一種柴油機可變排氣處理系統的製作方法

2023-11-11 06:24:02 1

一種柴油機可變排氣處理系統的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柴油機可變排氣處理系統，包括EGR裝置、DOC裝置、CDPF裝置、SCR裝置、EGR閥、DOC旁通閥、CDPF旁通閥、SCR旁通閥、尿素噴射裝置、微控制器、柴油機運行工況傳感器和排氣參數傳感器，所述EGR裝置一端通過EGR閥與柴油機出氣管連接，另一端與柴油機進氣管連接，所述DOC旁通閥、DOC裝置、CDPF旁通閥、CDPF裝置、SCR旁通閥、SCR裝置依次連接，所述DOC旁通閥通過DOC旁通管道與DOC裝置的出氣管連接，所述CDPF旁通閥通過CDPF旁通管道與CDPF裝置的出氣管連接，所述SCR旁通閥通過SCR旁通管道與SCR裝置的出氣管連接，所述尿素噴射裝置連接在SCR旁通閥與SCR裝置之間。與現有技術相比，本實用新型具有排氣處理效果好、經濟性好等優點。
【專利說明】一種柴油機可變排氣處理系統

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種柴油機廢氣處理系統，尤其是涉及一種柴油機可變排氣處理系統。

【背景技術】
[0002]柴油機的汙染物主要包括:HC、CO、NOx及顆粒物，隨著環境的惡化，各個國家逐步意識到環境問題的重要性，因此對排放中汙染物的含量要求日益嚴格，所以需要採用後處理技術來滿足排放法規的要求。
[0003]現有技術中，降低柴油機廢氣中NOx成分主要採用廢氣再循環的方法。該方法的主要過程為:當柴油機帶負荷運行時，EGR(Exhaust Gas Recirculat1n,排氣再循環)閥開啟，使少量廢氣與可燃混合氣一起進入燃燒室；在柴油機怠速時EGR閥關閉，廢氣不參與再循環。由於柴油機廢氣是一種不可燃氣體，其在燃燒室中不參與燃燒，這樣，進入燃燒室中的廢氣通過吸收燃燒產生的部分熱量來降低燃燒溫度和壓力，從而減少NOx的生成量。
[0004]但是，現有技術中的這種廢氣再循環法，由於使燃燒室中摻雜了部分不可燃燒的廢氣，因此在一定程度上會影響混合氣體的著火和放熱性能，從而整體上影響柴油機的動力性能。
實用新型內容
[0005]本實用新型的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種排氣處理效果好、經濟性好的柴油機可變排氣處理系統。
[0006]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現:
[0007]一種柴油機可變排氣處理系統，包括EGR裝置、DOC裝置、⑶PF裝置、SCR裝置、EGR閥、DOC旁通閥、⑶PF旁通閥、SCR旁通閥、尿素噴射裝置、微控制器、柴油機運行工況傳感器和排氣參數傳感器，所述EGR裝置一端通過EGR閥與柴油機出氣管連接，另一端與柴油機進氣管連接，所述DOC旁通閥、DOC裝置、⑶PF旁通閥、⑶PF裝置、SCR旁通閥、SCR裝置依次連接，所述DOC旁通閥通過DOC旁通管道與DOC裝置的出氣管連接，所述⑶PF旁通閥通過⑶PF旁通管道與⑶PF裝置的出氣管連接，所述SCR旁通閥通過SCR旁通管道與SCR裝置的出氣管連接，所述尿素噴射裝置連接在SCR旁通閥與SCR裝置之間，所述微控制器分別連接EGR閥、DOC旁通閥、⑶PF旁通閥、SCR旁通閥、尿素噴射裝置、柴油機運行工況傳感器和排氣參數傳感器，所述柴油機運行工況傳感器設在柴油機內，所述排氣參數傳感器設在柴油機出氣管上。
[0008]所述柴油機運行工況傳感器包括發動機轉速傳感器和油門踏板位置傳感器。
[0009]所述排氣參數傳感器包括溫度傳感器和壓力傳感器。
[0010]所述EGR閥為開度可調的調節閥。
[0011]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點:
[0012](I)聯合使用D0C、⑶PF、SCR、EGR裝置，對柴油機排氣的處理效果更好，能夠滿足日益嚴苛的排放法規的要求，可滿足歐VI排放法規。
[0013](2)本實用新型設置有柴油機運行工況傳感器和排氣參數傳感器，能夠根據工況要求，對4個淨化系統進行實時組合，達到實時的可變控制。
[0014](3)能夠在滿足排放法規的前提下，保證柴油機的動力性、經濟性、穩定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0016]圖2為本實用新型的原理框圖；
[0017]圖3為本實用新型在柴油機低負荷工況時的工作狀態示意圖；
[0018]圖4為本實用新型在柴油機高負荷工況時的工作狀態示意圖；
[0019]圖5為本實用新型在柴油機中負荷工況時的工作狀態示意圖。

