发动机尾气处理系统及车辆
技术领域
本实用新型涉及尾气处理技术领域，更具体地说，涉及一种发动机尾气处理系统及车辆。
背景技术
发动机冷启动时，其产生的尾气温度较低，不能达到SCR(selective catalystreduction，选择性催化还原反应器)的处理温度，导致SCR中的催化剂对NOx的还原反应效率很低，如此就会有部分NOx含量高于排放标准的尾气排放到空气中去，造成空气的污染。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型的第一个目的在于提供一种发动机尾气处理系统，该发动机尾气处理系统可以有效地减少NOx含量高于排放标准的尾气排放到空气中，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述发动机尾气处理系统的车辆。
为了达到上述第一个目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种发动机尾气处理系统，包括前置处理单元和后置处理单元，其中，
所述前置处理单元包括前置管路、加热装置和第一SCR，所述加热装置和第一SCR依次串接在所述前置管路上，且所述加热装置位于所述第一SCR的上游；
所述后置处理单元包括并连设置的后置主管和后置分管，且所述后置分管上串接有第二SCR，且所述后置主管和后置分管的进口均与所述前置管路的出口连通。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，还包括温度探测装置，所述温度探测装置用于探测进入所述前置管路的尾气温度；
所述温度探测装置探测到的温度为T1，当所述T1位于预设温度范围内时，所述加热装置工作；当所述T1不位于预设温度范围内时，所述加热装置停止工作。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，所述前置管路上还设置有第一NOx含量检测器，且所述第一NOx含量检测器位于所述第一SCR的下游；
所述第一NOx含量检测器检测到的NOx含量位于预设含量范围时，发送启动命令，所述后置处理单元还用于接收启动命令后切换至第一工作状态，所述第一工作状态为所述后置主管关闭且所述后置分管导通；
所述第一NOx含量检测器检测到的NOx含量不位于预设含量范围时，发送停止命令，后置处理单元还用于接收启动命令后切换至第二工作状态，所述第二工作状态为所述后置主管导通且所述后置分管关闭。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，所述前置管路上还串接有DOC、DPF和ASC中的一个或任意多个。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，所述前置管路上还串接有DOC，且所述DOC位于所述加热装置的上游。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，所述后置主管和后置分管通过第一三通阀与所述前置管路连通，所述第一三通阀的三个口分别连接所述前置管路的出口、所述后置主管的进口和所述后置分管的进口；和/或，
所述后置处理单元还包括后置总管，所述后置主管的出口和后置分管的出口通过第二三通阀与所述后置总管的进口连通，所述第二三通阀的三个口分别连接所述后置主管的出口、所述后置分管的出口和所述后置总管的进口。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，还包括朗肯循环装置，从所述后置主管和后置分管流出的尾气均进入所述朗肯循环装置的蒸发器中加热工质。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，还包括发电机和蓄电池，所述发电机的动力输入端与所述朗肯循环装置的膨胀机的动力输出端连接；
所述发电机的动力输入端与所述朗肯循环装置的膨胀机的动力输出端之间还连接有调控装置和调速装置；
所述蓄电池还用于给所述加热装置供电。
优选地，上述发动机尾气处理系统中，所述加热装置包括加热体和尾气通道，且所述尾气通道内的尾气能够与所述加热体换热。
一种车辆，包括如上述中任一项所述的发动机尾气处理系统。
本实用新型提供的发动机尾气处理系统主要用于处理发动机的尾气。发动机尾气处理系统包括前置处理单元和后置处理单元。发动机的尾气依次经过前置处理单元和后置处理单元。
