專利名稱：一種復合式催化器系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機動車排氣排放凈化控制領(lǐng)域，具體涉及用兩種或多種SCR后處理催化器以物理復合的方式來適應不同溫度范圍內(nèi)的NOx排放控制的裝置。
背景技術(shù)：
隨著機動車污染物控制要求的不斷提高，De NOx (煙氣脫氮)系統(tǒng)后處理催化器的應用越來越廣泛，尤其是在柴油車的NOx排放控制領(lǐng)域，通常的做法都是在柴油機排氣管后加裝一套De NOx后處理系統(tǒng)來解決NOx排放問題。Urea-SCR (尿素溶液-SCR)或NH3-SCR (氨水-SCR)系統(tǒng)作為De NOx后處理系統(tǒng)的一種由于其成熟的控制系統(tǒng)及對NOx的高轉(zhuǎn)化效率在內(nèi)燃機后處理行業(yè)中被廣泛應用。 SCR (選擇性催化還原)催化劑作為Urea-SCR系統(tǒng)的核心部件在系統(tǒng)中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。但由于現(xiàn)有的各類SCR催化劑的溫度窗口均無法完全覆蓋柴油車實際運行的全部工況，例釩鈦鎢基SCR催化劑的80%效率的溫度窗口一般在280°C至450°C，銅基分子篩SCR催化劑的80%的溫度窗口一般在180°C至400°C，鐵基分子篩SCR催化劑的80%的溫度窗口一般在300°C至700°C間，而柴油車在實際運行過程中的溫度范圍則一般在150°C至650°C間。這樣，在SCR系統(tǒng)中若只采用一種SCR催化劑就可能造成在不同工況下運行時就會造成排放結(jié)果差異很大?；跀U大SCR催化劑溫度窗口的需求，應用現(xiàn)有的各類SCR催化劑方案和技術(shù)開發(fā)出一種物理復合式SCR后處理系統(tǒng)，從而覆蓋柴油車在全部工況下的排氣溫度范圍，保證柴油車在全工況下均有良好的排放性能。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的不足公開了一種復合式催化器系統(tǒng)。本實用新型的目的是提供一種新型SCR催化器布置結(jié)構(gòu)和控制方式，利用不同類型的SCR催化劑的高效率的溫度窗口的不同區(qū)間進行互補，以保證在柴油車運行的全部溫度范圍內(nèi)SCR系統(tǒng)都均有較高的NOx的轉(zhuǎn)化效率。本實用新型通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)復合式催化器系統(tǒng)，包括與發(fā)動機排氣管連通并封裝SCR催化器的外殼和與外殼連接的還原劑噴射系統(tǒng)，其特征在于所述外殼封裝的SCR催化器包括多個負載不同溫度窗口催化劑的SCR催化器,不同溫度窗口催化劑的催化器由窗口高溫向窗口低溫按排氣進出方向順序排列。進一步所述催化劑的還原劑噴射系統(tǒng)包括分別設(shè)置于外殼前、后端排氣通道中的兩個NOx傳感器、依次設(shè)置于外殼前端排氣通道中的還原劑噴射裝置的噴口和溫度傳感器。進一步所述SCR催化器通過催化劑封裝襯墊與外殼固定。本實用新型復合式SCR后處理系統(tǒng)，包括與發(fā)動機相連的排氣管，安裝在排氣管上SCR噴射系統(tǒng)，安裝在排氣管后的SCR催化消音器封裝外殼，各類SCR催化器。通過改變還原劑的噴射策略，利用不同溫度窗口催化劑的SCR催化器混合使用，擴大后處理系統(tǒng)的溫度窗口，保證機動車在全工況環(huán)境下排放性能。本實用新型的裝置工作過程是前端NOx傳感器和溫度傳感器檢測不同工況下發(fā)動機排氣中的NOx含量及排氣溫度并將信號傳輸至還原劑噴射裝置。根據(jù)特定8的噴射策略，還原劑噴射裝置將一定量還原劑噴入排氣管中，并與發(fā)動機廢氣充分混合，混合氣流入封裝外殼內(nèi)與催化器內(nèi)的催化涂層進行化學反應以達到控制NOx排放的目的。不同溫度窗口催化劑的SCR催化器依次排列，分別在發(fā)動機從高溫階段到低溫階段分別催化控制排放作用。后端NOx傳感器通過檢測反應后NOx的含量將信號反饋至還原劑噴射裝置以調(diào)整前端還原劑的噴射量。本實用新型還原劑可采用Urea-SCR或NH3-SCR系統(tǒng)。本實用新型的有益效果在于利用不 同類型的SCR催化劑的高效率的溫度窗口的不同區(qū)間進行性能互補，以保證在柴油車運行的全部溫度范圍內(nèi)SCR系統(tǒng)都均有較高的NOx的轉(zhuǎn)化效率。