【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和具體實施例對本實用新型進行詳細說明。本實施例以本實用新型技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護範圍不限於下述的實施例。
[0021]如圖1-2所示，一種柴油機可變排氣處理系統，包括EGR裝置1、D0C裝置2、⑶PF裝置3、SCR裝置4、EGR閥5、DOC旁通閥6、CDPF旁通閥7、SCR旁通閥8、尿素噴射裝置9、微控制器10、柴油機運行工況傳感器11和排氣參數傳感器12，EGR裝置I 一端通過EGR閥5與柴油機13出氣管連接，另一端與柴油機13進氣管連接，DOC旁通閥6、D0C裝置2、⑶PF旁通閥7、⑶PF裝置3、SCR旁通閥8、SCR裝置4依次連接，DOC旁通閥6通過DOC旁通管道a與DOC裝置2的出氣管連接，⑶PF旁通閥7通過⑶PF旁通管道b與⑶PF裝置3的出氣管連接，SCR旁通閥8通過SCR旁通管道c與SCR裝置4的出氣管連接，尿素噴射裝置9連接在SCR旁通閥8與SCR裝置4之間，微控制器10分別連接EGR閥5、DOC旁通閥6、⑶PF旁通閥7、SCR旁通閥8、尿素噴射裝置9、柴油機運行工況傳感器11和排氣參數傳感器12。
[0022]其中，EGR:將部分廢氣引入進氣管路與新鮮空氣混合，進入氣缸參與燃燒，降低燃燒溫度，降低NOX排放；
[0023]SCR:在一定溫度範圍和催化劑作用下，還原劑有選擇性的將NOX還原為N2和水；
[0024]CDPF:將柴油機排氣中的顆粒同氣流分離，並將PM燃燒反應掉，降低PM值；
[0025]DOC:利用催化劑降低柴油機尾氣的HC、CO、SOF(有機可溶物)，同時可將部分S02
氧化成硫酸鹽。
[0026]柴油機運行工況傳感器11包括發動機轉速傳感器和油門踏板位置傳感器，設在柴油機內，用於採集柴油機運行工況，發動機轉速傳感器一般為霍爾傳感器。排氣參數傳感器包括12溫度傳感器和壓力傳感器，設在柴油機13出氣管上，採集柴油機排氣的溫度、壓力信息。
[0027]EGR閥5為開度可調的調節閥。
[0028]由於柴油機連接DOC系統、⑶PF系統、SCR系統、EGR系統後將影響柴油機的動力性與經濟性，通過本實用新型，可實時根據柴油機的工況確定各系統的工作狀態，並通過微控制器ECU控制排氣系統中各個旁通閥的開啟與關閉(程度)，從而達到對尾氣淨化的可變控制。
[0029]下面為柴油機三個典型工況該系統的工作原理:
[0030]I)低負荷工況:柴油機排氣溫度較低，不足以達到SCR的活化溫度，為減少SCR對柴油機動力性及經濟性的影響，此時打開SCR旁通閥，所以在此工況下EGR工作，SCR不工作，同時由於EGR工作容易導致PM增多，所以⑶PF和DOC工作。打開EGR閥，柴油機尾氣一部分回流入進氣管，剩下部分依次通過DOC和CDPF，如圖3所示，圖中箭頭表示氣體流向。
[0031]即EGR+D0C+⑶PF工作，根據具體進氣量、柴油機動力性、經濟性等數據，調整EGR閥E開度，以控制最佳EGR率，旁通閥A關閉旁通管路a，DOC系統工作，將HC和CO氧化為H2O和CO2, —部分NO氧化為NO2 ;旁通閥B關閉旁通管路b，⑶PF系統工作，減少PM的排放；旁通閥C打開旁通管路c，SCR被短路，尾氣經旁通管路直接排出。
[0032]2)高負荷工況:為了滿足柴油機的動力性，此時關閉EGR閥，EGR停止工作，關閉⑶PF及SCR旁通閥，使DOC、SCR及⑶PF參與工作。柴油機尾氣中含有大量HC、CO、NOx及PM，首先經過D0C，將HC及CO轉化為CO2及水，一部分NO氧化為NO2,經過CDPF降低PM排放，隨後進入SCR裝置，與尿素噴射裝置噴射出尿素水溶液在載體中進行催化還原反應，將NO2還原為N2和水，從而降低尾氣中N0X，如圖4所示。在滿足排放要求的情況下，保證最小程度地減少了對柴油機動力性和經濟性的影響。
