尾气后处理系统及柴油机的制作方法

1.本实用新型涉及发动机排放净化处理技术领域，尤其为一种尾气后处理系统及柴油机。


背景技术：

2.本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
3.柴油机以其动力性好、燃油经济性高及稳定性强等优点有着汽油机不可比拟的优势，被广泛应用于各个行业，但随着排放法规的日益严苛，柴油机后处理技术地位愈加重要，在柴油机后布置尾气后处理装置来降低有害污染物，已成为必要手段。
4.国六、国七排放阶段的主要后处理型式为doc+dpf+scr方案，后处理试验中经常存在需要频繁更换后处理技术方案的情况，比如多种doc催化剂方案或多种混合器方案，但是现有尾气后处理装置中的各个部件多为不可拆卸连接，无法进行模块化替换，进而在频繁更换后处理技术方案时需要整体替换，无法进行变量控制。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是至少解决现有尾气后处理装置无法进行模块化替换，而导致无法进行变量控制的问题。该目的是通过以下技术方案实现的：
6.本实用新型第一方面提出了一种尾气后处理系统，包括依次顺序连接的前端锥组件、doc组件、dpf组件、混合器、scr组件以及后端锥组件；
7.所述前端锥组件与所述doc组件可拆卸连接，所述doc组件与所述dpf组件可拆卸连接，所述dpf组件与所述混合器可拆卸连接，所述混合器与所述scr组件可拆卸连接，所述scr组件与所述后端锥组件可拆卸连接。
8.根据本实用新型的尾气后处理系统，前端锥组件、doc组件、dpf组件、混合器、scr组件、后端锥组件依次为可拆卸连接，每个单一组件都可以进行模块化的更换，当需要更换单一组件时，其他五个组件可以保持不变，可以保证有效的变量控制，更好的实现组件不同方案之间的性能对比。
9.综上，根据本实用新型提供的尾气后处理系统，很好的解决了现有尾气后处理装置无法进行模块化替换，进而导致无法进行变量控制的问题。
10.另外，根据本实用新型的尾气后处理系统，还可具有如下附加的技术特征：
11.在本实用新型的一些实施例中，沿着气流流动的方向，所述前端锥组件垂直于气流流动的方向上的尺寸逐渐增大。
12.在本实用新型的一些实施例中，沿着气流流动的方向，所述后端锥组件垂直于气流流动的方向上的尺寸逐渐减小。
13.在本实用新型的一些实施例中，所述尾气后处理系统还包括卡箍，所述卡箍的数量为五个，所述前端锥组件与所述doc组件、所述doc组件与所述dpf组件、所述dpf组件与所述混合器、所述混合器与所述scr组件、所述scr组件与所述后端锥组件均通过所述卡箍相
连。
14.在本实用新型的一些实施例中，所述尾气后处理系统还包括消氨催化器，所述消氨催化器设于所述后端锥组件远离所述scr组件的一端；
15.或所述消氨催化器设于所述后端锥组件和所述scr组件之间。
16.在本实用新型的一些实施例中，所述尾气后处理系统还包括尿素供给组件，所述尿素供给组件与所述混合器相连。
17.在本实用新型的一些实施例中，所述尿素供给组件包括尿素罐、进液管路、尿素泵以及喷射管路，所述尿素罐与所述尿素泵之间通过所述进液管路相连，所述尿素泵与所述混合器之间通过所述喷射管路相连。
18.在本实用新型的一些实施例中，所述尿素供给组件还包括回液管路，所述尿素罐与所述尿素泵之间通过所述回液管路相连。
19.在本实用新型的一些实施例中，所述尿素供给组件还包括喷嘴，所述喷嘴的一端与所述喷射管路相连，所述喷嘴的另一端内嵌于所述混合器。
20.本实用新型第二方面提出了一种柴油机，包括如上任一项所述的尾气后处理系统。
21.根据本实用新型的柴油机与本实用新型的尾气后处理系统具有相同的优势，此处不再赘述。
附图说明
22.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
23.图1示意性地示出了根据本实用新型实施方式中尾气后处理系统的部分结构示意图；
24.图2示意性地示出了根据图1的主视图；
25.图3示意性地示出了根据本实用新型实施方式中尾气后处理系统的部分结构示意图。
26.附图标记说明：
27.1为前端锥组件；2为doc组件；3为dpf组件；4为混合器；5为scr组件；6为后端锥组件；7为消氨催化器；8为卡箍；
28.9为尿素供给组件，91为尿素罐，92为进液管路，93为尿素泵，94为喷射管路，95为回液管路，96为喷嘴，97为ecu。
具体实施方式
29.下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
30.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进
行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
31.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
32.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
33.参阅图1-图2所示，本实用新型第一方面提出了一种尾气后处理系统，包括依次顺序连接的前端锥组件1、doc组件2、dpf组件3、混合器4、scr组件5以及后端锥组件6；
34.前端锥组件1与doc组件2可拆卸连接，doc组件2与dpf组件3可拆卸连接，dpf组件3与混合器4可拆卸连接，混合器4与scr组件5可拆卸连接，scr组件5与后端锥组件6可拆卸连接。
35.根据本实用新型的尾气后处理系统，前端锥组件1、doc组件2、dpf组件3、混合器4、scr组件5、后端锥组件6依次为可拆卸连接，每个单一组件都可以进行模块化的更换，当需要更换单一组件时，其他五个组件可以保持不变，可以保证有效的变量控制，更好的实现组件不同方案之间的性能对比。
