一种尾气处理结构及汽车的制作方法

1.本实用新型属于车辆技术领域，更具体地说，是涉及一种尾气处理结构及汽车。


背景技术：

2.柴油机具有热效率高和节油的特性，在车辆技术领域得到了广泛应用。
3.对于柴油机车辆的尾气处理结构，尾气处理结构可以包括氮氧化物捕集器(lnt，即lean no
x trap)，而lnt的内部温度低于190摄氏度时不能正常工作，并且在冬季车辆启动后的怠速工况会需要消耗部分时间后才能使得lnt内部温度高于190摄氏度，因此汽车刚启动时，氮氧化物(即no
x
)的排放量较大、净化效果差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种尾气处理结构，旨在解决或在一定程度上改善现有柴油机车辆的尾气处理结构在车辆低温启动时，对排气中氮氧化物净化效果差的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是，提供一种尾气处理结构，包括进气管、排气管和废气再循环通道；所述排气管上设置有选择性催化还原装置，所述选择性催化还原装置中设有用于催化氢气与氮氧化物进行反应的第一催化剂；所述废气再循环通道一端与所述排气管连通，且二者的连通处位于所述选择性催化还原装置的上游，所述废气再循环通道的另一端与进气管连通；所述废气再循环通道上沿远离所述排气管的方向依次设置有反应器和废气再循环通道阀门，所述废气再循环通道连通有供烃装置，且二者的连通处位于所述反应器与所述废气再循环通道阀门之间，所述反应器包括串接于所述废气再循环通道的反应通道，所述反应通道中设有用于催化烃分解出氢气的第二催化剂。
6.在一种可能的实现方式中，所述供烃装置包括用于提供高压烃的供烃器、用于连通所述供烃器和所述废气再循环通道的供烃管和安装于所述供烃管上、以控制所述供烃管通断的供烃管阀门。
7.在一种可能的实现方式中，所述供烃装置还包括安装在所述供烃管端部的喷头，所述喷头伸入至所述废气再循环通道内，以连通所述废气再循环通道和所述供烃管。
8.在一种可能的实现方式中，所述供烃管阀门集成于所述喷头上。
9.在一种可能的实现方式中，所述反应器还包括用于为所述反应通道加热的加热件。
10.在一种可能的实现方式中，所述反应器为废气再循环冷却器，所述废气再循环冷却器还包括外壳体，所述外壳体具有与发动机冷却液路串接连通的冷却腔，所述冷却腔封闭、围绕于所述反应通道外周或所述反应通道靠近所述排气管一侧的外周。
11.在一种可能的实现方式中，所述冷却腔封闭、围绕于所述反应通道靠近所述排气管一侧的外周，所述外壳体还具有封闭、围绕于所述反应通道靠近所述进气管一侧外周的加热腔；所述反应器还包括用于为所述反应通道加热的加热件，所述加热件设置于所述加
热腔内。
12.在一种可能的实现方式中，所述反应器还包括位于所述外壳体内的密封框，所述密封框包绕于所述反应通道的外周，并分别与所述反应通道和所述外壳体密封相连，以将所述外壳体分隔为所述冷却腔和所述加热腔。
13.在一种可能的实现方式中，所述排气管上还设置有前端尾气处理器以及颗粒捕捉器，所述颗粒捕捉器位于所述选择性催化还原装置的上游，所述前端尾气处理器位于所述颗粒捕捉器的上游，所述废气再循环通道和所述排气管的连通处位于所述前端尾气处理器的下游。
14.本实用新型提供的尾气处理结构，与现有技术相比，通过增设供烃装置以及串接在废气再循环通道并设有第二催化剂的反应器，并在选择性催化还原装置中增设能够在低温下催化氢气与氮氧化物反应的第一催化剂，使排气中的氮氧化物在排气管处于低温时也能够与氢气发生反应而净化，从而减少低温启动时氮氧化物的排放。
15.本实用新型的再一目的是提供一种汽车，包括上述的尾气处理结构。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例提供的尾气处理结构应用时的示意图；
17.图2为图1中反应器的示意图；
18.图3为图2中反应器去除安装法兰后的示意图；
19.图4为图2中反应器去除安装法兰和外壳体后的示意图。
20.图中：
21.100、反应器；110、反应通道；120、加热件；130、外壳体；140、安装法兰；150、进液管；160、出液管；170、密封框；
22.200、空气滤清器；
23.300、进气管；
24.400、压气机；
25.500、中冷器；
26.600、发动机本体；
27.700、涡轮；
28.800、排气管；810、前端尾气处理器；820、颗粒捕捉器；830、选择性催化还原装置；
29.900、供烃装置；910、供烃器；920、供烃管；
30.1000、废气再循环通道；1100、废气再循环通道阀门。
具体实施方式
31.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
32.需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“高度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“头”、“尾”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
或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
33.还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。此外，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
35.请参见图1至图4，现对本实用新型实施例提供的尾气处理结构进行说明。所述的尾气处理结构，包括进气管300、排气管800和废气再循环通道1000。当然这里可以理解的是，本实施例提供的尾气处理结构是应用在汽车上，所以进气管300、排气管800、废气再循环通道1000肯定也是安装在车体上。
36.排气管800上设置有选择性催化还原装置830。这里还应该理解的是，选择性催化还原装置830可以以单独的选择性催化还原装置(scr，即selective catalytic reduction)形式存在，或者以带有选择性催化还原功能的柴油颗粒捕集器(sdpf，即diesel particle filter with scr function)形式才在。
37.废气再循环通道1000上沿远离排气管800的方向依次设置有反应器100和废气再循环通道阀门1100。废气再循环通道1000还连通有供烃装置900，且废气再循环通道1000和供烃装置900的连通处位于反应器100与废气再循环通道阀门1100之间。
38.供烃装置900结构不限，其能够提供甲烷、乙烷或丙烷等烃类结构。反应器100包括串接于废气再循环通道1000中的反应通道110的反应通道110，所谓串接，是指反应通道110实际上将废气再循环通道1000分割为两段，两段通道需要通过反应通道110来连通，就好像反应通道110是串接在两端通道之间。反应通道110中设有用于催化烃类气体分解出氢气的第二催化剂。废气再循环通道阀门1100的关闭后，不会干涉供烃装置900向反应通道110供烃。
39.废气再循环通道1000的一端与反应通道110连通，废气再循环通道1000的另一端与发动机进气排气单元中的进气管300连通。废气再循环通道阀门1100安装(串接)在废气再循环通道1000上，以控制废气再循环通道1000通断。实际上，反应通道110、废气再循环通道1000和废气再循环通道阀门1100就组成了egr(即废气再循环)结构。当然，只有在废气再循环通道阀门1100开启时，反应通道110和废气再循环通道1000才将排气管800和进气管300连通，废气再循环通道阀门1100关闭时，排气管800和进气管300不连通。
40.鉴于氢气在在汽车上的使用与供应并不成熟，本实施例将氢气的供应采用烃类在第二催化剂催化下分裂的方法获得，具体反应是(以甲烷为例)：
41.ch4→
c+2h242.供烃装置900提供的烃类气体流转至反应通道110中后，在反应通道110中第二催化剂的催化下，分解出氢气，氢气随即通过废气再循环通道1000流转至排气管800中。这种
制氢方法，获取氢气的成本较低，而且获取氢气也方便。
43.本实施例的选择性催化还原装置830除了具备常规的scr功能外，选择性催化还原装置830中还设有用于催化氢气与氮氧化物在低于190℃的温度下进行反应的第一催化剂。具体的在第一催化剂催化作用下的(以一氧化氮为例)反应是：
44.h2+no
→
h2o+1/2n245.在第一催化剂的催化作用下，在排气管800处于相对低温时(例如150℃-190℃)，氮氧化物就可以与氢气进行反应从而使氮氧化物得到净化或减少排放，非常适用于汽车刚起步时排气温度较低情况下，对氮氧化物排放物的净化策略。
46.这样，在汽车刚起步(柴油机刚启动)时，排气管800内温度较低，则废气再循环通道阀门1100关闭，供烃装置900向废气再循环通道1000(即反应通道110)供烃，烃在反应通道110分解出氢气，从而为排气管800提供氢气，氢气可与排气管800中的氮氧化物发生反应；在排气管800内温度高于190℃后，废气再循环通道阀门1100开启，废气再循环通道1000和反应通道110就作为egr结构使用。
