CN209892306U - 排气温度提升装置及尾气处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种排气温度提升装置及尾气处理装置，包括与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器，在柴油发动机的排气口至排气管路的排气口依次安装有涡轮器、第二柴油机氧化催化器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原器。本实用新型在发动机排气管路上添加旁通管路，并通过电加热器辅热，提高流经旁通管路的尾气的温度，在降低油耗的同时达到提高排气温度的目的，并保证选择性催化还原器能够稳定进行氮氧化物转化工作。

Description

排气温度提升装置及尾气处理装置

技术领域

本实用新型涉及温度调控领域，具体为一种排气温度提升装置及尾气处理装置。

背景技术

选择性催化还原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是采用尿素作为还原剂，在选择性催化剂的还原作用下，将汽车尾气中的氮氧化物还原成氮气与水，但其转化效率对温度要求很高，只有排气温度大于250℃时，SCR的尿素喷射***才会开启，当排气温度低于250℃时，则无法起到净化尾气的作用。因此，为满足我国排放法规的相关要求，需要提高排气温度，保证氮氧化物的转化率。

现有的排气温度提升装置是主要有两种，一种是在柴油发动机的空气进气管路安装节流阀，以降低柴油发动机的进气量，从而达到提高排气温度的目的。但由于进入柴油发动机中的空气量较少，柴油在燃烧不充分的情况下就会被排放掉，大幅提高了油耗。另一种是增加HC喷射***的喷油量，通过更多的柴油与柴油机氧化催化器(Diesel OxidationCatalyst，DOC)接触氧化，释放热量，达到提高排气温度的目的。但增加HC喷射***的喷油量同样大幅提高了油耗。

实用新型内容

本实用新型提供了一种排气温度提升装置及尾气处理装置，可以解决现有技术中由于在空气进气管路安装节流阀或增加HC喷射***的喷油量导致大幅提高油耗的问题。

为达到上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：

一种排气温度提升装置，包括：

与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，所述旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器DOC，其中，所述电加热器和所述第一柴油机氧化催化器DOC紧密耦合。

可选的，所述排气温度提升装置，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述碳氢喷射***与所述旁通管路的进气端端口之间的节流阀。

可选的，所述排气温度提升装置，还包括：

安装于所述排气管路上，且置于所述旁通管路的进气端端口与所述柴油发动机的排气口之间的第一温度传感器。

可选的，所述排气温度提升装置，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述第一柴油机氧化催化器DOC与所述旁通管路的出气端端口之间的第二温度传感器。

可选的，所述排气温度提升装置，还包括：

置于柴油发动机水箱内的第三温度传感器。

一种尾气处理装置，包括：

与柴油发动机的进气口相连的进气管路，与所述柴油发动机的排气口相连的排气管路；

在所述进气管路的进气口至所述柴油发动机的进气口依次安装有中冷器、增压器和空气过滤器；

与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，所述旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器DOC，其中，所述电加热器和所述第一柴油机氧化催化器DOC紧密耦合；

在所述柴油发动机的排气口至所述排气管路的排气口依次安装有涡轮器、第二柴油机氧化催化器DOC、柴油颗粒过滤器DPF和选择性催化还原器SCR，其中，所述涡轮器和增压器同轴相连，组成涡轮增压器，所述旁通管路的出气端与所述排气管路的连接处在所述第二柴油机氧化催化器DOC，和所述旁通管路的进气端与所述排气管路的连接处之间。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述碳氢喷射***与所述旁通管路的进气端端口之间的节流阀。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

安装于所述排气管路上，且置于所述旁通管路的进气端端口与所述柴油发动机的排气口之间的第一温度传感器。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述第一柴油机氧化催化器DOC与所述旁通管路的出气端端口之间的第二温度传感器。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

置于柴油发动机水箱内的第三温度传感器。

经由上述技术方案可知，本实用新型公开了一种排气温度提升装置及尾气处理装置，包括与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器，在柴油发动机的排气口至排气管路的排气口依次安装有涡轮器、第二柴油机氧化催化器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原器。本实用新型在发动机排气管路上添加旁通管路，并通过电加热器辅热，提高流经旁通管路的尾气的温度，在降低油耗的同时达到提高排气温度的目的，并保证选择性催化还原器能够稳定进行氮氧化物转化工作。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例公开的一种排气温度提升装置的示意图；

图2为本实用新型实施例公开的一种尾气处理装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供了一种排气温度提升装置，可以解决现有技术中由于在空气进气管路安装节流阀或增加HC喷射***的喷油量导致大幅提高油耗的问题。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种排气温度提升装置，包括：

