CN215408814U - 一种排气装置及车辆 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种排气装置及车辆，包括稀薄NOx捕集器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原系统，所述稀薄NOx捕集器与所述柴油颗粒过滤器之间通过第一管路连通，所述选择性催化还原系统与所述柴油颗粒过滤器之间通过第二管路连通；旁通管路，所述旁通管路的一端与所述第一管路连通，另一端与所述第二管路连通；阀门组，所述阀门组用于使所述旁通管路切换至连通状态或封闭状态；通过本申请实施例提供的一种排气装置及车辆，可以充分利用LNT在脱附过程及还原过程中产生的氨气。
Description
技术领域
本申请实施例涉及汽车技术领域，具体而言，涉及一种排气装置及车辆。
背景技术
柴油机尾气污染物主要是NOx和PM，根据汽车工业发达国家的先进发展经验,必须结合使用排气后处理技术来控制NOx和PM的排放，一般而言，对于NOx污染物的处理有两种常用的技术：LNT(Lean NOx Trap，稀薄NOx捕集器)和SCR(SelectiveCatalyticReduction，选择性催化还原系统)，在LNT和SCR之间还设置有柴油颗粒过滤器(Diesel ParticulateFilter，DPF)。
尾气在LNT上会有一个脱附过程及还原过程，在这个脱附过程及还原过程中，若还原剂的量过剩时，LNT上会发生其余副反应，产生氨气，氨气在SCR中可以用于转化NOx，但氨气在进入DPF后会被氧化，从而导致氨气被完全浪费。
实用新型内容
本申请实施例在于提供一种排气装置及车辆，旨在充分利用LNT在脱附过程及还原过程中产生的氨气。
本申请实施例第一方面提供一种排气装置，包括稀薄NOx捕集器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原系统，所述稀薄NOx捕集器与所述柴油颗粒过滤器之间通过第一管路连通，所述选择性催化还原系统与所述柴油颗粒过滤器之间通过第二管路连通；
旁通管路，所述旁通管路的一端与所述第一管路连通，另一端与所述第二管路连通；
阀门组，所述阀门组用于使所述旁通管路切换至连通状态或封闭状态；
其中，在所述稀薄NOx捕集器进行脱附及还原过程时，所述阀门组使所述旁通管路切换至连通状态，以使尾气从所述稀薄NOx捕集器经过所述旁通管路所述选择性催化还原系统；
在所述稀薄NOx捕集器未进行脱附及还原过程时，所述阀门组使所述旁通管路切换至封闭状态，以使尾气从所述稀薄NOx捕集器经过所述柴油颗粒过滤器进入所述选择性催化还原系统。
可选地，所述阀门组包括第一阀门和第二阀门；
所述第一阀门设置在所述旁通管路与所述第一管路连通的位置；所述第二阀门设置在所述旁通管路与所述第二管路连通的位置；
其中，所述第一阀门和所述第二阀门开启后，所述旁通管路与所述第一管路及所述第二管路连通，所述第一管路和所述第二管路与所述柴油颗粒过滤器连接的位置封闭；
所述第一阀门和所述第二阀门关闭后，所述旁通管路与所述第一管路及所述第二管路封闭，所述第一管路和所述第二管路与所述柴油颗粒过滤器连接的位置连通。
可选地，控制装置，所述第一阀门和所述第二阀门分别与所述控制装置电信连接，所述控制装置用于控制所述第一阀门和第二阀门开启或关闭。
可选地，检测装置，所述检测装置用于检测所述稀薄NOx捕集器的工作状态；
所述控制装置，响应于所述检测装置检测到的所述稀薄NOx捕集器的工作状态，控制所述第一阀门和所述第二阀门开启或关闭。
可选地，所述旁通管路上设置有过滤器。
可选地，所述过滤器可拆卸连接于所述旁通管路上。
可选地，所述旁通管路上设置有安装部，所述安装部包括连接法兰，所述过滤器通过所述连接法兰连接至所述旁通管路上。
本申请实施例第二方面提供一种车辆，包括如本申请实施例第一方面提供的排气装置。
有益效果：
本申请提供一种排气装置及车辆，通过在第一管路和第二管路上设置旁通管路，在稀薄NOx捕集器未进行脱附及还原过程时，使旁通管路封闭，此时尾气从稀薄NOx捕集器通过柴油颗粒过滤器后进入选择性催化还原系统进行处理；在稀薄NOx捕集器进行脱附及还原过程时，使旁通管路连通，使得尾气可以直接从稀薄NOx捕集器进入选择性催化还原系统，这样，在稀薄NOx捕集器内生产的氨气便可以进入选择性催化还原系统，参与选择性催化还原系统内的还原反应来转化NOx，使得这部分氨气不会被浪费，实现了对稀薄NOx捕集器在脱附及还原过程中产生的氨气的充分利用，另一方面还可以提高选择性催化还原系统对NOx的转化效率。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提出的排气装置的结构示意图；
图2是本申请一实施例提出的排气装置的旁通管路处于连通状态的结构示意图；
图3是本申请一实施例提出的排气装置的旁通管路处于封闭状态的结构示意图。
