[发明专利]用于净化来自柴油机的排气的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及排气的高效净化。

本发明尤其针对用于从来自柴油机的排气中去除氧化氮、一氧化碳、烟灰和碳氢化合物的残余物的方法和系统。

本发明对于由柴油机驱动的车辆(频繁地由冷发动机启动)，或者在一天内有若干次冷柴油机启动的地方特别有用。

背景技术

用于净化排气的方法在本领域中是已知的，并且包括将所需和所产生的热考虑在内的设备的方法在本领域中也是已知的。

美国专利申请No.2006/0096282公开了具有平行通道的装置中的排气净化，在该装置中，进入的排气在每隔一个通道中流动，且流出的排气在其它通道中流动。气流拐入由燃烧器进行加热的腔室中。排气由催化剂净化，该催化剂置于该腔室的通道上游的最后部分中且置于该腔室的通道下游的第一部分中。在该通道的空置部分中，热量在脏排气和经净化的排气之间传递。这样，该装置的性能由位于其中间的消耗燃料的燃烧器进行调节。

美国专利说明书US 20070059227公开了排气净化，其中，排气通过柴油机颗粒过滤器、氧化催化器，以及随后通过NOx净化。进入NOx净化的气体与离开NOx净化的气体进行热交换，其中，热量由燃烧产生。这样，就为得到净化的三个步骤的最后步骤的正确温度节省了一些能量。

除了美国专利No.6,347,511的方法中的净化催化器之外，发动机排气还在包括加热器、热质量和流体冷却的热交换器的系统中净化。在该系统的上游，排气部分地或完全地通过热交换器，气体在该热交换器中冷却或加热，在气体在该热交换器中加热的情况下，必须为该系统添加能量。

柴油机颗粒过滤器通过JP 2005299474中描述的方法来净化排气。离开过滤器的部分气体经过通到过滤器进气管的一部分周围的环形空间。这样，整个入口流就由能够通过该入口管的那部分而传递的热量进行加热。

另一排气过滤器系统在US 2005/0098042中进行了描述。该发动机排气流可以全部或部分地通过该过滤器的热交换器上游。该热交换器通常为在管道中有气体的空气/气体热交换器，即意味着热交换依赖于环境空气。

现有技术的某些方法需要额外的能量供应，以得到正确的催化剂温度或烟灰燃烧温度，这些方法中的某些通过经由有限面积的表面进行传递而使热恢复到一定程度，某些方法在热交换器中恢复热，该热交换器产生较高的排气压力损耗。

本发明涉及一种净化方法和系统，该方法和系统在所有发动机运行模式期间同时具有高度的排气净化和高度的热恢复，且仅产生排气中的的极小的压力损耗。

发明内容

本发明提供了一种用于净化来自内燃机的、包含一氧化碳、氧化氮、未完全燃烧的碳氢化合物和烟灰的排气的方法和系统，并且包括以下步骤：在存在氧化催化剂的前提下氧化排气中的一氧化碳；将经氧化的排气中的烟灰和残余量的碳氢化合物保留在过滤器中；在存在选择性地进行还原的催化剂的前提下，以受控的方式将还原剂添加到来自过滤器的气体，并且将氧化氮和二氧化氮还原为氮，以及获得净化后的排气。本发明还包括通过以下方式来控制氧化催化器中的温度的步骤：即，使来自发动机的气体的至少一部分通过热交换器的第一侧、使经净化的排气的至少一部分通过该热交换器的第二侧，并且引导来自发动机的气体的剩余量通过跨过该热交换器的第一侧的旁路、引导经净化的排气的剩余量通过跨过该热交换器的第二侧的旁路。

该热交换器包括壳体、在该壳体中平行安装的若干矩形板以及位于所述板之间的多条线材，这些线材紧紧地挤压在板之间，从而使两根相邻的线材和周围的板形成通道。位于板之间每隔一个间隔的线材彼此基本平行地布置并且呈S形，从而通道将气流从板的一角引导到完全相对的角。在板之间的其余间隔中的线材布置成使得通道形成这样的形状：该形状是其它通道的形状的镜像，并且使得两条流的入口都定位在壳体的同一侧上，从而在板之间的相邻间隔中获得经过通道的大体反向流动的气流。

本发明可包括：对排气进行受控的燃料添加，该排气从热交换器的第一侧流出和/或从跨过该热交换器的第一侧的旁路中流出；以及然后在后续氧化步骤中氧化该燃料。

附图说明

图1是显示本发明的系统的化学过程的示意图。

图2是显示本发明的系统的示意图。

图3是显示了根据本发明的一个实施例的系统以及该实施例的控制原理的示意图。

图4是显示了根据本发明的另一个实施例的系统以及该实施例的控制原理的示意图。

图5是显示了本发明的热交换器的三维视图的附图。

图6是显示了根据本发明的热交换器的截面的附图。

图7是显示了本发明的热交换器的另一截面的附图。