[发明专利]柴油后处理系统

说明书

相关申请的交叉引用

不适用

联邦资助的研究或开发

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缩微胶片/版权引用

不适用。

技术领域

本发明涉及处理来自柴油燃烧过程，例如柴油压缩发动机，的排气的系统和方法，且更具体地涉及减少来自柴油压缩发动机的氮氧化物（NO_x）以及颗粒物质（PM）的系统。

背景技术

环境条例提倡提高要求减少来自柴油燃烧过程，尤其是来自柴油压缩发动机，的NO_x和PM的排放限值。虽然柴油颗粒过滤器（DPF）能够实现要求的PM（其通常是煤烟形式的碳质颗粒）减少，但是仍然需要能够提供NO_x减少以及DPF提供的颗粒物质减少的改进系统。

对此，已经建议系统在DPF上游设置柴油氧化催化剂（DOC）以便提高排气中与聚集在DPF内的煤烟反应的NO₂的水平，从而产生理想的DPF再生（通常又称为被动再生）。然而，这种系统在300℃以下的温度下会受限且通常会在整个氧化催化剂产生压降，这在设计系统的其余部分时是必须解决的。此外，可以将燃料，例如氢或碳氢燃料，输送至DOC的上游，以便在DPF内产生高于600℉的温度（通常又称为主动再生）。

发明内容

根据本发明的一个特征，提供一种柴油排气处理系统以便处理来自柴油燃烧过程的排气。该系统包括燃烧器，该燃烧器接收排气且选择性地用火焰加热排气以便在升高的温度下将排气供应给系统的其余部分；柴油颗粒过滤器（DPF），其连接在燃烧器下游以便从其接收排气；选择性催化还原催化剂（SCR）以及NO_x捕集器中的至少一个，连接在柴油颗粒过滤器下游以便从其接收排气。

作为一个特征，系统还包括柴油氧化催化剂，其连接在燃烧器下游以便从其接收排气且连接在DPF上游以便将排气输送至DPF。在进一步的特征中，系统还包括位于燃烧器下游和DOC上游的燃料喷射器。

在一个特征中，系统还包括柴油氧化催化剂，其连接在DPF下游以便从其接收排气且连接在SCR上游以便将排气输送至SCR。

根据一个特征，燃烧器包括至少一个燃料喷射器和至少一个点火器。

作为一个特征，选择性催化还原催化剂以及NO_x捕集器中的至少一个是选择性催化还原催化剂且还包括连接在催化剂下游的还原剂喷射器。

根据本发明的一个特征，提供一种处理来自柴油燃烧过程的柴油排气的方法。所述方法包括如下步骤：

（a）通过燃烧柴油燃烧过程下游的排气流中的燃料来选择性地提高排气的温度；

（b）通过使碳氧化进入步骤（a）提供的升温的排气内来从过滤器中除去煤烟；以及

（c）除去步骤（b）提供的排气中携带的NO_x。

在一个特征中，该方法还包括在步骤（b）之前，使得来自步骤（a）的排气通过氧化催化剂从而产生NO₂的步骤。作为进一步特征，该方法还包括在步骤（a）之后且在步骤（b）之前将燃料喷射进入排气的步骤。

在进一步特征中，该方法还包括在步骤（c）之前，使得来自步骤（b）的排气通过氧化催化剂从而产生NO₂的步骤。

根据一个特征，步骤（a）包括将燃料喷射进入排气和使燃料点火的步骤。

作为一个特征，步骤（c）包括使排气通过选择性催化还原催化剂上方从而将NO_x转化成N₂。

在一个特征中，步骤（c）包括捕集NO_x。

通过阅读整个说明书，包括所附权利要求和附图，本发明的其它目的、特征和优势将变得显而易见。

附图说明

图1是体现本发明的柴油排气处理系统以及柴油燃烧发动机的概图。

图2至图4是与图1类似的图示，但是其示出了柴油排气处理系统的可替代实施例。

具体实施方式

提供的柴油排气后处理系统10处理来自柴油燃烧过程14，例如柴油压缩发动机16，的排气12。排气12通常包含氮的氧化物（NO_x），例如除了别的以外，氧化氮（NO）以及二氧化氮（NO₂），颗粒物质（PM）、碳氢化合物、一氧化碳（CO）以及其它燃烧副产物。