本发明专利技术涉及内燃机节能减排与控制领域，具体为一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法，包括发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化系统和控制系统，本发明专利技术利用有机朗肯循环余热回收装置实现了三元催化器入口温度的调节和控制，在天然气发动机的全工况范围内将三元催化器入口温度控制在对污染物实现99％转化率对应的最低温度点以上20℃，从而有助于降低三元催化器的热负荷，减缓贵金属催化剂的老化速率，降低三元催化器内部贵金属涂敷量，实现部分天然气发动机排气余热能的回收利用，提高天然气发动机系统的综合热效率。统的综合热效率。统的综合热效率。
【技术实现步骤摘要】
一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法
[0001]本专利技术涉及内燃机节能减排与控制领域，具体为一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法。
技术介绍
[0002]三元催化技术由于其在当量混合气条件下可持续实现对一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物高效转化的同时，相比于选择性催化还原装置能够更有效的控制实际驾驶排放，从而在国六阶段的轻型和重型天然气车上被普遍采用。三元催化技术是依靠其载体表面所覆盖的铂、铑、钯贵金属作为催化剂来催化发动机排气中的一氧化碳、甲烷及氮氧化物等污染物分别发生氧化、还原反应以达到净化排气的作用，因此，贵金属的活性直接决定了三元催化系统减排的性能，由于贵金属催化剂在长期使用过程中会出现由于温度过高、硫、铅、磷、锌元素氧化及表面积碳造成贵金属老化的情况，使三元催化器对污染物的转化率大幅降低，因此，贵金属老化问题自三元催化技术投入使用起就一直受到业界的广泛关注和研究，其中，由于发动机排气温度过高导致的热老化更是当前三元催化系统老化研究的重点，相比其他燃料发动机，天然气发动机的排气温度更高，因此，装备于天然气发动机的三元催化系统面临着更严峻的贵金属热老化挑战，主要表现在：(1)高温排气导致三元催化器上的贵金属涂层发生不可逆的氧化反应，直接影响碳氢化合物、一氧化碳以及氮氧化物的转化率；(2)贵金属涂层会被高温排气烧结，导致贵金属催化剂的微观结构发生改变，从而不仅会导致其催化性能大幅下降，而且会造成发动机排气背压升高，进而影响发动机动力性。当前，应对三元催化系统热老化问题的主流解决方案是在其蜂窝状陶瓷载体上涂敷过量的贵金属，以在排放法规要求的有效寿命周期(国四、五、六标准分别要求8、16、20万公里内排放控制装置的有效性)内确保车辆仍能达到法规限制需求。该技术虽然能够弥补老化带来的性能衰减，但会带来资源的过度消耗和成本的大幅增加。
技术实现思路
[0003](一)解决的技术问题
[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种监测灵敏，监测准确的耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法。
[0005](二)技术方案
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法，包括发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化系统和控制系统，所述发动机系统包括天然气发动机以及排气管路，所述有机朗肯循环系统包括工质泵、蒸发器、膨胀机、发电机、冷凝器、冷却水泵、散热器、有机工质储液罐、冷却介质储液罐、有机工质管路、发动机排气管路及冷却介质管路，所述排气管路包括第一排气管路以及第二排气管路，所述第一排气管路与蒸发器相连，使得天然气发动机原排先进入蒸
发器降温，随后进入三元催化系统；所述第二排气管路旁通蒸发器直接通往三元催化系统，使得天然气发动机原排能够直接进入三元催化系统净化，所述有机工质管路主要连接有机工质储液罐、工质泵、蒸发器、膨胀机以及冷凝器，以实现有机工质在有机朗肯循环中的流动；所述发动机排气管路用于连接蒸发器和三元催化系统，以实现发动机排气经蒸发器换热降温后流入三元催化系统，所述冷却介质管路用于连接冷却介质储液罐、冷却水泵、冷凝器以及散热器，以实现冷却介质在冷凝有机工质乏汽过程中的循环流动，所述三元催化系统包括三元催化器以及第四排气管路，所述第四排气管路与三元催化器出口相连，用于净化后的天然气发动机排气排入大气，所述控制系统包括转速传感器、发动机进气质量流量传感器、冷却介质质量流量传感器、第一温度传感器、电控节流阀、控制单元以及变频器，所述转速传感器、发动机进气质量流量传感器、冷却介质质量流量传感器、第二温度传感器、电控节流阀、控制单元以及变频器之间通过系统线路连接。
[0007]进一步的，本专利技术改进有，所述发动机排气管路分别连接第一排气管路的进口和第二排气管路的进口，所述第一排气管路的出口连接蒸发器的排气进口，所述第二排气管路的出口连接三元催化器的进口。
[0008]进一步的，本专利技术改进有，所述有机工质储液罐的出口连接工质泵的进口，所述工质泵得到出口连接蒸发器的工质进口，所述蒸发器的工质出口连接到膨胀机，所述膨胀机与发电机同轴连接，所述膨胀机的出口连接到冷凝器的工质进口，所述冷凝器的工质出口连接到有机工质储液罐的进口，以上各部件之间全部通过有机工质管路连接。
