涡轮增压器上游具有稀薄NOx捕集器的排气后处理设备制造技术

本发明专利技术描述了一种用于内燃发动机(1)的排气后处理设备(2)，排气后处理设备(2)包含入口，其中稀薄NOx捕集器(4)设置在入口的下游，涡轮增压器(3)设置在稀薄NOx捕集器(4)的下游以及SCR催化剂(7)和尿素注入设备(14)设置在涡轮增压器(3)的下游。

Exhaust after treatment equipment with thin NOx catcher upstream of turbocharger

【技术实现步骤摘要】
涡轮增压器上游具有稀薄NOx捕集器的排气后处理设备
本专利技术涉及排气后处理设备、用于操作排气后处理设备的方法、内燃发动机装置以及机动车辆。
技术介绍
对于由内燃发动机驱动的机动车辆，排气后处理至关重要。尤其是不断提高的排放标准要求不断提高排气后处理的质量。特别地，对冷启动阶段期间的排气后处理构成挑战，因为在冷启动时，通常许多催化剂尚未达到催化剂的起燃温度或工作温度。这尤其适用于通常使用的柴油氧化催化剂(DOC，dieseloxidationcatalysts)和选择性催化还原催化剂(SCR催化剂，selectivecatalyticreductioncatalysts)。此外，通常的做法是排气再循环，例如作为高压排气再循环或低压排气再循环。在这种情况下，也必须保证相应的排气后处理。为此，专利文献US9,957,866B2公开了一种排气后处理系统，其中柴油氧化催化剂布置在涡轮增压器的上游。SCR催化剂和柴油微粒过滤器(DPF，dieselparticulatefilter)布置在涡轮增压器的下游。
技术实现思路
在这种情况下，本专利技术的目的是提供一种进一步改进的排气后处理设备，该设备尤其允许在冷启动条件下进行改进的排气后处理。另一个目的是提出一种用于操作排气后处理设备的有利方法、一种有利的内燃发动机装置以及一种机动车辆。这些目的通过根据权利要求1的用于内燃发动机的排气后处理设备、根据权利要求6的用于操作排气后处理设备的方法、根据权利要求10的内燃发动机装置以及根据权利要求12的机动车辆来实现的。从属权利要求包含本专利技术的其他有利实施例。根据本专利技术的排气后处理设备被设计用于内燃发动机并且包括入口。稀薄NOx捕集器设置在入口的下游。涡轮增压器设置在稀薄NOx捕集器的下游，以及SCR催化剂和尿素注入设备设置在涡轮增压器的下游，其中尿素注入设备有利地设置在SCR催化剂的上游。优选地，入口被设计成流体地连接至内燃发动机的排气歧管。涡轮增压器的上游设置的稀薄NOx捕集器可以改善从排气中整体清除有害健康和环境的排放物，且特别是在冷启动条件下。而且，涡轮增压器上游的排气的高温和高压增加了存储在催化剂中的氮氧化物的量。在一种有利的改进方案中，排气后处理设备配置成使得入口包含排气歧管，并且稀薄NOx捕集器集成在排气歧管中。这首先相对于安装空间是有利的，且其次较高的排气温度和较高的排气压力可以增加NOx的存储量。在另一变型中，柴油氧化催化剂和/或具有SCR涂层的柴油微粒过滤器设置在涡轮增压器的下游和SCR催化剂的上游。这些成分有助于最佳的排气后处理。特别地，将柴油氧化催化剂直接设置在涡轮增压器的下游或涡轮增压器的出口具有如下优点：由于在该位置处较高的排气温度，因此迅速达到了柴油氧化催化剂的工作温度且因此增加了NO2/NOx比。柴油微粒过滤器可以例如被配置为具有SCR涂层的激活柴油微粒过滤器。柴油微粒过滤器(例如具有SCR涂层的柴油微粒过滤器)和SCR催化剂可以设置成物理上进一步从涡轮增压器中移除，特别是在地板下区域中，即例如在涡轮增压器和稀薄NOx捕集器下方以及或者在连接到排气后处理设备的内燃发动机的下方。此外，将柴油微粒过滤器和SCR催化剂设置在涡轮增压器以及柴油氧化催化剂的下游还具有以下优点：柴油氧化催化剂可以在较低的工作温度下在高负荷下作用，以及因此具有改善的氮氧化物转化率。此外，在本专利技术的上下文中描述的布置减少了一氧化碳的排放和未燃烧的碳氢化合物的排放。由于可以更快地达到一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)转化的起燃温度和工作温度，因此改善了SCR催化剂和设置在下游的具有SCR涂层的柴油微粒过滤器的性能。这是因为较高的NO2产生量，这对于快速的选择性催化还原是有利的，并且减少了SCR催化剂受到碳氢化合物的污染。燃料汽化器可以设置在涡轮增压器的下游和柴油氧化催化剂的上游。这允许燃料在柴油氧化催化剂上游的后喷射，并因此产生热量以加热排气后处理部件，例如用于柴油微粒过滤器的再生。例如，特别是热元件的温度传感器和/或氧传感器(lambdasensor)可以设置在稀薄NOx捕集器的上游。此外，例如热元件的温度传感器和/或氧传感器可以设置在涡轮增压器的下游和SCR催化剂的上游。上述传感器优选地连接至例如电子控制单元(ECU，electroniccontrolunit)的控制设备，并且允许根据排气的温度和成分来控制排气后处理设备或各个排气后处理部件。所描述的排气后处理设备的另一优点在于可以实现稀薄NOx捕集器的有效但短暂的吹扫长度，并且可以在较低的温度下进行脱硫。如上所述的根据本专利技术的用于操作排气后处理设备的方法包含以下步骤。在稀薄NOx捕集器的上游(例如在稀薄NOx捕集器的入口处)确定排气的第一温度。在涡轮增压器的下游确定排气的第二温度。如果第二温度高于第二温度阈值，则在SCR催化剂的上游注入尿素。如果第一温度高于第一温度阈值，则吹扫稀薄NOx捕集器。可以以任何顺序或同时确定第一温度和第二温度。取决于各自的温度，也可以以任何顺序或同时进行尿素的注入和稀薄的NOx捕集器的吹扫。第一温度阈值可以是至少200℃。第二温度阈值可以是至少180℃。在优选的变型中，在SCR催化剂和/或具有SCR涂层的柴油微粒过滤器的上游确定涡轮增压器下游的排气的第二温度。确定在该位置处的温度或在具有SCR涂层和/或SCR催化剂的柴油微粒过滤器的上游直接布置相应的温度传感器具有以下优点：在物理上紧邻与尿素注入有关的排气后处理设备的部件的位置处确定该温度。因此，优选地排气的第二温度在柴油氧化催化剂的下游确定。因此，在排气流入柴油微粒过滤器或SCR催化剂中时，排气实际上具有喷射尿素所需的温度。根据本专利技术的内燃发动机装置包括优选地具有排气歧管的内燃发动机，以及如上所述的设置在内燃发动机下游(特别是在排气歧管的下游)的排气后处理设备。优选地，根据本专利技术的内燃发动机装置构造成执行如上所述的根据本专利技术的方法。根据本专利技术的机动车辆包含如上所述的内燃发动机装置。根据本专利技术的内燃发动机装置和根据本专利技术的机动车辆具有结合根据本专利技术的排气后处理设备和根据本专利技术的方法已经描述的优点。根据本专利技术的机动车辆可以是轿车、卡车、摩托车、轻便摩托车、公共汽车或小巴。附图说明附图示出了：图1示意性地示出了具有根据本专利技术的排气后处理设备的内燃发动机。图2示意性地以流程图的形式示出了根据本专利技术的方法。图3示意性地示出了根据本专利技术的机动车辆。具体实施方式图1示出了内燃发动机1，该内燃发动机1流体地连接到根据本专利技术的排气后处理设备2。根据本专利技术的排气后处理设备2包含涡轮增压器3。稀薄NOx捕集器4设置在涡轮增压器3的上游。柴油氧化催化剂5设置在涡轮增压器3的下游。特别是具有SCR涂层的柴油微粒过滤器的微粒过滤器6设置在柴油氧化催化剂5的下游。例如至少一种SCR催化剂的另外的排气后处理设备7设置在微粒过滤器6的下游。在柴油氧化催化剂5的上游且在涡轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于内燃发动机(1)的排气后处理设备(2)，所述排气后处理设备(2)包含入口，/n其特征在于，/n稀薄NOx捕集器(4)设置在所述入口的下游，涡轮增压器(3)设置在所述稀薄NOx捕集器(4)的下游，以及SCR催化剂(7)和尿素注入设备(14)设置在所述涡轮增压器(3)的下游。/n

