本实用新型提供的一种发动机排气系统，可以包括如上述任意一项实施例所述的后处理装置。

本实用新型提供的发动机排气系统所达到的有益效果与本实用新型提供的后处理装置所达到的有益效果相一致，则这里不再赘述。

下面对本实用新型提供的作业机械进行描述，下文描述的作业机械与上文描述的后处理装置或发动机排气系统可相互对应参照。

本实用新型提供的一种作业机械，可以包括如上述任意一项实施例所述的后处理装置或发动机排气系统。

本实用新型提供的作业机械所达到的有益效果与本实用新型提供的后处理装置或发动机排气系统所达到的有益效果相一致，则这里不再赘述。

需要说明的是，上述作业机械可以为挖掘机、装载机、自卸车、泵车、起重机或其他工程机械。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种后处理装置，其特征在于，包括后处理主体和加热装置，所述后处理主体的进气口用于与涡轮增压器的出口连通，所述加热装置用于加热所述涡轮增压器的排气，且所述后处理主体包括前置SCR组件、DOC组件、DPF组件和后置SCR组件，所述前置SCR组件、所述DOC组件、所述DPF组件和所述后置SCR组件沿所述后处理主体的进气口至出气口的方向依次设置。

2.根据权利要求1所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括：

第一腔室，所述前置SCR组件位于所述第一腔室内，且所述第一腔室的进气口用于与所述涡轮增压器的出口连通；

第二腔室，所述DOC组件和所述DPF组件均位于所述第二腔室内，且所述第二腔室的进气口与所述第一腔室的出气口连通；

第三腔室，所述后置SCR组件位于所述第三腔室内，且所述第三腔室的进气口与所述第二腔室的出气口连通，所述第三腔室的出气口用于与排气管道连通。

3.根据权利要求2所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括第一连接管和第二连接管，所述第一连接管和所述第二连接管均为弧形结构，所述第一连接管的两端分别与所述第一腔室的出气口和所述第二腔室的进气口连接，所述第二连接管的两端分别与所述第二腔室的出气口和所述第三腔室的进气口连接，以使所述后处理主体形成为S型结构。

4.根据权利要求2所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括：

第一尿素喷射装置，设置在所述第一腔室的进气口处，用于喷射尿素；

第二尿素喷射装置，设置所述第二腔室的出气口处，用于喷射尿素。

5.根据权利要求4所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括：

第一排温检测元件，靠近所述第一腔室的进气口设置，用于检测进入所述第一腔室内的排气温度；

第二排温检测元件，靠近所述第二腔室的出气口设置，用于检测所述第二腔室的排气温度；

控制单元，与所述第一排温检测元件、所述第二排温检测元件、所述第一尿素喷射装置和所述第二尿素喷射装置通信连接，所述控制单元用于根据所述第一排温检测元件的检测信号控制所述第一尿素喷射装置的喷射量、用于根据所述第二排温检测元件的检测信号控制所述第二尿素喷射装置的喷射量。

6.根据权利要求5所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括：

第一氮氧检测元件，靠近所述第一腔室的出气口设置，用于检测经过所述第一腔室后的排气的污染物浓度；

第二氮氧检测元件，设置在所述第三腔室的出气口处，用于检测经过所述第三腔室后的排气的污染物浓度；

所述第一氮氧检测元件和所述第二氮氧检测元件均与所述控制单元通信连接，所述控制单元用于根据所述第一氮氧检测元件的检测信号控制所述第一尿素喷射装置的喷射量、用于根据所述第二氮氧检测元件的检测信号控制所述第二尿素喷射装置的喷射量。

7.根据权利要求5所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括：

压差检测元件，用于检测所述DPF组件进气端和出气端的压差，所述压差检测元件和所述DOC组件均与所述控制单元通信连接，所述控制单元用于根据所述压差检测元件的检测信号控制所述DOC组件起燃。

8.根据权利要求7所述的后处理装置，其特征在于，所述后处理主体还包括：

第三排温检测元件，用于检测所述第二腔室的进气口的温度，所述第三排温检测元件与所述控制单元通信连接，所述控制单元用于根据所述第三排温检测元件的检测信号控制所述DOC组件。

9.一种发动机排气系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的后处理装置。

10.一种作业机械，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的后处理装置或如权利要求9所述的发动机排气系统。