废气后处理系统和用于燃烧发动机的废气后处理的方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于燃烧发动机(10)的废气后处理系统。其具有能与燃烧发动机(10)的排气口(18)连接的排气装置(20)。沿燃烧发动机(10)的废气通过该排气装置(20)的排气通道(22)的流动方向布置有靠近发动机的三元催化器(28)并且在靠近发动机的三元催化器(28)的下游布置有第二催化器和颗粒减少装置。在排气通道(22)上布置有燃料喷射器，通过其能够在靠近发动机的三元催化器(28)的下游并且在第二催化器的上游喷入燃料，并且排气装置(20)包括二次空气系统，通过它能够在靠近发动机的三元催化器(28)的下游并且在第二催化器的上游将二次空气吹入所述排气通道(22)中。本发明专利技术还涉及一种用于具有这种废气后处理系统的燃烧发动机(10)的废气后处理的方法。动机(10)的废气后处理的方法。动机(10)的废气后处理的方法。

【技术实现步骤摘要】
废气后处理系统和用于燃烧发动机的废气后处理的方法


[0001]本专利技术涉及根据独立权利要求的前序部分的废气后处理系统和用于具有这种废气后处理系统的燃烧发动机的废气后处理的方法。

技术介绍

[0002]日益严格的排放法规对汽车制造商提出了高要求，这些要求通过相应的用于降低发动机原始排放的措施和相应的废气后处理满足。随着EU6排放标准的引入，为汽油发动机规定了颗粒数量的限值，该限值要求在许多情况下使用汽油颗粒过滤器。特别在燃烧发动机的冷启动后，由于不完全燃烧结合低于化学计量的燃烧空气比(或称为燃烧过量空气系数)和冷启动期间的低温气缸壁，形成这种碳烟颗粒。因此，冷启动阶段对遵守法律规定的颗粒限值至关重要。这种汽油颗粒过滤器在行驶中继续积累碳烟。为了不使排气背压剧烈升高，汽油颗粒过滤器必须被持续或定期再生。排气背压的升高可能导致燃烧发动机的油耗增加、功率损失并且损害运转平稳性直至点火中断。为了实施拦截在汽油颗粒过滤器中的碳烟与氧气的热氧化，需要足够高的温度水平并且同时在汽油发动机的排气装置中存在氧气。由于现代汽油发动机通常在没有氧气过量的情况下以按化学计量的燃烧空气比(λ＝1)运行，因此为此需要额外的措施。为此考虑例如通过调整点火角提高温度、汽油发动机的暂时的稀燃调节、将二次空气引入排气装置或这些措施的组合。目前为止优选使用朝点火延迟的方向调整点火角结合汽油发动机的稀燃调节的方法，因为该方法不需要额外的构件并且能够在汽油发动机的大多数工作点提供充足的氧气量。
[0003]基于汽油发动机的良好的效率，车底位置中的颗粒过滤器的再生在某些工况下不可行，从而车底位置中的颗粒过滤器的再生要求特定的行驶循环。颗粒过滤器的靠近发动机的定位是有利的，因为由此在颗粒过滤器处存在较高的温度并且加热到再生温度变得容易。
[0004]在排放法规进一步加强的框架内，未来机动车需要在实际运行条件下(实际行驶污染物排放)遵守废气极限值。在已知的废气后处理系统中，催化器尽可能靠近发动机布置，以便能够在燃烧发动机冷启动后迅速升温。但靠近发动机的位置在高负荷运行中导致催化器的起催化作用的表面加速老化。因此将也被称为四元催化器的含催化层的汽油颗粒过滤器布置在机动车的底板位置中，以便减小这种四元催化器的热负荷。
[0005]由专利文献DE 10 2015 212 846 A1已知一种用于燃烧发动机的废气后处理系统，该废气后处理系统具有靠近发动机的三元催化器、NOx存储催化器以及布置在机动车的底部位置中的颗粒过滤器。其中，为了使NOx存储催化器脱硫并且同时使颗粒过滤器再生，在低于化学计量的燃烧空气比和高于化学计量的燃烧空气比之间多次交替转换，直到NOx存储催化器脱硫并且颗粒过滤器完全再生为止。
[0006]专利文献DE 10 2017 201 742 A1公开了一种用于加热和再生在汽油发动机的废气流中布置在催化器下游的颗粒过滤器的方法，其具有用于在催化器和颗粒过滤器之间向废气流供给二次空气的装置。该方法的特征在于，补偿布置在催化器和颗粒过滤器之间的λ
传感器针对不同于氧气的另外的废气成分的横向敏感性。
[0007]此外，由专利文献EP 1 582 709 A2已知一种用于使尤其机动车中的、布置在自点火燃烧发动机的废气线路中的颗粒过滤器再生的方法。其中，在自点火燃烧发动机的排气装置中布置有氧化催化器并且在氧化催化器的下游布置有颗粒过滤器，其中，可以将燃料在氧化催化器的上游计量加入排气装置中，以便加热颗粒过滤器，并且燃料在氧化催化器的起催化作用的表面上与废气流中的剩余氧气放热地转化，从而颗粒过滤器被加热。

