降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本實用新型設及一種降低柴油機排放技術，具體說設及一種降低柴油機排放污染 物NOx和顆粒的系統(tǒng)。
【背景技術】：
[0002] 柴油機主要排放污染物是NOx和顆粒物，兩者之間存在此消彼長的關系。目前，降 低柴油機排放污染物NOx和顆粒的主要技術措施是將噴油提前，提高缸內燃燒溫度從而大 幅降低顆粒物排放，由此伴隨氮氧化物NOx排放大幅度增加。對于運部分增加的NOx排放 物則采用選擇催化還原SCR的方法，即在排氣中噴射尿素降低NOx排放。該技術已經成為 排放重卡最主要的技術路線。然而，該技術的應用存在幾方面問題，一是增加了用戶的使用 成本，在消耗柴油的同時也消耗尿素，且尿素只用于降低排放而不參與燃燒，成為單純的消 耗品。二是不使用尿素會使排放更糟糕，當某些地方尿素加注不方便，若SCR系統(tǒng)不工作， 產生柴油車排出的NOx遠高（兩倍W上）于之前的車輛排放。因此，發(fā)展一種非SCR的技 術路線，使之在滿足排放標準的前提下，既能減少柴油的消耗，又能節(jié)省用戶的使用成本， 具有重要的節(jié)能減排實用價值。

【發(fā)明內容】

[0003] 本實用新型的目的在于提出一種非SCR的重型柴油機降低排放污染物NOx和顆粒 的排放技術路線。
[0004] 術語解釋：D0C代表氧化催化轉化器，P0C代表微粒氧化催化轉化器。
[0005] 降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，包括：在發(fā)動機進氣管上增加的一套 獨立的甲醇噴射系統(tǒng)；在發(fā)動機排氣管上增加的一個甲醇專用D0C+P0C集成體。
[0006] 所述甲醇噴射系統(tǒng)包括：甲醇供給系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)和甲醇噴射控制系統(tǒng)。所 述甲醇供給系統(tǒng)包括：甲醇箱、濾清器、甲醇累、限壓閥、醇軌和甲醇噴嘴；該部分能夠提供 4bar穩(wěn)定的甲醇壓力。所述信號采集系統(tǒng)包括：水溫傳感器、轉速傳感器和油口位置傳感 器。所述甲醇噴射控制系統(tǒng)控制甲醇噴嘴的噴射時刻和噴射量。
[0007] 在上述系統(tǒng)上實現(xiàn)的降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的方法，過程為： 陽00引 甲醇噴射系統(tǒng)啟動后，甲醇累開始工作；
[0009] 甲醇在甲醇累吸力的作用下先經過安裝在箱內的濾網進入出醇管路，該濾網為粗 濾，目的是過濾掉甲醇箱中可能存在的大顆粒雜質；之后進入濾清器；經過濾清器的甲醇 得到進一步凈化，然后依次通過甲醇累、限壓閥，最后到達醇軌；
[0010] 發(fā)動機轉入雙燃料模式運行時，甲醇電控單元ECU根據(jù)采集到的發(fā)動機轉速、油 口開度、水溫等信號控制甲醇的噴射量； 陽0川 甲醇電控單元ECU還監(jiān)測甲醇箱內浮子的液位信號，當甲醇箱內沒有甲醇時將甲 醇累停掉，甲醇噴射系統(tǒng)停止工作。
[0012] 本實用新型相對于現(xiàn)有技術的優(yōu)點在于：
[0013] (一）采用進氣道噴射甲醇辦法實現(xiàn)甲醇在缸內與柴油滲燒：利用甲醇不含C-C 鍵，且汽化潛熱大、火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤斓奶攸c，同時降低柴油機顆粒物和NOx排放，并采用簡 單后處理器氧化催化轉化器+顆粒物氧化催化轉化器D0C+P0C將雙燃料燃燒產生較多的未 燃碳氨HC，一氧化碳C0和醒類物質進行催化氧化，達到排放標準。
