[发明专利]一种柴油机SCR后处理尾气热管理系统

说明书

本发明公开了一种柴油机SCR后处理尾气热管理系统，该热管理系统布置在DPF和SCR之间，将排气管道分为两个支路，在入口、出口处分别布置第一电动挡板、第二电动挡板，以控制尾气流经各支路的比例；在第一支路加装蓄热装置，并在第一支路外层加装冷却水套。本发明通过蓄热装置将柴油机高负荷下排温热量储存，并在低负荷下释放出来，从而达到调节SCR催化器温度的目的。此外通过冷却水循环系统对蓄热装置进行预加热以及在DPF再生等高排温工况下对排气进行冷却，从而使得SCR催化剂免受高温冲击，保证SCR催化器运行安全以及确保SCR系统运行在催化剂所适宜的温度范围内，从而达到提高NOx转化效率，降低NH₃逃逸，降低柴油机N₂O强温室气体排放的目的。

技术领域

本发明属于柴油机尾气处理领域，尤其涉及一种柴油机SCR后处理尾气热管理系统。

背景技术

随着排放法规的日益严格化，柴油机选择性催化还原(SCR)降NOx技术成为公认的解决柴油机尾气污染最有效的方式之一。随着重型柴油机国VI排放法规的发布，在SCR系统之前加装柴油机氧化催化器(DOC)以消除HC和CO，加装柴油机颗粒捕集器(DPF)以消除颗粒物，此外，为了获得更高的NOx转化效率，尿素过量喷射以获得更多的还原气体NH3，然后在SCR系统后面加装氨氧化催化器(ASC)将多余的NH3氧化为N2。复杂系统的加装也为后处理系统的控制提出了更加严峻的要求。

由于柴油机实际运行工况复杂，导致排气温度波动大，低温条件下容易导致NOx转化效率降低，同样也容易出现过热工况，不仅仅导致NOx转化效率降低，更容易导致催化剂的热老化，此外，高温及低温环境下均有利于强温室气体N₂O生成，从而导致温室气体排放增加，并且，在排温波动过程中，也容易导致NH₃泄漏。

基于上述分析，本发明从后处理系统温度管理控制角度出发，设计了一种SCR尾气热管理系统，达到对SCR催化器温度的控制，对提高SCR催化器NOx转化效率，降低温室气体N₂O排放，降低NH₃泄漏具有重要意义。

发明内容

本发明针对目前柴油机后处理系统中实际存在的问题，提出一种柴油机尾气后处理系统的热管理系统，尤其针对国VI重型柴油机尾气后处理系统，可对重型柴油机SCR系统温度进行控制，从而提高SCR系统NOx转化效率，降低NH₃逃逸以及减少N₂O生成，以达到提高柴油机后处理系统满足排放法规要求的能力以及减少柴油机温室气体的排放目的。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种柴油机SCR后处理尾气热管理系统，该热管理系统布置在DPF和SCR之间，将排气管道分为两个支路，在入口、出口处分别布置第一电动挡板、第二电动挡板，以控制尾气流经各支路的比例；在第一支路加装蓄热装置，并在第一支路外层加装冷却水套，冷却水套与发动机冷却水循环系统相连，在热管理系统入口、热管理系统出口以及蓄热装置出口分别布置测温点，分别测量入口温度T1、出口温度T3、蓄热温度T2，根据测得的温度值控制第一电动挡板和第二电动挡板的位置，从而调整尾气通过蓄热装置的比例，使得出口温度T3达到目标温度T。

进一步地，蓄热装置采用96Zn-4Al作为相变蓄热材料，可将SCR反应温度控制在350℃，该温度下N₂O生成量少、SCR系统NOx转化效率高，并且NH₃氧化副反应活性低。

进一步地，当出现SCR催化器温度过高时，利用冷却水套达到降温效果，从而保护SCR催化剂免受高温冲击，保持SCR活性且维持N₂O低生成水平。

进一步地，在发动机冷启动阶段，利用冷却水套对蓄热装置进行预热，以防止尾气第一次通过蓄热装置时发动机水蒸气的冷凝以及排温过低。