KR20140050092A

KR20140050092A - Exhaust treatment system with hydrocarbon lean nox catalyst

Info

Publication number: KR20140050092A
Application number: KR1020147005755A
Authority: KR
Inventors: 아담 제이. 코트르바; 가브리엘 살란타; 티모시 잭슨
Original assignee: 테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-04-28
Also published as: DE112012003226T5; US20110283685A1; WO2013019419A2; BR112014002529A2; JP2014527592A; CN103732876A; WO2013019419A3; IN2014CN00718A

Abstract

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템은 엔진으로부터의 배기 스트림을 받도록 적용되는 주 배기 통로를 포함한다. 측면 브랜치가 주 배기 통로와 소통된다. 연료를 연소하고 주 배기 통로를 통하여 흐르는 배기를 가열하기 위하여 재생 유닛이 측면 브랜치 내에 위치된다. 재생 유닛의 하류의 주 배기 통로 내에 희박 질소산화물 촉매가 위치된다. 환원제 입자들을 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 재생 유닛의 하류와 희박 질소산화물 촉매의 상류에 환원제 주입기가 위치된다. 컨트롤러는 재생 유닛이 배기 온도를 증가시키도록 작동할 뿐만 아니라 환원제 주입기가 희박 질소산화물 촉매 내의 질소산화물을 감소시키도록 작동한다.The system for treating the exhaust stream from the engine includes a main exhaust passage adapted to receive the exhaust stream from the engine. The side branch is in communication with the main exhaust passage. A regeneration unit is located in the side branch to burn fuel and heat the exhaust flowing through the main exhaust passage. A lean nitrogen oxide catalyst is located in the main exhaust passage downstream of the regeneration unit. A reducing agent injector is located downstream of the regeneration unit and upstream of the lean nitrogen oxide catalyst for injecting reducing agent particles into the exhaust stream. The controller not only operates the regeneration unit to increase the exhaust temperature, but also the reductant injector to reduce the nitrogen oxides in the lean nitrogen oxide catalyst.

Description

탄화수소 희박 질소산화물 촉매를 갖는 배기 처리 시스템{EXHAUST TREATMENT SYSTEM WITH HYDROCARBON LEAN NOX CATALYST}EXHAUST TREATMENT SYSTEM WITH HYDROCARBON LEAN NOX CATALYST}

본 발명은 일반적으로 배기 가스들을 처리하기 위한 시스템에 관한 것이다. 더 구체적으로, 탄화수소 희박 질소산화물 촉매(hydrocarbon lean NO_x catalyst)의 배기 가스 온도 업스트림(upstream)을 증가시키기 위한 장치가 개시된다.
The present invention generally relates to a system for treating exhaust gases. More specifically, an apparatus for increasing the exhaust gas temperature upstream of a hydrocarbon lean NO _x catalyst is disclosed.

내연기관 작동 동안에 대기로 방출되는 질소산화물과 입자상 물질(particulate matter, PM)의 양을 감소시키기 위한 시도에 있어서, 다수의 배기 처리장치들이 개발되어왔다. 디젤 연소 과정들이 구현될 때 배기 후처리 시스템들에 대한 필요성이 특히 일어난다. 디젤 엔진 배기를 위한 일반적인 후처리 시스템들은 하나 또는 그 이상의 디젤 입자상 필터(DPF), 선택적 환원 촉매(selective catalytic reduction, SCR) 시스템, 탄화수소 주입기(HC injector), 및 디젤 산화 촉매(diesel oxidation catalyst, DOC)를 포함한다.In an attempt to reduce the amount of nitrogen oxides and particulate matter (PM) released into the atmosphere during internal combustion engine operation, a number of exhaust treatment systems have been developed. The need for exhaust aftertreatment systems especially arises when diesel combustion processes are implemented. Typical aftertreatment systems for diesel engine exhaust include one or more diesel particulate filters (DPF), selective catalytic reduction (SCR) systems, HC injectors, and diesel oxidation catalysts (DOC). ).

엔진 작동 동안에, 디젤 입자상 필터는 엔진에 의해 방출되는 검댕(soot)을 모으고 입자상 물질의 방출을 감소시킨다. 시간에 따라, 디젤 입자상 필터는 가득 차고 막히기 시작한다. 적절한 작동을 위하여 디젤 입자상 필터 내에 모인 검댕의 주기적인 재생 또는 산화가 필요하다. 디젤 입자상 필터를 재생시키기 위하여, 배기 스트림 내의 충분한 양의 산소와 함께 상대적으로 높은 배기 온도들이 필터 내에 모인 검댕을 산화시키는데 필요하다.During engine operation, diesel particulate filters collect soot emitted by the engine and reduce emissions of particulate matter. Over time, the diesel particulate filter begins to fill up and become clogged. Periodic regeneration or oxidation of the soot collected in the diesel particulate filter is required for proper operation. In order to regenerate the diesel particulate filter, relatively high exhaust temperatures along with a sufficient amount of oxygen in the exhaust stream are needed to oxidize soot collected in the filter.

디젤 산화 촉매는 일반적으로 검댕이 가득 찬 디젤 입자상 필터를 재생시키기 위한 열을 발생시키도록 사용된다. 특정 활성화(light-off) 온도에서 또는 활성개시 온도 위에서 디젤 산화 촉매 위에 탄화수소들이 뿌려질 때, 탄화수소는 산화할 것이다. 이러한 반응은 고도로 발열성(exothermic)이며 배기 가스들은 활성화 동안에 가열된다. 가열된 배기 가스들은 디젤 입자상 필터를 재생하도록 사용된다.Diesel oxidation catalysts are generally used to generate heat to regenerate soot filled diesel particulate filters. When hydrocarbons are sprayed onto the diesel oxidation catalyst at a particular light-off temperature or above the onset temperature, the hydrocarbon will oxidize. This reaction is highly exothermic and the exhaust gases are heated during activation. The heated exhaust gases are used to regenerate the diesel particulate filter.

그러나, 많은 엔진 작동 조건들 하에서, 배기가스는 약 300℃의 디젤 산화 촉매 활성화 온도들 달성하는데 충분히 뜨겁지 않다. 이와 같이, 디젤 입자상 필터 재생은 수동적으로 발생하지 않는다. 게다가, 질소산화물 흡착기(adsorber)들과 선택적 환원 촉매 시스템들은 일반적으로 적절하게 작용하기 위한 최소 배기 온도를 필요로 한다.However, under many engine operating conditions, the exhaust gas is not hot enough to achieve diesel oxidation catalyst activation temperatures of about 300 ° C. As such, diesel particulate filter regeneration does not occur passively. In addition, nitrogen oxide adsorbers and selective reduction catalyst systems generally require a minimum exhaust temperature to function properly.

다양한 후처리 장치들의 배기 스트림 상류를 가열하기 위하여 버너(burner)가 제공될 수 있다. 알려진 버너들은 자동차 사용을 위한 내연기관들의 배기 온도를 성공적으로 증가시켰다. 일부 주문자 상표 부착 생산자들은 그것들의 크기와 제조비용 때문에 이전 버너들의 구현에 반대하였다. 게다가, 디젤 기관차, 정지형 발전소, 해양 선박들 등을 포함하는 다른 적용들은 상대적으로 큰 디젤 압축 기관이 구비될 수 있다. 더 큰 엔진들로부터의 배기 질량 유동률은 일반적으로 버너에 제공되는 최대 유동률의 10배 이상 클 수 있다. 증가된 배기 질량 유동률을 설명하기 위하여 버너의 크기를 증가시키는 것이 가능할 수 있으나, 이러한 해결책과 관련된 제조비용, 중량과 패키징 문제들은 용납되지 않은 수 있다. 따라서, 종래의 탄화수소 희박 질소산화물 촉매가 구비된 배기 처리 시스템 및 엔진으로부터의 배기 출력의 온도를 증가시키고 배기 시스템의 제조비용, 중량, 크기 및 성능에 최소로 영향을 미치는 장치를 위한 필요성이 존재할 수 있다. 버너의 사용과 관련된 압력 강하 및/또는 배압(back pressure)에 최소로 영향을 미치는 것이 또한 바람직할 수 있다.
Burners may be provided to heat the exhaust stream upstream of the various aftertreatment devices. Known burners have successfully increased the exhaust temperature of internal combustion engines for automotive use. Some custom-branded producers opposed the implementation of previous burners because of their size and manufacturing cost. In addition, other applications, including diesel locomotives, stationary power plants, marine vessels, and the like, may be equipped with relatively large diesel compression engines. The exhaust mass flow rate from larger engines can generally be at least ten times greater than the maximum flow rate provided to the burner. It may be possible to increase the size of the burner to account for the increased exhaust mass flow rate, but manufacturing costs, weight and packaging problems associated with this solution may be unacceptable. Thus, there may be a need for an exhaust treatment system equipped with a conventional hydrocarbon lean nitrogen oxide catalyst and a device that increases the temperature of the exhaust output from the engine and minimizes the cost, weight, size and performance of the exhaust system. have. It may also be desirable to minimize the pressure drop and / or back pressure associated with the use of the burner.

본 섹션은 본 발명의 일반적인 요약을 제공하나, 그것의 전체 범위 및 모든 특징의 포괄적인 내용은 아니다.
This section provides a general summary of the invention, but is not an exhaustive description of its full scope and all its features.

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템은 엔진으로부터의 배기 스트림을 받도록 적용되는 주 배기 통로(main exhaust passaheway)를 포함한다. 측면 브랜치(side branh)가 주 배기 통로와 소통된다. 연료를 연소하고 주 배기 통로를 통하여 흐르는 배기를 가열하기 위하여 재생 유닛이 측면 브랜치 내에 위치된다. 희박 질소산화물 촉매는 재생 유닛의 주 배기 통로 하류 내에 위치된다. 배기 스트림 내로 환원제 입자들을 주입하기 위하여 환원제 주입기가 재생 유닛의 하류 및 희박 질소산화물 촉매의 상류에 위치된다. 컨트롤러는 재생 유닛이 배기 온도를 증가시키도록 작동할 뿐만 아니라 환원제 주입기가 희박 질소산화물 촉매 내의 질소산화물을 감소시키도록 작동한다. The system for treating the exhaust stream from the engine includes a main exhaust passaheway adapted to receive the exhaust stream from the engine. A side branch is in communication with the main exhaust passage. A regeneration unit is located in the side branch to burn fuel and heat the exhaust flowing through the main exhaust passage. The lean nitrogen oxide catalyst is located downstream of the main exhaust passage of the regeneration unit. A reducing agent injector is located downstream of the regeneration unit and upstream of the lean nitrogen oxide catalyst for injecting reducing agent particles into the exhaust stream. The controller not only operates the regeneration unit to increase the exhaust temperature, but also the reductant injector to reduce the nitrogen oxides in the lean nitrogen oxide catalyst.

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템은 연료를 연소하고 배기 통로를 통하여 흐르는 배기를 가열하기 위한 버너를 포함한다. 희박 질소산화물 촉매는 버너의 배기 통로 하류 내에 위치된다. 환원제 주입기는 환원제 입자를 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 버너의 상류와 희박 질소산화물 촉매의 상류에 위치된다. 컨트롤러는 재생 유닛이 배기 온도를 증가시키도록 작동할 뿐만 아니라 환원제 주입기가 희박 질소산화물 촉매 내의 질소산화물을 감소시키도록 작동한다.The system for treating the exhaust stream from the engine includes a burner for burning fuel and heating exhaust flowing through the exhaust passage. The lean nitrogen oxide catalyst is located downstream of the exhaust passage of the burner. The reducing agent injector is located upstream of the burner and upstream of the lean nitrogen oxide catalyst for injecting reducing agent particles into the exhaust stream. The controller not only operates the regeneration unit to increase the exhaust temperature, but also the reductant injector to reduce the nitrogen oxides in the lean nitrogen oxide catalyst.

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템은 연료를 연소하고 배기 통로를 통하여 흐르는 배기를 가열하기 위한 버너를 포함한다. 희박 질소산화물 촉매는 또 다른 촉매를 통과하기 전에 버너에 의해 가열되는 배기를 직접적으로 받는 배기 통로 내에 위치된다. 탄화수소 주입기는 탄화수소를 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 버너의 하류와 희박 질소산화물 촉매의 상류에 위치된다. 컨트롤러는 재생 유닛이 배기 온도를 증가시키도록 작동할 뿐만 아니라 환원제 주입기가 희박 질소산화물 촉매 내의 질소산화물을 감소시키도록 작동한다.
The system for treating the exhaust stream from the engine includes a burner for burning fuel and heating exhaust flowing through the exhaust passage. The lean nitrogen oxide catalyst is located in an exhaust passage that directly receives the exhaust heated by the burner before passing another catalyst. The hydrocarbon injector is located downstream of the burner and upstream of the lean nitrogen oxide catalyst for injecting hydrocarbon into the exhaust stream. The controller not only operates the regeneration unit to increase the exhaust temperature, but also the reductant injector to reduce the nitrogen oxides in the lean nitrogen oxide catalyst.

적용의 또 다른 영역들은 여기에 제공되는 설명으로부터 자명할 것이다. 본 요약의 설명과 특정 실시 예들은 단지 설명의 목적을 위하여 의도되며 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
Other areas of application will be apparent from the description provided herein. The description and specific embodiments in this summary are intended for purposes of explanation only and are not intended to limit the scope of the invention.

여기에 설명되는 도면들은 단지 선택된 실시 예들의 설명을 위한 것이고 모든 가능한 구현들의 설명을 위한 것은 아니며, 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 의도되지 않는다.
도 1은 엔진으로부터의 배기 온도를 제어하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한다.
도 2는 미니어처(miniature) 재생 유닛을 포함하는 도 1에 도시된 배기 후처리 시스템의 단면도이다.
도 3은 대안의 재생 유닛의 단면도이다.
도 4는 대안의 재생 유닛의 단면도이다.
도 5는 유량 전환장치(flow diverter)를 포함하는 엔진 후처리 시스템의 단면도이다.
도 6은 유량 전환장치를 포함하는 후처리 시스템의 사시도이다.
도 7은 또 다른 대안의 재생 유닛의 일부분의 부분 사시도이다.
도 8은 또 다른 대안의 재생 유닛의 단면도이다.
도 9-13은 재생 유닛의 대안의 입구 튜브 부들을 도시한 사시도들이다.
도 14는 또 다른 대안의 배기 후처리 시스템을 도시한 단면도이다.
도 15-19는 재생 유닛과 탄화수소 희박 질소산화물 촉매를 포함하는 대안의 배기 후처리 시스템을 도시한다.
도 20 및 21은 버너와 희박 질소산화물 촉매를 포함하는 대안의 배기 가스 후처리 시스템을 도시한다.
일부 도면들에 걸쳐 상응하는 참조 번호들은 상응하는 부품들을 나타낸다.The drawings described herein are merely for the description of selected embodiments and not for the description of all possible implementations, and are not intended to limit the scope of the invention.
1 schematically shows a system for controlling the exhaust temperature from an engine.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the exhaust aftertreatment system shown in FIG. 1 including a miniature regeneration unit.
3 is a cross-sectional view of an alternative regeneration unit.
4 is a cross-sectional view of an alternative regeneration unit.
5 is a cross-sectional view of an engine aftertreatment system including a flow diverter.
6 is a perspective view of a aftertreatment system including a flow diverter.
7 is a partial perspective view of a portion of another alternative regeneration unit.
8 is a sectional view of another alternative regeneration unit.
9-13 are perspective views showing alternative inlet tube portions of a regeneration unit.
14 is a sectional view of yet another alternative exhaust aftertreatment system.
15-19 illustrate alternative exhaust aftertreatment systems including a regeneration unit and a hydrocarbon lean nitrogen oxide catalyst.
20 and 21 illustrate alternative exhaust gas aftertreatment systems including burners and lean nitrogen oxide catalysts.
Corresponding reference numbers throughout the several views represent corresponding parts.

첨부된 도면들을 참조하여 바람직한 실시 예들이 더 완전히 설명될 것이다.Preferred embodiments will be described more fully with reference to the accompanying drawings.

도 1은 바람직한 엔진(12)에 의해 출력되는 배기를 주 배기 통로(14)에 처리하기 위한 배기 가스 후처리 시스템(10)을 도시한다. 거기에 연소 공기를 제공하기 위하여 흡기 통로(16)가 엔진(12)에 결합된다. 터보차저(turbocharger, 18)는 배기 스트림 내에 위치되는 구동 부재(도시되지 않음)를 포함한다. 엔진 작동 동안에, 배기 스트림은 구동 부재가 회전하고 엔진(12) 내로 들어오기 전에 흡기 통로(16)에 압축 공기를 제공하도록 야기한다.1 shows an exhaust gas aftertreatment system 10 for treating the exhaust output by the preferred engine 12 to the main exhaust passage 14. An intake passage 16 is coupled to the engine 12 to provide combustion air therein. The turbocharger 18 includes a drive member (not shown) located in the exhaust stream. During engine operation, the exhaust stream causes the drive member to provide compressed air to the intake passage 16 before the drive member rotates and enters the engine 12.

배기 후처리 시스템(10)은 또한 터보차저(18)로부터의 하류와 다수의 배기 후처리 장치들로부터의 상류에 위치되는 미니어처 재생 유닛(26)을 포함한다. 도 1에 도시된 바람직한 배기 후처리 시스템에서, 후처리 장치들은 탄화수소 주입기(28), 디젤 산화 촉매(30) 및 디젤 입자상 필터(32)를 포함한다.The exhaust aftertreatment system 10 also includes a miniature regeneration unit 26 located downstream from the turbocharger 18 and upstream from the plurality of exhaust aftertreatment devices. In the preferred exhaust aftertreatment system shown in FIG. 1, the aftertreatment devices include a hydrocarbon injector 28, a diesel oxidation catalyst 30 and a diesel particulate filter 32.

재생 유닛(26)은 주 배기 통로(14)와 소통되는 시스템(10)의 측면 브랜치 부(34) 내에 위치된다. 재생 유닛(26)은 통로(14)를 통과하는 배기를 상승된 온도로 가열하도록 사용될 수 있으며 이는 디젤 산화 촉매(30)의 효율을 향상시킬 것이고 디젤 입자상 필터(32)의 재생을 허용할 것이다.The regeneration unit 26 is located in the side branch portion 34 of the system 10 in communication with the main exhaust passage 14. The regeneration unit 26 may be used to heat the exhaust passing through the passage 14 to an elevated temperature, which will improve the efficiency of the diesel oxidation catalyst 30 and will allow regeneration of the diesel particulate filter 32.

재생 유닛(26)은 적절한 연료와 산소 공급기(oxygenerator)를 주입하기 위한 하나 또는 그 이상의 주입기(36)를 포함할 수 있다. 주입기(36)는 도 1에 도시된 것과 같이 연료와 산소 공급기 모두를 주입하는 결합된 주입기로서 구성될 수 있거나, 또는 연료와 산소 공급기를 위한 개별 주입기들을 포함할 수 있다(도 11). 어떤 적절한 프로세서(들), 센서들, 유량 제어 밸브들, 전기 코일들 등을 사용하여 주입기(36)를 통한 유량들과 제 1 점화장치(first igniter, 42)에 의한 연료의 점화를 모니터하고 제어하기 위하여 제어 모듈(38)이 제공된다.The regeneration unit 26 may include one or more injectors 36 for injecting the appropriate fuel and oxygenator. Injector 36 may be configured as a combined injector for injecting both fuel and oxygen supply, as shown in FIG. 1, or may include separate injectors for fuel and oxygen supply (FIG. 11). Any suitable processor (s), sensors, flow control valves, electrical coils, etc. are used to monitor and control the flow rates through the injector 36 and the ignition of fuel by the first igniter 42. A control module 38 is provided for this purpose.

재생 유닛(26)은 가공된 금속 부품들의 다중 피스 어셈블리로서 구성되는 하우징(50)을 포함한다. 하우징(50)은 입구 튜브(52), 실린더 형태의 바디(54), 및 출구 튜브(56)를 포함한다. 입구 헤더(inlet header, 58)가 입구 튜브(52)에 고정된다. 입구 헤더(58)는 측면 브랜치 부(34)에 고정되고 그것의 단부들 중 하나를 둘러싼다. 다른 단일 또는 다중 피스 입구 어셈블리들이 또한 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 고려된다. 측면 브랜치 부(34)의 내부 표면(64)과 하우징(50)의 외부 표면 사이의 공간 내에 환상 볼륨(annular volume, 62)이 존재한다.The regeneration unit 26 includes a housing 50 that is configured as a multi piece assembly of machined metal parts. The housing 50 includes an inlet tube 52, a cylindrical body 54, and an outlet tube 56. An inlet header 58 is secured to the inlet tube 52. The inlet header 58 is fixed to the side branch portion 34 and surrounds one of its ends. Other single or multi piece inlet assemblies are also contemplated as being within the scope of this invention. There is an annular volume 62 in the space between the inner surface 64 of the side branch portion 34 and the outer surface of the housing 50.

주입기(36)를 위한 부착 메커니즘을 제공하기 위하여 주입기 마운트(65)가 입구 튜브(52) 및/또는 입구 헤더(58)에 고정된다. 주입기(36)의 노즐 부(nozzle portion, 66)는 분무된 연료가 적어도 부분적으로 바디(54)의 내부 실린더형 표면(70)에 의해 정의되는 일차 연소 챔버(68) 내에 주입될 수 있는 것과 같이 입구 튜브(52) 내로 확장한다. 주입기(36)는 연료 입구(72)와 공기 입구(74)를 포함한다. 연료 입구(72)는 연료 라인(86)에 의해 상호 연결되는 연료 탱크(78), 연료 필터(80), 연료 펌프(82) 및 연료 블록(84)을 포함하는 연료 전달 시스템(76)과 소통된다. 연료 전달 시스템(76)의 부품들의 작동은 주입기(36)로 탄화수소를 선택적으로 제공한다.Injector mount 65 is secured to inlet tube 52 and / or inlet header 58 to provide an attachment mechanism for injector 36. The nozzle portion 66 of the injector 36 is such that sprayed fuel can be injected at least partially into the primary combustion chamber 68 defined by the inner cylindrical surface 70 of the body 54. Extend into inlet tube 52. Injector 36 includes a fuel inlet 72 and an air inlet 74. The fuel inlet 72 is in communication with a fuel delivery system 76 comprising a fuel tank 78, a fuel filter 80, a fuel pump 82, and a fuel block 84 interconnected by a fuel line 86. do. Operation of the components of the fuel delivery system 76 selectively provides hydrocarbons to the injector 36.

이차 공기 시스템(90)은 이차 공기 필터(92) 및 흡입 공기량 센서(mass air flow(MAF) sensor, 94)를 포함한다. 압축기(96)는 이차 공기 필터(92)와 흡입 공기량 센서(94)를 통과한 공기를 받는다. 압축기)96)는 과급기(supercharger)의 일부, 터보차저 또는 독립형 전동식 압축기를 포함할 수 있다. 압축기(96)로부터의 출력이 공기 입구(74)에 제공된다. 배기 가열이 바람직할 때, 분무된 연료의 스트림을 주입하기 위하여 연료는 연료 입구(72)를 거쳐 주입되고 산소 발생기가 공기 입구를 거쳐 제공된다. 제 1 점화장치(42)는 입구 헤더(58) 하류의 측면 브랜치 부에 장착되고 일차 연소 챔버(68) 내의 주입기(38)에 의해 제공되는 연료를 연소하도록 작동할 수 있다.The secondary air system 90 includes a secondary air filter 92 and a mass air flow (MAF) sensor 94. The compressor 96 receives the air that has passed through the secondary air filter 92 and the intake air amount sensor 94. Compressor 96 may comprise part of a supercharger, a turbocharger or a stand alone electric compressor. The output from the compressor 96 is provided to the air inlet 74. When exhaust heating is desired, fuel is injected via fuel inlet 72 and an oxygen generator is provided via an air inlet to inject a stream of atomized fuel. The first igniter 42 may be mounted to the side branch portion downstream of the inlet header 58 and operable to combust fuel provided by the injector 38 in the primary combustion chamber 68.

측면 브랜치 부(34)는 실질적으로 30도의 각도로 배기 통로(14)를 교차한다. 재생 유닛(26)에 의해 생산되는 불꽃은 실질적으로 동일한 각도로 배기 통로(14) 내로 확장한다.The side branch portion 34 crosses the exhaust passage 14 at an angle of substantially 30 degrees. The flame produced by the regeneration unit 26 extends into the exhaust passage 14 at substantially the same angle.

가늘고 긴 구멍(110)은 주 배기 통로(14)를 정의하는 파이프(112)를 통하여 확장한다. 바디(54)와 출구 입구(56)의 일부는 배기 통로(14) 내에 위치된다. 엔진(12)으로부터 제공되는 배기는 재생 유닛의 작동 동안에 하우징(50)에 지장을 주고 그것을 냉각시킨다. 게다가, 하우징(50)이 통로(14) 내로 최소로 침범하기 때문에, 배기 배압이 또한 최소로 증가된다. 또한 측면 브랜치 부(34)와 주입기(36)는 파이프(112)로부터 최소로 방사상으로 바깥쪽으로 확장한다는 것을 이해하여야 한다. 그러한 배치는 주문자 상표 부착 생산이 차량 상에 미니어처 재생 유닛을 더 쉽게 패키징하도록 허용한다.The elongated hole 110 extends through the pipe 112 defining the main exhaust passage 14. A portion of the body 54 and the outlet inlet 56 are located in the exhaust passage 14. Exhaust provided from engine 12 disturbs and cools housing 50 during operation of the regeneration unit. In addition, since the housing 50 minimally penetrates into the passage 14, the exhaust back pressure is also increased to a minimum. It should also be understood that the side branch portion 34 and the injector 36 extend radially outwardly to the minimum from the pipe 112. Such an arrangement allows custom branded production to more easily package a miniature reproduction unit on a vehicle.

본 발명의 후처리 시스템에서, 제 1 점화장치(42)는 또한 코일(46)에 결합되는 이온 센서(44)를 포함한다. 이온 센서(44)는 연소 챔버(68) 내에 위치되는 전극의 형태일 수 있다. 센서로부터 하우징(50)과 같은 접지에 전기 장을 생성하기 위하여 전압이 적용될 수 있다. 전압이 적용될 때, 전기 장은 센서로부터 접지로 방사한다. 만일 자유 이온들이 장 내에 존재하면, 작은 이온 전류가 흐를 수 있다. 이온 전류의 크기는 이온들의 밀도의 크기를 제공한다. 제어 모듈(38)은 불꽃의 존재 또는 부재를 검출하기 위하여 이온 센서(44)로부터 신호들을 검출하고 수신한다. 이온 센서(44)는 또한 점화장치(42)가 파울링(fouling) 상태인지를 결정할 수 있다.In the aftertreatment system of the present invention, the first ignition device 42 also includes an ion sensor 44 coupled to the coil 46. Ion sensor 44 may be in the form of an electrode located within combustion chamber 68. Voltage may be applied to generate an electric field from the sensor to ground, such as housing 50. When a voltage is applied, the electric field radiates from the sensor to ground. If free ions are present in the field, a small ion current can flow. The magnitude of the ion current provides the magnitude of the density of the ions. Control module 38 detects and receives signals from ion sensor 44 to detect the presence or absence of a flame. Ion sensor 44 may also determine whether ignition device 42 is fouling.

파울링은 검댕, 오일 또는 다른 오염물질들의 침전을 통하여 발생할 수 있다. 점화장치(42)가 파울링되면, 적절한 연소가 발생할 수 없다. 제어 모듈(38)은 연료 입구(72)로의 연료의 공급, 공기 입구(74)로의 공기의 공급 및 점화장치(42)로의 전기 에너지의 공급을 제공하고 중단하도록 작동할 수 있다. 연료와 공기의 주입기(36)로의 공급을 개시하기 전에, 제어 모듈(38)은 이온 센서(44)에 의해 제공되는 신호를 거쳐 점화장치(42)가 파울링되었는지를 결정한다. 만일 점화장치가 작동할 준비가 된 것으로 결정되면, 제어 모듈(38)은 엔진의 수 및 엔진 속도, 주변 온도, 차량 속도, 엔진 냉각수 온도, 산소 함량, 흡입 공기량, 디젤 입자상 필터(32)를 가로지른 압력 차이, 및 어떠한 수의 다른 차량 파라미터들과 같은 차량 작동 상태를 설명할 수 있다. 만일 제어 모듈(38)이 배기 가스 온도의 중가가 바람직하다고 결정하며느, 연료와 이차 공기가 주입기(36)에 제공된다. 코일(46)은 일차 연소 챔버(68) 내의 연소를 개시하기 위하여 전기 에너지를 점화장치(42)에 공급한다. Fouling may occur through precipitation of soot, oil or other contaminants. If the ignition device 42 fouls, proper combustion cannot occur. The control module 38 may operate to provide and stop the supply of fuel to the fuel inlet 72, the supply of air to the air inlet 74, and the supply of electrical energy to the igniter 42. Before initiating the supply of fuel and air to the injector 36, the control module 38 determines whether the ignition device 42 is fouled via a signal provided by the ion sensor 44. If it is determined that the ignition is ready for operation, the control module 38 crosses the number of engines and engine speed, ambient temperature, vehicle speed, engine coolant temperature, oxygen content, intake air volume, diesel particulate filter 32. Vehicle operating conditions such as pressure differentials and any number of other vehicle parameters. If the control module 38 determines that the weighting of the exhaust gas temperature is desirable, fuel and secondary air are provided to the injector 36. Coil 46 supplies electrical energy to ignition device 42 to initiate combustion in primary combustion chamber 68.

제어 모듈(38)은 또한 연료와 공기의 주입기(36)로의 공급을 언제 중단할지를 결정하기 위하여 재생 유닛(26)으로부터 하류의 위치에서 통로(14) 내의 연소의 압력 및 배기 가스의 온도를 포함하는 다수의 다른 파라미터를 평가한다. 예를 들면, 제어 모듈(38)은 특정 온도에서 바람직한 온도를 유지하기 위하여 재생 유닛(26)의 작동에 의해 폐쇄 루프 제어를 실행하도록 재생 유닛(26), 측면 브랜치 부(34) 또는 주 통로(14) 내에 위치되는 하나 또는 그 이상의 온도 센서로부터 신호들을 수신할 수 있다. 만일 연소가 예상외로 끝나면, 제어 모듈(38)은 연료의 공급을 중단한다. 다른 제어 전략들이 또한 본 발명의 범위 내에 포함된다.The control module 38 also includes the pressure of combustion and the temperature of the exhaust gas in the passage 14 at a position downstream from the regeneration unit 26 to determine when to stop supply of fuel and air to the injector 36. Evaluate a number of different parameters. For example, the control module 38 may control the regeneration unit 26, the side branch 34 or the main passageway to perform closed loop control by the operation of the regeneration unit 26 to maintain the desired temperature at a particular temperature. 14) may receive signals from one or more temperature sensors located within. If combustion ends unexpectedly, control module 38 stops supplying fuel. Other control strategies are also included within the scope of the present invention.

도 3은 측면 브랜치 부(34)에 결합되는 대안의 재생 유닛(26a)을 도시한다. 재생 유닛(26a)은 하우징(50)의 감소되거나 또는 넥다운된(necked-down) 출구 튜브 부가 제거된 것을 제외하고는 실질적으로 재생 유닛(26)과 유사하다. 이와 같이, 유사한 소자들은 "a" 접미사로 식별될 것이다. 주 바디 부(54a)는 출구 개구부(53a)에서 결정하는 실질적으로 일정한 지름을 포함한다.3 shows an alternative regeneration unit 26a coupled to the side branch portion 34. The regeneration unit 26a is substantially similar to the regeneration unit 26 except that the reduced or necked-down outlet tube portion of the housing 50 is removed. As such, similar elements will be identified by the "a" suffix. The main body portion 54a includes a substantially constant diameter determined at the outlet opening 53a.

도 4는 참조번호 26b로 식별되는 또 다른 대안의 재생 유닛을 도시한다. 재생 유닛(26b)은 하우징(50b)의 더 큰 부가 배기 통로(14) 내에 위치되도록 야기하기 위하여 길이(L)가 증가된 것을 제외하고는 재생 유닛(26)과 유사하다. 유사한 소자들은 "b" 접미사를 포함할 것이다. 점화장치(42b)의 위치는 노즐(66)의 단부로부터 더 멀어지도록 변경되었다.4 shows another alternative playback unit identified by reference 26b. The regeneration unit 26b is similar to the regeneration unit 26 except that the length L has been increased to cause it to be located in the larger additional exhaust passage 14 of the housing 50b. Similar devices will include a "b" suffix. The position of the ignition device 42b has been changed to be further from the end of the nozzle 66.

도 5와 6은 미니어처 재생 유닛(26)의 하류의 파이프(112) 내에 위치되는 전환장치 플레이트(diverter plate, 140)를 포함하는 또 다른 대안의 배치를 도시한다. 전환장치 플레이트(140)는 그것을 통하여 확장하는 D 형태 구멍(142)을 포함한다. 전환장치 플레이트(140)는 통로(14)를 통하여 흐르는 배기가 하우징(50)을 향하여 그리고 하우징(50) 주위로 흐르도록 하기 위하여 도 5에 도시된 것과 같은 각도로 위치된다. 전환된 배기 흐름은 재생 유닛(26)으로부터 파이프(112)를 통하여 흐르는 배기로 열을 전달한다.5 and 6 show another alternative arrangement that includes a diverter plate 140 located in the pipe 112 downstream of the miniature regeneration unit 26. The diverter plate 140 includes a D-shaped hole 142 that extends through it. The diverter plate 140 is positioned at an angle as shown in FIG. 5 to allow exhaust flowing through the passage 14 towards the housing 50 and around the housing 50. The diverted exhaust stream transfers heat from the regeneration unit 26 to the exhaust flowing through the pipe 112.

도 7은 참조번호 26c로 식별되는 또 다른 대안의 재생 유닛을 도시한다. 재생 유닛(26c)은 출구 튜브(56c)가 길이가 증가되고 그것을 통하여 확장하는 복수의 구멍(144)을 포함하는 것을 제외하고는 실질적으로 재생 유닛(26)과 유사하다. 연장된 출구 튜브 길이 및 구멍들(144)은 재생 유닛(26c)의 작동 동안에 연소 불꽃이 적절하게 유지되고 전달되는 것을 보장한다. 배기가 통로(14)를 통하여 흐르기 때문에, 배기의 일부는 구멍들(144)을 통과하며 이는 더 바람직한 온도 분포, 불꽃 안정성 및 불꽃 품질을 야기하는 혼합 효과를 생성한다.7 shows another alternative playback unit identified by reference 26c. The regeneration unit 26c is substantially similar to the regeneration unit 26 except that the outlet tube 56c includes a plurality of holes 144 that are increased in length and extend therethrough. The extended outlet tube length and holes 144 ensure that the combustion flame is properly maintained and delivered during the operation of the regeneration unit 26c. As the exhaust flows through the passage 14, part of the exhaust passes through the holes 144, which creates a mixing effect that results in a more desirable temperature distribution, flame stability and flame quality.

도 8은 참조번호 26d로 식별되는 또 다른 대안의 재생 유닛을 도시한다. 재생 유닛(26d)은 재생 유닛(26)의 부품들뿐만 아니라 이차 연소 챔버(146)를 정의하는 부가적인 하우징 부(145)를 포함한다. 이차 점화장치(148)는 이차 연소 챔버(146) 내로 확장한다. 복수의 구멍(149)은 배기 가스가 이차 연소 챔버(146)로 들어가는 것을 허용하도록 이차 하우징(145)을 통하여 확장한다. 재생 유닛(28d)의 사용을 통하여 향상된 배기 가열과 혼합이 달성될 수 있다.8 shows another alternative playback unit identified by reference 26d. Regeneration unit 26d includes an additional housing portion 145 that defines secondary combustion chamber 146 as well as components of regeneration unit 26. Secondary ignition 148 extends into secondary combustion chamber 146. The plurality of holes 149 extend through the secondary housing 145 to allow exhaust gas to enter the secondary combustion chamber 146. Improved exhaust heating and mixing can be achieved through the use of the regeneration unit 28d.

도 9-13은 입구 튜브(52) 대신에 사용될 수 있는 대안의 입구 튜브 구성들을 도시한다. 각각의 변형된 입구 튜브들은 단부 벽(152)을 통하여 확장하는 복수의 원주로 떨어져 간격을 두는 구멍들(150)을 포함한다. 구멍들(150)은 통로(14)를 통하여 흐르는 배기 가스가 일차 연소 챔버(68)로 들어가도록 허용한다. 구멍들(150)을 거쳐 일차 연소 챔버(68) 내로 산소를 제공함으로써, 압축기(96)에 의해 주입기(36)에 제공되는 이차 공기의 압력은 감소될 수 있다. 압축기(96)의 비용과 크기가 또한 감소될 수 있다.9-13 illustrate alternative inlet tube configurations that may be used instead of the inlet tube 52. Each deformed inlet tube includes a plurality of circumferentially spaced holes 150 that extend through the end wall 152. The holes 150 allow exhaust gas flowing through the passage 14 to enter the primary combustion chamber 68. By providing oxygen into the primary combustion chamber 68 via the holes 150, the pressure of the secondary air provided to the injector 36 by the compressor 96 can be reduced. The cost and size of the compressor 96 can also be reduced.

도 9에 도시된 입구 튜브(52e)는 단부 벽(152e)에 대한 일 단부에 부착되는 복수의 플랩(flap 156e)을 포함한다. 플랩들(156e)은 구멍들(150e)을 통과하는 가스가 소용돌이를 유도하도록 배치된다. 도 10은 플랩들이 없는 직사각형 형태의 구멍들(150f)을 도시한다. 도 11은 구멍들(150g)의 방사상 내부 규모에 부착되는 복수의 플랩(156g)을 도시한다. 플랩들(156g)은 배기가 방사상 바깥쪽 방향으로 흐르는 각도로 확장한다. 도 12는 복수의 구멍(150h)과 복수의 플랩(156h)을 갖는 또 다른 대안의 입구 튜브 어셈블리(52h)를 도시한다. 플랩들(156h)은 방사상으로 안쪽으로 확장한다.The inlet tube 52e shown in FIG. 9 includes a plurality of flaps 156e attached to one end to the end wall 152e. The flaps 156e are arranged so that the gas passing through the holes 150e induces a vortex. FIG. 10 shows rectangular holes 150f without flaps. FIG. 11 shows a plurality of flaps 156g attached to the radially inner scale of the holes 150g. The flaps 156g extend at an angle at which the exhaust flows in a radially outward direction. 12 illustrates another alternative inlet tube assembly 52h having a plurality of holes 150h and a plurality of flaps 156h. Flaps 156h extend radially inward.

도 13은 서로 떨어져 원주로 간격을 두는 복수의 원형 구멍(150i)을 도시한다. 어떠한 플랩도 부분적으로 구멍들을 차단하디 않는다. 도 9-13에 도시된 각각이 배치들은 실질적으로 일차 연소 챔버(68) 내의 균일한 흐름 분포를 제공한다.13 shows a plurality of circular holes 150i spaced circumferentially apart from each other. No flap partially blocks the holes. Each of the arrangements shown in FIGS. 9-13 substantially provides a uniform flow distribution within the primary combustion chamber 68.

구멍들(150)을 포함하는 설명된 재생 유닛 배치들 중 어느 하나가 도 14에 도시된 것과 같이, 상대적으로 낮은 압력으로 환상 볼륨(62) 내로 압축된 공기를 주입하기 위하여, 이전된 이차 공기 입구(74j)를 갖는 주입기(36j)를 구비하는 것이 또한 고려될 수 있다. 이전에 설명된 것과 같이, 연료 입구(72j)는 분무된 연료를 일차 연소 챔버(68j)에 주입하도록 위치되었다. 환상 볼륨(62j) 내로 주입된 공기의 일부는 구멍들(150)을 통과하고 이차 공기의 나머지 부는 미니어처 재생 유닛(26j)을 냉각하기 위하여 하우징(50j)의 외부 표면 위로 통과한다.Any of the described regeneration unit arrangements including holes 150 may be transferred secondary air inlet to inject compressed air into the annular volume 62 at a relatively low pressure, as shown in FIG. 14. It may also be contemplated to have an injector 36j with 74j. As previously described, fuel inlet 72j was positioned to inject the atomized fuel into primary combustion chamber 68j. A portion of the air injected into the annular volume 62j passes through the holes 150 and the remaining portion of the secondary air passes over the outer surface of the housing 50j to cool the miniature regeneration unit 26j.

도 15는 참조번호 200으로 식별되는 또 다른 배기 가스 후처리 시스템의 일부를 도시한다. 시스템(200)은 도 1에 도시된 시스템(100)과 유사하다. 따라서, 유사한 소자들은 이전에 소개된 참조번호들을 가질 것이다. 배기 가스 후처리 시스템(200)은 디젤 입자상 필터(32)로부터 바로 하류에 위치되는 환원제 주입기(202)를 포함한다. 환원제 주입기는 에어로졸 발생기(aerosol generator, 202)로서 구성될 수 있다. 환원제 주입기(202)에 연료 탱크(78) 내에 저장되는 디젤 연료와 같은 탄화수소가 공급될 수 있다. 도 15에 도시된 실시 예에서, 연료 라인(204)은 탱크(78)로부터 환원제 주입기로 연료를 공급한다. E85, E93, 또는 E95를 포함하는 에탄올 기반 연료들과 같은 다른 내연기관 연료들이 환원제로 선택될 수 있으며 분리된 온 보드(on-board) 컨테이너 내에 저장될 수 있다.15 shows a portion of another exhaust gas aftertreatment system identified by reference numeral 200. System 200 is similar to system 100 shown in FIG. 1. Thus, similar elements will have the previously introduced references. The exhaust gas aftertreatment system 200 includes a reducing agent injector 202 located immediately downstream from the diesel particulate filter 32. The reducing agent injector may be configured as an aerosol generator 202. The reducing agent injector 202 may be supplied with hydrocarbon, such as diesel fuel, stored in the fuel tank 78. In the embodiment shown in FIG. 15, fuel line 204 supplies fuel from tank 78 to a reducing agent injector. Other internal combustion engine fuels, such as ethanol based fuels including E85, E93, or E95, can be selected as the reducing agent and stored in a separate on-board container.

에어로졸 발생기(202)는 전기적으로 동력이 공급되는 가열 소자를 포함한다. 연료 라인(204)을 거쳐 공급되는 환원제는 가열 소자에 의해 가열된다. 환원제는 가열 소자의 표면과 접촉하거나 접촉하지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 배치와 상관없이, 환원제의 온도와 에너지 함량을 증가시키기 위하여 에너지는 가열 소자로부터 환원제로 전달된다. 가열된 환원제는 디젤 입자상 필터(32)로부터 하류의 배기 스트림 내로 주입된다. 노즐 디자인을 기초로 하여, 환원제 압력과 환원제 온도, 1 마이크론보다 작은 크기를 갖는 매우 작은 환원제 방울들이 배기 통로(14) 내로 주입된다.The aerosol generator 202 includes an electrically powered heating element. The reducing agent supplied via the fuel line 204 is heated by the heating element. It is to be understood that the reducing agent may or may not be in contact with the surface of the heating element. Regardless of the batch, energy is transferred from the heating element to the reducing agent to increase the temperature and energy content of the reducing agent. The heated reducing agent is injected from the diesel particulate filter 32 into the exhaust stream downstream. Based on the nozzle design, very small reducing agent droplets with reducing agent pressure and reducing agent temperature, size less than 1 micron, are injected into the exhaust passage 14.

희박 질소산화물 촉매(LNC, 208) 및 선택적 촉매 환원 장치(SCR, 210)는 공통 하우징(214) 내에 장착된다. 희박 질소산화물 촉매(208)는 산소가 풍부한 환경 내이 질소산화물을 감소시키기 위하여 선택적 촉매 환원 장치(210)의 상류에 위치된다. 희박 질소산화물 촉매(208)는 환원제로서 탄화수소를 사용하여 질소산화물을 감소시키도록 구성되는 탄화수소 희박 질소산화물 촉매(208)이다. 에어로졸 발생기(202)는 배기 후처리 시스템(200)을 위한 다수의 디자인 장점을 제공한다. 에어로졸 발생기(202)를 빠져나간 환원제의 가열된 에어로졸 안개는 디젤 입자상 필터(32)를 빠져나간 배기를 통하여 급속히 분산된다. 희박 질소산화물 촉매(208) 내로 들어가기 전에 배기와 환원제를 위한 혼합 구역을 제공하기 위하여 배기 도관의 최소화된 길이가 필요하다. 작은 환원제 방울들은 환원제의 큰 방울들보다 더 효율적으로 희박 질소산화물 촉매(208)의 다공성 표면과 상호 작용한다. 에어로졸 발생기(202)의 사용은 희박 질소산화물 촉매(208)로부터의 향상된 촉매 반응을 야기한다. 감소된 크기의 방울들이 또한 촉매의 액체 충돌을 통한 희박 질소산화물 촉매(208)에 대한 손상 가능성을 최소화한다.The lean nitrogen oxide catalyst (LNC) 208 and the selective catalytic reduction device (SCR) 210 are mounted in a common housing 214. The lean nitrogen oxide catalyst 208 is located upstream of the selective catalytic reduction apparatus 210 to reduce the nitrogen oxides in an oxygen rich environment. The lean nitrogen oxide catalyst 208 is a hydrocarbon lean nitrogen oxide catalyst 208 configured to reduce nitrogen oxides using hydrocarbons as the reducing agent. The aerosol generator 202 provides a number of design advantages for the exhaust aftertreatment system 200. The heated aerosol mist of the reducing agent exiting the aerosol generator 202 is rapidly dispersed through the exhaust exiting the diesel particulate filter 32. Minimal length of the exhaust conduit is needed to provide a mixing zone for the exhaust and reducing agent prior to entering the lean nitrogen oxide catalyst 208. Small reducing agent droplets interact with the porous surface of the lean nitrogen oxide catalyst 208 more efficiently than large droplets of reducing agent. The use of aerosol generator 202 results in an enhanced catalytic reaction from lean nitrogen oxide catalyst 208. Droplets of reduced size also minimize the possibility of damage to the lean nitrogen oxide catalyst 208 through the liquid impingement of the catalyst.

선택적 촉매 환원 장치(210)는 질소산화물을 더 감소시키고 배기 스트림으로부터 암모니아를 제거하기 위하여 희박 질소산화물 촉매(208)로부터 하류에 위치된다. 도 15에 도시된 것과 같이, 희박 질소산화물 촉매(208)와 선택적 촉매 환원 장치(210)는 공통 하우징(214) 내에 서로 인접하게 위치될 수 있다.The selective catalytic reduction device 210 is located downstream from the lean nitrogen oxide catalyst 208 to further reduce nitrogen oxides and remove ammonia from the exhaust stream. As shown in FIG. 15, the lean nitrogen oxide catalyst 208 and the selective catalytic reduction device 210 may be located adjacent to each other in the common housing 214.

환원제 주입기(202)는 대안으로서 가열되지 않고 가압된 환원제를 공급하기 위하여 노즐로서 구성될 수 있다. 주입기(202)는 알코올 기반 내연기관 연료를 공급할 수 있다. 이러한 연료들의 휘발성을 기초로 하여, 배기 내의 환원제를 급속히 분산시키기 위하여 에어로졸 발생기 또는 증발기가 필요하지 않을 수 있다.The reducing agent injector 202 may alternatively be configured as a nozzle to supply pressurized reducing agent without heating. The injector 202 can supply alcohol based internal combustion engine fuel. Based on the volatility of these fuels, an aerosol generator or evaporator may not be needed to rapidly disperse the reducing agent in the exhaust.

도 16은 참조번호 300으로 식별되는 또 다른 대안의 배기 후처리 시스템의 일부를 도시한다. 시스템(300)은 실질적으로 시스템(200)과 유사하다. 따라서, 유사한 소자들은 이전에 소개된 참조번호들을 가질 것이다. 도 16에 도시된 배치에서, 디젤 입자상 필터는 하류로 이동되었고 선택적 촉매 환원 장치와 결합되었다. 이와 같이, 선택적 촉매 환원 장치 코팅을 갖는 디젤 입자상 필터가 참조번호 302로 도시된다. 디젤 입자상 필터를 더 하류로 이동시킴으로써, 희박 질소산화물 촉매(208)는 엔진(12)과 미니어처 재생 유닛(26)에 더 가깝게 위치된다. 따라서, 희박 질소산화물 촉매(208)로 들어오는 배기의 온도는 희박 질소산화물 촉매(208)가 에너지원들로부터 더 멀리 위치되는 유사한 구성보다 더 커야만 한다.16 shows a portion of another alternative exhaust aftertreatment system identified by reference numeral 300. System 300 is substantially similar to system 200. Thus, similar elements will have the previously introduced references. In the arrangement shown in FIG. 16, the diesel particulate filter was moved downstream and combined with a selective catalytic reduction device. As such, a diesel particulate filter with a selective catalytic reduction device coating is shown at 302. By moving the diesel particulate filter further downstream, the lean nitrogen oxide catalyst 208 is located closer to the engine 12 and the miniature regeneration unit 26. Thus, the temperature of the exhaust coming into the lean nitrogen oxide catalyst 208 must be greater than a similar configuration where the lean nitrogen oxide catalyst 208 is located farther from the energy sources.

배기 가스 후처리 시스템(10)은 희박 질소산화물 촉매(208)의 전환 효율을 최대화하기 위하여 미니어처 재생 유닛(26), 디젤 산화 촉매(30) 및 에어로졸 발생기(202)의 상대적 위치를 이용한다. 희박 질소산화물 촉매(208)에 의해 달성되는 질소산화물 환원 효율은 배기 온도의 증가에 따라 증가한다. 게다가, 필요한 만큼 선택적으로 선택적 촉매 환원 장치/디젤 입자상 필터(302)를 재생하기 위하여 선택적 촉매 환원 장치가 코팅된 디젤 입자상 필터(SCR/DPF)가 미니어처 재생 유닛(26)과 디젤 산화 촉매(30)의 충분히 근접한 위치 내에 위치된다는 것을 이해하여야 한다. 환원제를 도입하기 위하여 에어로졸 발생기(202)를 사용함으로써, 희박 질소산화물 촉매(208)로 들어오기 전에 환원제의 배기 가스와의 향상된 분산과 혼합이 발생한다. 효율적인 질소산화물 환원이 발생한다. 가열된 환원제를 주입함으로써 에어로졸 발생기(202)는 희박 질소산화물 촉매(208)의 작동 특성들을 더 향상시킨다. 배기 온도에서의 바람직하지 않은 환원이 방지된다.The exhaust gas aftertreatment system 10 uses the relative positions of the miniature regeneration unit 26, the diesel oxidation catalyst 30 and the aerosol generator 202 to maximize the conversion efficiency of the lean nitrogen oxide catalyst 208. The nitrogen oxide reduction efficiency achieved by the lean nitrogen oxide catalyst 208 increases with increasing exhaust temperature. In addition, a diesel particulate filter (SCR / DPF) coated with a selective catalytic reduction device (SCR / DPF) for selectively regenerating the selective catalytic reduction device / diesel particulate filter 302 as necessary is provided with a miniature regeneration unit 26 and a diesel oxidation catalyst 30. It should be understood that it is located within a sufficiently close position of. By using the aerosol generator 202 to introduce a reducing agent, improved dispersion and mixing of the reducing agent with the exhaust gas occurs before entering the lean nitrogen oxide catalyst 208. Efficient nitrogen oxide reduction occurs. By injecting the heated reducing agent, the aerosol generator 202 further improves the operating characteristics of the lean nitrogen oxide catalyst 208. Undesirable reduction in exhaust temperature is prevented.

도 17은 또 다른 대안의 배기 가스 후처리 시스템(400)을 도시한다. 후처리 시스템(400)은 희박 질소산화물 촉매(208)를 엔진(12)과 미니어처 재생 유닛(26)에 가깝게 더 하류로 이동시킨다. 이러한 구성은 냉간 시동(cold start)을 포함하는 더 광범위한 엔진 작동 상태들에 대한 질소산화물 전환 효율을 증가시킨다. 미니어처 재생 유닛(26)은 배기에 열을 첨가하나 에어로졸 발생기(202)는 희박 질소산화물 촉매(208)의 상류에 주입되는 환원제에 에너지를 첨가한다. 재생 유닛(26)은 탄소 침전물들이 주기적으로 또는 지속적으로 촉매의 활성 부위들로부터 태워지는 것과 같이 희박 질소 산화물 촉매(208)의 상류에 위치될 수 있다. 희박 질소 산화물 촉매(208)의 재생은 후처리 시스템(400)의 질소산화물 전환 효율을 증가시킨다. 희박 질소 산화물 촉매(208)가 E85, E93, E95 등과 같은 에탄올 기반 환원제들로의 사용을 위하여 은(silver) 기반 촉매를 포함하는 것이 고려된다. 300℃ 이상의 온도에서 질소산화물 환원에서의 활성 화합물로서 아세트알데히드(acetaldehyde)가 생산된다. 또한 증발기로서 알려진 에어로졸 발생기(202)의 사용을 통하여, 질소산화물 전환이 300℃보다 낮은 온도에서 발생하도록 야기하기 위하여 알코올 기반 환원제들은 운 기반 촉매와의 접촉 이전에 고장 날 수 있다. 에어로졸 발생기(202)의 사용은 또한 가장 높은 촉매 온도에서 전체 전환 효율을 증가시킨다.17 illustrates another alternative exhaust gas aftertreatment system 400. The aftertreatment system 400 moves the lean nitrogen oxide catalyst 208 further downstream closer to the engine 12 and miniature regeneration unit 26. This configuration increases the NOx conversion efficiency for a wider range of engine operating conditions including cold start. The miniature regeneration unit 26 adds heat to the exhaust but the aerosol generator 202 adds energy to the reducing agent injected upstream of the lean nitrogen oxide catalyst 208. The regeneration unit 26 may be located upstream of the lean nitrogen oxide catalyst 208 as carbon precipitates are burned periodically or continuously from the active sites of the catalyst. Regeneration of the lean nitrogen oxide catalyst 208 increases the nitrogen oxide conversion efficiency of the aftertreatment system 400. It is contemplated that the lean nitrogen oxide catalyst 208 includes a silver based catalyst for use with ethanol based reducing agents such as E85, E93, E95 and the like. Acetaldehyde is produced as an active compound in nitrogen oxide reduction at a temperature above 300 ° C. Through the use of an aerosol generator 202, also known as an evaporator, alcohol-based reducing agents can fail prior to contact with the cloud-based catalyst to cause nitrogen oxide conversion to occur at temperatures below 300 ° C. The use of aerosol generator 202 also increases the overall conversion efficiency at the highest catalyst temperature.

만일 원하면, 부가적인 질소산화물 전환과 암모니아 감소를 수행하기 위하여 희박 질소산화물 촉매(208)로부터 바로 하류에 선택적인 선택적 촉매 환원 장치(도시되지 않음)가 위치될 수 있다. 시스템(400)은 희박 질소산화물 촉매(208)로부터 하류 및 디젤 산화 촉매(30)와 디젤 입자상 필터(32)로부터 상류에 위치되는 탄화수소 주입기(28)를 포함한다. 디젤 산화 촉매(30)와 디젤 입자상 필터(32)는 공통 하우징(402) 내의 위치되는 것으로 도시된다. 디젤 입자상 필터(32)를 재생하기 위하여, 컨트롤러(38)는 선택적으로 탄화수소 주입기(28)가 디젤 연료와 같은 환원제를 희박 질소산화물 촉매(208)의 하류와 디젤 산화 촉매(30)로부터 상류의 배기 스트림 내로 주입하도록 야기한다.If desired, an optional selective catalytic reduction device (not shown) may be located immediately downstream from the lean nitrogen oxide catalyst 208 to perform additional nitrogen oxide conversion and ammonia reduction. The system 400 includes a hydrocarbon injector 28 located downstream from the lean nitrogen oxide catalyst 208 and upstream from the diesel oxidation catalyst 30 and the diesel particulate filter 32. Diesel oxidation catalyst 30 and diesel particulate filter 32 are shown to be located within a common housing 402. In order to regenerate the diesel particulate filter 32, the controller 38 optionally allows the hydrocarbon injector 28 to exhaust a reducing agent such as diesel fuel downstream of the lean nitrogen oxide catalyst 208 and upstream from the diesel oxidation catalyst 30. Cause injection into the stream.

도 18은 또 다른 대안의 배기 가스 후처리 시스템(500)을 도시한다. 후처리 시스템(500)은 실질적으로 후처리 시스템(300)과 유사하다. 따라서, 유사한 소자들은 이전에 소개된 참조번호들을 가질 것이다. 더 구체적으로, 시스템(500)은 시스템(500)이 선택적 촉매 환원 장치가 코팅된 디젤 입자상 필터 대신에 희박 질소산화물 촉매(208) 코팅을 갖는 디젤 입자상 필터를 포함한다는 점에서 시스템(300)과 다르다. 후처리 시스템(300)과 후처리 시스템(500)에 도시된 해결책들을 구현함으로써 패키징 공간과 제조비용이 감소될 수 있다.18 illustrates another alternative exhaust gas aftertreatment system 500. The aftertreatment system 500 is substantially similar to the aftertreatment system 300. Thus, similar elements will have the previously introduced references. More specifically, system 500 differs from system 300 in that system 500 includes a diesel particulate filter having a lean nitrogen oxide catalyst 208 coating instead of a diesel particulate filter coated with a selective catalytic reduction device. . By implementing the solutions shown in the aftertreatment system 300 and the aftertreatment system 500, packaging space and manufacturing costs can be reduced.

희박 질소산화물 촉매/디젤 입자상 필터(502)의 작동 동안에, 발열 화학 반응이 발생한다. 에너지의 방출은 디젤 입자상 필터에 의해 포획된 검댕의 재생에 도움을 준다. 게다가, 디젤 입자상 필터의 재생은 탄화수소 희박 질소산화물 촉매의 탈황산화와 동시에 발생할 수 있다. 선택적 촉매 환원 장치(210)는 암모니아를 제거하고 질소산화물을 더 감소시키기 위하여 희박 질소산화물 촉매/디젤 입자상 필터(502)로부터 하류에 위치된다.During operation of the lean nitrogen oxide catalyst / diesel particulate filter 502, an exothermic chemical reaction occurs. The release of energy assists in the regeneration of soot captured by the diesel particulate filter. In addition, regeneration of the diesel particulate filter may occur simultaneously with desulfurization of the hydrocarbon lean nitrogen oxide catalyst. The selective catalytic reduction device 210 is located downstream from the lean nitrogen oxide catalyst / diesel particulate filter 502 to remove ammonia and further reduce nitrogen oxides.

도 19는 또 다른 대안의 배기 가스 후처리 시스템(600)을 도시한다. 배기 가스 후처리 시스템(600)은 실질적으로 후처리 시스템(500)과 유사하다. 이러한 시스템들은 에어로졸 발생기(202)가 제 2 환원제 주입기(602)로 대체된 것 이외에는 실질적으로 동일하다. 제 2 환원제 주입기(602)는 보조 저장 탱크(604)와의 소통으로 연결된다. 알코올 기반 연료와 같은 제 2 환원제는 탱크(604) 내에 저장되고 제 2 환원제 주입기(602)로 공급된다. E85, E93 및 E95와 같은 알코올 기반 연료들은 환원제와 같은 디젤 연료의 사용과 비교할 때 향상된 질소산화물 환원 효율을 제공한다. 주입기는 제 2 환원제의 낮은 증기압 때문에 에어로졸 발생기를 대신하여 알코올 기반 연료를 주입하도록 사용될 수 있다. 요소(urea)와 같은 암모니아 소스의 저장 및 분산과 비교할 때 쉽게 이용가능한 알코올 기반 연료를 갖는 충전 탱크(604)가 바람직한 것으로 고려된다.19 illustrates another alternative exhaust gas aftertreatment system 600. The exhaust gas aftertreatment system 600 is substantially similar to the aftertreatment system 500. These systems are substantially the same except that the aerosol generator 202 is replaced with a second reducing agent injector 602. The second reducing agent injector 602 is connected in communication with the auxiliary storage tank 604. A second reducing agent, such as an alcohol based fuel, is stored in the tank 604 and fed to the second reducing agent injector 602. Alcohol-based fuels such as E85, E93 and E95 provide improved nitrogen oxide reduction efficiency compared to the use of diesel fuels such as reducing agents. The injector can be used to inject alcohol based fuel in place of the aerosol generator because of the low vapor pressure of the second reducing agent. It is contemplated that a fill tank 604 with an readily available alcohol based fuel as compared to the storage and dispersion of an ammonia source such as urea is preferred.