[0014] (二）與目前采用的SCR路線相比，該方法中甲醇既作為一種燃料又作為排放改進 劑參與到燃燒中，而不像目前采用的選擇性催化還原SCR技術中尿素只用于控制排放；甲 醇含氧、高汽化潛熱、高火焰?zhèn)鞑ニ俣鹊奶攸c使得排放改善的同時發(fā)動機熱效率也顯著提 升，綜合油耗下降，燃料成本降低，更容易為用戶所接受。此外，該技術能實現(xiàn)甲醇對柴油平 均替代30 %W上。
【附圖說明】：
[0015] 附圖1是本實用新型中甲醇供給和控制系統(tǒng)的工作原理圖；圖中：1代表限壓閥，2 代表甲醇累，3代表濾清器，4代表甲醇電控單元ECU, 5代表甲醇液位計，6代表甲醇箱，7代 表甲醇噴嘴，8代表醇軌。
[0016] 附圖2是本實用新型實施例中的技術方案在發(fā)動機臺架上測試時的整體結構示 意圖；圖中，4代表甲醇電控單元ECU, 7代表甲醇噴嘴，8代表醇軌，10代表煙度計，11代表 排放分析儀，12代表顆粒分析儀，13代表燃燒分析儀，14代表轉速傳感器，15代表油口傳感 器，16代表缸壓傳感器，17代表水溫傳感器，18代表角標儀，19代表D0C+P0C集成體，21代 表測功機，23代表甲醇供給系統(tǒng)，27代表中冷器，28代表滿輪增壓器，
[0017] 附圖3是本實用新型實施例中的DMCC發(fā)動機標定流程圖。
【具體實施方式】： 陽〇1引實施例：
[0019] 在一臺中國重汽生產的D10. 31-40M六缸增壓中冷電控共軌柴油機上加裝了甲醇 供給系統(tǒng)和甲醇噴射控制系統(tǒng)，并在其排氣管處增加了D0C+P0C集成體后處理器。
[0020] 附圖1是本技術方案中甲醇供給和控制系統(tǒng)工作原理圖：甲醇系統(tǒng)啟動后，甲醇 累即開始工作。在甲醇箱上安裝了出、回醇管路。甲醇在甲醇累吸力的作用下先經過安裝 在箱內的濾網進入出醇管路，該濾網為粗濾，目的是過濾掉甲醇箱中可能存在的大顆粒雜 質；經過濾清器的甲醇得到進一步凈化，然后依次通過甲醇累、限壓閥，最后到達醇軌。若采 用總管噴射，則從限壓閥出來的甲醇到達噴醇器總成（醇軌、噴嘴和不誘鋼進氣總管的集 成體）。限壓閥的限壓壓力是4bar，多余的甲醇將回流至甲醇箱。發(fā)動機轉入雙燃料模式 運行時，甲醇電控單元ECU根據(jù)采集到的發(fā)動機轉速、油口開度、水溫等信號控制甲醇的噴 射量。此外，甲醇電控單元ECU還監(jiān)測浮子的液位信號，當甲醇箱內沒有甲醇時將甲醇累停 掉，甲醇系統(tǒng)停止工作。
[0021] 附圖2是本實施例的工作過程示意圖?？蒞看到，除了附圖1介紹的甲醇系統(tǒng)外， 還在發(fā)動機排氣管上增加了一個D0C+P0C集成體后處理裝置。甲醇供給系統(tǒng)和甲醇噴射控 制系統(tǒng)獨立于原柴油機，只是在進氣管處增加了醇軌和甲醇噴嘴。甲醇系統(tǒng)工作時的主要 輸入信號，如發(fā)動機轉速、冷卻水溫度和油口開度等，既可W通過加裝傳感器的方式獲得， 也可W共享原柴油機的信號，為保證系統(tǒng)的獨立性，通常都采用前者。
[0022] 本實用新型在應用前需要在發(fā)動機全工況范圍標定柴油的噴射參數(shù)和甲醇的噴 射量。標定時，W低排放為優(yōu)化目標，甲醇噴射量、柴油噴射量、噴油正時和共軌壓力（如 果是共軌發(fā)動機）為控制參數(shù)，各種排放物的測量值小于國IV限制作為約束條件，且保證 DMCC發(fā)動機工作穩(wěn)定。
[0023] 該技術方案的發(fā)動機標定時，為了保證發(fā)動機最大爆發(fā)壓力不超過限值，在外特 性時替代率不宜過高；而在小負荷時，高的甲醇噴射量會使得燃燒變得不穩(wěn)定，經濟性變 差，因此替代率也需要控制。
[0024] 從甲醇噴射map可W得出：小于25%負荷的工況基本停止噴射甲醇，避免發(fā)動機 低負荷下DMCC運行時甲醇燃燒效率低，循環(huán)變動大及油耗高的缺點。在25-50%負荷之間 噴醇量快速增加，超過50%后甲醇噴射趨于穩(wěn)定時最大值。不同型號的發(fā)動機和不同的噴 醇方式下，標定得到的甲醇噴射map會有一定不同，但map的變化規(guī)律是相同的，理論基礎 和技術體系也是完全一樣的。
