專利名稱：一種柴油機(jī)排氣后處理裝置及其處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及柴油機(jī)排氣后處理技術(shù)，具體涉及一種柴油機(jī)排氣后處理裝置及其處
理方法，使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放水平達(dá)到更嚴(yán)格的要求。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中的柴油機(jī)，一般在冷啟動(dòng)階段排氣溫度很低，排氣中包含大量未燃燒 的有機(jī)物。對(duì)于采用EGR技術(shù)來降低N0X排放柴油機(jī)，這些有機(jī)物在進(jìn)入EGR系統(tǒng)中，容易 在EGR閥和冷卻器中結(jié)焦，導(dǎo)致EGR效率的下降；再加上柴油機(jī)為了提高動(dòng)力性，基本上要 采用渦輪增壓技術(shù)，因而催化器大都布置在它的后面，致使進(jìn)入催化器的溫度更低，導(dǎo)致催 化器的化學(xué)反應(yīng)活性未能被激活。因此，在此階段有大量的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸寂懦?。?以此階段排放物的控制成為重要內(nèi)容。 一般的措施是將催化器盡量的靠近增壓器，從而盡 可能的提高進(jìn)入催化器的溫度。 對(duì)于柴油機(jī)的排放后處理技術(shù)，目前大體有以下幾種采用氧化催化轉(zhuǎn)化器對(duì)柴 油機(jī)排氣處理，可以降低HC和C0的排放量和顆粒PM狀物質(zhì)中的有機(jī)成分；用EGR(廢氣再 循環(huán))技術(shù)來減少N0X的排放，或者利用選擇性還原催化轉(zhuǎn)換器，在富氧條件的條件下還原 N0X ;用微粒過濾裝置收集柴油機(jī)排氣中的顆粒狀物質(zhì)等。隨著排放法規(guī)的越來越嚴(yán)格，由 于EGR系統(tǒng)較快的老化，導(dǎo)致N0X的增加，以及HC和CO在柴油機(jī)低溫狀態(tài)下的排放量，成 為柴油機(jī)排放控制的難點(diǎn)。 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下技術(shù)問題 1、廢氣直接進(jìn)入EGR系統(tǒng)，使EGR系統(tǒng)結(jié)焦、老化加重，性能急劇下降； 2、連接催化器的管路很長(zhǎng)，熱損失加大；再者，廢氣要對(duì)增壓器做功，致使排氣溫
度進(jìn)一步降低； 3、催化器應(yīng)用催化技術(shù)來凈化廢氣，當(dāng)排氣溫度低于其活性溫度時(shí)，廢氣凈化效 率很低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一、減少EGR閥、EGR冷卻器及連接管路中的污垢結(jié)焦問題； 二、使柴油機(jī)達(dá)到更高的排放水平。 具體來說，本發(fā)明的目的在于提供一種柴油機(jī)排氣后處理裝置及其處理方法，在 增壓器前面增加一個(gè)體積較小的催化器，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)階段也能使排氣溫度在催化器的活 性溫度之上，這樣進(jìn)入EGR之前，廢氣得以凈化，使EGR老化減緩。 本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在大扭矩工況下運(yùn)行時(shí)，廢氣溫度很高，EGR 不易結(jié)焦，但是容易導(dǎo)致催化器的失活。因此，在增壓器后面添加一個(gè)溫度傳感器，增壓器 前面添加一個(gè)三通閥，從而可以根據(jù)不同的溫度來調(diào)節(jié)是否讓廢氣進(jìn)入增壓器前的催化 器。最終同時(shí)實(shí)現(xiàn)EGR和催化器的高效作用。
具體技術(shù)方案如下
—種柴油機(jī)排氣后處理裝置，包括一第一催化器，渦輪增壓器，該第一催化器設(shè)置 在渦輪增壓器之前連通柴油機(jī)的排氣歧管，該第一催化器另一側(cè)向后連通渦輪增壓器。
還包括一三通閥，該三通閥一側(cè)連通排氣歧管，另一側(cè)連通第一催化器或直接連 通渦輪增壓器，并用以控制排氣歧管的排氣流向第一催化器或直接流向渦輪增壓器。
還包括一廢氣再循環(huán)EGR冷卻器，其一側(cè)通過三通閥和/或第一催化器所在管路 連接至排氣歧管，另一側(cè)連接柴油機(jī)的進(jìn)氣歧管。還包括一 EGR閥，所述排氣均經(jīng)由該EGR閥控制進(jìn)入或不進(jìn)入EGR冷卻器。
還包括一溫度傳感器，其設(shè)置在渦輪增壓器之后。 溫度傳感器通訊或電連接發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU并向其傳輸檢測(cè)到的排氣溫度，所 述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU根據(jù)得到的排氣溫度控制三通閥的各個(gè)通路的開關(guān)。
還包括一第二催化器，其設(shè)置在渦輪增壓器之后。 還包括一溫度傳感器，其設(shè)置在渦輪增壓器之后，所述第二催化器進(jìn)一步設(shè)置在 該溫度傳感器之后。 上述柴油機(jī)排氣后處理裝置的處理方法，采用如下步驟柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)狀 態(tài)下，或在怠速等低負(fù)荷工況下， (1)溫度傳感器檢測(cè)排氣溫度較低，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU收到此信號(hào)后，直接作用于三通 閥，迫使廢氣經(jīng)過第一催化器； (2)之后，部分廢氣根據(jù)ECU信號(hào)由EGR閥進(jìn)入EGR冷卻器，剩余氣體進(jìn)入增壓器。
