燃油发动机尾气后处理系统及方法与流程

1.本发明涉及发动机尾气后处理领域，具体而言，本发明涉及燃油发动机尾气后处理系统及方法。


背景技术：

2.柴油机热效率高、节油，但其颗粒物(pm，particulate matter也被称作碳颗粒)排放污染是影响柴油机乘用化的首要障碍。随着柴油车排放标准升级，尤其是pm及氮氧化物(no
x
)限值的不断收紧，仅依靠发动机本身减少燃烧污染物和柴油氧化催化器已无法满足法规要求。在国ⅵ、国
ⅴ
项目上通过增加dpf(diesel particulate filter，柴油颗粒捕集器)来降低pm的排放，是当前公认的降pm的最有效手段之一。
3.现有技术中，通常采用尿素喷嘴喷射尿素来除去燃油发动机尾气中的no
x
、co以及hc，但是采用尿素喷嘴喷射尿素的过程中会有一个另行业内非常苦恼的顽疾，就是尿素结晶，尿素结晶会导致尿素喷嘴被堵死从而导致无法继续进行喷射尿素。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出燃油发动机尾气后处理系统及方法。本发明通过第一氢气供给单元替代现有技术中的尿素喷射系统，避免了尿素系统喷出的尿素会出现“不可控的结晶”问题。同时，通过吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸。
5.在本发明的一个方面，本发明提出了一种燃油发动机尾气后处理系统。根据本发明的实施例，该燃油发动机尾气后处理系统包括依次相连通的氧化催化单元、碳颗粒收集单元、第一催化还原单元和第二催化还原单元；
6.所述氧化催化单元中含有第一催化剂和吸氧剂；
7.所述第一催化还原单元中含有第二催化剂；
8.所述第二催化还原单元中含有吸附氨气的分子筛；
9.还包括第一氢气供给单元，所述第一氢气供给单元设在所述碳颗粒收集单元与所述第一催化还原单元之间。
10.根据本发明上述实施例的燃油发动机尾气后处理系统，通过设置第一氢气供给单元替代现有技术中的尿素喷射系统，现有技术中的尿素喷射系统需要scr载体(即第二催化还原单元)内的温度达到190℃，尿素系统才能工作，否则尿素系统喷出的尿素会“不可控的结晶”(因为尿素在190℃以内热解不充分)，尿素喷嘴喷射尿素的过程中的尿素结晶是行业内非常苦恼的顽疾。而本技术中第一氢气供给单元提供的氢气不受这个温度约束，所以使用氢气的优势是后处理系统只要在发动机运转后基本上就可以工作了，而现有的尿素喷射系统在我国北方寒冷的冬季，每日首次启动车辆后，尿素喷射系统至少15分钟内是不能工作的。同时，本技术还在氧化催化单元中设置了吸氧剂，该吸氧剂具有高效的吸附o2的能
力，使流至第一催化还原单元的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no”共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。
11.另外，根据本发明上述实施例的燃油发动机尾气后处理系统还可以具有如下附加的技术特征：
12.在本发明的一些实施例中，所述吸氧剂选自ce、la和zr中的至少之一。
13.在本发明的一些实施例中，所述第一催化剂选自pt、pd和rh中的至少之一，优选pt、pd和rh的混合物。
14.在本发明的一些实施例中，所述第二催化剂选自pt、pd和rh中的至少之一，优选pt。
15.在本发明的一些实施例中，所述吸附氨气的分子筛选自v2o5和zsm-5中的至少之一。
16.在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：第二氢气供给单元，所述第二氢气供给单元设在所述氧化催化单元的上游区域。
17.在本发明的一些实施例中，所述第一氢气供给单元包括第一氢气喷嘴和第一氢储存罐。
18.在本发明的一些实施例中，所述第二氢气供给单元包括第二氢气喷嘴和第二氢储存罐。
19.在本发明的一些实施例中，所述第一氢储存罐与第二氢储存罐为同一氢储存罐。
20.在本发明的一些实施例中，所述氧化催化单元与所述碳颗粒收集单元之间的距离为10-100mm。
