一种废气后处理系统

技术领域

本申请涉及柴油发动机废气处理技术领域，尤其涉及一种废气后处理系统。

背景技术

柴油发动机是一种通过燃烧柴油来获取能量释放的发动机，具有扭矩大和经济性能好等优异特性。柴油发动机的工作过程与汽油发动机一致，每个工作循环都需要经过进气、压缩、做工以及排气等冲程。在废气排放方面，柴油发动机的HC和CO的排放量低于汽油发动机，但其NOx和颗粒物(PM,Pa rticulate Matter)的排放量却远高于汽油发动机，因此，如何降低排放废气中的NOx和PM含量成为了柴油发动机在废气净化领域中的重点研究对象。

目前，为了降低排放废气中的污染物，大多数柴油发动机都配置了后处理系统。该后处理系统在废气的流动方向依次布置有柴油氧化催化器(DOC，Diesel OxidationCatalyst)、柴油颗粒过滤器(DPF，Diesel Particulate Filter)和选择性催化还原(SCR，Selective Catalytic Reduction)催化器，其中DPF可以有效地对PM进行过滤，SCR催化器可以有效地对NOx进行脱除。但是，该后处理系统都是布置于车辆的底盘上，其安装位置相对于柴油发动机本体的位置较远。而这就会导致流入DPF和SCR催化器的废气温度较低，从而降低了DPF的再生效率和SCR催化器的转化效率。

发明内容

本申请提供了一种废气后处理系统，能够提升废气中NOx和PM的脱除效率。

本申请提供了一种废气后处理系统，包括：发动机、增压器、负载有选择性催化还原催化剂的柴油颗粒过滤器SCRF、选择性催化还原SCR催化器、氨逃逸催化器ASC、第一尿素喷射装置以及第二尿素喷射装置；

所述中冷器安装于所述发动机与所述增压器之间的进气管道上；

所述SCRF安装于所述发动机与所述增压器之间的排气管道上；

所述SCR催化器安装于所述增压器后端的排气管道上；

所述ASC安装于所述SCR催化器后端的排气管道上；

所述第一尿素喷射装置安装于所述发动机与所述SCRF之间的排气管道上；

所述第二尿素喷射装置安装于所述增压器与SCR催化器之间的排气管道上。

可选的，所述废气后处理系统还包括：柴油氧化催化器DOC；

所述DOC安装于所述发动机与所述第一尿素喷射装置之间的排气管道上，所述DOC用于氧化一氧化氮、碳化氢以及一氧化碳。

可选的，所述废气后处理系统还包括：第一温度传感器、第二温度传感器以及第三温度传感器；

所述第一温度传感器安装于所述第一尿素喷射装置与所述DOC之间的排气管道上；

所述第二温度传感器安装于所述增压器与第二尿素喷射装置之间的排气管道上；

所述第三温度传感器安装于所述ASC后端的排气管道上。

可选的，所述废气后处理系统还包括：中冷器；

所述中冷器安装于所述发动机与所述增压器之间的进气管道上。

可选的，所述废气后处理系统还包括：排气再循环装置EGR；

所述EGR安装于所述发动机的进气管道与排气管道之间，所述EGR用于将排气管道排出的废气导入进气管道进行二次燃烧。

可选的，所述废气后处理系统还包括：压差传感器；

所述压差传感器的两端分别安装于所述SCRF的两侧，所述压差传感器用于检测所述SCRF的负荷状态。

可选的，所述压差传感器为半导体压敏电阻式传感器。

可选的，所述废气后处理系统还包括：第一NOx传感器以及第二NOx传感器；

所述第一NOx传感器安装于所述增压器与所述SCR催化器之间的排气管道上；

所述第二NOx传感器安装于所述ASC后端的排气管上。

可选的，所述废气后处理系统还包括：排气节流阀；

所述排气节流阀安装于所述增压器与所述SCR催化器之间的排气管道上，所述排气节流阀用于控制排气管中流入所述SCR催化器的废气流量。

可选的，所述排气节流阀为滑套式排气节流阀。

从以上技术方案可以看出，本申请具有以下效果：

中冷器安装于发动机与增压器之间的进气管道上；负载有SCR催化剂的DPF(SCRF，SCR catalysts coated DPF)安装于发动机与增压器之间的排气管道上；SCR催化器安装于增压器后端的排气管道上；氨逃逸催化器(ASC，Ammonia Slip Catalyst)安装于SCR催化器后端的排气管道上；第一尿素喷射装置安装于发动机与SCRF之间的排气管道上；第二尿素喷射装置安装于增压器与SCR催化器之间的排气管道上。SCRF为负载有SCR催化剂的DPF，可以同时对NOx和PM进行处理，且SCRF安装于发动机的本体上，流入SCRF的废气温度较高。当发动机冷启动时，可以由SCRF对NOx和PM进行脱除，当废气温度提高至指定温度时，由后级SCR催化器和ASC对NOx进行脱除。这样可以由前级SCRF进行低温工况处理，有后级SCR催化器和ASC进行高温工况处理，减少了因废气温度过低而导致DPF的再生效率和SCR催化器的转化效率降低的情况，从而可以提升废气中NOx和PM的脱除效率。

