專利名稱：：排氣后處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及排氣后處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：本節(jié)的陳述只是提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。已經(jīng)知道，在稀計(jì)量比(leanofstoichiometry)的空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)能夠提高燃油經(jīng)濟(jì)性，但是會(huì)增多一些廢氣排放物，包括氮氧化物(NOx)。用于稀在計(jì)量比下運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)的已知的后處理系統(tǒng)可包括氧化催化轉(zhuǎn)化器，繼之以其它排氣后處理裝置，包括稀NOx還原催化劑，也稱為稀NOx吸附劑和選擇性催化還原(SCR)催化裝置。已知的三元氧化還原催化轉(zhuǎn)化器(TWC)在理想計(jì)量比的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間起到降低發(fā)動(dòng)機(jī)排出的碳?xì)浠衔?HC)、一氧化碳(C0)和NOx排放物的作用，在稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)期間起到降低HC和C0排放的作用。已知的SCR裝置包括(多種)催化劑材料，催化劑材料促進(jìn)NOx與還原劑-例如氨(NH3)或尿素的反應(yīng)從而生成氮?dú)夂退？梢詫⑦@些還原劑分配到SCR裝置上游的排氣供饋送流中，因而需要分配系統(tǒng)、存儲(chǔ)罐和控制方案。這些存儲(chǔ)罐需要定期進(jìn)行重新填充并且在冷氣候下可能會(huì)凍結(jié)，因而需要額外的加熱器和隔熱操作。已知的后處理系統(tǒng)包括在尿素-SCR催化劑裝置的上游分配N(xiāo)Ox還原劑-例如尿素，從而將NOx還原成N2。將尿素用作還原劑需要尿素分配設(shè)施和用于尿素的車(chē)載監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，并且可能會(huì)由于尿素溶液的較高結(jié)冰點(diǎn)額在冷天氣候下出現(xiàn)問(wèn)題。使用NOx存儲(chǔ)催化劑的系統(tǒng)需要大量催化劑和大量鉬族金屬，連同使用低硫燃油，以便有效地工作。已知的NOx存儲(chǔ)系統(tǒng)需要定期進(jìn)行催化劑再生，催化劑再生包括向排氣饋送流噴射燃油從而形成高溫排氣，并且分配還原劑從而使催化劑的存儲(chǔ)物質(zhì)再生。采用碳?xì)浠衔锏腘Ox選擇性催化還原(HC-SCR)是一種已知的方法，用于在富氧條件下降低NOx排放。離子交換基底金屬沸石催化劑-例如CU-ZSM5在許多汽車(chē)運(yùn)行工況下都沒(méi)有足夠的活性，并且容易因受到硫氧化物和水的影響而劣化。采用鉬族金屬_例如Pt/Al203的催化劑在很窄的溫度區(qū)范圍內(nèi)工作并且對(duì)隊(duì)0生成具有高度選擇性。采用氧化鋁為載體的銀-例如Ag/Al203的催化裝置能夠在稀排氣條件下用多種碳?xì)浠衔镒鳛檫€原劑來(lái)選擇性地還原NOx。已經(jīng)知道，在使用Ag/Al203催化劑的HC-SCR裝置上應(yīng)用包括輕質(zhì)碳?xì)浠衔?例如丙烯、丙烷)和較重質(zhì)燃油成分碳?xì)浠衔?例如辛烷、癸烷)的還原劑來(lái)降低NOx排放。已經(jīng)知道，在較高溫度下，使用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的作為燃燒產(chǎn)物的較輕質(zhì)碳?xì)浠衔锒M(jìn)行的NOx還原能有效地轉(zhuǎn)換NOx排放。已經(jīng)知道，在較低溫度下，使用較重質(zhì)碳?xì)浠衔?例如辛烷、癸烷)和氧化了的碳?xì)浠衔?例如乙醇)而進(jìn)行的NOx還原能有效地轉(zhuǎn)換NOx排放。用于降低稀排氣饋送流中的NOx排放的已知排氣后處理系統(tǒng)包括使用HC-SCR催化劑連同NOx存儲(chǔ)催化劑以及氨-SCR催化劑。在這些系統(tǒng)中，當(dāng)將還原劑(例如HC、C0或H2)分配到排氣饋送流中時(shí)，HC-SCR催化劑會(huì)還原NOx排放的一部分，從而降低NOx存儲(chǔ)催化劑的再生頻率，即，增加在稀空燃比下的工作時(shí)間段。NOx存儲(chǔ)催化劑在發(fā)動(dòng)機(jī)稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)期間吸附NOx分子并且在富燃再生期間產(chǎn)生氨和氮，而氨-SCR催化劑利用在上述再生期間形成的氨來(lái)進(jìn)一步還原稀排氣中的NOx。SCR裝置中使用的已知催化劑材料已經(jīng)包括鈦(Ti)上的釩(V)和鎢(W)。汽車(chē)應(yīng)用包含基底金屬，這些基底金屬包括鐵(Fe)或銅(Cu)，帶有沸石涂層作為催化劑材料。催化劑材料的主要顧慮包括工作溫度范圍、熱耐久性和還原劑存儲(chǔ)效率。對(duì)于汽車(chē)應(yīng)用而言，SCR裝置具有200°C至600°C的優(yōu)選工作溫度范圍，并且該溫度范圍會(huì)隨著所選定的催化劑材料(多種催化劑材料)而改變。工作溫度范圍在較大負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)期間或其后會(huì)增大。高于600°C的溫度會(huì)促成NOx和還原劑的臨界點(diǎn)并且使SCR催化劑劣化，而在低于200°C的溫度下NOx的還原效率會(huì)降低。