上述柴油機(jī)排氣后處理裝置的處理方法，采用如下步驟當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的大負(fù)荷 工況下運(yùn)行時(shí)， (3)溫度傳感器檢測(cè)排氣溫度較高，并反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制三通閥 關(guān)閉第一催化器的通路； (4)之后，部分廢氣根據(jù)ECU信號(hào)由EGR閥進(jìn)入EGR冷卻器，剩余氣體進(jìn)入增壓器。
與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明
1 、減緩了 EGR的老化問題。 2、在歐四排放標(biāo)準(zhǔn)以上，柴油機(jī)在冷啟動(dòng)狀態(tài)下的排放大約占整個(gè)循環(huán)工況排放 的70%，因此，改變目前催化器的性能和位置，可以大量控制此部分的排放。


圖1為本發(fā)明整體視圖
圖中 1、汽缸2、排氣歧管3、三通閥4、催化器5、EGR閥6、EGR冷卻器7、增壓器 8、溫度傳感器9、催化器
具體實(shí)施例方式
下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，其為本發(fā)明多種實(shí)施方式中的一種優(yōu)選實(shí) 施例。 如下面附圖所示，排氣歧管上面緊接一個(gè)三通閥3，和一個(gè)催化器4，之后為增壓 器6和溫度傳感器8。在增壓器后面是另一個(gè)催化器9。
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)狀態(tài)下，或者在怠速等低負(fù)荷工況下，溫度傳感器檢測(cè)到的 排氣溫度較低，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的ECU收到此信號(hào)后，直接作用于三通閥3，迫使廢氣經(jīng)過催化器 4，此時(shí)進(jìn)入催化器4的廢氣溫度完全可以使其達(dá)到高的轉(zhuǎn)化效率，從而使HC、 CO和未燃燒 的可溶性有機(jī)物排放大量減少，滿足更嚴(yán)格的排放法規(guī)。同時(shí)也使由EGR閥5進(jìn)入EGR系 統(tǒng)的廢氣相對(duì)更干凈，不容易致使RGR系統(tǒng)結(jié)焦。當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的大負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，此 時(shí)溫度傳感器8將反饋給ECU很高排溫的信號(hào)，此時(shí)由三通閥3關(guān)閉催化器4的通路，使廢 氣直接進(jìn)入增壓器7。由于此時(shí)的排氣溫度很高，廢氣經(jīng)過催化器9時(shí)，此催化器也完全有 能力將HC、 CO和可溶性有機(jī)物氧化燃燒掉。 本實(shí)施例主要著手于提高進(jìn)入催化器的溫度，而使EGR系統(tǒng)老化減輕，同時(shí)催化 器達(dá)到理想的轉(zhuǎn)化效率。因?yàn)椴裼蜋C(jī)在剛啟動(dòng)時(shí)，排氣溫度也可達(dá)到150。以上，而目前的 催化劑技術(shù)，其起燃溫度在150-180°的范圍內(nèi)，因此，這個(gè)溫度完全可以使催化器達(dá)到較 高的轉(zhuǎn)化效率。 對(duì)于輕型柴油機(jī)，目前基本上都要使用高壓EGR和增壓器技術(shù)，且催化器布置在 增壓器的后面。這樣導(dǎo)致1、廢氣直接進(jìn)入EGR系統(tǒng)，使EGR系統(tǒng)結(jié)焦、老化加重，性能急劇 下降；2、連接催化器的管路很長(zhǎng)，熱損失加大；再者，廢氣要對(duì)增壓器做功，致使排氣溫度 進(jìn)一步降低。而催化器應(yīng)用催化技術(shù)來凈化廢氣，當(dāng)排氣溫度低于其活性溫度時(shí)，廢氣凈化 效率很低。 因此，本實(shí)施例如上所述在增壓器前面增加一個(gè)體積較小的催化器，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷 機(jī)階段也能使排氣溫度在催化器的活性溫度之上，這樣進(jìn)入EGR之前，廢氣得以凈化，使 EGR老化減緩。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在大扭矩工況下運(yùn)行時(shí)，廢氣溫度很高，EGR不易結(jié)焦，但是容易導(dǎo) 致催化器的失活。因此，在增壓器后面添加一個(gè)溫度傳感器，增壓器前面添加一個(gè)三通閥， 從而可以根據(jù)不同的溫度來調(diào)節(jié)是否讓廢氣進(jìn)入增壓器前的催化器。最終同時(shí)實(shí)現(xiàn)EGR和 催化器的高效作用，同時(shí)在第一個(gè)催化器前面加一個(gè)三通閥，在增壓器后面布置一個(gè)排氣 溫度傳感器，由這個(gè)傳感器反饋的溫度來決定廢氣的走向。 上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)直接應(yīng)用 于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，包括一第一催化器(4)，渦輪增壓器(7)，該第一催化器(4)設(shè)置在渦輪增壓器(7)之前連通柴油機(jī)的排氣歧管(2)，該第一催化器(4)另一側(cè)向后連通渦輪增壓器(7)。