附图标记说明：1、第一管路；2、第二管路；3、旁通管路；4、阀门组；41、第一阀门；42、第二阀门；5、过滤器。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
相关技术中，车辆的排放装置一般包括稀薄NOx捕集器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原系统；在下文中，LNT代表稀薄NOx捕集器，DPF代表柴油颗粒过滤器，SCR代表选择性催化还原系统。
其中，LNT在一定条件下吸收废气的NOx，当吸收的NOx达到最大容量时，使用富集条件将NOx还原成N2和O2。LNT催化剂一般以贵金属Pt作为催化活性组分,碱和/或碱土金属氧化物作为储存组分,用大比表面的γ-Al2O3作为载体,以提高活性组分和储存组分的分散度。典型的LNT催化剂体系是Pt、BaO或Al2O3。
NOx在LNT催化剂上稀燃阶段NOx储存和富燃阶段被还原成N2的原理如下：
首先在较长时间(约60-90秒)的稀燃阶段,NO在贵金属活性位Pt上被氧化为NO2，随后NO2与邻近的碱性组分BaO发生反应生成硝酸盐而被储存起来；当发动机切换为富燃气氛时,短时间(约3-5秒)内尾气中的还原性组分HC、CO和H2浓度迅速升高，还原气氛下储存的硝酸盐在热为学上是不稳定的,会快速释放出N02并被还原剂按照催化反应的方式还原成N2，同时催化剂储存位得到再生，这样就完成了一个LNT的标准循环过程。
吸附过程在催化剂上发生的反应如下：
2NO+O2→2NO2
脱附过程及还原过程在催化剂上发生的反应如下：
Ba(NO3)2→BaO+NO2
BaO+CO2→BaCO3
在脱附过程及还原过程中若还原剂的量过剩时，LNT上会发生其余副反应：
而SCR的基本工作原理是：在发动机运行时，在发动机排气管中喷入尿素水溶液，在高温排气中尿素水溶液发生水解反应产生NH3(或以固态氨的形式释放)，NH3在催化剂的作用下与NO、NO2发生化学反应，达到出去NOx的目的。
尿素从160℃开始通过热解和水解两步生成NH3：
热解：CO(NH2)2→NH3+HNCO
水解：HNCO+H2O→NH3+CO2
SCR内部的主要化学反应为：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(中速SCR反应)
2NH3+4NO+NO2→2N2+3H2O(快速SCR反应)
4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O(慢速SCR反应)
通过上述SCR内主要化学反应，可以得知SCR是利用NH3来达到除去NOx的目的。
但是，由于DPF载体上的贵金属涂层具有氧化的能力，LNT在进行脱附及还原过程中，相对“过剩”的还原剂HC产生的NH3会在DPF中被氧化成N2及H2O，完全被浪费掉。
有鉴于此，本申请提供一种排气装置及车辆，通过在第一管路和第二管路上设置旁通管路，在稀薄NOx捕集器未进行脱附及还原过程时，使旁通管路封闭，此时尾气从稀薄NOx捕集器通过柴油颗粒过滤器后进入选择性催化还原系统进行处理；在稀薄NOx捕集器进行脱附及还原过程时，使旁通管路连通，使得尾气可以直接从稀薄NOx捕集器进入选择性催化还原系统，这样，在稀薄NOx捕集器内生产的氨气便可以进入选择性催化还原系统，参与选择性催化还原系统内的还原反应来转化NOx，使得这部分氨气不会被浪费，实现了对稀薄NOx捕集器在脱附及还原过程中产生的氨气的充分利用，另一方面还可以提高选择性催化还原系统对NOx的转化效率。
实施例一
参照图1所示，为本申请实施例公开的一种排气装置，包括稀薄NOx捕集器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原系统；在下文中，LNT代表稀薄NOx捕集器，DPF代表柴油颗粒过滤器，SCR代表选择性催化还原系统。
其中，LNT与DPF之间通过第一管路1连通，SCR与DPF之间通过第二管路2连通。
参照图1所示，排气装置还包括旁通管路3和阀门组4。其中，旁通管路3的一端与第一管路1连通，另一端与第二管路2连通；阀门组4则用于使所述旁通管路3切换至连通状态或封闭状态。
具体地，在LNT进行脱附及还原过程时，阀门组4使旁通管路3切换至连通状态，以使尾气从LNT经过旁通管路3进入SCR；LNT未进行脱附及还原过程时，阀门组4使旁通管路3切换至封闭状态，以使尾气从LNT经过DPF进入SCR。
这样，在LNT进行脱附及还原过程时，若还原剂的数量过剩，使得LNT发生副反应而生成氨气，这部分氨气会通过旁通管路3进入SCR，进而参与SCR内的还原反应，而不会被DPF所氧化，从而充分利用了LNT在进行脱附及还原过程时生成的氨气，同时也提高了SCR对NOx的转换效率。
在一种实施例中，参照图2所示，阀门组4包括第一阀门41和第二阀门42，通过对第一阀门41和第二阀门42进行控制实现旁通管路3的连通与封闭。
