控制引入内燃机排气管线中的还原剂量的设备和方法技术

本发明专利技术涉及一种用于控制还原剂注入内燃机（1）排气管线中的设备。所述设备包括：喷射系统（8-12），其适用于将还原剂注入排气管线（3）；第一催化剂（13）其适用于借由所供应的还原剂还原排气管线（3）中的废气中的氮氧化物量；以及第二催化剂（14），其在排气管线（3）中位于第一催化剂（13）下游，并使废气中的氨转变成氮气和一氧化二氮。所述设备包括：一氧化二氮传感器（17），其适用于在第二催化剂（14）下游位置处监测存在于排气管线（3）中一氧化二氮量；以及控制单元（10），其适用于控制喷射系统（8-12），以便于如果传感器（17）检测出一氧化二氮量的值不在需要范围（A）内，喷射系统（8-12）将调整被注入排气管线（3）的还原剂量（q）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种根据权利要求1和10的前序部分、用于控制被供应到内燃机排气管线的还原剂量的设备和方法。
技术介绍
一种减少来自燃油发动机的氮氧化物的排放的方式是使用一种被称为SCR (选择性催化还原法)的技术。这包含呈尿素溶液形式的还原剂，其以特定剂量被供应给柴油发动机的排气管线中的废气。当尿素溶液被喷洒到排气管线中时，所产生的极细分散溶液通过接触热废气而被蒸发，并且形成氨。氨和废气的混合物然后被弓I导着经过SCR催化剂，在所述SCR催化剂中，废气中的氮氧化物中的氮与氨中的氮反应，以形成氮气。氮氧化物中氧的与氨中氢的反应，以形成水。废气中的氮氧化物因此在催化剂中被还原成氮气和水蒸汽。在尿素剂量正确的条件下，柴油发动机的氮氧化物的排放可被显著减少。尿素溶液的剂量通常基于在SCR催化剂之前对氮氧化物NOx量的测量，但是氮氧化物传感器的测量精确性不是特别高。由氮氧化物传感器所测出的氮氧化物成分的值可能与真实值相差约10%。此外，氮氧化物传感器的测量精确性会随着时间变差。特别地，当太大量的尿素溶液被添加时，有些氨将经过SCR催化剂却不与废气中的氮氧化物反应。为了除去这些氨，氨催化剂通常设在SCR催化剂下游。氨催化剂的功能是将氨转变成氮气。使用氨催化剂的一个问题在于除了氮气，氨催化剂也会使一氧化二氮(N2O)形成。一氧化二氮是比二氧化碳强约300倍的温室气体。因此，使排放的一氧化二氮被还原非常重要。尿素溶液剂量太高也会增加尿素结块形成在排气管线中的风险。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种设备和方法，在此还原剂量被如此添加，以至于排放的氮氧化物和一氧化二氮以基本最优的方式被还原。本目的通过
部分所述类型的设备实现，所述设备以权利要求1的特征部分所指出的特征为特点。第一催化剂可以是SCR催化剂，其借由所供应的还原剂降低排气管线中的废气中的氮氧化物量。第二催化剂可以是氨催化剂，其在SCR催化剂中使没有与氮氧化物反应的任何氨转变。过剩氨在氨催化剂中被转变成氮气和一氧化二氮。排气管线中的氨催化剂下游的一氧化二氮量与SCR催化剂中的过剩氨和被注入排气管线的还原剂量有关。根据本专利技术，一氧化二氮传感器被用于在氨催化剂下游位置处检测排气管线中的一氧化二氮量。这种传感器为控制单元提供有关被喷射的还原剂量是否正确的信息。当被喷射的还原剂量不正确时，控制单元调整被注入排气管线的还原剂量，直到所述传感器检测出一氧化二氮量在需要范围内。当一氧化二氮量在需要范围内时，被添加的还原剂量使得排放的氧化氮和一氧化二氮以基本最佳的方式被还原。根据本专利技术的一个优选实施例，控制单元可适用于控制喷射系统，以便于当一氧化二氮量超过上限值时，喷射系统将减少被注入排气管线的还原剂量。可以适当地限定一氧化二氮不应超过的上限值。当传感器检测出一氧化二氮量超过上限值，控制单元将认为太多还原剂正被注入排气管线。控制单元将因此减少被注入排气管线的还原剂量。控制单元可适用于控制喷射系统，以便于喷射系统依据与一氧化二氮量超过上限值的程度有关的因素，来减少被注入排气管线的还原剂量。一氧化二氮量可因此被相对快速地减少成需要范围内的值。根据本专利技术的另一个优选实施例，控制单元适用于控制喷射系统，以便于当一氧化二氮量在下限值之下时，喷射系统将增加被注入排气管线的还原剂量。如果还原剂相对于废气中的氮氧化物量以化学上的精确剂量被供应，那么并非所有的氨分子都将在SCR催化剂中与氮氧化物分子相接触。为此可以适当地增加少量过剩的还原剂，以按最佳的方式降低氮氧化物量。因此，少量一氧化二氮量是可接受的。为此，可以适当地限定一氧化二氮量不应低于的下限值。如果一氧化二氮量太低，可以推测出正在被添加的还原剂量太少而使得所形成的氨不能以最佳的方式来还原废气中的氮氧化物。控制单元在这里可适用于控制喷射系统，以便于喷射系统依据与一氧化二氮量低于下限值的程度有关的因素，来增加被注入排气管线的还原剂量。一氧化二氮量可因此被相对快速地增加成需要范围内的值。根据本专利技术的另一个优选实施例，控制单元适用于基于来自传感器的信息来估算将要被注入排气管线的还原剂量，所述传感器在第一催化剂上游位置处监测与排气管线中的氮氧化物量有关的参数。这种传感器导致对排气管线中的氮氧化物量的初始估算，以及对将要被注入排气管线的还原剂多少的估算。但是，检测氮氧化物量的传感器的测量精确性通常不是非常高。在初始估算量的还原剂已经被注入排气管线之后，控制单元接收有关排气管线中的一氧化二氮量的信息。如果一氧化二氮量太高或太低，控制单元可将被注入排气管线的还原剂量调整成需要范围内的值，在该值处，氧化氮和一氧化二氮都以有效的方式被还原。控制单元也有利地适用于基于有关排气管线中的废气流量的信息，来估算将要被注入排气管线的还原剂量。