与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路101，所述旁通管路101的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***102、电加热器103和第一柴油机氧化催化器104(DieselOxidation Catalyst，DOC)，其中，所述电加热器103和所述第一柴油机氧化催化器104紧密耦合。

需要说明的是，所述电加热器103和所述第一柴油机氧化催化器104紧密耦合的目的是为了能够让电加热器103的热量快速的传导给第一柴油机氧化催化器104，减少热损失。

需要说明的是，本实用新型是基于采用柴油机氧化催化器(Diesel OxidationCatalyst，DOC)、柴油颗粒过滤器(Diesel Particulate Filter，DPF)和选择性催化还原器(Selective Catalytic Reduction，SCR)组合的欧六排气处理技术的基础上增加的排气温度提升装置，该装置安装于SCR与柴油发动机排气口之间，用以提升排气温度，提高SCR的氮氧化物转化率。

在具体实施过程中，由于旁通管路101与柴油发动机的排气管路连通，柴油发动机排出的部分气体会进入到旁通管路101中，此时柴油发动机的电子控制单元控制排气温度提升装置开始运作，碳氢喷射***102喷射柴油，电加热器103开启加热，使第一柴油机氧化催化器104温度升高，碳氢喷射***102喷射的柴油在达到第一柴油机氧化催化器104能够进行充分的氧化反应，释放大量热量，从而提高流经旁通管路101的气体温度。

可选的，在实用新型的另一实施例中，所述排气温度提升装置，还包括：

安装于所述旁通管路101，且置于所述碳氢喷射***102与所述旁通管路101的进气端端口之间的节流阀105。

需要说明的是，由于柴油发动机在启动到稳定长时间运作过程中排气温度是逐渐升高的，当柴油发动机运行到预设时长或者达到某一状态，例如长时间高速运转，此时柴油发动机的排气温度已经能够达到SCR氮氧化物转化的温度要求，即大于250℃，此时已经不需要通过排气温度提升装置提升排气温度，柴油发动机的电子控制单元控制节流阀105关闭，使柴油发动机排出的气体直接流向SCR。

具体的，可以设定一个预设时间，在柴油发动机启动后达到预设时间，电子控制单元控制节流阀105关闭，所述预设时间可以根据实际情况，自行设定。

可选的，在实用新型的另一实施例中，所述排气温度提升装置，还包括：

安装于所述排气管路上，且置于所述旁通管路101的进气端端口与所述柴油发动机的排气口之间的第一温度传感器106。

需要说明的是，通过第一温度传感器106在柴油发动机的排气口采集柴油发动机排出的气体温度，来判断柴油发动机是否处于低温工况。

具体的，设置柴油发动机排气温度的最大温度阈值，当第一温度传感器106采集的排气温度小于或等于最大温度阈值时，判定柴油发动机处于低温工况，电子控制单元控制碳氢喷射***102喷射柴油，电加热器103开启加热，提高流经旁通管路101的气体温度；当第一温度传感器106采集的排气温度大于最大温度阈值时，判定柴油发动机不处于低温工况，电子控制单元控制碳氢喷射***102和电加热器103停止工作。其中，由于柴油发动机的不同和SCR的不同，所述排气温度的最大温度阈值可以根据实际情况自行设定，例如250℃。

此外，电子控制单元也可以通过第一温度传感器106反馈的温度决定开启或关闭节流阀105，例如，当第一温度传感器106反馈给电子控制单元的温度表示柴油发动机处于低温工况时，电子控制单元控制节流阀105开启；当第一温度传感器106反馈给电子控制单元的温度大于最大温度阈值时，电子控制单元控制节流阀105关闭，以此实现更加精准的排气温度控制。

可选的，所述排气温度提升装置，还包括：

安装于所述旁通管路101，且置于所述第一柴油机氧化催化器104与所述旁通管路101的出气端端口之间的第二温度传感器107。

需要说明的是，电子控制单元通过第二温度传感器107反馈的温度数据进行碳氢喷射***的柴油喷射量的闭环控制。

具体的，根据公式m＝G×ΔT×C×3600/(H_fuel×η)对柴油喷射量进行控制，其中，m为碳氢喷射***喷射的柴油质量，单位为g，G为废气质量流量，单位为kg/h，ΔT为排气温度升高值，单位为摄氏度，C为比热容，单位为J/(kg*℃)，H_fuel为柴油的热值，单位为J/g，η为柴油利用效率，单位为％。

