用于排气处理设备的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于排气处理设备的方法和系统。提供用于排气设备的方法和系统。在一个示例中，系统包括布置在选择性催化还原装置上游的稀NOx捕集器，其中空气供应装置被定位成在选择性催化还原装置与稀NOx捕集器间喷射空气，其中空气供应装置响应于排气为富和排气温度超过极限温度被激活。

Method and system for exhaust treatment equipment

【技术实现步骤摘要】
用于排气处理设备的方法和系统相关申请的交叉引用本申请要求2018年2月7日提交的德国专利申请No.102018201868.5的优先权。上面提及申请的全部内容以全文引用的方式并入本文以用于所有目的。
本说明书大体涉及调节用于选择性催化还原(SCR)装置的操作参数。
技术介绍
随着排放准则变得更加严格，还原NOx越来越受到关注。排放处理的类型可包括氮氧化物存储催化剂(也称为NSR催化剂(例如，NOx存储和还原催化剂))或稀NOx捕集器(LNT)可代表用于催化转化氮氧化物的两个示例性后处理装置。替代技术可包括选择性催化还原(SCR)装置，其可利用施加在其上的还原剂溶液来还原氮氧化物。LNT催化剂可在低于阈值的温度下存储氮氧化物，其中存储在其上的氮氧化物可在富空气/燃料混合物的存在下被还原。碳氢化合物和一氧化碳可用作还原剂。相比之下，SCR装置可在高于阈值的温度下增加还原效率，从而引起SCR和LNT串联工作以在更大范围的排气温度下处理氮氧化物排放。因此，为了满足更严格的排放准则，可希望将LNT催化剂和SCR装置配对在排气处理设备中，以增加其中可还原氮氧化物的温度范围。然而，这可导致问题。在一个示例中，用于还原由LNT催化剂捕获的氮氧化物的富混合物可通过LNT泄漏，其中富排气混合物会到达SCR装置，这会降低SCR装置的寿命。Choung在U.S.2017/0167337中示出解决到SCR装置的富排气流的示例方法。其中，空气供应装置布置在SCR催化剂上游。如果燃烧混合物为富(例如，λ小于1)，则空气经由空气供应装置供应至排气流，以将空燃比增加到大于1。然而，本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，空气的供应可降低排气温度，这可降低SCR装置的效率并减少还原的氮氧化物。另外，空气可氧化布置在SCR装置上或喷射到此的还原剂，从而增加还原剂的消耗。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可通过用于在排气通道中布置在选择性催化还原催化剂上游的稀NOx捕集器的系统来解决。空气供应装置布置在稀NOx捕集器和选择性催化还原催化剂之间。系统还包括其上存储有计算机可读指令的控制器，该指令当被执行时使得控制器能够在排气为富且排气温度大于阈值时调节来自空气供应装置的气流。以此方式，来自空气供应装置的空气仅在排气温度大于阈值时流动。作为一个示例，通过在富排气温度低于阈值时允许富排气流到SCR，SCR可在当前发动机操作参数或稍后发动机操作参数期间继续处理氮氧化物。此外，可保存存储在SCR上或输送到SCR的还原剂，从而减少还原剂的消耗。应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这些概述并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护主体的范围由随附的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在本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出示例性排气设备与内燃发动机的示意图。图2示出燃烧空气比的进展。图3示出用于处理排气流的方法。图4示出用于处理排气流的方法的附加实施例。图5示出用于处理排气流的方法的附加实施例。图6示出图5中所示方法的进一步进展。图7示出转化的氮氧化物含量对不同SCR催化剂的温度的依赖性。图8示出包括在混合动力车辆中的发动机的示意图。图9示出用于选择性地将空气引入LNT和SCR催化剂之间的接合处的方法。图10示出发动机操作顺序，其示出在执行LNT再生时对各种发动机操作参数的调节。具体实施方式以下描述涉及用于排气后处理设备的系统和方法。如图1所示，排气后处理设备可包括相对于排气流方向在选择性催化还原(SCR)催化剂上游的稀NOx捕集器(LNT)。布置在LNT和SCR催化剂之间的排气通道的一部分中的空气供应装置可响应于排气为富并且排气温度高于极限(limit)温度而被激活。在一个示例中，空气供应装置仅响应于排气为富和其温度高于极限温度而被激活。用于响应于来自各种传感器的反馈和/或在SCR催化剂处的条件估计来激活空气供应装置的方法示于图3-6中。图7示出在各种温度下的SCR催化剂NOx转化效率。图8示出混合动力车辆示意图。图9示出用于操作空气供应装置的替代方法。图10示出发动机操作顺序，其示出响应于其他条件而被调节的各种曲线。本公开基于专利技术人的认识：富排气混合物与SCR催化剂之间的接触对SCR催化剂的性能具有不利影响，特别是在高温下，例如在脱硫(DeSOx)期间普遍存在的那些。SCR催化剂性能的此损害可为永久性的，并且是由于催化剂材料的失活，这可为SCR催化剂中的铜的烧结过程和/或还原的结果。此外，对SCR催化剂性能的这类损害难以预测，并且因此在预测待从外部供应的还原剂(例如尿素溶液)的最佳量时仅可不充分地考虑这类损害。如果SCR催化剂的性能由于与热富排气的混合物接触而降低，但仍然供应相同量的尿素溶液，则这导致不希望的氨释放和/或较低的氮氧化物转化率。换句话说，当SCR催化剂由于暴露于热富排气而劣化时，SCR催化剂可被配置成存储较少还原剂(例如氨)。因此，喷射到排气中的尿素量可基于SCR催化剂的估计催化活性，该活性可不包括SCR催化剂劣化。因此，可发生来自SCR催化剂的氨泄漏并且NOx还原可降低。因此，本公开涉及通过在富条件下和在排气流的温度超过极限温度时通过经由空气供应装置向SCR催化剂上游的排气流供应空气来在高温下保护SCR催化剂免受富排气混合物的影响。由于空气中含有的氧气，排气流中所含的富(例如，还原作用)成分可被氧化。因此增加燃烧空气比λ。因此实现富排气混合物不会抵达SCR催化剂中并且可阻止SCR催化剂的不可逆劣化。因此，LNT和SCR催化剂可一起用于排气流的催化处理。这使得能够在宽温度范围内有效地催化处理排气流，从而可基本上除去排气流中含有的氮氧化物，同时可保护SCR催化剂免于劣化和其催化活性的相关下降。根据本公开的用于接收由内燃发动机生成的排气流的排气系统包括LNT催化剂，布置在LNT催化剂下游的空气供应装置，布置在空气供应装置下游的SCR或过滤器催化剂上的SCR，用于确定排气流的温度的温度传感器，以及λ传感器。λ传感器可布置在LNT催化剂上游或LNT催化剂下游且在SCR催化剂上游，例如在空气供应装置上游或空气供应装置下游。如果λ传感器尚未布置在空气供应装置下游和SCR催化剂上游，则可任选地将另一个λ传感器布置在此位置，使得供应至SCR催化剂的排气流的燃烧空气比可被直接确定和检查。用于接收由内燃发动机生成的排气流的替代排气系统包括LNT催化剂，布置在LNT催化剂下游的空气供应装置，布置在空气供应装置下游的SCR催化剂，用于确定SCR催化剂上游的排气流的温度的温度传感器，以及控制和/或调整单元，其被设计和构造成根据温度传感器的传感器信号并根据内燃发动机的操作模式向空气供应装置输出控制信号。内燃发动机(有时也称为燃烧式马达)是指用于将燃料中含有的化学能转换成机械功的燃烧式发动机。内燃发动机可例如构造为自点火或火花点火式内燃发动机。例如，汽油或柴油可用作燃料。指示的流动方向涉及在排气方向上来自内燃发动机的排气流的流动方向。内燃发动机的可能操作模式是富操作模式(其中富空气/燃料混合物被供应至内燃发动机)、稀操作模式(其中稀空气本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种系统，其包括：稀NOx捕集器，其被布置在排气通道中的选择性催化还原催化剂的上游；空气供应装置，其被布置在所述稀NOx捕集器和所述选择性催化还原催化剂之间；和控制器，其上存储有计算机可读指令，所述指令当被执行时使得所述控制器能够：当排气为富且排气温度大于阈值时，调节来自所述空气供应装置的气流。