附图说明

图1为本申请中的废气后处理系统的结构示意图。

具体实施方式

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”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，仅用于说明各部件或组成部分之间的相对位置关系，并不特别限定各部件或组成部分的具体安装方位。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

此外，在本申请中所附图式所绘制的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员了解与阅读，并非用于限定本申请可实施的限定条件，故不具有技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本申请所能产生的功效及所能达成的目的下，均仍应落在本申请所揭示的技术内容涵盖的范围内。

本申请提供了一种废气后处理系统，用于提升废气中NOx和PM的脱除效率。

本申请描述的废气后处理系统应用于柴油发动机领域中，可以对柴油发动机排放的废气进行过滤和净化处理。

请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统包括：发动机1、增压器2、SCRF3、SCR催化器4、ASC5、第一尿素喷射装置6以及第二尿素喷射装置7；中冷器12安装于发动机1与增压器2之间的进气管道上；SCRF3安装于发动机1与增压器2之间的排气管道上；SCR催化器4安装于增压器2后端的排气管道上；ASC5安装于SCR催化器4后端的排气管道上；第一尿素喷射装置6安装于发动机1与SCRF3之间的排气管道上；第二尿素喷射装置7安装于增压器2与SCR催化器4之间的排气管道上。

本实施例中，增压器2包括涡轮机和压气机，该增压器2用于增加发动机1的进气量，使得进入发动机1的空气压力和密度增大，提升发动机1的输出功率。该增压器2的工作原理为：将发动机1排出的废气引入涡轮机，利用废气的能量推动涡轮机旋转，由此驱动与涡轮同轴的压气机实现增压。

SCRF3为覆盖有SCR涂层的DPF，由于SCRF3安装于发动机1本体上，进入SCRF3中的废气温度会较高，当发动机1排出的废气沿着排气管道进入SCRF3时，SCRF3对废气中的PM进行过滤以及对废气中的NOx进行脱除。前级SCRF3中的SCR涂层用于处理低温工况的NOx，后级SCR催化器4用于处理高温工况的NOx，这样可以减少当发动机1冷启动时，进入SCR催化器4的废气温度过低而导致NOx的脱除效率降低。

第一尿素喷射装置6和第二尿素喷射装置7分别向SCRF3中的SCR涂层和SCR催化器4喷射尿素溶液，尿素溶液在高温作用下分解成氨气和二氧化碳，在与排气管道中的废气混合后分别进入SCRF3中的SCR涂层和SCR催化器4，在SCR的催化作用下，废气中的一氧化碳、一氧化氮和二氧化氮与氨气进行反应，生成可以直接排放至大气中的氮气、二氧化碳和水。但是，部分氨气会穿过SCR直接排放至大气中，ASC5将未参与反应的氨气与氧气进行反应生成可以排放至大气中的氮气和水，从而可以降低SCR催化器4后端的排气中泄露出来的氨气。

本实施例中，SCRF3为负载有SCR催化剂的DPF，可以同时对NOx和PM进行处理，且SCRF3安装于发动机1的本体上，流入SCRF3的废气温度较高。当发动机1冷启动时，可以由SCRF3对NOx和PM进行脱除，当废气温度提高至指定温度时，由后级SCR催化器4和ASC5对NOx进行脱除。这样可以由前级SCRF3进行低温工况处理，有后级SCR催化器4和ASC5进行高温工况处理，减少了因废气温度过低而导致DPF的再生效率和SCR催化器4的转化效率降低的情况，从而可以提升废气中NOx和PM的脱除效率。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：柴油氧化催化器DOC8；DOC8安装于发动机1与第一尿素喷射装置6之间的排气管道上，该DOC8用于氧化一氧化氮、碳化氢以及一氧化碳。

