具有排气后处理装置的内燃机以及用于运转所述类型的内燃机的方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种系统和方法，其用于控制尿素还原剂的温度以通过分配穿过压缩空气与环境空气之间的还原剂的流量而在联接到涡轮增压发动机排气的选择性催化还原器中形成用于NOx还原的氨。

【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15日提交的德国专利申请号N0.102013202496.7的优先权，其全部内容通过应用合并于此，用于所有目的。
技术介绍
具有包括选择性催化还原器(SCR)催化剂的排气后处理系统的内燃机通常用于处理NOx排放。经常为液态尿素的还原剂经由在SCR催化剂上游的排气管路中的定量装置被喷射。NOx与还原剂起反应以生成诸如水和氮的副产物。一个示例性的方法是将定量装置定位在排气旁通管路中SCR催化剂的上游。控制阀定位在排气旁通管路中以控制通过旁通管路的排气的体积流量从而控制水解催化剂的温度。另一示例性方法是使用HC富集，其通过将未燃碳氢化合物直接地导入排气排出系统从而通过将附加燃料后喷射进入燃烧室的方式起到还原剂的作用。专利技术人注意到使用排气旁通管路中的控制阀的潜在的问题是，系统和温度控制的相对复杂性和使用定位在排气旁通管路中的阀的选择质量流限制。此外，还存在不能输送还原剂给SCR催化剂并且允许NOx的释放的工况。专利技术人注意到的另一潜在的问题是使用后喷射的HC富集。内燃机可能容易受到具有未燃碳氢化合物的油的变稀或污染物的影响。此外，附加的燃料被用作还原剂，由此增加整体的燃料消耗。
技术实现思路
至少部分地处理一些上述问题的一个可能方式包括内燃机，其包括用于供给增压空气的进气系统和用于排出排气的排气排出系统。进一步地至少一个选择性催化转化器布置在排气排出系统中用于氮氧化物的还原，其中氧化催化转化器被布置在至少一个选择性催化转化器的上游作为进一步的排气后处理系统。从进气系统分支并且进入在氧化催化转化器与至少一个选择性催化转化器之间的排气排出系统的旁通管路还包括定量装置，其被设置用于将用作至少一个选择性催化转化器的还原剂的液体尿素导入至旁通管路。至少部分地处理一些上述问题的另一可能方式包括一种用于运转内燃机的方法，该内燃机具有用于调节通过旁通管路传导的空气流率的控制元件，其中为了给至少一个选择性催化转化器供应作为还原剂的氨，旁通管路被打开。另一可能的方式包括一种用于控制具有联接到发动机排气的选择性催化还原器的发动机的方法，其包括供应压缩空气至发动机以实现选择的转矩并且喷射还原剂到SCR中。通过在所述压缩空气与环境空气的一部分之间分配进入所述还原剂的空气流量，还原剂的温度可以被控制在预定范围内。此外，可以调节发动机转矩以补偿所述压缩空气的所述分配。另一可能的方式还包括一种方法，其用于将定量装置的温度维持在选择的范围内，同时维持排放控制并且以所选择的功率输出运转发动机。该方法包括供应压缩空气至发动机以实现所选择的转矩，喷射还原剂到选择性催化转化器中，并且通过在压缩空气与环境空气的一部分之间分配进入还原剂的空气流量而控制还原剂的温度在预定范围内。所述方法还调节发动机转矩以补偿压缩空气的分配。压缩空气可以由通过定位在发动机排气排出系统中的涡轮驱动的压缩机供应。应当理解，以上概要以简化形式提供在【具体实施方式】中进一步描述的选择的原理的介绍。这并不意味指出所请求保护主题的关键或必需的特征，请求保护主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，请求保护的主题并不限于解决以上任何缺点或在本公开的任意部分中的实施。【附图说明】图1以示意图的形式示意性地示出了内燃机的第一实施例。图2以示意图的形式示意性地示出了内燃机的第二实施例。图3a和3b示出了根据第一或第二实施例运转内燃机的示例性方法。图4以示意图的形式示意性地示出了带有排气旁通管路的第一实施例。图5以示意图的形式示意性地示出了带有排气旁通管路的第二实施例。图6a，6b和6c示出了运转如图4或5中所示的内燃机的示例性方法。【具体实施方式】本申请涉及一种内燃机，其具有用于供应增压空气的进气系统并且具有用于排出排气的排气排出系统并且具有至少一个选择性催化转化器，该选择性催化转化器布置在排气排出系统中并且起到还原氮氧化物的作用，以及布置在至少一个选择性催化转化器的上游在排气排出系统中作为进一步排气后处理系统的氧化催化转化器。本申请还涉及一种用于运转上述类型的内燃机的方法。例如，内燃机用于例如作为机动车的驱动器。在本申请的上下文中，词语“内燃机”包括柴油机和施加点火式发动机以及混合式内燃机，该混合动力内燃机采用混合燃烧过程，以及混合驱动，混合驱动不仅包括内燃机而且包括电机，该电机作为驱动连接至内燃机并且接收来自内燃机的动力或作为可切换的辅助驱动输出附加动力。根据现有技术，为了减少污染物排放，内燃机可以配备有各种排气后处理系统。在施加点火式发动机中，使用催化反应器，其通过使用提高某些反应的速度的催化剂材料使HC和CO甚至在低温下更好地氧化。为了附加地还原氮氧化物N0X，这可以通过使用三元催化转化器，在窄范围内施加点火式发动机的化学计量工作(λ?I)实现。这里，氮氧化物NOx可以借助于具体地以一氧化碳(CO)和未燃碳氢化合物(HC)存在的非氧化排气成分来还原，其中所述排气成分可以同时氧化。在可以以过量空气运转的内燃机中(例如直接喷射柴油发动机或稀燃施加点火式发动机)，排气中的氮氧化物NOx不能脱离原理(也就是说，由于缺少还原剂)而被还原。为此，有必要提供用于氮氧化物还原的排气后处理系统，例如，选择性催化转化器，也称作SCR催化转化器，其中为了选择性地还原氮氧化物，还原剂以目标方式导入排气中。作为还原剂，除氨(NH3)或尿素之外，也可以使用未燃碳氢化合物。后者也称为富HC,其中未燃碳氢化合物直接地导入排气排出系统中或借助于发动机内部的措施，例如借助于将附加燃料后喷射进入燃烧室。这里，后喷射的燃料将不会由仍然进行的主燃烧或甚至在主燃烧结束之后由高燃烧气体温度在燃烧室中被点燃，而是应当在交换期间被导入在选择性催化转化器上游的排气排出系统中。采用后喷射的内燃机本质上容易受到具有未燃碳氢化合物的油的稀释或污染的影响。根据后喷射燃料量和喷射时间，后喷射燃料的更多或更少部分碰撞汽缸内壁，在那里与附着的油膜混合，从而有助于油的稀释。此外，背离原理，使用附加燃料作为还原剂增加了内燃机的整体燃料消耗。因此，对于氮氧化物的还原，增加使用选择性催化转化器，其中提供氨或尿素作为还原剂。由于氨(NH3)的毒性，氨通常不储存在机动车中，或以纯的方式作为还原剂提供。而是，尿素经常用作产生氨生产的前身产品，因为通过供应能量，尿素可以在放热反应中分解成为氨和异氰酸，其中在水存在的情况下可以从异氰酸再次获得氨(NH3)。在提供尿素用于产生氨的情况下，可能在彼此根本不同的两种方式之间区分。一方面，可以以液体形式，也就是说作为水溶液储存和提供尿素，尿素作为水溶液导入到选择性催化转化器上游的排气中。另一方面，可能以固态形式提供尿素。固态形式的尿素占用较少的容积并且特征在于相对于水溶液具有较高的氨含量。因此，可以形成具有较小存储容积的存储容器，这在机动车中使用中是尤其重要的优势，其设法实现紧凑和最有效的包装可能。这两种原理都导入热量到尿素中以产生氨。这在某些运转模式中可能产生潜在的问题。例如，如果液态尿素溶液被导入选择性催化转化器上游的排气中，可能必需接近150°C至170°C的排气温度以汽化尿素溶液，产生氨NH3并且充分地将作为还原剂的所述氨与排气混合，从而形成尽可能均匀的排气/氨混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机，其包括：用于供应增压空气的进气系统；用于排出排气的排气排出系统；布置在所述排气排出系统中用于氮氧化物的还原的至少一个选择性催化转化器；布置在所述至少一个选择性催化转化器上游的所述排气排出系统中，作为进一步的排气后处理系统的氧化催化转化器；其中旁通管路从所述进气系统分支并且进入在所述氧化催化转化器与所述至少一个选择性催化转化器之间的所述排气排出系统；以及被设置用于将液体尿素导入所述旁通管路的定量装置，所述液体尿素作为用于所述至少一个选择性催化转化器的还原剂。

