一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置，应用于2.3L以下排量的柴油机，包括与发动机排气端依次连接的增压器涡轮机、氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原器；所述增压器涡轮机的喉口面积大于230mm3，所述增压器涡轮机的涡轮的直径小于44mm。本发明专利技术的有益效果：本申请通过增加大喉口、小涡轮的增压器涡轮机，涡轮中熵增增加，出口马赫数加大，发动机排气温度增高，可以在不加装排气节流阀下，提升低速小负荷排温，降低尾排NOx排放限值。值。值。

【技术实现步骤摘要】
一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置


[0001]本专利技术涉及一种柴油机
，尤其涉及的是一种非EGR路线的污染物控制装置。

技术介绍

[0002]柴油发动机工作时，燃烧室的燃烧会排出大量的一氧化碳(CO)、不完全燃烧产物、碳氢化合物(HC)、未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物和部分氧化产物、氮氧化合物(NOx)：在燃烧过程中和排入大气后造成的氮的各种氧化物(NO、NO2为主)的总称、颗粒排放物(PM)：主要是碳烟、未燃燃油和润滑油液态颗粒，以及其他碳氢化合物、硫化物和含金属的灰分等，这些污染物会严重影响环境和人们的身体健康。
[0003]CO和HC会被氧化催化器(DOC)氧化还原反应，目前DOC技术可以完全氧化CO和HC,至于PM，会被颗粒捕集器(DPF)完全捕集，NOx污染物则在选择性催化还原器(SCR)内部与尿素进行催化还原反应，但是选择性催化还原器(SCR)在产生催化还原反应时需要合适的工作温度，最佳反应温度在250℃
‑
450℃，只有通过有效的热管理才能获得较高的转化效率,4L以上的机器废气流量大，发动机排温高，从增压器尾管到选择性催化还原器(SCR)的温降小，可以满足高转化效率的要求，针对4L以下小发动机不增加进气节流阀很难将排气温度提高，无法有效的降低NOx污染物排放。
[0004]目前，国六主流技术路线是废气再循环装置(EGR)+进气节流阀+DOC+DPF+SCR控制技术，通过EGR控制发动机氮氧化合物(NOx)，通过降低发动机裸排排放，再辅以选择性催化还原器(SCR)使尾排NOx控制在国六限值以内，但是废气再循环装置(EGR)+进气节流阀+DOC+DPF+SCR配置较多，不仅如此，由于采用了EGR系统，需要另外安装进气流量计控制EGR阀，此外，EGR系统除了EGR阀，还需安装EGR冷却器，因为EGR冷却器需要发动机贡献一部分冷却水和冷却废气，所以提升了对水泵供水流量的能力要求，主流路线EGR阀的控制需要进气流量计控制，目前，国六进气流量计无论是热模式和压差式流量计散差大的问题无可避免，热模式流量计受进气系统散差影响较大，进气系统管路走向、管径、空滤背压都会影响热模式流量计测量精度，压差式流量计由于本身工作原理受文丘里管的口径变化影响，进气流量计的精度漂移会导致EGR阀开度异常，从而影响整体EGR率和氮氧化合物(NOx)的控制。现有国六EGR主流路线配置较多，成本较高；EGR冷却器高寒地带有结焦风险；需要额外加装空气流量计进行EGR控制；因此，取消EGR可以降低结焦风险、无需加装空气流量计、降低成本，提高可靠性。
[0005]目前主流的非EGR路线是：DOC+DPF+SCR+ASC+排气节流阀；采用排气节流阀来控制低速小负荷的排温，提高后处理工作温度和转化效率。
[0006]如公开号：CN100538031C,一种柴油机，具备连续再生型DPF，并在所述连续再生型DPF的下游侧设有排气节流阀，所述连续再生型DPF包括捕集废气中的粒状物质的柴油颗粒过滤器和设置于该柴油颗粒过滤器的上游侧的催化剂，其特征在于，为了将堆积在所述柴油颗粒过滤器上的粒状物质氧化去除、并使该过滤器再生，在使所述排气节流阀的开度较
小的状态下运转所述柴油机时，在所述柴油颗粒过滤器的再生结束时刻，进行使所述柴油机的转数降低的运转后，增大所述排气节流阀的开度。
[0007]排气节流阀需要额外加装、成本增加，要标定不同负荷下的节流阀开度，控制困难，标定工作量增加。特别的，2.3L以下轻卡项目的小排量，其功率扭矩需求小，充气效率过低。目前还没有更好的方式可以实现提高小排量非EGR发动机的排温。
