[發(fā)明專利]內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排出系統(tǒng)及用于該系統(tǒng)中的NOx吸附劑的脫硫工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380018345.3
• 申請(qǐng)日: 2013-03-06
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104246185B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.施密特;E.米歇爾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 德?tīng)柛?guó)際運(yùn)營(yíng)盧森堡有限公司
• 主分類號(hào): F02D41/00
• 分類號(hào): F02D41/00;F02D41/02;F02D41/18;F02D41/40;F01N3/08;F02D41/14
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 周春梅,李濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明大致涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx阱，并且更具體地，涉及這樣的NOx阱的脫硫過(guò)程。

背景技術(shù)

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種機(jī)構(gòu)，用于限制來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氧化亞氮排放物。

眾所周知，氮氧化物（又稱NOx）在稀薄燃燒、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和諸如NOx阱（NOx trap）——又稱NOx吸附器或貧NOx阱（LNT）——的設(shè)備中特別重要，并且為此目的已經(jīng)開(kāi)發(fā)了選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)。

NOx阱通過(guò)在貧燃料條件期間在沸石吸附器中將二氧化氮存儲(chǔ)為硝酸鹽，且在富燃料條件期間將硝酸鹽釋放為氮氧化物和氧氣（其隨后會(huì)轉(zhuǎn)化為N₂和H₂O）來(lái)幫助減少NOx排放物。在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，貧NOx阱常規(guī)地將NOx吸附功能與氧化催化功能相結(jié)合。因而，LNT一般由具有吸附催化材料和氧化催化材料（以提供柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器的功能）的單一殼體構(gòu)成。可替換的構(gòu)造包括設(shè)置在柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器（DOC）下游的NOx阱。

NOx阱顯著地減少了NOx排放物，但具有對(duì)硫中毒的敏感性。確實(shí)，硫存在在燃料和發(fā)動(dòng)機(jī)油中，且趨向于以硫酸鹽SO₄的形式束縛到沸石吸附器上的硝酸鹽位置。因?yàn)榱蛩猁}比硝酸鹽和碳酸鹽更穩(wěn)定，所以硫類物質(zhì)在富燃料再生工藝期間并不釋放，該富燃料再生工藝被執(zhí)行以釋放二氧化碳和氮氧化物，即在對(duì)于NOx吸附器在150到500℃的規(guī)則操作范圍內(nèi)。

已經(jīng)開(kāi)發(fā)了各種工藝以使NOx阱脫硫。一種常規(guī)的手段是控制發(fā)動(dòng)機(jī)，使得典型地通過(guò)在后燃料噴射在流過(guò)富空氣-燃料混合物時(shí)使NOx阱的溫度達(dá)到一般高于600℃的合適溫度。但這里的困難是NOx阱的溫度不應(yīng)升高到可能破壞后者的水平。因此，對(duì)于再生模式，為了限制溫度，在脫硫模式中發(fā)動(dòng)機(jī)操作為使得排出的空氣燃料混合物交替地為貧的和富的。

US7,036,489涉及一種采用車載重整器的NOx阱脫硫工藝，該車載重整器產(chǎn)生氫氣和一氧化碳來(lái)控制在NOx阱處的操作空燃比。

發(fā)明目的

本發(fā)明的目的是提供一種用于NOx吸附器的改進(jìn)的脫硫工藝。

此目的通過(guò)本發(fā)明的工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，用于操作NOx吸附器的脫硫（也稱為去硫）的工藝包括活性階段（active phase），該活性階段包括以下步驟：

- 基于所測(cè)量的空氣流量確定達(dá)到相對(duì)富的目標(biāo)排出空燃比所需要的在后燃料量；

- 確定通過(guò)放熱反應(yīng)在NOx吸附器內(nèi)達(dá)到或保持目標(biāo)脫硫溫度所需要的對(duì)加熱有貢獻(xiàn)的燃料值；

- 計(jì)算目標(biāo)空氣流量，其對(duì)應(yīng)于對(duì)扭矩有貢獻(xiàn)的主燃料數(shù)量連同所述對(duì)加熱有貢獻(xiàn)的燃料值的基本上理論配比（stoichiometric）燃燒所需要的空氣流量；

- 使發(fā)動(dòng)機(jī)噴射所述在后燃料量和所述主燃料數(shù)量，同時(shí)控制空氣流量以滿足所述目標(biāo)空氣流量。

本工藝提供了用于NOx阱的脫硫工藝，其不需要在富和貧的空燃比之間切換以避免過(guò)度加熱，且特別好地適于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。事實(shí)上，本工藝提供了脫硫工藝，其中能夠?qū)Ox阱的溫度穩(wěn)定地保持在給定脫硫溫度范圍內(nèi)的目標(biāo)溫度處，同時(shí)將排出的空燃比保持在富目標(biāo)值處。

為了達(dá)到恒定的目標(biāo)NOx阱溫度和恒定的空燃比這些目標(biāo)，本工藝主要依靠?jī)蓚€(gè)參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)中的空氣流量和在后燃料的數(shù)量。噴射在發(fā)動(dòng)機(jī)中的在后燃料的數(shù)量取決于對(duì)扭矩有貢獻(xiàn)的燃料量和實(shí)際所測(cè)量的空氣流量來(lái)計(jì)算。同時(shí)，控制進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中的空氣流量，以按照理論配比燃燒與對(duì)扭矩有貢獻(xiàn)的燃料相對(duì)應(yīng)的燃料數(shù)量以及對(duì)NOx阱的加熱有貢獻(xiàn)的燃料數(shù)量，此后者的燃料數(shù)量?jī)?yōu)選地基于實(shí)際溫度（測(cè)量的）和期望的溫度來(lái)確定。一旦對(duì)扭矩有貢獻(xiàn)的和對(duì)加熱有貢獻(xiàn)的燃料量已經(jīng)燃燒，則由目標(biāo)、富空燃比引起的剩余燃料被攜帶在缺氧的排出氣體中，因此提供去硫所需要的富空燃比。

NOx阱通常是排出后處理裝置的一部分，其與NOx阱的優(yōu)選地具有與氧化催化轉(zhuǎn)化器相同的氧化功能的氧化催化功能相關(guān)聯(lián)，特別是在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油氧化催化轉(zhuǎn)化器（DOC）的情況下。氧化催化功能現(xiàn)今經(jīng)常與NOx吸附功能結(jié)合在相同的殼體內(nèi)，正如在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的常規(guī)“貧NOx阱”（LNT）那樣——也稱為NOx堆積式催化轉(zhuǎn)化器。可替換地，氧化催化功能能夠設(shè)置為分離設(shè)備，盡管這被認(rèn)為是過(guò)時(shí)的。

但是將理解的是，NOx阱的加熱通過(guò)與氧化催化功能反應(yīng)的對(duì)加熱有貢獻(xiàn)的燃料量來(lái)獲得，該氧化催化功能或者與NOx阱出現(xiàn)在相同的殼體內(nèi)或者出現(xiàn)在NOx阱上游的分離設(shè)備內(nèi)。