根据上述公式，将预设的目标温度值与第二温度传感器107反馈的温度值做差值计算，计算结果作为ΔT，代入公式，计算碳氢喷射***喷射的柴油质量m，其中，目标温度值为SCR尿素喷射***开启的温度值。

本实施例通过第二温度传感器107反馈的温度数据进行碳氢喷射***的柴油喷射量的闭环控制，可以节省柴油消耗。

可选的，所述排气温度提升装置，还包括：

置于柴油发动机水箱内的第三温度传感器108。

需要说明的是，由于柴油发动机水箱的水温会随着柴油发动机的运行而越来越高，判断柴油发动机是否处于低温工况也可以通过测量柴油发动机水箱水温的方式实现。

具体，设置柴油发动机水箱水温的最大温度阈值，当第三温度传感器108采集的水箱水温小于或等于最大温度阈值时，判定柴油发动机处于低温工况，电子控制单元控制碳氢喷射***102喷射柴油，电加热器103开启加热，提高流经旁通管路101的气体温度；当第三温度传感器108采集的排气温度大于水箱水温的最大温度阈值时，判定柴油发动机不处于低温工况，电子控制单元控制碳氢喷射***102和电加热器103停止工作。其中，由于柴油发动机的不同和SCR的不同，所述水箱水温的最大温度阈值可以根据实际情况自行设定，例如70℃。

需要说明的是，第一温度传感器106测量的是柴油发动机排气口的气体温度，第三温度传感器108测量的是柴油发动机水箱的水温，两者测量的目标不同，且测量目标与柴油发动机的热交互关系也不同，所以设置柴油发动机水箱水温的最大温度阈值与设置的柴油发动机排气温度的最大温度阈值是不同的。

此外，电子控制单元也可以通过第三温度传感器108反馈的温度决定开启或关闭节流阀105，例如，当第三温度传感器108反馈给电子控制单元的温度表示柴油发动机处于低温工况时，电子控制单元控制节流阀105开启；当第三温度传感器108反馈给电子控制单元的温度大于水箱水温的最大温度阈值时，电子控制单元控制节流阀105关闭，以此实现更加精准的排气温度控制。

本实施例公开的排气温度提升装置，包括与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，所述旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器DOC，其中，所述电加热器和所述第一柴油机氧化催化器DOC紧密耦合。本实用新型在发动机排气管路上添加旁通管路，并通过电加热器辅热，提高流经旁通管路的尾气的温度，相比于现有技术，可以在降低油耗的同时达到提高排气温度的目的。

基于上述本实用新型实施例公开的排气温度提升装置，图2具体公开了应用该排气温度提升装置尾气处理装置。

如图2所示，本实用新型另一实施例公开了一种尾气处理装置，该装置包括：

与柴油发动机的进气口相连的进气管路201，与所述柴油发动机的排气口相连的排气管路202。

在所述进气管路的进气口至所述柴油发动机的进气口依次安装有中冷器203、增压器204和空气过滤器205。

需要说明的是，中冷器203用于降低增压器204增压后的空气温度，降低柴油发动机的热负荷；增压器204，用于提高柴油发动机的进气量，进而提高柴油发动机的工作效率；空气过滤器205用于过滤空气中的杂质，保证发动机的稳定运行。

与柴油发动机的排气管路202连通的旁通管路206，所述旁通管路206的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***207、电加热器208和第一柴油机氧化催化器209，其中，所述电加热器208和所述第一柴油机氧化催化器209紧密耦合。

需要说明的是，所述电加热器208和所述第一柴油机氧化催化器209紧密耦合的目的是为了能够让电加热器208的热量快速的传导给第一柴油机氧化催化器209，减少热损失。

在所述柴油发动机的排气口至所述排气管路202的排气口依次安装有涡轮器210、第二柴油机氧化催化器211、柴油颗粒过滤器212和选择性催化还原器213，其中，所述涡轮器210和增压器204同轴相连，组成涡轮增压器，所述旁通管路206的出气端与所述排气管路202的连接处在所述第二柴油机氧化催化器211，和所述旁通管路206的进气端与所述排气管路202的连接处之间。

需要说明的是，涡轮增压器的工作原理是通过柴油发动机的排气冲击带动涡轮器210转动，涡轮器210转动同轴带动增压器204转动，增压器204转动可以压缩空气，提高柴油发动机的进气量。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

安装于所述旁通管路206，且置于所述碳氢喷射***207与所述旁通管路206的进气端端口之间的节流阀214。

需要说明的是，所述节流阀214的作用和效果与排气温度提升装置实施例中公开的节流阀105相同，此处不再赘述。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

