[实用新型]发动机及其降低发动机氮氧化合物的排放量的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及发动机尾气处理技术领域，特别是涉及一种降低发动机氮氧化合物的排放量的装置。本实用新型还涉及一种包含降低发动机氮氧化合物的排放量的发动机。

背景技术

随着汽车尾气排放法规的日益严格，发动机排气后处理技术越来越受到人们的关注。

在众多的排气后处理方法中，选择性催化还原(SCR)技术成为发动机氮氧化合物排放控制的关键技术之一。

请参考图1，图1为现有技术中一种降低发动机氮氧化合物的排放量的装置的结构示意图。

发动机11主要包括开设有气缸114的机体113，其进气管111中的气体通过进气歧管112进入气缸114，经过燃烧反应后，废气经过排气歧管115和增压器涡轮311，再经过排气管116进入催化还原反应单元25，将氮氧化合物还原为N₂，以减少氮氧化合物的排放。

现有技术中，以尿素为还原剂的SCR系统主要包括电子控制单元24、尿素的供给单元23、尿素的喷射单元21和催化还原反应单元25四部分，其中，电子控制单元24与发动机的控制单元(ECU)22集成在一起，主要用于完成尿素的供给单元23和尿素的喷射单元21、催化还原反应单元25及发动机11之间的通讯连接和控制；尿素的供给单元23主要包括尿素箱和尿素泵，尿素的喷射单元21主要包括尿素喷嘴和加热组件，用于根据需求定时定量地将尿素溶液喷射到排气气流中，以确保尿素溶液的充分雾化和分解；催化还原反应单元25包括SCR催化器等，用于提供催化条件，将发动机排气中的主要有害成分氮氧化物还原为氮气，SCR催化器是该系统的核心部件，其性能的好坏直接影响到整个后处理系统的转化效率、转化体积、转化成本和可靠性。

其中，SCR系统工作原理是：发动机11的排气从其气缸114流出后流入排气管116中，同时，安装在排气管116上的尿素喷射装置21在恰当的时刻将定量的尿素水溶液以雾状形态喷入排气管116中，尿素液滴在高温废气作用下发生水解和热解反应生成还原剂氨气，氨气与发动机的尾气混合，在一定的温度和催化条件下把尾气中的氮氧化合物还原为氮气(N₂)，同时还生成水(H₂O)，催化的作用主要是降低氮氧化合物还原反应的活化能，使其反应温度降低至200～550℃之间。

SCR系统的工作效率取决于气体的温度，如果在200℃到550℃的温度范围内工作，它可以将85％的氮氧化合物转化为氮气(N2)和水(H2O)，在气体温度低于200℃的情况下以及发动机冷启动时，SCR催化器的氮氧化合物转化率很低甚至不起作用，而对于欧IV标准来说转化率必须在50％以上，对于欧V标准来说，在测试工况下转化率就必须在70％以上，而对于欧VI标准来说，转化率就必须在90％以上，因此，为了提高转化率，需要喷射更多尿素，而这样又会引起氨气泄漏，造成二次污染。

综上所述，现有的SCR系统主要存在以下问题：一是在冷启动工况和低温工况下的氮氧化合物转化率很低，无法在所有工况下都获得足够高的氮氧化合物转换效率；二是最大氮氧化合物转化率受到可以接受的氨(NH3)泄漏的限制，从而采用现有的SCR系统以同时达到较高的氮氧化合物转化率和较低的氨泄漏变得非常困难，特别是在瞬态测试循环中容易造成排放的瞬时超标或是氨泄漏超标。

因此，如何保证较低的氨的泄漏的基础上，获得在所有工况下较高的氮氧化合物转换效率，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种降低发动机氮氧化合物的排放量的装置，该装置可以在保证较低的氨的泄漏的同时，获得在所有工况下较高的氮氧化合物转换效率。本实用新型的另一目的是提供一种包含上述降低发动机氮氧化合物的排放量的装置的发动机。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种降低发动机氮氧化合物的排放量的装置，包括检测装置、电子控制单元、尿素供给单元、尿素喷射单元和催化还原反应单元，所述检测装置检测所述发动机的排气管的温度和所述排气管中氮氧化合物的浓度，得到检测信号，其输出端与所述电子控制单元连接，将所述检测信号传输至所述电子控制单元，所述电子控制单元与所述尿素供给单元和所述尿素喷射单元连接，并与所述发动机的控制单元配合控制所述尿素喷射单元的喷射状态，所述尿素供给单元与所述尿素喷射单元连接，所述尿素喷射单元的喷嘴布置在所述发动机的排气管上，所述催化还原反应单元设置于所述喷嘴后方的所述排气管中，所述催化还原反应单元包括沿所述排气管依次设置的第一级氮氧化合物催化器和第二级氮氧化合物催化器。