其中，前置处理单元包括前置管路、加热装置和第一SCR，加热装置和第一SCR依次串接在前置管路上，并且加热装置位于第一SCR的上游。即前置管路的入口与发动机的尾气出口连通，进入前置管路的尾气先后依次经过加热装置和第一SCR。加热装置能够给进入前置管路内的尾气加热。
后置处理单元包括并连设置的后置主管和后置分管，后置主管和后置分管的进口均与前置管路的出口连通。从前置管路的出口流出的尾气可以进入后置主管或后置分管，后置主管的进口和后置分管的进口都与前置管路的出口连通。后置分管上串接有第二SCR。
应用上述实施例提供的发动机尾气处理系统时，当发动机冷启动产生的尾气温度较低时，发动机的尾气先进入前置管路内，在前置管路内被加热装置加热，加热后的尾气能够达到尿素喷射的温度，加热后的尾气再进入第一SCR中，大大提高了第一SCR中的催化剂对NOx的还原反应效率，进而降低了尾气中NOx的含量。
另外，后置处理单元的后置分管上串接有第二SCR，当第一SCR处理完的尾气中NOx含量不符合排放标准时，可以使从前置管路的出口流出的尾气进入后置分管，进入后置分管的尾气经第二SCR处理后再排出。第二SCR的设置进一步降低了尾气中NOx的含量。
由上可知，本实用新型提高的发动机尾气处理系统中，通过设置加热装置使能够达到尾气尿素喷射的温度，以降低尾气中NOx的含量。另外，通过设置第二SCR，实行尾气可两次经过SCR处理，进一步降低尾气中NOx的含量，从而有效减少NOx含量高于排放标准的尾气排放到空气中。
为了充分利用尾气余热，避免能源浪费，上述发动机尾气处理系统还包括朗肯循环装置，从后置主管和后置分管流出的尾气均进入朗肯循环装置的蒸发器中加热工质。从后置主管和后置分管流出的尾气可以直接进入朗肯循环装置的蒸发器，或者，从后置主管和后置分管流出的尾气还可以流经其它部件后再进入朗肯循环装置的蒸发器，比如从后置主管和后置分管流出的尾气还可以流经后置总管后再进入朗肯循环装置的蒸发器。
与现有技术中的朗肯循环装置相同，上述朗肯循环装置包括冷凝器、蒸发器、膨胀机和工质泵。工质泵提供整个朗肯循环装置的动力和蒸发器所需的蒸发压力。首先，由后置处理单元排出的尾气进入蒸发器，此时尾气的温度还较高，其可将蒸发器中的工质加热蒸发成高温高压的气体，高温高压的气体继而进入膨胀机中。气态工质在膨胀机中膨胀做功对外输出机械能，使得高温高压的气态工质变成压力较低、温度较低的气态工质。在膨胀机中降压降温的工质进入冷凝器中冷凝成液态工质，液态工质再次进入蒸发器以进行循环。该实施例中利用尾气的余热使蒸发器中的工质升温蒸发，有效避免了热量的浪费。
为了达到上述第二个目的，本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括上述任一种发动机尾气处理系统。由于上述的发动机尾气处理系统具有上述技术效果，具有该发动机尾气处理系统的车辆也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施例提供的发动机尾气处理系统的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例提供的发动机尾气处理系统的结构示意图；
图3为本实用新型一种实施例提供的加热装置的剖视图；
图4为本实用新型另一种实施例提供的加热装置的剖视图；
图5为沿图3中A-A的剖视图。
在图1-5中：
1-加热装置、1a-加热体、1b-尾气通道、2-第一SCR、3-第一NOx含量检测器、4-第一三通阀、5-第二三通阀、6-第二SCR、7-第二NOx含量检测器、8-蒸发器、9-膨胀机、10-调控装置、11-调速装置、12-发电机、13-蓄电池、14-回热器、15-工质泵、16-冷凝器。
具体实施方式
本实用新型的第一个目的在于提供一种发动机尾气处理系统，该发动机尾气处理系统可以有效地减少NOx含量高于排放标准的尾气排放到空气中，本实用新型的第二个目的是提供一种包括上述发动机尾气处理系统的车辆。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1-图4，本实用新型提供的发动机尾气处理系统主要用于处理发动机的尾气。发动机尾气处理系统包括前置处理单元和后置处理单元。发动机的尾气依次经过前置处理单元和后置处理单元。
