一种柴油机前级SCR、DOC及涡轮的并联系统的制作方法

本技术涉及柴油机尾气处理，尤其是涉及一种柴油机前级scr、doc及涡轮的并联系统。

背景技术：

1、氮氧化合物(nox：no，no2等)是柴油机缸内排放的主要污染物。随着尾气排放法规的日益严格，scr(selected catalytic reduction)技术已经被广泛用于降低尾气中的氮氧化合物排放。其原理是：在发动机尾气中喷射尿素溶液，尿素溶液在scr载体中分解成nh3，分解出的nh3再和缸内排出的氮氧化合物在scr载体上发生反应生成氮气和水以减少尾气中的nox。需要注意的是该反应需要在较高排气温度才能以较高效率进行(约170摄氏度以上)。

2、目前满足国六排放的后处理典型配置一般包含如下部件：

3、1.doc(diesel oxidation catalyst)：柴油机氧化型催化器，用于氧化柴油机缸内排出的未燃碳氢化合物及一氧化碳等，同时也用于颗粒捕集器再生升温(通过在doc入口喷入未燃燃料的方式，未燃燃料可以由缸内喷油器喷出，也可能由在doc前单独设置的燃油喷嘴喷出。鉴于系统复杂性和成本，以前者为常用)；

4、2.尿素喷嘴：用于喷射尿素；

5、3.混合器：用于将尿素溶液和排气混合更好的机械结构；

6、4.dpf：diesel particulate filter，用于捕捉颗粒物；

7、5.scr：sected catalytic reduction，用于降低尾气氮氧化合物；

8、6.sdpf：scr与dpf合二为一，在dpf的载体上增加scr的涂层，既有颗粒捕集功能也有scr功能。

9、未来国七/欧七排放法规对于柴油机尾气中的氮氧化合物限值会更低，且更注重发动机冷机阶段的排放。在现有国六技术基础上，进一步降低尾排nox排放的措施之一是尽快升高scr载体温度以降低发动机排气温度较低时的尾气排放。双scr(及对应尿素喷嘴)是进一步降低尾排nox的有效措施之一。现有技术在doc前增加一个前级小scr、前尿素喷嘴、混合器，因为其位置更靠近发动机端，前级小scr载体温度可以更早上升以尽量降低发动机冷机(排气温度较低)时的尾排nox。

10、但现有技术存在如下问题：

11、1.在dpf再生时需利用doc的氧化性向doc喷入燃油以提升doc出口的排气温度(也即进入dpf的排气温度)以燃烧清除dpf中存储的颗粒。如果喷入doc的燃油来自发动机缸内喷嘴，则在发动机排气温度较高时会导致燃油在前级scr中燃烧损坏前级scr。解决此问题的方法是在doc前单独布置燃油喷嘴(hc喷嘴)，这大幅增加了系统复杂性及成本；

12、2.虽然在发动机排气温度较低时前级小scr可以降低尾排nox，但当排气温度升高后，小scr中存储的nh3会大量泄露到doc。因为doc的氧化性，这些nh3会部分在doc中氧化成n2o和no等物质，且n2o很难在后级scr中清除，反而增加了尾气排放(法规对尾气n2o排放也有限制)；

13、3.因为前级小scr靠近涡轮出口，在发动机高工况时前级小scr会长期处在高温环境，严重影响其使用耐久性(老化失活)；

14、4.发动机高、低工况时的排气都需流过前级小scr，因此该前级小scr无法设计得太小。如果其体积太大，则会影响其快速升温的效果。

技术实现思路

1、本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柴油机前级scr、doc及涡轮的并联系统，在双喷嘴scr系统的基础上，设计了doc及涡轮和前级scr的并联结构，同时采用排气分配阀，通过排气分配阀的控制，发动机工况较高时排气分配阀关闭，排气不会经过前级scr，不会损坏前级scr，且前级scr中存储的nh3不会泄露到doc，前级scr远离涡轮出口，耐用性提升。排气分配阀的设计结构简单，能使用ecu进行统一控制，自动化程度较高；发动机工况较低时，发动机可无需增压或降低增压要求，排气分配阀打开，大部分排气通入前级scr不经过涡轮(排气分配阀打开时涡轮本身的阻力使大部分排气经过前级scr)，进入前级scr的排气温度可以更高(在发动机工况不大时，经过涡轮时会有好几十度的降温)，这样提高加热前级scr的效率。

