專利名稱：一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機污染物的排放控制系統(tǒng)，尤其涉及一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，具體適用于通過醇燃料以抑制NOx的產(chǎn)生，并降低PM的排放。
背景技術(shù)：
隨著社會進步，發(fā)動機的應用規(guī)模迅速擴大，其排放的污染物對環(huán)境和人體造成的危害已被公認。為了環(huán)境安全，為了保護人類賴以生存的空間，發(fā)動機的排放控制技術(shù)得以發(fā)展。現(xiàn)有技術(shù)主要可分為以廢氣再循環(huán)為主的EGR路線和以選擇性催化還原為主的SCR路線。但這兩種路線存在以下問題:(I )EGR路線:通過提高EGR率可降低氮氧化物NOx的排放，但會影響燃料的燃燒質(zhì)量，使得顆粒PM排放和油耗惡化；為解決PM排放需要引入具有氧化性屬性的后處理裝置，如顆粒捕集器等，這類后處理裝置對燃料的硫含量提出了苛刻的要求，要求使用低硫柴油；為解決油耗惡化問題，不得不限制EGR率，NOx降低的幅度受到限制。(2) SCR路線:通過向發(fā)動機排氣管中注入還原劑，如尿素等，在催化劑的催化作用下，將NOx還原為無害的氮氣和水。該路線需要引入還原劑加注裝置、催化裝置及NOx傳感器等測試裝置，不但造成發(fā)動機成本大幅升高，發(fā)動機系統(tǒng)的可靠性也受到重要影響，同時對還原劑加注設施的建設與普及提出要求，要求普及還原劑加注站。中國專利專利號為ZL031405118的發(fā)明專利公開了一種貧燃型車用發(fā)動機排氣催化凈化方法，該方法包括如下步驟:首先向排氣管中噴入甲醇或乙醇，使之與發(fā)動機排氣充分均勻混合；然后，讓混合氣體依次通過裝載負載型過渡金屬氧化物催化劑的前級催化反應床和裝載負載型貴金屬催化劑的后級催化反應床，實現(xiàn)N0x、HC和CO的高效凈化，最終排出達標氣體。雖然該發(fā)明能提高NOx的轉(zhuǎn)化率，但其仍舊具有以下缺陷:首先，該發(fā)明采用的是普通發(fā)動機，其燃料為汽油或柴油，不僅不能從氣缸內(nèi)就降低PM與NOx的生成，而且無法生成用以還原NOx的HC，降低了 NOx的轉(zhuǎn)化率；同時，該發(fā)明只著眼于NOx的轉(zhuǎn)化，而忽視了 PM的降低；其次，該發(fā)明中的排氣在進入裝載負載型過渡金屬氧化物催化劑的前級催化反應床時，注入的醇類沒有分解為HC和CO，只能直接采用醇類對NOx進行還原，其還原效果比HC要差很多，再次降低了 NOx的轉(zhuǎn)化率；再次，該發(fā)明需要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增設醇噴射系統(tǒng)，不但造成發(fā)動機改造成本大幅升高，而且導致發(fā)動機系統(tǒng)的可靠性也受到重要影響。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的NOx的轉(zhuǎn)化率較低、PM的降低程度較弱、可靠性較低的缺陷與問題，提供一種NOx的轉(zhuǎn)化率較高、PM的降低程度較強、可靠性較高的發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)。[0012]為實現(xiàn)以上目的，本實用新型的技術(shù)解決方案是:一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機、還原性催化器與氧化性催化器，所述發(fā)動機通過排氣管與還原性催化器的一端相連接，還原性催化器的另一端通過氧化性催化器與外放口相連接，所述發(fā)動機與車用ECU信號連接；所述發(fā)動機為醇燃料發(fā)動機，所述車用ECU包括用以控制醇燃料噴射的醇ECU ;所述醇燃料發(fā)動機與醇ECU信號連接。所述還原性催化器包括選擇性催化還原催化器SCR或稀燃NOx催化器LNC。所述氧化性催化器包括氧化催化器D0C、氨氣后氧化催化器ΑΜ0Χ、顆粒氧化催化器POC或帶催化涂層的顆粒捕集器CDPF。所述醇燃料發(fā)動機包括純燒醇燃料的發(fā)動機，摻燒醇燃料的發(fā)動機，或采用廢氣再循環(huán)的以醇燃料作為部分或全部燃料的發(fā)動機。所述還原性催化器和氧化性催化器的設置方式包括兩種，分別為:還原性催化器、氧化性催化器封裝為一體；或還原性催化器、氧化性催化器單獨封裝。