本发明专利技术涉及废气后处理系统和用于内燃机的废气后处理的方法，具体而言涉及一种用于内燃机、尤其用于借助于火花塞外部点火的汽油发动机的废气后处理系统。在此，在与内燃机的出口连接的废气装置中在接近发动机的位置中布置有第一三元催化器。在机动车的底部位置中在第一三元催化器下游布置有四元催化器或由颗粒过滤器和后接于颗粒过滤器的第二三元催化器形成的组合。在此在废气装置的废气通道处设置有废气燃烧器，利用其在第一三元催化器下游且在四元催化器或颗粒过滤器上游可将热废气导入到废气装置中。通过二次空气泵给废气燃烧器供应新鲜空气。本发明专利技术另外涉及一种用于利用这样的废气后处理系统进行内燃机的废气后处理的方法。
Exhaust Gas Post-treatment System and Exhaust Gas Post-treatment Method for Internal Combustion Engine
【技术实现步骤摘要】
废气后处理系统和用于内燃机的废气后处理的方法
本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分所述的用于内燃机的废气后处理系统以及用于内燃机的废气后处理的方法。
技术介绍
废气法规的持续严格化对车辆制造商提出了高的要求，这些要求通过相应的用于减少发动机未处理排放的措施和通过相应的废气后处理来解决。随着采用法规制定等级EU6，对于汽油发动机规定了针对颗粒数量的极限值，该极限值在许多情形中使得使用汽油颗粒过滤器成为必要。这样的碳黑颗粒特别在内燃机的冷起动后由于未完全燃烧结合过化学计量的过量空气系数(Verbrennungsluftverhältnis)以及在冷起动期间的冷的气缸壁产生。冷起动阶段由此对于遵守法律规定的颗粒极限值是决定性的。在行驶运行中这样的汽油颗粒过滤器进一步被加载了碳黑。为了废气背压不太强地提升，汽油颗粒过滤器必须持续地或周期性地再生。废气背压的提升可导致内燃机的额外消耗、功率损失和影响运转平稳直至断火。为了执行在汽油颗粒过滤器中截留的碳黑与氧气的热氧化，在汽油发动机的废气装置中足够高的温度水平结合同时存在的氧气是必要的。因为现代的汽油发动机通常在没有氧气过量的情况下以化学计量的过量空气系数(λ=1)运行，所以为此需要额外的措施。对此作为措施例如考虑通过点火角调整(Zündwinkelverstellung)引起的温度提高、汽油发动机的暂时的贫燃调整(Mangerverstellung，有时称为稀燃调整)、二次空气吹入到废气装置中或这些措施的组合。优选地，迄今应用在推迟方向上的点火角调整结合汽油发动机的贫燃调整，因为该方法在没有额外的构件的情况下够用且在汽油发动机的大多数运行点中可提供足够的氧气量。由于在汽油发动机中的良好效率，在底部位置中的颗粒过滤器的再生在一定的运行情况中是不可行的，从而在底部位置中的颗粒过滤器的再生需要特别的行驶循环。接近发动机定位颗粒过滤器是适宜的，因为由此在颗粒过滤器处存在较高的废气温度且使得加热到再生温度上变得容易。在带有以三元催化的方式起作用的覆层的三元催化器、所谓的四元催化器中的另一问题是这样的事实，即覆层可具有强的老化现象，从而为了气态的有害物质的转化可需要在接近发动机的位置中的额外的三元催化器。由文件DE102008036127A1已知一种用于内燃机的废气后处理的方法，在该内燃机的废气通道中布置有颗粒过滤器和三元催化器。在此，颗粒过滤器作为废气后处理的第一部件布置在内燃机的出口的下游。在颗粒过滤器下游布置有三元催化器。在此，经由三元催化器的λ调节来提高在废气中的氧气含量以用于再生颗粒过滤器。文件DE102010046747A1公开了用于汽油发动机的废气后处理系统以及用于废气后处理的方法。在此在三元催化器的下游布置有颗粒过滤器，其中为了再生在颗粒过滤器中截留的碳黑颗粒可提供二次空气系统，该二次空气系统在三元催化器下游并且在颗粒过滤器上游将新鲜空气吹入到废气装置中。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，在所有的行驶循环中确保达到颗粒过滤器的再生温度并且使得尽可能无排放地再生颗粒过滤器成为可能。