[發明專利]SCR催化劑上的氨存儲

有效

• 申請號: 201310542001.4
• 申請日: 2013-11-05
• 公開（公告）號: CN104033217A
• 公開（公告）日: 2014-09-10
• 發明（設計）人: N·辛格;M·J·米勒;A·拉克;P·恰林錢諾德
• 申請（專利權）人: 萬國引擎知識產權有限責任公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N11/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 邢德杰

技術領域

本公開一般涉及氣態燃燒產物流中的氧化氮（NOx）的選擇性催化還原（SCR），尤其涉及用于在一時間間隔上建立通過將氨（NH₃）引入到流中而引起的NOx到氮（N₂）和水（H₂O）的催化轉化的效率與存儲在用于催化轉化流中的NOx的SCR催化劑上的氨的量之間的相關性的系統和方法。

背景技術

一種用于內燃機廢氣后處理的技術利用SCR使得在廢氣中的NOx和引入到SCR催化劑上游的內燃機廢氣系統中的氨（NH₃）之間能夠發生某些化學反應以夾帶廢氣流向其表面上存儲有氨的SCR催化劑。這些反應將NOx轉化成氮（N₂）和水（H₂O），這兩種組分在地球的大氣中是充足的。在某些這些反應中NOx和NH₃是僅有的反應物，而在其它反應中可能存在于廢氣中的氧（O₂）是第三反應物。

將足量的氨引入以維持SCR催化劑的表面上存在氨，其中在SCR催化劑的表面上發生還原NOx的化學反應。

發明內容

可按多種方式中的任何方式來測量引入廢氣系統中的氨的量。但是，該測量結果并不一定等于被消耗的用于還原NOx的氨的量。氨被存儲在SCR催化劑的表面上，并且有些時候，例如當廢氣流開始時，過量的氨被引入用于構建存儲在SCR催化劑上的氨的量。當存儲在SCR催化劑上的氨的量達到SCR催化劑的最大氨存儲容量時，超過還原NOx所需量的任何量的氨不被消耗，而是通過SCR催化劑并進入大氣中。這種過量被稱為氨泄漏。

本公開主題涉及在一時間間隔上建立通過將氨（NH₃）引入到廢氣流中而引起的NOx到氮（N₂）和水（H₂O）的催化轉化的效率與存儲在用于催化轉化流中的NOx的SCR催化劑上的氨的量之間的相關性。

在該時間間隔的開始，存儲在SCR催化劑上的氨的量少于SCR催化劑的最大氨存儲容量。該量可以是零。控制由氨輸送系統引入到廢氣流中的氨的量以構建以SCR催化劑的最大氨存儲容量為目標同時避免氨泄漏的存儲在SCR催化劑上的氨的量。當存儲在SCR催化劑上的氨的量達到SCR催化劑的最大氨存儲容量時，氨的連續引入繼續嘗試在SCR催化劑上構建氨存儲，但是在該點上發生氨泄漏。可由SCR催化劑下游的氨傳感器檢測氨泄漏。

所公開主題的一個一般方面涉及如獨立權利要求1所述的內燃機。

所公開主題的另一個一般方面涉及如獨立權利要求5所述的方法。

所公開主題的另一個一般方面涉及如獨立權利要求9所述的系統。

參考以下作為本公開一部分的附圖，以上發明內容伴隨著在以下具體實施方式中呈現的對本公開的進一步詳細的描述。

附圖說明

圖1是通過與引入廢氣的氨的化學反應利用SCR還原內燃機廢氣中的NOx的內燃機的一般示意圖。

圖2是例示圖1中呈現的NOx還原系統的細節的示圖。

圖3是用于估計在圖2的NOx還原系統中由與NOx的化學反應消耗的還原劑（NH₃）的量的算法的示圖。

圖4是示出在一時間間隔上與時間成函數關系的存儲在SCR催化劑上的氨的量的曲線圖。

圖5是示出在與圖4相同的時間間隔上發生的NOx轉化的效率的曲線圖。

具體實施方式

圖1示出可用于固定或移動應用的代表性內燃機10。例如，內燃機10可以是柴油機，其包括形成許多內燃機汽缸12的結構，其中燃料通過燃料噴射器14噴射到內燃機汽缸12中以與在用于控制空氣從進氣歧管20到相應內燃機汽缸12的進入的汽缸進氣閥18打開時已經通過進氣系統16進入內燃機汽缸12的燃燒室空間中的空氣燃燒。可能存在于當代柴油機的進氣系統中的其它組件（例如渦輪增壓器壓縮器和增壓空氣冷卻器）未被示出。

內燃機10還包括廢氣系統22，其中通過該廢氣系統22將在燃燒室空間中的用于操作內燃機10的所噴射燃料的燃燒所產生的內燃機廢氣輸送至大氣。汽缸排氣閥24控制廢氣從相應內燃機汽缸12進入到排氣歧管26，以通過廢氣系統22進一步輸送。

廢氣系統22包括用于在廢氣進入大氣之前對其進行處理的廢氣后處理系統28。可能存在于當代柴油機的廢氣系統中的其它組件（例如渦輪增壓器渦輪）未被示出。