技术实现思路

[0008]本专利技术所要解决的技术问题在于，在按化学计量运行的汽油发动机中，使底板位置(或者说底盘位置)中四元催化器的再生变得容易并且尤其改善对四元催化器的用于实施再生的加热。
[0009]按照本专利技术，所述技术问题通过一种用于燃烧发动机(或者说内燃机)的废气后处理系统来解决。废气后处理系统具有能与燃烧发动机的排气口连接的排气装置。沿所述燃烧发动机的废气通过该排气装置的排气通道的流动方向布置有靠近发动机的三元催化器并且在靠近发动机的三元催化器的下游布置有第二催化器和颗粒减少装置。在此规定，在所述排气通道上布置有燃料喷射器，通过该燃料喷射器能够在靠近发动机的三元催化器的下游并且在第二催化器的上游喷入燃料。所述排气装置还包括二次空气系统，通过该二次空气系统能够在靠近发动机的三元催化器的下游并且在第二催化器的上游将二次空气吹入所述排气通道中。在本文中，靠近发动机的三元催化器应当理解为这样的三元催化器，该三元催化器的进口具有自燃烧发动机的排气口起的小于80cm、优选小于50cm的废气行程。通过按照本专利技术的废气后处理系统可以不仅在燃烧发动机的常规运行中而且在颗粒减少装置的加热阶段中或再生期间使排放最小化。此外，在燃烧发动机的低负荷运行中也可以将颗粒减少装置加热至其再生温度。
[0010]在独立权利要求中描述的废气后处理系统的有利的改进方案和非一般的扩展设计可由在从属权利要求中记载的特征得出。
[0011]在本专利技术的优选设计方案中规定，第二催化器和颗粒减少装置在共同的构件中组合为四元催化器。通过四元催化器既可以使颗粒排放、又可以使气态有害物质的排放最小化。在此，四元催化器由于布置在机动车的底板位置中可以设计得相应地大，由此可以限制排气背压的升高并且可以提供足够大的起催化作用的容积，以便在高负荷运行时也有效地转化燃烧发动机的废气流中的有害物质。
[0012]在本专利技术的另外的优选设计方案中规定，所述颗粒减少装置设计为汽油颗粒过滤器，该汽油颗粒过滤器沿流动方向布置在所述第二催化器的下游。通过将减少排放的功能分配到三元催化器和汽油颗粒过滤器上可以改善耐久性。此外还可以提高气态有害物质的转化性能。
[0013]在这种情况下特别优选的是，汽油颗粒过滤器设计为无涂层的颗粒过滤器。通过无涂层的颗粒过滤器可以减小流动阻力，从而可以延长颗粒过滤器的再生间隔时间。
[0014]在废气后处理系统的另外的优选实施方式中规定，第二催化器设计为第二三元催化器。通过第二三元催化器可以在该催化器的尺寸与四元催化器相同的情况下再次提高气态排放物的转化性能。
[0015]在本专利技术的有利的实施方式中规定，第二催化器与靠近发动机的三元催化器间隔至少75cm。由此可以减小第二催化器在燃烧发动机的高负荷运行中的热负荷，从而减缓第二催化器的起催化作用的表面、尤其四元催化器的起催化作用的表面的老化。
[0016]根据本专利技术的有利的设计方案规定，燃料喷射器布置在二次空气系统的引入点的上游。由此提供用于喷入的燃料蒸发和与燃烧发动机的废气流混合的尽可能长的路段。通过相应的定位可以促进通过二次空气系统对燃料的雾化，从而燃料更快地蒸发。
[0017]在此特别优选的是，在所述燃料喷射器的下游并且在所述二次空气系统的引入点的下游并且在所述第二催化器的上游构造有长度为至少50cm的混合段。由此可以确保喷入的燃料和吹入的二次空气与废气流本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃烧发动机(10)的废气后处理系统，具有排气装置(20)，在该排气装置(20)中，沿所述燃烧发动机(10)的废气通过该排气装置(20)的排气通道(22)的流动方向布置有靠近发动机的三元催化器(28)、并且在靠近发动机的三元催化器(28)的下游布置有第二催化器(30、32、34)和颗粒减少装置(32、36)，其特征在于，在所述排气通道(22)上布置有燃料喷射器(38)，通过该燃料喷射器(38)能够在靠近发动机的三元催化器(28)的下游并且在第二催化器(30、32、34)的上游喷入燃料，并且所述排气装置(20)包括二次空气系统(40)，通过该二次空气系统(40)能够在靠近发动机的三元催化器(28)的下游并且在第二催化器(30、32、34)的上游将二次空气吹入所述排气通道(22)中。2.根据权利要求1所述的废气后处理系统，其特征在于，所述第二催化器(30、32、34)和颗粒减少装置(32、36)在共同的构件中组合为四元催化器(32)。3.根据权利要求1所述的废气后处理系统，其特征在于，所述颗粒减少装置(32、36)设计为汽油颗粒过滤器(36)，该汽油颗粒过滤器(36)沿流动方向布置在所述第二催化器(30、34)的下游。4.根据权利要求3所述的废气后处理系统，其特征在于，所述汽油颗粒过滤器(36)设计为无涂层的颗粒过滤器。5.根据权利要求1、3或4中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，所述第二催化器(30、34)设计为第二三元催化器(34)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，所述第二催化器(30、32、34)与靠近发动机的三元催化器(28)间隔至少75cm。7.根据权利要求1至6中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，所述燃料喷射器(38)布置在所述二次空气系统(40)的引入点的上游。8.根据权利要求1至7中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述燃料喷射器(38)的下游、并且在所述二次空气系统(40)的引入点的下游、并且在所述第二催化器(30、32、34)的上游构成长度为至少50cm的混合段。9.根据权利要求1至8中任一项所述的废气后处理系统，其特征在于，在所述排气装置(20)中布置有三个λ传感器(48、50、52)，其中，第一λ传感器(48)布置在靠近发动机的三元催化器(28)的上游，其中，第二λ...

【专利技术属性】
技术研发人员：M卡克，S鲍克纳，FCB冯塞默恩林登斯特捷纳，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：