用于內(nèi)燃機的后處理系統(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)燃機的后處理系統(tǒng)。所述系統(tǒng)和運行該系統(tǒng)的方法適宜于遵守EUR06法規(guī)第二階段規(guī)定的排放標準。
【背景技術(shù)】
[0002]已知的是，柴油發(fā)動機的后處理系統(tǒng)可以配置有稀燃NOx捕集器(以下也被稱為LNT) 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)還通常設置有用于控制顆粒物的柴油微粒過濾器(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)歷周期性的再生過程，其中，這種再生過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)動機從稀薄燃燒操作切換至具有過量燃料量的操作、也被稱為富集燃燒操作或再生階段(DeNOx)。在發(fā)動機的正常操作中，NOx聚集在催化反應表面上。當發(fā)動機切換至富集燃燒操作時，聚集在吸附劑部位上的NOx與廢氣中的還原劑發(fā)生反應并被吸收，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會受到硫的毒化，這降低了催化劑對呢的聚集能力。為了恢復廢氣后處理系統(tǒng)的這種能力需要脫硫(也被稱為DeSOx再生或簡稱為DeSOx)。DeSOx表現(xiàn)為在發(fā)動機工作過程中在高溫條件下的稀燃氣體和富燃氣體快速交替(以下稱為擺動)。
[0006]用于內(nèi)燃機的后處理系統(tǒng)的總體設計中裝配了處于緊密連接狀態(tài)下的LNT和柴油微粒過濾器(DPF)(也就是說將后處理裝置定位在接近渦輪機出口尾部、排氣管初始處)，所述后處理系統(tǒng)包括帶有稀燃NOx捕集器和微粒過濾器的儲罐、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)稱為再生(也即DeNOx、稀燃DeSOx*富燃DeSOx)的LNT的特殊模式是通過發(fā)動機執(zhí)行器(噴射器、廢氣回流閥、可變幾何渦輪機和其他執(zhí)行器)實現(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到專門設定點，以達到所需的燃燒比例。
[0007]稀燃NOx捕集器相對于選擇性催化還原反應系統(tǒng)(SCR)來說是成本經(jīng)濟的，所述選擇性催化還原反應系統(tǒng)的操作借助了注入發(fā)動機排氣管道內(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)定的排放標準越來越嚴格的排放限值，其中，實際上所運行循環(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)明的一個實施方式的所要解決的技術(shù)問題在于提供了一種用于內(nèi)燃機、尤其是柴油發(fā)動機的后處理系統(tǒng)，和一種用于運行稀燃NOx捕集器的方法，所述方法和系統(tǒng)可以使稀燃NOx捕集器滿足不斷提高的排放標準。
[0010]本發(fā)明的另一個技術(shù)問題在于提供了一種用于運行上述方法的設備。
[0011]所述技術(shù)問題是通過具有以下技術(shù)特征的系統(tǒng)、方法、設備、發(fā)動機、計算機程序和計算機程序產(chǎn)品解決的。
[0012]所公開的實施方式提供了一種內(nèi)燃機的后處理系統(tǒng)，所述內(nèi)燃機包括至少一個渦輪機和與渦輪機出口相連的排氣管，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存儲和NOx轉(zhuǎn)換，
[0015]-第一器件，用于確定渦輪機溫度，
[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是溫度傳感器。
[0018]該實施方式的優(yōu)點在于，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，該系統(tǒng)還是能被控制用于得到所需的效率而且滿足根據(jù)EUR06排放標準在其第二階段的新規(guī)定的后處理系統(tǒng)，其中，實際上所運行的循環(huán)被用于“In Use Compliance” 資格的獲得。
[0019]根據(jù)另一種實施方式，所述稀燃NOx捕集器和所述微粒過濾器被緊密地與渦輪機出口相連。
[0020]該實施方式的優(yōu)點在于，催化轉(zhuǎn)化器定位在發(fā)動機排氣歧管附近。這種后處理系統(tǒng)由于其鄰近發(fā)動機而加熱迅速，并且通過燃盡來自極富集混合物(extra-rich mixture)(用于起動冷態(tài)發(fā)動機)的碳氫化合物來降低冷態(tài)發(fā)動機的排放。此外，整體發(fā)動機的尺寸還可以通過這種后處理結(jié)構(gòu)而降低。
[0021]根據(jù)另一種實施方式，在稀燃NOx捕集器的入口還設有用于檢測溫度的器件。
[0022]該實施方式的優(yōu)點在于，可以通過傳感器直接檢測LNT入口處的溫度，或者ECU(電子處理單元)可以使用溫度計算模塊來確定，無論何種情況后者都是可用的而且可以通過可靠的方式被校準。
[0023]本申請的另一種實施方式提供了一種用于運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]-計算作為由發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的NOx量和通過NOx傳感器在稀燃NOx捕集器下游測得的NOx測量值的函數(shù)的在稀燃NOx捕集器中的NOx聚集量，
[0025]-計算作為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NOx量的極限，并且由渦輪機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，則要求進行再生過程(DeNOx)，
[0027]-通過使用由定位在稀燃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傳感器來控制所述再生過程，所述空氣/燃料比要低于空氣/燃料比的極限值。
[0028]由此，公開了一種用于實現(xiàn)運行稀燃NOx捕集器的方法的設備，所述設備包括:
[0029]-第一裝置，用于計算作為由發(fā)動機燃燒所產(chǎn)生的NOx量和通過NOx傳感器在稀燃NOx捕集器下游測得的NOx測量值的函數(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NOx量的極限，并且由渦輪機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，要求進行再生過程(DeNOx)，
[0032]-第四裝置，用于通過使用由定位在稀燃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傳感器來控制所述再生過程，所述空氣/燃料比要低于空氣/燃料比的極限值。
[0033]該實施方式的優(yōu)點在于，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第二階段的排放標準的規(guī)定。
[0034]另一種實施方式提供了包含根據(jù)上述實施方式之一所述的后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機。
[0035]