安装于所述排气管路202上，且置于所述旁通管路206的进气端端口与所述柴油发动机的排气口之间的第一温度传感器215。

需要说明的是，所述第一温度传感器215的作用和效果与排气温度提升装置实施例中公开的第一温度传感器106相同，此处不再赘述。

可选的，所述旁通管路206的进气端与所述排气管路202的连接处位于所述第一温度传感器215和所述涡轮器210之间，所述旁通管路206出气端与所述排气管路202的连接处位于所述涡轮器210和所述第二柴油机氧化催化器211之间。

需要说明的是，柴油发动机排出的气体会被旁通管路206分流，按照上述旁通管路206安装位置，可以让流经涡轮器210的气体量减少，同轴带动的增压器204的工作效率降低，使得柴油发动机的进气量减少，在气体量减少，柴油消耗不变的情况下，柴油发动机内经过氧化反应产生的热量会对气体的温度进一步提升，也就进一步提升了排气温度。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

安装于所述旁通管路206，且置于所述第一柴油机氧化催化器209与所述旁通管路206的出气端端口之间的第二温度传感器216。

需要说明的是，所述第二温度传感器216的作用和效果与排气温度提升装置实施例中公开的第二温度传感器107相同，此处不再赘述。

可选的，所述尾气处理装置，还包括：

置于柴油发动机水箱内的第三温度传感器217。

需要说明的是，所述第三温度传感器217的作用和效果与排气温度提升装置实施例中公开的第三温度传感器108相同，此处不再赘述。

本实施例公开的尾气处理装置，包括与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器，在柴油发动机的排气口至排气管路的排气口依次安装有涡轮器、第二柴油机氧化催化器、柴油颗粒过滤器和选择性催化还原器。本实用新型在发动机排气管路上添加旁通管路，并通过电加热器辅热，提高流经旁通管路的尾气的温度，在降低油耗的同时达到提高排气温度的目的，并保证选择性催化还原器能够稳定进行氮氧化物转化工作。

还需要说明的是，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、商品或者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、商品或者设备所固有的要素。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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本领域技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、***或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种排气温度提升装置，其特征在于，包括：

与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，所述旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器DOC，其中，所述电加热器和所述第一柴油机氧化催化器DOC紧密耦合。

2.根据权利要求1所述的排气温度提升装置，其特征在于，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述碳氢喷射***与所述旁通管路的进气端端口之间的节流阀。

3.根据权利要求1所述的排气温度提升装置，其特征在于，还包括：

安装于所述排气管路上，且置于所述旁通管路的进气端端口与所述柴油发动机的排气口之间的第一温度传感器。

4.根据权利要求1所述的排气温度提升装置，其特征在于，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述第一柴油机氧化催化器DOC与所述旁通管路的出气端端口之间的第二温度传感器。

5.根据权利要求1-4任一项所述的排气温度提升装置，其特征在于，还包括：置于柴油发动机水箱内的第三温度传感器。

6.一种尾气处理装置，其特征在于，包括：

与柴油发动机的进气口相连的进气管路，与所述柴油发动机的排气口相连的排气管路；

在所述进气管路的进气口至所述柴油发动机的进气口依次安装有中冷器、增压器和空气过滤器；

与柴油发动机的排气管路连通的旁通管路，所述旁通管路的进气端至出气端依次安装有碳氢喷射***、电加热器和第一柴油机氧化催化器DOC，其中，所述电加热器和所述第一柴油机氧化催化器DOC紧密耦合；

在所述柴油发动机的排气口至所述排气管路的排气口依次安装有涡轮器、第二柴油机氧化催化器DOC、柴油颗粒过滤器DPF和选择性催化还原器SCR，其中，所述涡轮器和增压器同轴相连，组成涡轮增压器，所述旁通管路的出气端与所述排气管路的连接处在所述第二柴油机氧化催化器DOC，和所述旁通管路的进气端与所述排气管路的连接处之间。

7.根据权利要求6所述的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述碳氢喷射***与所述旁通管路的进气端端口之间的节流阀。

8.根据权利要求6所述的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

安装于所述排气管路上，且置于所述旁通管路的进气端端口与所述柴油发动机的排气口之间的第一温度传感器。

9.根据权利要求6所述的尾气处理装置，其特征在于，还包括：

安装于所述旁通管路，且置于所述第一柴油机氧化催化器DOC与所述旁通管路的出气端端口之间的第二温度传感器。

10.根据权利要求6-9任一项所述的尾气处理装置，其特征在于，还包括：置于柴油发动机水箱内的第三温度传感器。

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