使用經(jīng)部分氧化柴油燃料的推進(jìn)裝置和運(yùn)行該裝置的方法制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)涉及使用經(jīng)部分氧化柴油燃料的推進(jìn)裝置和運(yùn)行該裝置的方法。本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于車輛的推進(jìn)裝置，其包括對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)、燃料罐(1)和柴油內(nèi)燃機(jī)(4)，其中推進(jìn)裝置的特征在于，對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)與燃料罐(1)和柴油內(nèi)燃機(jī)(4)處于流體連接，這導(dǎo)致在車輛中攜帶的至少一些燃料在柴油內(nèi)燃機(jī)中燃燒之前進(jìn)行部分氧化。這個(gè)種類的裝置的優(yōu)點(diǎn)在于，在燃燒燃料期間形成顯著更少的原積炭，并且這個(gè)積炭此外可收集在后續(xù)過濾器中且在低燃盡溫度下完全燃燒。本發(fā)明專利技術(shù)進(jìn)一步涉及用于運(yùn)行這種推進(jìn)裝置的各種方法和在描述的推進(jìn)裝置中使用經(jīng)部分氧化燃料，以減少積炭排放。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及用于基于柴油內(nèi)燃機(jī)的車輛的推進(jìn)裝置，其中，要燃燒的燃料最初部分地氧化，并且然后作為與未氧化燃料的混合物在柴油內(nèi)燃機(jī)中燃燒。本專利技術(shù)此外涉及用于使用至少經(jīng)部分氧化的柴油燃料運(yùn)行柴油內(nèi)燃機(jī)的方法，并且涉及在上面描述的推進(jìn)裝置中使用經(jīng)部分氧化的柴油燃料來減少積炭排放。
技術(shù)介紹
用于減少柴油車輛中的積炭排放(尤其是細(xì)積炭微粒)的策略當(dāng)前為大量研究的目標(biāo)。這個(gè)的原因不僅僅是需要顯著減少積炭排放的Euro?V和Euro?VI排氣標(biāo)準(zhǔn)。 在近幾年本身結(jié)合柴油車輛建立的且由Euro?VI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的減少積炭微粒排放的一個(gè)起始點(diǎn)是使用柴油微粒過濾器。這里，柴油積炭微粒收集在過濾器系統(tǒng)中且然后通過加熱到高于250℃的溫度轉(zhuǎn)化成氣態(tài)分解產(chǎn)物(基本為CO2)。過濾顆粒排氣成分不是實(shí)際問題。實(shí)際問題實(shí)際上是使這個(gè)柴油微粒過濾器竟可能完全地再生，其中，收集的積炭微粒必須分解成氣態(tài)分解產(chǎn)物。 在再生的情況下，關(guān)于被動(dòng)連續(xù)再生描述了差別，被動(dòng)連續(xù)再生在高于250℃的溫度下進(jìn)行，并且優(yōu)選涉及根據(jù)以下反應(yīng)公式在氧化催化劑上形成的NO2： 2NO2?+?C?→?CO?+?2NO。 另外，優(yōu)選在高于450℃的溫度下利用氧進(jìn)行的不連續(xù)主動(dòng)再生必須根據(jù)下面顯示的反應(yīng)公式至少以某個(gè)時(shí)間間隔進(jìn)行： C?+?O2?→?CO2 2C?+?O2?→?2CO。 為了利用氧進(jìn)行主動(dòng)再生，大體需要升高排氣溫度。這可通過應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)的措施來實(shí)現(xiàn)，諸如進(jìn)氣空氣節(jié)流，或后噴射和在發(fā)動(dòng)機(jī)的下游的措施，諸如噴燃器、外部燃料計(jì)量或加熱式外部催化劑。但是，應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)且在發(fā)動(dòng)機(jī)下游的措施存在問題，微粒過濾器必須加熱到高溫，以進(jìn)行主動(dòng)燃燒，為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，車輛必須開某個(gè)距離。如果車輛不開到較長距離，過濾器中的未燃燒的積炭殘余可導(dǎo)致問題，尤其是過濾器的阻塞。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)下游的措施通常與增加能量需要相關(guān)聯(lián)，這導(dǎo)致車輛消耗更多的燃料。 這些問題導(dǎo)致越來越多地尋求能夠用來抑制之前在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中形成積炭的方法。 