一种降低燃气发动机氨排放的后处理系统的制作方法

本实用新型属于发动机尾气处理技术领域，有且涉及降低燃气发动机氨排放的后处理系统。

背景技术：

燃气发动机产生的废气，必须经过处理以除去包括一氧化氮、二氧化氮的氮氧化物等。众所周知，氮氧化物会造成很多健康问题，包括形成酸雨等。

现有技术公开的燃气发动机当量比路线均采用twc后处理系统，催化剂为三元催化剂，在空燃比λ＜1时有一定量的氨气生成，导致氨排放超过法规限值。同时，在标定过程中为了降低nox排放，需要标定为富燃条件，导致氨排放问题严重，且气耗增加导致发动机经济性不好。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种降低燃气发动机氨排放的后处理系统，本实用新型提供的系统可有效解决燃气发动机氨气排放问题。

本实用新型提供一种降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括：

入口与发动机尾气气流出口相连的twc后处理装置；

入口与所述twc后处理装置出口相连的asc/scr催化装置；

设置于所述发动机尾气和twc后处理装置连接管路上的第一氧传感器；

设置于所述twc后处理装置和asc/scr催化装置连接管路上的第二氧传感器和气泵；

用于对所述第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行控制的电子控制单元。

优选的，所述twc后处理装置中包括twc催化剂。

优选的，所述asc/scr催化装置包括：

蜂窝载体；

设置于所述蜂窝载体上的asc涂层；

设置于所述asc涂层上的scr涂层。

优选的，所述蜂窝载体为陶瓷堇青石或金属载体，所述asc涂层为纯pt贵金属催化剂；所述scr涂层为铜基分子筛催化剂。

优选的，所述电子控制单元通过第一氧传感器和第二氧传感器的信号计算出当前系统λ值，若判断出λ＜1时，进气泵开启，所述气泵的流速为5-10kg/h；当λ＞1.1时，进气泵关闭。

优选的，所述蜂窝载体的规格为400/4或600/3,400/600代表目数，4/3为壁厚，单位为千分子一英寸。

优选的，所述asc涂层为贵金属催化剂，活性成分为pt。

优选的，所述scr涂层为铜基分子筛催化剂，活性成分为cuo。

与现有技术相比，本实用新型提供一种降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括：入口与发动机尾气气流出口相连的twc后处理装置；入口与所述twc后处理装置出口相连的asc/scr催化装置；设置于所述发动机尾气和twc后处理装置连接管路上的第一氧传感器；设置于所述twc后处理装置和asc/scr催化装置连接管路上的第二氧传感器和气泵；用于对所述第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行控制的电子控制单元。本实用新型在twc催化剂后加一段asc/scr催化剂，用于去除副反应生成的氨气；同时，为解决λ＜1时氧气不足，氨气被氧化较慢问题，本实用新型在asc/scr催化剂前面布置一台进气泵，由ecu控制。当氧传感器1，2信号传递至ecu后，ecu根据模型计算出当前λ值，若判断出λ＜1时，进气泵开启，将管路中吸进少量空气，补充排气中的氧气，提高氨气氧化速率。

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为本实用新型所述降低燃气发动机氨排放的后处理系统连接示意图；

1为twc后处理装置，2为asc/scr催化装置，3为第一氧传感器，4为第二氧传感器，5为电子控制单元，6为气泵；

图2为本实用新型所述asc/scr催化装置示意图；

7为蜂窝载体；8为asc涂层；9为scr涂层。

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。

后处理系统：指为减少发动机排放的废气造成环境污染，在发动机的排气管上连接的一套处理氮氧化物、碳氢、一氧化碳等污染物的装置，主要通过scr技术、doc技术、twc技术等实现废气污染物的处理。

催化剂：指一种能够增加化学反应速率而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质，用于发动机尾气污染物的降低，包括scr催化剂，twc催化剂、asc催化剂等。

本实用新型装置可以在发动机的排气管上连接，即为用于对发动机尾气进行净化。

本实用新型提供一种降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括：

入口与发动机尾气气流出口相连的twc后处理装置；

入口与所述twc后处理装置出口相连的asc/scr催化装置；

设置于所述发动机尾气和twc后处理装置连接管路上的第一氧传感器；

设置于所述twc后处理装置和asc/scr催化装置连接管路上的第二氧传感器和气泵；

用于对所述第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行控制的电子控制单元。

本实用新型提供的降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括入口与发动机尾气气流出口相连的twc后处理装置。

本实用新型对所述twc后处理装置不进行限定，为本领域技术人员熟知的即可。所述twc后处理装置中包括twc催化剂。

三效催化剂通常是以贵金属pt、rh、和pd为活性组分，堇青石第一载体，γ-al2o3为第二载体(活性涂层)，将γ-al2o3涂附在熔点达1350℃的堇青石上，并向γ-al2o3中加入ce、la、ba、zr等作为改性助剂，它们能增强氧化铝的热稳定性，减少比表面积的损失，并能提高贵金属的分散度，防止金属聚集，还能促进水煤气转化。活性组分是通过浸渍的方法，分散在大比表面积的γ-al2o3上。至于车用三效催化剂是指内燃机的燃料在燃烧过程中，因多方面原因，造成燃烧不完全，其排气成份有二氧化碳(co2)、水蒸汽(h2o)、一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化合物(nox)、铅化合物、硫化合物等。其中一氧化碳(co)、碳氢化合物(hc)、氮氧化合物(nox)是造成环境污染的三种主要气态污染物。

发动机尾气经过twc催化剂后，尾气中的ch4、co、nox发生氧化还原反应，分别变为co2，h2o，n2，但是会有一些副产物生成，比如水蒸气重整反应会生成co和h2，具有一定的还原性，在λ＜1即富燃情况下，会将nox还原为nh3，如下公式所示：

cchh+ch2o→cco+(c+0.5h)h2式(1)

no+2.5h2→nh3+h2o式(2)

2no+5co+3h2o→2nh3+5co2式(3)

由上可知，燃气发动机单独使用twc后处理很容易氨排放超标。

本实用新型提供的降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括入口与所述twc后处理装置出口相连的asc/scr催化装置。

按照本实用新型，所述asc/scr催化装置包括：

蜂窝载体；

设置于所述蜂窝载体上的asc涂层；

设置于所述asc涂层上的scr涂层。

在本实用新型中，所述asc/scr催化装置包括蜂窝载体。本实用新型对于所述蜂窝载体不进行限定，本领域技术人员熟知的即可，所述蜂窝载体包括但不限于陶瓷堇青石或金属载体。

所述蜂窝载体的厚度优选的规格为400/4或600/3,400/600代表目数，4/3为壁厚，单位为千分子一英寸。

在本实用新型中，所述asc/scr催化装置包括设置于所述蜂窝载体上的asc涂层。本实用新型对于所述asc涂层不进行限定，本领域技术人员熟知的即可，所述asc涂层优选为纯pt贵金属催化剂。

所述asc涂层的厚度优选为15～20μm；asc涂层为贵金属催化剂，活性成分为pt。

在本实用新型中，所述asc/scr催化装置包括设置于所述asc涂层上的scr涂层。本实用新型对于所述scr涂层不进行限定，本领域技术人员熟知的即可，所述scr涂层优选为铜基分子筛催化剂。所述scr涂层为铜基分子筛催化剂，活性成分为cuo。本发明scr厚度优选为50～65um。

本实用新型所述asc涂层可促进nh3选择性氧化为n2，scr涂层可促进nox与nh3选择性催化还原为n2和h2o。

本实用新型提供的降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括设置于所述发动机尾气和twc后处理装置连接管路上的第一氧传感器。

本实用新型对于所述第一氧传感器的型号和规格不进行限定，只要能给出ecu氧信号即可。

本实用新型提供的降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括设置于所述twc后处理装置和asc/scr催化装置连接管路上的第二氧传感器和气泵。

本实用新型对于所述第二氧传感器的型号和规格不进行限定，只要能给出ecu氧信号即可。本实用新型对于所述气泵的型号的规格不进行限定，只要能调节空气流速即可。

本实用新型上述第一氧传感器和第二氧传感器中的“第一”、“第二”仅仅用于区别，不代表顺序。

本实用新型提供的降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括用于对所述第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行控制的电子控制单元。本实用新型对于所述ecu不进行限定，能够与第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行信号捕集以及控制即可。

本实用新型asc/scr催化剂工作原理：

1)在λ＞1时，nh3在asc催化剂作用下，与氧气反应生成n2或nox，nox在scr涂层作用下与nh3生成n2和h2o，反应公式如下：

2)在λ＜1时，nh3在scr催化剂作用下发生式(6)反应，从而去除nh3。但是，式(6)为慢反应(反应速率较慢)，处理nh3效率非常低，为解决λ＜1时氧气不足，氨气被氧化较慢问题，本实用新型在asc/scr催化剂前面布置一台进气泵，由ecu控制。当第一和第二氧传感器信号传递至ecu后，ecu根据模型计算出当前λ值，若判断出λ＜1时，进气泵开启，将管路中吸进少量空气，补充排气中的氧气，使得反应式(4)、(5)进行，提高氨气氧化速率。

即为：所述电子控制单元通过第一氧传感器和第二氧传感器的信号计算出当前系统λ值，若判断出λ＜1时，进气泵开启，所述气泵的流速为5-10kg/h；当λ＞1.1时，进气泵关闭。

通过该实用新型的后处理系统，可有效解决燃气发动机氨排放问题，从而降低发动机标定难度，标定过程中为了降低nox排放，需要标定为富燃条件，导致氨排放问题严重，且气耗增加导致发动机经济性不好，通过在twc催化剂后增加asc/scr催化剂，无需标定过于偏浓，且twc对于nox的处理要求可以适当放宽，nox可由后面的scr催化剂进行去除，因此可解决一定的标定问题和发动机经济性。

本实用新型提供一种降低燃气发动机氨排放的后处理系统，包括：入口与发动机尾气气流出口相连的twc后处理装置；入口与所述twc后处理装置出口相连的asc/scr催化装置；设置于所述发动机尾气和twc后处理装置连接管路上的第一氧传感器；设置于所述twc后处理装置和asc/scr催化装置连接管路上的第二氧传感器和气泵；用于对所述第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行控制的电子控制单元。本实用新型在twc催化剂后加一段asc/scr催化剂，用于去除副反应生成的氨气；同时，为解决λ＜1时氧气不足，氨气被氧化较慢问题，本实用新型在asc/scr催化剂前面布置一台进气泵，由ecu控制。当氧传感器1，2信号传递至ecu后，ecu根据模型计算出当前λ值，若判断出λ＜1时，进气泵开启，将管路中吸进少量空气，补充排气中的氧气，提高氨气氧化速率。

为了进一步说明实用新型，以下结合实施例对本实用新型提供的降低燃气发动机氨排放的后处理系统进行详细描述。

实施例1

按照本实用新型所述连接装置，发动机尾气依次连接第一氧传感器、twc后处理装置、第二氧传感器、气泵和asc/scr催化装置；其中asc/scr催化装置包括金属载体，设置于金属载体上的18μm的纯pt贵金属催化剂层，设置于所述纯pt贵金属催化剂层上的厚度为60μm铜基分子筛催化剂层，用于对所述第一氧传感器、第二氧传感器和泵进行控制的ecu。

实施例2

发动机尾气(污染气体含量为24ppm)通过本实用新型实施例1所连接的装置，处理后气体含量为4ppm。