Система обработки выхлопных газов и способ обработки потока выхлопных газов - RU2016137649A
Код документа: RU2016137649A
Формула
1. Система (350) обработки выхлопных газов, предназначенная для обработки потока (303) выхлопных газов, которые образуются в результате сгорания в двигателе (301) внутреннего сгорания, отличающаяся тем, что имеются:
- первый катализатор (311) окисления, предназначенный для окисления соединений, включающих один или несколько элементов, представляющих собой азот, углерод и водород, в потоке выхлопных газов;
- первое дозирующее устройство (371), расположенное ниже по потоку относительно первого катализатора (311) окисления, предназначенное для введения первой добавки в поток (303) выхлопных газов;
- устройство (331) первого катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства (371), предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов посредством использования первой добавки, причем устройство (331) первого катализатора восстановления включает, по меньшей мере, один катализатор нейтрализации проскока (НП), который предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов,
- второй катализатор (312) окисления, расположенный ниже по потоку относительно устройства первого катализатора (331) восстановления, предназначенный для окисления одного или несколько соединений, представляющих собой оксид азота NO и не полностью окисленные углеродные соединения, в потоке (303) выхлопных газов;
- улавливающий твердые частицы фильтр (320), расположенный ниже по потоку относительно второго катализатора (312) окисления, предназначенный для захвата и окисления частиц сажи;
- второе дозирующее устройство (372), расположенное ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра (320), предназначенное для введения второй добавки в поток (303) выхлопных газов; и
- устройство (332) второго катализатора восстановления, расположенное ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства (372), предназначенное для восстановления оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов посредством использования, по меньшей мере, одной из первой и второй добавок.
2. Система (350) обработки выхлопных газов по п. 1, в которой, по меньшей мере, одна из первой и второй добавок включает аммиак или вещество, из которого аммиак может быть выделен и/или высвобожден.
3. Система (350) обработки выхлопных газов по любому из пп. 1-2, в которой устройство первого катализатора (331) восстановления включает один из катализаторов следующей группы:
- первый катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ1), инегрированный с расположенным ниже по потоку первым катализатором нейтрализации проскока (НП1), и который предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления остатка добавки в потоке (303) выхлопных газов;
- первый катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ1), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), и который предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления остатка добавки в потоке (303) выхлопных газов ;
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), который предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов,
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), который интегрирован с расположенным ниже по потоку первым катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ1), причем первый катализатор нейтрализации проскока (НП1) предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов;
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ1), причем первый катализатор нейтрализации проскока (НП1) предназначен, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов;
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), который интегрирован с расположенным ниже по потоку первым катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ1), с которым интегрируется расположенный ниже по потоку дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b), причем первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b) предназначены, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов;
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ1), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b), причем первый катализатор нейтрализации проскока (НП1) и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b) предназначаются, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов ;
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), интегрированный с расположенным ниже по потоку первым катализатором селективного каталитического восстановления (СКВ1), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b), причем первый катализатор нейтрализации проскока (НП1) и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b) предназначены, в первую очередь, для восстановления оксидов азота NOx и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов; и
- первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный первый катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ1), с которым интегрирован расположенный ниже по потоку отдельный дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b), причем первый катализатор нейтрализации проскока (НП1), и/или дополнительный первый катализатор нейтрализации проскока (НП1b) предназначены, в первую очередь, для восстановления оксидов азота (NOx) и, во вторую очередь, для окисления добавки в потоке (303) выхлопных газов.
4. Система (350) обработки выхлопных газов по любому из пп. 1-3, в которой устройство (332) второго катализатора восстановления включает один из катализаторов следующей группы:
- второй катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ2);
- второй катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ2), с которым интегрирован расположенный ниже по потоку второй катализатор нейтрализации проскока (НП2), причем второй катализатор нейтрализации проскока (НП2) предназначен для окисления остаткааа добавки и/или содействовать второму катализатору селективного каталитического восстановления (СКВ2) в дополнительном восстановлении оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов; и
- второй катализатор селективного каталитического восстановления (СКВ2), за которым следует расположенный ниже по потоку отдельный второй катализатор нейтрализации проскока (НП2), причем второй катализатор нейтрализации проскока (НП2) предназначены, чтобы окислять остаток добавки и/или содействовать второму катализатору селективного каталитического восстановления (СКВ2) в дополнительном восстановлении оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов.
5. Система (350) обработки выхлопных газов по любому из пп. 1-4, причем система (350) обработки выхлопных газов включает систему (370) для введения добавки, которая включает, по меньшей мере, один насос (373), предназначенный для введения первой и второй добавки, соответственно, в первое (371) и второе (372) дозирующие устройства.
6. Система (350) обработки выхлопных газов по п. 5, причем система (370) для введения добавки включает регулирующее дозирование устройство (374), предназначенное для регулирования, по меньшей мере, одного насоса (373).
