[發明專利]用于選擇性原位和非原位限制NOx產生的發動機系統和操作策略

在審

• 申請號: 202010040009.0
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111456859A
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: W·羅布爾
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02D41/06
• 分類號: F02D41/06;F02D41/02;F02D41/00;F01N13/00;F01N3/20
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 蘇娟;尹景娟

1.一種操作發動機系統的方法，包括：

在所述發動機系統中的發動機中的多個燃燒氣缸中燃燒被壓縮至自燃閾值的燃料和空氣；

在燃料和空氣的燃燒期間原位限制NOx產生；

使用聯接至所述發動機的顆粒過濾器過濾來自所述發動機的包含發動機排出NOx量的原始排氣中的顆粒；

將包含發動機排出NOx量的過濾后的排氣從所述顆粒過濾器輸送到選擇性催化還原(SCR)裝置；以及

通過燃料和空氣的燃燒產生足以將所述SCR裝置從起始溫度升溫到激活溫度的過濾后的排氣的熱能。

2.根據權利要求1所述的方法，其中；

原位限制NOx產生包括將排氣與所述多個燃燒氣缸中的燃料和空氣混合；

將排氣與燃料和空氣的混合還包括將來自所述發動機的再循環排氣輸送到所述多個燃燒氣缸中；并且

所述方法還包括通過燃料和空氣的燃燒在啟動模式下操作所述發動機系統。

3.根據權利要求1或權利要求2所述的方法，其中：

產生熱能還包括通過燃料和空氣的燃燒產生足以在200秒或更短的時間內將所述SCR裝置升溫到大于200攝氏度的激活溫度的熱能；

所述方法還包括：

基于將所述SCR裝置升溫到激活溫度而將所述發動機系統轉換為運行模式；以及

在運行模式下在所述顆粒過濾器上游的位置處將還原劑噴射到來自所述發動機的原始排氣中。

4.根據權利要求3所述的方法，還包括：

在運行模式下被動地再生所述顆粒過濾器；以及

至少部分地通過將來自所述發動機的熱排氣再循環到所述多個燃燒氣缸而增加發動機排出排氣溫度以啟動被動再生。

5.一種操作內燃式發動機系統的方法，包括：

在所述內燃式發動機系統中的發動機的啟動模式下燃燒被壓縮至自燃閾值的燃料和空氣；

將在啟動模式下由所述發動機產生的排氣通過非催化排氣管道輸送到裸顆粒過濾器和位于所述裸顆粒過濾器下游的選擇性催化還原(SCR)裝置；

至少部分地通過在燃料和空氣的燃燒期間原位限制NOx產生來限制在啟動模式下所述內燃式發動機系統的NOx輸出；

在所述發動機的運行模式下燃燒被壓縮至自燃閾值的燃料和空氣；

將在運行模式下由所述發動機產生的排氣通過所述非催化排氣管道輸送到所述裸顆粒過濾器和所述SCR裝置；

至少部分地通過用所述SCR裝置減少排氣中的NOx來限制在運行模式下所述內燃式發動機系統的NOx輸出；以及

基于在啟動模式下由所述發動機產生的排氣的熱能將所述SCR裝置升溫到激活溫度而將所述內燃式發動機系統從啟動模式轉換到運行模式。

6.根據權利要求5所述的方法，還包括：

至少部分地通過在運行模式下再循環來自所述發動機的熱排氣來增加發動機排出排氣溫度；

通過增加的發動機排出排氣溫度被動地再生所述裸顆粒過濾器；并且

其中在啟動模式下限制NOx輸出包括在相對較大的程度上限制所述發動機的NOx產生，而在運行模式下限制NOx輸出包括在相對較小的程度上限制所述發動機的NOx產生。

7.根據權利要求5或權利要求6所述的方法，還包括：

在所述裸顆粒過濾器上游的位置處在運行模式下將還原劑噴射到由所述發動機產生的排氣中；

通過在啟動模式下燃燒燃料和空氣產生足以在200秒或更短的時間內將所述SCR裝置升溫到高于200攝氏度的激活溫度的排氣的熱能。