具有烴稀燃NOx催化劑的排氣處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng)包括適于接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的主排氣通路。側(cè)分支和主排氣通路連通。再生單元位于側(cè)分支內(nèi)，用于燃燒燃料和加熱流過主排氣通路的排氣。稀燃NOx催化劑位于主排氣通路內(nèi)并在再生單元的下游。還原劑噴射器位于再生單元的下游和稀燃NOx催化劑的上游，以將還原劑顆粒噴射到排氣流中?？刂破鞑僮髟偕鷨卧栽黾优艢獾臏囟纫约安僮鬟€原劑噴射器以降低稀燃NOx催化劑中的NOx。
【專利說明】具有烴稀燃NOx催化劑的排氣處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開總地來(lái)說涉及一種用于處理排放氣體的系統(tǒng)。更具體地說，討論一種用于提高烴稀燃NOx催化劑的上游的排放氣體溫度的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]為了試圖減少內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)排放到大氣中的NOx和顆粒物的量，已經(jīng)開發(fā)若干排氣后處理裝置。當(dāng)進(jìn)行柴油燃燒處理時(shí)，特別需要排氣后處理系統(tǒng)。用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的典型后處理系統(tǒng)可包括柴油顆粒過濾器(DPF)、選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、烴(HC)噴射器和柴油氧化催化劑(DOC)中的一個(gè)或多個(gè)。
[0003]在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，DPF采集從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的煙灰并減少顆粒物(PM)的排放。隨著時(shí)間的推移，DPF裝滿并開始堵塞。為了進(jìn)行適當(dāng)?shù)牟僮?，要求?duì)DPF中所采集的煙灰周期性再生或氧化。為了再生DPF，需要排氣流中相對(duì)較高的排氣溫度以及足量氧氣來(lái)氧化過濾器中采集的煙灰。
[0004]通常使用DOC來(lái)產(chǎn)生熱，以再生裝載煙灰的DPF。當(dāng)烴(HC)以等于或高于特定的起燃溫度被噴射在DOC上時(shí)，HC會(huì)氧化。該反應(yīng)是高度放熱的，在起燃期間排放氣體被加熱。被加熱的排放氣體被用來(lái)再生DPF。
[0005]然而，在許多發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下，排放氣體沒有足夠的熱，不能達(dá)到約300°C的DOC起燃溫度。這樣，DPF再生不會(huì)被動(dòng)地發(fā)生。此外，NOx吸收器和選擇性催化還原系統(tǒng)通常要求最低的排氣溫度，以正常工作。
[0006]可以提供燃燒器來(lái)加熱在各種后處理裝置上游的排氣流。已知的燃燒器已經(jīng)成功地提高用于汽車使用的內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度。由于其尺寸和成本，一些原始設(shè)備制造商拒絕使用現(xiàn)有的燃燒器。此外，包括內(nèi)燃機(jī)車、固定發(fā)電廠、船舶等的其他應(yīng)用可配備有相對(duì)較大的柴油機(jī)壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)。來(lái)自較大的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣質(zhì)量流量可能會(huì)超過通常提供給燃燒器的最大流量的10倍。盡管可以增加燃燒器的尺寸來(lái)解決所增加的排氣質(zhì)量流量，但與此解決方案相關(guān)的成本、重量和封裝顧慮可能是不可接受的。因此，在本領(lǐng)域中存在對(duì)于配備有烴稀燃NOx催化劑的排氣處理系統(tǒng)以及裝置增加從發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的排氣的溫度同時(shí)最低限度地影響排氣系統(tǒng)的成本、重量、尺寸和性能的需求。還可能需要最低限度地影響和使用燃燒器相關(guān)的壓力降和/或背壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本部分提供公開的總的概要，并不是其全部范圍或所有特征的全面披露。
