CN213540539U - 一种汽柴油发动机共用尾气处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，包括发动机、排气背压阀、第一尾气处理管路、第二尾气处理管路、旁通管路和排烟风机，发动机的输出端与排气背压阀的输入端连通，排气背压阀的输出端与旁通管路的输入端连通，旁通管路的输出端与排烟风机连通；第一尾气处理管路和第二尾气处理管路均并联设置在旁通管路的两端处；第一尾气处理管路、第二尾气处理管路或者旁通管路选择性的开启，并分别与发动机或者排烟风机连通；第一尾气处理管路或者第二尾气处理管路分别对不同类型的发动机的尾气进行处理。

Description

一种汽柴油发动机共用尾气处理设备

技术领域

本实用新型涉及汽车发动机性能检测设备技术领域，尤其涉及一种用于汽柴油发动机性能测试后的共用尾气处理设备。

背景技术

汽车发动机性能试验方法规定了汽车发动机在测试台架上所进行的动力性、经济性以及其他性能的试验方法，涉及各种冲程的汽油发动机或者柴油发动机。测试内容包括启动试验、怠速试验、功率试验以及负荷特性试验等。

为了对汽柴油发动机测试后的尾气进行无害化处理，需要采用配套的尾气处理设备，尽量避免污染物直排。但是现有的科研院所、主机厂以及技术中心等机构仅配置单一的尾气进行处理设备，实际使用时，柴油和汽油燃烧产生的尾气成分并不相同，采用单一设备对不同类型发动机的尾气处理无法满足实际需求。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种可根据实际发动机类型，能实现汽柴油发动机一体共用的尾气处理设备。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，包括发动机，还包括排气背压阀(1)、第一尾气处理管路(2)、第二尾气处理管路(3)、旁通管路(4)和排烟风机(5)，发动机的输出端与排气背压阀(1)的输入端连通，排气背压阀(1)的输出端与旁通管路 (4)的输入端连通，旁通管路(4)的输出端与排烟风机(5)连通；

第一尾气处理管路(2)和第二尾气处理管路(3)的输入端均并联设置在旁通管路(4)的输入端处，第一尾气处理管路(2)和第二尾气处理管路(3) 的输出端均并联在旁通管路(4)的输出端处；所述第一尾气处理管路(2)、第二尾气处理管路(3)或者旁通管路(4)选择性的开启，并分别与发动机或者排烟风机(5)连通；第一尾气处理管路(2)或者第二尾气处理管路(3)分别对不同类型的发动机的尾气进行处理。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述旁通管路(4)，包括旁通管(41) 和第一高温截止阀(42)，旁通管(41)延伸方向的两端分别与排气背压阀(1) 的输出端和排烟风机(5)连通，旁通管(41)上靠近排气背压阀(1)的一端设置有第一高温截止阀(42)，第一高温截止阀(42)与旁通管(41)密封连接。

进一步优选的，所述第一尾气处理管路(2)，包括第二高温截止阀(21)、三元催化器(22)、GPF单元(23)、第一尿素喷嘴(24)和第一SCR单元(25)，第二高温截止阀(21)、三元催化器(22)、GPF单元(23)和第一SCR单元(25) 顺次密封设置且相互连通；第二高温截止阀(21)的输入端与旁通管路(4)的输入端处连通，第一SCR单元(25)的输出端与旁通管路(4)的输出端处连通；第一尿素喷嘴(24)密封设置在GPF单元(23)的输出端与第一SCR单元(25)的输入端之间。

更进一步优选的，所述第二尾气处理管路(3)包括第三高温截止阀(31)、 DOC单元(32)、DPF单元(33)、第二尿素喷嘴(34)和第二SCR单元(35)，第三高温截止阀(31)、DOC单元(32)、DPF单元(33)和第二SCR单元(35) 顺次密封设置且相互连通；第三高温截止阀(31)的输入端与旁通管路(4)的输入端处连通，第二SCR单元(35)的输出端与旁通管路(4)的输出端处连通；第二尿素喷嘴(34)密封设置在DPF单元(33)的输出端与第二SCR单元(35) 的输入端之间。

