具有第一催化剂和第二催化剂的排气通道制造技术

本申请公开具有第一催化剂和第二催化剂的排气通道，并且提供用于至少一种催化剂和氧气过滤器的方法和系统。在一个示例中，方法包括通过氧气过滤器过滤氧气并使贫氧排气流至催化剂。

【技术实现步骤摘要】
具有第一催化剂和第二催化剂的排气通道
本说明书总体涉及排气通道，该排气通道包括配置为接收贫氧排气流的催化剂。
技术介绍
一种用于发动机排气的后处理的技术利用三元催化剂(TWC)装置，该三元催化剂装置有利于发生在该排气中的NOX和氨气(NH3)之间的某些化学反应。TWC有利于在NH3和NOX之间的反应以用于将NOX转变为氮气(N2)和水(H2O)。然而，如本文专利技术人所认识到的，当TWC处的氧气浓度过高时，出现反应性问题。例如，NH3可以与氧气反应以产生一氧化二氮而不是降低NOX组分。这可以强迫发动机运转参数以避免在稀燃空燃比下运转，从而降低燃料效率。在一些示例中，额外地或可替换地，NOX可以在存在催化剂的情况下熵分解以形成N2和O2。然而，这种分解也可能由催化剂处存在的过量O2来阻碍。以这种方式，期望一种用于减小催化剂处的O2浓度的方法。解决NOX还原的其他尝试包括使含氧气体流入氧气分离器和/或氧气过滤器。由Jankowiak等人在美国8,852,409示出一种示例性方法。其中，电动氧气分离器接收含氧气体并从该气体剩余物中分离氧气。分离器进一步适以将氧气排出至环境大气或排出至存储氧气的接收槽。分离器包括一个或多个止回阀和歧管，以引导氧气流通过系统。
技术实现思路
然而，本文专利技术人已经认识到这类系统的潜在问题。作为一个示例，氧气分离器利用电将氧气从含氧气体分离。这降低了从扩展发动机的稀燃运转实现的燃料效率收益。此外，包括一个或多个阀门和歧管增加了制造成本并引进对劣化敏感的额外组件。此外，阀门和歧管增加了排气通道的封装限制，从而降低了燃料经济性。在一个示例中，上述问题可以通过下述方法解决：使具有氧气过滤器的第二排气通道中的排气束中的氧气富集，使贫氧排气流至包括催化剂的第一排气通道，以及在氧气过滤器和催化剂下游的交叉点处融合富氧排气束和贫氧排气束。以这种方式，第一排气通道中的TWC接收贫氧排气以增加NOX还原效率并扩展稀燃发动机运转。作为一个示例，主排气通道包括主排气通道的分叉点上游的第一催化剂。在一个示例中，第一催化剂不间断地(uninterruptedly)接收从发动机排出的排气。在流过第一催化剂后，排气流至分叉点，在该分叉点处该排气可以流到第一排气通道中或流到第二排气通道中。流至第二通道的排气流过氧气过滤器，导致通过第二通道的富集的氧气(富氧)排气流。这样，不足的氧气(贫氧)排气流保持在氧气过滤器上游。以这种方式，流到第一通道中的排气与贫氧排气流融合，其中混合物流至第二催化剂。通过做这些，混合物包括比从发动机流至第一催化剂的排气的更低浓度的氧气。这样，第二催化剂中的NOX还原效率大于第一催化剂中的NOX还原效率。以这种方式，稀燃发动机运转可以被扩展。在一个示例中，由于第一排气通道和第二排气通道的配置，稀燃发动机运转不响应于NOX还原效率降到低于阈值效率(例如，小于排放标准)而终止。应理解的是，提供上述
技术实现思路
以便以简化形式介绍在具体实施方式中进一步被描述的所选概念。这不意味着确认所要求保护的主题的关键特征或基本特征，所述主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出具有多个汽缸的发动机。图2示出包括分叉点上游的第一催化剂的排气通道的示例性实施例，该分叉点具有第一通道和第二通道，该第一通道具有第二催化剂，该第二通道具有氧气过滤器。图3示出包括分叉点上游的第一催化剂的排气通道的示例性实施例，该分叉点具有第一通道和第二通道，该第一通道具有第二催化剂并且该二通道具有氧气过滤器上游的阀门。图2-图3近似按比例示出。图4示出用于响应于发动机运转参数来操作阀门的方法。具体实施方式以下描述涉及用于包括分叉点上游的第一催化剂的主排气通道的系统和方法，该分叉点包括在各自的通道中的第二催化剂和氧气过滤器。图1中示出包括多个汽缸的发动机。主排气通道不间断地从发动机接收排气并且使排气直接流入第一催化剂。在一个示例中，没有介入组件位于发动机和第一催化剂之间。以这种方式，第一催化剂接收未过滤的、未处理的排气流。排气随后流至分叉点，在分叉点处排气流被分开。一部分排气流入第二通道，其中允许氧气流过氧气过滤器，导致通过第二通道的富氧排气流。因此，贫氧排气保持在氧气过滤器上游，并且被迫向上流至第一通道并与排气流的剩余部分混合。这导致贫氧排气(相对于第一催化剂处的排气和第二通道中的排气)流至第二催化剂。图2中示出主排气通道与第一通道和第二通道的第一实施例。图3中示出主排气通道与第一通道和第二通道的第二实施例，其中第二实施例不同于第一实施例的地方在于第二实施例包括氧气过滤器上游的阀门。在图4中示出用于操作阀门的方法。图1-图3示出具有各种组件的相对定位的示例性配置。至少在一个示例中，如果被示出为彼此直接接触或直接耦接，则这类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，被示出为彼此接近或邻近的元件可以分别是彼此接近的或邻近的。作为一个示例，彼此共面接触放置的组件可以被称为以共面接触。作为另一示例，在至少一个示例中，被定位为仅在其间具有间隔而没有其他组件的彼此分离的元件可以被这样称呼。作为又一示例，被示出为在彼此上方/下方、在彼此相对侧或在彼此左边/右边的元件可以相对于彼此被如此称呼。进一步地，如附图所示，在至少一个示例中，最顶端元件或元件的点可以被称作组件的“顶部”，而最底端元件或元件的点可以被称作组件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部和上方/下方可以是相对附图的竖直轴线而言，并且用于描述附图中的元件相对彼此的定位。这样，在一个示例中，示出为在其他元件上方的元件被竖直地定位在其他元件上方。作为又一示例，附图内描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，圆形的、直线的、平面的、曲线的、圆角的、倒角的、有角度的或等等)。进一步地，在至少一个示例中，示出为彼此交叉的元件可以被称为交叉元件或彼此交叉。更进一步地，在一个示例中，示出为在另一个元件内或示出为在另一个元件外的元件也可以被这样称呼。应认识到，被称为“基本相似的和/或相同的”的一个或多个组件根据制造公差(例如，在1％-5％偏差内)彼此不同。以下附图描绘具有第一催化剂和第二催化剂的排气系统，连同用于使具有氧气过滤器的第二排气通道中排气流中的氧气富集、使贫氧排气流至包括催化器的第一排气通道以及在陶瓷膜和催化剂下游的交叉点处融合富氧排气流和贫氧排气流的方法。第一排气通道中的贫氧排气包括小于第二排气通道中的富氧排气流中的氧气浓度的氧气浓度。第一排气通道和第二排气通道彼此间隔开，并且彼此流体地密封，除了催化剂和氧气过滤器上游的分叉点处以及催化剂和氧气过滤器下游的交叉点处之外。催化剂是位于排气通道的分叉点上游的排气通道中的第一催化剂下游的第二催化剂。在一个示例中，第一催化剂和第二催化剂是一元催化剂、二元催化剂、三元催化剂、选择性催化还原装置、NOX捕集器和微粒过滤器中的一种或多种。排气不间断地从发动机流至第一催化剂。第一催化剂接收排气流，该排气流包括高于贫氧排气流中的氧气浓度的氧气浓度。图1示出车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可以包括具有多个汽缸3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：使具有氧气过滤器的第二排气通道中的排气束中的氧气富集，使贫氧排气流至包括催化剂的第一排气通道，并且在所述氧气过滤器和所述催化剂下游的交叉点处融合富氧排气流和贫氧排气流。

【技术特征摘要】
2016.11.14 US 15/350,7441.一种方法，其包括：使具有氧气过滤器的第二排气通道中的排气束中的氧气富集，使贫氧排气流至包括催化剂的第一排气通道，并且在所述氧气过滤器和所述催化剂下游的交叉点处融合富氧排气流和贫氧排气流。2.根据权利1要求所述的方法，其中所述第一排气通道中的所述贫氧排气包括氧气浓度小于所述第二排气通道中所述富氧排气流中的氧气浓度。3.根据权利1要求所述的方法，其中所述第一排气通道和所述第二排气通道，除了在所述催化剂和所述氧气过滤器上游的分叉点处以及在所述在催化剂和所述氧气过滤器下游的交叉点处之外，彼此间隔开且彼此流体地密封。4.根据权利1要求所述的方法，其中所述催化剂是位于所述排气通道的分叉点上游的排气通道中的第一催化剂下游的第二催化剂。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化剂和所述第二催化剂是一元催化剂、二元催化剂、三元催化剂、选择性还原装置、NOX捕集器以及微粒过滤器中的一种或多种。6.根据权利要求4所述的方法，其中排气不间断地从发动机流至所述第一催化剂。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一催化剂接收排气流，所述排气流包括氧气浓度高于所述贫氧排气流中的氧气浓度。8.一种系统，其包括：排气通道，其包括分叉点上游的第一催化剂；以及从所述分叉点延伸的第一通道和第二通道，其中所述第一通道包括第二催化剂并且所述第二通道包括氧气过滤器，并且其中所述第一通道和所述第二通道在所述分叉点和位于所述第二催化剂和所述氧气过滤器下游的交叉点之间彼此流体地分离且彼此间隔开。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一通道包括贫氧排气并且所述第二通道包括富氧排气，并且其中所述贫氧排气和...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·E·B·菲利普斯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US