[发明专利]包括NOx还原催化剂和EGR回路的排气系统

说明书

发明领域

本发明涉及排放氮的氧化物和颗粒物质（PM）的车辆稀燃内燃机的排气系统。

发明背景

废气再循环（EGR）是通过将一部分发动机废气经进气口返回到发动机燃烧室来减少由发动机排放氮氧化物（NO_x）的方法。EGR通过降低燃烧室中的氧气浓度，由此降低燃料燃烧火焰的峰值温度以及通过热吸收来起作用。EGR并非新技术——其自20世纪70年代中期以来已经用于汽油燃料的客车发动机。继汽油应用后，EGR还被引入柴油客车，并自21世纪初开始引入到重型柴油发动机中。

通常，存在两种包含EGR的排气系统配置：（i）高压循环EGR，其中废气由涡轮增压器上游再循环以确保废气由前者流入后者；和（ii）低压循环EGR（也称长循环EGR），其中废气通常由颗粒过滤器的下游再循环，使得所有废气在涡轮中使用。过滤器下游的废气压力通常低于进气歧管处的压力，使得废气由前者流向后者的位置。

在使用中，特别是在配置为满足MVEG-A驱动循环的车辆的冷启动过程中，EGR阀设置为将大约50%的废气再循环到发动机。在EGR过程中从发动机排出的废气与从排气系统再循环到发动机的废气相比具有较低的氧含量，但具有较高的NO_x含量。

WO2008/047170公开了减少包含氧化一氮（NO）的贫气流中存在的氮氧化物（NO_x）的方法，该方法包括以下步骤：（i）在低于200℃的温度下在包含钯和氧化铈的吸附剂中从贫气流中净吸附NO本身；（ii）在200℃及更高的温度下在贫气流中由该NO吸附剂热净解吸NO；和（iii）在除NO吸附剂之外的催化剂上用选自烃还原剂、含氮还原剂、氢及其任意两种或更多种的混合物的还原剂催化还原NO_x。还公开了一种还原包含NO的贫气流中的NO_x的系统，该系统包括在低于200℃的温度下从贫气流中吸附NO本身的吸附剂、用于在200℃及更高的温度下使NO吸附剂与贫气流接触由此从该NO吸附剂中解吸NO的装置，以及包含NO还原催化剂和选自烃还原剂、含氮还原剂、氢及其任意两种或更多种的混合物的还原剂的来源的用于还原从该NO吸附剂中解吸的NO的装置，其中该NO吸附剂包含钯和氧化铈。

我们现在提出一种可以在法定驱动循环（如欧洲MVEG-A驱动循环）中和在真实世界条件下改善NO_x转化的排气系统配置，其相对于现有的商业排气系统配置可以降低来自车辆稀燃内燃机的NO_x排放。

发明概述

本发明包括排放氮氧化物和颗粒物质（PM）的车辆稀燃内燃机的排气系统，以及包含该排气系统的稀燃内燃机。该系统包含NO还原催化剂和选自烃还原剂、含氮还原剂、氢及其任意两种或更多种的混合物的还原剂的来源、用于从该排气系统中流动的废气中除去PM的过滤器，以及用于将过滤器下游的该排气系统连接到发动机进气口的低压排气再循环（EGR）回路。该EGR回路包括包含NO吸附剂的NO_x吸附催化剂（NAC）。这种配置的优点在于NO_x还原催化剂在低于大约200℃的温度下通常对NO_x还原是惰性的。此外，当该NO_x还原催化剂使用脲还原剂还原NO_x时，直到将废气充分升温至足以将脲分解为CO₂和氨可能才可以注入脲，否则存在脲的固体沉积物堵塞下游NO_x还原催化剂和/或脲喷射器的风险。通过在NO_x还原催化剂对NO_x还原为活性时用热的方法，即被动地释放储存的NO回到废气中之前，在低于该NO_x还原催化剂的所需点火温度的温度下在排气再循环回路中吸附NO，该系统总体上排放更少的NO_x，增加了本领域技术人员满足相关排放标准的设计方案。

附图概述

图1是本发明的一个实施方案的示意性流程图。

发明详述

本发明是一种排气系统，该系统包含NO还原催化剂和选自烃还原剂、含氮还原剂、氢及其任意两种或更多种的混合物的还原剂的来源、用于从该排气系统中流动的废气中除去PM的过滤器，以及用于将过滤器下游的该排气系统连接到发动机进气口的低压排气再循环（EGR）回路。该EGR回路包括包含NO吸附剂的NO_x吸附催化剂（NAC）。

该过滤器优选是壁流式过滤器。