具体地，参照图2所示，第一阀门41转动连接在旁通管路3与第一管路1连通的位置，第二阀门42转动连接在旁通管路3与第二管路2连通的位置。在LNT进行脱附及还原过程时，第一阀门41和第二阀门42同时切换至开启状态；在LNT未进行脱附及还原过程时，第一阀门41和第二阀门42同时切换至关闭状态。
其中，参照图2所示，开启状态是指第一阀门41和第二阀门42分别转动到第一管路1和第二管路2内的状态，在第一阀门41和第二阀门42均处于开启状态时，旁通管路3与第一管路1和第二管路2同时连通，而第一管路1和第二管路2与DPF连接的位置被封闭，此时，从LNT出来的气体便无法进入DPF，而只能进入旁通管路3，并最终进入SCR。
参照图3所示，关闭状态是指第一阀门41和第二阀门42转动到旁通管路3连通处的状态，在第一阀门41和第二阀门42均处于关闭状态时，旁通管路3的两端分别被第一阀门41和第二阀门42封闭，使得旁通管路3被完全封闭，而第一管路1和第二管路2与DPF连接的位置则处于连通状态，此时，从LNT出来的气体便会进入DPF后再进入SCR。
这样，通过第一阀门41和第二阀门42的位置变换便实现了旁通管路3连通状态和封闭状态的切换，使得LNT在进行脱附及还原过程时生成的氨气可以完全进入SCR参与还原反应。
在一种实施例中，排气装置还包括控制装置(图中未示出)，控制装置分别与第一阀门41和第二阀门42电信连接，控制装置用于控制第一阀门41和第二阀门42开启或关闭。
具体地，在LNT进行脱附及还原过程时，控制装置控制第一阀门41和第二阀门42开启，使得旁通管路3与第一管路1和第二管路2连通，并使第一管路1和第二管路2与DPF连接的位置被封闭，此时，LNT在进行脱附及还原过程时生成的氨气会通过旁通管路3进入SCR参与还原反应。
在LNT未进行脱附及还原过程时，控制装置控制第一阀门41和第二阀门42关闭，使得旁通管路3与第一管路1和第二管路2被封闭，并使第一管路1和第二管路2与DPF连接的位置连通，此时，LNT出来的气体会经过DPF过滤后再进入SCR。
在具体应用时，控制装置可以是车辆ECU(Electronic Control Unit，电子控制单元)的其中一个控制单元。
在一种实施例中，排气装置还包括检测装置(图中未示出)，检测装置用于检测LNT的工作状态，并且使控制装置控制第一阀门41和第二阀门42开启或关闭。
具体地，在检测装置检测到LNT进行脱附及还原过程时，控制装置响应于检测装置，控制第一阀门41和第二阀门42开启，此时旁通管路3与第一管路1和第二管路2连通，并且第一管路1和第二管路2与DPF连接的位置被封闭，在LNT进行脱附及还原过程时生成的氨气会通过旁通管路3进入SCR参与还原反应。
在此步骤中，检测装置还可以对氨气的含量进行检测，在氨气含量大于预设含量值时，例如20ppm，再使控制装置控制第一阀门41和第二阀门42开启。
在检测装置检测到LNT未进行脱附及还原过程时，控制装置响应于检测装置，控制第一阀门41和第二阀门42关闭，此时旁通管路3与第一管路1和第二管路2被封闭，第一管路1和第二管路2与DPF连接的位置连通，LNT出来的气体会经过DPF过滤后再进入SCR。
在具体应用时，检测装置可以是车辆ECU的其中一个检测单元。
在一种实施例中，由于LNT出来的气体中会含有柴油颗粒，而这部分柴油颗粒在通过旁通管路3进入SCR后，会有堵塞SCR或增加车辆PM排放超标的风险，为了避免产生上述问题，参照图2所示，在旁通管路3上设置有过滤器5。
过滤器5可以对柴油颗粒进行过滤，从而减少进入SCR的柴油颗粒，这样，便可以降低出现SCR被堵塞或车辆PM排放超标这些问题的概率。
在具体应用时，由于LNT出来的气体温度较高，一般在200℃-300℃，因此过滤器5需要采用耐高温的过滤器5，例如金属过滤器5或陶瓷过滤器5。
在一种实施例中，为了便于对过滤器5进行更换，使过滤器5与旁通管路3之间可拆卸连接设置。
这样，在过滤器5使用一段时间后，便可以将过滤器5从旁通管路3上拆除，并且在进行清洗后，再重新安装到旁通管路3上，使得过滤器5的使用更加方便，也可以保证过滤器5始终有较好的过滤效果。
在一种实施例中，在旁通管路3上设置有安装部(图中未示出)，安装部包括连接法兰(图中未示出)，过滤器5通过连接法兰连接至旁通管路3上。
具体地，是将旁通管路3中间一部分断开，将这部分作为安装部来安装过滤器5，并且在旁通管路3断开的位置设置连接法兰，在安装过滤器5时，通过连接法兰使过滤器5与旁通管路3连接即可。
实施例二
基于同一发明构思，本申请实施例公开一种车辆，包括如本申请实施例一提供的排气装置。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。
Claims (8)
1.一种排气装置，包括稀薄NOx捕集器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原系统，其特征在于：
所述稀薄NOx捕集器与所述柴油颗粒过滤器之间通过第一管路(1)连通，所述选择性催化还原系统与所述柴油颗粒过滤器之间通过第二管路(2)连通；