[0008]—種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng)包括適于接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的主排氣通路。側(cè)分支和主排氣通路連通。再生單元位于側(cè)分支內(nèi)，用于燃燒燃料和加熱流過主排氣通路的排氣。稀燃NOx催化劑位于主排氣通路內(nèi)并在再生單元的下游。還原劑噴射器位于再生單元的下游和稀燃NOx催化劑的上游，以將還原劑顆粒噴射到排氣流中?？刂破鞑僮髟偕鷨卧栽黾优艢獾臏囟纫约安僮鬟€原劑噴射器以降低稀燃NOx催化劑中的NOx。
[0009]一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng)包括用于燃燒燃料和加熱流過排氣通路的排氣的燃燒器。稀燃NOx催化劑位于排氣通路內(nèi)并在燃燒器的下游。還原劑噴射器位于燃燒器的上游和稀燃NOx催化劑的上游，以噴射還原劑顆粒到排氣流中?？刂破鞑僮魅紵饕栽黾优艢獾臏囟纫约安僮鲊娚淦饕越档拖∪糔Ox催化劑中的NOx。
[0010]一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng)包括用于燃燒燃料和加熱流過排氣通路的排氣的燃燒器。稀燃NOx催化劑位于排氣通路內(nèi)直接接收在穿過另一催化劑之前由燃燒器加熱的排氣。烴噴射器位于燃燒器的下游和稀燃NOx催化劑的上游，以噴射烴到排氣流中。控制器操作燃燒器以增加排氣的溫度到用于燃燒位于稀燃NOx催化劑內(nèi)的活性部位的積碳的預(yù)定大小。
[0011]從這里提供的描述，進(jìn)一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。本概要中的描述和具體示例僅旨在用于說明的目的，而并非旨在限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]這里描述的附圖僅用于例示所選擇的實(shí)施例，而不是所有可能的實(shí)施方式，并且不旨在限制本公開的范圍。
[0013]圖1是描繪用于控制來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的溫度的系統(tǒng)的示意圖；
[0014]圖2是圖1中描繪的排氣后處理系統(tǒng)的包括微型再生單元的一部分的側(cè)剖視圖；
[0015]圖3是可替代的再生單元的剖視圖；
[0016]圖4是可替代的再生單元的剖視圖；
[0017]圖5是包括分流器的發(fā)動(dòng)機(jī)后處理系統(tǒng)的剖視圖；
[0018]圖6是包括分流器的后處理系統(tǒng)的透視圖；
[0019]圖7是另一種可替代的再生單元的一部分的局部透視圖；
[0020]圖8是另一種可替代的再生單元的剖視圖；
[0021]圖9至圖13是描繪再生單元的可替代的入口管部分的透視圖；
[0022]圖14是描繪另一種可替代的排氣后處理系統(tǒng)的剖視圖；
[0023]圖15至圖19描繪包括再生單元和烴稀燃NOx催化劑的可替代的排氣后處理系統(tǒng)；和
[0024]圖20和圖21描繪包括燃燒器和烴稀燃NOx催化劑的可替代的排氣后處理系統(tǒng)。
[0025]在整個(gè)附圖的幾個(gè)視圖中，對(duì)應(yīng)的附圖標(biāo)記指代對(duì)應(yīng)的部分。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面將參考附圖更完整地描述示例實(shí)施例。
[0027]圖1描繪用于處理由示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)12向主排氣通路14輸出的排氣的排放氣體后處理系統(tǒng)10。進(jìn)氣通道16被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12，以向其提供燃燒空氣。渦輪增壓器18包括位于排氣流中的從動(dòng)構(gòu)件(未示出)。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，排氣流會(huì)導(dǎo)致從動(dòng)構(gòu)件旋轉(zhuǎn)并在進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12之前提供壓縮空氣到進(jìn)氣通道16。