圖I是本實用新型復合式催化器系統(tǒng)示意圖。圖中I是發(fā)動機，2是發(fā)動機排氣管，3是前NOx傳感器，4是溫度傳感器，5是還原劑噴射裝置，6是外殼，7是催化劑封裝襯墊，8是高溫SCR催化器，9是低溫SCR催化器，10是后NOx傳感器。
具體實施方式
下面通過實施例對本實用新型進行進一步的描述，本實施例只用于對本實用新型進行進一步的說明，但不能理解為對本實用新型保護范圍的限制，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)上述本實用新型的內(nèi)容作出一些非本質(zhì)的改進和調(diào)整屬于本實用新型保護的范圍。復合式催化器系統(tǒng)，包括與發(fā)動機I排氣管2連通并封裝SCR催化器的外殼6和與外殼6連接的還原劑噴射系統(tǒng),外殼封裝的SCR催化器包括多個負載不同溫度窗口催化劑的SCR催化器,不同溫度窗口催化劑的催化器由窗口高溫型向窗口低溫型按排氣進出方向順序排列。催化劑的還原劑噴射系統(tǒng)包括分別設(shè)置于外殼前、后端排氣通道中的兩個NOx傳感器3和10、依次設(shè)置于外殼前端排氣通道中的還原劑噴射裝置5的噴口和溫度傳感器4。SCR催化器通過催化劑封裝襯墊7與外殼6固定。結(jié)合圖1，如圖所示，本例表示了安裝有兩段溫度窗口 SCR催化器的復合式催化器系統(tǒng)，由發(fā)動機I、排氣管2、前NOx傳感器3、溫度傳感器4、本例采用的Urea噴射系統(tǒng)5、外殼6、封裝襯墊7、高溫SCR催化器8、低溫SCR催化器9和后NOx傳感器10組成，在發(fā)動機排氣管2上有前NOx傳感器3和溫度傳感器4，排氣管2與外殼6相連，高溫SCR催化器8和低溫SCR催化器9用封裝襯墊7封裝在外殼6內(nèi)，外殼6的后端連接后NOx傳感器10，前NOx傳感器3、溫度傳感器4、后NOx傳感器10均與Urea噴射系統(tǒng)5通訊，Urea噴射系統(tǒng)5根據(jù)前NOx傳感器3、溫度傳感器4、后NOx傳感器10的信號來選取不同的控制策略。高溫SCR催化器8和低溫SCR催化器9屬于不同溫度窗口的SCR催化器。Urea噴射系統(tǒng)5安裝于外殼6，其距離須保證還原劑尿素溶液在進入外殼6前充分霧化。溫度傳感器4安裝于Urea噴射系統(tǒng)5噴口之后，高溫SCR催化器8之前，應保證測定尿素充分霧化后催化反應前混合氣的溫度。工作時，前NOx傳感器感3和溫度傳感器4檢測在不同工況下發(fā)動機排氣中的NOx含量及排氣溫度并將信號傳輸至Urea噴射系統(tǒng)5。Urea噴射系統(tǒng)5根據(jù)NOx含量及排氣溫度的數(shù)據(jù)選取特定的噴射策略并將一定量尿素溶液噴入排氣管2中，尿素水解后形成NH3與發(fā)動機廢氣充分混合，一起流入外殼6內(nèi)與催化器內(nèi)的催化涂層的作用進行化學反應，將NOx還原為N2，以達到控制NOx排放的目的。當發(fā)動機在低排氣溫度工況下，如200°C工作時，Urea噴射系統(tǒng)5會根據(jù)前NOx傳感器感3和溫度傳感器4傳輸?shù)男盘栠x取根據(jù)低溫SCR催化劑9的MAP標定的控制策略來進行尿素溶液噴射，尿素溶液水解后形成的NH3同排氣一同進入催化消音器封裝外殼6內(nèi)，然后流入高溫SCR催化器8內(nèi)，但由于此時的溫度區(qū)間不在高溫SCR催化器8的正常工作范圍內(nèi)，高溫SCR催化器8幾乎不工作。NH3和廢氣繼續(xù)隨氣流運動至低溫SCR催化器9內(nèi)， 此時混合器的溫度雖由于溫度散失稍有降低，但仍在低溫SCR催化器9正常工作范圍內(nèi)?