[0009]进一步的，本专利技术改进有，所述冷却介质储液罐的出口连接到冷却水泵的进口，所述冷却水泵的出口连接到冷凝器的冷却介质进口，所述冷凝器的冷却介质出口连接到散热器的进口，所述散热器的出口连接到冷却介质储液罐的进口，以上各部件通过冷却介质管路连接。
[0010]进一步，本专利技术改进有，所述蒸发器上设有第三排气管路，所述三元催化器上设有第四排气管路，所述蒸发器的烟气出口连接第三排气管路的进口，所述第三排气管路的出口连接到三元催化器的进口。
[0011]进一步的，本专利技术改进有，所述控制系统各部件的连接关系为，所述发动机进气质量流量传感器布置在天然气发动机的进气道节气门前，所述转速传感器安装于天然气发动机机体上，与转速传感器配合使用的齿盘预先加工在天然气发动机的曲轴轴肩上，所述冷却介质质量流量传感器布置在冷凝器的工质入口处，所述第二温度传感器布置在第一排气管路上，且位于有机朗肯循环系统的入口上游，所述第一温度传感器布置在第三排气管路上，且位于三元催化系统的入口处，所述电控节流阀布置在第二排气管路上，所述变频器分别连接工质泵和冷却水泵，以上各电子元件分别通过相应系统线路连接至控制单元。
[0012](三)有益效果
[0013]与现有技术相比，本专利技术提供了一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法，具备以下有益效果：
[0014]本专利技术利用有机朗肯循环余热回收装置实现了三元催化器入口温度的调节和控制，在天然气发动机的全工况范围内将三元催化器入口温度控制在对污染物实现99％转化率对应的最低温度点以上20℃，从而有助于降低三元催化器的热负荷，减缓贵金属催化剂的老化速率，降低三元催化器内部贵金属涂敷量，实现部分天然气发动机排气余热能的回
收利用，提高天然气发动机系统的综合热效率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术结构示意图；
[0016]图中：1、天然气发动机；2、蒸发器；3、膨胀机；4、发电机；5、冷凝器；6、有机工质储液罐；7、工质泵；8、冷却水泵；9、散热器；10、冷却介质储液罐；11、三元催化器；12、控制单元；13、发动机排气管路；14、有机工质管路；15、冷却介质管路；16、发动机进气质量流量传感器；17、转速传感器；18、冷却介质质量流量传感器；19、第一排气管路；20、第一温度传感器；21、电控节流阀；22、变频器；23、第二温度传感器；24、第二排气管路；25、第三排气管路；26、第四排气管路；
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法，其特征在于，包括发动机系统、有机朗肯循环系统、三元催化系统和控制系统，所述发动机系统包括天然气发动机(1)以及排气管路，所述有机朗肯循环系统包括工质泵(7)、蒸发器(2)、膨胀机(3)、发电机(4)、冷凝器(5)、冷却水泵(8)、散热器(9)、有机工质储液罐(6)、冷却介质储液罐(10)、有机工质管路(14)、发动机排气管路(13)及冷却介质管路(15)，所述排气管路包括第一排气管路(19)以及第二排气管路(24)，所述第一排气管路(19)与蒸发器(2)相连，使得天然气发动机(1)原排先进入蒸发器(2)降温，随后进入三元催化系统；所述第二排气管路(24)旁通蒸发器(2)直接通往三元催化系统，使得天然气发动机(1)原排能够直接进入三元催化系统净化，所述有机工质管路(14)主要连接有机工质储液罐(6)、工质泵(7)、蒸发器(2)、膨胀机(3)以及冷凝器(5)，以实现有机工质在有机朗肯循环中的流动；所述发动机排气管路(13)用于连接蒸发器(2)和三元催化系统，以实现发动机排气经蒸发器(2)换热降温后流入三元催化系统，所述冷却介质管路(15)用于连接冷却介质储液罐、冷却水泵(8)、冷凝器(5)以及散热器(9)，以实现冷却介质在冷凝有机工质乏汽过程中的循环流动，所述三元催化系统包括三元催化器(11)以及第四排气管路(26)，所述第四排气管路(26)与三元催化器(11)出口相连，用于净化后的天然气发动机(1)排气排入大气，所述控制系统包括转速传感器(17)、发动机进气质量流量传感器(16)、冷却介质质量流量传感器(18)、第一温度传感器(20)、电控节流阀(21)、控制单元(12)以及变频器(22)，所述转速传感器(17)、发动机进气质量流量传感器(16)、冷却介质质量流量传感器(18)、第二温度传感器(23)、电控节流阀(21)、控制单元(12)以及变频器(22)之间通过系统线路连接。2.根据权利要求1所述的一种耦合有机朗肯循环余热回收利用系统的三元催化系统热老化改善方法，其特征在于，所述发动机排气管路(13)分别连接第一排气管路(19)的进口和第二排气管路(24)的进口，所述第一排气管路(19)的出口连接蒸发器(2)的排气进口，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：王崇尧，王欣，葛蕴珊，郝利君，谭建伟，张孟珠，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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