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果為:1、本實用新型一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)中的發(fā)動機采用醇燃料發(fā)動機，該發(fā)動機以各種醇燃料為燃料，醇類屬于含氧燃料，燃燒完全，發(fā)動機以該類燃料作為動力來源，不僅其排放的PM得以大幅降低，同時，醇燃料汽化潛熱大，燃燒溫度降低，對NOx的生成具有一定的抑制作用，再次，在氣缸內(nèi)的燃燒過程中，還能產(chǎn)生用以還原NOx的HC，提高NOx的轉(zhuǎn)化率；此外，本實用新型不需增設醇噴射系統(tǒng)，利用醇燃料發(fā)動機自身的醇燃料燃燒功能即可滿足需要，不僅降低了系統(tǒng)的改裝成本，而且有效避免了系統(tǒng)可靠性的降低。因此，本實用新型不僅能降低ΡΜ、Ν0χ的生成，能提高NOx的轉(zhuǎn)化率，而且能確保系統(tǒng)的可靠性，能降低系統(tǒng)的改造成本。2、本實用新型一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)中通過醇ECU調(diào)節(jié)供給醇燃料發(fā)動機的醇量，不僅要滿足醇燃料發(fā)動機的使用需要，而且要確保排氣管中含有適量的醇燃料以生成HC、CO，如在醇ECU標定階段，醇需求量脈譜稍高一些即可滿足排氣管內(nèi)醇燃料的需要，高多少取決于擬實現(xiàn)的排放目標，由此可見，依賴醇ECU的精確操作，不僅能夠滿足發(fā)動機燃料的基本需要，而且能夠在發(fā)動機、排氣管中產(chǎn)生足夠的HC以還原NOx，從而提高NOx的轉(zhuǎn)化率,此外,相比較醇燃料還原NOx而言,利用HC還原NOx的效果更強,從而進一步提高本系統(tǒng)對NOx的轉(zhuǎn)化率。因此，本實用新型對NOx的轉(zhuǎn)化率較高。3、本實用新型一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)中先依靠醇燃料發(fā)動機、排氣管中的醇燃料產(chǎn)生HC、C0，再在還原性催化器中利用HC還原NOx，然后在氧化性催化器中將醇燃料生成的CO及過量的HC氧化消除，其整體工藝優(yōu)點如下:首先，在發(fā)動機、排氣管中降低了 PM、NOx的生成；其次，利用發(fā)動機、排氣管中生成的HC在還原性催化器中還原NOx，而不是利用醇燃料，提高了 NOx的轉(zhuǎn)化率；再次，在氧化性催化器中將剩余的CO以及剩余的HC氧化為CO2和水，進一步凈化了氣體，最后才從外放口排出。由此可見，本實用新型采用的整體工藝不僅從源頭上降低ΡΜ、Ν0χ的生成，而且利用中間產(chǎn)物中的HC提高NOx的轉(zhuǎn)化率，并在氧化性催化器中確保中間產(chǎn)物的最終凈化，步驟之間相互銜接，聯(lián)系緊密，最終大大降低了 PM、NOx的排放。因此，本實用新型不僅對NOx的轉(zhuǎn)化率較高，而且對PM的降低程度較強。
圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中:醇燃料發(fā)動機1、還原性催化器2、氧化性催化器3、排氣管4、外放口 5、醇ECU6。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖說明和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細的說明。參見圖1，一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機、還原性催化器2與氧化性催化器3，所述發(fā)動機通過排氣管4與還原性催化器2的一端相連接，還原性催化器2的另一端通過氧化性催化器3與外放口 5相連接，所述發(fā)動機與車用E⑶信號連接；所述發(fā)動機為醇燃料發(fā)動機I，所述車用ECU包括用以控制醇燃料噴射的醇ECU6 ；所述醇燃料發(fā)動機I與醇ECU6信號連接。所述還原性催化器2包括選擇性催化還原催化器SCR或稀燃NOx催化器LNC。所述氧化性催化器3包括氧化催化器D0C、氨氣后氧化催化器ΑΜ0Χ、顆粒氧化催化器POC或帶催化涂層的顆粒捕集器CDPF。所述醇燃料發(fā)動機I包括純燒醇燃料的發(fā)動機，摻燒醇燃料的發(fā)動機，或采用廢氣再循環(huán)的以醇燃料作為部分或全部燃料的發(fā)動機。所述還原性催化器2和氧化性催化器3的設置方式包括兩種，分別為:還原性催化器2、氧化性催化器3封裝為一體；或還原性催化器2、氧化性催化器3單獨封裝。