；旌蠚庠谂c低溫SCR催化器9中的活性催化成分接觸后發(fā)生化學反應，利用NH3的還原性能將絕大部分NOx還原為N2。當發(fā)動機在高排氣溫度工況下工作時，如500°C工作時，Urea噴射系統(tǒng)5會根據(jù)前NOx傳感器感3和溫度傳感器4傳輸?shù)男盘栠x取根據(jù)高溫SCR催化劑8的MAP標定的控制策略來進行尿素溶液噴射，尿素溶液水解后形成的NH3同排氣一同進入催化消音器封裝外殼6內(nèi)，然后流入高溫SCR催化器8內(nèi)，但由于此時的溫度區(qū)間剛好在高溫SCR催化器8的正常工作范圍內(nèi)，混合氣在與低溫SCR催化器9中的活性催化成分接觸后發(fā)生化學反應，利用NH3的還原性能將絕大部分NOx還原為N2。在完成化學反應后，混合氣繼續(xù)隨氣流運動至低溫SCR催化器9內(nèi)，但由于此時混合氣溫度很高，不在低溫SCR催化器9的正常工作范圍內(nèi)，加上此前高溫SCR催化器8的高轉(zhuǎn)化作用，混合氣中的NOx濃度已經(jīng)非常低，低溫SCR催化器9幾乎不工作。后NOx傳感器10通過檢測反應后NOx的含量將信號反饋至Urea噴射系統(tǒng)5以精確修正一下次尿素的噴射量。以上僅就高溫SCR催化劑和低溫SCR催化劑進行物理復合的工作過程做了說明，若將本實用新型中高溫SCR催化劑和低溫SCR催化劑間再加上一個或多個其他溫度窗口的催化劑，按此方案完全可以利用到多種類型的物理復合式SCR后處理裝置中。本發(fā)明所涉及的Urea噴射系統(tǒng)可為尿素或NH3噴射及其它可用還原劑噴射形式；噴射系統(tǒng)的控制方式可用為任何可用形式；Ν0χ傳感器a和NOx傳感器b可為任何形式的測量NOx含量的可用測試設(shè)備；溫度傳感器4可為任何可用溫度測試設(shè)備；系統(tǒng)中氣體傳遞管路可為任何可用結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求1.一種復合式催化器系統(tǒng)，包括與發(fā)動機排氣管連通并封裝SCR催化器的外殼和與外殼連接的還原劑噴射系統(tǒng)，其特征在于所述外殼封裝的SCR催化器包括多個負載不同溫度窗口催化劑的SCR催化器,不同溫度窗口催化劑的催化器由窗口高溫向窗口低溫按排氣進出方向順序排列。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的復合式催化器系統(tǒng)，其特征在于所述催化劑的還原劑噴射系統(tǒng)包括分別設(shè)置于外殼前、后端排氣通道中的兩個NOx傳感器、依次設(shè)置于外殼前端排氣通道中的還原劑噴射裝置的噴口和溫度傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的復合式催化器系統(tǒng)，其特征在于所述SCR催化器通過催化劑封裝襯墊與外殼固定。
專利摘要本實用新型公開了一種復合式催化器系統(tǒng)。包括與發(fā)動機排氣管連通并封裝SCR催化器的外殼和與外殼連接的還原劑噴射系統(tǒng)，外殼封裝的SCR催化器包括多個負載不同溫度窗口催化劑的SCR催化器，不同溫度窗口催化劑的催化器由窗口高溫向窗口低溫按排氣進出方向順序排列；催化劑的還原劑噴射系統(tǒng)包括分別設(shè)置于外殼前、后端排氣通道中的兩個NOx傳感器、依次設(shè)置于外殼前端排氣通道中的還原劑噴射裝置的噴口和溫度傳感器；SCR催化器通過催化劑封裝襯墊與外殼固定。本實用新型利用不同類型的SCR催化劑的高效率的溫度窗口的不同區(qū)間進行性能互補，以保證在柴油車運行的全部溫度范圍內(nèi)SCR系統(tǒng)都均有較高的NOx的轉(zhuǎn)化效率。
文檔編號F01N3/28GK202645687SQ201220310428
公開日2013年1月2日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者孟楊, 傅曉 申請人:四川中自尾氣凈化有限公司