[0025] 采用柴油/甲醇組合燃燒方式工作的發(fā)動機，其尾氣中有較多的HC、C0和甲醒排 放，而soot和NOx排放卻顯著降低，其廢氣成分比例與傳統(tǒng)柴油機有顯著差異，附表1給出 了本實用新型采用的D0C+P0C集成體后處理裝置的主要技術指標。表中所給出的體積參數(shù) 是針對1化發(fā)動機的，對于其他發(fā)動機則根據(jù)其排量來調整后處理裝置的尺寸。
[0026] 表1D0C和P0C的主要技術指標
[0027]
[0028] 原發(fā)動機排放水平為國III，詳細參數(shù)見附表2。標定后該發(fā)動機在國家權威檢測 機構進行了排放測試，通過了國IV階段排放認證。其排放物水平與國IV限值的對比見表3。 可W看到，該技術方法能夠在不噴尿素的情況下將發(fā)動機從國III排放升至國IV，是一條切 實可行的非SCR國IV技術路線。
[0029] 表2重汽D10. 31-40M柴油機參數(shù)
[0030]
[0031] 表3采用本實用新型技術方法的DIO. 31-40M柴油機排放物與國IV排放限值對比
[0032]
【主權項】
1. 降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，其特征在于，包括： 在發(fā)動機進氣管上增加的一套獨立的甲醇噴射系統(tǒng)； 在發(fā)動機排氣管上增加的一個甲醇專用氧化催化轉化器（D0C)和微粒氧化催化轉化 器（P0C)的集成體。2. 根據(jù)權利要求1所述降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，其特征在于，所述甲 醇噴射系統(tǒng)包括：甲醇供給系統(tǒng)、信號采集系統(tǒng)和甲醇噴射控制系統(tǒng)。3. 根據(jù)權利要求2所述降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，其特征在于，所述甲 醇供給系統(tǒng)包括：甲醇箱、濾清器、甲醇栗、限壓閥、醇軌和甲醇噴嘴。4. 根據(jù)權利要求3所述降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，其特征在于，所述信 號采集系統(tǒng)包括：水溫傳感器、轉速傳感器和油門位置傳感器。5. 根據(jù)權利要求4所述降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，其特征在于，所述甲 醇噴射控制系統(tǒng)控制甲醇噴嘴的噴射時刻和噴射量。
【專利摘要】本實用新型涉及一種降低柴油機排放技術，具體說涉及一種降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)。降低柴油機排放污染物NOx和顆粒的系統(tǒng)，包括：在發(fā)動機進氣管上增加的一套獨立的甲醇噴射系統(tǒng)；在發(fā)動機排氣管上增加的一個甲醇專用DOC+POC集成體。本實用新型相對于現(xiàn)有技術的優(yōu)點在于：該方法中甲醇既作為一種燃料又作為排放改進劑參與到燃燒中，而不像目前采用的選擇性催化還原SCR技術中尿素只用于控制排放，綜合油耗下降，燃料成本降低，更容易為用戶所接受。
【IPC分類】F01N3/28, F01N13/08, F02M21/02, F02M61/14
【公開號】CN205025639
【申請?zhí)枴緾N201520781983
【發(fā)明人】姚春德, 韓國鵬, 姚安仁
【申請人】天津大學
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年10月10日