[0028]排氣后處理系統(tǒng)10還包括位于渦輪增壓器18的下游和若干排氣后處理裝置的上游的微型再生單元26。在圖1描繪的示例性后處理系統(tǒng)中，后處理裝置包括烴噴射器28、柴油氧化催化劑30和柴油顆粒過濾器32。
[0029]再生單元26位于系統(tǒng)10的與主排氣通路14連通的側(cè)分支部分34內(nèi)。再生單元26可被用于將通過通路14的排氣加熱到將增強(qiáng)D0C30的效率并允許DPF32再生的升高的溫度。
[0030]再生單元26可包括用于噴射合適的燃料和氧化物的一個(gè)或多個(gè)噴射器36。燃料可包括氫氣或烴。噴射器36可以被構(gòu)造為如圖1所示的噴射燃料和氧化物的組合噴射器，或者可以包括用于燃料和氧化物的單獨(dú)的噴射器(圖11)?？刂颇K38被提供，以使用任何合適的處理器、傳感器、流量控制閥、電動(dòng)線圈等監(jiān)控和控制通過噴射器36的流動(dòng)和第一點(diǎn)火器42的燃料的點(diǎn)火。
[0031]再生單元26包括被構(gòu)造為裝配式金屬部件的多片組件的殼體50。殼體50包括入口管52、圓筒形主體54和出口管56。入口頭58被固定到入口管52。入口頭58被固定到側(cè)分支部分34并包圍它的端部中的一個(gè)。其他單片或多片入口組件也被認(rèn)為在本公開的范圍之內(nèi)。在側(cè)分支部分34的內(nèi)表面64和殼體50的外表面之間的空間中存在環(huán)形體積62。
[0032]噴射器座65被固定到入口管52和/或入口頭58，以提供用于噴射器36的連接機(jī)構(gòu)。噴射器36的噴嘴部分66延伸進(jìn)入進(jìn)口管52，使得霧化的燃料可以被噴射在至少部分地由主體54的內(nèi)圓柱表面70限定的主燃燒室68內(nèi)。噴射器36包括燃料入口 72和空氣入口 74。燃料入口 72與包括由燃料管86相互連接的燃料箱78、燃料過濾器80、燃料泵82和燃料塊84的燃料輸送系統(tǒng)76連通。燃料輸送系統(tǒng)76的部件的操作有選擇地提供烴到噴射器36。
[0033]二次空氣系統(tǒng)90包括二次空氣過濾器92和MAF傳感器94。壓縮機(jī)96接收通過二次空氣過濾器92和MAF傳感器94的空氣。壓縮機(jī)96可包括增壓器、渦輪增壓器或獨(dú)立的電動(dòng)壓縮機(jī)的一部分。來(lái)自壓縮機(jī)96的輸出被提供給空氣入口 74。當(dāng)需要排氣加熱時(shí)，燃料經(jīng)由燃料入口 72噴射，氧化物經(jīng)由空氣入口 74提供，以噴射霧化燃料流。第一點(diǎn)火器42被安裝側(cè)分支部分34在入口頭58的下游，并可操作以在主燃燒室68內(nèi)燃燒由噴射器
36提供的燃料。
[0034]側(cè)分支部分34以大致30度的角度和排氣通路14相交。由再生單元26產(chǎn)生的火焰以大致相同的角度延伸到排氣通路14中。
[0035]細(xì)長(zhǎng)孔110延伸通過限定主排氣通路14的管112。主體54的一部分和出口管56位于排氣通路14內(nèi)。在再生單兀26操作期間，從發(fā)動(dòng)機(jī)12提供的排氣撞擊在殼體50上并將其冷卻。此外，因?yàn)闅んw50最低限度地進(jìn)入通路14內(nèi)，排氣背壓也略有增加。還應(yīng)當(dāng)理解的是，側(cè)分支部分34和噴射器36最低限度地從管112徑向向外延伸。這樣的布置可以讓原始設(shè)備制造商能夠更輕松地在車輛上封裝微型再生單元。
[0036]在本后處理系統(tǒng)中，第一點(diǎn)火器42還包括被連接到線圈46的離子傳感器44。離子傳感器44可以是位于燃燒室68內(nèi)的電極的形式。電壓可以被施加到離子傳感器，以產(chǎn)生從傳感器到例如殼體50的場(chǎng)的電場(chǎng)。當(dāng)施加電壓時(shí)，電場(chǎng)從傳感器發(fā)射到場(chǎng)。如果在場(chǎng)中存在自由離子，小離子電流可能流動(dòng)。離子電流的大小提供離子的密度的指示。控制模塊38檢測(cè)和接收來(lái)自離子傳感器44的信號(hào)，以確定存在或不存在火焰。離子傳感器44也可以判斷點(diǎn)火器42是否阻塞。[0037]通過煙灰、油潰或其他污物的沉積，阻塞可能發(fā)生。當(dāng)點(diǎn)火器42阻塞時(shí)，可能不會(huì)出現(xiàn)正常燃燒?？刂颇K38可操作以供應(yīng)和停止供應(yīng)燃料到燃料入口 72、空氣到空氣進(jìn)口 74和電能到點(diǎn)火器42。