一种双级喷射柴油机尾气处理系统的制作方法

1.本发明涉及发动机尾气处理设备技术领域，具体地指一种双级喷射柴油机尾气处理系统。


背景技术：

2.随着排放法规的升级，对柴油发动机尾气处理系统中的氮氧化物转化效率要求越来越高，传统的尿素喷射系统为了满足低氮氧化物排放的目的，需要增加尿素喷射量，同时由于需要对未反应的氨气进行处理，又需要增加氨气捕集载体的尺寸，增加了系统成本和尾气处理系统的尺寸，影响尾气处理系统的布置。


技术实现要素：

3.本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种可以对柴油发动机尾气系统进行高效率转化、无需增加氨气捕集载体尺寸的双级喷射柴油机尾气处理系统。
4.为实现此目的，本发明所设计的双级喷射柴油机尾气处理系统，包括尿素罐、与尿素罐连接的尿素泵和与尿素泵连接的排气管，所述尿素泵连接有用于将尿素分配至所述排气管内不同位置的分配装置，所述排气管包括前段管路、后段管路和连接于所述前段管路与所述后段管路之间的连接管路，所述分配装置包括用于将尿素分配至所述前段管路内的前段尿素分配装置和用于将尿素分配至所述后段管路内的后段尿素分配装置，所述前段管路内设置有用于还原氮氧化物的前氮氧化物催化载体，所述后段管路内设置有用于还原氮氧化物的后氮氧化物催化载体和用于分解氨气的氨气催化载体。
5.进一步的，所述分配装置包括尿素共轨管，所述尿素共轨管包括共轨管体和共轨管腔，所述共轨管体与所述尿素泵之间连接有用于将尿素由尿素泵输入至所述共轨管腔内的尿素泵输液管，所述共轨管体与所述前段管路之间连接有用于将所述共轨管腔内的尿素输入至所述前段管路内的前尿素喷射管，所述共轨管体与所述连接管路之间连接有用于将所述共轨管腔内的尿素输入至所述连接管路内的后尿素喷射管。
6.进一步的，所述前尿素喷射管与所述前段管路之间连接有喷液口位于所述前段管路内部的前尿素喷嘴，所述后尿素喷射管与所述连接管路之间连接有喷液口位于所述连接管路内部的后尿素喷嘴。
7.进一步的，所述前段管路包括尾气进气管和固定连接于所述尾气进气管的后端与所述连接管路的前端之间的前段尾气处理器。
8.进一步的，所述前尿素喷嘴的喷液口位于所述尾气进气管内，所述前段尾气处理器内设置有所述前氮氧化物催化载体。
9.进一步的，所述尾气进气管内设置有用于将尿素与尾气混合的前混合器，所述前混合器位于所述前尿素喷嘴的喷液口与所述前段尾气处理器之间。
10.进一步的，所述后段管路包括尾气排气管和固定连接于所述尾气排气管的前端与所述连接管路的后端之间的后段尾气处理器。
11.进一步的，所述后段尾气处理器内设置有所述后氮氧化物催化载体和所述氨气催化载体。
12.进一步的，所述连接管路内设置有用于将尿素与尾气混合的后混合器，所述后混合器位于所述后尿素喷嘴的喷液口与所述后段尾气处理器之间。
13.更进一步的，所述前段管路、所述连接管路和所述后段管路上均设置有用于监测管路内部氮氧化物浓度的传感器，所述前段尿素分配装置和所述后段尿素分配装置均连接有可根据所述前段管路、所述连接管路和所述后段管路的各管路内部氮氧化物浓度将尿素分配至所述前段管路内和所述后段管路内的控制模块。
14.本发明的有益效果是：本发明所设计的双级喷射柴油机尾气处理系统采用两级尿素喷射、两级尿素混合和两级尿素反应的方式提高氮氧化物转换效率，同时降低尿素消耗。在第一级喷射中通过少量尿素对尾气中氮氧化物进行初步处理，再通过第二级喷射对尾气中氮氧化物进行有效处理直至满足设计要求。本发明通过两级组合式的尿素喷射结构精准控制尿素的喷射量，同时保证尾气净化的效率和效果。本发明所设计的双级喷射柴油机尾气处理系统可广泛应用于柴油发动机尾气处理技术领域，对促进我国柴油发动机发展具有重要意义。
附图说明
15.图1为本发明中双级喷射柴油机尾气处理系统示意图；