21.在本发明的一些实施例中，所述氧化催化单元与所述碳颗粒收集单元设在同一壳体内。
22.在本发明的一些实施例中，所述第一催化还原单元与所述第二催化还原单元设在同一壳体内。
23.在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：第一氮氧传感器，所述第一氮氧传感器设在所述第二催化还原单元的下游区域。
24.在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：第二氮氧传感器，所述第二氮氧传感器设在所述氧化催化单元的上游区域。
25.在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：第一高温传感器，所述第一高温传感器设在所述氧化催化单元的上游区域。
26.在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：第二高温传感器，所述第二高温传感器设在所述氧化催化单元与所述碳颗粒收集单元之间。
27.在本发明的一些实施例中，所述系统还包括：第三高温传感器，所述第三高温传感器设在所述碳颗粒收集单元与所述第一催化还原单元之间。
28.在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的燃油发动机尾气后处理系统进行尾气后处理的方法。根据本发明的实施例，该有机固废气化方法包括：
29.(1)将燃油发动机尾气供给至氧化催化单元，在第一催化剂的作用下发生氧化反应，同时吸氧剂吸附尾气中的氧气；
30.(2)步骤(1)所得尾气流至碳颗粒收集单元，所述碳颗粒收集单元收集尾气中的碳
颗粒；
31.(3)步骤(2)所得尾气流至第一催化还原单元，在第二催化剂和第一氢气供给单元供给的氢气的作用下发生第一催化还原反应；
32.(4)步骤(3)所得尾气流至第二催化还原单元，在吸附氨气的分子筛和所述氢气的作用下发生第二催化还原反应。
33.由此，通过第一氢气供给单元替代现有技术中的尿素喷射系统，现有技术中的尿素喷射系统需要scr载体(即第二催化还原单元)内的温度达到190℃，尿素系统才能工作，否则尿素系统喷出的尿素会“不可控的结晶”(因为尿素在190℃以内热解不充分)。而本技术中第一氢气供给单元提供的氢气不受这个温度约束，所以使用氢气的优势是后处理系统只要在发动机运转后基本上就可以工作了，而现有的尿素喷射系统在我国北方寒冷的冬季，每日首次启动车辆后，尿素喷射系统至少15分钟内是不能工作的。同时，通过吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no”共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。
34.另外，根据本发明上述实施例的尾气后处理方法还可以具有如下附加的技术特征：
35.在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，所排量为2.0l的燃油发动机所需吸氧剂的质量为4g-8g。
36.在本发明的一些实施例中，在步骤(1)中，排量为2.0l的燃油发动机所需第一催化剂的质量为7g-11g。
37.在本发明的一些实施例中，在步骤(3)中，所排量为2.0l的燃油发动机所需第二催化剂的质量为2.5g-6.5g，所述燃油发动机尾气与所述第一氢气供给单元供给的氢气的体积比为10:(9～13)。
38.在本发明的一些实施例中，在步骤(4)中，排量为2.0l的燃油发动机所需分子筛的质量为30g-70g。
39.另外，需要说明的是，本发明中针对燃油发动机尾气后处理系统所描述的全部特征和优点，同样适用于该尾气后处理方法，在此不再一一赘述。
40.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
41.本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