其中，前置处理单元包括前置管路、加热装置1和第一SCR2，加热装置1和第一SCR2依次串接在前置管路上，并且加热装置1位于第一SCR2的上游。即前置管路的入口与发动机的尾气出口连通，进入前置管路的尾气先后依次经过加热装置1和第一SCR2。加热装置1能够给进入前置管路内的尾气加热。
后置处理单元包括并连设置的后置主管和后置分管，后置主管和后置分管的进口均与前置管路的出口连通。从前置管路的出口流出的尾气可以进入后置主管或后置分管，后置主管的进口和后置分管的进口都与前置管路的出口连通。后置分管上串接有第二SCR6。
应用上述实施例提供的发动机尾气处理系统时，当发动机冷启动产生的尾气温度较低时，发动机的尾气先进入前置管路内，在前置管路内被加热装置1加热，加热后的尾气能够达到尿素喷射的温度，加热后的尾气再进入第一SCR2中，大大提高了第一SCR2中的催化剂对NOx的还原反应效率，进而降低了尾气中NOx的含量。
另外，后置处理单元的后置分管上串接有第二SCR6，当第一SCR2处理完的尾气中NOx含量不符合排放标准时，可以使从前置管路的出口流出的尾气进入后置分管，进入后置分管的尾气经第二SCR6处理后再排出。第二SCR6的设置进一步降低了尾气中NOx的含量。
由上可知，本实用新型提高的发动机尾气处理系统中，通过设置加热装置1使能够达到尾气尿素喷射的温度，以降低尾气中NOx的含量。另外，通过设置第二SCR6，实行尾气可两次经过SCR处理，进一步降低尾气中NOx的含量，从而有效减少NOx含量高于排放标准的尾气排放到空气中。
在一具体实施例中，上述发动机尾气处理系统还包括温度探测装置，温度探测装置用于探测进入前置管路的尾气温度。具体地，温度探测装置可以设置在前置管路的进口处。
温度探测装置探测到的温度为T1，当T1位于预设温度范围内时，加热装置1工作；当T1不位于预设温度范围内时，加热装置1停止工作。换言之，当T1位于预设温度范围内时，说明尾气温度较低，此时需要加热装置1工作以给尾气加热使其达到尾气尿素喷射的温度。当T1没有位于预设温度范围内时，说明尾气温度不需要加热便可以达到尾气尿素喷射的温度，此时不需要加热装置1工作。上述预设温度范围可以根据实际情况自行设定，比如低于100℃，在此不作限定。
在本实用新型的第二实施例中，上述发动机尾气处理系统中，前置管路上还设置有第一NOx含量检测器3，并且第一NOx含量检测器3位于第一SCR2的下游。第一NOx含量检测器3用于检测经第一SCR2处理完的尾气中的NOx含量。
当第一NOx含量检测器3检测到的NOx含量位于预设含量范围时，发送启动命令，后置处理单元还用于接收启动命令后切换至第一工作状态，第一工作状态为后置主管关闭且后置分管导通。换言之，当第一NOx含量检测器3检测到的NOx含量位于预设含量范围时，说明经第一SCR2处理完的尾气中的NOx含量仍较高且不符合排放标准，此时后置主管关闭且后置分管导通，经第一SCR2处理完的尾气进入到后置分管中利用第二SCR6继续处理，以进一步降低尾气中NOx的含量。
第一NOx含量检测器3检测到的NOx含量不位于预设含量范围时，发送停止命令，后置处理单元还用于接收启动命令后切换至第二工作状态，第二工作状态为后置主管导通且后置分管关闭。换言之，当第一NOx含量检测器3检测到的NOx含量没有位于预设含量范围时，说明经第一SCR2处理完的尾气中的NOx含量已经符合排放标准，此时后置主管导通且后置分管关闭，尾气直接经后置主管排出，不需要再经第二SCR6处理。
为了进一步处理尾气，前置管路上还串接有DOC、DPF和ASC中的一个或任意多个。其中，DOC(Diesel Oxidation Catalyst，氧化型催化器)可氧化发动机排气中的HC、CO、NO、颗粒表面的可挥发成分。DPF(Diesel Particulate Filter，颗粒捕集器)，其采用过滤材料对排气中的颗粒进行过滤补集，并通过再生技术除去颗粒捕集器内沉积的颗粒。ASC(ammonia slip catalyst，氨捕集器)用于捕集尾气中的NH3。
优选地，前置管路上还串接有DOC，并且DOC位于加热装置1的上游。由于DOC在工作时往往发生氧化反应，可以释放热量，所以在实际设置时，DOC可以优选设置在加热装置1的上游，来自发动机的尾气先由DOC处理后再流入加热装置1中，以充分利用DOC释放的热量。温度探测装置可以设置在DOC与加热装置1之间，以根据温度探测装置检测的数值判断加热装置1是否工作。