【技术特征摘要】
2018.02.07 DE 102018201868.51.一种系统，其包括：稀NOx捕集器，其被布置在排气通道中的选择性催化还原催化剂的上游；空气供应装置，其被布置在所述稀NOx捕集器和所述选择性催化还原催化剂之间；和控制器，其上存储有计算机可读指令，所述指令当被执行时使得所述控制器能够：当排气为富且排气温度大于阈值时，调节来自所述空气供应装置的气流。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述空气供应装置被成形为允许空气进入所述选择性催化还原催化剂和所述稀NOx捕集器上游的所述排气通道中，并且其中所述气流随着所述排气的λ值和化学计量λ之间的差值增加而增加。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述λ值由布置在所述选择性催化还原催化剂上游和所述稀NOx捕集器下游的排气传感器感测。4.根据权利要求2所述的系统，其中所述λ值由布置在所述稀NOx捕集器上游的排气传感器感测。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令进一步使得所述控制器能够：响应于所述排气在所述稀NOx捕集器上游为富并且所述排气在所述稀NOx捕集器和所述选择性催化还原催化剂之间为化学计量或稀，延迟来自所述空气供应装置的所述气流，其中所述延迟基于在所述稀NOx捕集器和所述选择性催化还原催化剂之间的所述排气何时将为富的估计。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令还使得所述控制器能够：响应于所述排气为富并且所述排气温度小于所述阈值，降低来自所述空气供应装置的所述气流。7.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令还使得所述控制器能够：响应于所述稀NOx捕集器上游的所述排气温度大于所述阈值并且在所述稀NOx捕集器和所述选择性催化还原催化剂之间的所述排气温度小于所述阈值，延迟来自所述空气供应装置的所述气流，其中所述延迟基于在所述稀NOx捕集器和所述选择性催化还原催化剂之间的所述排气温度何时将超过所述阈值的估计。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述排气响应于稀NOx捕集器再生请求为富。9.一种方法，其包括：响应于稀NOx捕集器即LNT被再生并且在所述LNT和选择性催化还原催化剂即SCR催化剂之间的排气通道的一部分中的排气温度超过极限温度，使空气流动到所述排气通道的所述部分。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述极限温度大于400℃。11.根据权利要求9所述的方法，其还包括：响应于所述排气通道的所述部分中的排气的λ值低于化学计量λ，使空气流动到所述排气通道的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·艾米托，J·哈姆森，M·巴莱诺维奇，R·乌克罗派克，C·内德洛夫，
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