废气流量的大小也是影响将要被注入排气管线的还原剂多少的因素。可以根据有关流入内燃机的空气流量的信息来估算废气流量。根据本专利技术的另一个优选实施例，控制单元适用于从温度传感器接收信息，所述温度传感器监测排气管线中的废气温度，以确定还原剂是否将要被注入排气管线。由于尿素溶液可能通过废气被蒸发，废气的温度必须至少高于还原剂的蒸发温度。也需要有足够的温差来使全部还原剂在到达SCR催化剂之前能够被蒸发和与废气相混合。还原剂因此仅在废气温度足够高时被注入排气管线。第一催化剂和第二催化剂可位于排气管线的一部分中，所述排气管线的一部分位于适用于从废气能量的涡轮的下游。增压式内燃机通常设有涡轮增压单元，所述涡轮增压单元压缩被引至发动机的空气。所述催化剂通常位于涡轮增压单元的涡轮的下游位置处。还原剂也通常在涡轮下游位置处被注入排气管线，虽然还原剂也可能在涡轮上游位置处被喷射。以上指出的目的也通过
部分所述类型的方法实现，所述方法以权利要求10的特征部分所指出的特征为特点。附图说明以下通过参考附图的示例描述了本专利技术的一个优选实施例，其中图1描述了根据本专利技术的一个实施例的设备，以及图2展示了根据本专利技术的方法的流程图。具体实施例方式图1描述了呈柴油发动机I形式的增压式内燃机。发动机I可被用于为重型车辆提供动力。从发动机I汽缸的废气经由排气歧管2被引至排气管线3。排气管线包括延伸至涡轮增压单元的涡轮4的第一区段3a。废气的压力和温度在第一区段3a中相对较高。涡轮4被用于将排气管线3中的废气能量转变成将涡轮增压单元的压缩机5驱动的机械功。排气管线包括位于涡轮4之后的第二区段3b。第二区段3b中的废气的温度和压力比第一区段3a中的低很多。压缩机5被用于压缩空气，所述空气被吸入进气管线7并被引至发动机I的各个汽缸。柴油发动机I根据被称为SCR (选择性催化还原)的方法设有催化废气净化的方式。这包含喷射系统，所述喷射系统将可能是尿素溶液的还原剂注入发动机的排气管线3。在该情况下，喷射系统包括用于储存尿素溶液的罐体8、在罐体8和排气管线3之间延伸的管线9、传送管线9中的尿素溶液并对其进行施压的泵11、以及喷射装置12。控制单元10适用于控制泵11的启动，以使得喷射装置12将尿素溶液按由控制单元10计算出的量注入排气管线3。喷射装置12被安装在排气管线的第二区段3b中。所供应的尿素溶液在被引至SCR催化剂13和氨催化剂14之前，将会在排气管线3中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.13 SE 1050853-91.一种用于控制还原剂注入内燃机(I)排气管线的设备，所述设备包括喷射系统(8-12)，其适用于将还原剂注入排气管线(3);第一催化剂(13)，其适用于借由所供应的还原剂降低排气管线(3)中的废气中的氮氧化物量；以及第二催化剂(14)，其在排气管线(3)中位于第一催化剂(13)的下游，并使废气中的氨转变成氮气和一氧化二氮，其特征在于，所述设备包括一氧化二氮传感器(17)，其适用于在第二催化剂(14)下游位置处监测存在于排气管线(3)中的一氧化二氮量；以及控制单元(10)，其适用于控制喷射系统(8-12)，以便于如果传感器(17)检测出一氧化二氮量的值不在需要范围(A)内，喷射系统(8-12)将调整被注入排气管线(3)的还原剂量(q)。2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于以下述方式控制喷射系统(8-12)，即当一氧化二氮量超过上限值(Amax)时，喷射系统(8-12)将减少被注入排气管线(3)的还原剂量(q)。3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于以下述方式控制喷射系统(8-12)，即喷射系统(8-12)依据与一氧化二氮量超过上限值(Amax)的程度有关的因素，来减少被注入排气管线(3)的还原剂量(q)。4.根据前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于以下述方式控制喷射系统(8-12)，即当一氧化二氮量在下限值(Amin)之下时，喷射系统(8-12)将增加被注入排气管线(3)的还原剂量(q)。5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于以下述方式控制喷射系统(8-12)，即喷射系统(8-12)依据与一氧化二氮量低于下限值(Amin)的程度有关的因素，来增加被注入排气管线(3)的还原剂量(q)。6.根据前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于基于来自传感器(15)的信息，估算出将要被注入排气管线的还原剂量(q)，所述传感器(15)在第一催化剂(13)上游位置处监测与排气管线(3)中的氮氧化物量有关的参数。7.根据前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于基于有关排气管线(3)中的废气流量的信息，估算出将要被注入排气管线中的还原剂量(q)。8.根据前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，控制单元(10)适用于从监测排气管线(3)中的废气温度的温度传感器(16)接收信息，以确定还原剂是否将要被注入排气管线(3)。9.根据前述权利要求任一所述的设备，其特征在于，第一催化剂(13)和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·萨尔比，
申请(专利权)人：斯堪尼亚商用车有限公司，
类型：
国别省市：