用于优化机动车辆的排气管线中的还原剂消耗的方法技术

本发明专利技术涉及一种优化排气管线（1）中呈氨形式的还原剂的消耗的方法，该排气管线包括第一和第二选择性催化还原系统（2、3），第二系统（3）布置在第一系统（2）的下游且与其间隔开一间距（4），未使用的过剩的氨流经排气管线（1），测量或估计排气管线（1）中在第二系统（3）处的温度。当第二系统（3）处的温度超过第一最高值时，或者当在第二系统（3）的温度高于第二最高值的条件下，其低于第一最高值，计算的温度升高速度高于预定的升高速度时，在第一和第二系统（2、3）之间的间距（4）中执行强制冷却。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于优化机动车辆的排气管线中的还原剂消耗的方法
本专利技术涉及一种用于优化由机动车辆的内燃发动机中的燃烧产生的气体的排气管线中的还原剂的消耗的方法。本专利技术还涉及用于实施此类方法的在机动车辆的内燃发动机的出口处的排气管线。
技术介绍
在本专利技术的背景下，机动车辆的内燃发动机的出口处的排气管线包括用于去除污染物的多个选择性去污元件，其中包括第一和第二选择性催化还原系统。第二系统布置在排气管线中的第一系统的下游，且相对于第一系统间隔开一间距。第一还原系统具有位于还原催化剂上游的喷射器，该喷射器将氨前驱体还原剂喷射到排气管线中以还原氮氧化物。对于第二还原系统也可能是这种情况。这种系统称为选择性催化还原系统，也称为缩写RCS（法语缩写），且也命名为英语缩写SCR。SCR系统的运行是通过将称作SCR还原剂的去污染剂喷射到排气管线中，该去污染剂有利地但非限制性地是尿素或尿素衍生物，这是用于还原氮氧化物或NOx的氨前驱体。在下面的描述中，将参考完整的命名或缩写SCR来表示与选择性催化还原相关的所有内容。这同样适用于氮氧化物（可由NOx表示）和氨（可由NH3表示）。这种SCR系统可以集成到颗粒过滤器中，作为独立SCR系统的替代方案或作为此类系统的补充。然后使颗粒过滤器浸渍催化剂以进行NOx的选择性催化还原。当管线中存在两个SCR系统时，这同样适用于第一SCR系统和第二SCR系统。如上所述，基于尿素的氨前驱体还原剂在高温下反应以变成氨或NH3，该还原剂最常用的名称是AdBlue®，NH3与氮氧化物或NOx反应，NOx主要以具有可变比值的一氧化氮或NO与二氧化氮或NO2的混合物的形式，具体地，混合物的比值根据发动机运行条件和排气管线中的温度而变化。另外的污染物的去污染处理或另外的去污染元件的维护，例如颗粒过滤器的再生，也可能影响NO/NO2比。尿素的分解产生NH3是根据以下反应式进行：CO(NH2)2+H2O→2NH3+CO2，这适于将基于尿素的混合物作为氨前驱体还原剂。为了NOx的还原，NH3则与氮氧化物反应，以通过还原反应形成双原子氮和水。例如，对于与一氧化氮的反应式如下：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O，与一氧化氮和二氧化氮的另外的反应式如下：2NO+4NH3+2NO2→4N2+6H2O，NOx和NH3之间的其它化学反应也是可能的。对于包括一个接一个布置的第一和第二选择性催化还原系统的排气管线，未由第一SCR系统用于还原NOx的氨可以到达第二SCR系统。这尤其可能发生在排气管线的升温期间，这是因为氨会被解吸。排气管线中的这种升温可能发生在车辆明显加速期间或者在发动机高速稳定运行期间。氨的释放可能高于允许由第二SCR系统还原NOx所需的量。在这种情况下，当升温影响第二系统时，过剩的NH3（称为NH3泄漏）在离开排气管线时被排放到环境中。由于NH3的泄漏是有毒排放物，因此需要中和或防止这种NH3泄漏的产生。为此目的，已经提出了所谓的主动解决方案，该方案提出根据温度变化将NH3贮存控制在足够低的水平。这种主动控制NH3贮存的解决方案是基于NOx的去污染和NH3泄露的减少之间的折衷，这意味着会增加NOx的排放，因此不再能提供对NOx的最优的去污染。