2、本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本实用新型提供一种柴油机前级scr、doc及涡轮的并联系统，系统包括高工况通路和低工况通路(发动机工况低时可无需增压或可降低增压要求)；

4、高工况通路包括依次连接的排气分配阀、涡轮、doc、后尿素喷嘴、后级scr或后级sdpf、出口；

5、低工况通路包括依次连接的排气分配阀、前尿素喷嘴、前级scr、后尿素喷嘴、后级scr或后级sdpf、出口。

6、进一步地，后级sdpf为涂覆有scr涂层的dpf，既能捕捉颗粒物，又能降低尾气氮氧化合物。

7、进一步地，前尿素喷嘴和前级scr之间设有第一混合器，用于使尿素溶液和排气更好混合。

8、进一步地，后尿素喷嘴和后级scr或后级sdpf之间设有第二混合器。

9、进一步地，后级scr或后级sdpf与出口之间设有消声器。

10、进一步地，系统包括ecu，用于接收来自传感器的输入信号，进而根据设定的逻辑策略控制前尿素喷嘴、后尿素喷嘴的喷射量。传感器包括分别与ecu连接的前级scr入口气流温度传感器、后级scr入口气流温度传感器、排气分配阀状态传感器。

11、进一步地，ecu接收的信号包括前级scr入口气流温度、后级scr入口气流温度、排气流量的计算值、发动机原排nox水平、排气分配阀状态。

12、进一步地，系统还包括电动执行器，ecu接收来自传感器的输入信号后，确定排气流量分配，ecu通过控制电动执行器来调节排气分配阀的开闭状态，以实现流量调节。

13、进一步地，电动执行器为电动机，电动机的输出端与排气分配阀传动连接。

14、进一步地，电动执行器控制排气分配阀的阀芯进而控制排气分配阀的开闭。

15、系统工作过程为：

16、通过发动机ecu采集前级scr入口气流温度、后级scr入口气流温度、排气流量、发动机原排nox水平、排气换向阀状态信息，根据这些信息，用ecu设定的逻辑策略控制前尿素喷嘴、后尿素喷嘴的喷射量；

17、当ecu检测到发动机工况较低且排气温度不足以加热后级scr时，排气分配阀开启，此时大部分排气因为涡轮阻力不经过涡轮而进入前级scr，进入前级scr的排气温度可以更高(在发动机工况不大时，经过涡轮时会有好几十度的降温)，排气可迅速加热前级scr以使前级scr迅速升温，当前级scr载体温度达到可以喷射尿素的门槛值后开启前尿素喷嘴，此时主要通过前级scr降低尾气氮氧排放；

18、当ecu检测到后级scr入口温度已经达到可启动后尿素喷嘴的温度时，换向阀关闭经过前级scr的通道并关闭前尿素喷嘴，排气流经doc、后级scr，此时后尿素喷嘴开启喷射，达到较高的氮氧化合物的转换效率，此时因为无排气经过前级scr，因此前级scr中存储的nh3不会泄露到doc中。

19、与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

20、(1)在双喷嘴scr系统的基础上，本实用新型设计了doc及涡轮和前级scr的并联结构，同时采用排气分配阀，通过排气分配阀的控制，发动机工况较高时排气不会经过前级scr，不会损坏前级scr，且前级scr中存储的nh3不会泄露到doc，前级scr远离涡轮出口，耐用性提升，且排气分配阀的设计结构简单，且能使用ecu进行统一控制，自动化程度较高。

21、(2)通入前级scr的大部分排气不经过涡轮降温，进入前级scr的排气温度可以更高(在发动机工况不大时，经过涡轮时会有好几十度的降温)，这样提高加热前级scr的效率。