[发明专利]用于还原剂产生的专用发动机气缸的使用

说明书

本申请涉及用于还原剂产生的专用发动机气缸的使用。一种系统包括发动机，该发动机包括多个气缸。第一进气节气门定位于多个气缸中的第一组气缸的上游。第一进气节气门以第一流量向第一组气缸提供空气，以便在第一组气缸中产生贫空气/燃料混合物。第二进气节气门定位于在多个气缸中所包括的第二组气缸的上游，并与第一进气节气门平行。第二进气节气门以第二流量向第二组气缸提供空气，以便在第二组气缸中产生富空气/燃料混合物。

本申请是申请日为2016年11月21日，申请号为201680070420.4，发明名称为“用于还原剂产生的专用发动机气缸的使用”的申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求享有于2015年12月3日提交的美国专利申请第14/958,558号的优先权的权益，并且其内容通过引用以其整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及操作内燃(IC)发动机的系统和方法以及用于与IC发动机一起使用的后处理系统。

背景

废气后处理系统用于接收并且处理由IC发动机产生的废气。由对燃料(诸如，汽油、柴油、液化石油气(LPG)、乙醇、天然气和/或双燃料变种)操作的IC发动机所产生的废气包括NOx气体、一氧化碳(CO)和/或未燃烧的碳氢化合物，这些废气必须在其被排放到环境之前被中和。用于处理由在化学计量条件下操作的这种IC发动机产生的废气的后处理系统，通常包括被构造成有效分解包含在废气中的NOx气体、CO和未燃烧的碳氢化合物的三元催化剂。然而，操作贫(lean)的发动机不能有效地用三元催化剂分解NOx气体。通常与还原剂(例如，尿素水溶液(UWS))喷射系统结合的选择性催化还原(SCR)设备一般用于有效地分解在贫环境中的NOx排放物。

当发动机在接近化学计量点的空气与燃料(空气/燃料)比率的窄带内操作时，三元催化剂是有效的，使得废气组合物在富(过量燃料)和贫(过量氧气)条件之间振荡。当发动机在此带以外操作时，转化效率会非常迅速下降。在贫发动机操作下，废气包含过量的氧气，并且NOx的还原不受欢迎。在富条件(rich conditions)下，过量的燃料在催化剂之前消耗所有可用的氧气，导致CO和未燃烧的碳氢化合物的不良还原以及从NOx形成氨。从燃料效率的角度来看，在贫条件(lean conditions)下操作发动机以使燃料消耗最小化并使燃料效率最大化是有益的。然而，在窄的空气与燃料比率内操作的三元催化剂造成的限制阻止了其成为可行的选项。与SCR技术结合的UWS喷射用于一些贫的发动机构造。然而，UWS SCR技术增加了显著的成本和控制挑战。

概述

在本文中描述的实施例大体上涉及操作IC发动机以提高发动机燃料效率而不影响后处理系统性能的系统和方法，并且具体涉及在贫条件下操作IC发动机的第一组气缸，在富条件下操作IC发动机的第二组气缸，并且使由第二组气缸产生的废气通过氨生成催化剂。

在第一组实施例中，系统包括发动机，该发动机包括多个气缸。第一进气节气门定位于在多个气缸中所包括的第一组气缸的上游。第一进气节气门以第一流量向第一组气缸提供空气，以便在多个气缸中所包括的第一组气缸中产生可燃的贫空气/燃料混合物。第二进气节气门定位于在多个气缸中所包括的第二组气缸的上游，并与第一进气节气门平行。第二进气节气门以第二流量向第二组气缸提供空气，以便在第二组气缸中产生富空气/燃料混合物，而不管发动机的负荷如何。

在一种实施方式中，该系统还包括氨生成催化剂，其定位于第二组气缸的下游，第一组气缸产生绕过氨生成催化剂的废气第一部分，并且第二组气缸产生被传送通过氨生成催化剂的废气第二部分，其中，氨生成催化剂将在废气第二部分中所包括的NOx气体转化成氨。

在一种实施方式中，在废气第一部分中所包括的NOx气体的量与在废气第二部分中的氨的量的比率为1。