[发明专利]降低有贫燃混合的碳氢源的排气NOx和微粒的方法和结构

说明书

技术领域

本发明总体上涉及来自碳氢燃料动力源，例如用贫燃料燃 烧混合物运转的柴油机的排气的处理。更具体地说，本发明关于一种 处理排气的结构。

背景技术

柴油机、一些汽油机和许多碳氢燃料动力装置在比理论空 燃质量比高的情况下运转以获得改进的燃料经济性。然而，这种稀燃 发动机及其他动力源产生带有较高氧含量和氮氧化物含量的高温排 气。就柴油机而言，从暖机发动机排出的排气的温度通常在200摄氏 度至400摄氏度之间，并且具有典型组成，按体积算，约17％的氧气、 3％的二氧化碳、0.1％的一氧化碳、180ppm的碳氢化合物、235ppm的 NO_x以及剩余的氮气和水。由于高温排气流中高的氧(O₂)含量，通 常包含氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)的NO_x气体难以还原成氮气 (N₂)。

发明内容

一种用于降低排气流中NO_x和微粒排放的示例性方法和相 关结构可包括使排气流经过催化氧化反应器；使该排气流经过位于该 催化氧化反应器下游的双效选择性还原催化剂微粒过滤器，其中，该 双效选择性还原催化剂微粒过滤器可包括壁流式过滤器基底，其具有 涂有第一选择性催化还原催化剂的内壁；以及使该排气流经过位于该 双效选择性还原催化剂微粒过滤器下游的催化还原反应器，其中，该 催化还原反应器可包括第二选择性催化还原催化剂。

从下面提供的详细描述中将更明显地看出本发明的其它示 例性实施例。应当理解，尽管公开了本发明的示例性实施例，但详细 说明和特定例子只是起到举例的作用，而不意图限制本发明的范围。

附图说明

通过详细说明和附图将更完整地理解本发明的示例性实施 例，其中：

图1是对于贫燃的排气系统的示意流程图；

图2是根据一个示例性实施例的SCR/PF的侧视图；以及

图3是图2所示SCR/PF的剖视图。

具体实施方式

下列单个(多个)实施例的描述本质上只是示例性的(说 明性的)并且决不意图限制本发明、其应用或用途。

图1示出了根据一个示例性实施例的对于碳氢燃烧发动机 的排气系统10的流程图。对来自在空燃比大大高于理论比的情况下 工作的发动机的排气歧管的排气流12进行处理以将NO_x(主要是NO 和NO₂的混合物，带有一些N₂O)成分还原成氮气(N₂)。当排气流 12是来自于例如在空燃比大于17(即A/F＞17)的情况下工作的汽油 机时，这排气包含一些未燃的碳氢化合物(HC)、NO_x、一氧化碳(CO)、 二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)以及氮气(N₂)。所用燃料可包括， 但不局限于汽油和柴油。来自柴油机的排气流12包括相同的气态成 分，再加上悬浮的柴油机微粒(由沉积在碳颗粒上的高分子量碳氢化 合物组成)。

含有这种碳氢化合物的排气流12可经过催化氧化反应器 14，该反应器基本上完成将一氧化碳氧化成二氧化碳以及将碳氢化合 物氧化成二氧化碳和水。排气流12中通常有充足的氧气用于这些反 应。

根据图1所示的一个示例性实施例，催化氧化反应器14是 双区型催化氧化反应器，其中，排气流首先流过含有铂、钯的前侧16， 其可将碳氢化合物和一氧化碳氧化成二氧化碳，并且随后流过富含铂 的后侧18，其可将一氧化氮(NO)氧化二氧化氮(NO₂)。

选择性地，当排气流12流过催化氧化反应器14时，碳氢 化合物喷射器装置11可引入碳氢化合物流13从而产生放热。这个放 热提高排气流12的温度，这有助于位于下游的选择性催化还原(SCR) 催化剂34、42。碳氢化合物喷射器装置11可以是发动机的燃料喷射 器，或者可以是外部的碳氢化合物喷射器装置。