用于内燃机的排气处理系统技术方案

本发明专利技术涉及用于内燃机的排气处理系统。一种用于发动机的排气系统包括选择性催化还原(SCR)装置，其具有布置于其上的减少NOx的选择性催化还原组分。颗粒过滤器设置于刚性壳体或罐中，位于选择性催化还原装置下游。投氨配系统，包括与位于所述选择性催化还原装置上游和下游的NOx传感器信号通信的控制器，用于基于从NOx传感器收集到的信息将氨喷射到SCR装置上游的排气中以由此优化排气中NOx的还原。氨中性氧化催化剂化合物布置在颗粒过滤器装置的壁流式基底上且配置为使得离开选择性催化还原装置的排气中的氨成分通过，而几乎没有或没有氨成分转化为N2，N2O和NOx。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的典型实施例涉及内燃机的排气处理系统，特别涉及ー种用于监测催化处理装置的NOx转换效率的有效系统。
技术介绍
内燃机的排出的排气是ー种不均匀混合物，其包括气态排放物，如一氧化碳(CO)，未完全燃烧的碳氢化合物(HC)和氮氧化物(N Ox)以及构成颗粒物质的凝相材料(液态和固态)。催化剂组分通常布置在位于内燃机排气系统内的催化剂载体或基体中，用来使这些排气成分中的部分或全部转换成非管制的(non-regulated)排气组分。例如，内燃机的排气系统可包含下列中的ー种或多种包含贵金属的氧化催化剂(OC)装置，用于还原CO和过量的HC ;选择性催化还原剂(SCR)装置，用于还原NOx ;和用于去除颗粒物质的颗粒过滤器(PF)装置。现在用的排气处理技术用于高水平的颗粒物质还原，颗粒过滤装置可使用多种已知的排气过滤器结构中的ー种，其已经在从排气中去除颗粒物质方面显示出较高效率。这种排气过滤器结构可包含但不限于陶瓷蜂窝状壁流式过滤器，缠绕或者填充纤维过滤器，开孔泡沫，烧结金属纤维等等。陶瓷壁流式过滤器在汽车应用中已经被广为接受。该排气过滤器结构是这样ー种物理结构，其将颗粒物从排气中除去，结果是，过滤的颗粒物质在排气过滤器结构中的聚积将会具有使得内燃机所经历的且必须由其克服的排气系统中的背压增大的效果。为了解决在排气过滤器结构中由于排气颗粒物的聚集而产生的背压增加，颗粒过滤装置需要进行周期性清洁或再生。汽车应用中颗粒过滤装置的再生大多是自动进行的，由发动机或其他以由发动机以及排气系统传感器产生的信号为基础的控制器控制。再生过程包括提升颗粒过滤装置的排气过滤气结构的温度(主要是通过加热发动机排气)，使之通常超过600°C的温度来燃烧聚积的颗粒物。ー种在排气系统中产生所需的排气温度用于颗粒过滤装置中的排气过滤器结构再生的方法是，将未燃烧的HC输送到位于颗粒过滤装置上游的氧化催化(OC)装置或者输送到位于颗粒过滤装置本身中的氧化催化剂化合物。HC可通过指弓I燃料喷射进入排气系统而被传输到排气系统或者可通过内燃机的过量燃料供给或延迟燃料喷射来实现。其结果是与流动通过排气系统的排气混合的未燃烧HC被氧化催化剂氧化产生放热反应从而提升排气的温度。被加热的排气使得颗粒过滤装置的排气过滤器结构中聚积的颗粒物燃烧。对排气过滤器结构添加氧化催化剂可以帮助降低煤烟和颗粒物的氧化温度，且因此降低所需要的再生温度。结果是増加了颗粒过滤装置的耐用性和降低了 HC的再生要求，因此提高了内燃机的燃料经济性。另外，这种应用于颗粒过滤装置的排气过滤器结构的氧化催化剂对氧化排气中剰余的所有过量HC也很有用，还能帮助还原导致煤烟和颗粒物燃烧的ー氧化碳组分(CO)。已经被研发用来降低在过量氧气中燃烧燃料的内燃机所产生的排气中NOx排放物的水平的技术包含选择性催化还原(SCR)装置。在SCR装置中的SCR催化剂成分优选包含沸石和ー种或多种贱金属组分，比如铁(Fe)，钴(Co)，铜(Cu)或钒(V)，其能在有还原剂如氨(NH3)的情况下有效地转换排气中的NOx成分。设置在SCR装置上游和下游位置的NOx传感器监测NOx转换效率，且还原剂控制系统利用该传感器提供的信息来确定要喷射到排气系统中以供SCR装置使用的NH3量。对于特别用在车辆应用中的排气处理系统而言，空间，费用和性能要求有时需要在单个罐或壳体中设置ー个或多个排气处理装置。例如，SCR装置和PF装置可以封装在一起。在某些情况下，比如底盘认证，为了降低SCR前的热惯性，SCR装置优选设置在PF装置的上游，使之能够被迅速地加热以尽可能快地开始NOx还原。然而，对排气过滤结器构添加氧化催化剂会导致过量的NH3离开SCR装置转化为NOx，这使得下游NOx传感器的NOx传感器读数会使人误解或者不可靠。这样的读数会导致还原剂控制系统不正确地配量NH3 (比如，NOx传感器监测到高量的NOx(源自NH3氧化)将会指令需要更多的NH3)。这将导致甚至更高的NH3漏失等等。另外，NH3是ー种非管制气体，它氧化成类似NOx的管制气体，这是氧化的PF装置不期望的特征。解决该问题的ー个技术方案是将下游的NOx传感器布置在SCR装置和PF装置的基底之间的空间内，利用延伸进入该空间的通气管装置，将从SCR装置离开的排气的一部分转移至NOx传感器。然而，由于在SCR装置的出口面上NH3和NOx浓度的不均匀分布，以及在两个基底之间的有限封装空间，因此难以获得表示通过SCR装置的整个出ロ横截面离开SCR装置的排气的准确且可靠的NOx读书。
技术实现思路
在本专利技术的示例性实施例中，内燃机的排气后处理系统包括排气管道，其与发动机流体连通且被配置成用来接收来自内燃机的排气。选择性催化还原装置包括封装在刚性罐中的流过式基底，其具有与排气管道中的排气流体连通的进口和出口。选择性催化还原 组分设置在流过式基底上，用来在存在氨还原剂的情况下还原排气中的氮氧化物(NOx)。颗粒过滤器装置具有壁流式基底，其配置为过滤排气中的碳和其他颗粒，该过滤器装置布置在刚性罐中并位于选择性催化还原装置的下游。氨投配系统包括控制器，该控制器与位于所述选择性催化还原装置上游的NOx传感器和位于所述颗粒过滤器装置下游的NOx传感器信号通信，所述氨投配系统配置为基于控制器从上游和下游的NOx传感器收集到的信息，喷射氨进入选择性催化还原装置上游的排气中以优化排气中NOx的还原。氨中性氧化催化剂化合物基本上不与排气中的氨反应，其散布在所述颗粒过滤器装置的壁流式基底中且配置为穿过离开所述选择性催化还原装置的排气的氨成分，而几乎没有或没有氨成分转化为N2, N2O 和 NOx。在本专利技术的另ー个示例性实施例中，内燃机排气处理系统的排气处理装置包括选择性催化还原装置，其具有封装在刚性罐中的流过式基底，其具有用干与排气处理系统中的排气流体连通的进口和出口。选择性催化还原组分设置在流过式基底上，用来在存在氨还原剂的情况下还原排气中的氮氧化物(NOx)。颗粒过滤器装置具有壁流式基底，其配置为过滤排气中的碳和其他颗粒物，位于刚性罐内所述选择性催化还原装置的下游。位于所述选择性催化还原装置上游的NOx传感器和位于所述颗粒过滤器装置下游的NOx传感器配置为测量排气中的NOx水平，基本上不与排气中的氨发生反应的氨中性氧化催化剂化合物设置于所述颗粒过滤器装置的壁流式基底中且配置为使得离开所述选择性催化还原装置的排气中的氨成分通过，而几乎没有或没有氨成分转化为N2, N2O和NOx。本专利技术提供了以下技术方案。技术方案I. 