[发明专利]一种高效天然气发动机后处理方法及系统

说明书

本发明公开了一种高效天然气发动机后处理方法，涉及发动机后处理技术领域，解决现有后处理方式难以实现超低排放的技术问题，所述方法具体如下：采用二元TWC催化器+GOC催化器+SCR催化器+ASC催化器的后处方式；以二元TWC催化器中HC的转化效率为目标来控制缸内空燃比；对二元TWC催化器处理后的尾气增加氧浓度，使经过GOC催化器处理后的HC和CO排放达到法规限值，以及使经过SCR催化器处理后的NOx排放达到法规限值。本发明还公开了一种高效天然气发动机后处理系统。本发明先以二元TWC催化器中HC的转化效率为目标来控制缸内空燃比，使TWC催化器高效转化HC，再增加尾气氧浓度，通过GOC催化器高效转化HC和CO，通过SCR催化器进一步处理NOx，可以实现超低排放。

技术领域

本发明涉及发动机后处理技术领域，更具体地说，它涉及一种高效天然气发动机后处理方法及系统。

背景技术

为满足重型商用车及发动机国六排放法规(GB17691-2018)要求(排放限值要求NOx控制≤0.46g/kWh，CH4≤0.5g/kWh，NMHC≤0.16g/kWh，NH3≤10ppm)，目前天然气发动机普遍采用当量+EGR+TWC+ASC的燃烧技术路线。首先发动机通过机内控制技术如发动机本体设计、燃烧优化和外部冷却EGR策略将原排NOx、NMHC、CH4和CO控制到一定水平，然后再结合机外净化的方式(TWC+ASC)将发动机总体排放控制在国6排放法规限值之内。

当前的技术方案三元催化器(TWC)对空燃比控制精度要求较高(如图1所示)：NOx与CO和CH4的最高效转化窗口存在一定的差异，排气浓度偏稀或偏浓都无法使NOx、CO和CH4的转化效率同时达到最高，使用当前方案受空燃比窗口的限制，较难以实现超低排放控制，导致发动机整体排放相对国六排放限值裕度不大，满足下一阶段排放法规存在很大技术挑战，特别是催化器的耐久性难以得到保证。同时三元-TWC采用了三种贵金属元素，其中NOx排放的控制依赖价格昂贵的贵金属Rh来实现高效转化，催化器成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以降低催化器成本的高效天然气发动机后处理方法。

本发明的目的二是提供可以降低催化器成本的高效天然气发动机后处理系统。

为了实现上述目的一，本发明提供一种高效天然气发动机后处理方法，该方法具体如下：

采用二元TWC催化器+GOC催化器+SCR催化器+ASC催化器的后处方式；

以二元TWC催化器中HC的转化效率为目标来控制缸内空燃比；

对二元TWC催化器处理后的尾气增加氧浓度，使经过GOC催化器处理后的HC和CO排放达到法规限值，以及使经过SCR催化器处理后的NOx排放达到法规限值。

作为进一步地改进，所述二元TWC催化器只采用了Pt和Pd两种贵金属。

进一步地，通过文丘里空气引射方式从大气环境中吸取空气来增加所述二元TWC催化器处理后的尾气的氧浓度。

为了实现上述目的二，本发明提供一种高效天然气发动机后处理系统，包括发动机，所述发动机的排气管依次连接有二元TWC催化器、空气引射机构、GOC催化器、SCR催化器、ASC催化器，所述二元TWC催化器的输入端设有第一氧传感器，所述二元TWC催化器的输出端设有第二氧传感器，所述SCR催化器的输入端设有第三氧传感器，所述SCR催化器的输出端设有NOx传感器，所述发动机的ECU分别电性连接所述空气引射机构、第一氧传感器、第二氧传感器、第三氧传感器、NOx传感器；

所述发动机以二元TWC催化器中HC的转化效率为目标来控制缸内空燃比；

所述空气引射机构对二元TWC催化器处理后的尾气增加氧浓度，使经过GOC催化器处理后的HC和CO排放达到法规限值，以及使经过SCR催化器处理后的NOx排放达到法规限值。