多段载体结构的车用选择性催化还原装置的制作方法

1.本发明属于选择性催化还原装置领域，尤其涉及一种多段载体结构的车用选择性催化还原装置。


背景技术：

2.选择性催化还原装置(selective catalytic reduction,scr)是目前柴油车上应用最广泛的氮氧化物(nox)后处理装置。其中绝大多数scr采用nh3作为还原剂，在催化剂作用下选择性地将排气中的nox转化还原为无毒无害的氮气(n2)和水(h2o)。
3.选择性催化还原装置主要包括催化器、控制系统和尿素供给喷射系统。控制系统负责采集柴油机工况参数等，根据柴油机工况和nox排放map图，决定尿素(co(nh2)2)溶液喷射量，尿素供给喷射系统将尿素溶液喷射到催化器前的排气管内，热解水解生成氨气，与排气混合进入scr催化器中，在载体表面催化剂作用下，选择性地将排气中的nox转化为n2和h2o，从而实现nox排放的转化净化。
4.但是，选择性催化还原装置的使用会导致排气背压增大，使得排气过程中推出功增大，从而给柴油机动力性和经济性带来负面损失。
5.目前，降低背压的方法主要是对催化器的载体进行形状结构设计，比如减小载体体积，增大载体孔道直径，载体体积越小，孔道直径越大，排气流通阻力越小，背压越小，但其缺点是会降低催化剂涂覆表面积，从而造成转化效率不足。
6.因此，有必要设计一种既可以满足nox排放要求，又可以降低背压的选择性催化还原装置，对减少车辆nox排放，提高车辆经济性、动力性具有重要意义。


技术实现要素：

7.基于此，针对上述技术问题，提供一种可降低背压的多段载体结构的车用选择性催化还原装置。
8.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
9.一种多段载体结构的车用选择性催化还原装置，包括催化器、控制系统以及尿素供给喷射系统，所述催化器包括输入通道、输出通道以及载体，所述输入通道以及输出通道分别与所述载体连接，其特征在于，所述载体包括多个载体单元，所述多个载体单元通过主通道串联，第一个载体单元的入口与所述输入通道连接，最后一个载体单元的出口与所述输出通道连接，每个主通道上均设有第一阀门，每个载体单元的出口还分别通过支路通道与所述输出通道连接，每个支路通道上均设有第二阀门，所述第一阀门以及第二阀门与所述控制系统连接。
10.本发明催化还原装置的催化器具有由多个载体单元串联构成的多段载体结构，并且在每个主通道上均设置了第一阀门，在每个支路通道上均设置了第二阀门，这样控制系统可以根据发动机工况控制第一阀门以及第二阀门的开或闭，以使排气经过最小个数的载体单元，进而使排气的nox浓度满足预设排放标准，满足预设排放标准后，排气经支路通道
进入输出通道，而不需要流经后续的载体单元，从而达到降低背压的目的。
附图说明
11.下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：
12.图1为本发明实施例的一种多段载体结构的车用选择性催化还原装置的结构示意图；
13.图2为本发明实施例的根据发动机工况控制第一阀门以及第二阀门的流程图。
具体实施方式
14.如图1所示，本说明书实施例提供一种多段载体结构的车用选择性催化还原装置，包括催化器1100、控制系统1200以及尿素供给喷射系统1300。
15.催化器1100包括输入通道1110、输出通道1120以及载体1130，输入通道1110以及输出通道1120分别与载体1130连接。
16.控制系统1200根据柴油机工况和nox排放map图，确定尿素供给喷射系统1300的尿素(co(nh2)2)溶液喷射量，尿素供给喷射系统1300根据喷射量将尿素溶液喷射到催化器1100前的输入通道1110内，热解水解生成氨气，与排气混合进入催化器1100中，在催化器1100的载体表面催化剂作用下，选择性地将排气中的nox转化为n2和h2o，从而实现nox排放的转化净化。
17.载体1130包括多个载体单元1131，多个载体单元1131通过主通道1132串联，构成多段载体结构。
18.第一个载体单元1131的入口与输入通道1110连接，最后一个载体单元1131的出口与输出通道1120连接，每个主通道1132上均设有第一阀门1133。
19.每个载体单元1131的出口还分别通过支路通道1134与输出通道1120连接，每个支路通道1134上均设有第二阀门1135。
20.在一种实施方式中，每个支路通道1134均经会合通道1136与输出通道1120连接。
21.第一阀门1133以及第二阀门1135与控制系统1200连接。
22.基于本发明车用选择性催化还原装置的结构，使得控制系统可以根据发动机工况控制第一阀门以及第二阀门的开或闭，以使排气经过最小个数的载体单元，进而使排气的nox浓度满足预设排放标准，满足预设排放标准后，排气经支路通道进入输出通道，而不需要流经后续的载体单元，从而达到降低背压的目的。
23.控制系统1200被配置为根据发动机的工况控制第一阀门1133以及第二阀门1135以控制排气经过最小个数的载体单元1131后从输出通道1120排出，最小个数为可使经过的排气的nox浓度满足预设排放标准的载体单元的最小个数。
24.目前，柴油发动机在不同工况下的排气nox浓度差异很大，比如随着转矩增大，nox浓度会显著增大，同一转速时，高转矩下nox浓度可以达到低转矩下nox浓度的数倍。
25.当发动机处于较大工况时，排气nox浓度较大，此时，需要排气经过较多段数的载体单元1131进行转化净化；同理，当发动机处于较小工况时，排气nox浓度较小，此时，排气只需经过较少段数的载体单元1131进行转化净化即可。
26.这样，排气只需经过必要段数的载体单元1131，即可满足排气的nox排放标准，满
足排气排放标准后，排气经支路通道1134进入输出通道1120，而不需要流经后续的载体单元1131，从而达到降低背压的目的。
27.在一种实施方式中，第一阀门1133以及第二阀门1135初始为关闭状态，上述根据发动机的工况控制第一阀门1133以及第二阀门1135以控制排气经过最小个数的载体单元1131后从输出通道排出，如图2所示，进一步包括：
28.s101、确定当前发动机工况。
29.在一种实施方式中，可以从发动机采集工况参数，如转速参数以及扭矩参数，根据工况参数确定当前发动机工况。
30.s102、确定当前发动机工况下，排气需经过的载体单元的最小个数。
31.在一种实施方式中，可以以当前发动机工况为索引，从预设的发动机工况与在该发动机工况下排气需经过的载体单元的最小个数的对应关系中匹配当前发动机工况下，排气需经过的载体单元的最小个数。
32.其中，控制系统中预先标定了上述对应关系。
33.当然，上述对应关系也可以预先标定在服务器上，如确定了当前发动机工况后，由车载终端从服务器请求上述对应关系,再由该车载终端经车辆内部总线发送给控制系统1200。
34.发动机排出的排气的nox浓度和发动机工况是一一对应的，如工况1下对应nox浓度1，工况2下对应nox浓度2...，在研发阶段，可以在发动机工况1下测试经过不同个数的载体单元后的排气的nox浓度，找到达到国家排放标准的载体单元的最小个数n1，同理，这样可以测试其它各工况下的载体单元的最小个数。
35.s103、根据最小个数，控制相应的第一阀门以及第二阀门打开，使排气经过最小个数的载体单元后从输出通道排出。
36.假设最小个数为4个，载体单元的总数大于4个，此时，控制前3个第一阀门以及第4个第二阀门打开，使排气经过前4个载体单元后从支路通道进入输出通道，而不需要流经后续的载体单元，达到降低背压的目的。
37.在本发明中，对排气经过最小个数的载体单元后从输出通道排出的控制由控制系统1200执行程序代码实现，需要指出的是，可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如java、c 等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“c”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(lan)或广域网(wan)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
38.但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。