[发明专利]用于在催化转化器中生成氨的方法和设备

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年12月5日提交的美国临时申请61/120,370的权益，其通过引用被并入本文。

技术领域

本发明涉及排气后处理系统。

背景技术

该部分记载的内容仅仅是提供与本申请相关的背景技术，有可能不构成现有技术。

已知的火花点火(SI)发动机将空气/燃料混合物导入每个气缸，其在压缩冲程中被压缩并被火花塞点燃。已知的压燃发动机在压缩冲程靠近上止点(TDC)将加压的燃料喷入燃烧缸并在喷射后将其点燃。汽油机和柴油机的燃烧包括通过流体力学控制的预混或扩散火焰。

火花点火燃烧发动机适于在预先确定的速度/负载操作状态下以分层冲量燃烧模式操作。已知利用分层燃烧冲量的贫化学计量操作能够提高燃料经济性，但也会增加包括氮氧化物(以下称为NO_X)的排气排放。公知在存在还原剂例如尿素的情况下，可以采用氨-选择性催化还原装置来还原NO_X。公知尿素箱的再填充会给操作人员带来了负担。

已有的贫化学计量操作内燃机用后处理系统可包括三效催化转化器，其后是包括贫NO_X还原催化器，也称为贫NO_X吸收器和选择性催化还原(SCR)催化装置在内的其它排气后处理装置。已知的三效催化转化器用于在发动机化学计量操作期间氧化发动机输出的碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)，并且还原氮氧化物(NO_X)排放物，以及在贫操作期间将HC和CO排放物氧化。

已知的SCR装置包括催化剂材料，该材料促进NO_X与还原剂发生反应生成氮和水，还原剂例如可以是氨(NH₃)或尿素。还原剂材料可以被喷入SCR装置的排气供应流的上游中，这就需要喷射系统、容器和控制体系。

已知的用在SCR装置中的催化剂材料包括二氧化钛(TiO2)上的钒(V)和钨(W)。移动应用包括具有沸石涂层的基金属作为催化剂材料，其中基金属包括铁(Fe)或铜(Cu)。作为催化剂材料需要关注的是其温度操作范围、热稳定性以及还原剂储存效率。对于移动式应用，SCR装置具有在150-600摄氏度之间的操作温度范围，该操作温度范围会随着选择的催化剂材料和操作条件发生变化。

发明内容

一种排气后处理系统，其用于处理火花点火直喷式发动机的发动机输出的排气供应流，包括：多级催化转化器，其包括转化器入口，转化器出口，以及载体，载体具有与转化器入口相关联的第一端和与转化器出口相关联的第二端。载体进一步包括位于载体第一端和第二端之间的多个流体通道，对应于载体第一端的第一表面区域，和对应于载体第二端的第二表面区域。在对应于载体第一端的第一表面区域处，在载体上涂上第一级涂层。在对应于载体第二端的第二表面区域处，在载体上涂上第二级涂层。第一和第二级涂层包括这样的涂层，这些涂层被配制成用于从发动机输出的排气供应流生成氢和氨。氨-选择性催化还原装置位于第一和第二级涂层的下游。

附图说明

现在将通过举例的方式参考附图来介绍本发明的一个或多个具体实施例，附图中：

图1是本发明内燃机及其附有的控制模块的简图；

图2示意地示出了本发明第一后处理装置的一个实施例的详细情况，该第一后处理装置包括多级催化转化器；

图3是本发明的多级催化转化器的一个实施例简图，其包括流通的载体；

图4是本发明的多级催化转化器的另一实施例简图，其包括具有壁流过滤器装置的载体；以及

图5示意地描述了本发明排气后处理系统的实施例，其包括还原剂喷射装置，该装置流体地连接到氨存储箱以将尿素喷入排气供应流中。

具体实施方式

现在参考附图，其中所有的描述仅仅是用于阐述但并不是限制一些示例性的具体实施例，图1示意地示出了根据本发明一个具体实施例构建的内燃机10以及附有的控制模块5。发动机10可以选择地以多种燃烧模式运行，包括：受控的自动点火(HCCI)燃烧模式，均匀火花点火(SI-H)燃烧模式，以及中间分层冲量火花点火燃烧模式。发动机10可选择地以化学计量的空气/燃料比和主要是贫化学计量的空气/燃料比运行。本发明能够应用到各种内燃机系统和燃烧循环。在附图中，同样的附图标记表示相同的部件。

在一个具体实施例中，发动机10可以被联接到变速器装置从而将牵引力传送至车辆的传动系统。所述变速器可以包括混合动力变速器，该混合动力变速器包括扭矩机械，该扭矩机械可操作以将牵引力传送至传动系统。