在啟動(dòng)向噴射器36供應(yīng)燃料和空氣之前，控制模塊38通過由離子傳感器44提供的信號(hào)確定點(diǎn)火器42是否阻塞。如果確定點(diǎn)火器已準(zhǔn)備好操作，則控制模塊38可以負(fù)責(zé)若干發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛運(yùn)行條件，如發(fā)動(dòng)機(jī)速度、環(huán)境溫度、車速、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、氧含量、質(zhì)量空氣流量、橫跨柴油顆粒過濾器32的壓力差以及任何數(shù)量的其它車輛參數(shù)。如果控制模塊38確定需要增加排放氣體溫度，則燃料和二次空氣被提供給噴射器
36。線圈46提供電能給點(diǎn)火器42，以啟動(dòng)主燃燒室68內(nèi)的燃燒。
[0038]控制模塊38還評(píng)價(jià)若干其他參數(shù)，包括燃燒的存在、通路14內(nèi)在再生單元26的下游的位置的排放氣體的溫度，以確定何時(shí)停止供應(yīng)燃料和空氣到噴射器36。例如，控制模塊38可以接收來(lái)自位于再生單元26、側(cè)分支部分34或主通路14內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器的信號(hào)，以通過操作再生單元26執(zhí)行閉環(huán)控制，以在特定的位置維持所需的溫度。如果燃燒意外熄滅，控制模塊38停止燃料的供給。其它控制方案也在本公開的范圍內(nèi)。
[0039]圖3描繪連接到側(cè)分支部分34的可替代的再生單元26a。除了殼體50的減小的或收縮的出口管部分被移除，再生單元26a基本上類似于再生單元26。因此，類似的元件將使用后綴“a”標(biāo)識(shí)。主體部分54a包括終止于出口開口 53a的基本上恒定的直徑。
[0040]圖4描繪以附圖標(biāo)記26b標(biāo)識(shí)的另一可替代的再生單元。除了長(zhǎng)度L已經(jīng)被增加而使得殼體50b的更大部分位于排氣通路14內(nèi)之外，再生單元26b基本上類似于再生單元26。類似的元件將包括后綴“b”。點(diǎn)火器42b的位置已被更改為離噴嘴66的一端更遠(yuǎn)。
[0041]圖5和圖6描繪另一種可替代的布置，包括位于管112內(nèi)在微再生單元26上游的分流板140。分流板140包括穿過其延伸的D形孔142。分流板140以圖5中描繪的角度被定位，促使流過通路14的排氣向前并圍繞殼體50流動(dòng)。分流的排氣流將熱量從再生單元26傳遞到流過管112的排氣。
[0042]圖7描繪以附圖標(biāo)記26c標(biāo)識(shí)的另一可替代的再生單元的一部分。除了出口管56c的長(zhǎng)度增加并包括多個(gè)穿過其延伸的孔144之外，再生單元26c基本上類似于再生單元
26。延伸的出口管長(zhǎng)度和孔144保證在再生單元26c操作期間燃燒火焰被適當(dāng)?shù)鼐S持和指弓I。隨著排氣流過通路14，一些排氣穿過孔144，產(chǎn)生混合效果，導(dǎo)致更理想的溫度分布、火焰穩(wěn)定性和火焰質(zhì)量。
[0043]圖8描繪以附圖標(biāo)記26d標(biāo)識(shí)的另一可替代的再生單元。再生單元26d包括再生單元26的組件以及限定二次燃燒室146的額外的殼體部分145。第二點(diǎn)火器148延伸到二次燃燒室146中。多個(gè)孔149穿過第二殼體145延伸，以允許排放氣體進(jìn)入二次燃燒室146。通過使用再生部件26d，可以實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)的排氣加熱和混合。
[0044]圖9至圖13描繪可以被用來(lái)替代入口管52的可替代的入口管結(jié)構(gòu)。修改后的入口管的每一個(gè)包括穿過端壁152延伸的在周向間隔開的多個(gè)孔150?？?50允許流過通路14的排放氣體進(jìn)入主燃燒室68。通過經(jīng)由孔150提供氧氣進(jìn)入主燃燒室68，由壓縮機(jī)96提供的到噴射器36的二次空氣的壓力可以減小。壓縮機(jī)96的成本和尺寸也可減小。
[0045]圖9所示的入口管52e包括被連接至端壁152e的一端的多個(gè)擋板156e。擋板156e被布置為引導(dǎo)穿過孔150e的氣體打旋。圖10描繪矩形形狀的孔150f，沒有擋板。圖11描繪被連接在孔150的徑向內(nèi)長(zhǎng)度上的多個(gè)擋板156g。擋板156g以一角度沿徑向向外方向延伸到排氣流。圖12指的是具有多個(gè)孔150h和多個(gè)擋板156h的另一可替代的入口管組件52h。擋板156h徑向向內(nèi)延伸。
