[發(fā)明專利]固定式富燃發(fā)動機中用于同時排放控制的后處理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410096788.0
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN104047682A
• 公開（公告）日: 2014-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: M.N.德瓦拉康達
• 申請（專利權(quán)）人: 通用電氣公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/28;F01N3/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 肖日松;嚴志軍

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體涉及對內(nèi)燃機的排放控制，并且更特別地，涉及固定式富燃發(fā)動機中用于同時排放控制的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

內(nèi)燃機以一方式理想地運行，使得燃燒混合物包含處于化學(xué)計量式燃燒反應(yīng)(即，燃料完全燃燒的情況)所需的確切相對比例的空氣和燃料。富燃發(fā)動機可按燃料或略微過多的燃料的化學(xué)計量量運行，而貧燃發(fā)動機按與化學(xué)計量燃燒所需的量相比超量的氧(O₂)運行。處于貧燃模式的內(nèi)燃機的運行可降低節(jié)流損失，而且可利用更高的壓縮比，從而提供性能和效率的改進。富燃發(fā)動機具有相對簡單、可靠、穩(wěn)定和良好地適應(yīng)變化負載的好處。富燃發(fā)動機還可具有更低的氧化氮排放物，但代價是增加其它化合物的排放物。

為了符合排放標準，許多富燃內(nèi)燃發(fā)動機都利用催化器，諸如非選擇性催化還原(NSCR)子系統(tǒng)(常被稱為三向催化器)。催化器可減少氧化氮NO和NO₂(統(tǒng)稱為NO_x)、一氧化碳(CO)、氨(NH₃)、甲烷(CH₄)、其它易揮發(fā)的有機化合物(VOC)和其它化合物的排放物和排放成分，這是通過將這樣的排放成分轉(zhuǎn)換成更少毒性的物質(zhì)。在催化構(gòu)件中使用催化化學(xué)反應(yīng)來執(zhí)行這個轉(zhuǎn)換。催化器可具有高還原效率，而且可提供滿足排放標準的經(jīng)濟手段(通常按照每制動馬力小時的排放物的克(g/bhp-hr)來表示)。單獨的催化構(gòu)件或裝置可包括在富燃發(fā)動機的排氣路徑中，以轉(zhuǎn)換不同的排放成分。例如，一個催化構(gòu)件可轉(zhuǎn)換一氧化碳和NO_x，而另一個可轉(zhuǎn)換氨和甲烷。

在氧化過程中，可能需要用后續(xù)的催化器進一步轉(zhuǎn)換由催化構(gòu)件產(chǎn)生的最終物質(zhì)。例如，催化構(gòu)件可將由發(fā)動機產(chǎn)生的一氧化碳和NO_x轉(zhuǎn)換成氨，然后氨可被另一個催化構(gòu)件轉(zhuǎn)換。在富燃發(fā)動機中，控制一氧化碳和NO_x排放提出了許多挑戰(zhàn)，其中之一是在允許催化構(gòu)件最佳地執(zhí)行的空氣/燃料比例的運行窗口內(nèi)運行發(fā)動機，從而使排放物減少到最大可行程度。空氣/燃料比例窗口相對較窄，因而妨礙在將減少NO_x排放物的更富燃燒下運行發(fā)動機的能力。

發(fā)明內(nèi)容

在示例性非限制性實施例中，催化系統(tǒng)可包括三向催化器，三向催化器可接收來自發(fā)動機的排氣，并且將排氣轉(zhuǎn)換成第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。氨泄漏催化器(ammonia?slip?catalyst)可接收第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。烴氧化催化器可接收第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第三經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。

在另一個示例性非限制性實施例中，公開一種方法，其用于在三向催化器處接收來自發(fā)動機的排氣，并且將排氣轉(zhuǎn)換成第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。氨泄漏催化器可接收第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。烴氧化催化器可接收第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第三經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。

在另一個示例性非限制性實施例中，發(fā)動機可包括產(chǎn)生排氣的內(nèi)燃構(gòu)件。三向催化器可接收排氣，并且將排氣轉(zhuǎn)換成第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。氨泄漏催化器可接收第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。烴氧化催化器可接收第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第三經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。

一種系統(tǒng)，包括：

三向催化器，其接收來自發(fā)動機的排氣，并且將排氣轉(zhuǎn)換成第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣；

氨泄漏催化器，其接收第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣；以及

烴氧化催化器，其接收第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣，并且將第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第三經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。

優(yōu)選地，還包括將空氣噴射到第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣中的空氣噴射構(gòu)件。

優(yōu)選地，還包括將空氣噴射到第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣中的空氣噴射構(gòu)件。

優(yōu)選地，氨泄漏催化器包括貴金屬填料和沸石涂層。

優(yōu)選地，貴金屬填料包括鉑或鈀中的至少一個。

優(yōu)選地，氨泄漏催化器將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣中的一氧化碳轉(zhuǎn)換成二氧化碳。

優(yōu)選地，氨泄漏催化器將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣中的氨轉(zhuǎn)換成氮。

一種方法，包括：

在三向催化器處接收來自發(fā)動機的排氣；

在三向催化器處，將排氣轉(zhuǎn)換成第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣；

在氨泄漏催化器處接收第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣；

在氨泄漏催化器處，將第一經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣；

在烴氧化催化器處接收第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣；以及

在烴氧化催化器處，將第二經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣轉(zhuǎn)換成第三經(jīng)轉(zhuǎn)換排氣。