도 20은 공통 하우징(702)에 패키징된 희박 질소산화물 촉매(208) 및 선택적 촉매 환원 장치/디젤 입자상 필터(302)를 구비하는 또 다른 배기 가스 후처리 시스템(700)을 도시한다. 에어로졸 발생기(202)는 버너(704)의 상류의 배기 통로(14)와 소통되어 위치된다. 버너(704)는 통로(14)를 통하여 이동하는 모든 배기가 버너(704)를 통과하여 하우징(702)의 입구(706)로 들어가는 것과 같이 구성된다. 시스템(700)은 에어로졸 발생기(202)에 의해 제공되는 분무된 환원제가 버너(704)에 의해 가열되나 버너(704) 내에서 생산되는 불꽃에 의해 연소되지 않는 것과 같이 작동한다. 이와 같이, 향상된 작동 범위 및 희박 질소산화물 촉매(208)의 더 나은 냉간 시동 성능을 달성하기 위하여 환원제가 가득하고 가열된 배기가 입구(706)에 제공된다. 버너(704)는 이러한 기능을 달성하기 위하여 쉘(shell, 708)과 함께 구성된다. 환원제 및 배기 혼합물은 환원제의 연소 없이 배기로 열 전달을 허용하기 위하여 쉘(708)의 외부 표면 위로 통과한다. 20 illustrates another exhaust gas aftertreatment system 700 having a lean nitrogen oxide catalyst 208 and an optional catalytic reduction device / diesel particulate filter 302 packaged in a common housing 702. The aerosol generator 202 is located in communication with the exhaust passage 14 upstream of the burner 704. Burner 704 is configured such that all exhaust moving through passageway 14 passes through burner 704 and enters inlet 706 of housing 702. The system 700 operates as the sprayed reducing agent provided by the aerosol generator 202 is heated by the burner 704 but is not burned by the flame produced in the burner 704. As such, inlet 706 is provided with a reducing agent full and heated exhaust to achieve improved operating range and better cold start performance of the lean nitrogen oxide catalyst 208. Burner 704 is configured with a shell 708 to achieve this function. The reducing agent and exhaust mixture pass over the outer surface of the shell 708 to allow heat transfer to the exhaust without combustion of the reducing agent.

도 21은 참조 번호 800으로 식별되는 또 다른 배기 가스 후처리 시스템을 도시한다. 시스템(800)은 실질적으로 에어로졸 발생기(202)가 이차 환원제 주입기(802)로 대체된 것을 제외하고는 시스템(700)과 유사하다. 이차 환원제 주입기(802)에 보조 환원제 탱크(804) 내에 저장되는 알코올 기반 연료와 같은 이차 환원제가 제공된다. 주입된 이차 환원제는 배기 통로(14)를 통하여 이동하는 배기와 혼합하고 버너(704)에 의해 가열된다. 가열된 환원제와 배기는 바람직하지 않은 질소산화물 방출들을 감소시키기 위하여 희박 질소산화물 촉매(208)와 선택적 촉매 환원 장치/디젤 입자상 필터(302)에 공급된다.21 shows another exhaust gas aftertreatment system identified by reference numeral 800. System 800 is substantially similar to system 700 except that aerosol generator 202 has been replaced with a secondary reducing agent injector 802. The secondary reducing agent injector 802 is provided with a secondary reducing agent such as an alcohol based fuel stored in the auxiliary reducing agent tank 804. The injected secondary reducing agent mixes with the exhaust traveling through the exhaust passage 14 and is heated by the burner 704. The heated reducing agent and exhaust are fed to the lean nitrogen oxide catalyst 208 and the selective catalytic reduction device / diesel particulate filter 302 to reduce undesirable nitrogen oxide emissions.

설명의 목적을 위하여 이전의 실시 예들의 설명이 제공되었다. 이것이 완전하거나 또는 본 발명을 한정하는 것으로 의도되어서는 안 된다. 특정 실시 예들의 개별 구성요소 또는 특징들은 일반적으로 그러한 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 해당되는 경우에, 구체적으로 도시되거나 설명되지 않아도 선택된 실시 예에서 호환될 수 있고 사용될 수 있다. 부가적인 대안의 배기 가스 후처리 시스템들이 또한 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 고려될 수 있다. 예를 들면, 에어로졸 발생기를 갖는 것으로 설명된 이전의 설명들은 또한 그것의 주변 온도에서 환원제를 배기 내로 공급하기 위한 더 일반적인 환원제 주입기를 포함하도록 구성될 수 있다. 또한 많은 방법으로 이와 같이 변경될 수 있다. 그러한 변경들은 본 발명의 범위를 벗어나는 것으로 고려되지 않으며, 그러한 모든 변형들은 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된다.
Description of the previous embodiments has been provided for the purpose of explanation. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention. Individual components or features of particular embodiments are not generally limited to such particular embodiments, and where appropriate, may be compatible and used in selected embodiments, even if not specifically shown or described. Additional alternative exhaust gas aftertreatment systems may also be considered to be within the scope of the present invention. For example, the previous descriptions described as having an aerosol generator can also be configured to include a more general reducing agent injector for supplying the reducing agent into the exhaust at its ambient temperature. It can also be changed in this way in many ways. Such changes are not to be considered outside the scope of the present invention and all such modifications are intended to be included within the scope of the present invention.

10 : 배기 가스 후처리 시스템
12 : 엔진
14 : 주 배기 통로
16 : 흡기 통로
18 : 터보차저
26 : 재생 유닛
28 : 탄화수소 주입기
30 : 디젤 산화 촉매
32 : 디젤 입자상 필터
34 : 측면 브랜치
36 : 주입기
38 : 제어 모듈
42 : 제 1 점화장치
44 : 이온 센서
46 : 코일
50 : 하우징
52 : 입구 튜브
54 : 바디
56 : 출구 튜브
58 : 입구 헤더
62 : 환상 볼륨
64 : 측면 브랜치 부의 내부 표면
65 : 주입기 마운트
66 : 노즐 부
68 : 일차 연소 챔버
70 : 바디의 내부 실린더형 표면
72 : 연료 입구
74 : 공기 입구
76 : 연료 전달 시스템
78 : 연료 탱크
80 : 연료 필터
82 : 연료 펌프
84 : 연료 블록
86 : 연료 라인
90 : 이차 공기 시스템
92 : 이차 공기 필터
94 : 흡입 공기량 센서
96 : 압축기
110 : 구멍
140 : 전환장치 플레이트
144 : 구멍
145 : 하우징 부
146 : 이차 연소 챔버
148 : 이차 점화장치
149 : 구멍
150 : 구멍
152 : 단부 벽
156e : 플랩
200 : 배기 가스 후처리 시스템
202 : 에어로졸 발생기
204 : 연료 라인
208 : 희박 질소산화물 촉매
210 : 선택적 촉매 환원 장치
214 : 공통 하우징
300 : 배기 가스 후처리 시스템
302 : 선택적 촉매 환원 장치/디젤 입자상 필터
400 : 배기 가스 후처리 시스템
402 : 공통 하우징
500 : 배기 가스 후처리 시스템
502 : 희박 질소산화물 촉매/디젤 입자상 필터
600 : 배기 가스 후처리 시스템
602 : 제 2 환원제 주입기
604 : 저장 탱크
604 : 충전 탱크
700 : 배기 가스 후처리 시스템
702 : 공통 하우징
704 : 버너
706 : 하우징의 입구
708 : 쉘
800 : 배기 가스 후처리 시스템
802 : 이차 환원제 주입기10: Exhaust gas aftertreatment system
12: engine
14: main exhaust passage
16: intake passage
18: turbocharger
26: playback unit
28: hydrocarbon injector
30: diesel oxidation catalyst
32: diesel particulate filter
34: side branch
36: Injector
38: control module
42: first ignition device
44: ion sensor
46: coil
50: Housing
52: inlet tube
54: body
56: outlet tube
58: inlet header
62: illusion volume
64: inner surface of the side branch
65: Injector Mount
66: nozzle unit
68: primary combustion chamber
70: inner cylindrical surface of the body
72: fuel inlet
74: air inlet
76: fuel delivery system
78: fuel tank
80: fuel filter
82: fuel pump
84 fuel block
86: Fuel Line
90: secondary air system
92: secondary air filter
94: intake air volume sensor
96: compressor
110: hole
140: switching device plate
144 hole
145: housing part
146: secondary combustion chamber
148: secondary ignition device
149: hole
150: hole
152: end wall
156e: flap
200: exhaust gas aftertreatment system
202: Aerosol Generator
204: fuel line
208: lean nitrogen oxide catalyst
210: selective catalytic reduction device
214: common housing
300: exhaust gas aftertreatment system
302: Selective Catalytic Reduction Device / Diesel Particulate Filter
400: exhaust gas aftertreatment system
402: common housing
500: exhaust gas aftertreatment system
502: lean nitrogen oxide catalyst / diesel particulate filter
600: exhaust gas aftertreatment system
602: second reducing agent injector
604: storage tank
604: Filling Tank
700: exhaust gas aftertreatment system
702: common housing
704: burner
706: inlet of the housing
708: shell
800: exhaust gas aftertreatment system
802: secondary reducing agent injector

Claims

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템에 있어서,
상기 엔진으로부터의 상기 배기 스트림을 받도록 적용되는 주 배기 통로;
상기 주 배기 통로와 소통되는 측면 브랜치;
연료를 연소하고 상기 주 배기 통로를 통하여 흐르는 배기를 가열하기 위하여 상기 측면 브랜치 내에 위치되는 재생 유닛;
상기 재생 유닛의 하류의 상기 주 배기 통로 내에 위치되는 희박 질소산화물 촉매;
환원제 입자들을 상기 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 상기 재생 유닛의 하류와 상기 희박 질소산화물 촉매의 상류에 위치되는 환원제 주입기; 및
상기 재생 유닛이 상기 배기 온도를 증가시키도록 작동할 뿐만 아니라 상기 환원제 주입기가 상기 희박 질소산화물 촉매 내의 질소산화물을 감소시키도록 작동하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
A system for treating an exhaust stream from an engine,
A main exhaust passage adapted to receive the exhaust stream from the engine;
A side branch in communication with the main exhaust passage;
A regeneration unit located in said side branch for burning fuel and heating exhaust flowing through said main exhaust passage;
A lean nitrogen oxide catalyst located in said main exhaust passage downstream of said regeneration unit;
A reducing agent injector located downstream of said regeneration unit and upstream of said lean nitrogen oxide catalyst for injecting reducing agent particles into said exhaust stream; And
And a controller operable to increase the exhaust temperature of the regeneration unit as well as to reduce the nitrogen oxides in the lean nitrogen oxide catalyst. System.

제 1항에 있어서, 상기 재생 유닛의 하류와 상기 환원제 주입기 상류의 상기 주 배기 통로 내에 위치되는 산화 촉매 및 입자상 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
10. The system of claim 1, further comprising an oxidation catalyst and a particulate filter located in the main exhaust passage downstream of the regeneration unit and upstream of the reducing agent injector.

제 2항에 있어서, 상기 희박 질소산화물 촉매의 하류에 위치되는 선택적 촉매 환원 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
3. The system of claim 2, further comprising a selective catalytic reduction device located downstream of the lean nitrogen oxide catalyst.

제 3항에 있어서, 상기 산화 촉매와 상기 입자상 필터는 제 1 하우징 내에 위치되며, 상기 희박 질소산화물 촉매와 상기 선택적 촉매 환원 장치는 상기 제 1 하우징과 멀리 떨어져 간격을 두는 제 2 하우징 내에 위치되는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
4. The method of claim 3 wherein the oxidation catalyst and the particulate filter are located in a first housing and the lean nitrogen oxide catalyst and the selective catalytic reduction device are located in a second housing spaced apart from the first housing. A system for treating an exhaust stream from an engine, characterized in that:

제 1항에 있어서, 상기 희박 질소산화물 촉매는 촉매 코팅된 입자상 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
The system of claim 1, wherein the lean nitrogen oxide catalyst comprises a catalyst coated particulate filter.

제 5항에 있어서, 상기 환원제 주입기는 상기 산화 촉매의 하류에 위치되며 상기 희박 질소산화물 촉매의 하류에 위치되는 선택적 촉매 환원 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
6. The system of claim 5, wherein the reducing agent injector further comprises an optional catalytic reduction device located downstream of the oxidation catalyst and downstream of the lean nitrogen oxide catalyst. .

제 1항에 있어서, 상기 환원제 주입기는 환원제를 가열하고 주입하기 위한 에어로졸 발생기를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
10. The system of claim 1, wherein the reducing agent injector comprises an aerosol generator for heating and injecting the reducing agent.

제 7항에 있어서, 상기 에어로졸 발생기는 지름이 1 마이크론보다 작은 크기를 갖는 환원제 입자를 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
8. The system of claim 7, wherein the aerosol generator supplies reducing agent particles having a size of less than 1 micron in diameter.

제 1항에 있어서, 상기 희박 질소산화물 촉매의 하류의 상기 주 배기 통로 내에 위치되는 산화 촉매와 입자상 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
10. The system of claim 1, further comprising an oxidation catalyst and a particulate filter located in the main exhaust passage downstream of the lean nitrogen oxide catalyst.

제 1항에 있어서, 탄화수소를 상기 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 상기 재생 유닛의 하류와 산화 촉매로부터의 상류에 위치되는 탄화수소 주입기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
The system of claim 1, further comprising a hydrocarbon injector located downstream of the regeneration unit and upstream from the oxidation catalyst for injecting hydrocarbon into the exhaust stream.

제 1항에 있어서, 선택적 촉매 환원 물질 코팅을 갖는 입자상 필터를 더 포함하며, 상기 코팅된 필터는 상기 희박 질소산화물 촉매의 하류에 위치되는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
The system of claim 1, further comprising a particulate filter having a selective catalytic reduction material coating, wherein the coated filter is located downstream of the lean nitrogen oxide catalyst.

제 1항에 있어서, 상기 환원제 주입기는 내연기관 연료를 주입하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
The system of claim 1, wherein the reducing agent injector injects internal combustion engine fuel.

제 12항에 있어서, 상기 재생 유닛은 상기 희박 질소산화물 촉매 내의 활성 부위들로부터 탄소 침전물들을 태우기에 충분한 높은 온도에서 배기를 제공하기 위하여 상기 희박 질소산화물 촉매의 바로 상류에 위치되는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
13. The engine of claim 12 wherein the regeneration unit is located immediately upstream of the lean nitrogen oxide catalyst to provide exhaust at a high temperature sufficient to burn carbon precipitates from active sites in the lean nitrogen oxide catalyst. A system for treating an exhaust stream from the reactor.

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템에 있어서,
상기 엔진으로부터의 상기 배기 스트림을 받도록 적용되는 주 배기 통로;
연료를 연소하고 상기 주 배기 통로를 통하여 흐르는 상기 배기를 가열하기 위한 버너;
상기 버너의 하류의 상기 배기 통로 내에 위치되는 희박 질소산화물 촉매;
환원제 입자들을 상기 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 상기 버너의 상류와 상기 희박 질소산화물 촉매의 상류에 위치되는 환원제 주입기; 및
상기 버너가 상기 배기 온도를 증가시키도록 작동할 뿐만 아니라 상기 주입기가 상기 희박 질소산화물 촉매 내의 질소산화물을 감소시키도록 작동하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
A system for treating an exhaust stream from an engine,
A main exhaust passage adapted to receive the exhaust stream from the engine;
A burner for burning fuel and heating the exhaust flowing through the main exhaust passage;
A lean nitrogen oxide catalyst located in said exhaust passage downstream of said burner;
A reducing agent injector located upstream of said burner and upstream of said lean nitrogen oxide catalyst for injecting reducing agent particles into said exhaust stream; And
And a controller operable to increase the exhaust temperature of the burner as well as the injector to reduce nitrogen oxides in the lean nitrogen oxide catalyst. .

제 14항에 있어서, 선택적 촉매 환원 물질 코팅을 갖는 입자상 필터를 더 포함하며, 상기 코팅된 필터는 상기 희박 질소산화물 촉매의 하류에 위치되는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
15. The system of claim 14, further comprising a particulate filter having a selective catalytic reduction material coating, wherein the coated filter is located downstream of the lean nitrogen oxide catalyst.

제 14항에 있어서, 상기 환원제 주입기는 상기 탄화수소 환원제를 가열하고 주입하기 위한 에어로졸 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
15. The system of claim 14, wherein the reducing agent injector further comprises an aerosol generator for heating and injecting the hydrocarbon reducing agent.

제 16항에 있어서, 상기 에어로졸 발생기는 지름이 1 마이크론보다 작은 크기를 갖는 환원제 입자를 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
17. The system of claim 16, wherein the aerosol generator supplies reducing agent particles having a size less than 1 micron in diameter.

제 14항에 있어서, 상기 환원제는 알코올 기반 연료를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
15. The system of claim 14, wherein said reducing agent comprises an alcohol based fuel.

제 14항에 있어서, 상기 버너는 그 주위로 배기와 환원제 혼합물이 흐르는 쉘을 포함하며, 상기 버너는 상기 쉘 내에 위치되는 불꽃을 발생시키는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
15. The system of claim 14, wherein the burner includes a shell through which an exhaust and reducing agent mixture flows, the burner generating a flame located within the shell.

엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템에 있어서,
상기 엔진으로부터의 상기 배기 스트림을 받도록 적용되는 주 배기 통로;
연료를 연소하고 상기 주 배기 통로를 통하여 흐르는 상기 배기를 가열하기 위한 버너;
또 다른 촉매를 통과하기 전에 상기 버너에 의해 가열된 배기를 직접적으로 받는 상기 주 배기 통로 내에 위치되는 희박 질소산화물 촉매;
탄화수소를 상기 배기 스트림 내로 주입하기 위하여 상기 버너의 하류와 상기 희박 질소산화물 촉매의 상류에 위치되는 탄화수소 주입기; 및
상기 버너가 상기 희박 질소산화물 촉매 내의 활성 부위들에 위치되는 탄소 침전물들을 태우기 위하여 미리 결정된 크기로 상기 배기 온도를 증가시키도록 작동하는 컨트롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
A system for treating an exhaust stream from an engine,
A main exhaust passage adapted to receive the exhaust stream from the engine;
A burner for burning fuel and heating the exhaust flowing through the main exhaust passage;
A lean nitrogen oxide catalyst located in said main exhaust passage that directly receives exhaust heated by said burner before passing another catalyst;
A hydrocarbon injector located downstream of the burner and upstream of the lean nitrogen oxide catalyst for injecting hydrocarbon into the exhaust stream; And
And a controller operative to increase the exhaust temperature to a predetermined size to burn carbon deposits located at active sites in the lean nitrogen oxide catalyst. System.

제 20항에 있어서, 상기 탄화수소는 알코올 기반 연료를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
21. The system of claim 20, wherein the hydrocarbon comprises an alcohol based fuel.

제 20항에 있어서, 상기 탄화수소는 디젤 연료를 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
21. The system of claim 20, wherein the hydrocarbon comprises diesel fuel.

제 20항에 있어서, 상기 재생 유닛의 하류의 주 배기 통로 내에 위치되는 산화 촉매와 입자상 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
21. The system of claim 20, further comprising an oxidation catalyst and a particulate filter located in a main exhaust passage downstream of the regeneration unit.

제 20항에 있어서, 상기 환원제 주입기는 상기 탄화수소를 가열하고 주입하기 위한 에어로졸 발생기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.
21. The system of claim 20, wherein the reducing agent injector further comprises an aerosol generator for heating and injecting the hydrocarbon.

제 24항에 있어서, 상기 에어로졸 발생기는 지름이 1 마이크론보다 작은 크기를 갖는 환원제 입자를 공급하는 것을 특징으로 하는 엔진으로부터의 배기 스트림을 처리하기 위한 시스템.25. The system of claim 24, wherein the aerosol generator supplies reducing agent particles having a size of less than 1 micron in diameter.