[发明专利]一种主动控制催化环境的SCRF系统

说明书

本发明公开了一种主动控制催化环境的SCRF系统，包括DOC催化剂，用于将NO氧化成NO₂，进而提高SCRF对NOx的转化效率，也有利于SCRF再生；尿素喷射装置，用于向排气管中喷射尿素；叶片，设置于柴油机排气管SCRF前端，用以对尿素喷射装置喷射的尿素进行加热，避免尿素结晶，并使NH₃与排气充分混合；控制器，根据柴油机排气管中的排气温度及SCRF系统中的气体温度、压差决定叶片的加热温度及转速，对SCRF系统的催化环境进行主动控制；SCRF(即带有SCR涂层的DPF)，对柴油机排气中的NOx和PM进行处理。本发明的优点在于通过控制叶片的温度及转速，对混合气进行加热和强制搅拌，提高混合物均匀性，使催化环境得到控制，有利于催化反应的发生，并减少低温下尿素结晶物的生成。

技术领域

本发明专利涉及柴油机后处理领域，尤其涉及一种主动控制催化环境的SCRF系统。SCRF(SCR catalysts coated DPF)系统即为负载有SCR催化剂的过滤器。

背景技术

柴油机的HC、CO排放量只有汽油机的几十分之一，但NOx的排放量却比汽油机高很多，微粒PM(Particulate Matter)排放更是汽油机的30～50倍，因此，柴油机排气净化主要针对NOx和PM。由于NOx与PM排放呈此消彼长的趋势，仅凭机内净化技术难以使两者同时降低，必须辅之以排气后处理技术。选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，SCR)催化剂的NOx转化效率可达95％，燃油经济性好，控制简单，被视为最有效的脱除NOx技术。柴油机颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter，DPF)的过滤效率通常为85％～99.5％，被认为是当前最有效的脱除PM方法。

目前柴油机后处理系统主要是将各后处理装置串联组合使用，如图1所示。但这种方式存在两个主要问题：一是体积大，不利于安装布置。二是SCR位于DPF后端，该种结构使得SCR低温起燃较慢，在冷启动时NOx转化效率偏低。因此，为了实现催化剂性能、脱除效率和结构成本之间的合理匹配，可以将SCR催化剂涂覆在DPF上，把SCR与DPF的功能集中于一体，同时实现对NOx和PM的有效脱除，这种系统被称为SCRF或SDPF。

缩短SCRF与DOC之间的距离，可以显著提高SCRF的起燃速度。然而，SCR载体的取消使混合长度缩短，不利于SCR催化器中NH₃的均匀分布，会导致整体NOx催化性能下降。因此，需要对SCRF的催化环境进行优化控制，减少低温环境下尿素结晶物的生成。

发明内容

本发明的目的是提供一种主动控制催化环境的SCRF系统，利用控制器合理调节叶片的温度和转速，对混合气进行加热和强制搅拌，使催化环境得到控制，有利于催化反应的发生，并减少低温下尿素沉积物的生成。

本发明的一种主动控制催化环境的SCRF系统，包括

(1)DOC催化剂(2)，用于将NO氧化成NO₂，提高SCRF对NOx的转化效率；同时氧化HC和CO，提高排气温度，有利于实现SCRF再生；

(2)尿素喷射装置，用于向柴油机排气管中喷射尿素；

(3)叶片，设置于柴油机排气管SCRF前端，用以对尿素喷射装置喷射的尿素进行加热，避免尿素结晶，并利用叶片转动，使NH₃与排气充分混合；

(4)控制装置，根据柴油机排气管中的排气温度及SCRF系统中的气体温度、压差决定叶片的加热温度及转速，对SCRF系统的催化环境进行主动控制；

(5)SCRF(即带有SCR涂层的DPF)(9)，对柴油机排气中的NOx和颗粒进行处理。