專利名稱：大型發(fā)動機scr脫硝系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機排放系統(tǒng)，特別涉及一種大型發(fā)動機的尾氣排放控制系統(tǒng)。
背景技術：
某些大型發(fā)動機，特別是船用發(fā)動機，排氣溫度常常低于SCR催化劑活性較高的溫度范圍280°C 400°C，這就使得廢氣中的NOx不能被充分轉化掉。同時由于大型發(fā)動機燃油多為HF0，含硫量高，燃燒產生的廢氣中顆粒物多，容易使SCR催化劑堵塞，背壓亦隨之升高。目前，提高尾氣溫度的方法很多，都是采用另外的加熱裝置或保溫裝置對尾氣進行加熱或保溫，例如公開號為CN101514651的中國專利，所述發(fā)動機排氣管壁上涂設一層或一層以上的絕熱涂層，以減少排氣熱量損失，起到保溫效果；或者在發(fā)動機排氣管壁上設置一個燃燒裝置來對尾氣進行加熱升溫，該發(fā)明就是通過對尾氣進行加熱等，從而維持尾氣溫度在SCR的最佳反應活性溫度范圍內，使得SCR技術的適用范圍更廣。公開號為CN102121411A的中國專利，將一紅外加熱器鑲套在催化轉化器進氣口擴張段，發(fā)動機冷啟動階段ECU控制紅外加熱器提高尾氣溫度與催化轉化效率；當催化轉化器內溫度與壓差達到一定范圍時，ECU控制紅外加熱器的開啟和關閉，促使捕集體上的未燃燒產物與復雜絡合物氣化，緩解催化轉化器堵塞情況。公告號為CN102022214A中國發(fā)明專利公開了重型柴油機排放控制實現重型柴油機低排放的方法，本發(fā)明采取的技術方案是，通過控制排溫實現重型柴油機低排放的方法及實施裝置，借助于發(fā)動機的排溫控制單元實現，并包括下列步驟(I)發(fā)動機的排溫電控單元分別讀取來自發(fā)動機曲軸傳感器的轉速信號和來自油門踏板傳感器的負荷信號；(2)如果步驟(I)的判斷結果控制廢氣溫度；(3)除了采用VVA、電子節(jié)氣門、補充冷空氣等調節(jié)排氣溫度外，對排氣管路要采取輔助的保溫措施；(4)同時要對燃燒過程進行優(yōu)化，盡量提高燃油的噴射壓力、采用靈活可調的噴射控制策略，該發(fā)明主要應用于重型柴油機排放控制。但是，這種方法雖然在采取VVA、電子節(jié)氣門、補充冷空氣等調節(jié)排氣溫度外，僅能依靠對排氣管路要采取輔助的保溫措施，而且機構很復雜。
實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供一種大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，它能利用發(fā)動機本身系統(tǒng)更有效地調節(jié)并提高大型發(fā)動機的尾氣溫度，有效解決SCR催化劑堵塞及傳統(tǒng)方式上的將SCR放置于渦輪增壓器之后所帶來的發(fā)動機背壓升高問題。為了實現上述目的，本實用新型提供一種大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，包括一設置在發(fā)動機與渦輪增壓器之間的SCR，所述SCR的進氣端通過第一排氣管道與所述發(fā)動機的廢氣排出管道相連，其出氣端通過一第二排氣管道與所述渦輪增壓器的渦輪端入口相連；一設置在渦輪增壓器與掃氣箱之間的廢氣旁通管道，所述掃氣箱中的部分氣體從所述旁通管道排到所述渦輪增壓器的渦輪端入口以減少缸內進氣壓力及空燃比從而使排氣溫度升高；以及一設置在所述旁通管道上的第一控制閥，所述第一控制閥可以控制所述掃氣箱中的部分氣體從所述旁通管道排到所述渦輪增壓器的渦輪端入口。進一步，所述第一排氣管道上設有一第二控制閥以控制所述發(fā)動機的廢氣排入到所述SCR。再進一步，在所述發(fā)動機的廢氣排出管道與所述渦輪增壓器之間設有一第三排氣管道以便發(fā)動機的廢氣直接排到所述渦輪增壓器。更進一步，所述第三排氣管道上設有一可控制發(fā)動機排出的廢氣到所述渦輪增壓器的渦輪端入口的第三閥門。又進一步，在所述SCR的進氣端設有一加熱裝置以便對所述發(fā)動機排入到所述SCR前的廢氣進行加熱。本實用新型提供一種大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)進一步包含一用來對SCR7前后壓差進行測量的差壓傳感器，當檢測到SCR催化劑前后差壓上升過高時，加熱裝置自動對催化劑進行再生。本實用新型提供的大型發(fā)動機SCR脫硝的方法及其系統(tǒng)，由于將SCR大包放置在渦輪增壓器與發(fā)動機之間以便有效避免發(fā)動機背壓升高及提高進入到SCR的廢氣溫度，以及利用大型發(fā)動機特別是船用二沖程發(fā)動機特有的掃氣箱，將掃氣箱中的部分廢氣直接旁通至到渦輪增壓器上游使得發(fā)動機氣缸內的進氣空燃比降低，缸壓減小，燃油燃燒不充分，使得排氣溫度升高，大大提高小脫硝的效率。
