用于双燃料发动机中柴油氧化催化剂再生的系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于双燃料发动机中柴油氧化催化剂再生的系统和方法。一种用于再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的DOC的基于定时的方法，该方法包括实施以下中的至少一个：改变DOC的温度，同时使混合的废气流动穿过DOC，该废气包括由双燃料发动机产生的仅柴油废气和天然气废气的混合物；该方法包括交替地使(a)由双燃料发动机产生的混合的废气和(b)由双燃料发动机产生的仅柴油废气流动穿过DOC。

【技术实现步骤摘要】

本公开通常涉及用于与内部燃烧(IC)发动机一起使用的后处理系统。背景排气后处理系统用于接收和处理由IC发动机产生的废气。常规的废气后处理系统包含数个不同的部件中的任一个以降低存在于废气中的有害废气排放的水平。例如，用于柴油动力的IC发动机的某些排气后处理系统包含选择性催化还原(SCR)催化剂以在氨(NH3)存在的情况下将NOx(某些比例的NO和NO2)转化成无害的氮气(N2)和水蒸气(H2O)。双燃料发动机可以以例如，柴油、天然气和/或它们的混合物的多种燃料运行。当在贫燃条件下在例如，柴油和天然气的混合物的双燃料模式中运行时，双燃料发动机排放例如甲烷、乙烷、丙烷等更大量的未燃烧的短链烃在发动机废气中。这要求后处理系统在双燃料模式期间降低短链饱和烃以满足严格的排放法规(例如，4级排放法规)。这样的后处理系统经常包含柴油氧化催化剂(DOC)，该柴油氧化催化剂可以包含铂(Pt)族DOC，例如，钯(Pd)基的DOC。Pd DOC倾向于在废气的高温时进行氧化以转化成氧化钯(例如，PdO和PdO2)。虽然Pd：Pd氧化物的某个化学计量比提供最佳的催化转化效率，但是催化剂向Pd氧化物的化学计量比的改变可以使催化剂退化。这样的Pd基的催化剂的性能随时间在非硫酸化的废气和硫酸化的废气中退化。而且，在双燃料模式中运行的发动机排放的废气的水含量相对于仅在柴油模式中运行时发动机排放的废气的水含量(例如，废气体积的8％)高(例如，废气体积的12％)，这还可以促进Pd催化剂的氧化。概述本文描述的实施方案通常涉及再生DOC的系统和方法，该DOC包含Pd基的催化剂。特别地，在各种实施方案中，本文描述的用于再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的DOC的系统和方法包括：对DOC的温度的改变进行定时；或交替地使混合的废气流动穿过DOC，混合的废气包含仅柴油废气和天然气的混合物、和仅柴油废气；或它们的任何组合。在第一组实施方案中，用于再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的DOC的基于定时的方法包括实施以下中的至少一个：改变DOC的变化的温度，同时使混合的废气流动通过DOC，该废气包括由双燃料发动机产生的仅柴油废气和天然气废气的混合物；和使(a)由双燃料发动机产生的混合的废气通过DOC和(b)由双燃料发动机产生的仅柴油废气流动通过DOC。在另一组实施方案中，装置包括构造成以柴油和天然气运行的双燃料发动机、燃料添加组件和流体地联接至发动机的后处理系统。该后处理系统包含DOC、温度传感器以及加热器。控制器与燃料添加组件、温度传感器以及加热器进行电通信。该控制器构造成通过实施以下中的至少一个来再生DOC：改变DOC的温度，同时由双燃料发动机产生的混合的废气流动穿过DOC；和指示燃料添加组件以交替地(a)以预定比例将天然气和柴油的混合物添加至双燃料发动机中以产生流动穿过DOC的混合的废气，和(b)将柴油添加至双燃料发动机中以产出流动穿过DOC的仅柴油废气。在又一组实施方案中，控制模块包括构造成测量包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的柴油氧化催化剂(ODC)的温度的温度感测模块。该控制模块构造成通过实施以下中的至少一个来再生DOC：向可操作地联接至DOC的加热器提供指令以改变DOC的温度，同时由双燃料发动机产生的混合的废气流动穿过DOC；和向双燃料发动机的燃料添加组件提供指令以交替地(a)以预定比例将天然气和柴油的混合物添加至双燃料发动机中以产生流动穿过DOC的混合的废气，和(b)将柴油添加至双燃料发动机中以产出流动穿过DOC的仅柴油废气。应理解，前述概念和在下面更详细地讨论的另外的概念的所有组合(假定这样的概念不相互矛盾)被考虑作为本文公开的专利技术性主题的一部分。特别地，出现在本公开的结尾处的所要求的主题的所有组合被考虑作为本文公开的专利技术性主题的一部分。