一种三元催化器热管理系统技术方案

本发明专利技术公开了一种三元催化器热管理系统，应用于天然气发动机，包括用于排出所述天然气发动机燃烧所产生的废气的排气尾管，排气尾管上设置有涡轮机和三元催化器，排气尾管上设置有用于对排气尾管内的废气进行加热的燃烧器，且燃烧器位于三元催化器的上游；燃烧器的取气口通过取气管与天然气发动机的进气总管连接，取气管上设置有储气罐、位于储气罐上游的第一单向阀、位于储气罐下游的电磁阀和第二单向阀。该热管理系统，通过燃烧器内的点火器点火燃烧，增加了三元催化器上游的废气的温度，继而避免了三元催化器低温排放的问题；通过对排气温度的高温、恒温控制以及废气流量的加大，能够加快三元催化器的老化模拟，减少资源的占用。

【技术实现步骤摘要】
一种三元催化器热管理系统
本专利技术涉及热管理
，尤其涉及一种三元催化器热管理系统。
技术介绍
随着国六排放法规的实施，对排放限值以及排放控制装置的耐久性都有了明确要求，如何控制排放以及如何制定有效的排放控制装置耐久试验成为了企业的一项重要课题。对于国六当量天然气发动机而言，三元催化器是唯一的排放控制装置，其催化效率直接决定了发动机的排放水平，对于三元催化器的耐久考核是保证排放耐久最有效的措施。当前，为了降低三元催化器贵金属用量以削减成本，在瞬态控制策略上进行了极大的调整，但最低贵金属用量仍受限于低温排放以及排放耐久要求。因此，解决低温排放问题以及实施精准有效的耐久考核，是进一步降低三元催化器贵金属用量的首要任务。对于非老化三元催化器，低温排放直接取决于载体温度，载体温度越高催化器效率越高，排放越低。采用电加热格栅或者控制背压的方法能够提高载体温度，但效果有限，并且精准性差。三元催化器的耐久考核，如果靠时间累积进行评估，则资源占用过多，因此快速老化就显得极为重要。目前，快速老化方法有高温炉老化、持续高温热气洗涤以及台架特殊循环等，前两种方法能模拟高温老化，但无法评估空燃比交替冲击、催化剂中毒、反应产物堵塞微孔通道和机械振动等对老化的影响，而台架特殊循环对发动机有损伤，并且不能对温度有效控制，无法进行有效耐久考核。综上所述，如何解决三元催化器低温排放和耐久考核占用资源多，模拟不准确的问题已经成为本领域技术人员亟需解决的技术难题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三元催化器热管理系统，以解决三元催化器低温排放和耐久考核占用资源多，模拟不准确的问题。为了实现上述目的，本专利技术提供了一种三元催化器热管理系统，应用于天然气发动机，包括用于排出所述天然气发动机燃烧所产生的废气的排气尾管，所述排气尾管上设置有增压器的涡轮机和三元催化器，所述排气尾管上设置有用于对所述排气尾管内的废气进行加热的燃烧器，且所述燃烧器位于所述三元催化器的上游；所述燃烧器的取气口通过取气管与天然气发动机的进气总管连接，所述取气管上设置有储气罐、位于所述储气罐上游的第一单向阀、位于所述储气罐下游的电磁阀和位于所述电磁阀下游的第二单向阀。优选地，还包括微控制单元和设置在所述三元催化器上的载体温度传感器；当载体温度传感器检测的温度值低于预设温度范围时，所述微控制单元控制所述电磁阀开启，并控制所述燃烧器的点火器启动点火。优选地，还包括与所述微控制单元信号连接的失火传感器，所述失火传感器设置在所述燃烧器上用于检测所述燃烧器是否失火。优选地，所述燃烧器偏离所述排气尾管的流体通道布置。优选地，所述燃烧器为阵列布置的微细管结构。优选地，所述增压器为配备有废气调节阀的涡轮增压器，所述废气调节阀安装于所述涡轮机上且用于调节所述涡轮机中旁通通道的开度，所述旁通通道用于短接所述涡轮机的废气流道。优选地，所述微控制单元与所述电控制单元建立连接，且所述微控制单元与所述电控制单元能够实现状态信息的互换。优选地，所述取气管上还设置有用于短接所述第一单向阀和所述储气罐的短接管路。相比于
技术介绍
介绍内容，上述三元催化器热管理系统，应用于天然气发动机，包括用于排出天然气发动机燃烧所产生的废气的排气尾管，排气尾管上设置有增压器的涡轮机和三元催化器，排气尾管上设置有用于对排气尾管内的废气进行加热的燃烧器，且燃烧器位于三元催化器的上游；燃烧器的取气口通过取气管与天然气发动机的进气总管连接，取气管上设置有储气罐、位于储气罐上游的第一单向阀、位于储气罐下游的电磁阀和位于电磁阀下游的第二单向阀。该三元催化器热管理系统，在实际应用过程中，一方面可以解决三元催化器低温排放的问题，具体过程为：当三元催化器内的载体温度低于预设温度范围时，电磁阀开启，可燃混合气经由取气管的第一单向阀和储气罐进入燃烧器内，经由燃烧器内的点火器点火燃烧，增加了三元催化器上游的废气的温度，继而避免了三元催化器低温排放的问题，并且由于取气管所取可燃混合气直接来自于进气总管，该处的可燃混合气为当量可燃混合气，不会造成空燃比变化，当量可燃混合气在燃烧器中燃烧充分，提升排气温度显著，同时不会引起空燃比偏离三元催化器的窗口值，因此可显著改善三元催化器的催化效率，并降低排放；需要说明的是，由于天然气发动机低负荷运行，进气总管中的混合气压力低，此时并不能形成有效压差，因此没有可燃混合气进入到燃烧器中燃烧；但由于储气罐的存在，当天然气发动机在中高负荷运行时，可以将部分可燃混合气储存在储气罐中，以供低负荷工况下三元催化器的载体温度较低时使用；另一方面，当需要对三元催化器进行耐久考核时，直接开启电磁阀使得燃烧器持续工作，加大三元催化器的废气流量，同时提高排气温度，使得三元催化器能够快速老化，由于可燃混合气直接来自于进气总管中的当量可燃混合气，空燃比符合三元催化器的窗口值，同时不影响发动机正常的瞬态变工况运行，老化模拟更加贴近真实情况。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的三元催化器热管理系统的原理结构示意图。上图1中，进气管1、压气机2、进气中冷器3、燃气通道4、进气总管5、天然气发动机6、取气管7、EGR阀8、EGR中冷器9、三元催化器10、失火传感器11、第二单向阀12、燃烧器13、涡轮机14、排气总管15、第一单向阀16、载体温度传感器17、点火器18、储气罐19、电控制单元20、微控制单元21、电磁阀22。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种三元催化器热管理系统，以解决三元催化器低温排放和耐久考核占用资源多，模拟不准确的问题。为了使本领域的技术人员更好地理解本专利技术提供的技术方案，下面将结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种三元催化器热管理系统，应用于天然气发动机，包括用于排出所述天然气发动机燃烧所产生的废气的排气尾管，排气尾管上设置有增压器的涡轮机14和三元催化器10，排气尾管上设置有用于对排气尾管内的废气进行加热的燃烧器13，且燃烧器13位于三元催化器10的上游；燃烧器10的取气口通过取气管7与天然气发动机的进气总管5连接，取气管7上设置有储气罐19、位于储气罐19上游的第一单向阀16、位于储气罐19下游的电磁阀22和位于电磁阀22下游的第二单向阀12。该三元催化器热管理系统，在实际应用过程中，一方面可以解决三元催化器低温排放的问题，具体过程为：当三元催化器内的载体温度低于预设温度范围时，电磁阀开启，可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种三元催化器热管理系统，应用于天然气发动机，包括用于排出所述天然气发动机燃烧所产生的废气的排气尾管，所述排气尾管上设置有增压器的涡轮机(14)和三元催化器(10)，其特征在于，所述排气尾管上设置有用于对所述排气尾管内的废气进行加热的燃烧器(13)，且所述燃烧器(13)位于所述三元催化器(10)的上游；所述燃烧器(10)的取气口通过取气管(7)与天然气发动机的进气总管(5)连接，所述取气管(7)上设置有储气罐(19)、位于所述储气罐(19)上游的第一单向阀(16)、位于所述储气罐(19)下游的电磁阀(22)和位于所述电磁阀(22)下游的第二单向阀(12)。/n