36.具体而言，沿着气流流动的方向，前端锥组件1垂直于气流流动的方向上的尺寸逐渐增大，以用于保持气流在变径流动时的平顺性，降低流动直径突变带来的背压损失，起到引导气流流动，保证流动均匀性、降低流阻的作用；沿着气流流动的方向，后端锥组件6垂直于气流流动的方向上的尺寸逐渐减小，前端锥组件1和后端锥组件6如此设置的作用相同，此处不再赘述。
37.显然，由于前端锥组件1和后端锥组件6均为圆锥状，因此，前端锥组件1靠近doc组件2一端的径向尺寸大于远离doc组件2一端的径向尺寸，且前端锥组件1的径向尺寸逐渐增大，同理，后端锥组件6靠近scr组件5一端的径向尺寸大于远离scr组件5一端的径向尺寸，且后端锥组件6的径向尺寸逐渐减小。
38.doc组件2用于氧化废气中的一氧化碳、未燃烧完全的hc，同时将部分一氧化氮转
换为二氧化氮，为后面dpf组件3和scr组件5内部的反应提供原始气体组分；dpf组件3用于补集废气中的颗粒物小分子，同时按照标定策略的要求，定时定量的对颗粒物进行再生。
39.进一步的，为了防止过多的氨气(nh3)逃逸造成二次污染，还需要在尾气后处理系统的末端位置或者靠近末端的位置设置消氨催化器7，以用于促使氨气(nh3)氧化成氮气(n2)：
40.4nh3+3o2→
2n2+6h2o。
41.参阅图1-2所示，在本实用新型的一些实施例中，消氨催化器7设于后端锥组件6远离scr组件5的一端；在本实用新型的一些实施例中，消氨催化器7设于后端锥组件6和scr组件5之间也可。
42.对于可拆卸连接的方式，可通过螺纹连接、卡接等连接方式均可，只要保证能方便拆卸并更换单一组件即可，优选的，前端锥组件1与doc组件2、doc组件2与dpf组件3、dpf组件3与混合器4、混合器4与scr组件5、scr组件5与后端锥组件6均通过卡箍8相连，卡箍8的数量为五个。
43.具体而言，尾气后处理系统还包括尿素供给组件9，尿素供给组件9与混合器4相连，尿素供给组件9用于向混合器4提供尿素水溶液，并和废气混合后进入scr组件5中发生反应。
44.进一步的，尿素供给组件9包括尿素罐91、进液管路92、尿素泵93以及喷射管路94，尿素罐91用于储存尿素水溶液，尿素泵93为尿素水溶液提供足够的喷射压力，尿素罐91与尿素泵93之间通过进液管路92相连，尿素泵93与混合器4之间通过喷射管路94相连，因此，尿素罐91内的尿素水溶液通过尿素泵93的泵压作用从喷射管路94进入到混合器4中。
45.进一步的，在尿素罐91与尿素泵93之间还通过回液管路95相连，因此，尿素罐91、进液管路92、尿素泵93、回液管路95构成一个回路，以用于将尿素泵93中用不了的尿素水溶液回流至尿素罐91中，防止尿素水溶液的浪费。
46.进一步的，尿素供给组件9还包括喷嘴96，喷嘴96的一端与喷射管路95相连，喷嘴96的另一端内嵌于混合器4，喷嘴96负责将尿素水溶液喷射到混合器4中，并将尿素水溶液以雾状形态喷入，以用于保证尿素与高温废气之间的混合程度，进而保证与高温废气的反应程度，最终降低对大气的污染。
47.参阅图3所示，具体而言，ecu97负责全程逻辑策略的控制，ecu97为电子控制单元，ecu97分别与尿素泵93和喷嘴96电连接，以用于控制尿素泵93工作和控制喷嘴96开启关闭。
48.尿素泵93内集成有温度传感器、压力传感器以及加热组件，温度传感器用于监控尿素泵93内的尿素水溶液的温度，压力传感器用于监控尿素泵93内尿素水溶液的压力，并且ecu97分别与温度传感器和压力传感器电连接，ecu97还与加热组件相连，当ecu97监控到尿素泵93内尿素水溶液的温度较低并发生结冰风险时，控制加热组件工作，以用于提升尿素泵93内尿素水溶液的温度，保证尿素泵93正常工作；另外，当ecu97监控到尿素泵93内尿素水溶液的压力过大或者过小时，即使调整尿素泵93的工作功率，避免损坏尿素泵93。
49.进一步的，ecu97还与尿素罐91内的液位传感器和温度传感器电连接，液位传感器用于监测罐内尿素水溶液的液位，温度传感器用于监测罐内尿素水溶液的温度，若尿素罐91内尿素水溶液的液位较低时，通过ecu97控制加液装置工作并向尿素罐91内添加尿素水溶液，直至到达预设液位后停止添加；另外，当尿素罐91内尿素水溶液的温度较低并发生结
冰风险时，通过ecu97控制加热装置工作并解冻尿素水溶液，直至到达预设温度后停止加热。
50.进一步的，后端锥组件6内设有氮氧传感器，氮氧传感器与ecu97电连接，氮氧传感器可用于检测后端锥组件6内的氮氧化物(nox)的含量，若后端锥组件6内仍存在氮氧化物(nox)，则需要加大尿素泵93的工作功率，进而增加进入混合器4内的尿素水溶液，使氮氧化物(nox)完全反应。
51.进一步的，混合器4内设有温度传感器和加热组件，温度传感器和加热组件分别与ecu97电连接，温度传感器用于监测混合器4内的温度，以使尿素水溶液能够在足够的温度下分解成nh3和co2，若混合器4内的温度不足时，通过ecu97控制加热组件工作增加混合器4内的温度。
52.进一步的，在dpf组件3的进口和出口分别设有压差传感器，两个压差传感器分别与ecu97电连接，ecu97监控到dpf组件3的两端压差过小时，需要补集废气中的颗粒物小分子，以满足反应需求。
53.尿素的分子式nh2conh2，加h2o后在高温下分解成nh3和co2，此反应不需要催化条件即可完成：
54.nh2conh2+h2o
→
2nh3+co2。
55.在scr组件中，nh3和废气中的no、no2反应产生n2和h2o：
56.2no+2no2+4nh3→
4n2+6h2o；
57.4no+o2+4nh3→
4n2+6h2o；
58.2no2+o2+4nh3→
3n2+6h2o。
59.本实用新型第二方面提出了一种柴油机，包括如上任一项所述的尾气后处理系统。
60.根据本实用新型的柴油机与本实用新型的尾气后处理系统具有相同的优势，此处不再赘述。
61.以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

