用于加热催化器的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于加热催化器(12)的方法，所述催化器用于内燃机(2)的废气后处理，所述内燃机与排气系(100)连接。排气系(100)在废气流动方向(36)上看包括废气通道(6)、加热装置(10)和催化器(12)，其中，加热装置(10)直接布置在催化器(12)之前。通过加热装置(10)将存在于排气系(100)中的空气在催化器(12)之前预热。本发明专利技术的另一方面涉及待在所述方法中使用的加热装置(10)和该加热装置的用途。

Method and apparatus for heating a catalytic converter

The present invention relates to a method for heating a catalytic converter (12) for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine (2), which is connected to an exhaust system (100). The exhaust system (100) is viewed in the direction of exhaust flow (36) including an exhaust passage (6), a heating device (10) and a catalytic converter (12), wherein the heating device (10) is directly disposed before the catalytic converter (12). The air in the exhaust system (100) is preheated by a heating device (10) prior to the catalytic converter (12). Another aspect of the present invention relates to a heating device (10) to be used in the method and to the use of the heating device.

【技术实现步骤摘要】
用于加热催化器的方法和装置
本专利技术涉及一种用于加热催化器的方法和装置，该催化器用于内燃机的废气后处理，尤其是天然气驱动的或双燃料驱动的、处于稀燃运行(Magerbetrieb)中的内燃机的废气后处理。
技术介绍
为了净化内燃机废气而使用废气催化器，所述废气催化器借助可通流的催化剂载体上的催化涂层将不同的废气有害物质转化成对环境无害的成分。为了保证所述催化器的工作原理，必须实现确定的运行温度，即所谓的起燃温度或响应温度。在此，起燃温度限定为以下催化器温度：在该催化器温度的情况下催化器转化包含于废气中的碳氢化合物的50％。在现有技术中，在机动车的内燃机中，使用不同的发动机内措施作为催化器热策略。其中一种已知的措施是点火角延迟。在此，将点燃空气燃料混合物的点火时间点或者说点火角向比具有最高效率的点火角晚的方向延迟。通过所述点火角延迟来降低燃烧效率并同时提高燃烧温度或者说废气温度，由此使催化器变热加速。除了提到的催化器热策略外还已知，经常将小容积的前级催化器靠近内燃机布置，以便在冷启动内燃机后快速地加热主催化器。这种前级催化器由于其靠近内燃机并且由于其相对小的比热而快速地达到其起燃温度。前级催化器承担启动阶段期间的大部分转化功率，直至在排气系中在废气流动方向上看布置得离内燃机较远的主催化器达到其运行温度为止。上述热措施基于提高废气温度，这些热措施的缺点在于：废气的热量部分地通过弯管和废气管导出并从而不能被用于加热催化器。相同的缺点例如也出现在仅具有一个大容积的主催化器的商用车中，其原因是主催化器装在离废气涡轮增压器约1米远的位置。由于废气涡轮增压器和催化器之间的间距而产生温度下降。根据另一热方法，将次级空气吹入到废气弯管中，由此存在于废气中的未燃烧的碳氢化合物在高温弯管中还与新鲜空气在产生热量的情况下再燃烧并使催化器变热。该方法的缺点是用于附加的构件(例如在该情况下需要的次级气泵)的额外成本。
技术实现思路
提出一种用于加热催化器的方法，该催化器用于内燃机的、尤其天然气驱动的或“双燃料”驱动的内燃机的废气后处理。“双燃料”要理解为：并列地使用两种不同的燃料(例如天然气和柴油)来驱动内燃机。所述内燃机经由第一燃料供应通道与燃料箱连接，在该燃料箱中，天然气被压缩到约200bar并且作为压缩天然气(CNG，CompressedNaturalGas)储存，或被冷却到约110K作为液态天然气(LNG，LiquefiedNaturalGas)储存。此外，排气系经由废气涡轮增压器与所述内燃机连接。该排气系在废气流动方向上看依次具有废气通道、λ探针、加热装置和催化器。为了实施根据本专利技术的方法，将加热装置直接布置在催化器之前，使得存在于排气系中的空气在催化器之前被加热。在根据本专利技术的方法中，加热装置的运行独立于内燃机的运行。此外，同时启动加热装置与内燃机。根据本专利技术的方法优选可用于内燃机的废气后处理，尤其天然气驱动的或双燃料驱动的、处于稀燃运行中的内燃机的废气后处理系统。本专利技术的另一方面涉及待在根据本专利技术的方法中使用的加热装置。根据一种优选实施方式，根据本专利技术的加热装置实施为天然气燃烧器，该天然气燃烧器具有废气入口侧、燃料吹入和点火装置、以及废气出口侧，所述燃料吹入和点火装置具有燃气喷嘴。优选，在内燃机的稀燃运行中运行根据本专利技术的加热装置，因为在该情况下在废气中除了已存在于废气通道中的空气外还存在过量空气。根据本专利技术的加热装置可经由第二燃料供应通道与内燃机的燃料箱连接。在该燃料箱中储备天然气(CNG，LNG)。此外，根据本专利技术的加热装置在废气流动方向上看被直接布置在催化器之前，在此，根据一种优选实施方式，根据本专利技术的加热装置可与催化器力锁合地、形状锁合地或材料锁合地接合。