7. Система (350) обработки выхлопных газов по п. 5, причем вышеупомянутая система (370) для введения добавки включает регулирующее дозирование устройство (374), включающее:
- первое регулирующее перекачивание устройство (378), предназначенное для регулирования, по меньшей мере, одного насоса (373), причем первая доза первой добавки вводится в поток выхлопных газов посредством использования первого дозирующего устройства (371); и
- второе регулирующее перекачивание устройство (379), предназначенное для регулирования, по меньшей мере, одного насоса (373), причем вторая доза второй добавки вводится в поток выхлопных газов посредством использования второго дозирующего устройства (372).
8. Система обработки выхлопных газов по любому из пп. 1-7, в которой устройство первого катализатора(331) восстановления предназначено для восстановления оксидов азота NOx в пределах температурного интервала восстановления Tв, который, по меньшей мере, частично отличается от температурного интервала окисления Tо, в пределах которого может осуществляться окисление не полностью окисленных углеродных соединений в улавливающем твердые частицы фильтре (320); Tв ≠ Tо.
9. Система обработки выхлопных газов по любому из пп. 1-8, в которой первый катализатор (311) окисления предназначен для производства тепла для компонентов, расположенных ниже по потоку.
10. Система обработки выхлопных газов по любому из пп. 1-9, в которой улавливающий твердые частицы фильтр, по меньшей мере, частично включает каталитическое окислительное покрытие.
11. Способ обработки потока (303) выхлопных газов, которые образуются в результате сгорания в двигателе (301) внутреннего сгорания, отличающийся тем, что содержит следующие этапы:
- окисление (401) соединений, включающих один или несколько элементов, представляющих собой азот, углерод и водород, в потоке выхлопных газов с использованием первого катализатора (311) окисления,
- регулирование введения (402) первой добавки в поток выхлопных газов с использованием первого дозирующего устройства (371), расположенного ниже по потоку относительно первого катализатора (311) окисления, причем введение (402) первой добавки воздействует на восстановление (403) оксидов азота NOx в потоке выхлопных газов, посредством использования первой добавки, по меньшей мере, в одном устройстве (331) первого катализатора восстановления, расположенном ниже по потоку относительно первого дозирующего устройства (371), причем устройство (331) первого катализатора восстановления включает, по меньшей мере, один катализатор нейтрализации проскока (НП), который, в первую очередь, осуществляет восстановление оксидов азота NOx и, во вторую очередь, окисляет добавку в потоке (303) выхлопных газов;
- окисление (404) одного или нескольких соединений, представляющих собой оксид азота NO и не полностью окисленные углеродные соединения, в потоке (303) выхлопных газов посредством использования второго катализатора (312) окисления, который располагается ниже по потоку относительно устройства (331) первого катализатора восстановления;
- захват и окисление (405) частиц сажи в потоке (303) выхлопных газов посредством использования улавливающего твердые частицы фильтра (320), который располагается ниже по потоку относительно второго (312) катализатора окисления; и
- регулирование введения (406) второй добавки в поток (303) выхлопных газов с использованием второго дозирующего устройства, расположенного ниже по потоку относительно улавливающего твердые частицы фильтра (320), причем введение (406) второй добавки воздействует на восстановление (407) оксидов азота NOx в потоке (303) выхлопных газов, посредством использования, по меньшей мере, одной из первой добавки и второй добавки в устройстве (332) второго катализатора восстановления, расположенном ниже по потоку относительно второго дозирующего устройства (372).
12. Способ по п. 11, в котором двигателем (301) внутреннего сгорания управляют, чтобы производить тепло для нагревания, по меньшей мере, одного катализатора (311) окисления и устройства (331) первого катализатора восстановления в такой степени, что вышеупомянутое устройство (331) первого катализатора восстановления приобретает заданные эксплуатационные характеристики для превращения оксидов азота NOx.
13. Способ по любому из пп. 11-12, в котором восстановление посредством устройства (331) первого катализатора восстановления управляют таким образом, что оно происходит в пределах температурного интервала восстановления Tв, который, по меньшей мере, частично отличается от температурного интервала окисления Tо, в пределах которого может осуществляться вышеупомянутое окисление не полностью окисленных углеродных соединения в улавливающем твердые частицы фильтре (320); Tв ≠ Tо.
14. Способ по любому из пп. 11-13, в котором вышеупомянутое введение (402, 406), по меньшей мере, одной из вышеупомянутых первой и второй добавок посредством использования одного из первого дозирующего устройства (371) и второго дозирующего устройства (372), соответственно, увеличивается до уровня, при котором создается риск образования отложений добавки.
15. Способ по любому из пп. 11-14, в котором вышеупомянутое введение (402, 406), по меньшей мере, одной из первой и второй добавок посредством использования одного из первого дозирующего устройства (371) и второго дозирующего устройства (372), соответственно, уменьшается, и после этого остатки, по меньшей мере, одной из первой и второй добавок устраняются посредством нагревания в потоке выхлопных газов, причем уменьшение введения осуществляется, если требуемая полная каталитическая функция системы обработки выхлопных газов (350), которая осуществляет способ, может обеспечиваться после уменьшения.
16. Способ по п. 15, в котором вышеупомянутая требуемая каталитическая функция зависит от измеряемых в данное время, моделируемых и/или прогнозируемых условий эксплуатации двигателя (301) внутреннего сгорания.
17. Способ по любому из пп. 15-16, в котором уменьшение введения представляет собой прерывание введения.
18. Способ по любому из пп. 11-17, в котором воздействие на восстановление оксидов азота NOx для устройства (371) первого катализатора восстановления регулируется на основании одной или нескольких характеристик и/или условий эксплуатации для устройства (371) первого катализатора восстановления.
19. Способ по любому из пп. 11-17, в котором воздействие на восстановление оксидов азота NOx для устройства (371) первого катализатора восстановления регулируется на основании одной или нескольких характеристик и/или условий эксплуатации для устройства (372) второго катализатора восстановления.
20. Способ по любому из пп. 11-17, в котором вышеупомянутое воздействие на вышеупомянутое устройство второго катализатора (372) восстановления регулируется на основании одной или нескольких характеристик и/или условий эксплуатации для устройства (372) второго катализатора восстановления.
21. Способ по любому из пп. 11-17, в котором вышеупомянутое воздействие на вышеупомянутое устройство второго катализатора восстановления (372) регулируется на основании одной или нескольких характеристик и/или условий эксплуатации для устройства (371) первого катализатора восстановления.
22. Способ по любому из пп. 19-21, в котором вышеупомянутые характеристики для первого (371) и второго (372) устройств катализаторов восстановления, соответственно, связаны с одним или несколькими параметрами из следующей группы:
- каталитические характеристики для устройства (371) первого катализатора восстановления;
- каталитические характеристики для устройства (372) второго катализатора восстановления;
- тип катализатора для устройства (371) первого катализатора восстановления;
- тип катализатора для устройства (372) второго катализатора восстановления;
- температурный интервал, в пределах которого вышеупомянутое устройство (371) первого катализатора восстановления является активным;
- температурный интервал, в пределах которого вышеупомянутое устройство (372) второго катализатора восстановления является активным;
- степень покрытия аммиаком для устройства (371) первого катализатора восстановления; и
- степень покрытия аммиаком для устройства (372) второго катализатора восстановления.
23. Способ по любому из пп. 19-21, в котором вышеупомянутые условия эксплуатации для вышеупомянутых первого (371) и второго (372) устройств катализаторов восстановления, соответственно, связаны с одним или несколькими параметрами из следующей группы:
- температура для устройства (371) первого катализатора восстановления;
- температура для устройства (372) второго катализатора восстановления;
- температурный профиль для устройства (371) первого катализатора восстановления; и
- температурный профиль для устройства (372) второго катализатора восстановления.
24. Способ по любому из пп. 11-23, в котором вышеупомянутое введение первой добавки с использованием первого дозирующего устройства (371) регулируется на основании распределения соотношения между диоксидом азота и оксидами азота NO2/NOx выше по потоку относительно устройства (371) первого катализатора восстановления.
25. Способ по любому из пп. 11-24, в котором:
- вышеупомянутое устройство (331) первого катализатора восстановления осуществляет первое восстановление первого количества вышеупомянутых оксидов азота NOx_1, достигающего устройства (331) первого катализатора восстановления; и
- адаптация соотношения NO2_1/NOx_1, между первым количеством диоксида азота NO2_1 и вышеупомянутым первым количеством оксидов азота NOx_1, достигающим устройства (331)первого катализатора восстановления, осуществляется, если это необходимо, таким образом, что активное регулирование первого количества оксидов азота NOx_1 осуществляется посредством параметров двигателя и/или сгорания.
26. Способ по любому из пп. 11-25, в котором:
- вышеупомянутое устройство (332) второго катализатора восстановления осуществляет второе восстановление второго количества вышеупомянутых оксидов азота NOx_2, достигающего устройства (332) второго катализатора восстановления; и
- осуществляется адаптация соотношения NO2_2/NOx_2, между количеством диоксида азота NO2_2 и вышеупомянутым вторым количеством оксидов азота NOx_2, достигающим устройства (332) второго катализатора восстановления, если это необходимо, причем активное регулирование первого восстановления первого количества оксидов азота NOx_1 осуществляется, на основании значения соотношения NO2_2/NOx_2.
27. Способ по п. 26, в котором значение оотношения NO2_2/NOx_2 представляет собой одно из следующих значений:
- измеряемое значение;
- моделируемое значение;
- прогнозируемое значение.
28. Способ по любому из пп. 11-27, в котором первый катализатор (311) окисления, и/или второй катализатор (312) окисления производит тепло для компонентов, расположенных ниже по потоку.
29. Способ по любому из пп. 11-28, в котором улавливающий твердые частицы фильтр, по меньшей мере, частично включает каталитическое окислительное покрытие и, таким образом, окисляет одно или несколько соединений, представляющих собой оксид азота NO и не полностью окисленные углеродные соединения в потоке (303) выхлопных газов.
30. Компьютерная программа, включающая программный код, которая при исполнении программного кода компьютером обеспечивает осуществление способа по любому из пп. 11-29.
31. Компьютерный программный продукт, включающий компьютерно-читаемый носитель и компьютерную программу по п. 30, причем компьютерная программа записана на компьютерно-читаемом носителе.