42.图1是根据本发明实施例的燃油发动机尾气后处理系统的结构示意图；
43.图2是现有技术中的尿素系统喷头的结晶过程示意图；
44.其中，1-第二氮氧传感器，2-第二氢气喷嘴，3-压差传感器，4-第一氢气喷嘴，5-氢储存罐，6-第一氮氧传感器，7-第二催化还原单元，8-第一催化还原单元，9-第三高温传感器，10-碳颗粒收集单元，11-第二高温传感器，12-氧化催化单元，13-第一高温传感器。
具体实施方式
45.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
46.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
47.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
48.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
49.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
50.在本发明的一个方面，本发明提出了一种燃油发动机尾气后处理系统，参考附图1，所述系统包括依次相连通的氧化催化单元12、碳颗粒收集单元10、第一催化还原单元8和第二催化还原单元7；所述氧化催化单元12中含有第一催化剂和吸氧剂；所述第一催化还原单元8中含有第二催化剂；所述第二催化还原单元7中含有吸附氨气的分子筛；还包括第一氢气供给单元，所述第一氢气供给单元设在所述碳颗粒收集单元10与所述第一催化还原单元8之间。由此，通过设置第一氢气供给单元替代现有技术中的尿素喷射系统，现有技术中的尿素喷射系统需要scr(selective catalytic reduction选择性催化还原装置)载体(即第二催化还原单元7)内的温度达到190℃，尿素系统才能工作，否则尿素系统喷出的尿素会“不可控的结晶”(因为尿素在190℃以内热解不充分)，尿素喷嘴喷射尿素的过程中的尿素结晶是行业内非常苦恼的顽疾。而本技术中第一氢气供给单元提供的氢气不受这个温度约束，所以使用氢气的优势是后处理系统只要在发动机运转后基本上就可以工作了，而现有的尿素喷射系统在我国北方寒冷的冬季，每日首次启动车辆后，尿素喷射系统至少15分钟内是不能工作的。同时，本技术还在氧化催化单元12中设置了吸氧剂，该吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元8的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。
51.下面进一步对根据本发明实施例的燃油发动机尾气后处理系统进行详细描述。
52.根据本发明的实施例，所述吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元8的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no”共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。所述吸氧剂使o2(氧气)被截流，氧气不进入到后边的后处理系统，此时尾气中只剩下no
x
和pm了。
53.根据本发明的实施例，上述吸氧剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述吸氧剂选自ce、la和zr中的至少之一，这几种吸氧剂既具有较强的吸附氧气的能力，同时又耐高温，因为进入氧化催化单元12的燃油发动机尾气的温度在150度以上。
54.根据本发明的实施例，上述第一催化剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述第一催化剂选自pt、pd和rh中的至少之一，优选pt、pd和rh的混合物。
55.根据本发明的实施例，燃油发动机尾气在氧化催化单元12在第一催化剂的作用下发生如下氧化反应：
56.co 1/2o2→