旁通管路(3)，所述旁通管路(3)的一端与所述第一管路(1)连通，另一端与所述第二管路(2)连通；
阀门组(4)，所述阀门组(4)用于使所述旁通管路(3)切换至连通状态或封闭状态；
其中，在所述稀薄NOx捕集器进行脱附及还原过程时，所述阀门组(4)使所述旁通管路(3)切换至连通状态，以使尾气从所述稀薄NOx捕集器经过所述旁通管路(3)进入所述选择性催化还原系统；
在所述稀薄NOx捕集器未进行脱附及还原过程时，所述阀门组(4)使所述旁通管路(3)切换至封闭状态，在以使尾气从所述稀薄NOx捕集器经过所述柴油颗粒过滤器进入所述选择性催化还原系统。
2.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于：
所述阀门组(4)包括第一阀门(41)和第二阀门(42)；
所述第一阀门(41)设置在所述旁通管路(3)与所述第一管路(1)连通的位置；所述第二阀门(42)设置在所述旁通管路(3)与所述第二管路(2)连通的位置；
其中，所述第一阀门(41)和所述第二阀门(42)开启后，所述旁通管路(3)与所述第一管路(1)及所述第二管路(2)连通，所述第一管路(1)和所述第二管路(2)与所述柴油颗粒过滤器连接的位置封闭；
所述第一阀门(41)和所述第二阀门(42)关闭后，所述旁通管路(3)与所述第一管路(1)及所述第二管路(2)封闭，所述第一管路(1)和所述第二管路(2)与所述柴油颗粒过滤器连接的位置连通。
3.根据权利要求2所述的排气装置，其特征在于：
控制装置，所述第一阀门(41)和所述第二阀门(42)分别与所述控制装置电信连接，所述控制装置用于控制所述第一阀门(41)和第二阀门(42)开启或关闭。
4.根据权利要求3所述的排气装置，其特征在于：
检测装置，所述检测装置用于检测所述稀薄NOx捕集器的工作状态；
所述控制装置，响应于所述检测装置检测到的所述稀薄NOx捕集器的工作状态，控制所述第一阀门(41)和所述第二阀门(42)开启或关闭。
5.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于：
所述旁通管路(3)上设置有过滤器(5)。
6.根据权利要求5所述的排气装置，其特征在于：
所述过滤器(5)可拆卸连接于所述旁通管路(3)上。
7.根据权利要求6所述的排气装置，其特征在于：
所述旁通管路(3)上设置有安装部，所述安装部包括连接法兰，所述过滤器(5)通过所述连接法兰连接至所述旁通管路(3)上。
8.一种车辆，其特征在于：
包括如权利要求1-7任一项所述的排气装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121594833.7U CN215408814U (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 一种排气装置及车辆 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202121594833.7U CN215408814U (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 一种排气装置及车辆 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN215408814U true CN215408814U (zh) | 2022-01-04 |
Family
ID=79649122
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202121594833.7U Active CN215408814U (zh) | 2021-07-12 | 2021-07-12 | 一种排气装置及车辆 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN215408814U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116255231A (zh) * | 2023-04-12 | 2023-06-13 | 潍柴动力股份有限公司 | 尾气排放的控制方法、其装置以及柴油机后处理系统 |
| CN119712289A (zh) * | 2025-03-04 | 2025-03-28 | 中国重汽集团济南动力有限公司 | 双喷scr后处理控制系统、方法及车辆 |
-
2021
- 2021-07-12 CN CN202121594833.7U patent/CN215408814U/zh active Active
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| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |