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CN204163811U - 一种可变车辆尾气排放处理系统 - Google Patents

一种可变车辆尾气排放处理系统 Download PDF

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CN204163811U CN201420200480.1U CN201420200480U CN204163811U CN 204163811 U CN204163811 U CN 204163811U CN 201420200480 U CN201420200480 U CN 201420200480U CN 204163811 U CN204163811 U CN 204163811U
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English (en)
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任洪娟
楼狄明
杨蓉
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Tongji University
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Tongji University
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    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
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Abstract

本实用新型提供一种可变车辆尾气排放处理系统，所述可变车辆尾气排放处理系统至少包括结构：车辆本体；排气管，与所述车辆本体连接；所述排气管上连接有氧化催化转换器、以及连接在所述氧化催化转换器下游的选择性催化还原反应单元；排气旁通管，连通于所述氧化催化转换器两端的排气管之间；切换阀，设置在所述排气旁通管上；所述切换阀通过发动机的控制系统控制其打开或关闭；所述车辆本体为柴油机。通过在排放处理系统中设置排气旁通管和切换阀，使发动机在不同转速下，可以切换尾气通过的路径，既可以保证柴油机达到排放的标准，又可以尽量减少对柴油机动力性和经济性的影响。

Description

一种可变车辆尾气排放处理系统
技术领域
本实用新型涉及可变车辆尾气排放处理系统，特别是涉及一种可变柴油机尾气排放处理系统。
背景技术
随着社会进步，发动机的应用规模迅速扩大，其排放的污染物对环境和人体造成的危害已被公认。为了环境安全，保护人类赖以生存的空间，发动机的排放控制技术得以发展。目前已经开发出各种排气后处理装置，以有效地限制来自内燃发动机的排气排放。对压燃式发动机，主要在尽量不影响柴油机动力性和经济性的前提下采取措施降低其NOX和PM的排放。
现有技术的车辆尾气排放系统如图1所示，所述系统至少包括：车辆本体；排气管，与所述车辆本体连接；所述排气管上连接有氧化催化转换器(DOC)、以及连接在所述氧化催化转换器下游的选择性催化还原反应(SCR)单元。
氧化催化转换器(DOC)通常包含贵金属，诸如铂金和/或钯，其中的催化剂以氧化存在于排气流中的碳氢化物和一氧化碳成为二氧化碳和水。DOC可用于将在发动机气流中排放的一氧化氮(NO)转换成二氧化氮(NO2)。
选择性催化还原反应单元通常供柴油发动机使用，以便减少NOX排放。在SCR中，氮氧化物(NOX)与还原剂起反应，其通过定量给料系统而注入到有待吸附于SCR催化剂之上的尾气流中，注入的剂量试剂(例如尿素)分解而形成氨(NH3)，NH3是还原剂，其用于与NOX起反应，以将NOX还原成氮(N2)和水(H2O)。
但是，当发动机高速大负荷的运转时，由于柴油机的排气流量较大，SCR的空速过高，这样就大大降低了NOX的转化率。
因此，提供一种新型的车辆尾气排放处理系统实属必要。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种可变车辆尾气排放处理系统，通过切换切换阀使尾气在发动机转速不同时转化率较高，同时尽量减少对柴油机经济性和动力性的影响。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种可变车辆尾气排放处理系统，所述可变车辆尾气排放处理系统至少包括：
车辆本体；
排气管，与所述车辆本体连接；所述排气管上连接有氧化催化转换器、以及连接在所述氧化催化转换器下游的选择性催化还原反应单元；
排气旁通管，连通于所述氧化催化转换器两端的排气管之间；