co2(1)
57.hc o2→
h2o co2(2)
58.co no
→
1/2n2 co2(3)
59.hc no
→
n2 h2o co2(4)
60.需要说明的是，第一催化还原单元8中的吸氧剂并不影响上述(1)-(4)反应的发生，吸氧剂起到富集氧气的作用，从而进一步促进了上述反应的发生。
61.根据本发明的实施例，上述碳颗粒收集单元10的作用是进行“碳颗粒(即pm)收集”，此时仅有no
x
被剩下。
62.根据本发明的实施例，上述第二催化剂的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述第二催化剂选自pt、pd和rh中的至少之一，更优选pt，原因是氢气在贵金属pt的作用下no反应的效率非常高，要高于pd和rh这些贵金属的催化作用。
63.根据本发明的实施例，流至第一催化还原单元8的尾气在第二催化剂的作用下发生如下反应：
64.no 1/2h2→
h2o nh3(5)
65.h2 no
→
h2o 1/2n2(6)
66.发动机排出的no
x
中，no要占到90％以上。所以当no
x
进入到第一催化还原单元8，与第一氢气供给单元喷入的h2进行如公式(5)和(6)的反应，这时主要消耗掉的是no。此时尾气中主要剩下的污染物是no2以及少量的no；另外，尾气中多了由公式(5)生成的nh3。
67.根据本发明的实施例，上述吸附氨气的分子筛的作用是吸附nh3，氨气吸附在分子筛中的空穴中，氮氧化物与空穴中的氨气反应生成无害气体，反应如公式(7)(8)。当然如果此时此处的尾气中无no，no2通过公式(8)完成净化，由此，发动机排出的尾气被净化完毕。上述吸附氨气的分子筛的具体种类并不受特别限制，本领域人员可根据实际需要随意选择，作为一种优选的方案，所述吸附氨气的分子筛选自v2o5和zsm-5中的至少之一。
68.根据本发明的实施例，流至第二催化还原单元7的尾气发生如下反应：
69.2nh3 no no2→
2n2 3h2o(7)
70.8nh3 6no2→
7n2 12h2o(8)
71.根据本发明的一个具体实施例，所述系统还包括：第二氢气供给单元，所述第二氢气供给单元设在所述氧化催化单元12的上游区域。需要说明的是，所述上游区域是以尾气的流动方向为基础来定义的。由此，所述第二氢气供给单元提供的氢气与吸氧剂吸附的氧气反应，将吸氧剂吸附的氧气消耗掉，从而实现吸氧剂的再生。具体来说，如果第一氮氧传感器监测的氧的数量达到了所述氧化催化单元12中吸氧剂的吸附饱和的程度，也可以是“1/2满”的程度(因为“1/2满”之前的氧吸附效率高，当快要“吸附满”的状态，比较容易造成“氧逃逸”)。那么就可以启动第二氢气供给单元喷射氢气。氢气与氧气是非常容易反应的，尤其是在贵金属的催化作用下，该再生的时间非常快，大概需要1-2秒。其反应公式为：
72.h2 o2→
h2o(9)
73.根据本发明的实施例中，所述碳颗粒收集单元10为柴油颗粒捕集器dpf，dpf收集碳颗粒(pm)的原理是尾气进入dpf孔道，孔道为“死胡同”结构，孔道壁面过滤下的碳颗粒留在孔道内存储，尾气只能通过孔道之间的壁面的毛细空隙才能排出，较小的毛细空隙保证了dpf具有良好的过滤效果。dpf过滤体的再生是dpf实用化的关键技术。
74.根据本发明的再一个具体实施例，所述系统通过如下方式实现碳颗粒收集单元10的再生：dpf两端各有一个压力取气管，取气管与压差传感器3连接，因为排气流过dpf是会受到dpf的阻力，也就是说压差传感器3采集到的dpf前端压差管的压力总比后端大，当发动机ecu识别压差传感器的数值超过某个设定值，发动机开始进行缸内燃油后喷。缸内燃油后喷技术是在发动机正常喷油着火后，在活塞下行的过程中，喷油器额外向气缸内喷射燃油。后喷产生的燃油产生大量的hc和co，这些反应剂在氧化催化单元12内部贵金属pt、rh等催化剂的作用下与o2(氧气)，进行催化氧化反应生热，顺带将dpf中吸附的碳颗粒燃烧，从而实现碳颗粒收集单元10的再生，直到氧化催化单元12出口温度达到dpf前的高温传感器识别到的温度＞590℃(每个企业略有不同)。
