一种高效天然气发动机后处理系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机后处理技术领域，更具体地说，它涉及一种高效天然气发动机后处理系统。


背景技术：

2.为满足重型商用车及发动机国六排放法规(gb17691
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2018)要求(排放限值要求nox控制≤0.46g/kwh，ch4≤0.5g/kwh，nmhc≤0.16g/kwh，nh3≤10ppm)，目前天然气发动机普遍采用当量 egr twc asc的燃烧技术路线。首先发动机通过机内控制技术如发动机本体设计、燃烧优化和外部冷却egr策略将原排nox、nmhc、ch4和co控制到一定水平，然后再结合机外净化的方式(twc asc)将发动机总体排放控制在国6排放法规限值之内。
3.当前的技术方案三元催化器(twc)对空燃比控制精度要求较高(如图1所示)：nox与co和ch4的最高效转化窗口存在一定的差异，排气浓度偏稀或偏浓都无法使nox、co和ch4的转化效率同时达到最高，使用当前方案受空燃比窗口的限制，较难以实现超低排放控制，导致发动机整体排放相对国六排放限值裕度不大，满足下一阶段排放法规存在很大技术挑战，特别是催化器的耐久性难以得到保证。同时三元
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twc采用了三种贵金属元素，其中nox排放的控制依赖价格昂贵的贵金属rh来实现高效转化，催化器成本较高。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本实用新型的目的是提供一种可以降低催化器成本的高效天然气发动机后处理系统。
5.本实用新型的技术方案是：一种高效天然气发动机后处理系统，包括发动机，所述发动机的排气管依次连接有二元twc催化器、空气引射机构、goc催化器、scr催化器、asc催化器，所述二元twc催化器的输入端设有第一氧传感器，所述二元twc催化器的输出端设有第二氧传感器，所述scr催化器的输入端设有第三氧传感器，所述scr催化器的输出端设有nox传感器，所述发动机的ecu分别电性连接所述空气引射机构、第一氧传感器、第二氧传感器、第三氧传感器、nox传感器。
6.作为进一步地改进，所述二元twc催化器只采用了pt和pd两种贵金属。
7.进一步地，所述空气引射机构包括文丘里管，所述文丘里管的出口侧设有补气管。
8.进一步地，所述补气管上设有电性连接所述ecu的调节阀。
9.进一步地，所述补气管上设有单向阀。
10.进一步地，所述补气管的输入口设有空气过滤器。
11.进一步地，所述goc催化器、scr催化器之间的排气管设有dpf催化器。
12.有益效果
13.本实用新型与现有技术相比，具有的优点为：
14.1.本实用新型先通过二元twc催化器对nox、hc和co进行初步转化，将nox、hc和co排放控制至较低水平，再增加尾气氧浓度，通过goc催化器进一步高效转化hc和co，通过scr
催化器进一步处理nox，可以实现超低排放。
15.2.本实用新型的二元twc催化器只采用了pt和pd两种贵金属，消除了二元催化器中对贵金属rh的依赖，从而使后处理装置在实现超低排放上具有很大的降本空间。
附图说明
16.图1为twc后处理反应原理图；
17.图2为本实用新型的结构示意图；
18.图3为本实用新型中空气引射机构的结构示意图。
19.其中：1
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发动机、2
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排气管、3
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二元twc催化器、4
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空气引射机构、5
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goc催化器、6
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scr催化器、7
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asc催化器、8
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第一氧传感器、9
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第二氧传感器、10
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第三氧传感器、11
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nox传感器、12
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文丘里管、13
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补气管、14
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调节阀、15
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单向阀、16
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空气过滤器、17
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dpf催化器。
具体实施方式
20.下面结合附图中的具体实施例对本实用新型做进一步的说明。
21.参阅图2、3，一种高效天然气发动机后处理系统，包括发动机1，发动机1的排气管2依次连接有二元twc催化器3、空气引射机构4、goc催化器5、scr催化器6、asc催化器7，二元twc催化器3的输入端设有第一氧传感器8，二元twc催化器3的输出端设有第二氧传感器9，scr催化器6的输入端设有第三氧传感器10，scr催化器6的输出端设有nox传感器11，发动机1的ecu分别电性连接空气引射机构4、第一氧传感器8、第二氧传感器9、第三氧传感器10、nox传感器11。
22.尾气经二元twc催化器3进行高效氧化还原处理后，将nox、co和hc排放控制至较低水平，再经过goc结合文丘里空气引射技术将co和hc排放控制至超低水平；从goc中出来的尾气中剩余的污染物成分主要为nox，尾气接着进入scr中进行反应，scr系统中的nh3由尿素溶液中的nh2conh2加h2o后在高温下分解产生，反应方程式如下：
23.nh2conh2 h2o
‑
>2nh3 co2；
24.还原剂nh3和nox进行高效反应，将nox还原成n2和h2o，其中goc中产生的no2有利于提升scr的转化效率，scr中的反应方程式为：
25.no no2 2nh3
‑
>2n2 3h2o；
26.4no o2 4nh3
‑
>4n2 6h2o；
27.2no2 o2 4nh3
‑
>3n2 6h2o；
28.尾气继续经过asc，scr中未参与反应的nh3与o2反应，将nh3排放净化至较低水平。
29.在本实施例中，二元twc催化器3只采用了pt和pd两种贵金属，消除了二元催化器中对贵金属rh的依赖，从而使后处理装置在实现超低排放上具有很大的降本空间。
30.空气引射机构4包括文丘里管12，文丘里管12的出口侧设有补气管13，补气管13上设有电性连接ecu的调节阀14，控制调节阀14的开度即可以准确控制空气补充量。补气管13上设有单向阀15，防止尾气泄漏。补气管13的输入口设有空气过滤器16，可以保证空气的洁净度。
31.goc催化器5、scr催化器6之间的排气管2设有dpf催化器17，可以进一步减少尾气颗粒物排放，实现尾气超低排放。
32.本实用新型先通过二元twc催化器对nox、hc和co进行初步转化，将nox、hc和co排放控制至较低水平，再增加尾气氧浓度，通过goc催化器进一步高效转化hc和co，通过scr催化器进一步处理nox，可以实现超低排放。
33.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。