切换阀，设置在所述排气旁通管上；通过发动机的控制系统控制所述切换阀打开或关闭。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述切换阀设置在所述排气旁通管与所述排气管的连接处。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述发动机在中转速或低转速时，所述切换阀在发动机的控制系统的控制下打开所述排气旁通管，发动机尾气经过所述旁通管道直接到达选择性催化还原反应单元。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述发动机高转速时，所述切换阀在发动机的控制系统的控制下关闭所述排气旁通管，发动机尾气经过所述氧化催化转化器后到达所述选择性催化还原反应单元。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述车辆本体为柴油机。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述发动机为醇燃料发动机。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述车辆尾气排放处理系统还包括连接在所述选择性催化还原反应单元下游的微粒过滤器。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述车辆尾气排放处理系统还包括设置在所述氧化催化转换器出口附近的NOX吸收器。
作为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的一种优化结构，所述NOX吸收器包括涂敷在所述氧化催化转换器上的涂层。
如上所述，本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统，所述可变车辆尾气排放处理系统至少包括结构：车辆本体；排气管，与所述车辆本体连接；所述排气管上连接有氧化催化转换器、以及连接在所述氧化催化转换器下游的选择性催化还原反应单元；排气旁通管，连通于所述氧化催化转换器两端的排气管之间；切换阀，设置在所述排气旁通管上；所述切换阀通过发动机的控制系统控制其打开或关闭；所述车辆本体为柴油机。本实用新型通过在排放处理系统中设置排气旁通管和切换阀，使发动机在不同转速下，可以切换尾气通过的路径，既可以保证柴油机达到排放的标准，又可以尽量减少对柴油机动力性和经济性的影响。
附图说明
图1为本实用新型的可变车辆尾气排放处理系统的结构示意图。
元件标号说明
1          排气管
2          氧化催化转换器
3          选择性催化还原反应
4          排气尾管
5          排气旁通管
6          切换阀
7          发动机的控制系统
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅附图。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
如图1所示，本实用新型提供一种可变车辆尾气排放处理系统，所述可变车辆尾气排放处理系统至少包括：车辆本体、排气管1、氧化催化转换器(DOC)2、选择性催化还原反应单元(SCR)3、排气旁通管5、以及切换阀6。
所述车辆本体为柴油机。所述柴油机的发动机可以为醇燃料发动机，所述醇燃料发动机包括纯烧醇燃料的发动机，掺烧醇燃料的发动机，或采用尾气再循环的以醇燃料作为部分或全部燃料的发动机。所述醇燃料发动机与发动机的控制系统7信号连接。
所述排气管1与所述车辆本体相连，用于排出车辆本体产生的尾气。所述排气管1的可以是钢材、铁材或者钛合金材料。
所述氧化催化转换器2设置于所述排气管1上，从车辆本体排出的尾气可以直接经过氧化催化转换器2。所述氧化催化转换器2中的催化剂以氧化存在于排气流中的碳氢化物和一氧化碳成为二氧化碳和水。氧化催化转换器2还可用于将在发动机气流中排放的一氧化氮(NO)转换成二氧化氮(NO2)。
所述选择性催化还原反应单元3设置于排气管1上的氧化催化转换器2的下游，在SCR中，氮氧化物(NOX)与还原剂起反应，其通过定量给料系统而注入到有待吸附于SCR催化剂之上的尾气流中，注入的剂量试剂(例如尿素)分解而形成氨(NH3)，NH3是还原剂，其用于与NOX起反应，以将NOX还原成氮(N2)和水(H2O)。
所述排气旁通管5连通在所述氧化催化转换器2两端的排气管之间；即所述排气旁通管5与氧化催化转换器2是并列的连接在排气管1上。
在所述排气旁通管5上还设置有切换阀6。优选地，所述切换阀6设置在所述排气旁通管5与排气管1的连接处。如图1所示，切换阀6设置在所述氧化催化转换器2的上游管道连接处。所述切换阀6由发动机控制系统(ECU)7所控制，从而实现所述切换阀6的打开或关闭，改变排气通路的走向。
