减少来自柴油发动机废气的氮氧化物的方法技术

描述了借助废气后处理系统减少柴油发动机废气中氮氧化物的方法，所述系统包括用于喷射氨和/或可分解成氨的化合物的装置和两个SCR-单元。在第一SCR-单元与第二SCR-单元之间设置氨传感器。在第二SCR-单元下游的废气管内包含氮氧化物传感器。氨传感器的信号与NOx-传感器的信号以限定的方式汇总成虚拟NOx/NH3传感器的实际值，所述值作为PI-调节器或PID-调节器的输入值，所述调节器按需求调节喷射到废气中的还原剂量。

Method for reducing NOx from exhaust gas of diesel engine

A method for reducing nitrogen oxides in diesel engine exhaust gases by means of an exhaust gas aftertreatment system is described, comprising a device for ejecting ammonia and / or compounds that can be decomposed into ammonia, and two SCR- units. An ammonia sensor is disposed between the first SCR- unit and the second SCR- unit. A nitrogen oxide sensor is included in the exhaust pipe downstream of the second SCR- unit. The signal of ammonia sensor and NOx- sensor to define the aggregated into actual virtual NOx/NH3 sensor values, the values of PI- or PID- as regulator regulator input value, the regulator needs to adjust injection dose according to reduction in exhaust gas.

