处理排气的系统和方法技术方案

本发明专利技术涉及处理排气的系统和方法。用于处理排气的系统包括排气管道(1)、设置在排气管道(1)中的催化转化器(30)和用于向该系统中注入物质的注入器(20)。该系统还包括绕过排气管道(1)的一部分的旁路管道(2)，其中旁路管道(2)被设置为使仅仅部分的催化转化器(30)被该旁路管道绕过。

【技术实现步骤摘要】
处理排气的系统和方法
本专利技术涉及处理排气的系统和方法。更具体而言，本专利技术涉及处理柴油机的排气的系统和方法。
技术介绍
在例如客车的排气系统的可用的受限空间中，可以在所谓的封闭接合装置中设置不同的转化器。这些转化器是例如用于氧化一氧化碳和碳氢化合物的氧化转化器，和用于转化排气中的氮氧化物的选择性催化反应器(SCR)。在WO2012/080585中，将氧化催化剂直接设置在柴油颗粒过滤器(DFP)和SCR组合的上游。为支持SCR中的催化反应，向两种催化剂之间的受限空间中注入尿素。为使尿素与排气混合，在两种催化剂之间提供混合装置。然而，这种混合装置会增加反压，而混合物进入SCR之前的混合路径长度无法增加。另外，混入尿素时排气的温度已经降低。此外，尿素和气体混合物的停留时间非常短，在排气流速很高时尤其如此。还已知将尿素注入与位于DPF和SCR组合的上游的氧化催化剂平行的旁路中，以确保碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的适当氧化。由此，取自排气管道上游部分的排气可以直接用于与尿素混合，这使得能够使设置在旁路管道中的水解催化剂在高温工作。但是，这些系统需要很大的空间，并且经常不能使尿素与排气在被引入SCR中之前充分混合。经过旁路的排气部分未被氧化催化剂处理，这可能导致在正常的驱动循环中出现HC和CO排放故障。因此，对于能够应对已知系统和方法的问题的处理排气的系统和方法存在需求。特别是，对于在如封闭接合催化转化器系统中等受限空间条件下也提供高效、可靠的排气处理这样的系统和方法存在需求。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供一种处理排气的系统。该系统包括排气管道和设置在该排气管道中的催化转化器。该系统还包括用于向该系统中注入物质的注入器。该物质不同于排气，并优选包含支持排气的化学反应的一种或多种成分。在本专利技术的系统中，旁路管道绕过排气管道的一部分，其中，包括旁路入口和旁路出口的旁路管道设置为使仅仅部分的催化转化器被旁路管道绕过。绕过排气管道的一部分可实现设置在排气管道中的催化转化器中的一部分排气和旁路管道中的另一(优选较小)部分排气的并行处理。旁路管道中的处理可以例如是向排气中注入尿素，或者注入其他化学物质，将该物质与排气混合，注入的物质进行化学转化，还可能进行化学反应。通过仅仅分流小部分排气，分流部分的空速可以降低。与化学物质混合的排气的降低的流速延长了该混合物的例如混合、转化或反应等任何物理或化学过程可用的时间。因此，可以在不增加占用空间的构成元件的情况下增加混合时间。例如，在封闭接合装置中，添加的物质是设置在催化转化器下游的第二催化转化器所需要的。然而，两台催化转化器之间的空间基本上仅允许化学物质的引入，却因高排气流速限制停留时间而不能分别实现充分混合或其完全转化。在本专利技术的系统中，与一部分排气流的混合已经在旁路管道中发生，而其余(优选较多)部分的排气在设置在排气管道中的催化转化器中得到处理。旁路的设置使本专利技术的系统可用于空间受限的应用中，例如在如客车等机动车辆的发动机舱或底部区域中。本专利技术的系统特别适合在封闭接合系统中的应用，其中催化转化器(例如，如柴油氧化催化剂(DOC)等氧化催化剂)与颗粒过滤器或者例如进行选择性催化反应(SRC)的另一催化转化器串联设置。另外，在本专利技术的系统中，热排气可以直接用于旁路管道中，在旁路管道中对排气进行物理或化学处理。热气可以在排气管道的上游部分(优选接近发动机出口(排气最热处))分流。排气分流部分的高温可以进一步支持化学物质的完全转化，或者防止例如物质在排气管道或旁路管道中的结晶和沉积。利用足够热的排气允许在发动机冷启动之后不久就早早注入物质而无结晶风险。如果发生低结晶，这将进一步支持排气处理工艺的恒定性和可靠性，以及催化转化器、特别是SCR的寿命。固体副产物在排放系统中的沉积可能增加反压，并可能造成催化转化器中的材料劣化。而且，发生结晶的物质不能用于之后的气体处理工序。另外，结晶的物质例如在暂时的热环境下会被不利地释放，并且如果所释放的物质的量无法被之后的气体处理工序处置，则会以未反应的方式从系统中释放出去。由于固体沉积物必须从催化转化器中除去以便使转化器以所需方式运行，因此在低结晶下可以降低维护频率。在本专利技术的系统中，旁路管道设置为使催化转化器的仅仅部分长度被绕过。所有排气经过催化转化器的至少一部分。所有排气至少在分流至旁路管道之前或者在从旁路管道再进入催化转化器之后经过催化转化器。通过旁路管道的这种设置，分流至该旁路管道的排气的温度通常较高。排气在催化转化器的上游或者从催化转化器中的某部分分流。在任何情况下，排气都在催化转化器下游端的上游的排气管道的一部分处分流至旁路管道中。利用本专利技术的系统，可以实现下述实施方式，其中排气的全部流量在分流之前及其一部分分流至旁路中之前在催化转化器中进行处理，其中分流部分利用化学物质进行处理。在这些实施方式中，如果化学物质优选仅注入旁路管道中，则催化转化器可以保持不受添加的化学物质的影响。可以实现其他实施方式，其中排气流与尿素的混合额外地得到催化转化器结构的支持。这可以通过如下方式实现：将排气从旁路管道引入催化转化器中，使排气流过催化转化器的下游部分。在这些实施方式中，催化转化器的下游部分可以另外设置有催化活性涂层，即所谓的罩面层(washcoat)，以支持进一步的催化反应，例如尿素的水解反应，从而改善之后的SCR中的催化反应。在对来自机动车发动机的排气的处理中，例如，排气中的碳氢化合物和碳氧化物应被氧化。通过导引排气至少经过一部分氧化催化剂，所有排气暴露于氧化催化剂的氧化性表面并可被氧化。这有助于满足对于这些物质的排放限制。另外，在一些排气处理过程中，例如柴油机的排气处理过程中，氮氧化物(NO、NO2)应被转化。优选的是，将化学物质，例如尿素或氨，添加至排气中，以实现或者支持氮氧化物在附加的选择性催化反应器(SCR)中的化学反应。其中，优选进行氮氧化物的完全转化。然而，所添加的物质应优选不与氧化催化剂的氧化性表面进行接触，以免产生不希望的或甚至有毒的物质，如另外的氮氧化物或硝酸铵(NH4NO3)。但是，注入的物质应在进入SCR之前与排气充分混合。因此，如果来自旁路管道的分流部分的排气通过将该分流部分重新引入氧化催化剂中而再进入排气管道中，则氧化催化剂的结构可以支持所有气体成分的混合。在本专利技术的系统中，化学物质被注入旁路管道中。由此，该物质的注入可以在远离主排气处理(即，远离设置在排气管道中的催化反应器)的部分发生。因此，任何晶体形成或者由于添加化学物质所致的其他沉积物都会被限制在旁路管道。由此，排气管道中或者氧化催化剂中分别不会发生排气处理的破坏或干扰。如果必须除去沉积物，则仅仅旁路管道必须被清理。这可有助于清理并简化维护。例如，优选通过加热来除去结晶物质。在此过程中，仅旁路管道必须被加热以进行清理。因此，可以仅在旁路管道中或者仅对旁路管道设置加热装置。由此，可以节省其他材料、时间和空间。通过如在本专利技术的系统中这样在排气通道中设置旁路管道和催化转化器，排气处理和混合可以在受限空间条件下得到优化。在可用于引入和混合化学物质的受限空间的设置中，本专利技术的系统的优点，如利用热排气与化学物质混合，增加的混合路径长度和利用催化转化器作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理排气的系统，所述系统包括：排气管道(1)；设置在所述排气管道(1)中的催化转化器(30)；用于向所述系统中注入物质的注入器(20)；旁路管道(2)，所述旁路管道(2)包括旁路入口(22)和旁路出口(23)，所述旁路管道(2)绕过所述排气管道(1)的一部分，其中所述旁路管道(2)设置为使仅仅部分的所述催化转化器(3)被所述旁路管道绕过。