75.氧化反应公式如下：
76.co 1/2o2→
co2(10)
77.hc o2→
co2 h2o(11)
78.pah o2→
co2 h2o(12)
79.醛 o2→
co2 h2o(13)
80.根据本发明的又一个具体实施例，所述氧化催化单元12与所述碳颗粒收集单元10之间的距离为10-100mm，发明人发现，所述氧化催化单元12与所述碳颗粒收集单元10之间的距离在上述范围内会大大地减少尾气从氧化催化单元12流至碳颗粒收集单元10的温度损失。而使用尿素喷射系统的现有技术则无法达到这么近的距离，其原因是：在含有尿素喷射系统的现有技术中，氧化催化单元与碳颗粒收集单元之间除了具有高温传感器和压差管接头外，还有尿素喷嘴和混合腔；尿素喷射口距离后面载体的前端面在有混合腔的情况下，也至少需要220毫米，尿素喷嘴自己布置所占用空间也有50～80毫米左右。现有技术中氧化催化单元12与碳颗粒收集单元10之间的距离在280mm以上。
81.根据本发明的又一个具体实施例，所述氧化催化单元12与所述碳颗粒收集单元10设在同一壳体内，由此，进一步减少尾气从氧化催化单元12流至碳颗粒收集单元10的温度
损失。
82.根据本发明的又一个具体实施例，所述第一催化还原单元8与所述第二催化还原单元7设在同一壳体内，由此，减少尾气从第一催化还原单元8流至第二催化还原单元7的温度损失。
83.根据本发明的又一个具体实施例，所述第一氢气供给单元包括第一氢气喷嘴4和第一氢储存罐，所述第二氢气供给单元包括第二氢气喷嘴2和第二氢储存罐，所述第一氢储存罐与第二氢储存罐为同一氢储存罐5。
84.根据本发明的又一个具体实施例，车载ecu控制“h2气体”喷射。当车辆不需要时，ecu控制“氢气喷嘴”不喷射。“氢气喷嘴”喷射量是需要“被设计的”，例如设计之初可以确定“氢气喷嘴”的喷口直径，此直径可以是∮0.1mm、∮0.2mm、∮0.3mm、∮0.4mm、∮0.5mm、∮0.7mm，假设∮0.4mm的喷口直径所喷出的“h2气体”可以达到“设计喷射量”，那就采用此参数作为“氢气喷嘴”的喷孔直径。
85.根据本发明的又一个具体实施例，“氢存储罐”内可以设置建压装置，当然也可以通过设定“h2气体”喷射单元的压力为5bar或6bar或7bar，假设7bar可以实现“h2气体”的“设计喷射量”，那就采用此参数作为“h2气体”的压力设定。
86.根据本发明的又一个具体实施例，所述系统还包括：第一氮氧传感器6，所述第一氮氧传感器6设在所述第二催化还原单元7的下游区域。第一氮氧传感器6的作用是监测其所在位置的氧气含量和氮氧化物含量。假设氧化催化单元12存在问题了，造成了氧气逃逸，这是就可以被第一氮氧传感器6监测到。当氮氧化物监测到氮氧化物超标，可以通过发动机ecu进行“报警”，证明这时的后处理系统是有故障的。
87.根据本发明的又一个具体实施例，所述系统还包括：第二氮氧传感器1，所述第二氮氧传感器1设在所述氧化催化单元12的上游区域。第二氮氧传感器1的作用是监测进入氧化催化单元12的尾气中氧的流过数量，即监测所述氧化催化单元12中吸氧剂的吸附饱和的程度。需要说明的是，本发明中所述的上游以及下游都是以尾气的流动方向为基础来定义的。
88.根据本发明的又一个具体实施例，所述系统还包括：第一高温传感器13，所述第一高温传感器13设在所述氧化催化单元12的上游区域，用于监测进入氧化催化单元12的尾气温度。
89.根据本发明的又一个具体实施例，所述系统还包括：第二高温传感器11，所述第二高温传感器11设在所述氧化催化单元12与所述碳颗粒收集单元10之间，用于监测进入所述碳颗粒收集单元10的尾气温度。
90.根据本发明的又一个具体实施例，所述系统还包括：第三高温传感器9，所述第三高温传感器9设在所述碳颗粒收集单元10与所述第一催化还原单元8之间，用于监测进入所述第一催化还原单元8的尾气温度。
91.与现有技术相比，本发明实施例的燃油发动机尾气后处理系统至少具有以下优点之一：