技术特征：
1.一种尾气后处理系统，其特征在于，包括依次顺序连接的前端锥组件、doc组件、dpf组件、混合器、scr组件以及后端锥组件；所述前端锥组件与所述doc组件可拆卸连接，所述doc组件与所述dpf组件可拆卸连接，所述dpf组件与所述混合器可拆卸连接，所述混合器与所述scr组件可拆卸连接，所述scr组件与所述后端锥组件可拆卸连接。2.根据权利要求1所述的尾气后处理系统，其特征在于，沿着气流流动的方向，所述前端锥组件垂直于气流流动的方向上的尺寸逐渐增大。3.根据权利要求1所述的尾气后处理系统，其特征在于，沿着气流流动的方向，所述后端锥组件垂直于气流流动的方向上的尺寸逐渐减小。4.根据权利要求1所述的尾气后处理系统，其特征在于，所述尾气后处理系统还包括卡箍，所述卡箍的数量为五个，所述前端锥组件与所述doc组件、所述doc组件与所述dpf组件、所述dpf组件与所述混合器、所述混合器与所述scr组件、所述scr组件与所述后端锥组件均通过所述卡箍相连。5.根据权利要求1所述的尾气后处理系统，其特征在于，所述尾气后处理系统还包括消氨催化器，所述消氨催化器设于所述后端锥组件远离所述scr组件的一端；或所述消氨催化器设于所述后端锥组件和所述scr组件之间。6.根据权利要求1所述的尾气后处理系统，其特征在于，所述尾气后处理系统还包括尿素供给组件，所述尿素供给组件与所述混合器相连。7.根据权利要求6所述的尾气后处理系统，其特征在于，所述尿素供给组件包括尿素罐、进液管路、尿素泵以及喷射管路，所述尿素罐与所述尿素泵之间通过所述进液管路相连，所述尿素泵与所述混合器之间通过所述喷射管路相连。8.根据权利要求7所述的尾气后处理系统，其特征在于，所述尿素供给组件还包括回液管路，所述尿素罐与所述尿素泵之间通过所述回液管路相连。9.根据权利要求7所述的尾气后处理系统，其特征在于，所述尿素供给组件还包括喷嘴，所述喷嘴的一端与所述喷射管路相连，所述喷嘴的另一端内嵌于所述混合器。10.一种柴油机，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的尾气后处理系统。

技术总结
本实用新型涉及发动机排放净化处理技术领域，提供了一种尾气后处理系统及柴油机，其中尾气后处理系统包括依次顺序连接的前端锥组件、DOC组件、DPF组件、混合器、SCR组件以及后端锥组件；所述前端锥组件与所述DOC组件可拆卸连接，所述DOC组件与所述DPF组件可拆卸连接，所述DPF组件与所述混合器可拆卸连接，所述混合器与所述SCR组件可拆卸连接，所述SCR组件与所述后端锥组件可拆卸连接。根据本实用新型提供的尾气后处理系统及柴油机，很好的解决了现有尾气后处理装置无法进行模块化替换，而导致无法进行变量控制的问题。致无法进行变量控制的问题。致无法进行变量控制的问题。


技术研发人员：刘伟达 李俊普
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.01.04
技术公布日：2023/6/27