双燃料发动机系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种双燃料发动机系统。双燃料发动机系统包括双燃料发动机。双燃料发动机系统还包括连接至双燃料发动机的涡轮增压器，其具有涡轮部分和压缩机部分。双燃料发动机系统进一步包括位于涡轮增压器的下游的甲烷还原模块。甲烷还原模块配置为从涡轮增压器的涡轮部分接收废气流。甲烷还原模块包括燃烧器。甲烷还原模块适用于提高从涡轮增压器的涡轮部分接收的废气流的温度。甲烷还原模块还适用于基于温度上升而燃烧存在于废气中的甲烷组分。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种双燃料发动机系统，更具体地涉及一种双燃料发动机系统的废气处理。
技术介绍
由于燃料燃烧不完全，甲烷作为副产物存在于排出双燃料发动机的废气当中。由于其短链烃结构，甲烷向来非常难以氧化。存在于废气中的甲烷在被排放到大气中之前必须被氧化，因为甲烷是温室气体产生的主要来源。排出发动机系统的发动机废气提供给涡轮增压器，以提供驱动动力给该涡轮增压器。在目前的发动机系统中，将一种催化剂设置在涡轮增压器的下游，用于转化废气中的甲烷。然而，涡轮增压器出口处的废气温度不能使甲烷有效转化。由于不良的转换效率，大量的甲烷仍然可以存在于废气当中。传统的方法可能导致约35％或更低的转换效率。美国公开专利申请2010/0077998号（以下简称为'998公开）描述了一种涡轮增压发动机。该涡轮增压发动机包括内燃机和涡轮增压器，该涡轮增压器由来自内燃机的废气流提供动力，以便为发动机供应压缩进气。涡轮增压发动机还包括带有干式低排放燃烧器的涡轮增压器增压系统。燃烧器流体地与发动机的排气歧管连通并可操作以将燃烧气体流注入发动机废气流。热的燃烧气流可操作以增加涡轮增压器可用的废气能量，由此来增加压缩进气的输出。然而，'998公开没有描述一种解决方案以改进废气中未燃甲烷组分的转换效率。
技术实现思路
在本技术的一个方面，提供了一种双燃料发动机系统。该双燃料发动机系统包括双燃料发动机。双燃料发动机系统还包括涡轮增压器，该涡轮增压器连接到具有涡轮部分和压缩机部分的双燃料发动机。双燃料发动机系统还包括位于涡轮增压器下游的甲烷还原模块。所述甲烷还原模块配置为从涡轮增压器的涡轮部分接收废气流。甲烷还原模块包括燃烧器。甲烷还原模块适配为升高从涡轮增压器的涡轮部分接收到的废气流的温度。甲烷还原模块还适于基于温度升高而燃烧存在于废气中的甲烷组分。一种双燃料发动机系统，包括：双燃料发动机；连接至所述双燃料发动机的涡轮增压器，其具有涡轮部分和压缩机部分；位于所述涡轮增压器的所述涡轮部分下游的甲烷还原模块，所述甲烷还原模块包括燃烧器，所述燃烧器包括与所述涡轮部分流体连通以从所述涡轮部分接收废气流的入口、用于燃烧废气的燃烧空间以及所述燃烧空间下游的出口，其中所述甲烷还原模块进一步包括：喷射器，其用于将燃料喷射至所述燃烧器的所述燃烧空间中；以及点火器，其用于点燃喷射至所述燃烧空间中的所述燃料。进一步包括位于所述甲烷还原模块下游的能量回收装置，其中所述能量回收装置与所述甲烷还原模块的所述出口流体连通。本技术配置的甲烷还原模块中的燃烧器能够充分完全燃烧，减少了排出发动机系统的废气中的甲烷组分的存在。因此，排出发动机系统的燃烧废气基本上没有任何未燃烧的碳氢化合物。本技术的其它特征和方面将从下面的说明和附图中显而易见。附图说明图1是根据本技术一个实施例的示例性双燃料发动机系统的示意图；以及图2是根据本技术的一个实施例的与图1的双燃料发动机系统相关联的甲烷还原模块的示例性剖视图。具体实施方式只要可能，所有附图中将使用相同的附图标记来指代相同或相似的零件。参见图1，示出了一种示例性发动机系统100的示意图。发动机系统100体现为双燃料发动机系统。在一个实施例中，发动机系统100可以体现为动态气体混合发动机系统。发动机系统100包括发动机102，其可以是内燃机，如往复活塞发动机或燃气涡轮发动机。可替代地，发动机102可以是火花点火发动机或压缩点火发动机。在一个实施例中，发动机102配置成燃烧空气与液体燃料（如柴油）和/或气体燃料（如天然气）的混合物。发动机102可以利用汽油、柴油燃料、生物柴油、二甲醚、醇、天然气、丙烷、氢气中的一种或多种、其组合，或本领域中已知的任何其它燃烧燃料作为燃料。发动机102可以包括如发动机缸体、气缸盖、多个气缸等部件（未示出）。发动机102可用于任何适当的应用，如汽车、工作机械、机车或船用发动机，以及固定的应用，如电力发电机。发动机102的每个气缸包括一个或多个进气阀（未示出）。进气阀可以配置为供应空气以与气缸中的燃料燃烧。进气歧管104形成或附接到发动机102上，使得进气歧管104在每个气缸上或附近延伸。环境空气通过进气系统108的空气过滤器106吸入到发动机102中。发动机系统100的进气系统108包括涡轮增压器110。进气通过导管118引入到涡轮增压器110中用于压缩，以使其具有更高的压力。然后，被压缩的进气通过导管120向发动机102的进气歧管104流动。涡轮增压器110包括涡轮部分112和压缩机部分114。设在涡轮增压器110的涡轮部分112中的一个或多个涡轮（未示出）提供运行动力给涡轮增压器110。涡轮由流出发动机102的废气驱动。更具体地，废气赋予旋转能量给涡轮。此外，压缩机部分114包括压缩机（未示出）。压缩机配置为压缩接收在其内的吸入空气。设在涡轮部分112中的涡轮可以经由轴联接到压缩机，以使涡轮的旋转能量可用于给压缩机提供动力。为了将液体燃料供应给发动机102以供燃烧，液体燃料系统136与发动机102相关联。液体燃料系统136可包括燃料储存器用于储存燃料，如柴油燃料。发动机系统100包括可操作地与发动机102联接的天然气系统138。天然气系统138将天然气引入到发动机102的气缸中。天然气系统可包括燃料储存器以在其内储存天然气。发动机系统100还包括排气歧管116。燃烧产物从发动机102经由排气歧管116排出。排气歧管116经由导管122与涡轮部分112流体连通。在排出发动机系统100之前，废气流过设置在涡轮增压器110的涡轮部分112中的涡轮，以便提供运行动力给涡轮增压器110。排出发动机102的废气流F含有排放化合物，其可包括氮氧化物（NOx）、未燃烧的甲烷和其它未燃烧的碳氢化合物、颗粒物质，和/或本领域中已知的其它燃烧产物。为了在它们排出发动机102的增压器110后处理这些废气，排气系统124与发动机系统100相关联。排气系统124配置为收集或转化排出发动机系统100之前的NOx、甲烷、未燃烧的碳氢化合物、颗粒物质、其组合，或存在于废气流F中的其他燃烧产物。排气系统124包括甲烷还原模块200。涡轮增压器110的涡轮部分112通过导管126与甲烷还原模块200流体连通。甲烷还原模块200相对于废气流F设置在涡轮增压器110的下游。参见图2，甲烷还原模块200包括燃烧器202。燃烧器202可以体现为任何已知的燃烧机，其配置以点燃或燃烧接收在其内的废气。燃烧器202包括入口204。入口204与导管126流体连通并配置成从其接收废气。此外，一对喷射器206延伸进入燃烧器202的燃烧空间208。喷射器206配置成从发动机系统100的相应的液体燃料系统或天然气系统接收燃料，如柴油或天然气。燃料被引入到燃烧器202的燃烧空间208，以点燃并升高流过其中的废气的温度。根据系统要求，约2％至10％范围内的柴油或天然气可输入到燃烧空间208。燃烧器202还包括点火器212。该点火器212配置为在燃料注入其内之后点燃燃烧空间208中的废气。此外，由于废气燃烧而升高的温度会导致存在于废气中的至少一部分甲烷组分燃烧。具有升高温度的燃烧废气经由出口210流出燃烧器202。应当指出的是，发动机系统1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双燃料发动机系统，其特征在于，其包括：双燃料发动机；连接至所述双燃料发动机的涡轮增压器，其具有涡轮部分和压缩机部分；位于所述涡轮增压器的所述涡轮部分下游的甲烷还原模块，所述甲烷还原模块包括燃烧器，所述燃烧器包括与所述涡轮部分流体连通以从所述涡轮部分接收废气流的入口、用于燃烧废气的燃烧空间以及所述燃烧空间下游的出口，其中所述甲烷还原模块进一步包括：喷射器，其用于将燃料喷射至所述燃烧器的所述燃烧空间中；以及点火器，其用于点燃喷射至所述燃烧空间中的所述燃料。

【技术特征摘要】
2015.09.04 US 14/8453521.一种双燃料发动机系统，其特征在于，其包括：双燃料发动机；连接至所述双燃料发动机的涡轮增压器，其具有涡轮部分和压缩机部分；位于所述涡轮增压器的所述涡轮部分下游的甲烷还原模块，所述甲烷还原模块包括燃烧器，所述燃烧器包括与所述涡轮部分流体连通以从所述涡轮部分接收废气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·沃尔克，D·A·勒宾斯坎，S·B·范兰德，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：新型
国别省市：美国;US