本实施例中，可以先将发动机1排放的废气先流经DOC8进行氧化处理后再进入SCRF3，该DOC8可以将一氧化氮、碳化氢以及一氧化碳进行氧化，生成二氧化氮、二氧化碳和水，并且在反应的过程中会释放出大量的热能量，为SCRF3中的DPF提供高温环境，从而可以促进DPF的被动再生。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：第一温度传感器9、第二温度传感器10以及第三温度传感器11；第一温度传感器9安装于第一尿素喷射装置6与DOC8之间的排气管道上；第二温度传感器10安装于增压器2与第二尿素喷射装置7之间的排气管道上；第三温度传感器11安装于ASC5后端的排气管道上。

本实施例中，第一温度传感器9可以用于监测进入SCRF3前的废气温度，根据该废气温度控制第一尿素喷射装置6的启停。另外，该第一温度传感器9还可以可以用于监测SCRF3中的DPF的再生温度，并根据所检测出的再生温度调节DOC8释放的热量，使得DPF的再生温度可以始终处于合理范围内。第二温度传感器10可以用于监测进入SCR催化器4前的废气温度，根据该废气温度控制第二尿素喷射装置7的启停。第三温度传感器11可以用于监测流出ASC5后端的废气温度，根据该废气温度判断SCR催化器4和ASC5的反应状态。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：中冷器12；中冷器12安装于发动机1与增压器2之间的进气管道上。

本实施例中，由于发动机1排出的废气的温度较高，通过增压器2的热传导会提高进气的温度。空气在被压缩的过程中密度会升高，同时也会导致增压器2排出的空气温度升高，但氧气密度会随之降低，从而影响发动机1的有效充气效率。为了提升充气效率，可以在发动机1与增压器2之间的进气管道上设置中冷器12。该中冷器12可以降低进气温度，减少因增压后的空气升温而产生的不良影响，从而可以提升发动机1的有效充气效率。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：排气再循环装置(EGR13，Exhaust Gas Recirculation)；EGR13安装于发动机1的进气管道与排气管道之间，该EGR13用于将排气管道排出的废气导入进气管道进行二次燃烧。

本实施例中，由于发动机1排放的废气中含有大量二氧化碳等多原子气体，该部分多原子气体比热容较高不能参与燃烧，可以吸收大量的热量，因此，可以将发动机1排放的部分废气重新导入至进气管道中，废气在与进气管道中的空气混合后再次进入发动机1内进行二次燃烧，从而可以降低发动机1的最高燃烧温度，减少废气中NOx的产生。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：压差传感器14；压差传感器14的两端分别安装于SCRF3的两侧，压差传感器14用于检测SCRF3的负荷状态。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的压差传感器14为半导体压敏电阻式传感器。

本实施例中，压差传感器14可以用于检测SCRF3中的DPF的前端气压与后端气压的气压差，根据该气压差判断DPF的负荷状态，当DPF的负荷状态达到预设值时，启动DPF的被动再生。该压差传感器14可以采用半导体压敏电阻式传感器，其工作原理为：根据半导体的压阻效应原理，DPF的前端与后端的气压差会作用在隔膜上，从而造成隔膜上的硅片电阻值发生变化，电阻值变化会转换成压差电信号，当气压差越大时，压差电信号越高，DPF的堵塞越严重，DPF的负荷也越大。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：第一NOx传感器15以及第二NOx传感器16；第一NOx传感器15安装于增压器2与SCR催化器4之间的排气管道上；第二NOx传感器16安装于ASC5后端的排气管上。

本实施例中，第一NOx传感器15可以用于检测SCR催化器4前端的第一NOx含量，第二NOx传感器16可以用于检测SCR催化器4后端的第二NOx含量，并根据第一NOx含量和第二NOx含量的差值调节第二尿素喷射装置7的尿素盘喷射量。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的废气后处理系统还包括：排气节流阀17；排气节流阀17安装于增压器2与SCR催化器4之间的排气管道上，排气节流阀17用于控制排气管中流入SCR催化器4的废气流量。

可选的，请参阅图1所示，本实施例中的排气节流阀17为滑套式排气节流阀。

本实施例中，可以采用排气节流阀17控制进入SCR催化器4的废气流量，以使得SCR催化器4的更稳定和更高效。该排气节流阀17可以采用滑套式排气节流阀，该排气节流阀17的阀芯采用低噪音平衡型结构，开启轻便，阀芯表面覆盖碳化钨，使用寿命长，流量调节精度较高。

需要声明的是，上述发明内容及具体实施方式意在证明本申请所提供技术方案的实际应用，不应解释为对本申请保护范围的限定。本领域技术人员在本申请的精神和原理内，当可作各种修改、等同替换或改进。本申请的保护范围以所附权利要求书为准。