因为根据本专利技术方法的所述优选实施方式以稀燃运行的方式运行内燃机，所以内燃机废气中的氧含量足够用于运行加热装置，据此，根据本专利技术的加热装置无需任何附加的空气供应。根据本专利技术的加热装置有利地使用在通过内燃机、尤其天然气驱动式或双燃料驱动式内燃机来驱动的车辆中。也可设想使用在火车头或船中，其中，所述火车头或船装备有内燃机、尤其天然气驱动的或双燃料驱动的内燃机；或使用在静止的设备中，该静止的设备配备有内燃机、尤其天然气驱动的或双燃料驱动的内燃机。专利技术优点根据本专利技术的方法的优点在于，通过使用在废气流动方向上看直接布置在催化器之前的加热装置而可使催化器加热与内燃机运行去耦合。通过使用根据本专利技术的方法，在启动内燃机后快速地达到催化器的起燃温度，从而在冷启动内燃机后催化器很快就可用。根据本专利技术的方法的另一优点在于该方法在内燃机例如班车的内燃机的空转状态中的使用。在通常有较长时间在空转状态下运行(例如在暂时停在停靠站处时)的班车中，催化器冷却，因为在内燃机空转状态中内燃机废气可达到的温度低。通过使用根据本专利技术的方法极大地改善内燃机空转状态中的废气质量。根据本专利技术的方法的另一优点在于，为实施所述方法仅需排气系中的少量装置。由此极大地降低应用根据本专利技术的方法来进行废气后处理的成本。此外有利的是，可降低在具有中央吹入装置的内燃机的情况下的排放。由于进气管中的较长混合时间和冷启动中的冷燃烧室，排气系中的碳氢化合物浓度增大。通过根据本专利技术的方法，将排气系中未燃烧的碳氢化合物借助实施为天然气燃烧器的加热装置再燃烧。附图说明在后面根据实施例和附图详细解释本专利技术。附图示出：图1根据本专利技术方法的实施方案的内燃机的排气系的示意图，图2根据本专利技术的加热装置的纵剖图，以及图3根据本专利技术的加热装置的横剖图。具体实施方式图1示意性地直观示出排气系100的优选实施方式，该排气系用于实施根据本专利技术的方法，该方法用于加热催化器12，该催化器用于内燃机2的，尤其天然气驱动的或双燃料驱动的、处于稀燃运行中的内燃机的废气后处理。排气系100经由废气涡轮增压器4与内燃机2连接并且在废气流动方向36上看包括废气通道6、λ探针8、加热装置10、和催化器12，其中，加热装置10直接在催化器12之前布置在该催化器的废气入口侧24。催化器12还具有废气出口侧26。内燃机2经由第一燃料供应通道28与燃料箱14连接并且具有吸入侧16以及在该内燃机的出口侧18具有废气涡轮增压器4。天然气(CNG，LNG)位于燃料箱14中。根据图1所示的排气系100实施方式，根据本专利技术的加热装置10实施为天然气燃烧器。如图1所示，该加热装置10经由第二燃料供应通道30与内燃机2的燃料箱14连接并且直接布置在催化器12之前。为了将加热装置10装配在催化器12上，可使用形状锁合、力锁合或材料锁合的接合方法，在这里优选考虑力锁合的接合方法。排气系100中的λ探针8感测空燃比(λ值)来进行λ调节并且将该空燃比传递给内燃机2的控制装置(未示出)。一旦启动内燃机2，就在排气系100中启动加热装置10。由此，在催化器12之前预热在冷启动内燃机2时排气系100中所存在的空气。被激活的加热装置10预热的空气具有显著更高的温度地流过催化器12，由此加热催化器12并且在冷启动内燃机2后很快达到起燃温度。在内燃机2空转时，内燃机2的废气沿着废气通道6流过激活的加热装置10，由此显著提高内燃机2的废气的温度。因为以稀燃运行的方式运行内燃机2，所以内燃机2的废气中的氧含本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于加热催化器(12)的方法，所述催化器用于内燃机(2)的废气后处理，所述内燃机尤其是天然气驱动的或双燃料驱动的内燃机，所述内燃机经由第一燃料供应通道(28)与燃料箱(14)连接并且通过废气涡轮增压器(4)与排气系(100)连接，该排气系包括废气通道(6)和催化器(12)，其特征在于，存在于所述排气系(100)中的空气在废气流动方向(36)上看在所述催化器(12)之前通过加热装置(10)被预热。

【技术特征摘要】
2015.10.20 DE 102015220408.11.用于加热催化器(12)的方法，所述催化器用于内燃机(2)的废气后处理，所述内燃机尤其是天然气驱动的或双燃料驱动的内燃机，所述内燃机经由第一燃料供应通道(28)与燃料箱(14)连接并且通过废气涡轮增压器(4)与排气系(100)连接，该排气系包括废气通道(6)和催化器(12)，其特征在于，存在于所述排气系(100)中的空气在废气流动方向(36)上看在所述催化器(12)之前通过加热装置(10)被预热。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述排气系具有λ探针。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，独立于所述内燃机(2)的运行地运行所述加热装置(10)。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述加热装置(10)随所述内燃机(2)同时启动。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，以稀燃运行的方式运行所述内燃机(2)。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在所述内燃机(2)的稀燃运行中运行所述加热装置(10)。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在没有附加空气供应的情况下运行所述加热装置(10)。8.加热装置(10)，其用于加热催化器(12)，该催化器用于根据如权利要求1至7中任一项所述的方法来进行内燃机(2)的废气后处理，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·赫泽恩亚克，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE