廢氣後處理系統的製作方法

2023-05-10 20:26:41 3

專利名稱：廢氣後處理系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於處理來自內燃機的廢氣的廢氣後處理系統，該系統包括炭煙催化轉換器和SCR催化轉換器，SCR催化轉換器通過經由位 於其上遊處的噴射器輸送的反應劑而降低了NOx排放。
背景技術：
旨在降低來自重載卡車和大客車的廢氣排放的不斷提高的要求導 致了更高級的廢氣後處理系統。SCR (選擇性催化還原)是用於降低 NOx排放的一個這樣的系統，其中具有尿素/水溶液形式的反應劑例如 在SCR催化轉換器的上遊噴射。其中通過N02將炭煙燒掉(所謂的CRT， 即連續再生捕集)的DPF (柴油機微粒過濾器)是降低發動機微粒排放 (主要包括碳)的另一個系統。N02通過位於微粒過濾器上遊處的氧化 催化轉換器產生。存在多種類型的微粒過濾器，其中主要廣泛地使用的是所謂的"壁 流型"堇青石過濾器。後來出現了另一類所謂的"流過型"過濾器。 後者的特徵在於它具有較低的微粒降低並且是灰滲透型的，因此不要 求維護。更嚴格的排放要求導致將這兩種類型的廢氣後處理系統組合的需 要，但這經常導致安裝空間不足的問題。在迄今已知的組合式廢氣後處理系統(SCR+DPF)中，系統包括 以如下次序裝配的部件發動機一>氧化催化劑一>微粒過濾器一>尿素 噴射一〉SCR催化轉換器一〉氧化催化劑。存在變化的形式，其中也可 以結合水解催化轉換器，主要結合到SCR催化轉換器內，且微粒過濾器可以催化地塗覆，因此避免了發動機下遊的第一氧化催化轉換器。然 而，它們的特徵在於微粒過濾器位於尿素噴射的上遊處。這基本上已 是壁流型堇青石過濾器使用處，這是由於壁流型堇青石過濾器收集了 灰且主要是硫酸鈣(即石膏)的原因等，如果尿素/水溶液在上遊噴射 則這導致了問題。壁流型堇青石過濾器進一步的特徵在於相當多的多 孔物質，多孔物質吸收了所形成的氨且因此使得瞬態的尿素劑量確定 更困難。發明內容因此，本發明的目的是提供有效的廢氣後處理系統，該系統比已 知系統更緊湊。根據本發明，用於處理來自內燃機的廢氣的廢氣後處理系統包括炭煙催化轉換器和SCR催化轉換器，該SCR催化轉換器通過經由位於其 上遊處的噴射器輸送的反應劑降低了NOx排放，且其特徵在於炭煙催化 轉換器位於噴嘴和SCR催化轉換器之間。此布置的實施例使得可以將多 個系統部件組裝為一個緊湊的單元。本發明的有利的典型實施例在隨後的從屬權利要求中闡明。


本發明將在下文中參考在附圖中示出的典型實施例更詳細地描述，各圖為圖l示出了根據本發明的具有廢氣後處理系統的內燃機的示意圖，圖2更詳細地示出了根據圖1的廢氣後處理系統的處理單元形成部分的縱向截面，和圖3相應地示出了根據圖2的處理單元的橫截面。
具體實施方式
在圖1中示意性地表示的內燃機10包括具有六個活塞缸12的發動機氣缸體ll，且帶有進氣歧管13和排氣歧管14。來自發動機的廢氣被引導通過排氣管15到達渦輪增壓器單元16的渦輪機轉子17。渦輪機軸 18驅動了渦輪增壓器單元的壓縮機輪19，該壓縮機輪19通過進氣管20 將進氣空氣加壓，且將加壓的進氣空氣經由中冷器21輸送到進氣歧管 13。燃料通過噴射設備(未示出)噴射到每個氣缸12。雖然圖中圖示 了六缸發動機，但本發明也可以與其他氣缸構造組合使用。已經過渦輪增壓器單元16的廢氣繼續經由排氣管22向氧化催化轉 換器23引導以向廢氣流產生N02。氧化催化轉換器的下遊是用於將炭煙 微粒和NOx從廢氣流中移除的單元24，將參考圖2描述該單元。用於例 如向廢氣流內混合如尿素或氨的反應劑的噴射器25位於單元24上遊。單元24包括橢圓柱形外殼26，外殼具有兩個端壁27、 28和三個內 部分隔壁29、 30、 31。入口管32從側面向內延伸通過外殼26，且經由 繼續彎曲到外殼的縱向方向上的管，通過三個分隔壁29、 30、 31到達 端壁27處的分配空間33。兩個催化轉換器單元34、 35平行地裝配，每個在外殼內具有各自 的管，所述的管延伸通過三個分隔壁29、 30、 31，帶有相對於所述的 壁的內部密封和相對於外部外殼26的外部密封，以在外殼內形成兩個 分開的內部空間36、 37。位於最靠近分配空間33的空間36通過穿孔38 與廢氣入口32連通。空間36因此通過入口管32與分配空間33連通。通過管39提供了分配空間33和空間36之間的進一步的連接，管39 在分配空間33和空間37之間在外殼26內的其他管側旁延伸。管39設置 有一方面到空間36且另一方面到空間37的穿孔。管39的設置允許另外 地封閉的空間37用作對於來自發動機10的廢氣流產生的聲波消聲的赫 姆霍茲共振器(Helmholtz resonator)。另外，管39形成了從空間36通 過所述的穿孔到分配空間33的流動路徑，該流動路徑降低了到分配空 間內的壓力梯度且進一步增加了使反應劑在廢氣流內被氣化的範圍。分配空間33分配了通過入口管32和管39進入到兩個催化轉換器單 元34、 35的廢氣流，兩個催化轉換器單元34、 35同樣地每個均裝配有 各自的微粒過濾器40，微粒過濾器40為炭煙催化轉換器型的微粒過濾 器。來自此微粒過濾器的廢氣流然後通過SCR催化轉換器41，其中氨與 N0x反應以形成N2。最後，廢氣流過氧化催化轉換器42，該催化轉換 器42從廢氣流中去除了任何殘餘的氨。廢氣流然後被引導通過出口空 間43到達廢氣出口44。根據本發明的後處理單元24的實施例允許噴射器25有利地位於靠 近單元24，在該後處理單元24的實施例中，廢氣在到達SCR催化轉換器 41之前流動通過微粒過濾器40。反應劑在廢氣流內的分配和氣化在管 32、 39，分配空間33和微粒過濾器40內發生。同時，其使得可以將微 粒過濾器、SCR催化轉換器和氧化催化轉換器作為共同的單元24布置在 同一個外殼26內。如果噴射器25替代地位於微粒過濾器和SCR催化轉換 器之間，則整個廢氣後處理系統必須以不同的形式構造，從而佔用更 多的空間。本發明不應視作限制於以上所述的典型實施例，在不偏離附帶的 權利要求的範圍內的多種變化和修改是可行的。例如，後處理單元24 不需提供有多個平行布置的催化轉換器單元。
權利要求
1.一種用於處理來自內燃機(10)的廢氣的廢氣後處理系統，包括炭煙催化轉換器(40)和SCR催化轉換器(41)，該SCR催化轉換器(41)通過經由位於其上遊處的噴射器(25)輸送的反應劑降低了NOx排放，其特徵在於，炭煙催化轉換器(40)位於噴射器(25)和SCR催化轉換器(41)之間。
2. 根據權利要求l所述的系統，其特徵在於，氧化催化轉換器(42) 位於SCR催化轉換器(41)下遊。
3. 根據權利要求2所述的系統，其特徵在於，炭煙催化轉換器 (40) ， SCR催化轉換器(41)和氧化催化轉換器(42)在共同的外殼 (26)內串聯布置。
4. 根據權利要求1至3的任一項所述的系統，其特徵在於，外殼 (26)通過內部分隔壁(29、 30、 31)被分開以形成外殼端部處的分配空間(33、 43)和位於這些空間之間的聲學有效空間(42)。
5. 根據權利要求1至4的任一項所述的系統，其特徵在於，用於輸 送反應劑的噴射器(25)位於連接件(32)旁側，所述的連接件(32) 用於引入管(15)以引入來自內燃機(10)的廢氣。
6. 根據權利要求5所述的系統，其特徵在於，氧化催化轉換器(23) 位於噴嘴(25)上遊的引入管(15)內。
全文摘要
本發明涉及一種用於處理來自內燃機(10)的廢氣的廢氣後處理系統。該系統包括炭煙催化轉換器(40)和SCR催化轉換器(41)，該SCR催化轉換器(41)通過經由位於其上遊處的噴射器輸送的反應劑降低了NOx排放。根據本發明，炭煙催化轉換器(40)位於噴射器(25)和SCR催化轉換器(41)之間。
文檔編號F01N3/28GK101336337SQ200680051744
公開日2008年12月31日 申請日期2006年1月24日 優先權日2006年1月24日
發明者保利娜·拉姆費爾特, 格特-奧韋·沃爾斯特倫 申請人:沃爾沃拉斯特華格納公司