[0046]圖13示出在周向彼此間隔開的多個(gè)圓形孔150i。沒有擋板部分地阻斷孔。圖9至圖13中描繪的布置的每一個(gè)提供主燃燒室68內(nèi)的流動(dòng)的基本上均勻的分布。
[0047]還可以設(shè)想，如圖14所示，所描述的包括孔150的微型再生單元布置的任何一個(gè)可以配備有具有重新定位的二次空氣入口 74j的噴射器36j，以將壓縮的空氣以相對(duì)低的壓力噴射到環(huán)形體積62中。如前面討論的那樣，燃料入口 72j被定位，以在主燃燒室68j內(nèi)噴射霧化的燃料。噴射到環(huán)形體積62j的空氣中的一些穿過孔150i，二次空氣的剩余部分穿過殼體50j的外表面，以冷卻微型再生單元26j。
[0048]圖15描繪以附圖標(biāo)記200標(biāo)識(shí)的另一排放氣體后處理系統(tǒng)的一部分。系統(tǒng)200類似于圖1描繪的系統(tǒng)10。因此，類似的元件將保留其先前介紹的附圖標(biāo)記。排放氣體后處理系統(tǒng)200包括位于DPF32的緊下游的還原劑噴射器202。還原劑噴射器可以被配置為氣溶膠生成器202。還原劑噴射器202被供應(yīng)烴，例如燃料罐78內(nèi)存儲(chǔ)的柴油燃料。在圖15所示的示例中，燃料管道204將燃料從罐78供應(yīng)到還原劑噴射器。其他內(nèi)燃機(jī)燃料，如包括E85、E93或E95的乙醇類燃料，可以被用作還原劑，并存儲(chǔ)在單獨(dú)的車載容器中。
[0049]氣溶膠生成器202包括電驅(qū)動(dòng)的加熱元件。經(jīng)由燃料管道204供應(yīng)的還原劑由加熱元件加熱。應(yīng)當(dāng)理解的是，還原劑可能會(huì)，也可能不會(huì)，與加熱元件的表面直接接觸。不管是哪種布置，能量從加熱元件被傳遞到還原劑，以增加還原劑的溫度和能量含量。被加熱的還原劑被噴射到DPF32下游的排氣流中?；趪娮煸O(shè)計(jì)、還原劑壓力和還原劑溫度，其尺寸小于I微米的非常小的還原劑液滴被噴射到排氣通路14中。
[0050]稀燃NOx催化劑(LNC) 208和選擇性催化還原裝置(SCR) 210被安裝在共同的殼體214內(nèi)。LNC208位于SCR210的上游，以降低富氧環(huán)境中的NOx。LNC208是被配置成使用烴作為還原劑來(lái)減少NOx的烴稀燃NOx催化劑。氣溶膠發(fā)生器202提供排氣后處理系統(tǒng)200的若干設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。離開氣溶膠發(fā)生器202的經(jīng)加熱的還原劑的氣溶膠霧迅速遍及離開DPF32的排氣分散。需要排氣導(dǎo)管的長(zhǎng)度最小，以提供進(jìn)入LNC208之前的排氣和還原劑的混合區(qū)。小還原劑液滴相比更大的還原劑液滴更有效地與LNC208的多孔表面相互作用。使用氣溶膠發(fā)生器202提高來(lái)自LNC208的催化劑反應(yīng)。縮小尺寸的液滴還最小化通過液體撞擊在催化劑上對(duì)LNC208的損壞的可能性。
[0051]SCR210位于LNC208的下游，以進(jìn)一步降低NOx并從排氣流中除去氨。如圖15所描繪的，LNC208和SCR210可以被定位成在共同的殼體214內(nèi)彼此相鄰。
[0052]可替代地，還原劑噴射器202可被配置為用于供應(yīng)未加熱和加壓的還原劑的噴嘴。噴射器202可以供應(yīng)醇類內(nèi)燃機(jī)燃料。基于這些燃料的揮發(fā)性，可能不需要?dú)馊苣z發(fā)生器或噴霧器來(lái)迅速分散排氣中的還原劑。
[0053]圖16描繪以附圖標(biāo)記300標(biāo)識(shí)的另一可替代的排放氣體后處理系統(tǒng)的一部分。系統(tǒng)300基本類似于系統(tǒng)200。因此，類似的元件將用它們先前引入的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)。在圖16所描繪的布置中，柴油顆粒過濾器已移到下游并和SCR組合。因此，具有SCR涂層的DPF以附圖標(biāo)記302描繪。通過將DPF移動(dòng)到更下游，LNC208被定位為更靠近發(fā)動(dòng)機(jī)12和微型再生單元26。因此，進(jìn)入LNC208的排氣的溫度應(yīng)大于LNC208被定位為離能量源更遠(yuǎn)的相似結(jié)構(gòu)。