RU2498093C2 - Способ эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройство для обработки отработавших газов - Google Patents

Способ эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройство для обработки отработавших газов Download PDF

Info

Publication number
RU2498093C2
RU2498093C2 RU2011134079/06A RU2011134079A RU2498093C2 RU 2498093 C2 RU2498093 C2 RU 2498093C2 RU 2011134079/06 A RU2011134079/06 A RU 2011134079/06A RU 2011134079 A RU2011134079 A RU 2011134079A RU 2498093 C2 RU2498093 C2 RU 2498093C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
exhaust gas
exhaust
exhaust gases
stream
partial
Prior art date
Application number
RU2011134079/06A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2011134079A (ru
Inventor
Андреас ДЕРИНГ
Original Assignee
Ман Трак Унд Бас Аг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102009004416A external-priority patent/DE102009004416A1/de
Application filed by Ман Трак Унд Бас Аг filed Critical Ман Трак Унд Бас Аг
Publication of RU2011134079A publication Critical patent/RU2011134079A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2498093C2 publication Critical patent/RU2498093C2/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/03—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of low temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов. Сущность изобретения: способ пассивного восстановления фильтра (6) частиц, который расположен в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, причем выше по потоку одной работающей на отработавших газах турбины (14) из основного потока (10) отработавших газов извлекают частичный поток (11) отработавших газов. Частичный поток (11) отработавших газов ниже по потоку упомянутой одной работающей на отработавших газах турбины (14) снова возвращают в основной поток (10) отработавших газов, при этом ответвленное в виде частичного потока (11) отработавших газов количество отработавших газов устанавливают или регулируют в частичном потоке (11) отработавших газов и на фильтре (6) частиц, причем частичный поток (11) отработавших газов возвращают по потоку между катализатором (4) окисления NO и фильтром (6) частиц. Техническим результатом изобретения является эффективная эксплуатация компонентов для обработки отработавших газов, а также эффективного нагревания включенных после работающей на отработавших газов турбины компонентов для обработки отработавших газов. 2 н. и 6 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

Изобретение относится к способу эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения, а также к устройству для обработки отработавших газов, согласно ограничительной части пункта 10 формулы изобретения.
На основании все более строгих предельных значений для отработавших газов, которые не достигаются больше лишь за счет предпринимаемых в двигателе мер, большинство двигателей внутреннего сгорания снабжаются в настоящее время системой последующей обработки для снижения выброса вредных веществ. К ограничиваемым компонентам отработавших газов относятся наряду с твердыми частицами, в частности, также окислы азота, которые возникают во время процесса сгорания и допустимый выброс которых постоянно уменьшается. Для минимизации этих компонентов отработавших газов в работающих в транспортных средствах двигателях внутреннего сгорания в настоящее время используются различные способы. Уменьшение количества окислов азота осуществляется, как правило, с помощью катализаторов, при этом в обогащенные кислородом отработавшие газы дополнительно дозируется восстановительное средство, в частности, углеводороды, аммиак или мочевина, с целью повышения селективности и преобразования NOX. Применяемый способ называется способом SCR, с помощью которого осуществляется селективное каталитическое восстановление (SCR). В противоположность этому, трехкомпонентные катализаторы служат для уменьшения окислов азота после лямбда-1-двигателей. Эти окислительные катализаторы служат для окисления не сгоревших углеводородов и окиси углерода.
Для минимизации твердых частиц в транспортных средствах используются отделители частиц или фильтры частиц. Типичная для применения в транспортных средствах система с отделителем частиц известна, например, из ЕР 1022765 А1. В противоположность этому, система и способ с фильтром частиц известны из ЕР 0341832 А2. В обеих названных публикациях по потоку перед отделителем частиц, соответственно, фильтром частиц расположен окислительный катализатор, который окисляет моноксид азота в отработавших газах с помощью также содержащегося в них остаточного кислорода в диоксид азота:
2NO+O2↔2NO2
При этом следует учитывать, что равновесие указанной выше реакции при высоких температурах лежит на стороне NO. Это приводит в свою очередь к тому, что достигаемые доли NO2 при высоких температурах ограничены на основании этого термодинамического ограничения. Этот NO2 преобразуется в свою очередь в отделителе частиц, соответственно, в фильтре частиц с помощью частиц углерода в СО, CO2, N2 и NO. Таким образом, с помощью сильного окислительного средства NO2 происходит хорошо известным образом непрерывное удаление осажденных мелких частиц. За счет этого могут отпадать циклы восстановления, которые с большими затратами необходимо выполнять в других системах. Поэтому в этом случае говорят о пассивной регенерации. При этом происходят реакции по следующим уравнениям:
2NO2+C→2NO+CO2
2NO2+2C→2NO+2CO
2C+2NO2→N2+2CO2
Если не удается полное окисление осажденного в фильтре частиц углерода с помощью NO2, то непрерывно увеличивается доля углерода и тем самым противодавление отработавших газов. Для предотвращения этого, в настоящее время фильтры частиц все чаще снабжаются каталитическим покрытием для окисления NO. При этом речь идет в большинстве случаев о содержащих платину катализаторах. Однако недостаток этого способа состоит в том, что образованный в фильтре частиц NO2 может служить только для окисления частиц, которые осаждаются по потоку после каталитически активного слоя для окисления NO, т.е. внутри фильтрующей среды. Если же на поверхности фильтра и тем самым на каталитически активном слое образуется слой из осажденных частиц, так называемая лепешка (осадок на фильтре), то катализатор окисления NO лежит по потоку после лепешки, так что осажденные там частицы сажи не могут быть окислены с помощью NO2 из нанесенного на фильтр частиц катализатора окисления NO. К этому добавляется то, что, точнее говоря, лишь нанесенный на сторону не обработанных газов катализаторный слой участвует в работе системы, поскольку каталитически образованный на стороне чистого газа NO2 не может больше приходить в контакт с осажденной на стороне не обработанного газа и внутри фильтрующего материала сажей. Поэтому, несмотря на каталитическое покрытие фильтра, нельзя отказаться от катализатора окисления NO, так что требуется относительно большой конструктивный объем.
Хотя за счет указанных выше мер возможно окисление сажи еще до температур вплоть до 250°С, однако имеются случаи применения, в которых даже эти температуры отработавших газов достигаются не достаточно часто и тем самым не может быть обеспечена надежная работа фильтра частиц. Это происходит обычно в слабо нагруженных и в установленных в транспортных средствах двигателях, которые имеют еще дополнительные высокие доли холостого хода, как, например, в легковых автомобилях, линейных автобусах или мусорных автомобилях.
Поэтому в таких случаях применяется вторая возможность регенерации фильтра частиц. Она состоит в активном повышении температуры отработавших газов. Это удается обычно за счет добавления углеводородов (НС) по потоку перед окислительными катализаторами. Добавление углеводородов можно осуществлять через установленное в тракте отработавших газов впрыскивающее сопло. Другая возможность состоит в генерировании за счет позднего впрыска топлива в камеру сгорания большого количества углеводородов. За счет экзотермического окисления углеводородов на катализаторе происходит значительное повышение температуры. Если за счет этого удается повышение температуры до выше 600°С, то происходит окисление углерода с помощью кислорода в соответствии со следующим уравнением:
С+О2→СО2
Необходимое для повышения температуры отработавших газов окисление углеводородов на катализаторах происходит при температурах около 230°С. Однако, в частности, в двигателях с наддувом с использованием отработавших газов и в слабо нагружаемых двигателях существует проблема, что даже эти температуры часто больше не достигаются по потоку после работающей на отработавших газах турбины. Причина лежит в том, что из отработавших газов извлекаются значительные количества энтальпии отработавших газов, с целью обеспечения возможности сжатия на стороне свежего воздуха. Эта проблема еще усиливается при использовании двухступенчатого наддува и/или при очень большой степени возврата отработавших газов.
Не только способ уменьшения частиц, но также указанный выше способ уменьшения газообразных вредных веществ, зависят от достаточно высокой температуры отработавших газов, которые, как указывалось выше, часто не достигаются при нормальной работе.
Кроме того, при использовании катализаторов часто добавляется другая проблема: катализаторы «отравляются» компонентами отработавших газов, такими как окислы серы из серы топлива или моторного масла. Хотя это отравление часто реверсивно и может устраняться за счет высоких температур отработавших газов, однако и в этом случае возникает проблема не достижения этих высоких температур отработавших газов, в частности, по потоку после турбонагнетателей с использованием отработавших газов. Так, для регенерации катализаторов окисления NO необходима температура по меньшей мере 500°С, для катализаторов накопления NOx - свыше 600°С.
Кроме того, из DE 19913462 А1 известен способ термического гидролиза и дозирования мочевины, соответственно, водного раствора мочевины в реакторе. Для повышения времени пребывания мочевины в реакторе из ветви отработавших газов извлекают частичный поток и используют для образования аммиака в реакторе. За счет меньшего количества отработавших газов в частичном потоке скорость потока в реакторе небольшая и время пребывания для преобразования мочевины, соответственно, велико. Частичный поток после реактора снова подмешивается в ветвь отработавших газов, и образовавшийся аммиак можно использовать во включенном затем катализаторе SCR для восстановления NOx.
Кроме того, из DE 102006038291 А1 уже известно ответвление частичного потока отработавших газов по потоку перед работающей на отработавших газах турбиной, при этом этот частичный поток отработавших газов по потоку после работающей на отработавших газах турбины снова соединяется с основным потоком отработавших газов, а затем в виде потока горячих отработавших газов проходит по меньшей мере через один компонент обработки отработавших газов. Описание в принципе аналогичной конструкции приведено в DE 102006038290 А1 и DE 102006038289 А1.
В противоположность этому, задачей данного изобретения является создание способа эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройства для обработки отработавших газов, с помощью которых в соединении с устройством турбонаддува с использованием отработавших газов возможно эффективное нагревание включенных после работающей на отработавших газах турбины компонентов для обработки отработавших газов.
Эта задача решена относительно способа с помощью признаков пункта 1 формулы изобретения. Относительно устройства эта задача решена с помощью признаков пункта 10 формулы изобретения. Другие предпочтительные варианты выполнения являются предметом зависящих от них пунктов формулы изобретения.
Согласно изобретению выше по потоку работающей на отработавших газах турбины из основного потока отработавших газов извлекают частичный поток отработавших газов, который ниже по потоку по меньшей мере одной работающей на отработавших газах турбины снова возвращается в основной поток отработавших газов. Ниже по потоку этого подвода расположен по меньшей мере один компонент для обработки отработавших газов, при этом ответвленное в виде частичного потока отработавших газов количество отработавших газов устанавливается или регулируется в зависимости по меньшей мере от одной заданной температуры по меньшей мере в одном заданном месте в тракте отработавших газов, в частности, в частичном потоке отработавших газов, и/или на упомянутом по меньшей мере одном компоненте для обработки отработавших газов. Возврат частичного потока отработавших газов осуществляется, согласно изобретению, между катализатором окисления NO и фильтром частиц. За счет этого предпочтительно удается удерживать фильтр частиц на высоком уровне температуры отработавших газов, без уменьшения доли NO2 ввиду слишком высоких температур на катализаторе окисления NO, и/или ускорять сжигание сажи, когда в распоряжении имеются достаточные количества NO2, а температуры на фильтре частиц слишком низкие.
Таким образом, основная идея данного изобретения состоит в извлечении ниже по потоку по меньшей мере одной работающей на отработавших газах турбиной частичного потока отработавших газов и подаче этого частичного потока отработавших газов ниже по потоку упомянутой по меньшей мере одной работающей на отработавших газах турбины снова в основной поток отработавших газов, за счет чего обеспечивается нахождение частичного потока отработавших газов на значительно более высоком уровне температуры, чем проходящий через работающую на отработавших газах турбину основной поток отработавших газов, так что ниже по потоку сведения вместе обоих потоков обеспечивается более высокая температура, чем в случае направления всего потока отработавших газов через работающую на отработавших газах турбину. Однако поскольку за счет извлечения частичного потока обычно понижается коэффициент полезного действия работающей на отработавших газах турбины, соответственно, выполняемая ею работа, то, согласно изобретению, дополнительно предлагается выполнять управление или регулирование ответвляемого в виде частичного потока отработавших газов количества отработавших газов в зависимости по меньшей мере от одной заданной температуры в частичном потоке отработавших газов и/или по меньшей мере на одном компоненте для обработки отработавших газов, так что обеспечивается возможность оптимизации потерь коэффициента полезного действия работающей на отработавших газах турбины.
Для этого может быть дополнительно предусмотрено в частичном потоке отработавших газов и/или в основном потоке отработавших газов по меньшей мере одно изменяемое дроссельное и/или запирающее устройство, которое позволяет ответвлять направляемый в обход работающей на отработавших газах турбины частичный поток отработавших газов простым как относительно конструкции, так и техники управления, соответственно, регулирования образом. Кроме того, частичный поток отработавших газов можно при достаточно высоких температурах простейшим образом дросселировать или же даже полностью отключать с помощью дросселирующего и/или запирающего устройства ниже по потоку работающей на отработавших газах турбины. Если необходим перепускной клапан отработавших газов для защиты турбонагнетателя и/или двигателя, то можно использовать обводную линию для частичного потока отработавших газов в соединении с дроссельным и/или запирающим устройством в качестве перепускного клапана отработавших газов. Подходящими дроссельными и/или запирающими устройствами являются, например, клапаны, золотники, заслонки или т.п.
Однако дополнительно к этому или же в качестве альтернативного решения, можно выполнять управление или регулирование извлекаемого в виде частичного потока отработавших газов количества отработавших газов также с помощью изменяемой геометрии турбины (VTG), за счет чего можно изменять поток через работающую на отработавших газах турбину посредством дросселирования основного потока отработавших газов.