【技术特征摘要】
2013.10.24 EP 13189986.61.一种用于处理排气的系统，所述系统包括：排气管道(1)；设置在所述排气管道(1)中的催化转化器(30)；用于向所述系统中注入物质的注入器(20)；旁路管道(2)，所述旁路管道(2)包括旁路入口(22)和旁路出口(23)，所述旁路管道(2)绕过所述排气管道(1)的一部分，其中所述旁路管道(2)设置为使仅仅部分的所述催化转化器(30)被所述旁路管道绕过，并且其中，所述催化转化器(30)包括分流出口(301)，所述分流出口(301)连接到所述旁路入口(22)，并且所述分流出口(301)设置在所述催化转化器(30)的下游端(304)的上游。2.如权利要求1所述的系统，其中，所述旁路出口(23)设置在所述催化转化器(30)的下游和另一催化转化器(31)的上游。3.如权利要求1所述的系统，其中，所述催化转化器(30)包括连接到所述旁路出口(23)的再进入入口(302)，并且其中，所述分流出口(301)设置在所述再进入入口(302)的上游。4.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其中，所述注入器(20)设置在所述旁路管道(2)中。5.如权利要求1～3中任一项所述的系统，其中，相对于所述排气管道(1)的尺寸的所述旁路管道(2)的尺寸被调整为，使得总排气流量的约10％的最大部分流量绕行经过...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·兹达特，
申请(专利权)人：斯坎比亚控股塞浦路斯有限公司，
类型：发明
国别省市：塞浦路斯;CY