[发明专利]NOx传感器保护系统

说明书

NOx传感器保护系统(130)包括流量控制装置(131)和NOx传感器(118，120)，流量控制装置(131)形成具有排气端口和保护气体端口(141，150)的内部腔室(134)。流量控制装置(131)配置成当内燃机(102)以第一燃料运行时选择性地允许排气从排气管道(112)流至NOx传感器(118，120)，并且当发动机(102)以第二燃料运行时，选择性地以135°至180°的角度将保护气体从保护气体端口(150)引导至NOx传感器(118，120)以抑制排气从排气管道(112)流至NOx传感器(118，120)。

技术领域

本发明总体上涉及配置成用两种类型的燃料运行的内燃机，具体地涉及对设置在这种内燃发动机的排气系统中的NOx传感器的保护。

背景技术

内燃机排出空气污染物的复杂混合物。这些空气污染物由气态化合物如氮氧化物(NOx)和也称为烟灰的固体颗粒物质组成。由于环境意识提高，排气排放标准变得更加严格，并且由发动机排放到大气中的NOx和烟灰的量可以根据发动机的类型、发动机的尺寸和/或发动机的类别来调节。

为了确保符合NOx的调节，可以实施用于处理排气的称为选择性催化还原(SCR)的策略。SCR是一种将气态或液态还原剂例如氨、尿素或尿素溶液喷射到发动机的排气流中的方法。还原剂与排气中的氮氧化物反应形成水和氮气。通常，将尿素以足以提供所需的NOx还原程度的量引入排气中。还原剂的期望量可以由例如尿素喷射系统基于例如NOx传感器的检测来控制。

在船舶中，特别是大型船舶如渡船，游船或货船中，船舶的一个或多个内燃机可配置成与重燃料油(HFO)和船用柴油(MDO)一起操作。由于环境法规，可能需要在运行燃料之间转换。例如，当船可以在海上以HFO运行时，可能需要切换到在港口等附近以MDO运行，以便满足诸如IMOIII的排放标准。

然而，当使用HFO操作时，当船舶切换到以MDO运行时，排放物中的组分可能会干扰NOx传感器的操作。例如，HFO排气中的高硫含量可能损坏或抑制NOx传感器的正确操作。例如在欧洲专利申请EP 3431 731 A1中公开的装置，其转让给卡特彼勒汽车有限公司(Caterpillar Motoren GmbHCo.)，公开了各种布置，其目的是消除或最小化由于HFO排气对NOx传感器的操作的损害。

本发明至少部分地涉及改进或克服现有系统的一个或多个方面。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于内燃机的NOx传感器保护系统，其配置成利用第一燃料和第二燃料选择性地操作，并且具有排气管道，排气管道配置成接收由内燃机中的第一燃料或第二燃料的燃烧产生的排气。NOx传感器保护系统包括形成内部腔室的流量控制装置和开口到内部腔室的多个端口。多个端口包括排气端口和保护气体端口，排气端口配置成与排气管道流体连通以接收在排气管道中流动的排气，保护气体端口配置成选择性地接收来自保护气体的外部源的保护气体。NOx传感器，其设置在内部腔室内以测量接收在内部腔室内的排气中的NOx浓度。流量控制装置配置成当内燃机以第一燃料操作时选择性地允许排气从排气管道流动到NOx传感器，并且当内燃机以第二燃料操作时选择性地允许保护气体流动到内部腔室中以抑制排气从排气管道流动到NOx传感器。保护气体端口和NOx传感器配置成将保护气体流从保护气体端口以大约135°至180°的角度引导至NOx传感器。