16.图2为本发明中尿素共轨管的结构示意图；
17.其中，1—尿素罐，2—尿素罐输液管，3—尿素共轨管(3.1—共轨管体，3.2—共轨管腔，3.3—尿素进口，3.4—前尿素出口，3.5—后尿素出口，3.6—尿素压力传感器)，4—尿素泵，5—尿素泵输液管，6—后尿素喷射管，7—后尿素喷嘴，8—后段尾气处理器前温度传感器，9—后段尾气处理器后温度传感器，10—后段尾气处理器，11—尾气排气管，12—后段尾气处理器氮氧化物传感器，13—氨气催化载体，14—后氮氧化物催化载体，15—后混合器，16—控制模块，17—信号传输线，18—连接管路氮氧化物传感器，19—连接管路，20—前段尾气处理器后温度传感器，21—前氮氧化物催化载体，22—前段尾气处理器氮氧化物传感器，23—前段尾气处理器前温度传感器，24—前段尾气处理器，25—前混合器，26—尾气进气管，27—前尿素喷嘴，28—前尿素喷射管，29—尿素罐回液管。
具体实施方式
18.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
19.如图1—2所示的双级喷射柴油机尾气处理系统，包括尿素罐1、与尿素罐1连接的尿素泵4和与尿素泵4连接的排气管。
20.排气管包括前段管路、后段管路和连接于前段管路与后段管路之间的连接管路19。
21.尿素泵4连接有用于将尿素分配至排气管内不同位置的分配装置，其包括如图2所示的尿素共轨管3，尿素共轨管3包括共轨管体3.1和共轨管腔3.2，共轨管体3.1与尿素泵4之间连接有将尿素由尿素泵4输入至共轨管腔3.2内的尿素泵输液管5，共轨管体3与前段管路之间连接有将共轨管腔3.2内的尿素输入至前段管路内的前尿素喷射管28，共轨管体3.1
与连接管路19之间连接有用于将共轨管腔3.2内的尿素输入至连接管路19内的后尿素喷射管6。
22.前段管路包括尾气进气管26和固定连接于尾气进气管26的后端与连接管路19的前端之间的前段尾气处理器24。前尿素喷射管28与前段管路之间连接有喷液口位于前段管路内部的前尿素喷嘴27，前尿素喷嘴27的喷液口位于尾气进气管26内，尾气进气管26内设置有用于将尿素与尾气混合的前混合器25，前混合器25位于前尿素喷嘴27的喷液口与前段尾气处理器24之间，前段尾气处理器24内设置有前氮氧化物催化载体21。
23.后段管路包括尾气排气管11和固定连接于尾气排气管11的前端与连接管路19的后端之间的后段尾气处理器10。后段尾气处理器10内设置有后氮氧化物催化载体14和氨气催化载体13。后尿素喷射管6与连接管路19之间连接有喷液口位于连接管路19内部的后尿素喷嘴7。连接管路19内设置有用于将尿素与尾气混合的后混合器15，后混合器15位于后尿素喷嘴7的喷液口与后段尾气处理器10之间。
24.前段尾气处理器前温度传感器23安装在前段尾气处理器24前端，前段尾气处理器后温度传感器20安装在前段尾气处理器24后端，后段尾气处理器前温度传感器8安装在后段尾气处理器10前端，后段尾气处理器后温度传感器9安装在后段尾气处理器10后端，前段尾气处理器氮氧化物传感器22安装在前段尾气处理器24前端，后段尾气处理器氮氧化物传感器12安装在后段尾气处理器10后端，连接管路氮氧化物传感器18安装在连接管路19内部，后氮氧化物催化载体14与氨气催化载体13分别安装在后段尾气处理器10内部。后段尾气处理器前温度传感器8、后段尾气处理器后温度传感9器、后段尾气处理器氮氧化物传感器12、前段尾气处理器氮氧化物传感器22、前段尾气处理器前温度传感器23和前段尾气处理器后温度传感器20分别通过信号传输线17与控制模块16相连。