再进一步优选的，还包括若干氮氧化物传感器(6)、若干压力传感器(7) 和控制器(8)；所述氮氧化物传感器(6)分别设置在第二高温截止阀(21)的输入端、第一SCR单元(25)的输出端、第三高温截止阀(31)的输入端和第二SCR单元(35)的输出端；压力传感器(7)分别设置在GPF单元(23)的输出端或者DPF单元(33)的输出端，各氮氧化物传感器(6)、各压力传感器 (7)、第一高温截止阀(42)、第二高温截止阀(21)、第三高温截止阀(31)、第一尿素喷嘴(24)、第二尿素喷嘴(34)和发动机均与控制器(8)电性连接。

更进一步的优选的，还包括若干温度传感器(9)，温度传感器(9)分别设置在GPF单元(23)的输出端、DPF单元(33)的输出端、第一SCR单元(25) 的输出端和第二SCR单元(35)的输出端；各温度传感器(9)均与控制器(8) 电性连接。

更进一步的优选的，所述GPF单元(23)或者DPF单元(33)内均设置有电加热器，电加热器分别与控制器(8)电性连接。

再进一步优选的，还包括氨气吸收单元，氨气吸收单元分别设置在第一SCR 单元(25)的输出端和第二SCR单元(35)的输出端。

本实用新型提供的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)本实用新型可以根据发动机的不同类型，开启相应的第一尾气处理管路或者第二尾气处理管路，对该发动机排放的尾气进行相应的无害化处理，实现一机多用，节省设备的空间；当发动机发生异常时，开启旁通管路，断开第一尾气处理管路或者第二尾气处理管路，对其进行保护；

(2)第一尾气处理管路采用三元催化器、GPF单元和第一SCR单元的复合方式对汽油发动机的尾气进行针对性的处理；

(3)第二尾气处理管路采用DOC单元、DPF单元和第二SCR单元的复合方式对柴油发动机的尾气进行针对性的处理；

(4)控制器能监控第一尾气处理管路或者第二尾气处理管路氮氧化物的含量变化、尾气压力变化以及尾气温度，使各功能组件处于最佳的工作状态，并防止第一尿素喷嘴或者第二尿素喷嘴喷出的尿素溶液蒸发不充分而结晶；

(5)电加热器能对GPF单元或者DPF单元进行在线或者离线再生，氧化其吸附的碳微粒，减少维护工序。

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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型一种汽柴油发动机共用尾气处理设备的俯视图；

图2为本实用新型一种汽柴油发动机共用尾气处理设备的第一尾气处理管路局部放大俯视图；

图3为本实用新型一种汽柴油发动机共用尾气处理设备的第二尾气处理管路局部放大俯视图；

具体实施方式

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

如图1所示，本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，包括发动机、排气背压阀1、第一尾气处理管路2、第二尾气处理管路3、旁通管路4和排烟风机5，发动机的输出端与排气背压阀1的输入端连通，排气背压阀1的输出端与旁通管路4的输入端连通，旁通管路4的输出端与排烟风机5连通；

其中，第一尾气处理管路2和第二尾气处理管路3的输入端均并联设置在旁通管路4的输入端处，第一尾气处理管路2和第二尾气处理管路3的输出端均并联在旁通管路4的输出端处；所述第一尾气处理管路2、第二尾气处理管路 3或者旁通管路4选择性的开启，并分别与发动机或者排烟风机5连通；第一尾气处理管路2或者第二尾气处理管路3分别对不同类型的发动机的尾气进行处理。实际使用时，可根据需要开启对应的管路：当发动机是汽油机类型时，第一尾气处理管路2会导通，第二尾气处理管路3和旁通管路4会关闭。当发动机是柴油机类型时，第二尾气处理管路3会导通，第一尾气处理管路2和旁通管路4会关闭。当发动机出现燃料泄漏、防冻液泄漏等异常情况时，旁通管路4 导通，第一尾气处理管路2和第二尾气处理管路3均关闭，对尾气处理设备进行保护。

如图1所示，旁通管路4包括旁通管41和第一高温截止阀42，旁通管41 延伸方向的两端分别与排气背压阀1的输出端和排烟风机5连通，旁通管41上靠近排气背压阀1的一端设置有第一高温截止阀42，第一高温截止阀42与旁通管41密封连接。由图可知，旁通管路4的开启和关闭是由旁通管41上的第一高温截止阀42来实现的。