Предпочтительно, заданная температура задается в зависимости от определенных конструктивных и/или рабочих параметров двигателя внутреннего сгорания, соответственно, устройства для обработки отработавших газов, в частности, в зависимости от вида по меньшей мере одного применяемого компонента для обработки отработавших газов и/или от заданного преобразования вредных веществ, и/или от величины выбросов вредных веществ перед или после компонента (компонентов) для обработки, и/или от общего количества отработавших газов и/или от добавляемого в тракт отработавших газов количества восстанавливающих средств, в частности топлива и/или мочевины, и/или от количества частичного потока отработавших газов, и/или от содержания кислорода в отработавших газах, и/или от времени работы двигателя внутреннего сгорания, соответственно, отдельных компонентов для обработки отработавших газов, и/или от действительного преобразования вредных веществ, и/или от вида режима двигателя внутреннего сгорания, в частности, в зависимости от нормального режима или режима регенерации двигателя внутреннего сгорания. Так, например, необходимые температуры отработавших газов при режиме регенерации лежат значительно выше, чем при нормальной работе, например, при десульфатации катализаторов или очищении выжиганием фильтров частиц. Задание необходимой температуры отработавших газов, соответственно, заданной температуры осуществляется в зависимости от рабочей точки с помощью образованного управляющим и/или регулировочным устройством электронного контролирующего блока, в частности, с помощью устройства управления двигателем.
Для задания необходимой температуры отработавших газов, соответственно, заданной температуры для соответствующей рабочей точки, можно с помощью электронного контролирующего блока, такого как, например, устройство управления двигателем, регистрировать самые различные входные величины, такие как, например, действительная температура отработавших газов, и/или действительная температура компонента для обработки отработавших газов, и/или масса всасываемого воздуха, и/или заданное преобразование вредных веществ, и/или действительное преобразование вредных веществ, и/или добавляемое в тракт отработавших газов количество восстанавливающих средств, в частности топлива и/или мочевины, и/или величины выброса вредных веществ перед или после компонента (компонентов) для обработки отработавших газов, и/или состояние загрузки фильтра или отделителя частиц, и/или противодавление отработавших газов, и/или давление наддува, и/или возможно возвращаемое к линии всасывания воздуха количество отработавших газов, и/или ответвляемое в виде частичного потока отработавших газов количество отработавших газов, и/или давление наддува, и/или температура воздуха наддува, и/или скорость вращения турбонагревателя. Действительные температуры отработавших газов можно регистрировать, например, с помощью расположенных в подходящих местах датчиков температуры. В качестве альтернативного решения или дополнительно к этому, можно осуществлять определение действительных температур отработавших газов также с помощью подходящих моделей в зависимости от рабочей точки. Такие модели могут иметь, например, занесенные в контролирующий блок характеристики, соответственно, поля характеристик.
Если, например, ответвляемое в первоначальной установке в виде частичного потока количество отработавших газов недостаточно для достижения желаемой заданной температуры, можно дросселировать основной поток отработавших газов ниже по потоку извлечения частичного потока и выше по потоку места возврата, в частности, с помощью группы наддува VTG, так, что еще большее количество отработавших газов направляется в обход турбины в виде частичного потока отработавших газов. Если эти меры дросселирования все еще недостаточны, то можно дополнительно оказывать влияние на заданные рабочие параметры двигателя внутреннего сгорания для достижения заданной температуры. Такими заданными рабочими параметрами могут быть, например, отношение воздуха и топлива, и/или начало впрыска, и/или количество впрысков, и/или давление впрыска, и/или количество возвращаемых к линии всасывания воздуха отработавших газов (степень возврата отработавших газов), которые можно изменять так, что повышается температура отработавших газов. Естественно, что такие меры могут быть в принципе предусмотрены заранее при определенных видах режимов двигателя внутреннего сгорания, например, в режиме регенерации.
Частичный поток отработавших газов можно в принципе направлять, соответственно, располагать снаружи тракта отработавших газов. Однако это приводит к сильному охлаждению. Поэтому более целесообразно располагать частичный поток отработавших газов в тракте отработавших газов так, что он обтекается отработавшими газами основного потока отработавших газов. За счет этого предпочтительно уменьшаются потери тепла.
Дополнительно к этому, в ответвленном частичном потоке отработавших газов и/или на пропускающем основной поток отработавших газов частичном участке тракта отработавших газов между работающей на отработавших газах турбиной и возвратом частичного потока отработавших газов может быть расположен, по меньшей мере один катализатор, за счет чего можно предпочтительно экономить конструктивное пространство.
Устройство для обработки отработавших газов согласно изобретению содержит по меньшей мере одну ведущую от двигателя внутреннего сгорания к работающей на отработавших газах турбине линию отработавших газов, а также ведущую от работающей на отработавших газах турбины отводящую линию турбины. Выше по потоку работающей на отработавших газах турбины ответвляется по меньшей мере от одной из линий отработавших газов обводная линия, которая ниже по потоку работающей на отработавших газах турбины входит в подвод в отводящую линию турбины. Обводная линия входит между катализатором окисления NO и фильтром частиц в отводящую линию турбины, что приводит к уже указанным выше применительно к выполнению способа преимуществам. Кроме того, устройство согласно изобретению содержит электронный контролирующий блок, в частности, устройство управления двигателем, в качестве управляющего и/или регулировочного устройства, с помощью которого направляемое через обводную линию количество отработавших газов управляется или регулируется в зависимости по меньшей мере от одной заданной температуры в частичном потоке отработавших газов и/или по меньшей мере на одном компоненте для обработки отработавших газов. Компоненты для обработки отработавших газов предпочтительно являются катализаторами и/или фильтрами частиц и/или отделителями частиц. В качестве катализаторов можно предпочтительно использовать, например, трехкомпонентные катализаторы и/или катализаторы SCR, и/или дизельные окислительные катализаторы, и/или накопительные катализаторы NOx, и/или катализаторы окисления NO.
Ниже приводится более подробное пояснение изобретения со ссылками на прилагаемый чертеж, где показано устройство для обработки отработавших газов, в котором приходящий от не изображенного двигателя внутреннего сгорания поток отработавших газов ниже по потоку работающей на отработавших газах турбины 14 работающего на отработавших газах турбонагнетателя 13 разветвляется на основной поток 10 отработавших газов, который направляется через работающую на отработавших газах турбину 14 и приводит в действие с помощью нее воздушный компрессор 15, и частичный поток 11 отработавших газов. Этот частичный поток 11 отработавших газов ниже по потоку работающей на отработавших газах турбины 14 с помощью обводной линии 2, которая ниже по потоку работающей на отработавших газах турбины 14 входит в подвод 7 в ведущую от работающей на отработавших газах турбины 14 отводящую линию 5 турбины, снова соединяется с основным потоком 10 отработавших газов.
На чертеж в качестве примера как в обводной линии 2, так и в отводящей линии 5 турбины расположено изменяемое дроссельное и/или запирающее устройство 12, соответственно, 16, которое через изображенные в данном случае лишь схематично и штрихпунктирными линиями управляющие линии 17, 18 соединены с электронным контролирующим блоком, в частности, блоком 19 управления двигателем.
В обводной линии 2 может быть расположен, необязательно, например, окисляющий углеводороды окислительный катализатор.
Лишь в качестве примера и схематично для пояснения принципа идеи данного изобретения, здесь как в частичном потоке 11 отработавших газов, так и в фильтре 6 частиц расположен соответственно датчик 22, 23 температуры, которые регистрируют, соответственно, фактическую температуру в частичном потоке 11 отработавших газов и на фильтре 6 частиц и подают в качестве входных величин через управляющие линии 8, 9 в электронный контролирующий блок 19.
Если в периодическом режиме регенерации с помощью устройства 19 управления двигателем распознается, соответственно, регистрируется необходимость очистки выжиганием фильтра 6 частиц, то устройство 19 управления двигателем управляет в данном случае, например, двумя дроссельными и/или запирающими устройствами 12, 16 так, что от направляемого к работающей на отработавших газах турбине 14 потока отработавших газов ответвляется заданное количество отработавших газов в виде частичного потока 11 отработавших газов и устанавливается необходимая для регенерации фильтра частиц заданная температура в частичном потоке 11 отработавших газов и/или на фильтре 6 частиц в качестве заданной температуры. Тем самым, надежным и оптимальным, а также простым с точки зрения техники управления и регулирования образом всегда устанавливается такая оптимальная температура отработавших газов в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, что обеспечивается возможность оптимального выполнения регенерации фильтра частиц.
Частичный поток 11 отработавших газов подается ниже по потоку катализатора 4 окисления NO, за счет чего обеспечивается возможность работы расположенного выше по потоку подвода 7 фильтра 6 частиц на более высоком уровне температуры, чем катализатор 4 окисления NO. За счет этого удается удерживать фильтр 6 частиц на высоком уровне температуры отработавших газов без уменьшения, образующегося на катализаторе 4 окисления NO количества NO2, соответственно, удается ускорять сжигание сажи, когда в распоряжении имеется достаточное количество NO2, а температуры на фильтре 6 частиц слишком низкие.

Claims (8)

1. Способ пассивного восстановления фильтра (6) частиц, который расположен в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, причем
- выше по потоку по меньшей мере одной работающей на отработавших газах турбины (14) из основного потока (10) отработавших газов извлекают частичный поток (11) отработавших газов,
- частичный поток (11) отработавших газов ниже по потоку упомянутой по меньшей мере одной работающей на отработавших газах турбины (14) снова возвращают в основной поток (10) отработавших газов,
- ниже по потоку этого подвода расположен фильтр (6) твердых частиц, отличающийся тем, что
ответвленное в виде частичного потока (11) отработавших газов количество отработавших газов устанавливают или регулируют в зависимости от номинальной температуры в частичном потоке (11) отработавших газов и на фильтре (6) частиц, причем частичный поток (11) отработавших газов возвращают по потоку между катализатором (4) окисления NO и фильтром (6) частиц.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ответвляемое в виде частичного потока (11) отработавших газов количество отработавших газов устанавливают или регулируют с помощью по меньшей мере одного изменяемого дроссельного и/или запирающего устройства (12, 16) и/или с помощью изменяемой геометрии турбины.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что по меньшей мере одно изменяемое дроссельное и/или запирающее устройство (12, 16) расположено в основном потоке (10) отработавших газов и/или в частичном потоке (11) отработавших газов.
4. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что управление по меньшей мере одним изменяемым дроссельным и/или запирающим устройством (12, 16) и/или изменяемой геометрией турбины выполняют с помощью электронного контролирующего устройства (19), в частности, устройства управления двигателем, для установки заданной для определенной рабочей точки номинальной температуры в зависимости от заданных конструктивных и/или рабочих параметров.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что для достижения номинальной температуры изменяют по меньшей мере один заданный рабочий параметр двигателя внутреннего сгорания, в частности, отношение воздуха и топлива, и/или начало впрыска, и/или количество впрысков, и/или давление впрыска, и/или количество возвращаемых к линии всасывания воздуха отработавших газов.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что частичный поток (11) отработавших газов по меньшей мере частично обтекается основным потоком (10) отработавших газов или проходит снаружи на расстоянии от него.
7. Способ по п.2 или 3, отличающийся тем, что предусмотрена возможность управления расположенным в частичном потоке (11) отработавших газов дроссельным и/или запирающим устройством (12) с помощью устройства управления двигателем в качестве перепускного клапана отработавших газов.
8. Устройство для пассивного восстановления фильтра (6) частиц в тракте отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащее
- по меньшей мере одну ведущую от двигателя внутреннего сгорания к работающей на отработавших газах турбине (14) линию отработавших газов,
- ведущую от работающей на отработавших газах турбины (14) отводящую линию (5) турбины,
- ответвляющуюся выше по потоку работающей на отработавших газах турбины (14) по меньшей мере от одной линии отработавших газов обводную линию (2), которая ниже по потоку работающей на отработавших газах турбины (14) входит в подвод (7) в отводящую линию (5) турбины, причем фильтр (6) частиц расположен ниже по потоку подвода (7), отличающееся тем, что предусмотрен электронный контролирующий блок (19), в частности, устройство управления двигателем, в качестве управляющего и/или регулировочного устройства, с помощью которого направляемое через обводную линию (2) в виде частичного потока (11) количество отработавших газов управляется или регулируется в зависимости от номинальной температуры частичном потоке (11) отработавших газов и на упомянутом фильтре (6) частиц, причем в потоке (11) отработавших газов, а также на фильтре (6) частиц расположен соответственно датчик (22, 23) температуры, посредствам которого может регистрироваться соответствующая фактическая температура в потоке (11) отработавших газов и на фильтре (6) частиц и которые через управляющие линии (8, 9) соединены с электронным контролирующим блоком (19), и причем обводная линия (2) входит между катализатором (4) окисления NO и фильтром (6) частиц в отводящую линию (5) турбины.
RU2011134079/06A 2009-01-13 2010-01-11 Способ эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройство для обработки отработавших газов RU2498093C2 (ru)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102009004416A DE102009004416A1 (de) 2009-01-13 2009-01-13 Verfahren zum Betrieb von Komponenten der Abgasnachbehandlung sowie Abgasnachbehandlungsvorrichung
DE102009004416.7 2009-01-13
EPEP09015451 2009-12-14
EP09015451 2009-12-14
PCT/EP2010/000083 WO2010081665A1 (de) 2009-01-13 2010-01-11 Verfahren zum betrieb von komponenten der abgasnachbehandlung sowie abgasnachbehandlungsvorrichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011134079A RU2011134079A (ru) 2013-02-20
RU2498093C2 true RU2498093C2 (ru) 2013-11-10

Family

ID=44613793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011134079/06A RU2498093C2 (ru) 2009-01-13 2010-01-11 Способ эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройство для обработки отработавших газов

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9574482B2 (ru)
EP (1) EP2376749B1 (ru)
CN (1) CN102365433B (ru)
BR (1) BRPI1004924B1 (ru)
RU (1) RU2498093C2 (ru)
WO (1) WO2010081665A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686364C2 (ru) * 2014-12-08 2019-04-25 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Система и способ (варианты) контроля содержания сажи в отработавших газах
RU191470U1 (ru) * 2019-03-05 2019-08-07 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Устройство для обеспечения оптимальных условий работы при техническом обслуживании орудий бронетанкового вооружения

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013009578A1 (de) * 2013-06-07 2014-12-11 Man Truck & Bus Ag Verfahren und Vorrichtung zum Entschwefeln eines Abgasrückstroms
KR101445038B1 (ko) * 2013-06-28 2014-09-26 두산엔진주식회사 선택적 촉매 환원 및 촉매 재생 시스템
DE102015211169A1 (de) * 2015-06-17 2016-12-22 Mtu Friedrichshafen Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems, Abgasnachbehandlungssystem und Brennkraftmaschine mit einem Abgasnachbehandlungssystem
DE102016203225A1 (de) * 2016-02-29 2017-08-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Abgasnachbehandlungssystems eines Kraftfahrzeugs
US9995228B2 (en) * 2016-03-08 2018-06-12 Ford Global Technologies, Llc Engine exhaust system
CN108279125B (zh) * 2018-01-16 2020-10-27 清华大学苏州汽车研究院（吴江） 一种汽油机颗粒捕集***快速积灰装置
EP3896265A4 (en) 2018-12-14 2022-07-20 Weichai Power Co., Ltd. DEVICE AND METHOD FOR ENGINE EXHAUST GAS AFTER-TREATMENT
CN110848001B (zh) * 2019-10-15 2021-05-25 江苏大学 一种利用ntp循环再生dpf的***及控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10233495A1 (de) * 2002-07-24 2004-01-29 Bayerische Motoren Werke Ag Brennkraftmaschine mit in einer Abgasleitung angeordnetem Abgasturbolader
DE102004009791A1 (de) * 2004-02-28 2005-09-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur beschleunigten Erwärmung einer Reinigungseinrichtung im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102006038289A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem
FR2906310A1 (fr) * 2006-09-26 2008-03-28 Renault Sas Dispositif de commande d'un ensemble moteur a moteur diesel permettant une strategie de regeneration du filtre a particules amelioree.

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63134810A (ja) * 1986-11-25 1988-06-07 Isuzu Motors Ltd パテイキユレ−トトラツプの再生装置
US4902487A (en) 1988-05-13 1990-02-20 Johnson Matthey, Inc. Treatment of diesel exhaust gases
DE3909932A1 (de) * 1989-03-25 1990-09-27 Daimler Benz Ag Verfahren zur regeneration eines in der abgasleitung einer aufgeladenen brennkraftmaschine angeordneten partikelfilters
JPH07269393A (ja) * 1994-03-29 1995-10-17 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気装置
JPH10121939A (ja) * 1996-10-16 1998-05-12 Toyota Motor Corp ディーゼル機関の排気浄化装置
JP3346471B2 (ja) 1999-01-25 2002-11-18 松下電器産業株式会社 管球のフレアー製造方法
DE19913462A1 (de) 1999-03-25 2000-09-28 Man Nutzfahrzeuge Ag Verfahren zur thermischen Hydrolyse und Dosierung von Harnstoff bzw. wässriger Harnstofflösung in einem Reaktor
BE1013150A3 (nl) * 1999-11-24 2001-10-02 Atlas Copco Airpower Nv Inrichting en werkwijze voor het koeldrogen.
DE10062377B4 (de) * 2000-12-14 2005-10-20 Siemens Ag Vorrichtung und Verfahren zum Beheizen eines Abgaskatalysators für eine aufgeladene Brennkraftmaschine
JP2003269204A (ja) * 2002-03-12 2003-09-25 Mitsubishi Motors Corp 排気浄化装置
JP2004162613A (ja) * 2002-11-13 2004-06-10 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関の排気浄化装置
DE10300593A1 (de) * 2003-01-10 2004-07-22 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE602004014886D1 (de) * 2003-12-15 2008-08-21 Nissan Motor Regenerierungssteuerung des Partikelfilters eines Dieselmotors
DE102004061809A1 (de) * 2004-12-22 2006-07-06 Robert Bosch Gmbh Heiz- und/oder Kühlsystem für ein Kraftfahrzeug
DE102006038291A1 (de) 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem
DE102006038290A1 (de) 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem
US8001782B2 (en) * 2007-09-26 2011-08-23 Ford Global Technologies, Llc Approach for identifying and responding to an unresponsive wastegate in a twin turbocharged engine
JP5071242B2 (ja) * 2008-05-27 2012-11-14 日産自動車株式会社 ターボ過給機付きエンジンの排気温度検出装置の劣化診断装置
EP2489852A1 (en) * 2010-12-20 2012-08-22 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Control device for internal combustion engine equipped with supercharger
EP2628918B1 (en) * 2012-02-15 2020-04-22 Ford Global Technologies, LLC Method for operating an internal combustion engine with a turbocharger arrangement and control unit for an engine with a turbocharger arrangement

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10233495A1 (de) * 2002-07-24 2004-01-29 Bayerische Motoren Werke Ag Brennkraftmaschine mit in einer Abgasleitung angeordnetem Abgasturbolader
DE102004009791A1 (de) * 2004-02-28 2005-09-22 Daimlerchrysler Ag Verfahren zur beschleunigten Erwärmung einer Reinigungseinrichtung im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102006038289A1 (de) * 2006-08-16 2008-02-21 Man Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem
FR2906310A1 (fr) * 2006-09-26 2008-03-28 Renault Sas Dispositif de commande d'un ensemble moteur a moteur diesel permettant une strategie de regeneration du filtre a particules amelioree.

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2686364C2 (ru) * 2014-12-08 2019-04-25 Форд Глобал Текнолоджиз, Ллк Система и способ (варианты) контроля содержания сажи в отработавших газах
RU191470U1 (ru) * 2019-03-05 2019-08-07 Федеральное Государственное Казенное Военное Образовательное Учреждение Высшего Образования Военный Учебно-Научный Центр Сухопутных Войск "Общевойсковая Академия Вооруженных Сил Российской Федерации" Устройство для обеспечения оптимальных условий работы при техническом обслуживании орудий бронетанкового вооружения

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI1004924B1 (pt) 2020-07-21
CN102365433B (zh) 2014-06-25
EP2376749B1 (de) 2015-08-26
RU2011134079A (ru) 2013-02-20
US9574482B2 (en) 2017-02-21
EP2376749A1 (de) 2011-10-19
CN102365433A (zh) 2012-02-29
WO2010081665A1 (de) 2010-07-22
BRPI1004924A2 (pt) 2016-08-23
US20110283681A1 (en) 2011-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2498093C2 (ru) Способ эксплуатации компонентов для обработки отработавших газов, а также устройство для обработки отработавших газов
JP5752797B2 (ja) 排気ガス再循環機能を有する車両用内燃機関
US8756927B2 (en) Method and device for the regeneration of a particle filter arranged in the exhaust gas tract of an internal combustion engine
JP5087836B2 (ja) 排気ガス浄化システムの制御方法及び排気ガス浄化システム
US10240498B2 (en) Device and method for regenerating a particulate filter arranged in the exhaust section of an internal combustion engine
JP5363345B2 (ja) 排気後処理システムを制御するための制御方法と排気後処理システム
CN101443534B (zh) 用于监控除污染***的再生的方法和设备
US9157356B2 (en) Method for operating a motor vehicle diesel engine
RU2652264C2 (ru) Способ и устройство для повышения температуры отработавшего газа в выпускном тракте двигателя внутреннего сгорания с турбонаддувом
US8404011B2 (en) Method and device for the regeneration of a particle filter arranged in the exhaust gas tract of an internal combustion engine
EP1802856B1 (en) Engine-driven vehicle with exhaust emission control
US20120144802A1 (en) Exhaust system having doc regeneration strategy
EP2685056A1 (en) Soot burning method for particulate filters
EP3580437A1 (en) Dual stage internal combustion engine aftertreatment system using exhaust gas intercooling and charger driven air ejector
US8893493B2 (en) Engine exhaust system and method of operation
JP2008157188A (ja) 排気浄化装置
RU2628256C1 (ru) Устройство для контроля за выхлопными газами
CN112739891B (zh) 通过再生策略改善废气处理的方法和汽油发动机总成
US20080209894A1 (en) Method For Regeneration Of An Exhaust Aftertreatment System
US10774720B2 (en) NOx reduction without urea using a dual stage catalyst system with intercooling in vehicle gasoline engines
WO2014051500A1 (en) Arrangement and method for oxidative aftertreatment of exhausts from a combustion engine
JP5228877B2 (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
JP5151959B2 (ja) 排気ガス浄化システム及び排気ガス浄化方法
KR20220095895A (ko) 배출가스 촉매전환효율 향상을 위한 흡기 온도 관리 장치
JP2022053872A (ja) エンジンシステム