当发动机高速大负荷运转时，柴油机排气流量较大，导致选择性催化还原反应单元(SCR)3空速过高，使NOX的转化率大大降低，这种情况下，由发动机控制系统7控制切换阀6关闭排气旁通管5，使柴油机尾气气流全部经过氧化催化转换器2，利用氧化催化转换器2先将NO转化为NO2，提高进入择性催化还原反应单元3的NO2与NO的比例，加快择性催化还原反应单元3内部的催化还原反应速度，从而提高NOX的转化率，弥补了因空速增加而导致的NOX转化率降低，达到了柴油机排放的要求。
而当发动机中等转速或低转速运行时，选择性催化还原反应3单元空速不高，通过选择性催化还原反应单元3内的氧化还原反应就可使NOX排放达到排放要求。通过发动机控制系统7控制切换阀6打开排气旁通管5，由于氧化催化转换器2的阻力，大部分尾气通过排气旁通管5直接进入选择性催化还原反应单元3，减少了对柴油机动力性和经济性的影响。
总之，所述发动机在高速运转时，所述切换阀在发动机控制系统的控制下关闭排气旁通管5，使尾气几乎全部流经DOC，之后到达SCR。
所述发动机在中等转速或低转速时，所述切换阀在发动机控制系统的控制下打开排气旁通管5，使尾气大部分流经所述排气旁通管5后直接到达SCR。
进一步地，所述可变车辆尾气排放处理系统还可以包括连接在所述选择性催化还原反应单元3下游的微粒过滤器(未予以图示)，用来采集和处理尾气中的颗粒物。
所述可变车辆尾气排放处理系统还包括设置在所述氧化催化转换器2出口附近的NOX吸收器(未予以图示)，可吸收并储存穿过所述氧化催化转换器2的尾气中的NOX。所述NOX吸收器可以是涂敷在所述氧化催化转换器2上的涂层。
最后，达到排放要求的尾气经由排气尾管4排出。
综上所述，本实用新型提供的可变车辆尾气排放处理系统，至少包括结构：车辆本体；排气管，与所述车辆本体连接；所述排气管上连接有氧化催化转换器、以及连接在所述氧化催化转换器下游的选择性催化还原反应单元；排气旁通管，连通于所述氧化催化转换器两端的排气管之间；切换阀，设置在所述排气旁通管上；所述切换阀通过发动机的控制系统控制其打开或关闭；所述车辆本体为柴油机。通过在排放处理系统中设置排气旁通管和切换阀，使发动机在不同转速下，可以切换尾气通过的路径，既可以保证柴油机达到排放的标准，又可以尽量减少对柴油机动力性和经济性的影响。
所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.一种可变车辆尾气排放处理系统，所述车辆尾气排放处理系统至少包括： 
车辆本体； 
排气管，与所述车辆本体连接；所述排气管上连接有氧化催化转换器、以及连接在所述氧化催化转换器下游的选择性催化还原反应单元； 
排气旁通管，连通于所述氧化催化转换器两端的排气管之间； 
切换阀，设置在所述排气旁通管上；所述切换阀与发动机的控制系统相连接。 
2.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述切换阀设置在所述排气旁通管与所述排气管的连接处。 
3.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述发动机在中等转速或低转速时，所述切换阀在发动机的控制系统的控制下打开所述排气旁通管，发动机尾气经过所述排气旁通管直接到达所述选择性催化还原反应单元。 
4.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述发动机的转速在高转速时，所述切换阀在发动机的控制系统的控制下关闭所述排气旁通管，发动机尾气经过所述氧化催化转化器后到达所述选择性催化还原反应单元。 
5.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述车辆本体为柴油机。 
6.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述发动机为醇燃料发动机。 
7.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述车辆尾气排放处理系统还包括连接在所述选择性催化还原反应单元下游的微粒过滤器。 
8.根据权利要求1所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述车辆尾气排放处理系统还包括设置在所述氧化催化转换器出口附近的NOX吸收器。 
9.根据权利要求8所述的可变车辆尾气排放处理系统，其特征在于：所述NOX吸收器包括涂敷在所述氧化催化转换器上的涂层。 
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