如图1结合图2所示，处理汽油类型发动机时采用了专用的相关设备。第一尾气处理管路2包括第二高温截止阀21、三元催化器22、GPF单元23、第一尿素喷嘴24和第一SCR单元25，第二高温截止阀21、三元催化器22、GPF单元23和第一SCR单元25顺次密封设置且相互连通；第二高温截止阀21的输入端与旁通管路4的输入端处连通，第一SCR单元25的输出端与旁通管路4的输出端处连通；第一尿素喷嘴24密封设置在GPF单元23的输出端与第一SCR单元25的输入端之间。由图可知，三元催化器22、GPF单元23和第一SCR单元 25的组合结构，三元催化器22可对一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物进行部分氧化，当汽油发动机尾气经过三元催化器22时，进行初步的氧化还原反应；随后GPF单元23是一种蜂窝陶瓷过滤器，可吸附和捕捉汽油机尾气中的颗粒物；第一SCR单元25与第一尿素喷嘴24相结合，第一尿素喷嘴24向第一SCR单元25内喷入尿素溶液，在高温尾气的温度影响下，尿素溶液迅速蒸发水解形成氨气，氨气与尾气中的氮氧化物反应生产氮气和水，经过以上步骤，实现汽油机尾气的无害化处理。三元催化器22可采用蜂窝陶瓷表面覆盖铂、钯等贵金属而成。

如图1结合图3所示，处理柴油类型发动机时也采用了专用的相关设备。第二尾气处理管路3包括第三高温截止阀31、DOC单元32、DPF单元33、第二尿素喷嘴34和第二SCR单元35，第三高温截止阀31、DOC单元32、DPF 单元33和第二SCR单元35顺次密封设置且相互连通；第三高温截止阀31的输入端与旁通管路4的输入端处连通，第二SCR单元35的输出端与旁通管路4 的输出端处连通；第二尿素喷嘴34密封设置在DPF单元33的输出端与第二SCR单元35的输入端之间。对柴油机的尾气处理采用的是DOC单元32、DPF单元 33和第二SCR单元35的组合结构。DOC单元32利用其催化剂对尾气进行氧化催化，DPF单元33对柴油尾气中的碳微粒进行捕捉，第二SCR单元35的原理与第一SCR单元25类似。

如图1所示，为了更好的实现自动化的管路切换并监测管路的尾气处理效果，本实用新型还包括若干氮氧化物传感器6、若干压力传感器7和控制器8；氮氧化物传感器6分别设置在第二高温截止阀21的输入端、第一SCR单元25 的输出端、第三高温截止阀31的输入端和第二SCR单元35的输出端；压力传感器7分别设置在GPF单元23的输出端或者DPF单元33的输出端，各氮氧化物传感器6、各压力传感器7、第一高温截止阀42、第二高温截止阀21、第三高温截止阀31、第一尿素喷嘴24、第二尿素喷嘴34和发动机均与控制器8电性连接。第一尾气处理管路2或者第二尾气处理管路3输入端和输出端处的氮氧化物传感器6可以监控台管路的尾气净化效果；压力传感器7可监测GPF单元23或者DPF单元33输出端的排气背压，即GPF单元23或者DPF单元33 是否堵塞，以便提示技术人员维护和再生GPF单元23或者DPF单元33。控制器8结合发动机能自动开启相应的第一尾气处理管路2或者第二尾气处理管路3。控制器8可以采用单片机或者PLC实现。

为保证第一尾气处理管路2或者第二尾气处理管路3处于最佳工作状态，本实用新型还包括若干温度传感器9，温度传感器9分别设置在GPF单元23的输出端、DPF单元33的输出端、第一SCR单元25的输出端和第二SCR单元 35的输出端；各温度传感器9均与控制器8电性连接。GPF单元23或者DPF 单元33内均设置有电加热器，电加热器分别与控制器8电性连接。当尾气温度过低，以及GPF单元23或者DPF单元33需要再生时，电加热器可以将GPF 单元23或者DPF单元33电加热到550摄氏度左右，一方面燃烧掉其捕捉的碳微粒，使其生产二氧化碳，实现GPF单元23或者DPF单元33的在线再生；另外还能加热进入第一SCR单元25或者第二SCR单元35的部分尾气，使其与尿素溶液混合时，尿素溶液蒸发的更加充分，防止尿素溶液在SCR单元内结晶。