此外，该解决方案非常复杂，而且在控制方面难以是稳健的，尤其是当它由发动机控制单元操纵时。因此，当对NH3贮存控制太严格或NH3贮存设定点太低时，在车辆加速期间，NOx排放会增加。相反，如果相对于温度的升高和消耗第二系统的SCR催化器中的NH3所需的时间，NH3贮存控制不够快或者NH3设定点太高，则可能仍然存在NH3泄漏，即，存在未用于还原的NH3的泄漏。已知文献US2011/023463A1，其涉及用于控制车辆系统的方法和系统，该车辆系统具有位于用于控制排放的第二SCR区域上游的第一SCR区域。在一示例中，当管线中的第二SCR区域处的温度超过最高给定温度值时，执行第二SCR区域的强制冷却，该第二SCR区域可以联接到冷却装置以保持低于第一SCR区域的温度。也有提出了称为被动解决方案的解决方案。一种被动解决方案提出增加SCR催化器的体积。另一种被动解决方案提出使用废氨净化催化器，也称为“净化催化器（英语中的CleanUpCatalyst）”或“氨逃逸催化器（英语中的AmmoniaSlipCatalyst）”，以去除未用于排气管线中的连续的两个SCR系统的选择性催化还原的过剩NH3。废氨净化催化器位于排气管线中的两个SCR系统的下游，有利地位于排气管线的下游端部部分中。这些解决方案的缺点在于，增加了系统的成本和体积，对于第一被动解决方案，这是因为SCR催化器的体积的增加；以及对于第二解决方案，这是因为额外的催化器的插入。文献US-A-2011/011060描述了一种具有SCR系统和主动氮氧化物捕集器的排气管线。在氮氧化物捕集器的再生过程中（这种再生以规则的时间间隔发生，用于使捕集器排空其吸附的NOx），因为排空发生在更高富氧度（richness）的条件下，所以在碳氢化合物过剩的情况下，捕集器会释放氨。该氨被SCR系统捕获，随后用于NOx的催化还原。在该文献中提出，在NOx捕集器和SCR系统之间产生文丘里（Venturi）效应，该文丘里效应提供足够的空气以将SCR系统保持在低富氧度或低于1的富氧度下。使得富氧度低于1的此类保持允许保护SCR催化器在再生过程中不会由于碳氢化合物而中毒，并减少NH3因氧化导致的损耗。然而，此类文献并不涉及一个接一个放置在排气管线中的两个SCR系统的相关联问题，也没有给出减少未用于还原NOx并因此损耗的NH3的泄漏的任何指示。
技术实现思路
本专利技术所基于的问题是，对于配备有用于还原氮氧化物的两个选择性催化还原系统的机动车辆的排气管线，优化还原剂的消耗，以便减少排气管线中未用于还原的过剩的氨。为此目的，本专利技术涉及一种用于优化气体的排气管线中的呈氨形式的还原剂的消耗的方法，该气体产生于机动车辆的热发动机中的燃烧，排气管线包括第一和第二选择性催化还原系统，第二还原系统布置在排气管线中的第一还原系统的下游且相对于第一还原系统间隔开一间距，第一还原系统将氨前驱体剂喷射到排气管线中以还原氮氧化物，未使用的过剩的氨通过排气管线从第一还原系统流向第二还原系统，其特征在于，以预定的时间间隔测量或估计排气管线中在第二还原系统处的温度，并且在管线中在第二还原系统处的温度高于第二最高温度值的条件下，其低于第一最高温度值，当根据温度测量或估计所计算的温度升高速度高于预定温度升高速度时，在第一和第二还原系统之间的间距中执行强制冷却。该解决方案在于尽快降低温度，然后控制温度，使得NH3的量刚好足以还原排气中的NOx。这是通过在彼此间隔开的两个SCR系统之间引入快速冷却来进行的。实际上，正如下面将看到的，在某些条件下，例如当温度明显下降或温度不是很高时，可以暂停冷却。当加速期间和在高温下稳定运行期间排气管线中的温度极大升高时，该冷却装置可以被启动。因此，可以在比加速更长的周期上进行冷却。一旦已经达到或可能将达到预定最高温度值或第一值，则可以进行冷却。在后一种情况下，一旦温度已经达到低于预定最高温度的温度值或第二值，则考虑温度升高速度。根据获得相对较高的升高速度来控制该方法允许预期在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于优化气体的排气管线（1）中呈氨形式的还原剂的消耗的方法，所述气体产生于机动车辆的热发动机中的燃烧，所述排气管线（1）包括第一和第二选择性催化还原系统（2、3），第二还原系统（3）布置在所述排气管线（1）中的第一还原系统（2）的下游且与所述第一还原系统（2）间隔开一间距（4），所述第一还原系统（2）将氨前驱体剂喷射到所述排气管线（1）中以还原氮氧化物，未使用的过剩的氨通过所述排气管线（1）从所述第一还原系统（2）流向所述第二还原系统（3），其特征在于，以预定的时间间隔，在所述第二还原系统（3）处，测量或估计所述排气管线（1）中在所述第二还原系统（3）处的温度，以及：• 在所述管线（1）中在所述第二还原系统（3）处的温度高于第二最高温度值的条件下，其低于第一最高温度值，当根据温度测量或估计所计算出的温度升高速度高于预定温度升高速度时，• 在所述第一和第二还原系统（2、3）之间的所述间距（4）中执行强制冷却。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.09 FR 16519491.一种用于优化气体的排气管线（1）中呈氨形式的还原剂的消耗的方法，所述气体产生于机动车辆的热发动机中的燃烧，所述排气管线（1）包括第一和第二选择性催化还原系统（2、3），第二还原系统（3）布置在所述排气管线（1）中的第一还原系统（2）的下游且与所述第一还原系统（2）间隔开一间距（4），所述第一还原系统（2）将氨前驱体剂喷射到所述排气管线（1）中以还原氮氧化物，未使用的过剩的氨通过所述排气管线（1）从所述第一还原系统（2）流向所述第二还原系统（3），其特征在于，以预定的时间间隔，在所述第二还原系统（3）处，测量或估计所述排气管线（1）中在所述第二还原系统（3）处的温度，以及：•在所述管线（1）中在所述第二还原系统（3）处的温度高于第二最高温度值的条件下，其低于第一最高温度值，当根据温度测量或估计所计算出的温度升高速度高于预定温度升高速度时，•在所述第一和第二还原系统（2、3）之间的所述间距（4）中执行强制冷却。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第二系统没有达到预定的正常运行温度的情况下，强制冷却是暂停的，该预定的正常运行温度低于180℃。3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其中，所述强制冷却经编程以持续20至40秒，使得所述两个还原系统（2、3）之间的间距（4）中的温度下降50至100℃。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述第一最高温度值约为340℃，以及所述第二最高温度值约为310℃。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述预定温度升高速度约为每秒0.2℃，两次测量或估计之间的时间间隔约为0.5至1秒。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在强制冷却期间，当升高速度变得低于预定温度升高速度时，如果所述管线中在所述第二系统（3）处的温度测量或估计指示温度高于所述第二最高温度值，则所述强制冷却继续，并且如果该测量或估计指示温度低于所述第二最高温度值，则所述冷却暂停。7.一种机动车辆的内燃发动机的出口处的排气管线（1），所述管线（1）包括用于去除污染物的多个...

【专利技术属性】
技术研发人员：S梅尔滕斯，
申请(专利权)人：法国大陆汽车公司，大陆汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR