排放溫度控制的制作方法
【專利摘要】一種用于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)（10），該發(fā)動(dòng)機(jī)適合于以第一模式和第二模式運(yùn)行，在第一模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)完全以液體燃料作為燃料，而在第二模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)主要地以氣體燃料作為燃料，該系統(tǒng)包括：第一氧化催化劑（22）；第一溫度傳感器（30），適合于測(cè)量第一氧化催化劑的核心溫度；以及控制器（32），用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)是否以第一模式或第二模式運(yùn)行，其中，第一溫度傳感器被操作性地連接到控制器，由此如果第一氧化催化劑的核心溫度處于預(yù)定溫度之下，則控制器防止發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
【專利說(shuō)明】排放溫度控制
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于借助發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)使用的排氣系統(tǒng)，且尤其涉及一種用于如雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的多模式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)。本發(fā)明還涉及一種排氣系統(tǒng)的催化劑組件形成部，以及包含該排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)適合于以兩種模式運(yùn)行。典型地，第一種模式是柴油模式，其中發(fā)動(dòng)機(jī)燃料完全是柴油燃料，而第二模式是氣體燃料模式，其中發(fā)動(dòng)機(jī)燃料主要是諸如天然氣(甲烷)或丙烷等氣體燃料，上述氣體燃料借助相對(duì)少量的柴油來(lái)點(diǎn)燃。
[0003]本發(fā)明特別地但并非排他性地涉及一種排氣系統(tǒng)，其用于包括依靠柴油以及如天然氣等另一種燃料來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。然而應(yīng)理解，本發(fā)明涉及用于依靠任何組合式燃料來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的任一種多模式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0004]依靠液體燃料(如柴油)與氣體燃料(如甲烷)的混合物來(lái)運(yùn)行的諸如內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)需要保持燃料經(jīng)濟(jì)性以及發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)效率，同時(shí)減小不期望的廢氣的排放水平。隨著人們普遍地更加了解碳?xì)淙剂系南膶?duì)環(huán)境和天氣的災(zāi)難性影響，更加需要減少來(lái)自如重型貨車等車輛的碳排放。一種能夠減少這類排放的方法是以雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)為這樣的車輛提供動(dòng)力，例如，雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)至少在部分的時(shí)間主要以甲烷作為燃料。
[0005]雖然制造能夠依靠柴油和甲烷兩者運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)是公知的，但是出于經(jīng)濟(jì)原因，有很多現(xiàn)有的傳統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不能簡(jiǎn)單地被替換。
[0006]因此，需要能夠?qū)⒃颈辉O(shè)計(jì)成例如依靠柴油來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的現(xiàn)有的內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)換成能依靠柴油或甲烷、或者兩種或更多種燃料的結(jié)合來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0007]現(xiàn)有的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，尤其是噴油器或共軌式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)電子控制模塊(E⑶)來(lái)控制。這類E⑶(被知曉為柴油E⑶)控制注入到發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的柴油量。E⑶包括由原始設(shè)備制造商(OEM)安裝的基本上是三維數(shù)據(jù)組的發(fā)動(dòng)機(jī)控制圖，原始設(shè)備制造商允許柴油ECU根據(jù)多個(gè)參數(shù)確定被注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的柴油量以及注入的時(shí)間。注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的柴油量根據(jù)最普通的條件向發(fā)動(dòng)機(jī)提供適當(dāng)?shù)哪芰俊?br> [0008]公知的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括多個(gè)傳感器，這些傳感器測(cè)量以下多個(gè)變量:
[0009]加速踏板位置；
[0010]進(jìn)氣歧管壓力；
[0011]發(fā)動(dòng)機(jī)溫度；
[0012]車輛速度；
[0013]發(fā)動(dòng)機(jī)速度；
[0014]發(fā)動(dòng)機(jī)位置；
[0015]油壓；以及
[0016]燃料壓力。
[0017]傳感器將與這些參數(shù)有關(guān)的信息提供給E⑶。發(fā)動(dòng)機(jī)控制圖使E⑶能夠根據(jù)這些參數(shù)，并且與車輛上其他具有ECU的部件(如電子變速箱控制器，電子制動(dòng)系統(tǒng)以及牽引力控制器)共同確定所需的燃料注入的水平。典型地，組成的ECU將通過(guò)控制器局域網(wǎng)(CAN)來(lái)共享信息，并且可對(duì)最終需要的燃料注入水平起作用。
[0018]柴油ECU根據(jù)測(cè)量到的參數(shù)，在預(yù)定的時(shí)間，通過(guò)向噴油器發(fā)送脈沖信號(hào)來(lái)指示每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴油器，以將預(yù)定量的柴油注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中。噴油器通常由脈沖寬度來(lái)控制，因此脈沖寬度調(diào)制可用于改變注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃料量。柴油ECU還借助多個(gè)噴油器中的每一個(gè)來(lái)控制柴油注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中的時(shí)間。
[0019]如果發(fā)動(dòng)機(jī)適合于以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)(在第二模式中柴油與甲烷的混合物被用作發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料)，則當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，ECU必須適合于指示每個(gè)柴油噴油器將較少的柴油注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0020]換言之，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，每單位時(shí)間需要將比當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)僅依靠柴油運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)更少的柴油注入到發(fā)動(dòng)機(jī)中。在第二模式中，所需柴油量的減少由甲烷來(lái)補(bǔ)充，以便發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)具有充足燃料以第二模式運(yùn)行。換言之，部分的柴油被氣體所替代。
[0021]在世界上的大多數(shù)國(guó)家，存在限制例如由公路車輛產(chǎn)生的廢氣排放水平的規(guī)定。為了防止環(huán)境變得更加污染，這些規(guī)定變得越來(lái)越有必要。
[0022]以柴油作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)的排放氣體中包含的主要污染物之一是氮氧化物(NOx)。如在本行業(yè)中公知的，NOx是用于單氮化物(mono-nitrogen, NO和NO2)的通用術(shù)語(yǔ)。
[0023]為了滿足這樣的排放規(guī)定，公知地是在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中使用被稱為選擇性催化還原(SCR)催化劑的催化劑，以便使排放氣體中的NOx的水平能夠降低。這類催化劑形成選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)的一部分。公知的SCR系統(tǒng)包括與尿素結(jié)合使用的SCR催化劑。
[0024]選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)是通過(guò)排放氣體、還原劑與催化劑之間的化學(xué)反應(yīng)從排放氣體中去除氮氧化物的裝置。
[0025]氣體或液體還原劑(最常見(jiàn)的是氨水或尿素)被添加到排放氣體流中?；旌衔镫S后被吸收到催化劑上。還原劑與排放氣體中的NOx反應(yīng)，從而形成無(wú)害的水蒸氣(H2O)和氮?dú)?N2)0
[0026]公知地是使用釩基催化劑或者帶有沸石的催化劑作為SCR系統(tǒng)中的SCR催化劑。
[0027]釩催化劑趨向于在600°C以上的溫度失活；而包含沸石的催化劑則在更高的溫度下更為耐用，并且因此，除短暫地暴露到750°C到800°C之間的溫度之外，通常還能夠承受在650°C以上的溫度下長(zhǎng)期的工作。
[0028]另外公知的是使用鐵和銅來(lái)替換沸石催化劑與作為還原劑的尿素一起，以形成有效率的SCR系統(tǒng)。
[0029]SCR催化劑當(dāng)然可由任何適當(dāng)?shù)牟牧蟻?lái)形成。
[0030]當(dāng)NOx與反應(yīng)物(尿素或氨水)反應(yīng)時(shí)，發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng):
[0031]6N0+4NH3 — 5N2+6H20
[0032]4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20
[0033]6N02+8NH3 — 7N2+12H20
[0034]2N02+4NH3+02 — 3N2+6H20[0035]N0+N02+2NH3 — 2N2+3H20
[0036]當(dāng)尿素被用作反應(yīng)物時(shí)，尿素的水溶液被注入到排放氣體流中并蒸發(fā)。這以后由于尿素的分解而產(chǎn)生氨水和二氧化碳。由于與使用氨水關(guān)聯(lián)的毒性以及由此產(chǎn)生的處理問(wèn)題，優(yōu)選地使用尿素而不是氨水。
[0037]當(dāng)內(nèi)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)并以甲烷作為主要燃料時(shí)，排放氣體中包含的主要污染物是未燃燒的甲烷。公知的是使用甲烷氧化催化劑，以便減少在這種排放氣體中的甲烷。甲烷氧化催化劑使未燃燒的甲烷能夠與氧氣反應(yīng)以產(chǎn)生二氧化碳和水。
[0038]一旦排放氣體已經(jīng)經(jīng)過(guò)甲烷催化劑，則排放氣體的溫度將根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的模式而改變。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，主要依靠甲烷，過(guò)量的甲烷將經(jīng)過(guò)甲烷催化劑來(lái)氧化。這一反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生熱量，因此將排放氣體溫度增加到450°C _650°C。另一方面，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以柴油為主要燃料的第一模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將不會(huì)有需要被氧化的過(guò)量的甲烷，因此，排放氣體的溫度將大體上保持在250°C -450°C。
[0039]公知的是，甲烷氧化催化劑典型地僅在最小“起燃”溫度或該溫度之上有效地工作。該溫度根據(jù)涂層而典型地大約為350°C到475°C。
[0040]為了確保甲烷氧化催化劑實(shí)現(xiàn)最佳的轉(zhuǎn)換效率，重要的是確保氧化催化劑在發(fā)動(dòng)機(jī)被允許以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)之前已經(jīng)達(dá)到它的起燃溫度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0041]根據(jù)本發(fā)明的第一方案，提供一種用于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)適合于以第一模式和第二模式運(yùn)行，在第一模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)完全以液體燃料作為燃料，而在第二模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)主要以氣體燃料作為燃料，該系統(tǒng)包括:第一氧化催化劑；第一溫度傳感器，適合于測(cè)量第一氧化催化劑的核心溫度；以及控制器，用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)是否以第一模式或第二模式運(yùn)行，其中，第一溫度傳感器被操作性地連接到控制器，由此如果第一氧化催化劑的核心溫度在第一預(yù)定溫度之下，控制器就會(huì)防止發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0042]第一預(yù)定溫度可以是用于催化劑的“起燃”溫度。
[0043]借助第一溫度傳感器，能夠監(jiān)測(cè)第一氧化催化劑的核心溫度。
[0044]溫度傳感器被操作性地連接到控制器，控制器控制發(fā)動(dòng)機(jī)是否轉(zhuǎn)換成雙燃料模式或者運(yùn)行的第二模式。
[0045]根據(jù)本發(fā)明的第二方案，提供一種包括多模式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，該多模式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括適合于以多個(gè)不同的模式運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，上述多個(gè)不同的模式包括第一模式和第二模式；在第一模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)基本上完全以第一燃料作為燃料；而在第二模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)基本上完全以第二燃料作為燃料，或以第一燃料與第二燃料的混合物作為燃料，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括:第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)，用于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第一模式運(yùn)行時(shí)控制第一燃料進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)中的流量；多個(gè)第一傳感器，被操作性地連接到第一 E⑶，每個(gè)第一傳感器適合于檢測(cè)第一變量，并且根據(jù)檢測(cè)到的第一變量的值發(fā)出第一輸入信號(hào)；以及第二 ECU，被操作性地連接到第一 E⑶；其中，第一 E⑶包括:信號(hào)接收器，用于接收第一輸入信號(hào)；以及輸出部，用于根據(jù)第一輸入信號(hào)發(fā)出第一輸出信號(hào)，該第一輸出信號(hào)確定供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的第一燃料的量，第二 