此外应改善废气后处理系统的老化特性和克服由现有技术已知的缺点。根据本专利技术，该任务通过用于带有废气装置的内燃机的废气后处理系统来实现，该废气装置与内燃机的出口连接。在此，废气装置包括废气通道，在该废气通道中在内燃机的废气通过废气通道的流动方向上作为减少排放的第一部件布置有接近发动机的三元催化器且在接近发动机的三元催化器下游布置有四元催化器或由颗粒过滤器和后接该颗粒过滤器的第二三元催化器形成的组合。废气后处理系统另外包括二次空气泵和废气燃烧器，其中在接近发动机的三元催化器的下游且在四元催化器或颗粒过滤器的上游设置至少一个导入部位，在该导入部位处可将废气燃烧器的热废气导入到废气装置中以用于使四元催化器或颗粒过滤器升温。接近发动机布置三元催化器就此而言能够理解为在带有自内燃机的出口的小于80cm、尤其小于50cm、特别优选地小于35cm的废气行进长度的情况下布置废气后处理部件。由此尤其在内燃机的冷起动之后加速地加热三元催化器是可行的。由于三元催化器的接近发动机的位置，较少的废热经由废气通道的壁失去，从而三元催化器在内燃机的冷起动之后相对早地达到其起燃温度(Light-Off-Temperatur)。通过废气燃烧器可将高的能量引入到废气装置中，由此四元催化器可在再生需求后立即加热到其再生温度上。此外，废气燃烧器可在冷起动时用于加热四元催化器，以便四元催化器在冷起动后立即达到其起燃温度并且由此使得有害物质的高效的转化成为可能。内燃机优选地实施为根据汽油机原理借助于火花塞外部点火的(fremdgezündet，有时称为强制点火的)内燃机。通过在从属权利要求中所提及的特征，可实现根据本专利技术的用于内燃机的废气后处理系统的有利的改善方案和改进方案。在本专利技术的一种优选的实施方式中设置成，四元催化器或颗粒过滤器布置在机动车的底部位置中。因为尤其对于在底部位置中的颗粒过滤器或四元催化器而言在低负荷行驶循环中未达到用于氧化碳黑所必需的再生温度，所以在所述布置中特别有利的是，在四元催化器或颗粒过滤器的上游布置有废气燃烧器，以为了独立于内燃机的废气提供加热可能性。此外通过经由废气燃烧器进行的温度调节可实现有效的构件保护，因为由于在底部位置中通常更低的温度避免了在四元催化器或颗粒过滤器上的未控制的碳黑燃尽的危险。由此可有效降低四元催化器或颗粒过滤器的热损伤的危险。在一种有利的实施方式中设置成，在四元催化器的下游布置有另一三元催化器。通过该三元催化器可消除在四元催化器上氧化碳黑时的二次排放或由于在λ调节中调节偏差引起的排放，由此进一步减少排放是可行的。在一种优选的实施方式中有利地设置成，在导入部位和四元催化器或颗粒过滤器之间构造有带有至少30cm、优选至少50cm的长度的混合段。由此废气燃烧器和内燃机的废气在进入到颗粒过滤器或四元催化器中之前的更好的混匀是可行的，由此对于废气后处理的改善的λ调节以及在四元催化器或颗粒过滤器上更均匀的温度分布是可行的。由此可进一步降低排放。根据本专利技术的一种优选的实施方式设置成，在废气通道中在接近发动机的三元催化器的上游布置有第一氧传感器(Lambdasonde，有时称为λ探针)并且在四元催化器的上游不远处或在第二三元催化器的上游不远处布置有第二氧传感器。由此利用氧传感器对不仅实现内燃机的λ调节而且实现废气燃烧器的调节。在此从废气燃烧器出来直到第二氧传感器的短的气体行进时间是有利的，由此废气燃烧器的过量空气系数的特别快速的调节是可行的。在此第一氧传感器优选实施为宽带氧传感器，以为了使得关于在废气中的氧气含量的定量表述成为可能。第二氧传感器可实施为阶跃氧传感器(Sprung-Lambdasonde)，以为了减少成本并且由此提供关于在废气中的氧气过量的定性表述。备选地，第二氧传感器也可实施为宽带传感器(Breitbandsonde)，以为了使得废气燃烧器的过量空气系数的定量调节成为可能。备选地有利地设置成，在接近发动机的第一三元催化器的上游布置有第一氧传感器并且在四元催化器或第二三元催化器的下游布置有第二氧传感器。