[0054]排放氣體后處理系統(tǒng)10利用微型再生單元26、柴油氧化催化劑30和氣溶膠發(fā)生器202的相對(duì)位置來(lái)最大化LNC208的轉(zhuǎn)換效率。由LNC208實(shí)現(xiàn)的NOx還原效率隨排氣溫度的升高而增加。此外，應(yīng)當(dāng)理解的是，SCR涂覆的DPF302被定位于足夠接近微型再生單元26和柴油氧化催化劑30，以根據(jù)需要選擇性地再生SCR/DPF302。通過使用氣溶膠發(fā)生器202引入還原劑，在進(jìn)入LNC208之前，還原劑和排放氣體的分布和混合得以提升。高效的NOx還原發(fā)生。通過噴射加熱的還原劑，氣溶膠發(fā)生器202進(jìn)一步提高LNC208的操作特性。排氣溫度的不希望的降低得以避免。
[0055]圖17描繪另一可替代的排放氣體后處理系統(tǒng)400的一部分。后處理系統(tǒng)400將LNC208重新定位為更接近發(fā)動(dòng)機(jī)12并在微型再生單元26的更上游。這種結(jié)構(gòu)提高在包括冷啟動(dòng)的更大范圍的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀況下的NOx轉(zhuǎn)化效率。在氣溶膠發(fā)生器202將能量增加到在LNC208上游噴射的還原劑時(shí)，微型再生單元26增加熱到排氣。再生單元26可被定位在稀燃NOx催化劑208的上游，使得碳沉積可以周期性地或連續(xù)地從催化劑的活性部位燒毀。稀燃NOx催化劑208的再生增加后處理系統(tǒng)400的NOx轉(zhuǎn)化效率?？梢栽O(shè)想，LNC208包括和例如乙醇、E85、E93、E95等的醇類還原劑一起使用的銀基催化劑。在高于或等于300°C的溫度，乙醛被產(chǎn)生，作為NOx還原中的活性化合物。通過使用也被稱為蒸發(fā)器的氣溶膠發(fā)生器202，醇類還原劑可以在接觸銀基催化劑之前就衰減，以使在低于300°C的溫度下也可以發(fā)生NOx轉(zhuǎn)化。使用氣溶膠發(fā)生器202還在更高的催化劑溫度下提高整體轉(zhuǎn)換效率。
[0056]如果需要，可選的SCR (未示出)可位于LNC208的緊下游，以進(jìn)行另外的NOx轉(zhuǎn)化和氨還原。系統(tǒng)400包括位于在LNC208的下游以及在D0C30和DPF32的上游的烴噴射器
28。D0C30和DPF32被視為位于共同的殼體402中。為了再生DPF32，控制器38選擇性地使烴噴射器28在LNC208的下游和在D0C30的上游的排氣流中噴射如柴油燃料的還原劑。
[0057]圖18描繪另一可替代的排放氣體后處理系統(tǒng)500。后處理系統(tǒng)500基本類似于后處理系統(tǒng)300。因此，類似的元件將保留它們先前介紹的附圖標(biāo)記。更特別地，系統(tǒng)500不同于系統(tǒng)300在于系統(tǒng)500包括具有稀燃NOx催化劑涂層，而不是SCR涂覆的DPF，的柴油顆粒過濾器。通過實(shí)施后處理系統(tǒng)300和后處理系統(tǒng)500中所示的解決方案，可以減小封裝空間和成本。
[0058]在LNC DPF502的操作中，放熱化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。能量的釋放幫助由柴油顆粒過濾器采集的煙灰再生。此外，DPF的再生可以和烴LNC的脫硫同時(shí)發(fā)生。SCR210位于LNC/DPF502的下游，以除去氨，并進(jìn)一步降低NOx。
[0059]圖19示出另一可替代的排放氣體后處理系統(tǒng)600。排放氣體后處理系統(tǒng)600基本上類似于后處理系統(tǒng)500。這些系統(tǒng)基本上相同，除了氣溶膠發(fā)生器202被替換為第二還原劑噴射器602。第二還原劑噴射器602與附加存儲(chǔ)罐604垂直連通。例如醇類燃料的第二還原劑被存儲(chǔ)在罐604內(nèi)，并選擇性地被供應(yīng)給第二還原劑噴射器602。當(dāng)和使用柴油燃料作為還原劑相比時(shí)，例如E85、E93和E95的醇類燃料提供增強(qiáng)的NOx還原效率。由于第二還原劑的低蒸氣壓，噴射器，而不是氣溶膠發(fā)生器，可以被用來(lái)噴射醇類燃料。當(dāng)和存儲(chǔ)并分配諸如尿素的氨的來(lái)源相比時(shí)，使用可現(xiàn)成的醇類燃料來(lái)填充罐604被認(rèn)為是可取的。
