用于排气后处理装置的方法和系统制造方法及图纸

本公开提供“用于排气后处理装置的方法和系统”。提供了用于布置在紧密联接后处理装置下游的车辆车身底部中的后处理系统的方法和系统，所述后处理系统包括彼此相邻的第一后处理装置和第二后处理装置。在一个示例中，所述第一后处理装置是碳氢化合物捕集器，并且所述第二后处理装置是三元催化器。

Method and System for Exhaust Post-treatment Device

The present disclosure provides \methods and systems for exhaust aftertreatment devices\. A method and system are provided for a post-processing system arranged in the bottom of a vehicle body downstream of a tightly connected post-processing device, which includes a first post-processing device adjacent to each other and a second post-processing device. In one example, the first post-processing device is a hydrocarbon trap, and the second post-processing device is a ternary catalyst.

【技术实现步骤摘要】
用于排气后处理装置的方法和系统
本说明书总体涉及用于经由一个或多个排气后处理装置处理燃烧副产物的方法和系统。
技术介绍
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技术实现思路
发动机燃料燃烧作为副产物可产生碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)的受监管排放物。NOx是温室气体的已知促成因子。减少NOx的产生和/或从内燃发动机车辆的释放的努力包括排气再循环(exhaustgasrecirculation，EGR)、调整燃烧参数(例如，火花正时、空燃比等)、以及包括各种催化活性后处理装置。虽然预热(例如，点火)后处理装置可在各种发动机工况期间充分地处理像NOx的受监管排放物，但这些装置可能仅在高于活化温度和/或起燃温度的情况下起作用，并且这种性能在这些装置的使用寿命期间随着客户使用中行驶周期而劣化。在一个示例中，此类装置的使用寿命可以是150,000英里或一些其他阈值英里数。超过阈值英里数，NOx输出可能超过政府标准。具体地，钯(Pd)在高温和富燃料条件下可能烧结，从而导致大量初始覆盖的Pd原子聚结成大颗粒，由此将Pd原子掩埋到这些大颗粒的核心中，在核心中，Pd原子可能不再是气相可接近的。一旦发生这种情况，后处理装置就需要高得多的温度来转化发动机排出的NOx排放物和其他燃烧副产物，从而延长了在首次起动发动机(其处于环境温度下并经历发动机冷起动)时受监管排放物从排气尾管逸出时的持续时间。换句话讲，在阈值英里数之后，所述装置可能需要更长的持续时间来达到其活化温度，这可能延长发动机冷起动，从而增加排放。发动机后处理在冷起动时段期间处理排放物的能力实质上确定了车辆将有资格在其下销售的政府认证排气尾管排放标准。从2015年型到2025年型，LEV-III法规规定，在联邦测试程序行驶周期中，车队的平均HC和NOx排气尾管排放总量必须降低70％。用于储存和转化冷起动HC排放物的当前解决方案可包括HC捕集器和被动NOx吸附器(PassiveNOxAdsorber，PNA)，而用于储存和转化NOx排放物的当前解决方案可包括稀NOx捕集器(LeanNOxTrap，LNT)和被动NOx吸附器(PNA)。这些装置各自都有其优缺点。一些HC捕集装置可基于首先用可储存HC分子的硅铝酸盐沸石涂覆、然后再用三元催化剂材料涂覆的单块基板，所述三元催化剂材料像催化转化器那样转化入口排放物，但它还处理存储在沸石中的冷起动排放物，这些冷起动排放物随后在较高温度下释放出来。不幸地，常规HC捕集器的NOx储存效率不高，从而阻止将HC捕集器用作综合的冷起动排放物解决方案。与HC捕集器类似，PNA是基于沸石的，只是TWC外涂层是可选的，并且沸石含有大量离子交换贵金属(例如，Pd)来代替沸石中丰富的弱物理吸附(物理吸附)位点用于HC和NOx的强化学吸附(化学吸附)和高温排放储存。PNA装置被设计用于可能不暴露于过热的排气或长时间的富燃料模式的稀(柴油)环境。已经观察到Pd随着温度和氧浓度而从Pd2+(所需的离子状态)变为Pd0(脆弱的金属状态)。体相PdO可在约800℃下在21％的O2中、在约690℃下在1％的O2中、以及在约500℃下在0.001％的O2中发生这种转变。因此，在存在较少氧气的情况下在较低温度下可发生Pd的还原。当还原剂(即，CO、HC、H2)存在并超过气相氧化剂(O2、H2O)并且PdO被预热到足以具有热活性(即，200℃)时，则形成Pd金属(例如，Pd0)。继续暴露于足够热的排气和/或富燃料排气，沸石中的Pd金属可快速地将Pd原子烧结成大颗粒并使PNA失活。相对于稀(柴油)排气，热排气和富燃料操作化学计量(汽油)排气所特有的，从而限制了PNA作为汽油燃料的有效冷起动排放解决方案的有效性。LNT可包含用于NO氧化成NO2的铂(Pt)、用于NO2储存的钡(Ba)贱金属、以及用于NO2在短暂的周期性富燃料过程期间还原成N2的Rh。当加热至高于约150℃的活化温度时，Pt使入口NO氧化成NO2。在一些示例中，汽油车辆上超过90％的NOx排放物可呈NO的形式。Ba将入口NO2存储为Ba(NO3)2，直到Ba(NO3)2开始变得热力学上不利、从而导致随着温度的进一步升高而开始释放所储存NOx的平衡移动时的约400℃。因为Ba不储存NO排放物时，所以NO氧化步骤可以是LNT捕获NOx排放物的关键第一步。因此，LNT受低温侧动力学和高温侧热力学平衡的约束，从而阻止将LNT用作有效的冷起动排放解决方案。然而，本专利技术人提出了至少部分地解决冷起动时段期间的化学计量排气NOx处理的上述问题的解决方案。在一个示例中，上述问题可通过一种系统来解决，所述系统包括：第一催化器，所述第一催化器在车辆远侧车身底部中布置在第二催化器上游；以及控制器，所述控制器具有存储在其上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够在燃料切断和发动机关闭中的一者或多者期间经由调整一个或多个发动机气缸的进气门来调整流到所述第一催化器和所述第二催化器的氧气流量。以此方式，可优化对所述第一催化器和所述第二催化器的预调节以促进增强的排放物还原。应当理解，提供以上
技术实现思路
来以简化形式引入一系列概念，这些概念在具体实施方式中有进一步描述。这并不意味着标识所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不局限于解决上文或本公开中任何部分所指出的任何缺点的实现方式。附图说明图1示出发动机系统的示意图。图2示出布置在车辆的透视图中的发动机系统，其中发动机系统的后处理装置布置在车辆的远侧车身底部中。图3示出用于在对后处理装置的富预调节或稀预调节之间进行选择的高级流程图。图4示出用于对后处理装置执行富预调节的方法。图5示出用于对后处理装置执行稀预调节的方法。图6示出展示装置的预调节期间的各种发动机和后处理装置条件的曲线图。图7A和图7B分别示出暴露于包括NOx的冷起动气体物质脉冲的经涂覆单块样品的曲线图，所述曲线图分别基于对后处理装置的稀预调节或富预调节而不同。图8A和图8B示出被加热至700℃的存储有NOx的经涂覆单块的条形图，其中所产生的N2的量按gN2/L样本基础进行计算，所述曲线图分别基于对后处理装置的稀预调节或富预调节而不同。具体实施方式以下描述涉及用于布置在远侧车辆车身底部中的一个或多个后处理装置的系统和方法。在一个示例中，所述一个或多个后处理装置布置在一个或多个紧密联接后处理装置的下游，如图1所示。在一些示例中，布置在所述远侧车辆车身底部中的所述一个或多个后处理装置可与所述一个或多个紧密联接后处理装置基本上完全相同。与远侧车辆车身底部后处理装置相比，紧密联接后处理装置更靠近发动机。其示例在图1和图2中示出，其中图2示出远侧车辆车身底部催化器相较于紧密联接催化器的详细位置。在图3的方法示例中，远侧车辆车身底部催化器可包括碳氢化合物捕集器和三元催化器(three-waycatalyst，TWC)。在一个示例中，碳氢化合物捕集器布置在TWC的上游。在本文中，上游和下游可用于相对于气体流描述部件的布置。这样，位于TWC上游的碳氢化合物捕集器可在TWC之前接收气体。换句话讲，位于碳氢化合物捕集器下游的TWC可在碳氢化合物捕集本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：碳氢化合物捕集器，所述碳氢化合物捕集器位于车辆车身底部中的三元催化器的上游，其中所述车辆车身底部是紧密联接到所述发动机的后处理装置的下游的阈值距离；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够响应于在随后发动机起动时产生的NOx的量而调整发动机进气门操作。

【技术特征摘要】
2017.12.11 US 15/837,0001.一种系统，其包括：碳氢化合物捕集器，所述碳氢化合物捕集器位于车辆车身底部中的三元催化器的上游，其中所述车辆车身底部是紧密联接到所述发动机的后处理装置的下游的阈值距离；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使得所述控制器能够响应于在随后发动机起动时产生的NOx的量而调整发动机进气门操作。2.如权利要求1所述的系统，其中所述碳氢化合物捕集器包含被配置为储存水和碳氢化合物的吸附材料。3.如权利要求1所述的系统，其中所述三元催化器包含被配置为在发动机冷起动期间储存NOx的材料，并且其中所述材料在所述发动机冷起动之后将所述NOx转化成N2。4.如权利要求1所述的系统，其中所述阈值距离在10英寸至20英寸之间。5.如权利要求1所述的系统，其中所述阈值距离在13-17英寸之间。6.如权利要求1所述的系统，其中所述控制器响应于在所述随后发动机起动时产生的所述NOx的量大于阈值NOx而调整所述发动机进气门操作，其中所述调整包括使进气门移动到更加闭合的位置以使所述三元催化器还原。7.如权利要求6所述的系统，其中所述调整还包括在燃料切断事件期间使所述进气门移动到完全闭合位置。8.如权利要求6所...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹森·卢佩斯库，史蒂文·施沃赫特，卡洛琳·哈伯德，梅利莎·扎莫拉，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US