另外，为了防止第一SCR单元25或者第二SCR单元35产生的氨气外泄，本实用新型还设置了氨气吸收单元，氨气吸收单元分别设置在第一SCR单元25 的输出端和第二SCR单元35的输出端。氨气吸收单元能对游离态的氨气进行捕捉和吸收，分解为氮气和水。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，包括发动机，其特征在于：还包括排气背压阀(1)、第一尾气处理管路(2)、第二尾气处理管路(3)、旁通管路(4)和排烟风机(5)，发动机的输出端与排气背压阀(1)的输入端连通，排气背压阀(1)的输出端与旁通管路(4)的输入端连通，旁通管路(4)的输出端与排烟风机(5)连通；

第一尾气处理管路(2)和第二尾气处理管路(3)的输入端均并联设置在旁通管路(4)的输入端处，第一尾气处理管路(2)和第二尾气处理管路(3)的输出端均并联在旁通管路(4)的输出端处；所述第一尾气处理管路(2)、第二尾气处理管路(3)或者旁通管路(4)选择性的开启，并分别与发动机或者排烟风机(5)连通；第一尾气处理管路(2)或者第二尾气处理管路(3)分别对不同类型的发动机的尾气进行处理。

2.如权利要求1所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：所述旁通管路(4)，包括旁通管(41)和第一高温截止阀(42)，旁通管(41)延伸方向的两端分别与排气背压阀(1)的输出端和排烟风机(5)连通，旁通管(41)上靠近排气背压阀(1)的一端设置有第一高温截止阀(42)，第一高温截止阀(42)与旁通管(41)密封连接。

3.如权利要求2所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：所述第一尾气处理管路(2)包括第二高温截止阀(21)、三元催化器(22)、GPF单元(23)、第一尿素喷嘴(24)和第一SCR单元(25)，第二高温截止阀(21)、三元催化器(22)、GPF单元(23)和第一SCR单元(25)顺次密封设置且相互连通；第二高温截止阀(21)的输入端与旁通管路(4)的输入端处连通，第一SCR单元(25)的输出端与旁通管路(4)的输出端处连通；第一尿素喷嘴(24)密封设置在GPF单元(23)的输出端与第一SCR单元(25)的输入端之间。

4.如权利要求3所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：所述第二尾气处理管路(3)包括第三高温截止阀(31)、DOC单元(32)、DPF单元(33)、第二尿素喷嘴(34)和第二SCR单元(35)，第三高温截止阀(31)、DOC单元(32)、DPF单元(33)和第二SCR单元(35)顺次密封设置且相互连通；第三高温截止阀(31)的输入端与旁通管路(4)的输入端处连通，第二SCR单元(35)的输出端与旁通管路(4)的输出端处连通；第二尿素喷嘴(34)密封设置在DPF单元(33)的输出端与第二SCR单元(35)的输入端之间。

5.如权利要求4所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：还包括若干氮氧化物传感器(6)、若干压力传感器(7)和控制器(8)；所述氮氧化物传感器(6)分别设置在第二高温截止阀(21)的输入端、第一SCR单元(25)的输出端、第三高温截止阀(31)的输入端和第二SCR单元(35)的输出端；压力传感器(7)分别设置在GPF单元(23)的输出端或者DPF单元(33)的输出端，各氮氧化物传感器(6)、各压力传感器(7)、第一高温截止阀(42)、第二高温截止阀(21)、第三高温截止阀(31)、第一尿素喷嘴(24)、第二尿素喷嘴(34)和发动机均与控制器(8)电性连接。

6.如权利要求5所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：还包括若干温度传感器(9)，温度传感器(9)分别设置在GPF单元(23)的输出端、DPF单元(33)的输出端、第一SCR单元(25)的输出端和第二SCR单元(35)的输出端；各温度传感器(9)均与控制器(8)电性连接。

7.如权利要求5所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：所述GPF单元(23)或者DPF单元(33)内均设置有电加热器，电加热器分别与控制器(8)电性连接。

8.如权利要求4所述的一种汽柴油发动机共用尾气处理设备，其特征在于：还包括氨气吸收单元，氨气吸收单元分别设置在第一SCR单元(25)的输出端和第二SCR单元(35)的输出端。

Images