为了便于控制，后置主管和后置分管可以通过第一三通阀4与前置管路连通，第一三通阀4的三个口分别连接前置管路的出口、后置主管的进口和后置分管的进口。如此通过控制第一三通阀4的状态可以选择从前置管路排出的尾气进入后置主管或后置分管。当然，后置主管和后置分管上还可以均设置阀门，通过控制后置主管上的阀门和后置分管上的阀门，实现从前置管路排出的尾气进入后置主管或后置分管，在此不作限定。
可选地，后置处理单元还包括后置总管，后置主管的出口和后置分管的出口通过第二三通阀5与后置总管的进口连通，第二三通阀5的三个口分别连接所述后置主管的出口、所述后置分管的出口和后置总管的进口。无论后置主管内的尾气还是后置风管内的尾气均经后置总管排出。
后置总管上可以串接有第二NOx含量检测器7，以实时监测排出的尾气的NOx含量。
为了充分利用尾气余热，避免能源浪费，上述发动机尾气处理系统还包括朗肯循环装置，从后置主管和后置分管流出的尾气均进入朗肯循环装置的蒸发器8中加热工质。从后置主管和后置分管流出的尾气可以直接进入朗肯循环装置的蒸发器8，或者，从后置主管和后置分管流出的尾气还可以流经其它部件后再进入朗肯循环装置的蒸发器8，比如从后置主管和后置分管流出的尾气还可以流经后置总管后再进入朗肯循环装置的蒸发器8，在此不作限定。
与现有技术中的朗肯循环装置相同，上述朗肯循环装置包括冷凝器16、蒸发器8、膨胀机9和工质泵15。工质泵15提供整个朗肯循环装置的动力和蒸发器8所需的蒸发压力。首先，由后置处理单元排出的尾气进入蒸发器8，此时尾气的温度还较高，其可将蒸发器8中的工质加热蒸发成高温高压的气体，高温高压的气体继而进入膨胀机9中。气态工质在膨胀机9中膨胀做功对外输出机械能，使得高温高压的气态工质变成压力较低、温度较低的气态工质。在膨胀机9中降压降温的工质进入冷凝器16中冷凝成液态工质，液态工质再次进入蒸发器8以进行循环。该实施例中利用尾气的余热使蒸发器8中的工质升温蒸发，有效避免了热量的浪费。
为了进一步节约能源，上述有机朗肯循环装置还包括回热器14，从膨胀机9流至冷凝器16的工质与从冷凝器16流至蒸发器8的工质在回热器14中进行热交换。即回热器14中具有两个换热通道，其中一个换热通道串接在膨胀机9与冷凝器16之间，另一个换热通道串接在冷凝器16与蒸发器8之间。来自膨胀机9的低压低温的气态工质进入回热器14中进行回热，然后进入冷凝器16冷凝，变成压力和温度都较低的液态工质。液态工质进入工质泵15，在工质泵15中加压后进入回热器14。相对温度较高的气态工质和温度较低的液态工质在回热器14中进行换热，升温后的液态工质再次进入蒸发器8中加热蒸发，进行下一轮的余热回收循环。
进一步地，上述发动机尾气处理系统还包括发电机12和蓄电池13，发电机12的动力输入端与朗肯循环装置的膨胀机9的动力输出端连接。膨胀机9做机械功以使发电机12发电，将机械能转换为电能，发电机12发电以给蓄电池13充电，实现了能源的最大化利用。
蓄电池13可以用于给加热装置1供电，或者蓄电池13可以给加热装置1、第一NOx含量检测器3、第二NOx含量检测器7、温度探测装置中的一个或多个供电。当然，蓄电池13还可以给车辆的其它部件供电，在此不作限定。
上述实施例中，发电机12的动力输入端与朗肯循环装置的膨胀机9的动力输出端之间还连接有调控装置10和调速装置11。其中，调控装置10主要用于调整膨胀机9与发电机12的传动状态，调速装置11用于调整发电机12的动力输入端与膨胀机9的动力输出端之间的传动比。
如图2-4所示，加热装置1包括加热体1a和尾气通道1b，且尾气通道1b内的尾气能够与加热体1a换热。换言之，加热体1a可以加热尾气通道1b内的尾气，以使尾气升温达到尾气尿素喷射的温度。
如图2所示，加热体1a可以为圆柱状，尾气通道1b环绕圆柱状的加热体1a设置，尾气通道1b的截面为环形。
如图3-4所示，加热体1a可以为片状，加热体1a的数量为多个，相邻的两个片状加热体1a之间形成尾气通道1b。片状加热体1a可以为连续弯折片状，即片状加热体1a的截面为连续W状，以增加换热面积，在此不作限定。
基于上述实施例中提供的发动机尾气处理系统，本实用新型还提供了一种车辆，该车辆包括上述实施例中任意一种发动机尾气处理系统。由于该车辆采用了上述实施例中的发动机尾气处理系统，所以该车辆的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
