[发明专利]一种适用于氢内燃机的组合式后处理装置

说明书

本发明公开了一种适用于氢燃料内燃机的组合式后处理装置，无需额外加入NH3即可利用装置中生成的NH3还原NOx，达到降低氢内燃机排放污染物的目标。该组合式后处理装置包括通过管路依次连接的氢内燃机、TWC后处理装置和不带尿素喷射的SCR后处理装置，在氢内燃机的进口管路上设置氢气喷嘴，在不带尿素喷射的SCR后处理装置的出口管路上设置NOx传感器，氢气喷嘴和NOx传感器分别与电控单元连接；所述电控单元根据NOx含量控制氢气喷嘴的喷氢脉宽；所述TWC后处理装置和不带尿素喷射的SCR后处理装置用于共同还原排气中的NOx；所述NOx传感器测量不带尿素喷射的SCR后处理装置出口处的NOx含量，并将其传输至电控单元。

技术领域

本发明涉及一种后处理装置，具体涉及一种适用于氢内燃机的组合式后处理装置。

背景技术

随着日益严苛的排放法规的颁布、试行，可再生的、清洁的替代能源越来越多的受到关注。氢气作为未来最有前途的能源，其完全燃烧的产物是水，没有传统石油燃料所产生的CO、HC和碳烟等污染物。氢内燃机作为一种结合了新能源以及传统内燃机技术优势的能源利用方式，其可行性受到了广泛的关注。

氢内燃机沿袭了传统内燃机的能源利用方式——缸内燃烧。氢气和空气的混合气的燃烧温度要高于传统的燃料，这就使得氢内燃机在运转过程中，空气中的氮气与氧气在高温条件作用下，产生了NOx，随废气排出缸外。为了限制NOx的排放，氢内燃机在设计时一般采用较低的混合气浓度(一般在0.55左右)。较低的混合气浓度使得氢内燃机的功率密度大幅度下降，限制了氢内燃机的推广和应用。为了解决增加功率密度和降低NOx排放的矛盾，使用化学当量比，同时对产生的NOx在缸外进行处理，是一种非常有效的手段。氢内燃机以氢气作为燃料，与空气进行混合燃烧，这就使得其燃烧产物中除了水和NOx以外，还有少量的HC和CO。

传统汽油机的排放产物中存在较多HC和CO，而柴油机中包含NOx。排放的产物不同，使得两种传统内燃机的后处理装置也不尽相同。传统汽油机后处理使用的是TWC(三元催化器)，利用HC和CO来还原NOx，进而减少甚至消除三种污染物；而柴油机使用SCR喷射尿素的方式，用NH₃来还原NOx。在氢内燃机中，由于HC和CO极少，如果单纯的使用TWC，还原NOx的量会受到限制，而单纯的使用SCR喷射尿素的方式，不仅会有HC和CO排放，同时要保证尿素的供应，导致成本增加。为了解决氢内燃机的排放污染物，可以对传统内燃机的后处理装置进行结合和改造。

发明内容

有鉴于此，结合两种传统后处理装置的优点，本发明提供了一种适用于氢燃料内燃机的组合式后处理装置，该装置无需额外加入NH₃即可利用装置中生成的NH₃还原NOx，达到降低氢内燃机排放污染物的目标。

所述适用于氢燃料内燃机的组合式后处理装置包括：设置在氢内燃机进气口前端的氢气喷嘴和与氢内燃机出气口通过管路依次连接的TWC后处理装置和不带尿素喷射的SCR后处理装置；所述氢气喷嘴喷出氢气，按化学当量比的微过量值与从氢气喷嘴所在管路的进气口进入的空气混合后在氢内燃机中燃烧；所述TWC后处理装置和不带尿素喷射的SCR后处理装置用于共同还原排气中的氮氧化合物；所述微过量值是指喷入的氢气量不超过排气总体积的千分之二。

作为本发明的一种优选方式，该装置还包括NOx传感器，所述NOx传感器设置在不带尿素喷射的SCR后处理装置的出口管路上，用于监测不带尿素喷射的SCR后处理装置中流出的排气中氮氧化合物含量。

作为本发明的一种优选方式，该装置还包括电控单元，所述电控单元分别与氢气喷嘴和NOx传感器连接，用于根据NOx传感器测得的NOx含量调控氢气喷嘴的喷氢脉宽，进而调控喷氢流量。