EP?0?590?914中描述的相關(guān)方法包括在燃燒之前從額外的罐將添加劑混合到燃料中。這個(gè)添加劑降低微粒過濾器中的積炭微粒的燃盡溫度，并且因而促進(jìn)其燃燒。 另外，能夠使用含氧“燃料添加劑”來降低再生溫度。燃料添加劑的添加描述在例如DE?10?2009?035?503?A1或DE?10?2008?032?254?B4中。在US?2006/180099?A1或WO?2011/126653?A1中，含氧成分(諸如乙醇)被添加到柴油燃料，其中包含在燃料中的乙醇在燃燒之前經(jīng)歷酸催化脫水。由此形成的二乙醚比乙醇具有顯著更好的燃燒屬性，并且因此燃燒過程可借助于醚的產(chǎn)生來控制。但是，與將乙醇添加到柴油燃料相關(guān)聯(lián)的一個(gè)問題在于，兩種成分可在罐中離解，從而使得必須進(jìn)一步添加添加劑來穩(wěn)定混合物。這些又需要昂貴的生產(chǎn)和分配，從而導(dǎo)致燃料有相當(dāng)大的額外成本。 Bromberg,?L.等人在其名稱為“On-Board?Plasmatron?Generation?of?Hydrogen?Rich?Gas?for?Diesel?Engine?Exhaust?Aftertreatment?and?Other?Applications(用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣后處理和其它應(yīng)用的富氫氣體的機(jī)載等離子管發(fā)生)(2002年12月11日的PSFC?JA-02-30)”的投稿中遵從備選方法。在這個(gè)方法中，等離子管重整器用來將柴油燃料或生物油轉(zhuǎn)換成富氫氣體。柴油等離子管重整器技術(shù)能夠?qū)⒋罅康娜剂限D(zhuǎn)換成氫，而不需要催化劑。這通過使用特殊等離子體來實(shí)現(xiàn)，以在非催化的情況下將柴油燃料轉(zhuǎn)換成氫，氫的生產(chǎn)量足以產(chǎn)生NOX阱。 在EP?1?891?309?B1中也描述了借助于等離子體來轉(zhuǎn)換燃料，其中，攜帶在車輛中的一些燃料經(jīng)歷利用包含臭氧的空氣等離子體的處理。為此，柴油的揮發(fā)性成分通過引入氣體而被蒸發(fā)，并且與臭氧反應(yīng)。在這個(gè)反應(yīng)中形成的來自柴油的分解產(chǎn)物然后傳送到排氣流中，以便有利于積炭微粒在那里進(jìn)行后燃燒。 DE?103?59?395?A1還描述了燃料殘余在它們離開燃燒室之后的后燃燒，其中，還原氣體(諸如氫、一氧化碳、氨或烴或它們的混合物)被引入到排氣流中。為此，首先借助于“機(jī)載”反應(yīng)器用攜帶的燃料產(chǎn)生還原氣體，其中，反應(yīng)器設(shè)計(jì)成使得進(jìn)行重整裂解或裂化過程。借助于這個(gè)過程，一些燃料轉(zhuǎn)換成所述還原劑，還原劑然后引入到排氣管線中，以進(jìn)行還原性灰分解。 但是，在燃料的實(shí)際分解之后開始的措施的一個(gè)缺點(diǎn)在于，原始形成的積炭的量不受影響，即燃燒本身不能得到改進(jìn)。但是，與使得然后必須以額外的代價(jià)燃燒的積炭較少的燃燒控制相比，排氣后處理始終在能量方面不那么有利。 最終，DE?23?65?255公開了用于減少來自石油燃燒過程的氮氧化物排放的方法，其中要饋送到內(nèi)燃機(jī)的一些燃料在重整器中轉(zhuǎn)化成分解和氧化產(chǎn)物，諸如醛和酮、一氧化碳、氫和短鏈烴，并且然后饋送到內(nèi)燃機(jī)。在這個(gè)情況下，供應(yīng)的混合物特別在火花塞的區(qū)域中引入到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室中，并且用作高度可燃燒的裝料(“富化混合物”)。這個(gè)混合物由火花塞點(diǎn)燃，燃燒從那里傳播到燃料混合物的其余部分(“貧化混合物”)。但是，DC?23?65?255基本涉及傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，并且涉及減少氮氧化物排放。 除了已經(jīng)取得的進(jìn)步之外，需要可借助來抑制或至少減少燃料成分形成的積炭微粒的方法和裝置，以便防止積炭在下游的柴油積炭微粒過濾器中不利地積聚。本專利技術(shù)涉及這些問題。 附圖說明 借助于圖1中的示例顯示本專利技術(shù)的說明書實(shí)施例，其中，從燃料罐(1)獲得燃料且燃料饋送到重整器(2)。在重整器中，燃料中的烴被氧化，以給出含氧烴。這些經(jīng)部分氧化的烴與原始烴相比存儲(chǔ)起來不那么穩(wěn)定，并且這些經(jīng)部分氧化的烴在混合器單元(3)中與原始燃料混合，并且然后經(jīng)由燃料路徑饋送來在柴油內(nèi)燃機(jī)(4)中進(jìn)行燃燒。 圖2描述經(jīng)由空氣路徑進(jìn)行計(jì)量的備選說明性實(shí)施例。為了這個(gè)目的，從燃料罐(1)獲得燃料，并且使燃料在重整器(2)中氧化。在部分氧化期間，高揮發(fā)性含氧烴(也就是說包括醚)形成達(dá)一定程度。然后這些可饋送到混合器單元(3)中的進(jìn)氣空氣路徑，并且可因而進(jìn)入柴油內(nèi)燃機(jī)(4)。 具體實(shí)施方式 本專利技術(shù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一種裝置，其中，盡可能地抑制在燃燒過程期間形成積炭微粒。本專利技術(shù)的另一個(gè)目標(biāo)在于甚至在積炭微粒形成時(shí)改進(jìn)形成的積炭微粒，使得它們可更容易地分解，并且與來自傳統(tǒng)的推進(jìn)裝置的積炭微粒的情況下相比，在后續(xù)積炭微粒過濾器中消耗更少的能量。本專利技術(shù)的另一個(gè)在于竟可能地不對(duì)柴油燃料混合額外的成分，因?yàn)檫@與以增加的成本產(chǎn)生和分配這種添加劑(例如甲醛、乙醇等)相關(guān)聯(lián)。因此本專利技術(shù)的顯著目標(biāo)是提供一種裝置，可借助于該裝置“機(jī)載地”(即在本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于車輛的推進(jìn)裝置，其包括對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)、燃料罐(1)和柴油內(nèi)燃機(jī)(4)，其特征在于，所述對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)與所述燃料罐(1)和所述柴油內(nèi)燃機(jī)(4)處于流體連接，這導(dǎo)致攜帶在所述車輛中的燃料中的至少一些可在所述柴油內(nèi)燃機(jī)中燃燒之前進(jìn)行部分氧化。

【技術(shù)特征摘要】
2013.05.16 DE 102013008367.21.?一種用于車輛的推進(jìn)裝置，其包括對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)、燃料罐(1)和柴油內(nèi)燃機(jī)(4)，其特征在于，所述對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)與所述燃料罐(1)和所述柴油內(nèi)燃機(jī)(4)處于流體連接，這導(dǎo)致攜帶在所述車輛中的燃料中的至少一些可在所述柴油內(nèi)燃機(jī)中燃燒之前進(jìn)行部分氧化。
2.?根據(jù)權(quán)利要求1所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)包含用于進(jìn)行等離子體放電的裝置、燃料重整器，特別是具有催化劑的燃料重整器，或者臭氧發(fā)生器。
3.?根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)設(shè)計(jì)成產(chǎn)生醚、醛、酮、羧酸和醇。
4.?根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)與混合器單元(3)處于流體連接，所述混合器單元(3)本身與所述燃料罐(1)和所述柴油內(nèi)燃機(jī)(4)處于流體連接。
5.?根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述對(duì)燃料進(jìn)行部分氧化的裝置(2)與混合器單元(3)處于流體連接，所述混合器單元(3)本身與所述柴油內(nèi)燃機(jī)(4)處于流體連接，并且具有用于吸入空氣的裝置。
6.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述混合器單元(3)與所述柴油內(nèi)燃機(jī)(4)處于流體連接，使得經(jīng)部分氧化的燃料和空氣的混合物被引入一個(gè)或多個(gè)氣缸中，從而在該過程中與未改性燃料混合，其中，優(yōu)選在該混合過程中形成均質(zhì)混合物。
7.?根據(jù)權(quán)利要求1至6中的任一項(xiàng)所述的推進(jìn)裝置，其特征在于，所述裝置此外具有連接到所述柴油內(nèi)燃機(jī)(4)上的積炭微粒過濾器。
8.?一種車輛，特別是商用車輛，其具...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：D羅特，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：曼卡車和巴士股份公司，
類型：發(fā)明
國別省市：德國;DE