附图简述结合附图，从以下的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更加充分明显。应理解，这些附图仅描绘根据本公开的若干个实现方式，并且因此不被认为是限制其范围，通过使用附图将用另外的具体说明和细节来描述本公开。图1是根据实施方案的包括双燃料发动机和用于处理由双燃料发动机产出的废气的后处理系统的示意性框图。图2是可以包含在图1的后处理系统中的控制模块的实施方案的示意性框图。图3是通过改变DOC的温度来再生DOC的时序图。图4是通过交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC来再生DOC的另一个时序图。图5是使用改变DOC的温度和交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC的组合来再生DOC的又一个时序图。图6是使用改变DOC的温度和交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC的组合来再生DOC的还一个时序图。图7是使用改变DOC的温度和交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC的组合来再生DOC的又一个时序图。图8是通过改变DOC的温度来再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的DOC的方法的一个实施方案的示意性流程图。图9是通过交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC来再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的DOC的方法的另一
个实施方案的示意性流程图。图10是流体地联接至在双燃料模式中运行的双燃料发动机的DOC的甲烷转化效率的散点图，使得流动穿过DOC的混合的废气产生，且甲烷的转化效率通过在仅柴油模式中运行双燃料发动机再生，使得流动穿过DOC的仅柴油废气产生。图11是可以用作图1和/或图2的控制器的计算设备的示意性框图。在整个以下详细描述中参考附图。在附图中，类似的符号通常表示类似的部件，除非上下文另有指示。在详细描述、附图和权利要求中描述的说明性实现方式并不意味着限制。在不偏离本文呈现的主题的精神或范围的情况下，可利用其它实现方式，且可以作出其他变化。将容易理解的是，如本文一般描述的和图中图示的，本公开的方面可以以多种多样的不同构型来布置、取代、组合和设计，其全部被明确地考虑并形成本公开的一部分。各种实施方案的详细描述本文描述的实施方案通常涉及再生DOC的系统和方法，该DOC可以包含Pd基的催化剂。特别地，在各种实施方案中，本文描述的用于再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的DOC的系统和方法包括以下中的至少一个或它们的任何组合：(1)改变DOC的温度，和(2)交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC，所述混合的废气包含仅柴油废气和天然气的混合物。本文描述的用于再生包含在双燃料发动机的后处理系统中的DOC催化剂的系统和方法的各种实施方案可以提供包括以下的益处，例如：(1)允许通过对DOC温度的改变进行定时来再生DOC催化剂；(2)允许通过交替地使混合的废气和仅柴油废气流动穿过DOC预定量的时间来再生DOC；(3)避免使用在DOC中添加烃以再生DOC的常规采用的烃添加系统；(4)仅只在贫燃条件下运行时能够再生DOC，避免需要通常用于再生DOC的稀薄的/充足的循环；和(5)允许本文描述的系统和方法与常规系
统的集成，而不用对常规系统进行显著修改。图1是系统10的示意性图示，系统10包括双燃料发动机102(本文还称为“发动机102”)和流体地联接至发动机102以接收来自发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于定时的方法，所述方法用于再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的柴油氧化催化剂(DOC)，所述方法包括：实施以下中的至少一个：当使由所述双燃料发动机产生的混合的废气流动穿过所述DOC时，改变所述DOC的温度，所述混合的废气包括仅柴油废气和天然气废气的混合物；和交替地(a)使由所述双燃料发动机产生的所述混合的废气流动穿过所述DOC和(b)使由所述双燃料发动机产生的仅柴油废气流动穿过所述DOC。

【技术特征摘要】
2015.05.13 US 14/711,5051.一种基于定时的方法，所述方法用于再生包含在流体地联接至双燃料发动机的后处理系统中的柴油氧化催化剂(DOC)，所述方法包括：实施以下中的至少一个：当使由所述双燃料发动机产生的混合的废气流动穿过所述DOC时，改变所述DOC的温度，所述混合的废气包括仅柴油废气和天然气废气的混合物；和交替地(a)使由所述双燃料发动机产生的所述混合的废气流动穿过所述DOC和(b)使由所述双燃料发动机产生的仅柴油废气流动穿过所述DOC。2.根据权利要求1所述的方法，其中，改变所述DOC的温度包括：将所述DOC维持在运行温度持续第一时间；将所述DOC加热至再生温度，所述再生温度比所述运行温度高；将所述DOC维持在所述再生温度持续第二时间；和将所述DOC冷却至所述运行温度。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述交替地使由所述双燃料发动机产生的所述混合的废气和由所述双燃料发动机产生的所述仅柴油废气流动穿过所述DOC包括：在所述DOC的运行温度使所述混合的废气流动穿过所述DOC持续第一时间，所述混合的废气具有第一水含量；在所述运行温度使所述仅柴油废气流动穿过所述DOC持续第二时间，所述仅柴油废气具有比所述第一水含量小的第二水含量。4.根据权利要求2所述的方法，还包括：在所述运行温度或所述再生温度使所述混合的废气流动穿过所述DOC持续第一时间，所述混合的废气具有第一水含量；在所述运行温度或所述再生温度使所述仅柴油废气流动穿过所述DOC持续第二时间，所述仅柴油废气具有比所述第一水含量小的第二水含量。5.根据权利要求2所述的方法，其中，所述DOC包含Pd-PdO催化剂。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述再生温度比所述运行温度和所述DOC的氧化温度高，但比所述DOC的分解温度低。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述再生温度比550摄氏度高但比所述DOC的分解温度低。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述再生温度是600摄氏度。9.根据权利要求2所述的方法，其中，将所述DOC维持在所述再生温度还从所述DOC移除硫。10.一种装置，包括：双燃料发动机，其构造成以柴油和天然气运行；燃料添加组件；后处理系统，其流体地联接至所述发动机，所述后处理系统包括：柴油氧化催化剂(DOC)，和温度传感器；和控制器，其与所述燃料添加组件和所述温度传感器进行电通信，所述控制器构造成通过实施以下中的至少一个来再生所述DOC：当由所述双燃料发动机产生的混合的废气流动穿过所述DOC时，改变所述DOC的温度，所述混合的废气包括仅柴油废气和天然气废气的混合物；和指示所述燃料添加组件交替地(a)将预定比例的天然气和柴油的混合物添加至所述双燃料发动机中以产生流动穿过所述DOC的所述混合的废气，和(b)将柴油添加至所述双燃料发动机中以产出流动穿过DOC的仅柴油废气。11.根据权利要求10所述的装置，其中，改变所述DOC的温度包括：将所述DOC维持在运行温度持续第一时间；以第一温度斜率将所述DOC加热至再生温度；将所述DOC维持在所述再生温度持续第二时间；和将所述DOC以第二温度斜率冷却至所述运行温度。12.根据权利要求10所述的装置，其中，指示所述燃料添加组件交替地(a)将预定比例的天然气和柴油的混合物添加至所述双燃料发动机中以产生所述混合的废气和(b)将柴油添加至所述双燃料发动机中以产出仅柴油废气包括：指示所述燃料添加组件将预定比例的天然气与柴油添加至所述发动机中持续第一时间，所述发动机产出具有第一水含量的混合的废气，所述混合的废气流动穿过所述DOC持续所述第一时间，所述DOC处于运行温度；和指示所述燃料添加组件将柴油添加至所述发动机中持续第二时间，所述发动机产出具有比所述第一水含量低的第二水含量的仅柴油废气，所述仅柴油废气流动穿过所述DOC持续所述第二时间，所述DOC维持在所述运行温度。13.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制器还构造成通过以下操作来再生所述催化剂：指示所述燃料添加组件将天然气与柴油的混合物添加至所述发动机中持续第一时间，所述发动机产出具有第一水含量的混合的废气，所述混合的废气流动穿过所述DOC持续所述第一时...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，贾斯汀·克鲁尔，拉胡尔·B·卡尔莱沃，阿尔文德·V·哈利纳斯，刘征，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国;US