[发明专利]减少排放的内燃发动机系统

说明书

公开了内燃柴油发动机系统和操作方法，其包括柴油发动机、废气再循环系统、废气旁通涡轮增压器、排气节流阀和排气节流阀下游的氧化钒选择性催化还原催化剂。

背景技术

诸如柴油发动机的内燃发动机与排气系统连接，该排气系统通常包括后处理系统以减少诸如NOx的污染物从排气管的排放。这种后处理系统可以使用氧化催化剂、颗粒过滤器和选择性催化还原(SCR)催化剂。由于通常在较高的排气温度下更有效地操作SCR催化剂，因此使用诸如烃注入、氧化催化剂和/或变几何涡轮(VGT)入口控制的某些排气加热策略以增加或保持SCR催化剂的温度在其有效温度范围内。然而，使用此类系统的这些排气加热策略和NOx排放控制是在高初始系统成本、燃料损失和/或系统寿命内的高操作成本下获得的。

SCR催化剂遭受由于在SCR催化剂上积累诸如硫和烃类的各种污染物而导致的性能变差。在包括颗粒过滤器的排气系统中，活性颗粒过滤器再生可以部分地用作SCR催化剂的再生事件以及用于去除硫中毒。然而，颗粒过滤器再生导致燃料损失，并且柴油颗粒过滤器需要维修以及后处理系统的成本和操作方面的额外开支。此外，尽管氧化钒SCR催化剂与其他SCR催化剂相比提供了改善的NO转化和对硫中毒的抗性，但是使用颗粒过滤器的后处理系统通常不使用氧化钒SCR催化剂，这是因为其在高温条件下缺乏耐热性，例如在颗粒过滤器再生过程中存在的高温条件。

柴油发动机排气系统还通过控制排气系统中的变几何涡轮(VGT)的入口的开启来提高废气温度。然而，VGT是昂贵的，并且开启的控制根据用于获得期望结果的发动机操作条件而可能是复杂的。因此，在该领域期望为可操作地满足排放标准的内燃发动机提供低成本排气和后处理系统的进一步技术发展。

发明内容

公开了内燃发动机系统和方法，其包括：具有用于控制从排气系统通往进气系统的EGR流的EGR控制阀的废气再循环(EGR)系统；包括具有废气旁通阀的涡轮机的涡轮增压器；排气节流阀；和氧化钒SCR催化剂。该系统和操作系统的方法不使用VGT、氧化催化剂或颗粒过滤器。通过控制发动机NOx输出水平和/或通过提高或保持排气温度以使氧化钒SCR催化剂处于其有效操作温度范围内来控制诸如NOx的排放物。可以例如通过控制EGR控制阀以调节再循环的废气量、控制废气旁通阀以调节通过废气旁通阀和涡轮机入口的废气量以及控制排气节流阀以控制通往氧化钒SCR催化剂的废气量和废气温度而实现此类操作。

提供本概述以介绍在下面例示性实施方案中进一步描述的概念的选择。本概述不意图确定要求保护的主题的关键或必要特征，也不意图用于辅助限制要求保护的主题的范围。其他实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和益处根据下列描述和附图会变得显而易见。

附图说明

图1是系统的示意图，所述系统包括与具有EGR系统、废气旁通阀涡轮增压器、排气节流阀和在排气节流阀下游的氧化钒SCR催化剂的排气系统连接的内燃发动机。

图2是EGR系统的替代布置的示意图。

图3是操作图1的系统的程序的流程图。

具体实施方式

出于促进理解本发明的原理的目的，现在对附图中例示的实施方案进行参考并且具体文字用于对其进行描述。然而，应当理解由此不意图限制本发明的范围，在本文涵盖了所例示的实施方案中的任何改变和进一步的修正、以及本发明所涉及的领域中的技术人员通常会想到的在本文中例示的本发明的原理的任何其他应用。

参考图1，所示出的系统10包括内燃发动机12，其可操作地产生进入与发动机12连接的排气系统16的废气流14。发动机12可以为柴油发动机，以与其他发动机组合作为独立的动力源，或者作为包括用于至少一个动力源的内燃发动机的混合动力传动系的一部分。系统10可以用于移动应用如车辆、机车或海洋应用，或者用于诸如发电或泵送系统的固定应用。