[发明专利]柴油机排放的SCR冷起动加热系统

说明书

技术领域

本发明涉及排气系统，更具体地是涉及与其相关的排放降低技术。

背景技术

本文提供的背景技术描述的主要目的是描述本发明的背景。背景技 术部分在一定程度上描述了目前指定的发明人的工作，并且描述的特征 并不限制为提交申请时的现有技术，这些描述既不明示也不暗示为与本 发明相反的现有技术。

使用汽车排气系统来过滤和降低氮氧化物(NOx)排放。已经开发 了多种技术来降低NOx排放。这些技术包括使用催化剂的被动方式， 以及诸如电化学催化反应和光催化、等离子和激光技术等的主动方式。 例如，富燃发动机使用三元催化剂来降低NOx排放。三元催化剂一般 是沉积在稳定的氧化铝载体上的贵金属的组合物。三元催化剂与反馈系 统一起工作，该系统引导发动机混合在理想比例下的空气和燃料。通过 控制发动机的空气/燃料比，生成碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO) 从而将NOx和HC转化二氧化碳、水、氢气和/或氮气。

三元催化剂是汽油机的常用NOx降低技术，该技术的NOx还原性 能在有氧气的情况下会迅速恶化。因此，该技术在稀排气下的NOx排 放控制中不起作用。控制稀燃发动机，如在过量氧气下燃烧燃料的柴油 机的NOx排放的方法包括一氧化氮(NO)的催化分解装置和选择性催 化还原(SCR)装置。

柴油机排气中的NOx的分解需要高活化能并由此受到约束。因此， 必须有催化剂以降低该活化能从而有利于分解。已经用到多种催化剂来 分解NOx，包括贵金属、金属氧化物、沸石基催化剂和铜离子交换沸石。

尽管催化剂的使用有助于降低活化能，但是，当前柴油机在起动和 中等负荷运转时倾向于呈现冷的排气温度。这延迟了SCR装置的效能。 SCR装置需要达到一个最低工作温度以有效过滤NOx。通常，直到发动 机起动后几分钟SCR装置才能有效净化排气。

发明内容

因此，提供一种排气系统，该系统包括布置在发动机下游并且将热 能引入发动机排气中的加热元件。选择性催化还原(SCR)装置布置在 加热元件的下游并且过滤排气中的氮氧化物(NOx)。控制模块与加热 元件通信并且根据SCR装置的温度激活该加热元件。

在其它特征中，提供一种柴油机排气系统，该系统包括布置在柴油 机下游并且将热能引入柴油机排气中的加热元件。柴油机氧化催化剂位 于加热元件的下游并且从排气中清除碳氢化合物和一氧化碳中的至少 一者。选择性催化还原(SCR)装置布置在柴油机氧化催化剂的下游并 且过滤排气中的氮氧化物(NOx)。控制模块与加热元件通信并且根据S CR装置的温度向该加热元件供能。

在又一些特征中，提供一种操作排气系统的方法，该方法包括产生 发动机起动信号。根据发动机起动信号激活布置在柴油机下游并且将热 能引入柴油机排气中的电加热催化剂(EHC)。经由位于EHC下游的选 择性催化还原(SCR)装置对排气系统中的氮氧化物(NOx)进行过滤。

从本文的描述将明显看出更多的适用领域。应当理解，本描述和特 定例子只是起到示例的作用而不意图限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图将能更充分理解本发明，其中：

图1是根据本发明的一个实施例的结合了选择性催化还原加热系统 的典型柴油机系统的一个部分的原理框图，该选择性催化还原加热系统 包括电加热催化剂(EHC)和选择性催化还原(SCR)装置；

图2是图1所示典型柴油机系统的另一个部分的原理框图；

图3是根据本发明的一个实施例的放热反应的热流图；和

图4是逻辑流程图，示出了根据本发明的另一个实施例的操作排气 系统的方法。

具体实施方式

下列描述实际上只是举例说明并且决不意图限制本发明、其应用或 用途。为了清楚起见，附图中用相同的附图标记表示相同的元件。本文 所用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种 或多种软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、 组合逻辑电路、和/或其它的提供所述功能的适当部件。本文所用的语句 “A、B和C中的至少一个”应当解释成意味着使用非“异或”的一个逻 辑(A或B或C)。应当理解成一个方法内的步骤可以按不同顺序执行， 只要不改变本发明的原理。