本发明涉及内燃机,并且更具体地,涉及使用后处理系统来减少来自使用醇作为替代燃料的柴油发动机的氮氧化物(nox)的排放。
背景技术:
1、内燃机广泛用于各种工业中。内燃机可以在各种不同的液体燃料、气体燃料和各种混合物上操作。火花点火式发动机采用电火花来启动燃料和空气的燃烧,而压缩点火式发动机通常将气缸中的气体压缩到自燃阈值,使得燃料的点火在不需要火花的情况下开始。在减少温室气体(ghg)的尝试中,已经做出了一些努力来将燃烧发动机中使用的主要燃料从燃料如柴油改变为醇燃料如乙醇和甲醇,或这些燃料的组合。当醇基燃料或其它含氧燃料与柴油燃料一起使用时,二氧化氮(no2)的量可显著增加。no2由于其对人的作用而被认为是污染物。此外,no2可有助于其它污染物如臭氧、颗粒物质以及酸雨的形成和改性。
2、已经做出一些努力来减少在使用醇燃料如甲醇的柴油发动机中产生的no2的量。例如,yao等人的美国专利申请公开第20210156321号(“‘321申请”)描述了一种这样的努力。‘321申请描述了使用点火延迟来改变燃烧室中柴油/甲醇燃料混合物的热力学和化学性质。‘321申请描述了“使用柴油的长点火延迟期”,其“将允许足够长的时间使柴油完全雾化并与甲醇-空气混合物形成高活性可燃混合物”。‘321申请声明,实现了一氧化氮(no)和二氧化氮(no2)或(nox)排放的降低水平,这尤其是因为柴油的延长的点火延迟期降低了柴油的局部当量比,降低了气缸温度和燃烧持续时间。然而,在‘321申请中描述的系统(和过程)存在一些不足。例如,‘321申请的系统引起发动机热性能的显著变化,潜在地需要发动机的附加结构考虑来处理这些变化。另外,由于燃烧循环的改变(例如,较低的温度、较短的燃烧时间等),可能需要改变或修改控制发动机中的燃烧的正时、燃料系统、点火模块和其他部件。
3、本发明的一些示例旨在克服这种系统的这些和其他缺陷。
技术实现思路
1、当前公开的主题的一个方面描述了一种内燃机系统,其具有配置为燃烧柴油燃料和第二燃料的内燃机,其中内燃机的排气的一部分包括二氧化氮(no2)和一氧化氮(no);柴油氧化催化器(doc),其被配置为接收内燃机的排气,并且在第一阶段中,使用添加剂并且将no2的一部分还原为no来将no2的浓度以第一浓度降低至第二浓度,并且在第二阶段中,通过将no的一部分氧化为no2来将no2的浓度从第二浓度增加至第三浓度,其中,no2的第三浓度小于第一浓度,以及选择性催化还原(scr)系统,其被配置为接收来自该doc的no2和no并且使该no2和no与无水氨(nh3)反应以产生作为来自该内燃机系统的排放的氮气和水。
2、在另一方面,当前公开的主题描述了一种用于控制内燃机系统的排放的控制器,该控制器包括存储计算机可执行指令的存储器,以及与该存储器通信的处理器,该计算机可执行指令致使该处理器执行包括以下的动作:从测量由第一燃料和第二燃料的燃烧产生的废气的检测器接收数据,计算该废气中的no2浓度,确定no2与no的比是否在一个范围内,并且在确定no2与no的比高于该范围时,增加进入柴油氧化催化器(doc)中的添加剂的量,其中doc接收废气,在确定no2与no的比在该范围内或处于该范围内时,保持进入doc中的添加剂的量,或在确定no2与no的比低于该范围时,降低进入doc的添加剂的量。
3、在又一方面,当前公开的主题描述了一种控制内燃机的排放的方法,该方法包括接收由内燃机中的第一燃料和第二燃料的燃烧产生的内燃机的排气的检测器数据,其中排气的一部分包括二氧化氮(no2)和一氧化氮(no),使用检测器数据,计算排气中的no2浓度,确定no2浓度高于一范围;以及增加进入接收排气的柴油氧化催化器(doc)的添加剂的量,其中doc被配置为在第一阶段中,使用添加剂并且将no2的一部分还原为no来将处于第一浓度的no2的浓度降低至第二浓度,并且在第二阶段中,通过将no的一部分氧化为no2来将no2的浓度从第二浓度增加至第三浓度,其中no2的第三浓度小于第一浓度。
1.一种内燃机系统,包括:
2.如权利要求1所述的内燃机系统,其中所述第二燃料包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇或叔丁醇。
3.如权利要求1所述的内燃机系统,进一步包括控制器,所述控制器包括:
4.如权利要求3所述的内燃机系统,其中使所述处理器执行包括增加所述添加剂的量的动作的所述计算机可执行指令包括使所述处理器执行包括以下动作的计算机可执行指令:
5.如权利要求3所述的内燃机系统,其中使所述处理器执行包括降低所述添加剂的量的动作的所述计算机可执行指令包括使所述处理器执行包括以下动作的计算机可执行指令:
6.如权利要求1所述的内燃机系统,其中所述柴油氧化催化器包括涂覆有铂族金属催化剂的整体蜂窝状基底。
7.如权利要求1所述的内燃机系统,其中所述添加剂包括一氧化碳、柴油燃料或甲醇。
8.一种用于控制内燃机系统的排放的控制器,所述控制器包括:
9.如权利要求8所述的控制器,其中使所述处理器执行包括增加所述添加剂的量的动作的所述计算机可执行指令包括使所述处理器执行包括以下动作的计算机可执行指令:
10.如权利要求9所述的控制器,其中使所述处理器执行包括降低所述添加剂的量的动作的所述计算机可执行指令包括使所述处理器执行包括以下动作的计算机可执行指令:
