用于内燃机的后处理系统的制作方法

文档序号:8497164阅读:557来源:国知局
用于内燃机的后处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于内燃机的后处理系统。所述系统和运行该系统的方法适宜于遵守EUR06法规第二阶段规定的排放标准。
【背景技术】
[0002]已知的是,柴油发动机的后处理系统可以配置有稀燃NOx捕集器(以下也被称为LNT) ο LNT被提供用于捕集包含在废气中的和位于排放管道中的氮氧化物(NOx)。此外,这种后处理系统还通常设置有用于控制颗粒物的柴油微粒过滤器(DPF)。
[0003]LNT是容纳了催化剂(例如铑、铂和钯)以及吸收剂(例如含有元素钡的成分)的催化装置容器,所述吸收剂提供了适合于与包含在废气中的氮氧化物(NOx)相结合的活性部位,以便在装置自身内部捕集氮氧化物。稀燃NOx捕集器必须经历周期性的再生过程,其中,这种再生过程通常用于释放和降低被LNT捕集的氮氧化物(NOx)。
[0004]LNT被循环操作,例如将发动机从稀薄燃烧操作切换至具有过量燃料量的操作、也被称为富集燃烧操作或再生阶段(DeNOx)。在发动机的正常操作中,NOx聚集在催化反应表面上。当发动机切换至富集燃烧操作时,聚集在吸附剂部位上的NOx与废气中的还原剂发生反应并被吸收,并且转化为氮和氨,由此使催化剂的吸收部位再生。
[0005]由于在燃料中硫的存在,LNT会受到硫的毒化,这降低了催化剂对呢的聚集能力。为了恢复废气后处理系统的这种能力需要脱硫(也被称为DeSOx再生或简称为DeSOx)。DeSOx表现为在发动机工作过程中在高温条件下的稀燃气体和富燃气体快速交替(以下称为摆动)。
[0006]用于内燃机的后处理系统的总体设计中装配了处于紧密连接状态下的LNT和柴油微粒过滤器(DPF)(也就是说将后处理装置定位在接近涡轮机出口尾部、排气管初始处),所述后处理系统包括带有稀燃NOx捕集器和微粒过滤器的储罐、在LNT入口处的温度传感器、在LNT出口处的温度传感器、LNT入口处的空气/燃料比传感器、LNT出口处的空气/燃料比传感器和LNT出口处的压力传感器。被统称为再生(也即DeNOx、稀燃DeSOx*富燃DeSOx)的LNT的特殊模式是通过发动机执行器(喷射器、废气回流阀、可变几何涡轮机和其他执行器)实现的,所述执行器利用主要由上述传感器获得的信息移动到专门设定点,以达到所需的燃烧比例。
[0007]稀燃NOx捕集器相对于选择性催化还原反应系统(SCR)来说是成本经济的,所述选择性催化还原反应系统的操作借助了注入发动机排气管道内部的流体催化剂、例如尿素或氨或其组合(通常呈水溶液),以便有助于对还原。另一方面,LNT的效率和诊断非常难以控制,尤其是考虑到由EUR06在其第二阶段所规定的排放标准越来越严格的排放限值,其中,实际上所运行循环被用于排放限值的“使用中合格(In Use Compliance)”资格的获得。

【发明内容】

[0008]因此,需要提供一种新的后处理系统和用于运行稀燃NOx捕集器的方法,所述方法和系统克服了上述弊端,而不需使用更加昂贵的系统、例如选择性催化还原系统。
[0009]本发明的一个实施方式的所要解决的技术问题在于提供了一种用于内燃机、尤其是柴油发动机的后处理系统,和一种用于运行稀燃NOx捕集器的方法,所述方法和系统可以使稀燃NOx捕集器满足不断提高的排放标准。
[0010]本发明的另一个技术问题在于提供了一种用于运行上述方法的设备。
[0011]所述技术问题是通过具有以下技术特征的系统、方法、设备、发动机、计算机程序和计算机程序产品解决的。
[0012]所公开的实施方式提供了一种内燃机的后处理系统,所述内燃机包括至少一个涡轮机和与涡轮机出口相连的排气管,所述后处理系统包括按序列沿排气管布置在的稀燃NOx捕集器和微粒过滤器,所述后处理系统还包括:
[0013]-定位在所述稀燃NOx捕集器上游和所述涡轮机出口下游的空气/燃料比传感器,用于确定在稀燃NOx捕集器中在再生过程中(DeNOx)的空气/燃料比,
[0014]-定位在所述稀燃NOx捕集器下游或所述微粒过滤器下游的NOx传感器,用于确定在稀燃NOx捕集器中的NOx存储和NOx转换,
[0015]-第一器件,用于确定涡轮机温度,
[0016]-第二器件,用于确定在所述稀燃NOx捕集器中在脱硫过程(DeSOx)中的温度,
[0017]其中,用于确定温度的第一器件和第二器件中的至少一个是温度传感器。
[0018]该实施方式的优点在于,系统不需要使用昂贵的用于还原NOx的系统、例如选择性催化还原系统,并且与此同时,该系统还是能被控制用于得到所需的效率而且满足根据EUR06排放标准在其第二阶段的新规定的后处理系统,其中,实际上所运行的循环被用于“In Use Compliance” 资格的获得。
[0019]根据另一种实施方式,所述稀燃NOx捕集器和所述微粒过滤器被紧密地与涡轮机出口相连。
[0020]该实施方式的优点在于,催化转化器定位在发动机排气歧管附近。这种后处理系统由于其邻近发动机而加热迅速,并且通过燃尽来自极富集混合物(extra-rich mixture)(用于起动冷态发动机)的碳氢化合物来降低冷态发动机的排放。此外,整体发动机的尺寸还可以通过这种后处理结构而降低。
[0021]根据另一种实施方式,在稀燃NOx捕集器的入口还设有用于检测温度的器件。
[0022]该实施方式的优点在于,可以通过传感器直接检测LNT入口处的温度,或者ECU(电子处理单元)可以使用温度计算模块来确定,无论何种情况后者都是可用的而且可以通过可靠的方式被校准。
[0023]本申请的另一种实施方式提供了一种用于运行在废气后处理系统中的稀燃NOx捕集器的方法,其中,所述方法包括以下步骤:
[0024]-计算作为由发动机燃烧所产生的NOx量和通过NOx传感器在稀燃NOx捕集器下游测得的NOx测量值的函数的在稀燃NOx捕集器中的NOx聚集量,
[0025]-计算作为NOx的聚集量的函数的排气管处NOx排放量,
[0026]-如果排气管处NOx排放量超过NOx量的极限,并且由涡轮机温度传感器所提供的温度值高于第一温度极限值且由在稀燃NOx捕集器下游的温度传感器所提供的温度值高于第二温度极限值,则要求进行再生过程(DeNOx),
[0027]-通过使用由定位在稀燃NOx捕集器上游的空气/燃料比传感器所提供的空气/燃料比值和NOx传感器来控制所述再生过程,所述空气/燃料比要低于空气/燃料比的极限值。
[0028]由此,公开了一种用于实现运行稀燃NOx捕集器的方法的设备,所述设备包括:
[0029]-第一装置,用于计算作为由发动机燃烧所产生的NOx量和通过NOx传感器在稀燃NOx捕集器下游测得的NOx测量值的函数的在稀燃NOx捕集器中的NOx聚集量,
[0030]-第二装置,用于计算作为NOx的聚集量的函数的排气管处NOx排放量,
[0031]-第三装置,用于在排气管处NOx排放量超过NOx量的极限,并且由涡轮机温度传感器所提供的温度值高于第一温度极限值且由在稀燃NOx捕集器下游的温度传感器所提供的温度值高于第二温度极限值的情况下,要求进行再生过程(DeNOx),
[0032]-第四装置,用于通过使用由定位在稀燃NOx捕集器上游的空气/燃料比传感器所提供的空气/燃料比值和NOx传感器来控制所述再生过程,所述空气/燃料比要低于空气/燃料比的极限值。
[0033]该实施方式的优点在于,所述方法提供了一种用于管理稀燃NOx捕集器的方法,以便得到所需的效率并符合根据EUR06第二阶段的排放标准的规定。
[0034]另一种实施方式提供了包含根据上述实施方式之一所述的后处理系统的内燃机。
[0035]
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