[发明专利]后处理系统和方法

说明书

一种用于处理来自具有燃烧室的内燃式发动机的废气的系统，包括被设置成将DEF引入到燃烧室的上游DEF喷射器以及在所述内燃式发动机下游且与所述内燃式发动机成紧密联接关系的紧密联接SCR催化剂。紧密联接SCR催化剂的下游可以是初级SCR催化剂和初级DEF喷射器。所述系统可操作以在内燃式发动机的低负载状况下还原紧密联接SCR催化剂中的NO₂，并且在负载状况下还原初级SCR催化剂中的NO₂。

技术领域

本专利公开总体上涉及一种用于处理来自内燃式发动机的废气的排气后处理系统，并且更具体地，涉及一种利用选择性催化还原的系统和方法。

背景技术

已经开发出各种系统和方法以减少从内燃式发动机排放的废气中的某些排放物和副产物，其中一些系统和方法是响应于政府针对此类排放物的规定而已经直接开发的。这些系统可以在现场与燃烧过程配合，例如燃料添加剂和类似物。其他系统可以布置在排气系统的下游以与废气相互作用，并且被称为后处理系统。后处理系统的一个示例是称为选择性催化还原(SCR)的化学过程，其中具有由诸如钒的贱金属制成或涂覆有诸如钒的贱金属的流过基底的催化剂位于排气导管中，以接收从内燃式发动机排放的热废气。通常被称为柴油机排气处理液(DEF)的液态还原剂被引入到排气系统中，并且可以混合废气或可以被吸收到催化剂上。常见的还原剂包括纯无水氨或纯氨与水混合的氨水溶液。氮氧化物(例如NO和NO₂，有时也称为NO_X)在催化剂存在的情况下与DEF反应，从而将NO_X转化为氮(N₂)和水(H₂O)。

在内燃式发动机具有很大的尺寸，例如数百马力或千瓦的大小的情况下，SCR催化剂可以与旨在与废气中的不同排放物和副产物相互作用的其他后处理系统可操作地关联。另一后处理系统的一个示例是诸如柴油机微粒过滤器(DPF)的过滤系统，所述过滤系统从废气中过滤并去除例如由于燃料的不完全燃烧而可能出现的诸如微粒物质和烟灰的元素。由于过滤器物理上捕获并积聚微粒物质，因此它将最终将开始阻碍排气流，因此通常需要定期清洁，这可以通过称为“过滤器再生”的过程来完成。后处理系统的另一示例是柴油机氧化催化剂(DOC)，其中由钯、铂或其他贵金属制成的催化剂与废气中的一氧化碳(CO)和碳氢化合物(C_XH_X)催化氧化以形成二氧化碳(CO₂)和水(H₂O)。

美国专利No.8,656,703('703专利)描述了一种用于内燃式发动机的排气净化系统，其中包括SCR催化剂、柴油机氧化催化剂和柴油机微粒过滤器的多个后处理系统和技术被容纳在第一催化转换器和第二催化转换器中，并且在排气通道中串联组织。'703专利还描述了一种技术，其中DEF可以被引入到发动机的燃烧室，使得它将在引导到排气通道中的催化转换器的所得废气中被部分地再调教。本公开还涉及用于将DEF引入到废气以用于在内燃式发动机的后处理系统中进行反应的新颖布置形式和方法。

发明内容

在一方面，本公开描述了一种具有包括至少一个燃烧室的内燃式发动机的机器。内燃式发动机与上游进气系统操作地相关联以将进气引导至燃烧室，并且与排气系统操作地相关联以从燃烧室引导废气。所述机器包括上游柴油机排气处理液(DEF)喷射器，以选择性地将DEF引入到燃烧室。在排气系统中，内燃式发动机下游是紧密联接的选择性催化还原(SCR)催化剂，该催化剂在低负载状况下接收原始废气，并将氮氧化物(NO_X)还原为氮(N₂)和水(H₂O)。