【技术实现步骤摘要】
为了遵守从2014年开始生效的欧盟和美国从的所谓非道路-柴油发动机排放法规(欧盟IV级或Tier4排放标准(最终))，不可避免的是给这些柴油发动机配置一种废气净化系统。典型的废气净化系统除了包含用于氧化清除一氧化碳和碳氢化合物的柴油氧化催化器和任选的设置在所述柴油氧化催化器下游的柴油颗粒过滤器之外，还包含一个脱氮单元。在商用车领域和非道路领域中为了对柴油发动机废气脱氮，典型的是使用所谓的SCR-催化器(SCR Selective Catalytic Reduction:选择性催化还原)和用于把氨或可分解成氨的化合物作为还原剂喷射到待净化的废气流中的装置，使用选择性催化还原氮氧化物的单元。优选的还原剂是脲水溶液或氨基甲酸铵溶液，特别优选脲溶液。这样的SCR-单元典型地设置在前置的柴油氧化催化器(DOC)和/或柴油颗粒过滤器(DPF)的下游。此外，为了满足欧盟IV级或Tier4f排放标准，尤其使用按照EP-Bl 054 722的系统或不含柴油颗粒过滤器的系统(只有D0C+SCR)。尤其是在上述“开放的”的系统中，即使在更长的运行时间后也必须在全部的运行点达到最大的SCR-效率，因为在使用不含柴油颗粒过滤器的系统来净化废气的发动机的情况下，如此调整燃烧过程，使得始终尽可能少地出现颗粒排放。这造成明显升高的NOx-未处理的排放，从而为了达到法定的排放限值，在SCR-单元内的氮氧化物-转化率在系统的整个运行时间必须超过90%。除了温度和通过SCR-催化器的质量流，SCR-系统的效率还通过位于SCR-催化器之前的no2/nox的比例和通过喷射的还原剂的量确定。no2/nox的比例通过前置的废气净化成套设备DOC和/或DPF调节，其中优选达到0.2-0.7，特别优选0.4-0.6的值。不足地喷射还原剂(例如，α =0.8，其中，α代表位于SCR-催化器之前的待净化的废气内的νη3/νοχ的摩尔比)导致，相当于还原剂的可用性的理论上可能的氮氧化物转化限制(对于α =0.8则为最大80%的氮氧化物转化率)。通过过量喷射还原剂(α>1)，通过SCR-催化器可达到热动态可行的、最大的氮氧化物转化，所述转化在各自的工况下(废气质量流、温度、SCR上游的Ν02/Ν0χ)仅通过催化器的物质性质确定。但是，过量喷射还原剂也可能导致穿过SCR-催化器的氨穿透。因为按照欧盟-危险物质规定，氨是有毒和危害环境的气体，必须绝对避免残余排放。根据现有技术的系统典型地基于模型调节还原剂喷射量，S卩，存储在发动机控制设备中的软件以未处理的排放中的NOx-含量与之前通过试验测得的SCR-催化器在每个可设想的运行点的效率为基础，计算还原剂的化学计量需求并相应地控制待喷射的脲溶液的量(所谓的“预控制量”)。尤其是基于用过渡金属交换的沸石的SCR-催化器拥有显著的储氨能力，由此这种预控制的变得困难。可以贮存在催化器内的氨量取决于催化器的运行温度和老化状态。相应地，根据运行点，喷射的还原剂量的一部分被用于充满催化器的氨存储器。通过所述存储器，尤其是可以通过用从存储器中解吸的氨还原废气中所含的氮氧化物来补偿在动态运行时短时间产生的喷射量不足。然后必须通过还原剂过量喷射重新把氨存储器充满。这种催化器的存储特性使预调器模型最佳匹配变得困难，因为极其难于用数学方式描述在SCR-催化器内的化学-物理过程的复杂性。因此，基于模型来调节还原剂的喷射有缺点，尤其是在发动机瞬态运行时，不能保证在全部的运行点都达到SCR-催化器的最大效率而没有氨穿透。从
技术介绍
中已知SCR-系统，在其中氨穿透在SCR-催化器之后借助氨传感器识别。因此，W02010/063566公开了一种氨传感器的结构和运作方式。DElO 2006 051 790公开了一种用于净化内燃机废气的废气后处理系统，所述系统在废气流动方向按下述顺序包括:第一氧化催化器，用于把燃料引入废气管路的装置，第二氧化催化器，柴油颗粒过滤器，用于喷射对于有效氮氧化物还原的还原剂的装置，SCR-催化器和任选的具有氧化催化作用的(氨)阻断催化器。在SCR-催化器的下游可以设置氨传感器用于改善调节添加还原剂或用于诊断目的。EP-A-2 317 091公开了一种废气净化系统，所述系统在废气流动方向按下述顺序包括:氧化催化器，具有脲溶液喷射装置的废气管和SCR-催化器。在SCR-催化器的内部集成了温度传感器。在SCR-催化器的下游侧设置氨传感器用于探测SCR-催化器之后的废气中的氨浓度。在氨传感器的下游可以设置氨氧化催化器。在EP-A-2317091公开的系统内，取决于发动机的转速和转矩确定和喷射待喷射的脲溶液的量(预控制量)。同时，由开始喷射与开始氨逃逸之间的时间延迟计算SCR-催化器的储氨能力。如果是通过SCR-催化器之后的氨传感器显示氨逃逸，这时实际喷射的脲溶液的量要低于预控制量。如果在计算SCR-催化器的储氨能力时，得出小于存储在软件内的参考值的数值，这时实际喷射的脲溶液的量要高于预控制量。EP-A-2317090公开了一种用于运行SCR-系统的方法，在所述方法中，当由于工况预期氨穿透SCR-催化器时，准备收回喷射的还原剂。这些工况变化尤其包括废气质量流的变化和/或废气温度上升。此外，EP-A-2 317 090公开了一种借助设置在两个SCR-催化器之间的氨传感器来识别氨逃选风险的方法。如果在第一上游的SCR-催化器之后超过预设的氨逃逸，则关闭还原剂喷射。DElO 2008 043 141公开了一种柴油内燃机废气净化系统，所述系统在废气流动方向按下述顺序包括:柴油氧化催化器，用于把氨喷射到排气管路内的装置，SCR-催化器，用于探测废气内氮氧化物的NOx-传感器，氨氧化催化器，用于把水喷射到排气管路内的装置和氨传感器。如果在氨氧化催化器之后借助氨传感器在废气中探测到超过预设值的氨浓度，则在氨氧化催化器的下游侧将水喷射到排气管路中，以“捕获”存在于废气管中的氨并且由此避免氨排放到大气中。US2009/0272099和US2010/0242440公开了一种废气后处理系统，所述系统在废气流动方向按下述顺序包括:氧化催化器，柴油颗粒过滤器，用于喷射还原剂，例如氨或脲溶液的装置，SCR-催化器和氨氧化催化器。可以在氨氧化催化器的下游，在SCR的上游侧和/或在氨氧化催化器的上游设置氨传感器。它们通过在柴油氧化催化器的上游、在SCR下游和/或在氨氧化催化器的下游的用于探测废气中氮氧化物含量的NOx-传感器得到补充。借助于这些传感器信号可以使实际的还原剂喷射速率以这样的方式相匹配，对通过在预控制模型中的误差或差错(例如，制模误差，由于催化器老化成传感器老化导致的在实际效率方面的偏差，还原剂浓度上的偏差，喷射延迟)对实现的次最优的还原剂喷射量进行修正。W02011/139971公开了一种运行SCR-系统的方法，所述SCR-系统具有两个在废气流动方向前后设置的SCR-催化器，以及在两个SCR-催化器之间的氨传感器，和在废气流动方向靠后设置的第二 SCR-催化器的下游的NOx-传感器。该方法的突出之处在于，依靠借助NOx-传感器确定的在第二 SCR-催化器后面的废气中的NOx-浓度改变借助氨传感器确定的在两个SCR-催化器之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
借助废气后处理系统减少柴油发动机废气中的氮氧化物的方法，所述系统在废气流动方向按顺序包括：将氨和/或可分解成氨的化合物作为还原剂喷射到待净化的废气中的装置，一个或多个SCR?催化器，它们形成第一SCR?单元，氨传感器，其用于测定第一SCR?单元之后的废气中的氨浓度，一个或多个SCR?催化器和/或氨氧化催化器，它们形成第二SCR?单元，以及，氮氧化物传感器(NOx?传感器)，其用于测定废气管内的氮氧化物(NOx)的浓度，其中，借助通过氨传感器测定的在第一SCR?单元之后的废气中的氨浓度和由借助NOx?传感器测定的废气管中的氮氧化物浓度调节待喷射到废气中的氨和/或可分解成氨的化合物的量，其特征在于，由氨传感器和NOx?传感器的传感器信号计算虚拟NOx/NO3?传感器的实际值，将该实际值用作PI?调节器或PID?调节器的输入值，所述调节器借助协调实际值和预设的额定值确定氨和/或可分解成氨的化合物的待喷射量。

