具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法技术

本发明专利技术涉及具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法。一种包括涡轮增压器的内燃机，其中在排气排放系统中的旁通管路将水性尿素还原剂传送到至少一个SCR催化剂，以及一种将还原剂保持在期望温度的方法，以使其转化成氨最大化并且使在SCR中的NOx还原最佳化。

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉引用本申请要求2013年2月13日提交的德国专利申请号102013202297.2的优先权，为了所有的目的其全部内容通过引用并入本文。
技术介绍
为了减少NOx排放物，在排气排放系统中可以利用选择性催化还原(SCR)催化剂。在SCR催化剂的上游喷射还原剂。NOx将与SCR催化剂中的还原剂或还原剂产物发生反应，形成诸如氮气和水的副产物。一种示范性方法是在涡轮增压器上的涡轮的下游和SCR催化剂的上游喷射还原齐U。具体说，还原剂被喷射到从该涡轮出来的排气流中。另一种方法是在涡轮增压器和SCR催化剂两者的上游喷射还原剂。作为还原剂，通常使用氨NH3和尿素。而且，可以利用HC富集，其中未燃烧的烃被直接引入排气排放系统中。本专利技术人认识到上述方法的问题之一是SCR催化剂的温度调节。在低温下NOx可能不起反应并且释放到大气中。排气后处理系统和SCR催化剂的靠近连接可能导致高温，这释放氨和NOx而不还原。认识到的另一个问题是排气流动速率只取决于发动机运行条件并且不能被控制来促进喷射的还原剂的更好分解。而且，为了将尿素分解成氨需要窄的排气温度范围。另一个问题是直接引进未燃烧的烃需要额外的燃料，因而增加燃料消耗。
技术实现思路
一种方案涉及一种内燃机，该内燃机包括用于供给增压空气的进气系统和用于排放排气的排气排放系统。其中排气排放系统还包括用来还原氮氧化物、设置在排气排放系统中的至少一个选择性催化转化器，和氧化催化转化器，该氧化催化转化器作为进一步的排气后处理系统在该至少一个选择性催化转化器的上游设置在排气排放系统中。而且，旁通管路在该氧化催化转化器的上游从排气排放系统分支并且在氧化催化转化器和该至少一个选择性催化转化器之间再次流入(issue into)排气排放系统中；并且设置给料装置用于将作为还原剂而用于该至少一个选择性催化转化器的液体尿素引入旁通管路中。与主排气管路相对的旁通管路8中的总排气流的低质量流动速率的性能促进被喷射的还原剂的更长的停留时间和更好的分解。另一种方案涉及控制发动机的方法，该发动机具有涡轮增压器，其中涡轮设置在发动机排气中，和设置在该涡轮的下游的选择性催化还原器(SCR)，该方法包括将还原剂喷射到SRC中并且通过在来自涡轮上游的一部分发动机排气和来自涡轮下游的另一部分发动机排气之间将排气流分给所述还原剂中来控制该还原剂的温度。一种控制来自发动机的氮氧化物排放物的方法，该发动机具有涡轮增压器，其中涡轮设置在发动机排气中，和设置在该涡轮的下游的选择性催化还原器(SCR)，该方法包括控制设置在发动机排气和涡轮之间的第一旁通管路节段上的废气门阀，以改变来自该涡轮的一部分排气的方向来保持期望的发动机转矩。而且，通过设置在连接于SCR的排气给料管路中的尿素给料元件控制到SCR中的尿素喷射，所述排气给料管路接收来自所述第一旁通管路的排气流并且接收来自设置在该涡轮排气下游的第二旁通管路的排气流，并且通过控制连接于所述第一和所述第二旁通管路的控制元件，以在来自所述第一旁通管路的排气流和来自所述第二旁通管路的排气流之间将排气流分给所述排气给料管路中，控制所述尿素给料元件的温度。应当明白，提供上面的
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍构思选择，这种构思在详细描述中进行进一步的描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面指出的任何缺点或在本公开任何部分中的实施方式。【附图说明】图1以示意略图的形式示意地示出内燃机的第一实施方式；图2以示意略图的形式示意地示出内燃机的第二实施方式；图3以示意略图的形式示意地示出进一步说明的实施方式；图4示出运行排气排放系统的示范性方法；图5示出调节还原剂量的示范性方法。【具体实施方式】公开了一种内燃机，其包括用于供给增压空气的进气系统和用于排放排气的排气排放系统，其中该排气排放系统还包括用来还原氮氧化物的至少一种选择性催化还原(SCR)催化剂。作为该排气排放系统中进一步的排气后处理系统，氧化催化转化器设置在至少一个选择性催化转化器的上游。还公开了运行上面所述类型内燃机的方法。内燃机例如用作机动车辆的驱动装置。应当明白，词语“内燃机”包括柴油发动机和火花点火发动机以及利用混合燃烧过程的混合内燃机，以及混合驱动装置，该混合驱动装置不仅包括内燃机而且还包括电机，该电机以驱动方式连接于该内燃机并且接收来自该内燃机的动力，或者作为可转换的辅助驱动装置输出附加功率。根据现有技术，为了减少污染排放物，内燃机装备有各种排气后处理系统。在火花点火发动机中，利用催化反应器，其通过利用催化材料增加某些反应的速度。这即使在低温下也更好地实现了氧化HC和CO。如果要额外减少氮氧化物NOx，这可以通过利用三元催化转化器来实现，三元催化转化器需要在窄限度内化学计量运行(λ =1)火花点火发动机。在此，氮氧化物NOx通过存在的未氧化的排气组分，特别是一氧化碳CO和未燃烧的烃HC而被还原，其中所述排气组分同时被氧化。在以过量的空气运行的内燃机中，例如直接喷射柴油机或稀燃火花点火发动机，不符合原则排气中的氮氧化物NOx不能被还原，即由于缺乏还原剂不能被还原。因此原因，需要提供用于还原氮氧化物的排气后处理系统，例如，选择性催化转化器，也叫做SCR催化转化器，其中还原剂以目标方式被引入排气中，以便选择性地还原氮氧化物。作为还原剂，除了氨HN3和尿素之外，还可以利用未燃烧的烃。后者也叫做HC富集，其中未燃烧的烃被直接引入排气排放系统中，或此外通过发动机内部措施，例如，通过后喷射附加燃料到燃烧室中。在此，后喷射的燃料不应在燃烧室中被还在发生的主燃烧或被甚至在主燃烧结束之后的高燃烧气体温度点火，而应在进气交换(charge exchange)期间被引入选择性催化转化器上游的排气排放系统中。利用后喷射的内燃机固有地易于用未燃烧的烃使油变稀或污染。取决于后喷射的燃料量和喷射时间，后喷射的燃料的较大或较小的部分接触在气缸内壁上，在那里与附着的油膜混合，并且因此促使油变稀。而且，不符合原则，利用附加燃料作为还原剂增加内燃机的总燃料消耗。因此，为了还原氮氧化物，日益利用将氨或尿素用作还原剂的选择性催化转化器。由于毒性，氨HN3通常不以纯的形式储存在机动车辆中或提供为还原剂。而由于稳定性，尿素通常用作产生氨的前体产品。在提供能量的情况下，尿素在热解反应中能够被分解成氨和异氰酸，其中在存在水的情况下从异氰酸能够获得进一步的氨nh3。在提供尿素用来生成氨的情况下，可能区别两种相互根本不同的方法。在一种方法中，尿素可以储存并且作为尿素水溶液提供。然后尿素作为水溶液被引入选择性催化转化器上游的排气中。在另一种方法中，尿素可能以固态形式提供。固态形式的尿素相对于水溶液占较小的体积并且其特点是较高的氨含量。因此储存容器可以以较小的储存容积形成，这是一个重要的优点，特别是对于在追求实现尽可能最紧凑和最有效封装的机动车辆中使用。两种构思都需要将热引入尿素中以便产生氨。这在某些运行模式中可能造成问题。例如，如果将尿素水溶液被引入选择性催化转化器上游的排气中，为了从尿素溶液中产生氨并且使得用作还原剂的所述氨与排气充分混合，以便使排气/氨混合物尽可能均匀地形成并且流本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，包括：用于供给增压空气的进气系统；用于排放排气的排气排放系统，其中所述排气排放系统还包括：设置在所述排气排放系统中并且用来还原氮氧化物的至少一个选择性催化转化器；作为进一步的排气后处理系统在所述至少一个选择性催化转化器的上游设置在所述排气排放系统中的氧化催化转化器；其中旁通管路在所述氧化催化转化器的上游从所述排气排放系统分支，并且在所述氧化催化转化器和所述至少一个选择性催化转化器之间流入所述排气排放系统中；以及给料装置，其设置用于将作为还原剂而用于所述至少一个选择性催化转化器的液体尿素引入所述旁通管路中。

【技术特征摘要】
2013.02.13 DE 102013202297.21.一种内燃机，包括: 用于供给增压空气的进气系统； 用于排放排气的排气排放系统，其中所述排气排放系统还包括: 设置在所述排气排放系统中并且用来还原氮氧化物的至少一个选择性催化转化器； 作为进一步的排气后处理系统在所述至少一个选择性催化转化器的上游设置在所述排气排放系统中的氧化催化转化器；其中 旁通管路在所述氧化催化转化器的上游从所述排气排放系统分支，并且在所述氧化催化转化器和所述至少一个选择性催化转化器之间流入所述排气排放系统中；以及 给料装置，其设置用于将作为还原剂而用于所述至少一个选择性催化转化器的液体尿素引入所述旁通管路中。2.根据权利要求1所述的内燃机，其中混合器在所述给料装置的下游设置在所述旁通管路中。3.根据权利要求2所述的内燃机，其中所述混合器是可加热的。4.根据权利要求1所述的内燃机，其中可电加热的氧化催化转化器在所述给料装置的上游设置在所述旁通管路中。5.根据权利要求1所述的内燃机，其中在所述给料装置的下游，设置有用于催化帮助水解异氰酸的催化转化器。6.根据权利要求1所述的内燃机，其中在所述排气排放系统中设置在所述氧化催化转化器的下游的所述选择性催化转化器与微粒过滤器一体地形成为组合的排气后处理系统。7.根据权利要求1所述的内燃机，其中作为进一步的排气后处理系统的微粒过滤器在所述至少一个选择性催化转化器的上游设置在所述排气排放系统中； 所述氧化催化转化器设置在所述微粒过滤器的上游；并且 所述旁通管路在所述氧化催化转化器的上游从所述排气排放系统分支并且在所述微粒过滤器和所述至少一个选择性催化转化器之间流入所述排气排放系统中。8.根据权利要求1所述的内燃机，其中提供控制元件，通过所述控制元件可调节被引导通过所述旁通管路的排气流动速率。9.根据权利要求1所述的内燃机，其中提供至少一个排气涡轮增压器，所述至少一个排气涡轮增压器的压缩机设置在所述进气系统中，并且所述至少一个排气涡轮增压器的涡轮设置在所述排气排放系统中。10.根据权利要求9所述的内燃机，其中所述涡轮在所述至少一个进一步的排气后处理系统的上游设置在所述排气排放系统中。11.根据权利要求10所述的内燃机，其中旁通管路在入口侧具有两个旁通管路节段，其中: 第一旁通管路节段在所述涡轮的上游从所述排气排放系统分支； 第二旁通管路节段在所述涡轮的下游从所述排气排放系统分支；并且 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·M·S·雅各布，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US