用于內(nèi)燃機(jī)的后處理系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃機(jī)的后處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)和運(yùn)行該系統(tǒng)的方法適宜于遵守EUR06法規(guī)第二階段規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的后處理系統(tǒng)可以配置有稀燃NOx捕集器(以下也被稱(chēng)為L(zhǎng)NT) ο LNT被提供用于捕集包含在廢氣中的和位于排放管道中的氮氧化物(NOx)。此外，這種后處理系統(tǒng)還通常設(shè)置有用于控制顆粒物的柴油微粒過(guò)濾器(DPF)。
[0003]LNT是容納了催化劑(例如銠、鉑和鈀)以及吸收劑(例如含有元素鋇的成分)的催化裝置容器，所述吸收劑提供了適合于與包含在廢氣中的氮氧化物(NOx)相結(jié)合的活性部位，以便在裝置自身內(nèi)部捕集氮氧化物。稀燃NOx捕集器必須經(jīng)歷周期性的再生過(guò)程，其中，這種再生過(guò)程通常用于釋放和降低被LNT捕集的氮氧化物(NOx)。
[0004]LNT被循環(huán)操作，例如將發(fā)動(dòng)機(jī)從稀薄燃燒操作切換至具有過(guò)量燃料量的操作、也被稱(chēng)為富集燃燒操作或再生階段(DeNOx)。在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作中，NOx聚集在催化反應(yīng)表面上。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)切換至富集燃燒操作時(shí)，聚集在吸附劑部位上的NOx與廢氣中的還原劑發(fā)生反應(yīng)并被吸收，并且轉(zhuǎn)化為氮和氨，由此使催化劑的吸收部位再生。
[0005]由于在燃料中硫的存在，LNT會(huì)受到硫的毒化，這降低了催化劑對(duì)呢的聚集能力。為了恢復(fù)廢氣后處理系統(tǒng)的這種能力需要脫硫(也被稱(chēng)為DeSOx再生或簡(jiǎn)稱(chēng)為DeSOx)。DeSOx表現(xiàn)為在發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程中在高溫條件下的稀燃?xì)怏w和富燃?xì)怏w快速交替(以下稱(chēng)為擺動(dòng))。
[0006]用于內(nèi)燃機(jī)的后處理系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)中裝配了處于緊密連接狀態(tài)下的LNT和柴油微粒過(guò)濾器(DPF)(也就是說(shuō)將后處理裝置定位在接近渦輪機(jī)出口尾部、排氣管初始處)，所述后處理系統(tǒng)包括帶有稀燃NOx捕集器和微粒過(guò)濾器的儲(chǔ)罐、在LNT入口處的溫度傳感器、在LNT出口處的溫度傳感器、LNT入口處的空氣/燃料比傳感器、LNT出口處的空氣/燃料比傳感器和LNT出口處的壓力傳感器。被統(tǒng)稱(chēng)為再生(也即DeNOx、稀燃DeSOx*富燃DeSOx)的LNT的特殊模式是通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行器(噴射器、廢氣回流閥、可變幾何渦輪機(jī)和其他執(zhí)行器)實(shí)現(xiàn)的，所述執(zhí)行器利用主要由上述傳感器獲得的信息移動(dòng)到專(zhuān)門(mén)設(shè)定點(diǎn)，以達(dá)到所需的燃燒比例。
[0007]稀燃NOx捕集器相對(duì)于選擇性催化還原反應(yīng)系統(tǒng)(SCR)來(lái)說(shuō)是成本經(jīng)濟(jì)的，所述選擇性催化還原反應(yīng)系統(tǒng)的操作借助了注入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管道內(nèi)部的流體催化劑、例如尿素或氨或其組合(通常呈水溶液)，以便有助于對(duì)還原。另一方面，LNT的效率和診斷非常難以控制，尤其是考慮到由EUR06在其第二階段所規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格的排放限值，其中，實(shí)際上所運(yùn)行循環(huán)被用于排放限值的“使用中合格(In Use Compliance)”資格的獲得。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]因此，需要提供一種新的后處理系統(tǒng)和用于運(yùn)行稀燃NOx捕集器的方法，所述方法和系統(tǒng)克服了上述弊端，而不需使用更加昂貴的系統(tǒng)、例如選擇性催化還原系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)、尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的后處理系統(tǒng)，和一種用于運(yùn)行稀燃NOx捕集器的方法，所述方法和系統(tǒng)可以使稀燃NOx捕集器滿(mǎn)足不斷提高的排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)問(wèn)題在于提供了一種用于運(yùn)行上述方法的設(shè)備。
[0011]所述技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)具有以下技術(shù)特征的系統(tǒng)、方法、設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品解決的。
[0012]所公開(kāi)的實(shí)施方式提供了一種內(nèi)燃機(jī)的后處理系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機(jī)包括至少一個(gè)渦輪機(jī)和與渦輪機(jī)出口相連的排氣管，所述后處理系統(tǒng)包括按序列沿排氣管布置在的稀燃NOx捕集器和微粒過(guò)濾器，所述后處理系統(tǒng)還包括:
[0013]-定位在所述稀燃NOx捕集器上游和所述渦輪機(jī)出口下游的空氣/燃料比傳感器，用于確定在稀燃NOx捕集器中在再生過(guò)程中(DeNOx)的空氣/燃料比，
[0014]-定位在所述稀燃NOx捕集器下游或所述微粒過(guò)濾器下游的NOx傳感器，用于確定在稀燃NOx捕集器中的NOx存儲(chǔ)和NOx轉(zhuǎn)換，
[0015]-第一器件，用于確定渦輪機(jī)溫度，
[0016]-第二器件，用于確定在所述稀燃NOx捕集器中在脫硫過(guò)程(DeSOx)中的溫度，
[0017]其中，用于確定溫度的第一器件和第二器件中的至少一個(gè)是溫度傳感器。
[0018]該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，系統(tǒng)不需要使用昂貴的用于還原NOx的系統(tǒng)、例如選擇性催化還原系統(tǒng)，并且與此同時(shí)，該系統(tǒng)還是能被控制用于得到所需的效率而且滿(mǎn)足根據(jù)EUR06排放標(biāo)準(zhǔn)在其第二階段的新規(guī)定的后處理系統(tǒng)，其中，實(shí)際上所運(yùn)行的循環(huán)被用于“In Use Compliance” 資格的獲得。
[0019]根據(jù)另一種實(shí)施方式，所述稀燃NOx捕集器和所述微粒過(guò)濾器被緊密地與渦輪機(jī)出口相連。
[0020]該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，催化轉(zhuǎn)化器定位在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管附近。這種后處理系統(tǒng)由于其鄰近發(fā)動(dòng)機(jī)而加熱迅速，并且通過(guò)燃盡來(lái)自極富集混合物(extra-rich mixture)(用于起動(dòng)冷態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī))的碳?xì)浠衔飦?lái)降低冷態(tài)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放。此外，整體發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸還可以通過(guò)這種后處理結(jié)構(gòu)而降低。
[0021]根據(jù)另一種實(shí)施方式，在稀燃NOx捕集器的入口還設(shè)有用于檢測(cè)溫度的器件。
[0022]該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，可以通過(guò)傳感器直接檢測(cè)LNT入口處的溫度，或者ECU(電子處理單元)可以使用溫度計(jì)算模塊來(lái)確定，無(wú)論何種情況后者都是可用的而且可以通過(guò)可靠的方式被校準(zhǔn)。
[0023]本申請(qǐng)的另一種實(shí)施方式提供了一種用于運(yùn)行在廢氣后處理系統(tǒng)中的稀燃NOx捕集器的方法，其中，所述方法包括以下步驟:
[0024]-計(jì)算作為由發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所產(chǎn)生的NOx量和通過(guò)NOx傳感器在稀燃NOx捕集器下游測(cè)得的NOx測(cè)量值的函數(shù)的在稀燃NOx捕集器中的NOx聚集量，
[0025]-計(jì)算作為NOx的聚集量的函數(shù)的排氣管處NOx排放量，
[0026]-如果排氣管處NOx排放量超過(guò)NOx量的極限，并且由渦輪機(jī)溫度傳感器所提供的溫度值高于第一溫度極限值且由在稀燃NOx捕集器下游的溫度傳感器所提供的溫度值高于第二溫度極限值，則要求進(jìn)行再生過(guò)程(DeNOx)，
[0027]-通過(guò)使用由定位在稀燃NOx捕集器上游的空氣/燃料比傳感器所提供的空氣/燃料比值和NOx傳感器來(lái)控制所述再生過(guò)程，所述空氣/燃料比要低于空氣/燃料比的極限值。
[0028]由此，公開(kāi)了一種用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)行稀燃NOx捕集器的方法的設(shè)備，所述設(shè)備包括:
[0029]-第一裝置，用于計(jì)算作為由發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所產(chǎn)生的NOx量和通過(guò)NOx傳感器在稀燃NOx捕集器下游測(cè)得的NOx測(cè)量值的函數(shù)的在稀燃NOx捕集器中的NOx聚集量，
[0030]-第二裝置，用于計(jì)算作為NOx的聚集量的函數(shù)的排氣管處NOx排放量，
[0031]-第三裝置，用于在排氣管處NOx排放量超過(guò)NOx量的極限，并且由渦輪機(jī)溫度傳感器所提供的溫度值高于第一溫度極限值且由在稀燃NOx捕集器下游的溫度傳感器所提供的溫度值高于第二溫度極限值的情況下，要求進(jìn)行再生過(guò)程(DeNOx)，
[0032]-第四裝置，用于通過(guò)使用由定位在稀燃NOx捕集器上游的空氣/燃料比傳感器所提供的空氣/燃料比值和NOx傳感器來(lái)控制所述再生過(guò)程，所述空氣/燃料比要低于空氣/燃料比的極限值。
[0033]該實(shí)施方式的優(yōu)點(diǎn)在于，所述方法提供了一種用于管理稀燃NOx捕集器的方法，以便得到所需的效率并符合根據(jù)EUR06第二階段的排放標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
[0034]另一種實(shí)施方式提供了包含根據(jù)上述實(shí)施方式之一所述的后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)。
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