一种用于内燃机的排气处理系统，其包括排气管道，其与所述内燃机流体连通并配置为接收来自所述内燃机的排气；选择性催化还原装置，其包括封装在刚性罐中的流过式基底，具有与所述排气管道中的排气流体连通的进口和出口；选择性催化还原组分，其布置于所述流过式基底上，用来在存在氨还原剂的情况下还原所述排气中的氮氧化物(NOx)；颗粒过滤器装置，其具有壁流式基底，配置为过滤所述排气中的碳和其他颗粒物，设置在所述刚性罐内位于所述选择性催化还原装置的下游； 投配系统，其包括与位于所述选择性催化还原装置上游的NOx传感器和位于所述颗粒过滤器装置下游的NOx传感器信号通信的控制器，且配置为基于通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机的排气处理系统，其包括：排气管道，其与所述内燃机流体连通并配置为接收来自所述内燃机的排气；选择性催化还原装置，其包括封装在刚性罐中的流过式基底，具有与所述排气管道中的排气流体连通的进口和出口；选择性催化还原组分，其布置于所述流过式基底上，用来在存在氨还原剂的情况下还原所述排气中的氮氧化物(NOx)；颗粒过滤器装置，其具有壁流式基底，配置为过滤所述排气中的碳和其他颗粒物，设置在所述刚性罐内位于所述选择性催化还原装置的下游；投配系统，其包括与位于所述选择性催化还原装置上游的NOx传感器和位于所述颗粒过滤器装置下游的NOx传感器信号通信的控制器，且配置为基于通过所述控制器从所述上游和下游的NOx传感器收集到的信息将氨喷射到所述选择性催化还原装置上游的排气中以由此优化排气中NOx的还原；和氨中性氧化催化剂化合物，其相对于所述排气中的氨基本上不起反应，散布在所述颗粒过滤器装置的所述壁流式基底中且配置为使得离开所述选择性催化还原装置的排气中的氨成分通过而几乎没有或没有氨转化为NOx。

【技术特征摘要】
2011.04.08 US 13/0830241.一种用于内燃机的排气处理系统，其包括 排气管道，其与所述内燃机流体连通并配置为接收来自所述内燃机的排气； 选择性催化还原装置，其包括封装在刚性罐中的流过式基底，具有与所述排气管道中的排气流体连通的进口和出口； 选择性催化还原组分，其布置于所述流过式基底上，用来在存在氨还原剂的情况下还原所述排气中的氮氧化物(NOx)； 颗粒过滤器装置，其具有壁流式基底，配置为过滤所述排气中的碳和其他颗粒物，设置在所述刚性罐内位于所述选择性催化还原装置的下游； 投配系统，其包括与位于所述选择性催化还原装置上游的NOx传感器和位于所述颗粒、过滤器装置下游的NOx传感器信号通信的控制器，且配置为基于通过所述控制器从所述上游和下游的NOx传感器收集到的信息将氨喷射到所述选择性催化还原装置上游的排气中以由此优化排气中NOx的还原；和 氨中性氧化催化剂化合物，其相对于所述排气中的氨基本上不起反应，散布在所述颗粒过滤器装置的所述壁流式基底中且配置为使得离开所述选择性催化还原装置的排气中的氨成分通过而几乎没有或没有氨转化为NOx。2.如权利要求I的排气处理系统，其中所述选择性催化还原化合物包括沸石和一种或多种贱金属组分，例如铁(Fe)，铜(Cu)或其组合。3.如权利要求I的排气处理系统，其中所述选择性催化还原化合物是钒基/钛基，钼基或其组合。4.如权利要求I的排气处理系统，其中所述氨投配系统进一步包括 还原剂供应罐；和 还原剂喷射器，其与所述还原剂供应罐和所述控制器流体连通，配置为喷射还原剂到所述排气管道中以与所述排气混合，所述还原剂喷射器位于所述选...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·任，R·米塔尔，J·D·马林斯，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：