圖1是本實用新型的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)的一個實施例的示意圖。圖2是本實用新型的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)的中央控制單元的一個實施例的示意圖。圖3是圖2的中央控制單元的工作流程圖。
具體實施方式
以下結合附圖，對本實用新型的實施例作進一步說明。本實用新型提供一種大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)包括一設置在發(fā)動機I與渦輪增壓器9之間的SCR7，SCR7的進氣端通過第一排氣管道51與發(fā)動機的廢氣排出管道3相連，其出氣端通過第二排氣管道81與渦輪增壓器9的渦輪端入口相連。發(fā)動機I排出的廢氣經排氣歧管2進入廢氣排出主管道3 (見圖中E的箭頭方向)。二沖程的大型發(fā)動機I的掃氣箱11的氣體會流入到發(fā)動機I的氣缸中(見圖中D箭頭方向)。通過在渦輪增壓器9與掃氣箱11之間設有旁通管道201，本實用新型的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)讓掃氣箱11中的部分氣體可以從旁通管道201排到渦輪增壓器9的渦輪端入口，這樣可以減少發(fā)動機I氣缸內的進氣壓力及空燃比從而使其排出的廢氣溫度升高。一設置在旁通管道201上的第一控制閥12，第一控制閥12可以采用普通的氣體閥門，例如電動碟閥，它可以控制掃氣箱11中的部分氣體從旁通管道201直接排到渦輪增壓器9的渦輪端入口。在第一排氣管道51上也設有第二控制閥5，它可以控制發(fā)動機I的廢氣排入到SCR7。第二控制閥5可以采用普通的氣體閥門，例如電磁閥。在發(fā)動機I的廢氣排出管道3與渦輪增壓器9之間也設有第三排氣管道41以便發(fā)動機I的廢氣可直接排到渦輪增壓器9的渦輪端入口。在該第三排氣管道41上設有一可控制發(fā)動機I的廢氣直接排入到渦輪增壓器9的渦輪端入口的第三控制閥4。在SCR7的進氣端上還設有一加熱裝置6以便對發(fā)動機I排入到所述SCR7前的廢氣進行進一步加熱或對催化劑進行再生。在SCR7與渦輪增壓器9相連的管道上設有第四控制閥8，可以采用普通的氣體閥門，例如電磁閥，它可以防止氣體倒流。另外，本實用新型提供的大型發(fā)動機SCR脫硝的系統(tǒng)還進一步設有差壓傳感器(圖中未示意出)用來對SCR7前后壓差進行測量。該差壓傳感器包含兩個探頭，一個位于SCR7進氣口，另一個探頭位于SCR7出氣口，對SCR7進氣口和出氣口的壓差進行測量。為了進一步控制發(fā)動機I的廢氣脫硝，本實用新型的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)還設有中央控制單元(CPU)，該中央控制單元可根據檢測到從發(fā)動機I排出的廢氣的溫度，控制本實用新型的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)的上述各個部件的工作(參見圖2)。檢測發(fā)動機I排出的廢氣的溫度是在加熱裝置6的前端的管道上設置一溫度檢測傳感器(圖1中未示意出)，該溫度檢測傳感器與上述中央控制單元相連。參見圖2，具體步驟如下1、當船舶行駛在非排放控制區(qū)域或SCR7系統(tǒng)出現故障(如堵塞嚴重)時，中央控制單元發(fā)出控制信號將第二控制閥5、第四控制閥8和第一控制閥12關閉，同時發(fā)出控制信號將第三控制閥4開通，此時發(fā)動機I的廢氣排出管道3排出的廢氣直接從第三排氣管道41流向渦輪增壓器9 (圖中的H方向箭頭)，實際上，在這種情況下，廢棄不進行脫硝處理。2、當船舶行駛在排放控制區(qū)域時，中央控制單元發(fā)出控制信號將第二控制閥5、第四控制閥8開通，并將第三控制閥4關閉，此時發(fā)動機I的廢氣排出管道3排出的廢氣可通過第一排氣管道51進入(見圖1中的A方向箭頭)SCR7，尿素噴射控制單元控制尿素噴嘴13噴射尿素，進行脫硝處理，同時(I)當上述溫度檢測傳感器檢測到發(fā)動機的排氣溫度足夠高時，中央控制單元發(fā)出控制信號控制加熱裝置6不工作，并且中央控制單元發(fā)出控制信號給第一控制閥12，使其關閉。(2)當排氣溫度不夠高上述溫度檢測傳感器檢測到發(fā)動機的排氣溫度不夠高時，中央控制單元發(fā)出控制信號開通第一控制閥12，這樣，掃氣箱11中的部分氣體從旁通管道201直接排到渦輪增壓器9的渦輪端入口，這樣發(fā)動機11的部分進氣被旁通(見圖中F方向箭頭)，空燃比被降低，缸壓減小，燃油燃燒不充分，排氣溫度升高，如果I)當此時溫度足夠高達到SCR7的工作效率，中央控制單元發(fā)出控制信號控制加熱裝置6不工作；2)當此時溫度仍不夠高到滿足SCR7的工作效率，中央控制單元發(fā)出控制信號控制加熱裝置6工作，對流進SCR7的廢氣進行加熱，同時還可以對SCR催化劑進行再生。(3)當上述差壓傳感器檢測到SCR7前后壓差升高過大時，中央控制單元發(fā)出控制信號控制加熱單元6工作，對流入SCR7的廢氣進行加熱，從而對SCR7進行再生，進一步消
