[发明专利]一种发动机的排放控制系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发动机污染物的排放控制系统，尤其涉及一种发动机的排放控制系统及其使用方法，具体适用于通过醇燃料以抑制NOx的产生，并降低PM的排放。

背景技术

随着社会进步，发动机的应用规模迅速扩大，其排放的污染物对环境和人体造成的危害已被公认。为了环境安全，为了保护人类赖以生存的空间，发动机的排放控制技术得以发展。现有技术主要可分为以废气再循环为主的EGR路线和以选择性催化还原为主的SCR路线。但这两种路线存在以下问题：

（1）EGR路线:通过提高EGR率可降低氮氧化物NOx的排放，但会影响燃料的燃烧质量，使得颗粒PM排放和油耗恶化；

为解决PM排放需要引入具有氧化性属性的后处理装置，如颗粒捕集器等，这类后处理装置对燃料的硫含量提出了苛刻的要求，要求使用低硫柴油；

为解决油耗恶化问题，不得不限制EGR率，NOx降低的幅度受到限制。

（2）SCR路线：通过向发动机排气管中注入还原剂，如尿素等，在催化剂的催化作用下，将NOx还原为无害的氮气和水。该路线需要引入还原剂加注装置、催化装置及NOx传感器等测试装置，不但造成发动机成本大幅升高，发动机系统的可靠性也受到重要影响，同时对还原剂加注设施的建设与普及提出要求，要求普及还原剂加注站。

中国专利专利号为ZL031405118的发明专利公开了一种贫燃型车用发动机排气催化净化方法，该方法包括如下步骤：首先向排气管中喷入甲醇或乙醇，使之与发动机排气充分均匀混合；然后，让混合气体依次通过装载负载型过渡金属氧化物催化剂的前级催化反应床和装载负载型贵金属催化剂的后级催化反应床，实现NOx、HC和CO的高效净化，最终排出达标气体。虽然该发明能提高NOx的转化率，但其仍旧具有以下缺陷：

首先，该发明采用的是普通发动机，其燃料为汽油或柴油，不仅不能从气缸内就降低PM与NOx的生成，而且无法生成用以还原NOx的HC，降低了NOx的转化率；同时，该发明只着眼于NOx的转化，而忽视了PM的降低；

其次，该发明中的排气在进入装载负载型过渡金属氧化物催化剂的前级催化反应床时，注入的醇类没有分解为HC和CO，只能直接采用醇类对NOx进行还原，其还原效果比HC要差很多，再次降低了NOx的转化率；

再次，该发明需要在现有技术的基础上增设醇喷射系统，不但造成发动机改造成本大幅升高，而且导致发动机系统的可靠性也受到重要影响。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的NOx的转化率较低、PM的降低程度较弱、可靠性较低的缺陷与问题，提供一种NOx的转化率较高、PM的降低程度较强、可靠性较高的发动机的排放控制系统及其使用方法。

为实现以上目的，本发明的技术解决方案是：一种发动机的排放控制系统，包括发动机、还原性催化器与氧化性催化器，所述发动机通过排气管与还原性催化器的一端相连接，还原性催化器的另一端通过氧化性催化器与外放口相连接，所述发动机与车用ECU信号连接；

所述发动机为醇燃料发动机，所述车用ECU包括用以控制醇燃料喷射的醇ECU；所述醇燃料发动机与醇ECU信号连接。

所述还原性催化器包括选择性催化还原催化器SCR或稀燃NOx催化器LNC。

所述氧化性催化器包括氧化催化器DOC、氨气后氧化催化器AMOX、颗粒氧化催化器POC或带催化涂层的颗粒捕集器CDPF。

所述醇燃料发动机包括纯烧醇燃料的发动机，掺烧醇燃料的发动机，或采用废气再循环的以醇燃料作为部分或全部燃料的发动机。

所述还原性催化器和氧化性催化器的设置方式包括两种，分别为：还原性催化器、氧化性催化器封装为一体；或还原性催化器、氧化性催化器单独封装。

一种上述发动机的排放控制系统的使用方法，所述使用方法依次包括以下步骤：

第一步：先由醇ECU输出醇喷嘴驱动信号以向醇燃料发动机中注入醇燃料，再由注入的醇燃料在醇燃料发动机中燃烧，燃烧时生成HC、CO与排气，然后，生成的HC、CO、排气与剩余的醇燃料一并进入排气管，在排气管中，剩余的醇燃料在排气中被氧化成HC和CO，随后，排气管中的HC、CO、排气一并进入还原性催化器；

第二步：先由上述进入还原性催化器中的HC将排气中的NOx还原为无害的氮气和水，还原过程结束后，再由剩余的气体一并进入氧化性催化器；