[发明专利]用于内燃机的排气净化的方法和设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的排气净化方法和设备，以及与其相关联的控制。

背景技术

内燃机将空气/燃料混合物引入到每个气缸中，该空气/燃料混合物在压缩冲程期间压缩并且通过压缩(压缩-点火)或者通过火花塞(火花-点火)来点火。火花-点火(SI)能以不同的燃烧模式操作，借助非限制的示例包括均质SI燃烧模式和分层充气SI燃烧模式。SI发动机也可配置成以均质-充气压缩-点火(HCCI)燃烧模式操作，也称为受控自动-点火燃烧。

发动机缸内空气/燃料混合物可特征在于空燃比，其可描述为化学计量贫或富。压缩-点火发动机和火花-点火发动机可配置成在贫空燃比条件下操作。与内燃机在化学计量下操作相比，与贫空燃比操作相关联的发动机废气可具有相对较高的氮氧化物量，例如包括一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO₂)。

发明内容

描述一种排气后处理系统，其用于净化从内燃机排出的废气进料流，该内燃机可在贫化学计量的空燃比下操作。排气后处理系统包括阻挡放电等离子体反应器，其设置在催化反应器的下游并且电气地连接到等离子体控制器。当内燃机在贫空燃比并且在低温条件下操作时，控制阻挡放电等离子体反应器，以从废气进料流的组分中产生臭氧。当内燃机在贫空燃比并且在低温条件下操作时，所产生的臭氧在催化反应器中起反应，以氧化容纳在废气进料流中的非甲烷碳氢化合物。

从当结合附图时对限定在所附权利要求中的用于执行本教示的其中一些最佳模式和其它实施例的以下详细描述中，本教示的上述特征和优点以及其它特征和优点是显而易见的。

附图说明

现将借助示例参照附图来描述一个或多个实施例，附图中：

图1示意地说明根据本发明的内燃机和排气后处理系统的实施例，其包括设置在催化反应器上游的等离子体反应器，其中，该等离子体反应器包括电介质阻挡放电等离子体反应器；以及

图2、3和4示意地说明根据本发明的用于排气后处理系统的等离子体反应器的实施例，其包括电介质阻挡放电等离子体反应器。

具体实施方式

现参照附图，其中描述仅仅是出于说明某些示例性实施例的目的而非用于对其限制的目的，图1示意地说明内燃机10和排气后处理系统100的实施例，该排气后处理系统分别包括第一和第二等离子体反应器20、40，它们分别设置在第一和第二催化反应器30、50的上游。如图所示，第三催化反应器60设置在第二催化反应器50下游。在参照图2、3和4所描述的若干实施例中，第一和第二等离子体反应器20、40优选地配置成电介质阻挡放电等离子体反应器。参照图1示出的排气后处理系统100说明排气后处理系统100的一个实施例，其夹带废气并且提供用于使得废气进料流穿过一个或多个排气净化元件通行的封闭通道，进料流在经受净化之后最终排放到大气中。这里描述的概念可适用于排气后处理系统的多个实施例，其包括设置在催化反应器上游的等离子体反应器。此外，这里描述的排气后处理系统100的各种实施例可有利地适用于配置成在贫空燃比下操作的任何内燃机，例如包括压缩-点火发动机或火花-点火发动机。如这里所使用的，术语“上游”和相关术语指代相对于指示位置朝向流体流的原点的元件，而术语“下游”和相关术语指代相对于指示位置远离流体流的原点的元件。

由排气后处理系统100夹带并且流过该排气后处理系统的废气在这里成为废气进料流15。废气进料流15的组分以及物理和化学特征可在其通过排气后处理系统100的各个元件、例如第一和第二等离子体反应器20、40以及第一、第二和第三催化反应器30、50、60时改变。这样，从排气后处理系统100的各个元件输出的废气在这里成为流出物25、35、45、55和65，每个流出物可具有与行进通过排气后处理系统100的各个元件的废气进料流不同的组分以及物理和化学特征。