【技术特征摘要】
2012.07.14 EP 12005203.01.借助废气后处理系统减少柴油发动机废气中的氮氧化物的方法，所述系统在废气流动方向按顺序包括: 将氨和/或可分解成氨的化合物作为还原剂喷射到待净化的废气中的装置， 一个或多个SCR-催化器，它们形成第一 SCR-单元， 氨传感器，其用于测定第一 SCR-单元之后的废气中的氨浓度， 一个或多个SCR-催化器和/或氨氧化催化器，它们形成第二 SCR-单元， 以及，氮氧化物传感器(NOx-传感器)，其用于测定废气管内的氮氧化物(NOx)的浓度，其中，借助通过氨传感器测定的在第一 SCR-单元之后的废气中的氨浓度和由借助NOx-传感器测定的废气管中的氮氧化物浓度调节待喷射到废气中的氨和/或可分解成氨的化合物的量，其特征在于，由氨传感器和NOx-传感器的传感器信号计算虚拟Ν0χ/Ν03-传感器的实际值，将该实际值用作P1-调节器或PID-调节器的输入值，所述调节器借助协调实际值和预设的额定值确定氨和/或可分解成氨的化合物的待喷射量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，如下进行虚拟Ν0χ/Ν03-传感器的实际值的计算: 1.用NH3-传感器信号修正NOx-传感器信号和计算修正的NOx-值 NOxCorDS,该值给出废气管内的废气中的实际氮氧化物浓度，其中， 根据定义，得出的值NOxCorDS不小于零； 2.将值NOxCorDS乘以(-1)为得到的值[-NOxCorDS]；3.通过与来自特性曲线的预设的加权因子相乘将值[-NOxCorDS]进行 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·维特罗克，O·斯维亚特莱克，
申请(专利权)人：道依茨股份公司，
类型：发明
国别省市：