發(fā)明內(nèi)容一種內(nèi)燃機(jī)在稀計(jì)量比下運(yùn)轉(zhuǎn)并提供流體連接到排氣后處理系統(tǒng)的排氣饋送流，該排氣后處理系統(tǒng)包括第一選擇性催化反應(yīng)器裝置，該裝置流體連接到氨-選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游。一種運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)的方法包括監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流。該方法還包括確定第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的碳?xì)浠衔颪0X的優(yōu)選比，以便根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流獲得第一選擇性催化反應(yīng)器裝置緊下游的氨的優(yōu)選濃度。在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游分配乙醇-基還原劑，從而在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中獲得碳?xì)浠衔颪0x的優(yōu)選比?，F(xiàn)在將參照附圖通過(guò)舉例的方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣后處理系統(tǒng)的示意圖；以及圖2-9是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)圖表。具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參照這些附圖，其中，所示附圖只是為了解釋某些特定實(shí)施例，而并不是為了對(duì)其進(jìn)行限制，圖1示意性地示出內(nèi)燃機(jī)10、后處理系統(tǒng)45和附屬控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例所構(gòu)造的控制模塊5(CM)。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括在稀空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)的多缸直噴四沖程內(nèi)燃機(jī)。示例性發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)、火花點(diǎn)火直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)以及使用包含稀燃運(yùn)轉(zhuǎn)的燃燒循環(huán)所運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)其它動(dòng)機(jī)構(gòu)造。發(fā)動(dòng)機(jī)10配備有各種傳感裝置，用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，包括構(gòu)造成監(jiān)測(cè)排氣饋送流的排氣傳感器42。優(yōu)選地，該排氣傳感器包括用于生成與排氣饋送流的空燃比相關(guān)的電信號(hào)的裝置，從該信號(hào)可以確定氧含量。排氣傳感器42還可以包括用于生成與排氣饋送流中的NOx濃度的參數(shù)狀態(tài)相關(guān)的電信號(hào)的裝置。替換性地，可以使用作為控制模塊5中的算法執(zhí)行的虛擬傳感裝置作為排氣傳感器的替代品，其中，基于使用其它傳感裝置(未示出)監(jiān)測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定排氣饋送流中的NOx濃度。優(yōu)選地，發(fā)動(dòng)機(jī)10配備有質(zhì)量空氣流量傳感器(未示出)來(lái)測(cè)量進(jìn)氣流量，從而測(cè)量排氣質(zhì)量空氣流量。替換性地或結(jié)合起來(lái)，執(zhí)行算法以便基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、排量和容積效率來(lái)確定通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10的質(zhì)量空氣流量。該控制系統(tǒng)包括控制模塊5，控制模塊5與用于監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10、排氣饋送流和排氣后處理系統(tǒng)45的多個(gè)傳感裝置信號(hào)連通。該控制模塊5操作性地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10和排氣后處理系統(tǒng)45的致動(dòng)器，其中許多都沒(méi)有示出。該控制系統(tǒng)執(zhí)行控制方案-優(yōu)選地包括控制模塊5中的一組控制算法，以便控制發(fā)動(dòng)機(jī)10和排氣后處理系統(tǒng)45。在工作中，如本文所述，該控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)10和排氣后處理系統(tǒng)45的操作并且控制還原劑分配裝置55。優(yōu)選地，控制模塊5包括通用數(shù)字計(jì)算機(jī)，該通用數(shù)字計(jì)算機(jī)包括微處理器或中央處理器、存儲(chǔ)介質(zhì)、高速時(shí)鐘、模擬_數(shù)字轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字_模擬轉(zhuǎn)換電路、輸入/輸出電路和裝置以及適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路，所述存儲(chǔ)介質(zhì)包括非易失性存儲(chǔ)器和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，所述非易失性存儲(chǔ)器包括只讀存儲(chǔ)器和電可編程只讀存儲(chǔ)器?？刂颇K5執(zhí)行控制算法來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)。所述控制算法包括存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的常駐程序指令和標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行它們以提供期望功能。在預(yù)設(shè)循環(huán)期間執(zhí)行這些算法，從而使得每個(gè)算法在每次循環(huán)中都執(zhí)行最少一次。由中央處理器執(zhí)行算法以監(jiān)測(cè)來(lái)自上述傳感裝置的輸入并且執(zhí)行控制程序和診斷程序以控制和監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)10、排氣后處理系統(tǒng)45和致動(dòng)器的工作，包括使用預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)。在進(jìn)行中的發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)運(yùn)行期間，按規(guī)則間隔_例如每3.125,6.25、12.5、25和100毫秒執(zhí)行這些循環(huán)。替換性地，可響應(yīng)于事件的發(fā)生來(lái)執(zhí)行算法。發(fā)動(dòng)機(jī)10被控制以便在優(yōu)選空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)從而獲得與駕駛員需求相關(guān)的性能參數(shù)、耗油量、排放和駕駛性能，對(duì)進(jìn)氣流量進(jìn)行控制從而獲得優(yōu)選的空燃比。排氣后處理系統(tǒng)45流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣歧管從而控制和處理排氣饋送流。排氣后處理系統(tǒng)45包括流體串聯(lián)的多個(gè)后處理裝置。優(yōu)選地，排氣后處理系統(tǒng)45包括第一選擇性催化反應(yīng)器裝置，第一選擇性催化反應(yīng)器裝置與第二選擇生催化反應(yīng)器裝置流體串聯(lián)。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，有第一、第二、第三和第四后處理裝置50、60、70和80。在圖1所示的實(shí)施例中，第一后處理裝置50包含氧化催化劑，第二后處理裝置60包括第一選擇性催化反應(yīng)器裝置，第三后處理裝置70包括第二選擇性催化反應(yīng)器裝置，第四后處理裝置80包括催化微粒捕集器，但是，本文所述的原理并不因此受到限制。第一、第二、第三和第四后處理裝置50、60、70和80被組裝到單獨(dú)的結(jié)構(gòu)中，這些單獨(dú)的結(jié)構(gòu)流體相連并且組裝到發(fā)動(dòng)機(jī)室和汽車(chē)底部中，一個(gè)或多個(gè)傳感裝置位于它們之間。替換性地，第一和第二后處理裝置50、60被組裝到第一結(jié)構(gòu)中，第二和第三后處理裝置70、80被安置在第二結(jié)構(gòu)中。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想出其它組裝配置。第一傳感裝置52在第二后處理裝置60的上游，優(yōu)選地用于監(jiān)測(cè)第一后處理裝置50下游的排氣饋送流的溫度。第一傳感裝置52生成與進(jìn)入第二后處理裝置60-即進(jìn)入第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的排氣饋送流的溫度相關(guān)的信號(hào)。第二傳感裝置62在第三后處理裝置70的上游，優(yōu)選地用于監(jiān)測(cè)排氣饋送流的組分例如NOx濃度。第二傳感裝置62生成與排氣饋送流的NOx濃度或其它參數(shù)(例如NH3)相關(guān)的信號(hào)。替換性地，第二傳感裝置62包含作為控制模塊5中的算法執(zhí)行的虛擬傳感裝置并且用作排氣傳感器的替代品，其中，根據(jù)使用其它傳感裝置(未示出)監(jiān)測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)確定排氣饋送流中的NOx濃度。在第三后處理裝置70的下游設(shè)置有第三傳感裝置72，優(yōu)選地用于監(jiān)測(cè)排氣饋送流的組分例如NOx濃度。第三傳感裝置72生成與排氣饋送流中的NOx濃度或其它排氣組分相關(guān)的信號(hào)。第一、第二和第三傳感裝置52、62、72都信號(hào)性地連接到控制模塊5。排氣后處理系統(tǒng)45包括還原劑分配裝置55，還原劑分配裝置55具有流體連接到還原劑供給系統(tǒng)(還原劑供給)57的分配機(jī)構(gòu)和噴嘴(未示出)，該還原劑供給系統(tǒng)優(yōu)選地包含乙醇基還原劑。在一個(gè)實(shí)施例中，該還原劑供給系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器(未示出)，其中存儲(chǔ)還原劑材料，經(jīng)由還原劑分配裝置55將這些還原劑材料分配到排氣饋送流中。在一個(gè)實(shí)施例中，乙醇基還原劑的供給來(lái)自燃油箱(未示出)，該燃油箱包含向內(nèi)燃機(jī)10提供動(dòng)力的乙醇基燃油。還原劑分配裝置55的噴嘴插在第二后處理裝置60的上游-即第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游的排氣系統(tǒng)45內(nèi)。還原劑分配裝置55由控制模塊5控制從而將乙醇基還原劑的質(zhì)量流率分配到排氣饋送流中。替換性地，在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置直接流體連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10而沒(méi)有居間設(shè)置氧化催化裝置的系統(tǒng)中，能夠省略還原劑分配裝置55，并且通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴油器分配乙醇基還原劑從而在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的排氣沖程將燃料噴入燃燒室中，這些部件都未示出。每個(gè)排氣后處理裝置50、60、70和80都包含采用具有多種性能的技術(shù)來(lái)處理排氣饋送流的組分的裝置，這些技術(shù)包含氧化、選擇性催化還原、還原劑計(jì)量和微粒捕集?？梢詾樘囟ㄓ猛敬_定每個(gè)排氣后處理裝置50、60、70和80的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)_例如體積、空速比、孔密度、涂層密度和金屬負(fù)載，并且可由本領(lǐng)域技術(shù)人員確定。這些排氣后處理裝置50、60、70和80使用已知的管道和接頭流體串聯(lián)。優(yōu)選地，第一后處理裝置50包括氧化催化裝置，優(yōu)選地包含堇青石載體，該載體包含多個(gè)流體流通通道，涂有包含一種或多種鉬族金屬-例如鉬或鈀的氧化鋁基涂層。在一個(gè)實(shí)施例(未示出)中，可以省略第一后處理裝置50。在一個(gè)實(shí)施例中，第二后處理裝置60包含第一、乙醇_選擇性催化反應(yīng)器裝置，優(yōu)選地是堇青石載體，該載體包含覆有涂層的多個(gè)流體流通通道。在一個(gè)實(shí)施例中，優(yōu)選涂層使用銀-氧化鋁(Ag-Al)作為催化劑材料并且包含支撐在氧化鋁上的3%重量百分比的Ag20。在一個(gè)實(shí)施例中，第三后處理裝置70包含第二、氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置，優(yōu)選地是堇青石載體，該載體包含覆有涂層的多個(gè)流體流通通道。優(yōu)選涂層包含沸石基涂層，該涂層包含一種或多種金屬，例如，鐵(Fe)、銅(Cu)、釩(V)、鎢(W)和鈦(Ti)。優(yōu)選地，第四后處理裝置80包含氨逸出催化裝置，優(yōu)選為堇青石載體，該載體包含覆有氧化鋁基涂層的多個(gè)流體流通通道，該涂層包含一種或多種鉬族金屬-例如Pt、Pd和Rh，具有對(duì)氨和其它排氣饋送流組分進(jìn)行氧化的作用。第四后處理裝置80包含與微粒捕集器相結(jié)合的第二氧化催化劑。應(yīng)當(dāng)理解，第四后處理裝置80包括單獨(dú)的或組合形式的其它排氣后處理裝置，這些裝置包括催化或非催化微粒捕集器、空氣泵、外部加熱裝置、硫捕集器、磷捕集器、選擇性還原裝置以及其它裝置，這取決于特定用途的具體要求和工作特性。優(yōu)選的還原劑包括乙醇基還原劑，乙醇基還原劑包括部分氧化的碳?xì)浠衔?，例如乙醇。在低的排氣饋送流溫度下，在有Ag/Al203的情況下，乙醇基還原劑能夠降低NOx排放。乙醇-SCR還可以將一些NOx排放轉(zhuǎn)變成氨。乙醇基還原劑可以從車(chē)載燃油中獲得，例如含乙醇的燃油，如E85，E85是含有70-85%乙醇的乙醇/汽油混合物。優(yōu)選地，控制系統(tǒng)使內(nèi)燃機(jī)10工作在稀計(jì)量比的空燃比下，同時(shí)監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和排氣饋送流。優(yōu)選地，排氣饋送流的監(jiān)測(cè)參數(shù)包含第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的入口溫度、排氣饋送流的質(zhì)量流率以及排氣饋送流中的NOx、氨和氧的濃度。優(yōu)選地，這些參數(shù)由控制系統(tǒng)用來(lái)計(jì)算在特定工作條件下用于NOx還原的優(yōu)選HCVNOx比。這個(gè)HCVNOx比被定義為主要成分為C1的已分配燃油量除以入口NOx濃度。舉例來(lái)說(shuō)，包含1個(gè)百萬(wàn)分之一(PPm)蒸發(fā)柴油的還原劑具有大約14個(gè)碳原子。因此，排氣饋送流中帶有IOOppm的入口NOpHC1NOx比為101，就需要分配10X100/14=71ppm的柴油。舉例來(lái)說(shuō)，包含Ippm蒸發(fā)乙醇的還原劑具有約2個(gè)碳原子。因此，排氣饋送流中帶有IOOppm的入口N0X，HC1NOx比為10，就需要分配10X100/2=500ppm的乙醇?？梢源_定排氣饋送流中的優(yōu)選HC1NOxK，這樣就獲得第一選擇性催化反應(yīng)器裝置-即第二后處理裝置60下游的優(yōu)選氨濃度。根據(jù)內(nèi)燃機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)和排氣饋送流確定優(yōu)選的HC1NOx比。還原劑分配裝置55由控制模塊5控制從而將與排氣饋送流中的優(yōu)選的HC1NOx比相對(duì)應(yīng)的乙醇基還原劑的質(zhì)量流率分配到第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中。因此，在第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置_即第二和第三排氣后處理裝置60和70上有實(shí)時(shí)的和同步的NOx還原。在稀排氣條件下發(fā)生NOx還原而不用濃排氣饋送流工作生成氨并且不需要使用鉬族金屬。優(yōu)選地，在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置即第二后處理裝置60中有足夠的NOx還原，從而有相似數(shù)量的NOx和氨離開(kāi)包含銀-氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的第一選擇性催化反應(yīng)器裝置。離開(kāi)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的優(yōu)選的氨NOx比優(yōu)選為接近理論的氨NOx比，從而在最少或無(wú)氨逸出的情況下實(shí)現(xiàn)NOx還原。圖2-9示出了數(shù)據(jù)圖表，它們描述了操作根據(jù)參照?qǐng)D1解釋和描述的系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理系統(tǒng)的實(shí)施例的表征性結(jié)果。后處理系統(tǒng)45的實(shí)施例包括第一選擇性催化反應(yīng)器裝置，該第一選擇性催化反應(yīng)器裝置包含乙醇_選擇性催化反應(yīng)器裝置，其使用銀_氧化鋁作為催化材料并且包含支撐在氧化鋁上的3%重量百分比的Ag20。第二選擇性催化反應(yīng)器裝置包含氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置，其使用Cu-沸石作為催化材料。該催化材料支撐在400個(gè)孔道/平方英寸的堇青石整體載體上。在測(cè)試之前，這些選擇性催化反應(yīng)器裝置采用空氣和10%的水在650°C下進(jìn)行了16個(gè)小時(shí)的熱水時(shí)效處理。這些數(shù)據(jù)圖表包含通過(guò)在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游選擇性地分配乙醇基還原劑和通過(guò)在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游選擇性地分配模擬柴油還原劑獲得的結(jié)果。這些數(shù)據(jù)圖表中所描述的結(jié)果的得出是使用實(shí)驗(yàn)室用反應(yīng)器，使模擬排氣饋送流流過(guò)第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置。后處理系統(tǒng)裝配有適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，包括用于確定排氣中的O2濃度的磁壓式排氣分析器、用于確定進(jìn)入和離開(kāi)第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置的NOx和氨濃度級(jí)的傅里葉變換紅外光譜儀以及用于確定可轉(zhuǎn)換成催化劑空速(SV)的排氣流量的流量計(jì)。空速代表第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置中的一個(gè)的每單位體積內(nèi)的體積形式的排氣饋送速度，并且其單位是小時(shí)的倒數(shù)OT1)。在模擬排氣饋送流中，基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室條件包括下列標(biāo)準(zhǔn)氣體6%的02、5%的C02、5%的H20、750ppm的C0、250ppm的H2以及400ppm的NO。乙醇和模擬柴油的混合物用作NOx還原劑，該混合物包含η-十二烷(67%的體積百分比，長(zhǎng)鏈烷)和m-二甲苯(33%的體積百分比，芳烴)的體積混合物。將空速效應(yīng)以及02、NOx和HC的濃度效應(yīng)計(jì)算為催化劑入口溫度的函數(shù)。表I示出了參照導(dǎo)入乙醇作為還原劑的圖2-9所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的催化劑入口溫度、NOx濃度和空速的數(shù)值，這些值對(duì)應(yīng)于所標(biāo)記的低和高狀態(tài)。這些數(shù)值是近似值。表I<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>然后使用結(jié)合了這些變量的低、中和高值的已知模型確定進(jìn)入第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的乙醇的優(yōu)選入口濃度，該濃度表示為催化劑入口HC1NOx比，這是在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的出口處獲得相同(即理論)濃度的NOx和氨所需要的。構(gòu)造一種控制乙醇基還原劑進(jìn)入第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的入口濃度的示例性操作方案。這包括用于這些變量的低和高范圍的HC1NOx濃度的優(yōu)選范圍。例如，對(duì)于本實(shí)施例而言，低溫工作范圍限定在300與375°C之間，高溫工作范圍限定在375與450°C之間。在表IIA和IIB中示出了該示例性操作方案。表IIA和IIB示出了HC/NOx的優(yōu)選范圍，從而在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置之后獲得相同(即，理論)濃度的NOx和氨，其中結(jié)合了參照表I描述的該實(shí)施例的第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的排氣溫度、入口NOx濃度以及空速的低和高范圍。表IIA<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>表IIB<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>例如，當(dāng)?shù)谝贿x擇性催化反應(yīng)器裝置的入口溫度在300至375°C的范圍內(nèi)、入口NOx濃度在100至250ppm的范圍內(nèi)并且空速在5000至12，OOOtT1的范圍內(nèi)時(shí)，在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置之后獲得相同(即，理論)濃度的NOx和氨所需的HC1NOx的范圍是5.01至9.21。這些高和低范圍可以根據(jù)需要被進(jìn)一步細(xì)分，從而在構(gòu)造成根據(jù)本文所述的系統(tǒng)運(yùn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)10和后處理系統(tǒng)45的實(shí)施例的有效控制和工作所需的較窄變化范圍內(nèi)確定優(yōu)選的HC1NOx0圖2用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置-即Ag-Al催化劑的NOx轉(zhuǎn)化率(％)，該轉(zhuǎn)化率被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的SV是12，7501Γ1，排氣饋送流包含10%的氧、5%的吐0、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和IOOppm的NO。對(duì)于輕負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用測(cè)試狀態(tài)，431ppm的乙醇還原劑流量產(chǎn)生近8.6的HC1NOx0此外，還示出了排氣饋送流，其中包含6%的氧、5%的H20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2、400ppm的N0，其中，SV是25，5001Γ1。對(duì)于重負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用測(cè)試狀態(tài)，1724ppm的乙醇還原劑流量提供近8.6的HC1NOx范圍。圖3用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的NOx轉(zhuǎn)化率(％)，該轉(zhuǎn)化率被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的SV是12，δΟΙΓ1，排氣饋送流包含10%的氧、5%的Η20、5%的C02、750ppm的CO、250ppm的H2和IOOppm的NO。對(duì)于輕負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用測(cè)試狀態(tài)，79ppm的模擬柴油還原劑流量產(chǎn)生近8.4的HC1NOx比。此外，還示出了排氣饋送流，其中包含6%的氧、5%的氏0、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的N0，其中，SV是25，5001Γ1。對(duì)于重負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用測(cè)試狀態(tài)，模擬柴油還原劑的316ppm還原劑流量提供近8.4的HC1NOx比。圖4用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的產(chǎn)物CH3CHO,NH3>HCN、N2O和N2(N2(calc)=[inN0-。ut(N0+N02+NH3+HCN+2xN20)]/2}(ppm)，這些產(chǎn)物被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，SV是25，δΟΟΙΓ1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的Η20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的N0。乙醇還原劑的1724ppm還原劑流量提供近8.6的HC1NOx比。圖5用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的產(chǎn)物CH3CHO,NH3>HCN、N2O和N2(N2(calc)=[inN0-。ut(N0+N02+NH3+HCN+2xN20)]/2}(ppm)，這些產(chǎn)物被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，SV是25，δΟΟΙΓ1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的Η20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的N0。模擬柴油還原劑的316ppm還原劑流量提供近8.4的HC1NOx比。圖6用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的產(chǎn)物CH3CHO,NH3>HCN、N2O和N2(N2(calc)=[inN0-。ut(N0+N02+NH3+HCN+2xN20)]/2}(ppm)，這些產(chǎn)物被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，SV是12，7501^，排氣饋送流包含10%的氧、5%的H20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和IOOppm的N0。43Ippm的乙醇還原劑的還原劑流量提供近8.6的HC1NOx比。圖7用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的NOx(包含N(HNO2)和NH3(ppm)，它們被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，SV是25，5001Γ1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的H20,5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的N0。乙醇基還原劑的可變還原劑流量數(shù)值提供2.2,4.3和8.6的HC1NOx比。斜紋區(qū)域(M)表示進(jìn)入下游的氨-SCR催化劑的NOx和NH3期望濃度(ppm)，這可通過(guò)2.2與4.3之間的HC1NOx比獲得。圖8用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置(僅有HCSCR)的NOx轉(zhuǎn)化率(％)，該轉(zhuǎn)化率被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，SV是25，5001Γ1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的H20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2禾口400ppm的NO。乙醇還原劑的1724ppm還原劑流量提供近8.6的HC1NOx比。此外，測(cè)試結(jié)果還示出了穿過(guò)第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置(HC+NH3SCR)的NOx轉(zhuǎn)化率(％)，該轉(zhuǎn)化率被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，經(jīng)過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的SV是25，SOOh-1,經(jīng)過(guò)第二選擇性催化反應(yīng)器裝置的SV是60，OOOtT1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的H20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的NO。還示出了提供與經(jīng)過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置觀測(cè)到的NOx轉(zhuǎn)化率值相等的乙醇基還原劑的可變還原劑流量數(shù)值。圖9用圖表描述了測(cè)試結(jié)果，其中示出了穿過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置(僅有HCSCR)的產(chǎn)物CH3CHO和NH3(ppm)，這些產(chǎn)物被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，SV是25，5001Γ1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的H20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的N0。乙醇還原劑的1724ppm還原劑流量提供近8.6的HC1NOx比。此外，測(cè)試結(jié)果還示出了穿過(guò)第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置(HC+NH3SCR)的產(chǎn)物CH3CHO和NH3(ppm)，這些產(chǎn)物被繪制成催化劑平均溫度(C)的函數(shù)，其中，經(jīng)過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的SV是25，SOOh-1,經(jīng)過(guò)第二選擇性催化反應(yīng)器裝置的SV是60，OOOh—1，排氣饋送流包含6%的氧、5%的H20、5%的C02、750ppm的C0、250ppm的H2和400ppm的N0。還示出了提供與經(jīng)過(guò)第一選擇性催化反應(yīng)器裝置觀測(cè)到的NOx轉(zhuǎn)化率值相等的乙醇基還原劑的可變還原劑流量數(shù)值。參照?qǐng)D2-9給出的數(shù)據(jù)結(jié)果表明，示例性的第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的NOx轉(zhuǎn)化率受到還原劑類型和催化劑進(jìn)行測(cè)試的條件的影響。在輕負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用(即，較低SV、較低NO濃度、較高O2濃度)的運(yùn)行狀態(tài)下，對(duì)于柴油和乙醇這兩種還原劑，都能觀測(cè)到良好的低溫(250-400°C)Ν0χ轉(zhuǎn)化性能。然而，在重負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用(即，較高SV、較高NO濃度、較低O2濃度)的運(yùn)行狀態(tài)下，只有乙醇基還原劑對(duì)NOx轉(zhuǎn)化率顯示出寬的溫度窗口。然而，優(yōu)選的催化劑性能除了限制期望產(chǎn)物-氮(N2)的生成之外，還限制非期望的反應(yīng)副產(chǎn)物的生成。在使用乙醇基還原劑(見(jiàn)圖4)和柴油(見(jiàn)圖5)作為還原劑的重負(fù)荷測(cè)試狀態(tài)下，氨(NH3)和乙醛(CH3CHO)的生成非常顯著，特別是在使用乙醇做還原劑的時(shí)候。盡管如圖5所示在使用柴油做還原劑的時(shí)候以及如圖6所示在輕負(fù)荷汽車(chē)應(yīng)用的運(yùn)行狀態(tài)下使用乙醇做還原劑的時(shí)候，形成較少量的氨，本文所述的控制方案仍然適用。另一實(shí)施例可包括分配大量氫到第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中。另一實(shí)施例可包括控制第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中的氧。根據(jù)所述控制方案構(gòu)造的發(fā)動(dòng)機(jī)10和排氣后處理系統(tǒng)45的工作實(shí)施例可以形成對(duì)期望反應(yīng)產(chǎn)物_即氮的改進(jìn)的選擇性。與運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣后處理系統(tǒng)相關(guān)的結(jié)果提供了設(shè)計(jì)考慮因素，用于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大氣流和與發(fā)動(dòng)機(jī)最大氣流相關(guān)的對(duì)應(yīng)空速確定第一、銀-氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的優(yōu)選容積。對(duì)于選定的發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣后處理系統(tǒng)，乙醇基還原劑的使用可以被最小化。本發(fā)明已經(jīng)描述了某些優(yōu)選實(shí)施例及其改型。在閱讀并理解了說(shuō)明書(shū)的基礎(chǔ)上，可以想到其它更多的改型和替代方案。因此意味著，本發(fā)明不受用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選模式所公開(kāi)的特定實(shí)施例(多個(gè)實(shí)施例)的限制，而是，本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例.權(quán)利要求一種在稀計(jì)量比下運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)并提供流體連接到排氣后處理系統(tǒng)的排氣饋送流的方法，所述排氣后處理系統(tǒng)包括流體連接到氨-選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的第一選擇性催化反應(yīng)器裝置，該方法包括監(jiān)測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流；確定所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的碳?xì)浠衔颪Ox的優(yōu)選比，以便根據(jù)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流獲得所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置緊下游的氨的優(yōu)選濃度；以及在所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游分配乙醇-基還原劑，從而在所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中獲得碳?xì)浠衔颪Ox的優(yōu)選比。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，氨的優(yōu)選濃度對(duì)應(yīng)于所述氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的氨N0x的優(yōu)選比。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的氨N0x的優(yōu)選比包括基本相同的NOx濃度和氨濃度。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)和所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流包括確定所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的NOx濃度、溫度和質(zhì)量流量，該方法還包括確定所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的空速；并且其中，在所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游分配乙醇-基還原劑包括根據(jù)所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的NOx濃度和溫度以及所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的空速來(lái)控制所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的乙醇-基還原劑的質(zhì)量流量。5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，確定所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的碳?xì)浠衔颪0x的優(yōu)選比包括確定所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的碳?xì)浠衔颪0x的優(yōu)選比，以便在所述氨-選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游獲得基本相同的NOx濃度和氨濃度，所述NOx濃度和氨濃度對(duì)應(yīng)于所述第一選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的NOx濃度、溫度和質(zhì)量流量。