[0033]即D0C+CDPF+SCR工作，根據工況關閉EGR閥，EGR系統不工作，減少了對柴油機動力性的影響，滿足了動力性的要求；旁通閥A關閉旁通管路a，DOC系統工作，將HC及CO轉化為CO2及水，一部分NO氧化為NO2 ;旁通閥B關閉旁通管路b，⑶PF系統工作；旁通閥C關閉旁通管路C，尾氣進入SCR系統，與尿素噴射裝置噴射出尿素水溶液在載體中進行催化還原反應，將NO2還原為N2和水，從而降低尾氣中NOx，然後尾氣排入大氣。
[0034]3)中等負荷工況:此工況柴油機NOdP PM的排放都較高，所以EGR系統、D0CXDPF和SCR系統都工作。即EGR+DOC+CDPF+SCR工作，打開EGR閥，EGR工作，隨著EGR率的增加可以有效降低NOx含量，但容易導致PM的增多，關閉旁通閥A、B、C，以關閉旁通管路a、b和c，DOC、CDPF和SCR都投入工作，有效降低HC、CO、PM和NOx的排放，如圖5所示。
[0035]即EGR+D0C+⑶PF+SCR工作，根據具體進氣量、柴油機動力性、經濟性等數據，調整EGR閥E開度，以控制最佳EGR率，根據排氣狀態，NOx含量，排氣流量等控制SCR系統尿素的噴射量，以同時降低柴油機HC、CO、PM和NOx的排放
[0036]本實用新型提供的排氣處理系統對於發動機的其他工況同樣適用，可根據實際工況控制各旁通閥的開關，對EGR、D0C、⑶PF、SCR各裝置進行組合。
【權利要求】
1.一種柴油機可變排氣處理系統，其特徵在於，包括EGR裝置(I)、DOC裝置(2)、⑶PF裝置(3)、SCR裝置⑷、EGR閥(5)、DOC旁通閥(6)、⑶PF旁通閥(7)、SCR旁通閥⑶、尿素噴射裝置(9)、微控制器(10)、柴油機運行工況傳感器(11)和排氣參數傳感器(12)，所述EGR裝置(I) 一端通過EGR閥(5)與柴油機(13)出氣管連接，另一端與柴油機(13)進氣管連接，所述DOC旁通閥(6)、DOC裝置(2)、CDPF旁通閥(7)、CDPF裝置(3)、SCR旁通閥(8)、SCR裝置(4)依次連接，所述DOC旁通閥(6)通過DOC旁通管道與DOC裝置(2)的出氣管連接，所述⑶PF旁通閥(7)通過⑶PF旁通管道與⑶PF裝置(3)的出氣管連接，所述SCR旁通閥(8)通過SCR旁通管道與SCR裝置(4)的出氣管連接，所述尿素噴射裝置(9)連接在SCR旁通閥⑶與SCR裝置(4)之間，所述微控制器(10)分別連接EGR閥(5)、D0C旁通閥(6)、⑶PF旁通閥(7)、SCR旁通閥(8)、尿素噴射裝置(9)、柴油機運行工況傳感器(11)和排氣參數傳感器(12)，所述柴油機運行工況傳感器(11)設在柴油機內，所述排氣參數傳感器(12)設在柴油機(13)出氣管上。
2.根據權利要求1所述的一種柴油機可變排氣處理系統，其特徵在於，所述柴油機運行工況傳感器(11)包括發動機轉速傳感器和油門踏板位置傳感器。
3.根據權利要求1所述的一種柴油機可變排氣處理系統，其特徵在於，所述排氣參數傳感器(12)包括溫度傳感器和壓力傳感器。
4.根據權利要求1所述的一種柴油機可變排氣處理系統，其特徵在於，所述EGR閥(5)為開度可調的調節閥。
【文檔編號】F01N9/00GK204082275SQ201420495919
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年8月29日 優先權日:2014年8月29日
【發明者】王匯龍, 任洪娟, 袁姝 申請人:上海工程技術大學