该变型方案具有如下优点：发生燃烧器气体和内燃机的废气的更好的气体混匀，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于内燃机(10)的废气后处理系统，带有废气装置(20)，该废气装置能够与所述内燃机(10)的出口(12)连接，其中所述废气装置(20)包括废气通道(22)，在该废气通道中在所述内燃机(10)的废气通过所述废气通道(22)的流动方向上作为减少排放的第一部件布置有接近发动机的三元催化器(28)且在所述接近发动机的三元催化器(28)的下游布置有四元催化器(30)或由颗粒过滤器(32)和后接于所述颗粒过滤器(32)的第二三元催化器(34)形成的组合，其特征在于，所述废气后处理系统包括二次空气泵(40)和废气燃烧器(36)，其中在所述接近发动机的三元催化器(28)的下游且在所述四元催化器(30)或所述颗粒过滤器(32)的上游设置有至少一个导入部位(38)，在该导入部位处能够将所述废气燃烧器(36)的热废气导入到所述废气装置(20)中以用于使所述四元催化器(30)或所述颗粒过滤器(32)升温。
【技术特征摘要】
2018.01.08 DE 102018100240.81.一种用于内燃机(10)的废气后处理系统，带有废气装置(20)，该废气装置能够与所述内燃机(10)的出口(12)连接，其中所述废气装置(20)包括废气通道(22)，在该废气通道中在所述内燃机(10)的废气通过所述废气通道(22)的流动方向上作为减少排放的第一部件布置有接近发动机的三元催化器(28)且在所述接近发动机的三元催化器(28)的下游布置有四元催化器(30)或由颗粒过滤器(32)和后接于所述颗粒过滤器(32)的第二三元催化器(34)形成的组合，其特征在于，所述废气后处理系统包括二次空气泵(40)和废气燃烧器(36)，其中在所述接近发动机的三元催化器(28)的下游且在所述四元催化器(30)或所述颗粒过滤器(32)的上游设置有至少一个导入部位(38)，在该导入部位处能够将所述废气燃烧器(36)的热废气导入到所述废气装置(20)中以用于使所述四元催化器(30)或所述颗粒过滤器(32)升温。2.根据权利要求1所述的废气后处理系统，其特征在于，所述四元催化器(30)或所述颗粒过滤器(32)布置在机动车的底部位置中。3.根据权利要求1或2所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述废气装置(20)中在所述四元催化器(30)的下游布置有另一三元催化器(34)。4.根据权利要求1到3中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述导入部位(38)和所述四元催化器(30)或所述颗粒过滤器(32)之间构造有带有至少30cm的长度的混合段。5.根据权利要求1到4中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述接近发动机的三元催化器(28)的上游布置有第一氧传感器(42)并且在所述四元催化器(30)的上游不远处布置有第二氧传感器(44)。6.根据权利要求1到4中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述接近发动机的三元催化器(28)的上游布置有第一氧传感器(42)并且在所述四元催化器(30)的下游布置有第二氧传感器(44)。7.根据权利要求1到4中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述接近发动机的三元催化器(28)的上游布置有第一氧传感器(42)，在所述四...
【专利技术属性】
技术研发人员：S保克纳，FCB冯瑟默恩林登斯特纳，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE
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