E⑶適合于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)行時(shí)修改第一輸出信號(hào)，以產(chǎn)生第一修改信號(hào)和第二計(jì)算信號(hào)；第一修改信號(hào)確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)行時(shí)被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的第一燃料的量，而第二計(jì)算信號(hào)確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)行時(shí)被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的第二燃料的量；其中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括排氣系統(tǒng)，該排氣系統(tǒng)包括:第一氧化催化劑；第一溫度傳感器，適合于測(cè)量第一氧化催化劑的核心溫度，第一溫度傳感器被操作性地連接到第一 ECU,由此如果第一氧化催化劑的核心溫度處于第一預(yù)定溫度之下，則第一 ECU防止發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0046]根據(jù)本發(fā)明的第二方案的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，并且可適合于在第一模式中依靠柴油運(yùn)轉(zhuǎn)，而在第二模式中基本上依靠甲烷、或甲烷與柴油的混合物運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0047]在這種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，第一溫度傳感器可被認(rèn)為是操作性地連接到第一 E⑶的多個(gè)第一傳感器之一。因此，第一溫度傳感器發(fā)出取決于第一氧化催化劑的核心溫度的第一輸入信號(hào)。
[0048]根據(jù)本發(fā)明的第三方案，提供一種催化劑組件，其包括:第一氧化催化劑；以及第一溫度傳感器，適合于測(cè)量氧化催化劑的核心溫度，并且根據(jù)氧化催化劑的核心溫度的值發(fā)出第一輸入信號(hào)，而且確定氧化催化劑的核心溫度是否處于第一預(yù)定溫度之下。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的第四方案，提供一種用于控制根據(jù)本發(fā)明的第二方案的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，該方法包括以下步驟:測(cè)量第一氧化催化劑的核心溫度；并且如果第一氧化催化劑的核心溫度處于第一預(yù)定溫度之下，則防止發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0050]在排氣系統(tǒng)構(gòu)成其一部分的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行期間，第一溫度傳感器監(jiān)測(cè)第一氧化催化劑的核心溫度。然后，第一溫度傳感器向控制發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行的控制器發(fā)送信號(hào)，以向控制器通知第一氧化催化劑的核心溫度。如果第一氧化催化劑的核心溫度處于第一預(yù)定溫度之下，則控制器將防止發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入雙燃料模式。
[0051]一旦已經(jīng)達(dá)到第一預(yù)定溫度，則雙燃料運(yùn)行即可開(kāi)始。然而，如上所述，控制器還將從監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的其他參數(shù)的其他傳感器接收信號(hào)。這就是說(shuō)，如果被操作性地連接到控制器的任何傳感器向控制器發(fā)送表明發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)不適于進(jìn)入雙燃料模式的信號(hào)，則發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)就將保持在第一模式中。
[0052]如果第一氧化催化劑的核心溫度下降到第一預(yù)定溫度之下，發(fā)動(dòng)機(jī)將恢復(fù)回運(yùn)行中的完全以柴油作為燃料的第一模式。發(fā)動(dòng)機(jī)將保持以第一模式運(yùn)行，直到第一氧化催化劑的核心溫度已經(jīng)超過(guò)第一預(yù)定溫度為止。
[0053]在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，例如還可限定第二預(yù)定溫度，第二預(yù)定溫度以約10°C到15°C的溫差不同于第一預(yù)定溫度。借助這樣的系統(tǒng)，能夠產(chǎn)生一定程度的滯后，以防止在第一模式與第二模式之間產(chǎn)生快速振蕩。
[0054]換言之，在限定了第一和第二預(yù)定溫度的系統(tǒng)中，如果第一氧化催化劑的核心溫度下降到第一預(yù)定溫度之下，則發(fā)動(dòng)機(jī)可還原回運(yùn)行的第一模式，并且發(fā)動(dòng)機(jī)可保持以第一模式運(yùn)行，直到第一氧化催化劑的核心溫度已經(jīng)超過(guò)高于第一預(yù)定溫度的第二預(yù)定溫度為止。
[0055]在其他系統(tǒng)中，即使第一氧化催化劑的核心溫度已經(jīng)下降到第一預(yù)定溫度之下，發(fā)動(dòng)機(jī)也可保持在運(yùn)行的第二模式中，并且僅當(dāng)?shù)谝谎趸呋瘎┑暮诵臏囟认陆档降陀诘谝活A(yù)定溫度的第二預(yù)定溫度之下時(shí)，可恢復(fù)回運(yùn)行的第一模式。在這樣的系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)可保持在運(yùn)行的第一模式中，直到第一氧化催化劑的核心溫度超過(guò)第一預(yù)定溫度為止。
[0056]因此，借助本發(fā)明，如果第一氧化催化劑的核心溫度不夠高，則防止發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣能夠防止、或降低從排氣系統(tǒng)排放以及排放到環(huán)境中的廢氣流中的過(guò)量甲烷的水平。
[0057]本發(fā)明可適用于任何雙燃料式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，但是尤其適用于使用包括甲烷的液體燃料的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)用于這樣的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)時(shí)，氧化催化劑包括甲烷氧化催化劑。
[0058]排氣系統(tǒng)可包括第二氧化催化劑,第二氧化催化劑與第一氧化催化劑一起形成氧化組件。
[0059]在本發(fā)明的這類實(shí)施例中，第一和第二氧化催化劑可被彼此間隔開(kāi)，并且被設(shè)置在氧化催化劑殼體中。
[0060]在這類實(shí)施例中，第一溫度傳感器可被設(shè)置在第一氧化催化劑與第二氧化催化劑之間。
[0061]排氣系統(tǒng)還可包括位于氧化催化劑或氧化催化劑組件的下游的選擇性催化還原催化劑(SCR)。如上所述，SCR催化劑適合于從排放氣體去除氮氧化物。然而，由于借助氧化催化劑/組件的甲烷進(jìn)行的氧化是放熱反應(yīng)，所以經(jīng)過(guò)氧化催化劑/組件的氣體的溫度將高于它們經(jīng)過(guò)催化劑/組件之前的氣體的溫度。
[0062]在某些發(fā)動(dòng)機(jī)條件下，從氧化催化劑/組件排放的氣體的溫度可超過(guò)SCR催化劑為實(shí)現(xiàn)其最佳轉(zhuǎn)換效率而言的最佳溫度。
[0063]因此，排氣系統(tǒng)可包括被設(shè)置在甲烷氧化催化劑/組件下游、以及SCR催化劑的上
游的第二溫度傳感器。
[0064]例如，第二溫度傳感器可被設(shè)置在通向SCR催化劑的入口，不過(guò)其他位置也可以是適當(dāng)?shù)摹?br> [0065]第二溫度傳感器也被操作性地連接到控制器，由此如果從甲烷氧化催化劑/組件排放的氣體的溫度超過(guò)第二預(yù)定溫度，則控制器將會(huì)防止發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換至運(yùn)行的第二模式。
[0066]當(dāng)排氣系統(tǒng)構(gòu)成根據(jù)本發(fā)明的第二方案的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的一部分時(shí)，第二溫度傳感器可被認(rèn)為是被操作性地連接到第一 E⑶的多個(gè)第一傳感器之一，并且將根據(jù)檢測(cè)到的溫度的值來(lái)發(fā)出第一輸入信號(hào)。
[0067]根據(jù)本發(fā)明的第四方案的方法還可包括以下步驟:測(cè)量從甲烷氧化催化劑/組件排放的氣體的溫度，并且如果這類氣體的溫度超過(guò)第三預(yù)定溫度，則防止發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以運(yùn)行的第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0068]優(yōu)選地,排氣系統(tǒng)包括輸入部和輸出部。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)可構(gòu)成其一部分的這種類型的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)在第PCT/GB2008/003188號(hào)國(guó)際專利申請(qǐng)中被更詳細(xì)地描述，其內(nèi)容通過(guò)援弓I而合并。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0070]現(xiàn)在將參照附圖，僅以示例方式進(jìn)一步描述本發(fā)明，在附圖中:
[0071]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的排氣系統(tǒng)的示意圖；而且
[0072]圖2是包含根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0073]參照附圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的排氣系統(tǒng)概括地以附圖標(biāo)記“ 10 ”來(lái)指代。
[0074]排氣系統(tǒng)包括輸入部12和輸出部14。在本實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)的輸出部包括排氣尾管16。排氣系統(tǒng)包括氧化催化劑組件18 ;氧化催化劑組件18包括氧化組件20 ;在本示例中，氧化組件20包括第一甲烷氧化催化劑22和第二甲烷氧化催化劑24。氧化催化劑22,24被彼此間隔開(kāi)并被包含在氧化殼體26中。
[0075]催化劑組件還包括SCR系統(tǒng)28，SCR系統(tǒng)28位于氧化催化劑組件18的下游。
[0076]排氣系統(tǒng)還包括第一溫度傳感器30 ;在本實(shí)施例中，第一溫度傳感器30設(shè)置在第一氧化催化劑22與第二氧化催化劑24之間。第一溫度傳感器30被操作性地連接到控制器32，控制器32用于控制雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行。如上所述，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)適合于以兩個(gè)模式之一運(yùn)轉(zhuǎn)，在第一模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)使用諸如柴油這樣的第一燃料，而在第二模式中，發(fā)動(dòng)機(jī)主要依靠諸如甲烷這樣的氣體燃料來(lái)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0077]第一溫度傳感器適合于監(jiān)測(cè)第一氧化催化劑22和第二氧化催化劑24的中每一個(gè)的核;L1、溫度。
[0078]如上所述，甲烷氧化催化劑必須達(dá)到典型地大約為350°C的特定溫度(起燃溫度)，以便實(shí)現(xiàn)最佳的轉(zhuǎn)換效率。
[0079]因此，第一溫度傳感器30適合于監(jiān)測(cè)第一和第二氧化催化劑兩者的核心溫度，并且如果這些氧化催化劑的溫度還未達(dá)到起燃溫度，或者下降到起燃溫度之下，則防止發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行雙燃料模式。
[0080]換言之，被操作性地連接到控制器32的第一溫度傳感器基于第一和第二氧化催化劑的核心溫度向控制器發(fā)送數(shù)據(jù)。如果核心溫度并不超過(guò)基于催化劑的起燃溫度的預(yù)定溫度，則控制器將防止發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入雙燃料模式。
[0081]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)被首次啟動(dòng)時(shí)，第一溫度傳感器30將尤其有用。此時(shí)，第一和第二氧化催化劑可能需要一段時(shí)間來(lái)達(dá)到所需的溫度。因此，借助第一溫度傳感器，雙燃料運(yùn)行可被暫?；蜓舆t，直到由第一溫度傳感器監(jiān)測(cè)到的核心溫度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定溫度為止。
[0082]在發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行期間，如果氧化催化劑的核心溫度下降到預(yù)定溫度之下，則由第一溫度傳感器傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)將使得控制器將發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換回第一模式，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在第一模式中完全依靠柴油運(yùn)轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)將保持該模式，直到氧化催化劑的核心溫度已經(jīng)達(dá)到預(yù)定溫度為止。然而，如果發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的其他參數(shù)不適用于雙燃料模式，那么雙燃料運(yùn)行將保持暫停。
[0083]如從圖2能夠看見(jiàn)的，并且如以上描述的，控制器將從監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同參數(shù)的其他傳感器接收數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在圖2中以附圖標(biāo)記“50”表示。當(dāng)確定發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)該以哪個(gè)模式運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，控制器所接收到的所有數(shù)據(jù)均被納入考慮范圍。
[0084]在圖1所示本發(fā)明的實(shí)施例中，排氣系統(tǒng)還包括第二溫度傳感器34 ;第二溫度傳感器34位于催化劑組件的下游，但處在SCR催化劑28的上游。第二溫度傳感器也被操作性地連接到雙燃料控制器，并且用于監(jiān)測(cè)經(jīng)過(guò)第一催化劑組件20的排放氣體的溫度。
[0085]因?yàn)榈谝淮呋瘎┙M件中的甲烷的氧化是放熱反應(yīng)，所以排放情況下的溫度將高于進(jìn)入排氣系統(tǒng)的氣體的溫度。因此，在以下某些條件下，這些排放氣體的溫度超過(guò)SCR系統(tǒng)的推薦溫度，以便能夠使SCR系統(tǒng)以其最佳效率工作。因此，第二溫度傳感器被設(shè)置在通向SCR催化劑的入口。排放氣體的溫度超過(guò)預(yù)定溫度，而且由第二溫度傳感器傳輸?shù)娇刂破鞯臄?shù)據(jù)將會(huì)引起控制器將發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)從雙燃料模式轉(zhuǎn)換到其完全依靠柴油運(yùn)轉(zhuǎn)的第一模式。
[0086]作為對(duì)使雙燃料模式暫停的替代方式，可在達(dá)到最大排放溫度限制值時(shí)，減小甲燒的替代速率(substitution rate),以便減小進(jìn)入排放的甲燒量并由此減小總體上排放氣體的溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種用于雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)適合于以第一模式和第二模式運(yùn)行，在所述第一模式中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)完全以液體燃料作為燃料，而在所述第二模式中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)主要以氣體燃料作為燃料，所述系統(tǒng)包括:第一氧化催化劑；第一溫度傳感器，適合于測(cè)量所述第一氧化催化劑的核心溫度；以及控制器，用于控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)是否以所述第一模式或所述第二模式運(yùn)行，其中，所述第一溫度傳感器能夠被操作性地連接到所述控制器，由此如果所述第一氧化催化劑的核心溫度處于預(yù)定溫度之下，則所述控制器防止所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述氣體燃料包括甲烷，并且所述第一氧化催化劑是甲烷氧化催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的排氣系統(tǒng)，還包括第二氧化催化劑，所述第一氧化催化劑和所述第二氧化催化劑形成氧化組件。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)還包括位于所述氧化催化劑或氧化組件的下游的選擇性催化還原(SCR)催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的排氣系統(tǒng)，還包括第二溫度傳感器，所述第二溫度傳感器能夠被操作性地連接到所述控制器而且位于所述甲烷氧化催化劑與所述SCR催化劑之間。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的排氣系統(tǒng)，包括輸入部和輸出部。
7.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括多模式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，所述多模式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括適合于以多個(gè)不同的模式運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)，所述多個(gè)不同的模式包括第一模式和第二模式，在所述第一模式中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)基本上完全由第一燃料作為燃料，而在所述第二模式中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)基本上完全由第二燃料、或由所述第一燃料與所述第二燃料的混合物作為燃料，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括: 第一發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(EC`U)，用于當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)以第一模式運(yùn)行時(shí)控制所述第一燃料進(jìn)入所述發(fā)動(dòng)機(jī)中的流量； 多個(gè)第一傳感器，被操作性地連接到所述第一 ECU，每個(gè)所述第一傳感器適合于檢測(cè)第一變量，并且根據(jù)檢測(cè)到的第一變量的值發(fā)出第一輸入信號(hào)；以及 第二 E⑶，被操作性地連接到所述第一 E⑶；其中，所述第一 E⑶包括:信號(hào)接收器，用于接收所述第一輸入信號(hào)；以及輸出部，用于根據(jù)所述第一輸入信號(hào)發(fā)出第一輸出信號(hào)，所述第一輸出信號(hào)確定被供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的第一燃料的量，所述第二 ECU適合于當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)以第二模式運(yùn)行時(shí)修改所述第一輸出信號(hào)，以產(chǎn)生第一修改信號(hào)和第二計(jì)算信號(hào)； 所述第一修改信號(hào)確定當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述第二模式運(yùn)行時(shí)被供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述第一燃料的量，而第二計(jì)算信號(hào)確定當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述第二模式運(yùn)行時(shí)被供應(yīng)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述第二燃料的量；所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)包括根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的排氣系統(tǒng)。
8.一種催化劑組件，包括:第一氧化催化劑；以及第一溫度傳感器，適合于測(cè)量所述氧化催化劑的核心溫度，并且根據(jù)所述氧化催化劑的核心溫度的值發(fā)出第一輸入信號(hào)，而且確定所述氧化催化劑的核心溫度是否處于預(yù)定溫度之下。
9.一種用于控制如權(quán)利要求7所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行的方法，包括以下步驟:測(cè)量所述第一氧化催化劑的核心溫度，并且如果所述第一氧化催化劑的核心溫度處于第一預(yù)定溫度之下，則防止所述發(fā)動(dòng)機(jī)以所述第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，還包括以下步驟:測(cè)量從甲烷氧化催化劑/組件排放的氣體的溫度，并且如果這類氣體的溫度超過(guò)第三預(yù)定溫度，則防止所述發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)以運(yùn)行的第二模式運(yùn)轉(zhuǎn)。
11.一種基本上如參照附圖被描述的排氣系統(tǒng)。
12.—種基本上如參照附圖被描述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
13.—種基本上如參照附圖被描述的催化劑組件。
14.一種基本上如參 照附圖被描述的方法。
【文檔編號(hào)】F01N3/20GK103608555SQ201280021678
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月4日
【發(fā)明者】達(dá)里爾·威廉·海蘭茲, 特雷弗·李·弗萊徹 申請(qǐng)人:T·巴登哈德斯塔夫有限公司