2. 如權(quán)利要求l所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，還包括一三通閥(3)，該三通閥(3) —側(cè)連通排氣歧管(2)，另一側(cè)連通第一催化器(4)或直接連通渦輪增壓器(7) ，并用以控制排氣歧管(2)的排氣流向第一催化器(4)或直接流向渦輪增壓器(7)。
3. 如權(quán)利要求2所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，還包括一 EGR冷卻器(6)，其一側(cè)通過三通閥(3)和/或第一催化器(4)所在管路連接至排氣歧管(2)，另一側(cè)連接柴油機(jī)的進(jìn)氣歧管。
4. 如權(quán)利要求3所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，還包括一EGR閥(5)，所述排氣均經(jīng)由該EGR閥(5)控制進(jìn)入或不進(jìn)入EGR冷卻器(6)。
5. 如權(quán)利要求2-4中任一項(xiàng)所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，還包括一溫度傳感器(8)，其設(shè)置在渦輪增壓器(7)之后。
6. 如權(quán)利要求5所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，溫度傳感器(8)通訊或電連接發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU并向其傳輸檢測(cè)到的排氣溫度，所述發(fā)動(dòng)機(jī)電控單元ECU根據(jù)得到的排氣溫度控制三通閥(3)的各個(gè)通路的開關(guān)。
7. 如權(quán)利要求1-4，6中任一項(xiàng)所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，還包括一第二催化器(9)，其設(shè)置在渦輪增壓器(7)之后。
8. 如權(quán)利要求7所述的柴油機(jī)排氣后處理裝置，其特征在于，還包括一溫度傳感器(8) ，其設(shè)置在渦輪增壓器(7)之后，所述第二催化器(9)進(jìn)一步設(shè)置在該溫度傳感器(8)之后。
9. 如權(quán)利要求l-8所述柴油機(jī)排氣后處理裝置的處理方法，其特征在于，采用如下步驟柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)狀態(tài)下，或在怠速等低負(fù)荷工況下，(1) 溫度傳感器(8)檢測(cè)排氣溫度較低，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU收到此信號(hào)后，直接作用于三通閥(3)，迫使廢氣經(jīng)過第一催化器(4);(2) 之后，部分廢氣根據(jù)ECU信號(hào)由EGR(5)閥進(jìn)入EGR冷卻器(6)，剩余氣體進(jìn)入增壓器(7)。
10. 如權(quán)利要求l-8所述柴油機(jī)排氣后處理裝置的處理方法，其特征在于，采用如下步驟當(dāng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的大負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，(3) 溫度傳感器(8)檢測(cè)排氣溫度較高，并反饋給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，發(fā)動(dòng)機(jī)ECU控制三通閥(3)關(guān)閉第一催化器(4)的通路；(4) 之后，部分廢氣根據(jù)ECU信號(hào)由EGR(5)閥進(jìn)入EGR冷卻器(6)，剩余氣體進(jìn)入增壓器(7)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)排氣后處理裝置及其處理方法，在增壓器前面增加一個(gè)體積較小的催化器，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷機(jī)階段也能使排氣溫度在催化器的活性溫度之上，這樣進(jìn)入EGR之前，廢氣得以凈化，使EGR老化減緩，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在大扭矩工況下運(yùn)行時(shí)，廢氣溫度很高，EGR不易結(jié)焦，但是容易導(dǎo)致催化器的失活。因此，在增壓器后面添加一個(gè)溫度傳感器，增壓器前面添加一個(gè)三通閥，從而可以根據(jù)不同的溫度來調(diào)節(jié)是否讓廢氣進(jìn)入增壓器前的催化器。最終同時(shí)實(shí)現(xiàn)EGR和催化器的高效作用。
文檔編號(hào)F02M25/07GK101709662SQ200910251449
公開日2010年5月19日 申請(qǐng)日期2009年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月21日
發(fā)明者張文虎 申請(qǐng)人:奇瑞汽車股份有限公司