【技术特征摘要】
2013.02.15 DE 102013202496.71.一种内燃机，其包括: 用于供应增压空气的进气系统； 用于排出排气的排气排出系统； 布置在所述排气排出系统中用于氮氧化物的还原的至少一个选择性催化转化器； 布置在所述至少一个选择性催化转化器上游的所述排气排出系统中，作为进一步的排气后处理系统的氧化催化转化器；其中 旁通管路从所述进气系统分支并且进入在所述氧化催化转化器与所述至少一个选择性催化转化器之间的所述排气排出系统；以及 被设置用于将液体尿素导入所述旁通管路的定量装置，所述液体尿素作为用于所述至少一个选择性催化转化器的还原剂。2.如权利要求1所述的内燃机，其中混合器设置在所述定量装置下游的所述旁通管路中。3.如权利要求1所述的内燃机，其中加热器设置在所述定量装置上游的所述旁通管路中。4.如权利要求1所述的内燃机，其中，在所述定量装置的上游设置吸入环境空气并且将所述环境空气传递至所述旁通管路中的泵。5.如权利要求1所述的内燃机，其中，在所述定量装置的下游设置用于异氰酸的水解的催化辅助的催化转化器。6.如权利要求1所述的内燃机，其中设置了控制元件，借助于所述控制元件可调节通过所述旁通管路传导的空气流速。7.如权利要求1所述的内燃机，其中设置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布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布置在所述排气排出系统中。8.一种用于控制具有联接到发动机排气的选择性催化还原器即SCR的发动机的方法，其包括: 供应压缩空气至所述发动机以实现所期望的转矩； 喷射还原剂至所述SCR ； 通过在所述压缩空气部分与环境空气的一部分之间分配进入所述还原剂的空气流量，将所述还原剂的温度控制在预定范围内；以及 调节发动机转矩以补偿所述压缩空气的所述分配。9.根据权利要求8所...

【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