一种降背压天然气发动机预后处理器的制作方法

本发明涉及商用车天然气发动机，尤其涉及一种降背压天然气发动机预后处理器。

背景技术：

1、近年来，我国的经济高速发展，对石油的需求越来越大，由此产生了能源短缺和环境污染问题。为缓解石油短缺带来的问题，改善大气环境，发展清洁燃料已成为国家战略。天然气以清洁、安全、高效、储藏量大，排放性能优异的特点，被越来越多地应用于发动机领域。

2、在天然气发动机系统中，天然气后处理器作为核心零部件，在很大程度上决定了发动机的排放和经济性能。

3、考虑到重型商用车开发成本和整车布置问题，传统的天然气发动机采用单后处理技术路线。因后处理器载体高效工作需要一定的催化转化温度(＞350℃)，单后处理器方案一般采用布置优化(后处理与发动机排气侧同侧布置，以缩短连接管路)及连接管路包裹保温材料等措施，以减少排气能量损失，从而保障后处理器载体温度能在较短时间达到系统高效工作温度值。但发动机在冷机启动工况下，排温低导致后处理器载体升温慢，催化转化效率低，排放存在超标风险，为解决此问题，发动机采用两级后处理方案，在增压器排气口布置一个预处理后处理，直连增压器排气口升温快，尺寸小处理量有限，为保障大负荷处理效率，在预后处理器下游布置一个主后处理。当发动机冷机启动时，排气量少，尾气经过增压器后直接经过预后处理器(无管路能量损失)，能够在最短时间内提高预后处理器温度，从而保障尾气被预后处理催化还原成无害的co2、n2，然后再经过主后处理器降低冷机启动排放污染物。当发动机热机后，排温升高促使主后处理达到工作温度，尾气经过预后处理器和主后处理器，保障排放达标。两级后处理虽然能大幅度降低冷启动排放污染物，但同时也增加了整个排气系统的排气阻力，导致发动机高速大负荷工况时，动力性和经济性均有大幅损失。

技术实现思路

1、本发明提出一种降背压天然气发动机预后处理器，用于两级后处理器中的预后处理器，有效的解决了现有技术中天然气双级后处理器排气背压大的问题。

2、为了解决上述背景技术中的问题，本发明是通过以下技术方案来实现的：

3、一种降背压天然气发动机预后处理器，包括外壳体和预后处理器载体，所述外壳体沿气流方向依次分为进气部、进气扩张部、载体部、排气收缩部和排气部；

4、所述进气部、载体部和排气部均为圆形筒状，进气扩张部和排气收缩部均为均匀变径圆形筒状，所述预后处理器载体为圆柱体蜂窝结构；

5、所述载体部中固定连接有载体支架，所述载体支架包括若干相同的板状结构，均垂直于载体部内壁，沿预后处理器载体外周均匀分布；所述预后处理器载体通过载体支架固定在载体部内，所述预后处理器载体侧壁与载体部内壁之间形成空腔。

6、作为发明的进一步说明：所述进气扩张部中设置有导流管，所述导流管为均匀变径圆管，管径沿气流方向均匀变小；大管径管口与进气扩张部入口端固定连接，小管径管口悬空；所述导流管与预后处理器载体同轴。

7、作为发明的进一步说明：所述导流管的管壁与进气部轴线间的夹角为20°至30°。

8、作为发明的进一步说明：所述进气部和排气部的的外表面均设置有圆环状的氧传感器座。

9、作为发明的进一步说明：当发动机冷机启动怠速工作时，发动机转速低尾气量少，尾气在所述导流管引流作用下直接通过预后处理器载体；

10、当发动机进入高速大负荷工作时，尾气同时通过所述预后处理器载体和预后处理器载体与载体部间的空腔。

11、作为发明的进一步说明：所述进气部的入口端设置有进气法兰，与发动机增压器排气口法兰连接；所述排气部的出口端设置有排气法兰，与主后处理器入口端法兰连接。

12、作为发明的进一步说明：采用两级后处理方案，将所述降背压天然气发动机预后处理器与主后处理器串联使用，前级为预后处理器，后级为主后处理器。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

14、本发明通过在预后处理器载体和载体部的中间增加空腔结构，并在进气扩张部设置导流管，当发动机冷机启动,怠速工况时，发动机转速低尾气量少，尾气在导流管引流作用下，直接通过预后处理器载体，保障预后处理器最短时间达到工作温度，从而降低冷机启动排放污染物，最后流经主后处理进行催化转化；当发动机进入高速大负荷工作时，预后处理器和主后处理器载体温度均已提升至最佳工作温度，此时尾气同时经过预后处理器载体和预后处理器载体与载体部中间的空腔结构，最后流经主后处理进行催化转化。此方案在保障发动机冷机怠速工况排放性能的同时，大幅降低高速大负荷排气阻力，从而进一步提升发动机经济性能。

技术特征：

1.一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：包括外壳体(1)和预后处理器载体(4)，所述外壳体(1)沿气流方向依次分为进气部(a)、进气扩张部(b)、载体部(c)、排气收缩部(d)和排气部(e)；

2.根据权利要求1所述的一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：所述进气扩张部(b)中设置有导流管(3)，所述导流管(3)为均匀变径圆管，管径沿气流方向均匀变小；大管径管口与进气扩张部(b)入口端固定连接，小管径管口悬空；所述导流管(3)与预后处理器载体(4)同轴。

3.根据权利要求2所述的一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：所述导流管(3)的管壁与进气部(a)轴线间的夹角为20°至30°。

4.根据权利要求1所述的一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：所述进气部(a)和排气部(e)的外表面均设置有圆环状的氧传感器座(6)。

5.根据权利要求2所述的一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：所述进气部(a)的入口端设置有进气法兰(5)，与发动机增压器排气口法兰连接；所述排气部(e)的出口端设置有排气法兰(8)，与主后处理器入口端法兰连接。

7.根据权利要求1所述的一种降背压天然气发动机预后处理器，其特征在于：采用两级后处理方案，将所述降背压天然气发动机预后处理器与主后处理器串联使用，前级为预后处理器，后级为主后处理器。

技术总结
本发明涉及一种降背压天然气发动机预后处理器，包括外壳体和预后处理器载体，所述外壳体沿气流方向依次分为进气部、进气扩张部、载体部、排气收缩部和排气部；所述进气部、载体部和排气部均为圆形筒状，进气扩张部和排气收缩部均为均匀变径圆形筒状，所述预后处理器载体为圆柱体蜂窝结构，所述载体部中固定连接有载体支架，所述预后处理器载体通过载体支架固定在载体部内，所述预后处理器载体侧壁与载体部内壁之间形成空腔。本发明通过在预后处理器载体和载体部的中间增加空腔结构，并在进气扩张部设置导流管，在保障发动机冷机怠速工况排放性能的同时，大幅降低高速大负荷排气阻力，从而进一步提升发动机经济性能。

技术研发人员：胡志权,蔡勋勋,樊于朝,袁志宏,张华皓,邵超
受保护的技术使用者：陕西重型汽车有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15