47.经过本实施例的一些初步的试验，在对某单台试验车依据gb 18352.6-2016的标准方法进行排放试验测试后，发现原技术在这个车上可使得氮氧化物排放控制在36mg/km。使用了本实施例技术可使得这台车的氮氧化物排放控制在28mg/km，实现氮氧化物排放的大幅减少。
48.本实用新型实施例提供的尾气处理结构，与现有技术相比，通过增设供烃装置以及串接在废气再循环通道并设有第二催化剂的反应器，并在选择性催化还原装置中增设能够在低温下催化氢气与氮氧化物反应的第一催化剂，使排气中的氮氧化物在排气管处于低温时也能够与氢气发生反应而净化，从而减少低温启动时氮氧化物的排放。
49.在一些实施例中，请参见图1，事实上，进气管300、增压器的压气机400、中冷器500、发动机本体600、增压器的涡轮700和排气管800依次串接连通就形成发动机进气排气单元，当然，这里应该理解的是，发动机进气排气单元与现有技术一样是安装在车体上，发动机进气排气单元中相邻的各器件可能会使用必要的连接管道(当然，连接管道也是发动机进气排气单元的一部分)进行连通。当然这里还应该理解的是，发动机进气排气单元可能还会包括其他器件(如空气滤清器200等)。本实用新型实施例提供的尾气处理结构就是应用在发动机总成中的发动机进气排气单元上。
50.在一些实施例中，请参见图1至图4，作为供烃装置900的一种具体实现方式，供烃装置900包括供烃器910、用于连通供烃器910和反应通道110的供烃管920以及安装于供烃管920上、以控制供烃管920通断的供烃管阀门。供烃器910，可采用现有技术，其结构不限，能够提供一定压力的烃气即可，当然供烃器910肯定要具有用于存储烃的容器，供烃器910内可以是承装了压缩烃或者具有用于使容器中的烃具有一定压力的产压结构，这个产压结构可以是泵等结构。当然，供烃器910以及供烃管920肯定都安装在车体上。
51.供烃器910通过供烃管920与废气再循环通道1000连通，而且如果供烃管阀门关闭，供烃器910与废气再循环通道1000(或反应通道110)就不能连通。
52.可选地，作为本实施例中废气再循环通道阀门1100和供烃管阀门的一种启闭策略，在排气管800内温度低于190℃时但高于催化氢气与氮氧化物的反应温度时(当然排气管800设有相关的温度传感器)，废气再循环通道阀门1100关闭，供烃管阀门开启，这样可使
低温启动时氮氧化物被反应减排；在排气管800内温度高于190℃后(排气管800中的lnt或doc可以处理氮氧化物)，则废气再循环通道阀门1100开启，供烃管阀门关闭，egr结构工作，排气管800中的部分废气经过egr结构流入到进气管300。
53.在一些实施中，第二催化剂附着(涂覆)在反应通道110的内周壁上。
54.在一些实施例中，请参见图1，作为废气再循环通道阀门1100和供烃管阀门的一种具体形式，废气再循环通道阀门1100和供烃管阀门为电控阀门，其与汽车的ecu电性连接，由ecu控制出废气再循环通道阀门1100和供烃管阀门的启闭状态。ecu可以根据程序策略来控制废气再循环通道阀门1100和供烃管阀门何时开启。
55.在一些实施例中，请参见图1，在供烃装置900包括供烃管920的基础上，供烃装置900还包括喷头，喷头安装在供烃管920的端部，喷头伸入至废气再循环通道1000内，供烃管920通过喷头与废气再循环通道1000连通。当然，废气再循环通道1000上应该设有相应的开口以使喷头能够伸入，相应地，喷头与开口密封连接。喷头的设置，可以使烃更好的扩散至废气再循环通道1000(或者说反应通道110)内，以便于烃气反应分裂出氢气。
56.在一些实施例中，供烃管阀门集成在喷头上。
57.在一些实施例中，请参见图1至图4，反应器100还包括用于为反应通道110加热的加热件120。由于一些第二催化剂(如钪、钇或镧等金属氧化物)需要在一定预设高温下(如400℃左右)才能催化烃分解，所以在烃分解获得氢气时，需要使用加热件120将反应通道110预先加热到预设高温。
58.在一些实施例中，请参见图1至图4，反应器100为egr结构中的废气再循环冷却器，废气再循环冷却器还包括外壳体130，外壳体130具有一个封闭的冷却腔，该冷却腔串接在发动机冷却液路，也就是说发动机冷却液路会流经该冷却腔。发动机冷却液路中的冷却液会给该冷却腔带来冷量。
59.反应通道110的整体或者说反应通道110中沿烃气流动方向的下游部分就处于冷却腔内，即反应通道110的整体或者反应通道110靠近排气管800一侧的部分被冷却腔封闭、包裹着。而且，反应通道110中的气体与冷却腔的冷却液是发生换热作用，所以冷却液被加热，加热后的冷却液流经发动机的时候，也就给发动机加热了。发动机水温在76℃(大概值)以下，温度越低其油耗也越高、排放也越差。反应器100可以让冷却液更快的热起来，进一步的，提高了发动机的效率。
60.在一些实施例中，请参见图1至图4，冷却腔通过进液管150和出液管160与发动机冷却液路串接，进液管150与发动机冷却液路的连通处位于出液管160与发动机冷却液路的连通处的上游。
61.在一些实施例中，请参见图2至图4，在外壳体130设有冷却腔的基础上，作为反应器的一种具体形式，外壳体130还设有封闭的加热腔，当然，加热腔和冷却腔互不连通。反应通道110沿烃气流动方向的上游部分位于加热腔内，反应通道110沿烃气流动方向的下游部分则位于冷却腔内，加热件120设置于加热腔内。
62.由于烃类气在催化剂下需要在高温环境下才能分解出氢气，所以将反应通道110按功能可以一分为二，反应通道110靠近进气管300一侧的部分主要作加热通道，供烃类分解反应用，反应通道110靠近排气管800一侧的部分则作冷却通道用。
63.在一些实施例中，加热件120可以是电阻丝，反应通道110为导热材质，电阻丝缠绕
在反应通道110的外周。
64.在一些实施例中，请参见图2至图4，在外壳体130设有冷却腔和加热腔的基础上，反应器100还包括位于外壳体130内的密封框170，密封框170包绕于反应通道110的外周，并分别与反应通道110和外壳体130密封相连，以将外壳体130分隔为冷却腔和加热腔。
65.在一些实施例中，请参见图2至图4，密封框170可设置为三个，三个密封框170分别设置在反应通道110的上、中、下游位置处，这样三个密封框170就将外壳体130的内腔分隔为加热腔和冷却腔。
66.在一些实施例中，密封框170为陶瓷材质。这样，密封框170具有绝缘和隔热的功能，其能够使反应通道110和(带电的)加热件120的热量和电量不导入到外壳体130上。
67.在一些实施例中，请参见图2，外壳体130的两端呈开口设置，两端的开口处连接有安装法兰140(或者说是法兰连接管)，反应通道110通过两安装法兰140分别与供氢管120和废气再循环通道1000连通。
68.在一些实施例中，请参见图2至图4，反应通道110可以设置为并列设置的多组，各反应通道110间隔设置，每个反应通道110分别与两端的安装法兰140连通。
69.在一些实施例中，请参见图1，所述排气管800上还设置有前端尾气处理器810和颗粒捕捉器820，所述颗粒捕捉器820位于选择性催化还原装置830的上游，前端尾气处理器810位于颗粒捕捉器820的上游。
70.前端尾气处理器810可以为稀燃氮氧化物捕集器(即lnt)或氧化催化器(diesel oxidation catalyst，即doc)。颗粒捕捉器820即dpf(diesel particulate filter)。前端尾气处理器810能够在190℃以上进行氮氧化物的净化处理，但是前端尾气处理器810会对氢气进行消耗，所以废气再循环通道1000和排气管800的连通处应该位于前端尾气处理器810的下游。
71.在一些实施例中，请参见图1，供氢管120和排气管800的连通处位于颗粒捕捉器820和选择性催化还原装置830之间。
72.在一些实施例中，第一催化剂包括铂或钯，当然铂(即pt)和钯(即pd)的混合物也肯定也能够作为第一催化剂。
73.在一些实施例中，第一催化剂具体是铂。在铂的催化作用下，氢气与氮氧化物可以在150℃以上的环境下进行反应，所以可以实现排气管800在190℃以下的环境下进行氮氧化物的减排。
74.在一些实施例中，第一催化剂涂覆在选择性催化还原装置830的孔道的内壁上。选择性催化还原装置830具有设有孔道的载体，通常孔道的内壁上涂覆有v2o5(即五氧化二钒，用于吸附nh3)，在本实施例中，孔道的内壁上不但涂覆v2o5，还涂覆着第一催化剂。
75.在一些实施例中，第二催化剂为包含钪、钇或镧中任意一种金属的金属氧化物。在包含钪、钇或镧的金属氧化物作用下，烃能够在高温下分裂出氢气。
76.在一些实施例中，第二催化剂为la2o3(即三氧化二镧)，在la2o3的催化下，当烃为甲烷时，甲烷能够在400℃左右分裂产生氢气，而且la2o3也有防止积碳的作用。
77.基于同一发明构思，本技术实施例还提供一种汽车，包括上述各实施例中的尾气处理结构。本实用新型实施例提供的汽车因为包括上述实施例中的尾气处理结构，因此具备上述尾气处理结构的所有有益效果。
78.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。