25.本发明中，尿素罐1通过尿素罐输液管2与尿素罐回液管29与尿素泵4相连，尿素泵4通过尿素泵输液管5与尿素共轨管3相连，尿素共轨管3通过前尿素喷射管28和后尿素喷射管6分别与前尿素喷嘴27和后尿素喷嘴7相连，尾气进气管26安装在前段尾气处理器24的前端，前段尾气处理器24的后端通过连接管路19与后段尾气处理器10的前端连接，前尿素喷嘴27安装在尾气进气管26上，后尿素喷嘴7安装在连接管路19上，尾气排气管11安装在后段尾气处理器10的后端，前混合器25(优选为扇形混合器)安装在尾气进气管26内部，位于前尿素喷嘴27的后方，后混合器15(优选为扇形混合器)安装在连接管路19内部，位于后尿素喷嘴7的后方，前氮氧化物催化载体21安装在前段尾气处理器24的内部中间位置。
26.本发明的工作过程是：尿素泵4通过尿素罐输液管2与尿素罐回液管29将尿素罐1内的尿素溶液进行加压后通过尿素泵输液管5将高压的尿素溶液输送到尿素共轨管3中，尿素共轨管3内的压力为恒定值，尿素共轨管3通过前尿素喷射管28将尿素输送至前尿素喷嘴27内，尿素共轨管3通过后尿素喷射管6将尿素输送至后尿素喷嘴7内。发动机尾气通过尾气进气管26在前混合器25处与前尿素喷嘴27喷射的雾化尿素进行混合，流入到前段尾气处理器24中，在前氮氧化物催化载体21的催化作用下进行反应将尾气中的大部分氮氧化物进行处理，被处理后的尾气通过连接管路19在后混合器15处与后尿素喷嘴7喷射的雾化尿素进行再次混合，流入到后段尾气处理器10中经过后氮氧化物催化载体14和氨气催化载体13的催化，最后被处理的尾气通过尾气排气管11排入大气中。控制模块16通过信号传输线17，读取后段尾气处理器前温度传感器8的读值、后段尾气处理器后温度传感器9的读值、后段尾
气处理器氮氧化物传感器12的读值、前段尾气处理器氮氧化物传感器22的读值、前段尾气处理器前温度传感器23的读和前段尾气处理器后温度传感器20的读值精准控制前尿素喷嘴27和后尿素喷嘴7的尿素喷射量。
27.综上所述，本发明所设计的双级喷射柴油机尾气处理系统采用两级尿素喷射、两级尿素混合和两级尿素反应的方式提高氮氧化物转换效率，同时降低尿素消耗。在第一级喷射中通过少量尿素对尾气中氮氧化物进行初步处理，再通过第二级喷射对尾气中氮氧化物进行有效处理直至满足设计要求。本发明通过两级组合式的尿素喷射结构精准控制尿素的喷射量，同时保证尾气净化的效率和效果。本发明所设计的双级喷射柴油机尾气处理系统可广泛应用于柴油发动机尾气处理技术领域，对促进我国柴油发动机发展具有重要意义。
28.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的结构做任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种双级喷射柴油机尾气处理系统，包括尿素罐(1)、与尿素罐(1)连接的尿素泵(4)和与尿素泵(4)连接的排气管，其特征在于：所述尿素泵(4)连接有用于将尿素分配至所述排气管内不同位置的分配装置，所述排气管包括前段管路、后段管路和连接于所述前段管路与所述后段管路之间的连接管路(19)，所述分配装置包括用于将尿素分配至所述前段管路内的前段尿素分配装置和用于将尿素分配至所述后段管路内的后段尿素分配装置，所述前段管路内设置有用于还原氮氧化物的前氮氧化物催化载体(21)，所述后段管路内设置有用于还原氮氧化物的后氮氧化物催化载体(14)和用于分解氨气的氨气催化载体(13)。2.如权利要求1所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述分配装置包括尿素共轨管(3)，所述尿素共轨管(3)包括共轨管体(3.1)和共轨管腔(3.2)，所述共轨管体(3.1)与所述尿素泵(4)之间连接有用于将尿素由尿素泵(4)输入至所述共轨管腔(3.2)内的尿素泵输液管(5)，所述共轨管体(3)与所述前段管路之间连接有用于将所述共轨管腔(3.2)内的尿素输入至所述前段管路内的前尿素喷射管(28)，所述共轨管体(3.1)与所述连接管路(19)之间连接有用于将所述共轨管腔(3.2)内的尿素输入至所述连接管路(19)内的后尿素喷射管(6)。