[发明专利]压燃点火发动机的废气后处理系统

说明书

技术领域

本公开涉及压燃点火内燃发动机排放后处理。

背景技术

此部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息。因此，这种陈述并不旨在构成对现有技术的承认。

压燃点火内燃发动机以稀空燃比运行，以实现理想的燃油效率。当存在于发动机进气空气中的氮分子、氧分子在燃烧的高温下离解时，稀燃发动机运行会产生氮氧化物（NO_X）。NO_X的产生速率遵循燃烧过程中的已知关系，例如更高的NO_X产生速率与更高的燃烧温度以及空气分子暴露在更高温度下更长时间相关联。

在后处理装置中，NO_X分子可以被还原为元素氮和氧。已知的后处理装置的功效取决于包括运行温度在内的运行条件，运行温度与废气流温度与发动机空燃比相关联。后处理装置包括当暴露至废气馈给流中的升高的温度和/或污染物时易于损坏或退化的材料。

后处理系统包括催化装置，以产生化学反应，处理废气成分。三元催化装置（TWC）氧化和还原废气成分。NO_X吸附器存储NO_X，其随后可以在特定的发动机运行条件下被解除吸附并还原。已知的策略包括在稀燃运行过程中使用NO_X吸附器存储NO_X排放物，并且随后在富燃发动机运行状态过程中使用TWC将存储的NO_X清除并还原为氮与水。微粒过滤器（DPF）能够移除废气馈给流中的微粒物质，其可以随后被周期性地清除，例如，在高温再生事件过程中。

已知的后处理装置为选择性催化还原装置（SCR）。SCR装置包括催化材料，其促进NO_X与例如氨（NH₃）或尿素的还原剂的反应，以产生氮与水。可以将例如尿素的还原剂喷射入SCR装置上游的废气馈给流中，这需要喷射系统、存储罐以及控制策略。例如NH₃的还原剂可以在特定发动机运行条件过程中产生于SCR装置上游的废气馈给流中。

SCR装置中使用的催化材料包括钛（Ti）上的钒（V）与钨（W）以及包括具有沸石涂层的铁（Fe）或铜（Cu）的基底金属。包括铜的催化材料能够在更低温度下有效工作，但已经示出在更高温度下具有较差的耐热能力。包括铁的催化材料能够在更高温度下工作良好，但在更低温度下具有降低的还原剂存储效率。

已知的SCR装置优选地在150℃至600℃的运行温度范围内运行。温度范围可以根据催化材料改变。运行温度范围可以在更高的发动机载荷运行期间或之后降低。高于600℃的温度可以使得还原剂突破并且退化SCR催化剂，而NO_X处理效率在低于150℃的温度下降低。

发明内容

配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机包括废气后处理。废气后处理系统包括流体耦合在氨选择性催化还原装置上游的催化装置。催化装置包括流体串联耦合的第一、第二、以及第三元件。第一元件包括三元催化元件，第二元件包括NO_X吸附器，第三元件包括氧化催化元件。

本发明还提供了如下方案：

方案1. 一种用于配置成以压燃点火燃烧模式运行的内燃发动机的废气后处理系统，包括：

催化装置，其流体耦合在氨-选择性催化还原装置上游，所述催化装置包括串联地流体耦合的第一、第二以及第三元件；

所述第一元件包括三元催化元件；

所述第二元件包括NO_X吸附器；以及

所述第三元件包括氧化催化元件。

方案2. 根据方案1所述的后处理系统，其中，所述三元催化元件包括涂覆有包括Pd/Al₂O₃的涂层的基底。

方案3. 根据方案1所述的后处理系统，其中，所述NO_X吸附器包括涂覆有包括LaMnO₂与BaO的涂层的基底。

方案4. 根据方案1所述的后处理系统，其中，所述氧化催化元件包括涂覆有包括Rh/CeO₂与Al₂O₃的涂层的基底。

方案5. 一种用于压燃点火内燃发动机的废气后处理系统，所述废气后处理系统基本上包括：