[0008]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息已构成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题在于：如何解决目前柴油机非EGR的方式需额外增加排气节流阀、成本增加、控制困难的问题。
[0010]本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
[0011]一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置，应用于2.3L以下排量的柴油机，包括与发动机排气端依次连接的增压器涡轮机、氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原器；所述增压器涡轮机的喉口面积大于230mm3，所述增压器涡轮机的涡轮的直径小于44mm。
[0012]本专利技术通过摒弃进气节流阀的使用，通过在DOC+DPF+SCR的前端增加一个增压器涡轮机，采用大喉口增压器方案，涡轮减小，喉口做大，涡轮中熵增增加。出口马赫数加大，发动机排气温度增高，可以在不加装排气节流阀下，提升低速小负荷排温，可以实现加装排气节流阀的效果；2.3L以上排量柴油机充气效率过大，采用小叶轮小涡轮大喉口增压器方案会导致高速区域堵塞，在高原存在增压器较高的超速风险，2.3L以下轻卡项目功率扭矩需求小，充气效率过低，可规避上述堵塞和超速风险。发动机燃烧产生的废气流量通过推动，增压器涡轮机转动，此过程为增压器涡轮机增压的过程，增压后的气体流入氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原器，增压后的气体温度升高，利于选择性催化还原器达到最佳反应温度，获得较高的转化效率。且本专利技术中的增压器涡轮机的喉口面积大于目前2.3L柴油机项目的喉口面积，同时将增压器涡轮机的涡轮直径变小，来提升整车PMES和台架WHTC低负荷工况后处理排温，降低尾排NOx排放限值。
[0013]优选的，所述涡轮喉口面积A计算如下：
[0014][0015]其中，G：涡轮箱0
‑
0截面面积重心处的气体切向速度；ρ
t1
：涡轮前气体密度；
[0016]优选的，其中，涡轮箱0
‑
0截面面积重心处的气体切向速度计算公式如下：
[0017][0018]R
T
：0
‑
0截面面积重心距增压器回转中心距离，Gu：发动机进气流量，D
T1
：涡轮直径，φ
T
：速度系数为常数。
[0019]优选的，其中，G
T
的计算公式如下：
[0020]G
T
＝K
G
×
G
L
[0021]其中，K
G
：脉冲流量系数为常数，G
L
：废气流量；
[0022]优选的，其中，涡轮前气体密度ρ
t1
的计算公式为下：
[0023][0024]P
t1
：涡轮前气体压力，T
tl
：发动机涡前排温，R为常数。
[0025]优选的，所述增压器涡轮机的喉口面积大于280mm3。
[0026]优选的，还包括增压器压气机，所述增压器涡轮机与所述增压器压气机同轴布置，所述增压器涡轮机的出气端连接所述增压器压气机。
[0027]优选的，还包括中冷器，所述增压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置，应用于2.3L以下排量的柴油机，其特征在于，包括与发动机排气端依次连接的增压器涡轮机、氧化催化器、颗粒捕集器、选择性催化还原器；所述增压器涡轮机的喉口面积大于230mm3，所述增压器涡轮机的涡轮的直径小于44mm。2.根据权利要求1所述的一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置，其特征在于，所述涡轮喉口面积A计算如下：其中，G：涡轮箱0
‑
0截面面积重心处的气体切向速度；ρ
t1
：涡轮前气体密度。3.根据权利要求2所述的一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置，其特征在于，其中，涡轮箱0
‑
0截面面积重心处的气体切向速度计算公式如下：R
T
：0
‑
0截面面积重心距增压器回转中心距离，Gu：发动机进气流量，D
T1
：涡轮直径，φ
T
：速度系数为常数。4.根据权利要求2所述的一种国六小排量非EGR柴油机污染物控制装置，其特征在于，其中，G
T
的计算公式如下：G
T
＝K
G<...

【专利技术属性】
技术研发人员：余帆，余磊，徐玉良，韩山荣，
申请(专利权)人：安徽全柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：