3.如权利要求2所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述前尿素喷射管(28)与所述前段管路之间连接有喷液口位于所述前段管路内部的前尿素喷嘴(27)，所述后尿素喷射管(6)与所述连接管路(19)之间连接有喷液口位于所述连接管路(19)内部的后尿素喷嘴(7)。4.如权利要求3所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述前段管路包括尾气进气管(26)和固定连接于所述尾气进气管(26)的后端与所述连接管路(19)的前端之间的前段尾气处理器(24)。5.如权利要求4所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述前尿素喷嘴(27)的喷液口位于所述尾气进气管(26)内，所述前段尾气处理器(24)内设置有所述前氮氧化物催化载体(21)。6.如权利要求5所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述尾气进气管(26)内设置有用于将尿素与尾气混合的前混合器(25)，所述前混合器(25)位于所述前尿素喷嘴(27)的喷液口与所述前段尾气处理器(24)之间。7.如权利要求3所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述后段管路包括尾气排气管(11)和固定连接于所述尾气排气管(11)的前端与所述连接管路(19)的后端之间的后段尾气处理器(10)。8.如权利要求7所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述后段尾气处理器(10)内设置有所述后氮氧化物催化载体(14)和所述氨气催化载体(13)。9.如权利要求8所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述连接管路(19)内设置有用于将尿素与尾气混合的后混合器(15)，所述后混合器(15)位于所述后尿素喷嘴(7)的喷液口与所述后段尾气处理器(10)之间。10.如权利要求1所述的双级喷射柴油机尾气处理系统，其特征在于：所述前段管路、所述连接管路(19)和所述后段管路上均设置有用于监测管路内部氮氧化物浓度的传感器，所述前段尿素分配装置和所述后段尿素分配装置均连接有可根据所述前段管路、所述连接管路(19)和所述后段管路的各管路内部氮氧化物浓度将尿素分配至所述前段管路内和所述
后段管路内的控制模块(16)。

技术总结
本发明公开了一种双级喷射柴油机尾气处理系统，包括尿素罐、与尿素罐连接的尿素泵和与尿素泵连接的排气管，尿素泵连接有用于将尿素分配至排气管内不同位置的分配装置，排气管包括前段管路、后段管路和连接于前段管路与后段管路之间的连接管路，分配装置包括用于将尿素分配至前段管路内的前段尿素分配装置和用于将尿素分配至后段管路内的后段尿素分配装置，前段管路内设置有用于还原氮氧化物的前氮氧化物催化载体，后段管路内设置有用于还原氮氧化物的后氮氧化物催化载体和用于分解氨气的氨气催化载体。本发明所设计的双级喷射柴油机尾气处理系统采用两级尿素喷射、两级尿素混合和两级尿素反应的方式提高氮氧化物转换效率，同时降低尿素消耗。同时降低尿素消耗。同时降低尿素消耗。


技术研发人员：陶海龙 马功哲 刘道坤 徐丙平 徐则文 边新新 张昌东 李悦 晏存欢
受保护的技术使用者：东风康明斯发动机有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/5