【技术特征摘要】
1.一种三元催化器热管理系统，应用于天然气发动机，包括用于排出所述天然气发动机燃烧所产生的废气的排气尾管，所述排气尾管上设置有增压器的涡轮机(14)和三元催化器(10)，其特征在于，所述排气尾管上设置有用于对所述排气尾管内的废气进行加热的燃烧器(13)，且所述燃烧器(13)位于所述三元催化器(10)的上游；所述燃烧器(10)的取气口通过取气管(7)与天然气发动机的进气总管(5)连接，所述取气管(7)上设置有储气罐(19)、位于所述储气罐(19)上游的第一单向阀(16)、位于所述储气罐(19)下游的电磁阀(22)和位于所述电磁阀(22)下游的第二单向阀(12)。


2.如权利要求1所述的三元催化器热管理系统，其特征在于，还包括微控制单元(21)和设置在所述三元催化器(10)上的载体温度传感器(17)；
当载体温度传感器(17)检测的温度值低于预设温度范围时，所述微控制单元(21)控制所述电磁阀(22)开启，并控制所述燃烧器(13)的点火器(18)启动点火。


3.如权利要求2所述的三元催化器热管理系统，其特征在于，还包括与所述微控制单元(21)信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志刚，谭海亮，李亮，刘锡庆，赵晓，张屹，
申请(专利权)人：潍柴动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37