F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons – 01 – N
Patent
F - Mech Eng,Light,Heat,Weapons
01
N
F01N 3/10 (2006.01) F01N 5/04 (2006.01) F02M 25/07 (2006.01)
Patent
CA 2539005
This invention sets forth a commercially viable diesel combustion system that meets environmentally acceptable levels of NOx emissions (i.e. 0.2g/bhp-hr or lower across a full map of engine speeds and loads) without the need for use of Nox aftertreatments, and simultaneously maintains engine-out PM emissions relatively close (e.g. with smoke levels at or below 3 BSN) to environmentally acceptable PM post-aftertreatment levels. The invention achieves these results by operating within a unique combination of parameters. These parameters comprise: (1) charge-air oxygen concentration below 16% preferably between 10% and 15%, more preferably between 11.5% and 14%, and most preferably between 12% and 13.5% for virtually all engine operating conditions (but not necessarily at no-load or low load conditions), (2) fuel injection pressures at or exceeding 1800 bar, preferably exceeding 2100 bar, more preferably exceeding 2300 bar, and most preferably exceeding 2500 bar, at most engine speeds an loads, and (3) charge-air mass/fuel mass ratio between 25:1 and 45:1 for medium and high loads. Furthermore, the system is preferably run continuously slightly lean of stoichiometry, providing just enough excess oxygen to facilitate completeness of combustion and to maintain an exhaust oxygen concentration sufficient for continuous trap regeneration at a balance point in operation.
La présente invention se rapporte à un système de combustion diesel commercialement viable, qui permet d'obtenir des niveaux d'émissions de NOx acceptables du point de vue de l'environnement (c'est-à-dire de 0,2 g/bhp-h au plus à tout un ensemble de régimes et de charges moteur) sans qu'il soit nécessaire de recourir à des post-traitements au NOx, et qui maintient simultanément les émissions de matières particulaires (PM) du moteur à un niveau relativement proche (par exemple, avec un niveau de fumée égal ou inférieur à 3 BSN) du niveau de post-traitement de PM acceptable du point de vue de l'environnement. L'invention permet d'atteindre ces résultats en fonctionnant avec une combinaison unique de paramètres. Lesdits paramètres comprennent : (1) une teneur en oxygène d'air de suralimentation inférieure à 16 %, de préférence comprise entre 10 et 15 %, mieux encore comprise entre 11,5 et 14 %, et idéalement comprise entre 12 et 13,5 %, pour quasiment toutes les conditions de fonctionnement du moteur (mais pas nécessairement dans des conditions de charge nulle ou de charge faible) ; (2) des pressions d'injection de carburant égales ou supérieures à 1800 bar, de préférences supérieure à 2100 bar, mieux encore supérieures à 2300 bar, et idéalement supérieures à 2500 bar, pour la plupart des régimes et des charges moteur ; et (3) un rapport masse d'air de suralimentation/masse de carburant compris entre 25:1 et 45:1 pour des charges moyennes et élevées. De plus, le système fonctionne de préférence en continu à un rapport air-carburant légèrement supérieur à la stoechiométrie, fournissant juste assez d'excès d'oxygène pour faciliter la combustion complète et maintenir une concentration d'oxygène d'échappement suffisante pour la régénération continue du piège à un point d'équilibre en cours de fonctionnement.
Gray Charles L. Jr.
Haugen David James
Hellman Karl H.
Gowling Lafleur Henderson Llp
U.s. Environmental Protection Agency
LandOfFree
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Profile ID: LFCA-PAI-O-1894948