[0060]圖20描繪配備有封裝在共同的殼體702中的LNC208和SCR/DPF302的另一種排放氣體后處理系統(tǒng)700。氣溶膠發(fā)生器202被定位成與燃燒器704的上游的排氣通路14連通。燃燒器704被配置為使得所有穿過通路14的排氣穿過燃燒器704進(jìn)入殼體702的入口 706。系統(tǒng)700操作以使得由氣溶膠發(fā)生器202提供的霧化還原劑由燃燒器704加熱，但不由在燃燒器704內(nèi)產(chǎn)生的火焰燃燒。因此，裝滿的還原劑和加熱后的排氣被提供至入口 706，以實(shí)現(xiàn)LNC208的改進(jìn)的操作范圍和更好的冷啟動(dòng)性能。燃燒器704被配置有外殼708來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能。燃燒器生成外殼708內(nèi)的燃燒火焰。還原劑與排氣的混合物經(jīng)過外殼708的外表面，以允許熱傳遞到排氣，而不燃燒還原劑。
[0061]圖21描繪以附圖標(biāo)記800標(biāo)識(shí)的另一排放氣體后處理系統(tǒng)。除了氣溶膠發(fā)生器202被替換為二次還原劑噴射器802，系統(tǒng)800基本類似于系統(tǒng)700。二次還原劑噴射器802被供應(yīng)存儲(chǔ)在附加還原劑罐804中的例如醇類燃料的二次還原劑。所噴射的二次還原劑和穿過排氣通路14的排氣混合，并由燃燒器704加熱。加熱后的還原劑和排氣被供應(yīng)給LNC208和SCR/DPF302，以減少不希望的NOx排放。
[0062]出于例示和描述的目的已經(jīng)提供本實(shí)施例的前述描述。這些描述不是窮盡的，也不限制本公開。特定實(shí)施例的單獨(dú)元件或特征通常不局限于該特定實(shí)施例，而是在適用情況下是可互換的，并且可以用在選定的實(shí)施例中，即使沒有具體示出或描述。另外的可替代的排放氣體后處理系統(tǒng)也被認(rèn)為在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。例如，描述為具有氣溶膠發(fā)生器的在前結(jié)構(gòu)也可以被配置為包括更典型的用于在其環(huán)境溫度下供應(yīng)還原劑到排氣中的還原劑噴射器。同一結(jié)構(gòu)也可以在許多方面進(jìn)行變化。這樣的變化不應(yīng)被視為背離本公開，所有這樣的修改旨在被包括在本公開的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括: 適于接收來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的主排氣通路； 和所述主排氣通路連通的側(cè)分支； 位于所述側(cè)分支內(nèi)用于燃燒燃料和加熱流過所述主排氣通路的排氣的再生單元； 位于所述主排氣通路內(nèi)并在所述再生單元的下游的稀燃NOx催化劑； 位于所述再生單元的下游和所述稀燃NOx催化劑的上游并將還原劑顆粒噴射到排氣流中的還原劑噴射器；和 操作所述再生單元以增加排氣的溫度以及操作所述還原劑噴射器以降低所述稀燃NOx催化劑中的NOx的控制器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述主排氣通路內(nèi)并在所述再生單元的下游和所述還原劑噴射器的上游的氧化催化劑和顆粒過濾器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述稀燃NOx催化劑的下游的選擇性催化還原裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述氧化催化劑和所述顆粒過濾器位于第一殼體中，所述稀燃NOx催化劑和所述選擇性催化還原裝置位于與所述第一殼體間隔開的第二殼體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述稀燃NOx催化劑包括催化劑涂覆的顆粒過濾器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)`，其中所述還原劑噴射器位于所述氧化催化劑的下游，并進(jìn)一步包括位于所述稀燃NOx催化劑的下游的選擇性催化還原裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述還原劑噴射器包括用于加熱和噴射還原劑的氣溶膠發(fā)生器。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述氣溶膠發(fā)生器供應(yīng)具有直徑小于I微米的尺寸的還原劑顆粒。