除堵塞。通過上面的描述，可以看出，本實用新型提供的大型發(fā)動機SCR脫硝的方法及其系統(tǒng)由于SCR7放置在渦輪增壓器9與發(fā)動機I之間以便有效避免傳統(tǒng)的背壓升高問題同時提高流入SCR的廢氣溫度，以及利用大型發(fā)動機特別是船用二沖程船用發(fā)動機特有的掃氣箱11，通過將掃氣箱11中的部分氣體從渦輪增壓器9的上游直接排出使得發(fā)動機I的缸內的進氣空燃比降低，缸壓減小，燃油燃燒不充分，使得排氣溫度升高，大大提高小脫硝的效率，此外置于SCR前的加熱裝置更是保證了流入SCR大包的廢氣溫度并可以對SCR催化劑進行再生，避免堵塞。以上顯示和描述了本實用新型的基本原理和主要特征和本實用新型的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本實用新型不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種調整、變化和改進，這些調整、變化和改進在不偏離本實用新型的基本原理和主要特征的情況下都應該落入要求保護的本實用新型范圍內。本實用新型要求保護范圍由所附的權利要求書限定
權利要求1.一種大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，其特征在于，它包括 一設置在發(fā)動機與渦輪增壓器之間的SCR，所述SCR的進氣端通過第一排氣管道與所述發(fā)動機的廢氣排出管道相連，其出氣端通過一第二排氣管道與所述渦輪增壓器的渦輪端入口相連； 一設置在渦輪增壓器與掃氣箱之間的廢氣旁通管道，所述掃氣箱中的部分氣體從所述旁通管道排到所述渦輪增壓器的渦輪端入口以減少缸內進氣壓力及空燃比從而使排氣溫度升高；以及 一設置在所述旁通管道上的第一控制閥，所述第一控制閥可以控制所述掃氣箱中的部分氣體從所述旁通管道排到所述渦輪增壓器的渦輪端入口。
2.如權利要求1所述的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述第一排氣管道上設有一第二控制閥以控制所述發(fā)動機的廢氣排入到所述SCR。
3.如權利要求1所述的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，其特征在于，再進一步，在所述發(fā)動機的廢氣排出管道與所述渦輪增壓器之間設有一第三排氣管道以便發(fā)動機的廢氣直接排到所述渦輪增壓器。
4.如權利要求1所述的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，其特征在于，所述第三排氣管道上設有一可控制發(fā)動機排出的廢氣到所述渦輪增壓器的渦輪端入口的第三閥門。
5.如權利要求1所述的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，其特征在于，在所述SCR的進氣端設有一加熱裝置以便對所述發(fā)動機排入到所述SCR前的廢氣進行加熱并對SCR催化劑進行再生。
6.如權利要求1-5任一所述的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)，其特征在于，還進一步包含一用來對所述SCR前后壓差進行測量的差壓傳感器；當檢測到所述SCR前后的差壓上升過高時，所述SCR前的所述加熱裝置對廢氣進行加熱，再生催化劑。
專利摘要本實用新型提供的大型發(fā)動機SCR脫硝系統(tǒng)是將SCR大包放置在渦輪增壓器與發(fā)動機之間以便有效解決傳統(tǒng)式將SCR大包置于渦輪增壓器之后所帶來的發(fā)動機背壓過高影響發(fā)動機效率的問題及流入SCR的廢氣溫度過低問題，以及利用大型發(fā)動機特別是船用二沖程發(fā)動機特有的掃氣箱，將掃氣箱中的部分空氣直接旁通到到渦輪增壓器上游使得發(fā)動機氣缸內的進氣空燃比降低，缸壓減小，燃油燃燒相對不充分，使得排氣溫度升高，大大提高了脫硝的效率。
文檔編號F02B37/04GK202832772SQ20122019940
公開日2013年3月27日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權日2012年5月3日
發(fā)明者樊高峰, 吳安舟, 樊堅強, 王林 申請人:天納克(中國)有限公司