[发明专利]在被动选择性催化还原系统的三效催化剂中生成氨的技术

说明书

技术领域

本发明涉及内燃机中NO_X排放物的后处理的控制。

背景技术

该部分的内容仅提供与本发明有关的背景信息，且可能不构成现 有技术。

排放物控制是发动机设计和发动机控制中的一种重要因素。氮的 氧化物NO_X是已知的燃烧副产物。NO_X通过发动机进气空气中存在的 氮和氧分子在高的燃烧温度下分裂而生成，NO_X生成速率与燃烧过程 具有已知的关系，例如，较高的NO_X生成速率与较高的燃烧温度和空 气分子较长时间暴露于较高温度相关联。在燃烧过程中生成的NO_X的 还原和排气后处理系统中的NO_X管理在车辆设计中是优先考虑的。

一旦在燃烧室中生成，NO_X分子能够在后处理装置的广泛范畴内 的本领域已知的示例性装置中转化回到氮和氧分子。然而，本领域技 术人员将理解，后处理装置很大程度上取决于操作状况，例如由排气 流温度决定的装置操作温度和发动机空气/燃料比。此外，后处理装置 包括由于随着时间的使用和暴露于高温而易于损坏或降级的材料，例 如催化剂床。

现代发动机控制方法采用各种各样的操作方案来优化燃烧。在燃 料效率方面优化燃烧的一些操作方案包括在燃烧室内的稀的、局部或 分层燃烧，以减小实现气缸所需的功输出而需要的燃料装料并例如通 过以未节流状况操作来增加发动机效率，从而减少空气进气泵送损失。 虽然燃烧室内的温度能够在燃烧包内变得足够高，以生成大量的NO_X， 但是燃烧室的总体能量输出，尤其是通过排气流从发动机排出的热能， 可能从正常值极大地减小。这种状况对于排气后处理方案是有挑战的， 因为前述后处理装置通常需要由排气流温度决定的升高的操作温度， 以恰当地操作来处理NO_X排放物。

例如，已知后处理装置使用化学反应来处理排气流。一种示例性 装置包括选择性催化还原装置(SCR)。SCR装置的已知使用采用从尿 素注入获得的氨来处理NO_X。存储在SCR内的催化剂床上的氨与NO_X(优选以NO和NO₂的期望比例)反应，并产生有利的反应来处理NO_X。 一个示例性实施例包括优选1比1的NO和NO₂比，且称为快速SCR 反应。已知在柴油应用中操作SCR上游的柴油氧化催化剂(DOC)将 NO转化为NO₂，用于SCR中的优选处理。排气后处理的持续改进需 要关于排气流中NO_X排放的准确信息，以实现有效NO_X还原，例如基 于监测的NO_X排放计量合适的尿素量。

还已知用于处理排气流的其它后处理装置。具体地，在汽油应用 中使用三效催化剂(TWC)。稀NO_X捕获器(NO_X捕获器)使用能够 存储一定量NO_X的催化剂，且已经开发发动机控制技术将这些NO_X捕 获器或NO_X吸附器与燃料有效的发动机控制方案组合以改进燃料效率 且同时仍实现可接受水平的NO_X排放。一种示例性方案包括使用稀 NO_X捕获器来存储燃料稀操作期间的NO_X排放且然后在燃料浓的高温 发动机操作状况期间用常规三效催化剂将所存储的NO_X净化为氮气和 水。柴油颗粒过滤器(DPF)捕获柴油应用中的碳烟和颗粒物质，且所 捕获的材料在高温再生事件中被周期性地净化。

动力系中的尿素注入可能是有问题的。尿素存储和补充可能难以 保持。在通常区域中的正常变化气候状况下，尿素易于冻结。

发明内容