92.1)通过设置第一氢气供给单元替代现有技术中的尿素喷射系统，现有技术中的尿素喷射系统需要scr载体(即第二催化还原单元7)内的温度达到190℃，尿素系统才能工作，否则尿素系统喷出的尿素会“不可控的结晶”(因为尿素在190℃以内热解不充分)，其结晶
过程如附图2所示，尿素喷嘴喷射尿素的过程中的尿素结晶是行业内非常苦恼的顽疾。而本技术中第一氢气供给单元提供的氢气不受这个温度约束，所以使用氢气的优势是后处理系统只要在发动机运转后基本上就可以工作了，而现有的尿素喷射系统在我国北方寒冷的冬季，每日首次启动车辆后，尿素喷射系统至少15分钟内是不能工作的。
93.因为h2在本专利的应用，取代了“尿素喷射系统”，所以苦恼行业很久的“尿素结晶问题”也就不存在了。
94.2)本技术还在氧化催化单元12中设置了吸氧剂，该吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元8的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no”共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。
95.3)氧气被氧化催化单元12中吸氧剂的存储是有时间期限的，当吸氧剂的“氧吸附”快要达到饱和(准饱和)的时候，或者1/2饱和的时候，可以通过第二氢气供给单元喷射氢气，将吸氧剂内的氧气反应成无害的h2o。
96.4)氧化催化单元12与碳颗粒收集单元10之间的距离很近，甚至可以放在同一个壳体内，这可以解决行业内一直想要解决的“doc(即氧化催化单元12)距离dpf(即碳颗粒收集单元10)远，而温度损失大的问题”。
97.5)本专利巧妙的利用了发动机排出尾气中“no含量占比no
x 90％以上”这个特点，第一催化还原单元8中“h2与no”在pt的催化作用下高效反应的“(无o2干扰)环境被本专利创造出来了”。
98.6)在第一催化还原单元8中的反应no 1/2h2→
h2o nh3生成的nh3，足以供给第二催化还原单元7进行8nh3 6no2→
7n2 12h2o的反应。进一步的，因为本专利的第二催化还原单元7仅需处理只占no
x
含量不足10％的no2，毋庸置疑的第二催化还原单元7的长度或者直径，也就是载体的体积可以被缩小到“原来的”1
/4以内。
99.7)本专利的后处理系统没有使用“氧传感器”，而是使用“氮氧传感器”读取“氧信号”，这也是一个创造性节约。
100.在本发明的另一方面，本发明提出了一种采用上述实施例的燃油发动机尾气后处理系统进行尾气后处理的方法，所述方法包括如下步骤：
101.s100：将燃油发动机尾气供给至氧化催化单元12，在第一催化剂的作用下发生氧化反应，同时吸氧剂吸附尾气中的氧气。
102.在该步骤中，将燃油发动机尾气(尾气中的主要污染物包括hc、co、no
x
、pm和氧气)供给至氧化催化单元12，在第一催化剂的作用下发生氧化反应，反应温度大概为150℃～720℃，燃油发动机尾气在氧化催化单元12在第一催化剂的作用下发生如下氧化反应：
103.co 1/2o2→
co2(1)
104.hc o2→
h2o co2(2)
105.co no
→
1/2n2 co2(3)
106.hc no
→
n2 h2o co2(4)
107.所述吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元8的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no”共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。需要说明的是，第一催化还原单元8中的吸氧剂并不影响上述(1)-(4)反应的发生，吸氧剂起到富集氧气的作用，从而进一步促进了上述反应
的发生。
108.根据本发明的又一个具体实施例，排量为2.0l的燃油发动机所需吸氧剂的质量为4g-8g，发明人发现，将吸氧剂的质量限定在上述范围内，既能避免氧气逃逸，又能避免成本浪费；如果吸氧剂的质量过高，会造成成本浪费；如果吸氧剂的质量过低，会造成氧气逃逸，逃逸的氧气会干扰no与h2的反应，进而造成no逃逸。
109.根据本发明的又一个具体实施例，排量为2.0l的燃油发动机所需第一催化剂的质量为7g-11g，发明人发现，将第一催化剂的质量限定在上述范围内，在不浪费贵金属的情况下，能够起到合格的氧化催化反应。催化剂多了是一种浪费，贵金属催化剂的市场价格是超过“金价”的。
110.s200：步骤s100所得尾气流至碳颗粒收集单元10，所述碳颗粒收集单元10收集尾气中的碳颗粒。
111.在该步骤中，步骤s100所得尾气流至碳颗粒收集单元10，所述碳颗粒收集单元10收集尾气中的碳颗粒，此时仅有no
x
被剩下。
112.s300：步骤s200所得尾气流至第一催化还原单元8，在第二催化剂和第一氢气供给单元供给的氢气的作用下发生第一催化还原反应。
113.在该步骤中，步骤s200所得尾气流至第一催化还原单元8，在第二催化剂和第一氢气供给单元供给的氢气的作用下发生第一催化还原反应，反应温度大概为150℃～750℃，流至第一催化还原单元8的尾气在第二催化剂的作用下发生如下反应：
114.no 1/2h2→
h2o nh3(5)
115.h2 no
→
h2o 1/2n2(6)
116.此时尾气中主要剩下的污染物是no2以及少量的no；另外，尾气中多了由公式(5)生成的nh3。
117.根据本发明的又一个具体实施例，排量为2.0l的燃油发动机所需第二催化剂的质量为2.5g-6.5g，发明人发现，将第二催化剂的质量限定在上述范围内，在不浪费贵金属的情况下，能够起到合格的催化还原反应。
118.根据本发明的又一个具体实施例，所述燃油发动机尾气与所述第一氢气供给单元供给的氢气的体积比为10:(9～13)，发明人发现，将燃油发动机尾气与第一氢气供给单元供给的氢气的体积比限定在上述范围内，既能避免氢气浪费，又能避免氧逃逸和no逃逸；如果氢气的体积含量过高，会造成氢气浪费，且会在排气系统内发生燃烧；如果氢气的体积含量过低，会造成氧逃逸和no逃逸。
119.s400：步骤s300所得尾气流至第二催化还原单元7，在吸附氨气的分子筛和所述氢气的作用下发生第二催化还原反应。
120.在该步骤中，步骤s300所得尾气流至第二催化还原单元7，在吸附氨气的分子筛和所述氢气的作用下发生第二催化还原反应，反应温度大概为150℃～750℃。上述吸附氨气的分子筛的作用是吸附nh3，氨气吸附在分子筛中的空穴中，氮氧化物与空穴中的氨气反应生成无害气体，反应如公式(7)(8)。当然如果此时此处的尾气中无no，no2通过公式(8)完成净化，由此，发动机排出的尾气被净化完毕。流至第二催化还原单元7的尾气发生如下反应：
121.2nh3 no no2→
2n2 3h2o(7)
122.8nh3 6no2→
7n2 12h2o(8)
123.根据本发明的又一个具体实施例，排量为2.0l的燃油发动机所需分子筛的质量为30g-70g，发明人发现，将分子筛的质量为限定在上述范围内，既能基本完全吸附氨气，又能避免分子筛过多造成浪费。
124.由此，通过第一氢气供给单元替代现有技术中的尿素喷射系统，现有技术中的尿素喷射系统需要scr载体(即第二催化还原单元7)内的温度达到190℃，尿素系统才能工作，否则尿素系统喷出的尿素会“不可控的结晶”(因为尿素在190℃以内热解不充分)。而本技术中第一氢气供给单元提供的氢气不受这个温度约束，所以使用氢气的优势是后处理系统只要在发动机运转后基本上就可以工作了，而现有的尿素喷射系统在我国北方寒冷的冬季，每日首次启动车辆后，尿素喷射系统至少15分钟内是不能工作的。同时，通过吸氧剂具有高效的吸附o2的能力，使流至第一催化还原单元8的尾气中不含有氧气，避免第一氢气供给单元提供的氢气优先被氧气消耗从而造成no逃逸(当o2和no”共存时，h2会与o2优先反应，造成“no逃逸”)。
125.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
126.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。