[發(fā)明專利]后處理系統(tǒng)和方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011457485.9
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112983603A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: P·R·穆爾;鄧玲;W·D·威廉姆斯
• 申請（專利權(quán)）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N9/00;F02D41/00
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 蘇娟;朱利曉

一種用于處理來自具有燃燒室的內(nèi)燃式發(fā)動機的廢氣的系統(tǒng)，包括被設(shè)置成將DEF引入到燃燒室的上游DEF噴射器以及在所述內(nèi)燃式發(fā)動機下游且與所述內(nèi)燃式發(fā)動機成緊密聯(lián)接關(guān)系的緊密聯(lián)接SCR催化劑。緊密聯(lián)接SCR催化劑的下游可以是初級SCR催化劑和初級DEF噴射器。所述系統(tǒng)可操作以在內(nèi)燃式發(fā)動機的低負(fù)載狀況下還原緊密聯(lián)接SCR催化劑中的NO₂，并且在負(fù)載狀況下還原初級SCR催化劑中的NO₂。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利公開總體上涉及一種用于處理來自內(nèi)燃式發(fā)動機的廢氣的排氣后處理系統(tǒng)，并且更具體地，涉及一種利用選擇性催化還原的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

已經(jīng)開發(fā)出各種系統(tǒng)和方法以減少從內(nèi)燃式發(fā)動機排放的廢氣中的某些排放物和副產(chǎn)物，其中一些系統(tǒng)和方法是響應(yīng)于政府針對此類排放物的規(guī)定而已經(jīng)直接開發(fā)的。這些系統(tǒng)可以在現(xiàn)場與燃燒過程配合，例如燃料添加劑和類似物。其他系統(tǒng)可以布置在排氣系統(tǒng)的下游以與廢氣相互作用，并且被稱為后處理系統(tǒng)。后處理系統(tǒng)的一個示例是稱為選擇性催化還原(SCR)的化學(xué)過程，其中具有由諸如釩的賤金屬制成或涂覆有諸如釩的賤金屬的流過基底的催化劑位于排氣導(dǎo)管中，以接收從內(nèi)燃式發(fā)動機排放的熱廢氣。通常被稱為柴油機排氣處理液(DEF)的液態(tài)還原劑被引入到排氣系統(tǒng)中，并且可以混合廢氣或可以被吸收到催化劑上。常見的還原劑包括純無水氨或純氨與水混合的氨水溶液。氮氧化物(例如NO和NO₂，有時也稱為NO_X)在催化劑存在的情況下與DEF反應(yīng)，從而將NO_X轉(zhuǎn)化為氮(N₂)和水(H₂O)。

在內(nèi)燃式發(fā)動機具有很大的尺寸，例如數(shù)百馬力或千瓦的大小的情況下，SCR催化劑可以與旨在與廢氣中的不同排放物和副產(chǎn)物相互作用的其他后處理系統(tǒng)可操作地關(guān)聯(lián)。另一后處理系統(tǒng)的一個示例是諸如柴油機微粒過濾器(DPF)的過濾系統(tǒng)，所述過濾系統(tǒng)從廢氣中過濾并去除例如由于燃料的不完全燃燒而可能出現(xiàn)的諸如微粒物質(zhì)和煙灰的元素。由于過濾器物理上捕獲并積聚微粒物質(zhì)，因此它將最終將開始阻礙排氣流，因此通常需要定期清潔，這可以通過稱為“過濾器再生”的過程來完成。后處理系統(tǒng)的另一示例是柴油機氧化催化劑(DOC)，其中由鈀、鉑或其他貴金屬制成的催化劑與廢氣中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?C_XH_X)催化氧化以形成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。

美國專利No.8,656,703('703專利)描述了一種用于內(nèi)燃式發(fā)動機的排氣凈化系統(tǒng)，其中包括SCR催化劑、柴油機氧化催化劑和柴油機微粒過濾器的多個后處理系統(tǒng)和技術(shù)被容納在第一催化轉(zhuǎn)換器和第二催化轉(zhuǎn)換器中，并且在排氣通道中串聯(lián)組織。'703專利還描述了一種技術(shù)，其中DEF可以被引入到發(fā)動機的燃燒室，使得它將在引導(dǎo)到排氣通道中的催化轉(zhuǎn)換器的所得廢氣中被部分地再調(diào)教。本公開還涉及用于將DEF引入到廢氣以用于在內(nèi)燃式發(fā)動機的后處理系統(tǒng)中進(jìn)行反應(yīng)的新穎布置形式和方法。

發(fā)明內(nèi)容

在一方面，本公開描述了一種具有包括至少一個燃燒室的內(nèi)燃式發(fā)動機的機器。內(nèi)燃式發(fā)動機與上游進(jìn)氣系統(tǒng)操作地相關(guān)聯(lián)以將進(jìn)氣引導(dǎo)至燃燒室，并且與排氣系統(tǒng)操作地相關(guān)聯(lián)以從燃燒室引導(dǎo)廢氣。所述機器包括上游柴油機排氣處理液(DEF)噴射器，以選擇性地將DEF引入到燃燒室。在排氣系統(tǒng)中，內(nèi)燃式發(fā)動機下游是緊密聯(lián)接的選擇性催化還原(SCR)催化劑，該催化劑在低負(fù)載狀況下接收原始廢氣，并將氮氧化物(NO_X)還原為氮(N₂)和水(H₂O)。