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述主排氣通路內(nèi)并在所述稀燃NOx催化劑的下游的氧化催化劑和顆粒過濾器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述再生單元的下游和所述氧化催化劑的上游以將烴噴射到排氣流中的烴噴射器。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有選擇性催化還原材料涂層的顆粒過濾器，被涂覆的所述過濾器位于所述稀燃NOx催化劑的下游。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述還原劑噴射器噴射內(nèi)燃機(jī)燃料。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述再生單元位于所述稀燃NOx催化劑的緊上游位置，以提供溫度高到足以燃燒來(lái)自稀燃NOx催化劑內(nèi)的活性部位的積碳的排氣。
14.一種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括: 適于接收來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的排氣通路； 用于燃燒燃料和加熱流過所述排氣通路的排氣的燃燒器； 位于所述排氣通路內(nèi)并在所述燃燒器的下游的稀燃NOx催化劑； 位于所述燃燒器的上游和所述稀燃NOx催化劑的上游并將還原劑顆粒噴射到排氣流中的還原劑噴射器；和操作所述燃燒器以增加排氣的溫度以及操作所述噴射器以降低所述稀燃NOx催化劑中的NOx的控制器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括具有選擇性催化還原材料涂層的顆粒過濾器，被涂覆的所述過濾器位于所述稀燃NOx催化劑的下游。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述還原劑噴射器包括用于加熱和噴射烴還原劑的氣溶膠發(fā)生器。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中所述氣溶膠發(fā)生器供應(yīng)具有直徑小于I微米的尺寸的還原劑顆粒。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述還原劑包括醇類燃料。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其中所述燃燒器包括排氣與還原劑的混合物繞其流動(dòng)的外殼，所述燃燒器產(chǎn)生位于所述外殼內(nèi)的火焰。
20.—種用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的系統(tǒng),該系統(tǒng)包括: 適于接收來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的排氣通路； 用于燃燒燃料和加熱流過所述排氣通路的排氣的燃燒器； 位于所述排氣通路內(nèi)直接接收在穿過另一催化劑之前由所述燃燒器加熱的排氣的稀燃NOx催化劑； 位于所述燃燒器的下游和所述稀燃NOx催化劑的上游并噴射烴到排氣流中的烴噴射器；和` 操作所述燃燒器以將排氣的溫度增加到用于燃燒位于所述稀燃NOx催化劑內(nèi)的活性部位的積碳的預(yù)定程度的控制器。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述烴包括醇類燃料。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述烴包括柴油燃料。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括位于所述主排氣通路內(nèi)并在所述再生單元的下游的氧化催化劑和顆粒過濾器。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其中所述還原劑噴射器包括用于加熱和噴射所述烴的氣溶膠發(fā)生器。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其中所述氣溶膠發(fā)生器供應(yīng)具有直徑小于I微米的尺寸的還原劑顆粒。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK103732876SQ201280038271
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月4日
【發(fā)明者】亞當(dāng)·J·科特爾巴, 加布里拉·薩蘭察, 蒂莫西·杰克遜 申請(qǐng)人:坦尼科汽車操作有限公司