【技术特征摘要】
20181212 DE 102018221555.31.一种用于内燃发动机(1)的排气后处理设备(2)，所述排气后处理设备(2)包含入口，
其特征在于，
稀薄NOx捕集器(4)设置在所述入口的下游，涡轮增压器(3)设置在所述稀薄NOx捕集器(4)的下游，以及SCR催化剂(7)和尿素注入设备(14)设置在所述涡轮增压器(3)的下游。


2.根据前述权利要求所述的排气后处理设备(2)，
其特征在于，
所述入口包含排气歧管，以及所述稀薄NOx捕集器(4)集成在所述排气歧管中。


3.根据前述权利要求中的任一项所述的排气后处理设备(2)，
其特征在于，
在所述涡轮增压器(3)的下游和所述SCR催化剂(7)的上游设置有柴油氧化催化剂(5)和/或具有SCR涂层的柴油微粒过滤器(6)。


4.根据前述权利要求所述的排气后处理设备(2)，
其特征在于，
在所述涡轮增压器(3)的下游和所述柴油氧化催化剂(5)的上游设置有燃料汽化器(8)。


5.根据前述权利要求中任一项所述的排气后处理设备(2)，
其特征在于，
在所述稀薄NOx捕集器(4)的上游设置有温度传感器(9)和/或氧传感器(10)，在所述涡轮增压器(4)的下游和所述SCR催化剂(7)的上游设置有温度传感器(11)和/或氧传感器(12)。


6.用于操作根据前述权利要求中任一项所述的排气后处理设...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·屋罗佩茨，简·哈尔姆森，玛丽亚·阿尔米恩多，叶夫根尼·斯米尔诺夫，马里奥·贝尔诺维奇，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US