滿足在用車NOx和PM排放控制的柴油機後處理系統的製作方法

2023-11-11 06:12:42

本發明涉及柴油機尾氣後處理技術領域，尤其涉及一種滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統。

背景技術：

近年來，我國各大城市連續出現霧霾現象，嚴重危害人們健康，影響我國國際形象。控制柴油機尾氣中的氮氧化物(nox)和顆粒物(pm)排放是治理城市空氣汙染的關鍵。在用車柴油機原排pm排放高，運行工況惡劣，排溫低，單獨依靠dpf的被動再生無法進行顆粒物的有效清除。

技術實現要素：

本發明的目的在於通過一種滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統，來解決以上背景技術部分提到的問題。

為達此目的，本發明採用以下技術方案：

一種滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統，其包括scr尿素後處理系統和低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統；所述scr尿素後處理系統包括壓縮空氣調節閥、空氣輔助計量泵、柴油機出口nox傳感器、柴油機出口排溫傳感器、scr催化轉化器入口溫度傳感器、scr催化轉化器出口溫度傳感器、尿素溫度傳感器、空氣壓力傳感器、尿素噴嘴、scr催化轉化器、scr電控單元；所述壓縮空氣調節閥連接空氣輔助計量泵；所述空氣輔助計量泵連接尿素罐；所述柴油機出口nox傳感器、柴油機出口排溫傳感器、scr催化轉化器入口溫度傳感器、scr催化轉化器出口溫度傳感器、尿素溫度傳感器、空氣壓力傳感器連接scr電控單元；所述尿素噴嘴一端連接空氣輔助計量泵，另一端連接scr催化轉化器；所述低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統包括壓縮空氣氣泵、低壓燃油油泵、燃油空氣混合器、點火塞、燃油噴嘴、燃燒室、壁流式cdpf催化轉化器、氧化性doc催化轉換器、dpf電控單元；所述壓縮空氣氣泵一端連接dpf電控單元，另一端連接燃油空氣混合器；低壓燃油油泵連接燃油空氣混合器、dpf電控單元；所述燃油空氣混合器通過燃油噴嘴連接燃燒室；所述燃燒室連接柴油機、氧化性doc催化轉換器；所述氧化性doc催化轉換器連接壁流式cdpf催化轉化器；所述壁流式cdpf催化轉化器通過法蘭串接在排氣管之間。

特別地，所述低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統採用油氣混合進行點火，實現壁流式cdpf催化轉化器再生溫度的控制，當排氣溫度高於設定溫度時，通過氧化性doc催化轉換器產生的no2排放使壁流式cdpf催化轉化器實現被動再生。

特別地，所述空氣輔助計量泵用於尿素和空氣的計量和預混合，完成尿素精確計量。

特別地，所述scr電控單元用於對柴油機出口nox傳感器、柴油機出口排溫傳感器、scr催化轉化器入口溫度傳感器、scr催化轉化器出口溫度傳感器、尿素溫度傳感器、空氣壓力傳感器的輸出信號進行處理，計算尿素消耗量，驅動尿素噴嘴，控制nox排放。

特別地，在所述scr催化轉化器前安裝nox傳感器以採集柴油機的nox排放；在所述scr催化轉化器後安裝nox傳感器，用於計算尿素噴射量和nox排放轉化效率，不需要對柴油機原始nox排放進行精確標定，直接在實際車輛上進行測試和標定。

特別地，所述scr尿素後處理系統的scr尿素噴射溫度控制在220℃以上。

本發明提出的滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統滿足在用柴油機排放(nox、pm、co、hc)限值要求，採用scr和dpf技術，在柴油機各種運行工況下實現安全、可靠的排放控制，實現了柴油機排氣後處理pm和nox排放協同控制。本發明不需要進行大量的柴油機機內熱管理標定，後處理熱管理標定獨立，降低機內和機外耦合性標定，安裝布置簡單，維修方便，適合國內各種柴油機在用車改裝後處理需求。

附圖說明

圖1為本發明實施例提供的滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統結構圖。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的較佳實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，並不限於本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容理解的更加透徹全面。需要說明的是，當元件被稱為「固定於」另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是「連接」另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語「及/或」包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參照圖1所示，圖1為本發明實施例提供的滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統結構圖。

本實施例中滿足在用車nox和pm排放控制的柴油機後處理系統具體包括scr尿素後處理系統和低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統；所述scr尿素後處理系統包括壓縮空氣調節閥、空氣輔助計量泵101、柴油機出口nox傳感器102、柴油機出口排溫傳感器、scr催化轉化器104入口溫度傳感器、scr催化轉化器104出口溫度傳感器、尿素溫度傳感器、空氣壓力傳感器、尿素噴嘴103、scr催化轉化器104、scr電控單元105；所述壓縮空氣調節閥連接空氣輔助計量泵101；所述空氣輔助計量泵101連接尿素罐106；所述柴油機出口nox傳感器102、柴油機出口排溫傳感器、scr催化轉化器104入口溫度傳感器、scr催化轉化器104出口溫度傳感器、尿素溫度傳感器、空氣壓力傳感器連接scr電控單元105；所述尿素噴嘴103一端連接空氣輔助計量泵101，另一端連接scr催化轉化器104；所述低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統包括壓縮空氣氣泵107、低壓燃油油泵108、燃油空氣混合器109、點火塞、燃油噴嘴110、燃燒室111、壁流式cdpf催化轉化器112、氧化性doc催化轉換器113、dpf電控單元114；所述壓縮空氣氣泵107一端連接dpf電控單元114，另一端連接燃油空氣混合器109；低壓燃油油泵108連接燃油空氣混合器109、dpf電控單元114；所述燃油空氣混合器109通過燃油噴嘴110連接燃燒室111；所述燃燒室111連接柴油機115、氧化性doc催化轉換器113；所述氧化性doc催化轉換器113連接壁流式cdpf催化轉化器112；所述低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統還包括油箱116、排溫傳感器117、壓差傳感器118。所述壁流式cdpf催化轉化器112通過法蘭串接在排氣管之間。

在本實施中所述低溫燃燒器噴油助燃cdpf系統採用油氣混合進行點火，實現壁流式cdpf催化轉化器112再生溫度的控制，當排氣溫度高於設定溫度如300度時，通過氧化性doc催化轉換器113產生的no2排放使壁流式cdpf催化轉化器112實現被動再生。所述空氣輔助計量泵101用於尿素和空氣的計量和預混合，完成尿素精確計量。所述scr電控單元105用於對柴油機出口nox傳感器102、柴油機出口排溫傳感器、scr催化轉化器104入口溫度傳感器、scr催化轉化器104出口溫度傳感器、尿素溫度傳感器、空氣壓力傳感器的輸出信號進行處理，計算尿素消耗量，驅動尿素噴嘴103，控制nox排放。

在所述scr催化轉化器104前安裝nox傳感器以採集柴油機115的nox排放；在所述scr催化轉化器104後安裝nox傳感器，用於計算尿素噴射量和nox排放轉化效率，不需要對柴油機115原始nox排放進行精確標定，直接在實際車輛上進行測試和標定。所述scr尿素後處理系統的scr尿素噴射溫度控制在220℃以上。在實際的道路工況下，設定目標nox轉化效率大於70％以上，通過目標nox轉化效率和實際nox轉化效率，計算尿素實際噴射量。

工作時，尾氣從柴油機115排氣口出來後，先經過低溫燃燒器+doc和cdpf催化轉化器，實現對co、hc和pm排放的控制，然後經過尿素噴射系統和scr催化轉化器104。針對目前在用和舊車輛的排放控制，柴油機後處理採用氧化催化劑技術(doc)和顆粒過濾器技術(cdpf)的減少顆粒物(pm)、碳氫化合物(hc)和碳一氧化碳(co)的排放量是通用的技術方案。目前在用車排放控制要求，hc和co轉化效率大於90％，顆粒物pm降低85％，nox排放控制降低70％。根據在用車實際的原始排放、原始排氣溫度、整車布置尺寸，進行後處理載體和催化劑參數設計，在實際的車輛運行當中，進行後處理壓降和溫度信號測試，從而監控後處理運行情況。同樣，在用車需要降低nox排放，採用的選擇性催化還原技術比較複雜，需要增加尿素噴射系統，通過技術改造可以降低80％以上的nox排放，在實際車輛上進行技術改裝時，需要靈活的安裝和控制。採用scr和dpf系統進行在用車改裝時，比較適合大的車輛，需要很好的可靠性和低成本。

本發明在在用車技術基礎上，採用低溫燃燒器+doc+cdpf+scr系統達到nox和pm排放控制，本方案對柴油機本體優化工作量少，不需要對柴油機原排進行臺架標定，直接在整車上進行試驗。本發明的技術方案滿足在用柴油機排放(nox、pm、co、hc)限值要求，採用scr和dpf技術，在柴油機各種運行工況下實現安全、可靠的排放控制，實現了柴油機排氣後處理pm和nox排放協同控制。本發明不需要進行大量的柴油機機內熱管理標定，後處理熱管理標定獨立，降低機內和機外耦合性標定，安裝布置簡單，維修方便，適合國內各種柴油機在用車改裝後處理需求。

本領域普通技術人員可以理解實現上述實施例方法中的全部或部分流程，是可以通過電腦程式來指令相關的硬體來完成，所述的程序可存儲於一計算機可讀取存儲介質中，該程序在執行時，可包括如上述各方法的實施例的流程。其中，所述的存儲介質可為磁碟、光碟、只讀存儲記憶體(read-onlymemory，rom)或隨機存儲記憶體(randomaccessmemory，ram)等。

以上結合具體實施例描述了本發明的技術原理。這些描述只是為了解釋本發明的原理，而不能以任何方式解釋為對本發明保護範圍的限制。基於此處的解釋，本領域的技術人員不需要付出創造性的勞動即可聯想到本發明的其它具體實施方式，這些方式都將落入本發明的保護範圍之內。