一種上述發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)的使用方法，所述使用方法依次包括以下步驟:第一步:先由醇ECU6輸出醇噴嘴驅(qū)動信號以向醇燃料發(fā)動機I中注入醇燃料，再由注入的醇燃料在醇燃料發(fā)動機I中燃燒，燃燒時生成HC、C0與排氣，然后，生成的HC、C0、排氣與剩余的醇燃料一并進入排氣管4，在排氣管4中，剩余的醇燃料在排氣中被氧化成HC和CO，隨后，排氣管4中的HC、CO、排氣一并進入還原性催化器2 ；第二步:先由上述進入還原性催化器2中的HC將排氣中的NOx還原為無害的氮氣和水，還原過程結(jié)束后，再由剩余的氣體一并進入氧化性催化器3 ；第三步:先由上述進入氧化性催化器3中的CO以及剩余的HC被氧化為CO2和水，氧化過程結(jié)束后，最終剩余的氣體從外放口 5排出，此時，所述發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)的使用方法結(jié)束。所述第一步中:醇ECU6以轉(zhuǎn)速、負荷或單缸循環(huán)油量、發(fā)動機冷卻液溫度作為輸入?yún)?shù)，再根據(jù)醇ECU6內(nèi)部的脈譜圖以確定基本的醇燃料用量，然后根據(jù)擬實現(xiàn)的排放目標以確定最終的醇燃料用量，且最終的醇燃料用量大于基本的醇燃料用量。所述第一步中:在排氣管4中，剩余的醇燃料在排氣中先被氧化為醛，醛再進一步被氧化為HC和CO。本實用新型的原理說明如下:1、整體工藝以及HC還原NOx:本實用新型整體結(jié)構(gòu)依次包括醇燃料發(fā)動機、排氣管、還原性催化器、氧化性催化器。整體凈化效果主要由兩個凈化步驟組成:其一，利用醇燃料發(fā)動機，在排氣的產(chǎn)生之初，就降低PM、NOx的生成。[0041]醇燃料發(fā)動機采用醇燃料作為燃料，醇類屬于含氧燃料，燃燒完全，發(fā)動機以該類燃料作為動力來源，其排放的PM得以大幅降低，同時，醇燃料汽化潛熱大，燃燒溫度降低，對NOx的生成具有一定的抑制作用,抑制效果可見下表:
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機、還原性催化器(2)與氧化性催化器(3)，所述發(fā)動機通過排氣管(4)與還原性催化器(2)的一端相連接，還原性催化器(2)的另一端通過氧化性催化器(3)與外放口(5)相連接，所述發(fā)動機與車用ECU信號連接，其特征在于: 所述發(fā)動機為醇燃料發(fā)動機(I)，所述車用ECU包括用以控制醇燃料噴射的醇ECU(6);所述醇燃料發(fā)動機(I)與醇E⑶(6 )信號連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，其特征在于:所述還原性催化器(2)包括選擇性催化還原催化器SCR或稀燃NOx催化器LNC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，其特征在于:所述氧化性催化器(3)包括氧化催化器D0C、氨氣后氧化催化器ΑΜ0Χ、顆粒氧化催化器POC或帶催化涂層的顆粒捕集器⑶PF。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，其特征在于:所述醇燃料發(fā)動機(I)包括純燒醇燃料的發(fā)動機，摻燒醇燃料的發(fā)動機，或采用廢氣再循環(huán)的以醇燃料作為部分或全部燃料的發(fā)動機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，其特征在于:所述還原性催化器(2)和氧化性催化器(3)的設置方式包括兩種，分別為:還原性催化器(2)、氧化性催化器(3)封裝為一體；或還原性催化器(2)、氧化性催化器(3)單獨封裝。
專利摘要一種發(fā)動機的排放控制系統(tǒng)，包括醇燃料發(fā)動機、還原性催化器、氧化性催化器與醇ECU，所述醇燃料發(fā)動機依次通過排氣管、還原性催化器、氧化性催化器與外放口相連接，且醇燃料發(fā)動機與醇ECU信號連接；使用時，先由醇燃料在醇燃料發(fā)動機、排氣管中生成HC與CO，再在還原性催化器中，由HC將排氣中的NOx還原為無害的氮氣和水排氣，然后在氧化性催化器中，將CO以及剩余的HC氧化為CO2和水，最終，剩余的氣體從外放口排出。本設計不僅能降低PM、NOx的生成，能提高NOx的轉(zhuǎn)化率，而且能確保系統(tǒng)的可靠性，能降低系統(tǒng)的改造成本。
文檔編號F02D41/30GK203009055SQ201220635119
公開日2013年6月19日 申請日期2012年11月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月27日
發(fā)明者劉丙善, 李海言, 程凱, 殷勇 申請人:東風汽車有限公司