发动机排气后处理系统技术方案

一种发动机排气后处理系统，并且其包括颗粒过滤器和设置在颗粒过滤器下游的选择性催化还原装置。第一氧化催化器装置设置在颗粒过滤器上游，且第二氧化催化器装置设置在颗粒过滤器和选择性催化还原装置之间。第一旁通装置在控制系统的控制下选择性地可操作以绕过第一氧化催化器装置。控制系统在排气流的温度高于第一阈值数值且颗粒过滤器中的烟尘载量低于第二阈值数值时启用第一旁通装置，以减少颗粒过滤器的过度被动再生，而过度被动再生会增大颗粒排放物计数。

Engine exhaust aftertreatment system

An engine exhaust aftertreatment system comprises a particle filter and a selective catalytic reduction device arranged downstream of the particle filter. The first oxidation catalyst device is arranged upstream of the particle filter, and the second oxidation catalyst device is arranged between the particle filter and the selective catalytic reduction device. The first bypass device is selectively operable under the control of the control system to bypass the first oxidation catalyst device. When the exhaust temperature of the control system is higher than the first threshold value and the dust load in the particle filter is lower than the second threshold value, the first bypass device is activated to reduce the excessive passive regeneration of the particle filter, and excessive passive regeneration will increase the particle emission count.

【技术实现步骤摘要】
发动机排气后处理系统
本技术涉及用于控制发动机排气中的排放物的发动机排气后处理系统。
技术介绍
后处理装置用于减少内燃机的排气流中的排放物。后处理装置的运行会导致副产物堆积在后处理装置中。如果堆积过量的副产物，则发动机或后处理装置的性能和耐久性会受损害，因此需要使得后处理装置周期性地再生，以移除其中一些或所有堆积的副产物。最近的排放法规已针对从发动机排出的排气流引入了颗粒计数限制，从而需要使用颗粒过滤器后处理装置。在柴油发动机的情形中，使用柴油颗粒过滤器（DPF）后处理装置。如果DPF中的烟尘载量过高，则排气背压升高且造成不可控再生的风险，导致可能损坏DPF或下游装置的过高温度。升高的排气背压例如通过增大燃料消耗也会不利地影响发动机性能。DPF的再生通过氧化来减少DPF中的烟尘载量。DPF再生方案包括主动再生，例如碳氢化合物投加或使用燃烧器，这提供DPF的高温、快速再生。被动再生利用排气温度在较低温度下提供较缓慢的DPF再生。在DPF上游的柴油氧化催化器（DOC）提供被动再生所需的NO2。来自DOC的NO2也用于加速在DPF下游的选择性催化还原（SCR）装置中的NOx还原。控制方法应用于后处理系统，以控制后处理装置的操作，并且改进整个系统的性能。例如，控制器可确定何时需要DPF的主动再生和启动碳氢化合物投加，以减少DPF中的烟尘载量。在美国专利8,562,924中描述了应用于DOC装置的控制方法的示例，其中，采用控制排气流中NO/NOx的比值的方法，以改进SCR装置的性能并且降低来自发动机的NOx排放物。排气流可在其中绕过DOC装置的DOC旁通部用于控制排气流中NO2的量并且优化SCR反应，以避免尾管NO2排放物过多。在使得DPF被动地再生的后处理系统中已遇到问题，由此被动再生会在某些发动机和后处理系统条件下发生，且该被动再生随后导致颗粒排放物计数过多。在DPF中烟尘载量较低时，这会发生的一个示例是在发动机高负载期间、例如在峰值转矩下。在这些条件下，发动机排气流的温度可能相对较高并且导致DPF的被动再生，从而减小烟尘载量和DPF过滤效率并且导致尾管颗粒计数过多的排放物。消除DPF上游的DOC会降低导致颗粒排放物计数很高的过度被动再生的风险，但会导致不良的DPF再生和高背压，并且还会降低导致较高的尾管NOx排放物的SCRNOx转换。
技术实现思路
根据本技术的一个方面，提供一种发动机排气后处理系统，用于接收来自发动机的排气流。后处理系统包括颗粒过滤器和设置在颗粒过滤器下游的选择性催化还原装置。第一氧化催化器装置设置在颗粒过滤器上游，且第二氧化催化器装置设置在颗粒过滤器和选择性催化还原装置之间。第一旁通装置与第一氧化催化器装置相关联，该第一旁通装置选择性地可操作以绕过第一氧化催化器装置。提供控制系统，该控制系统响应于与来自发动机的排气流的温度和颗粒过滤器中烟尘载量相对应的信号。控制系统构造成在同时满足第一标准和第二标准时启用第一旁通装置，该第一标准包括排气流的温度高于第一阈值数值，而该第二标准包括颗粒过滤器中的烟尘载量低于第二阈值数值。所述第一旁通装置包括第一旁通导管和第一旁通阀，所述第一旁通导管围绕所述第一氧化催化器装置设置，且所述第一旁通阀选择性地可操作，以将所述排气流引导至所述第一氧化催化器装置或者所述第一旁通导管。所述第二氧化催化器装置邻近于所述颗粒过滤器的出口与所述颗粒过滤器一体地形成。所述第二氧化催化器装置包括涂层，所述涂层设置在所述颗粒过滤器的邻近于所述颗粒过滤器的出口的一部分上。进一步包括第二旁通装置，所述第二旁通装置与所述第二氧化催化器装置相关联。所述第二旁通装置包括第二旁通导管和第二旁通阀，所述第二旁通导管围绕所述第二氧化催化器装置设置，而所述第二旁通阀选择性地可操作，以将所述排气流引导至所述第二氧化催化器装置或者所述第二旁通导管。所述第二阈值数值与所述颗粒过滤器中的烟尘载量相当，在所述烟尘载量下，所述颗粒过滤器的过滤效率在70-99%的范围内。所述第二阈值数值与所述颗粒过滤器中的烟尘载量相当，在所述烟尘载量下，所述颗粒过滤器的过滤效率在85-99%的范围内。所述第二阈值数值与所述颗粒过滤器中的烟尘载量相当，在所述烟尘载量下，所述颗粒过滤器的过滤效率在95-99%的范围内。所述第二阈值数值与所述颗粒过滤器中的烟尘载量相当，在所述烟尘载量下，所述颗粒过滤器的过滤效率是99%。根据本技术的又一方面，提供一种用于控制发动机排气后处理系统的方法，该发动机排气后处理系统包括颗粒过滤器、选择性催化还原装置以及第一氧化催化器装置，该选择性催化还原装置设置在颗粒过滤器下游，且该第一氧化催化器装置设置在颗粒过滤器上游。该方法包括：提供第一旁通装置，该第一旁通装置与第一氧化催化器装置相关联，该第一旁通装置选择性地可操作以绕过第一氧化催化器装置，以及提供控制系统，该控制系统构造成响应于与来自发动机的排气流的温度和颗粒过滤器中烟尘载量相对应的信号。该方法进一步包括通过控制系统来确定排气流的温度是否高于第一阈值数值，并且通过控制系统确定颗粒过滤器中的烟尘载量是否低于第二阈值数值。第一旁通装置操作，以在控制系统确定排气流的温度高于第一阈值数值且颗粒过滤器中的烟尘载量低于第二阈值数值时，绕过第一氧化催化器装置。本技术能够减少颗粒过滤器的过度被动再生，因此可减少排放物，例如颗粒排放物计数。从以下描述和附图中，本技术的其它特征和方面将会清楚理解。附图说明图1示出根据本技术各实施例的第一发动机排气后处理系统；图2示出根据本技术各实施例的第二发动机排气后处理系统；图3示出根据本技术各实施例的第三发动机排气后处理系统；图4示出根据本技术各实施例的用于控制发动机排气后处理系统的方法。具体实施方式现将详细地参照特定实施例或特征，其示例在附图中示出。在可能的情形下，对应的或类似的附图标记会在整个附图中用于指代相同或对应的部件。图1示出根据本技术各实施例的用于接收来自发动机（未示出）、例如来自发动机的排气歧管的排气流的发动机排气后处理系统10。后处理系统10会参照柴油发动机进行描述，然而，会意识到的是，该系统可用于其中需要排放物控制的其它形式发动机，例如燃气发动机。后处理系统10包括颗粒过滤器12和设置在颗粒过滤器12下游的选择性催化还原（SCR）装置14。在本技术的一些实施例中，颗粒过滤器12可以是柴油颗粒过滤器（DPF）。术语上游和下游在本描述中用作相对于排气流从发动机至尾管的流动方向的术语。因此，术语上游指代朝向或更靠近于发动机，而下游指代朝向或更靠近于尾管并且由此进一步远离发动机。第一氧化催化器装置16设置在颗粒过滤器12上游，且第二氧化催化器装置18设置在颗粒过滤器12和SCR装置14之间。在本技术的各实施例中，第一和第二氧化催化器装置16和18可以是柴油氧化催化器装置（DOC）。后处理系统10进一步包括第一旁通装置20，该第一旁通装置20与第一氧化催化器装置16相关联。第一旁通装置20选择性地可操作以绕过第一氧化催化器装置16。当第一旁通装置20操作以绕过第一氧化催化器装置16时，来自发动机的排气流通过旁通装置20并且进入颗粒过滤器12，而无需通过第一氧化催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发动机排气后处理系统，用于接收来自发动机的排气流，其特征在于，所述发动机排气后处理系统包括：颗粒过滤器和设置在所述颗粒过滤器下游的选择性催化还原装置；第一氧化催化器装置，其设置在所述颗粒过滤器上游；第二氧化催化器装置，其设置在所述颗粒过滤器和所述选择性催化还原装置之间；第一旁通装置，其与所述第一氧化催化器装置相关联，所述第一旁通装置选择性地可操作以绕过所述第一氧化催化器装置；以及控制系统，其响应于与来自所述发动机的所述排气流的温度和所述颗粒过滤器中的烟尘载量相对应的信号，且所述控制系统构造成在同时满足第一标准和第二标准时启用所述第一旁通装置，所述第一标准包括所述排气流的温度高于第一阈值数值，而所述第二标准包括所述颗粒过滤器中的所述烟尘载量低于第二阈值数值。

【技术特征摘要】
2017.10.17 GB 1717016.81.一种发动机排气后处理系统，用于接收来自发动机的排气流，其特征在于，所述发动机排气后处理系统包括：颗粒过滤器和设置在所述颗粒过滤器下游的选择性催化还原装置；第一氧化催化器装置，其设置在所述颗粒过滤器上游；第二氧化催化器装置，其设置在所述颗粒过滤器和所述选择性催化还原装置之间；第一旁通装置，其与所述第一氧化催化器装置相关联，所述第一旁通装置选择性地可操作以绕过所述第一氧化催化器装置；以及控制系统，其响应于与来自所述发动机的所述排气流的温度和所述颗粒过滤器中的烟尘载量相对应的信号，且所述控制系统构造成在同时满足第一标准和第二标准时启用所述第一旁通装置，所述第一标准包括所述排气流的温度高于第一阈值数值，而所述第二标准包括所述颗粒过滤器中的所述烟尘载量低于第二阈值数值。2.根据权利要求1所述的发动机排气后处理系统，其特征在于，所述第一旁通装置包括第一旁通导管和第一旁通阀，所述第一旁通导管围绕所述第一氧化催化器装置设置，且所述第一旁通阀选择性地可操作，以将所述排气流引导至所述第一氧化催化器装置或者所述第一旁通导管。3.根据权利要求1或2所述的发动机排气后处理系统，其特征在于，所述第二氧化催化器装置邻近于所述颗粒过滤器的出口与所述颗粒过滤器一体地形成。4.根据权利要求3所述的发动机排气后处理系统...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·M·拉特利奇，
申请(专利权)人：珀金斯发动机有限公司，
类型：新型
国别省市：英国,GB