6.一種在稀空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)內(nèi)燃機(jī)的方法，包括將排氣后處理系統(tǒng)流體連接到所述內(nèi)燃機(jī)的排氣饋送流，該排氣后處理系統(tǒng)包括流體連接到氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置；確定所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的NOx濃度；確定所述銀-氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的碳?xì)浠衔颪0x的優(yōu)選比，以便在所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的緊下游的排氣饋送流中獲得基本相同的NOx濃度和氨濃度；以及在所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的上游分配還原劑，從而在所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中獲得碳?xì)浠衔颪0x的優(yōu)選比。7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的上游分配還原劑包括分配乙醇-基還原劑。8.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括監(jiān)測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)和所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流，從而確定所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流中的NOx濃度、所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的溫度以及所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的質(zhì)量流量，確定所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的空速，該空速對(duì)應(yīng)于所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的質(zhì)量流量；并且其中，在所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的上游分配還原劑包括根據(jù)所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的排氣饋送流的NOx濃度和溫度以及所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置的空速來(lái)控制所述銀_氧化鋁催化反應(yīng)器裝置上游的乙醇_基還原劑的質(zhì)量流量。9.一種裝置，包括內(nèi)燃機(jī)，其構(gòu)造成在稀計(jì)量比下運(yùn)轉(zhuǎn)并且提供排氣饋送流；排氣后處理系統(tǒng)，其流體連接到所述內(nèi)燃機(jī)以接收排氣饋送流，所述排氣后處理系統(tǒng)包括流體連接到氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置上游的乙醇_選擇性催化反應(yīng)器裝置和構(gòu)造成在所述乙醇_選擇性催化反應(yīng)器裝置上游分配乙醇_基還原劑的還原劑分配系統(tǒng)；控制系統(tǒng)，其信號(hào)性且操作性地連接到所述內(nèi)燃機(jī)和所述排氣后處理系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)構(gòu)造成監(jiān)測(cè)所述內(nèi)燃機(jī)和所述排氣后處理系統(tǒng)并且控制所述還原劑分配系統(tǒng)以在所述乙醇_選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游分配乙醇_基還原劑，從而在所述乙醇_選擇性催化反應(yīng)器裝置的下游和所述氨-選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游獲得氨N0x的優(yōu)選比。10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述乙醇-選擇性催化反應(yīng)器裝置包括覆有銀_氧化鋁催化劑的流體流通的載體。11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中，所述銀_氧化鋁催化劑包含支撐在氧化鋁涂層上的3%重量百分比的Ag20催化劑。12.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中，所述氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置包括覆有銅_沸石催化劑的流體流通的載體。13.如權(quán)利要求9所述的裝置，還包括還原劑分配系統(tǒng)，所述還原劑分配系統(tǒng)用于以一個(gè)HC1NOx比將乙醇還原劑分配到排氣饋送流中，從而在所述乙醇-選擇性催化反應(yīng)器裝置的下游和所述氨_選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游的排氣饋送流中獲得基本相同的NOx濃度和氨濃度。全文摘要本發(fā)明涉及排氣后處理系統(tǒng)。一種連接到在稀計(jì)量比下運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)包括第一和第二選擇性催化反應(yīng)器裝置。確定碳?xì)浠衔颪Ox的優(yōu)選比從而在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的緊下游獲得氨的優(yōu)選濃度。在第一選擇性催化反應(yīng)器裝置的上游分配乙醇-基還原劑。文檔編號(hào)F01N3/20GK101818678SQ20101010707公開(kāi)日2010年9月1日申請(qǐng)日期2010年1月29日優(yōu)先權(quán)日2009年1月30日發(fā)明者S·J·施米格,T·M·斯洛亞恩申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司