用还原剂加浓内燃机排气的方法和执行该方法的内燃机技术

本发明专利技术涉及用还原剂加浓内燃机排气的方法和执行该方法的内燃机。提供了用还原剂加浓内燃机的排气的方法，该内燃机包括至少一个汽缸，并且具有用于增压空气进入的进气系统、用于排放排气的排气排放系统，以及用于还原氮氧化物的至少一个排气后处理系统，该至少一个排气后处理系统布置在排气排放系统中，并且被周期性提供还原剂供应。该方法包括当由于不存在负荷需求而使内燃机的至少一个汽缸的燃料供应停用时，在至少一个排气后处理系统上游的排气排放系统中用还原剂加浓排气。

Method for reducing exhaust gas of internal combustion engine by reducing agent and internal combustion engine for carrying out said method

The present invention relates to a method for reducing the exhaust of an internal combustion engine with a reducing agent and an internal combustion engine carrying out the method. Provides a method for reducing the exhaust agent and concentrated combustion engine, the internal combustion engine includes at least one cylinder, and has an air intake system and pressurized air into the exhaust system for exhaust emissions, as well as for the reduction of nitrogen oxides by at least one exhaust postprocessing system, the at least one exhaust system is arranged in the postprocessing the exhaust system, and provide periodic reductant supply. The method includes fuel supply stop when at least one cylinder because there is no demand to the engine, with the reducing agent concentration in the exhaust exhaust system with at least one exhaust system upstream of the postprocessing.

【技术实现步骤摘要】
用还原剂加浓内燃机排气的方法和执行该方法的内燃机相关申请本申请要求德国专利申请号102012212432.2的优先权，该申请在2012年7月16日提交，其全部内容为所有目的通过参考并入本文。
本公开涉及用还原剂加浓内燃机排气的方法。
技术介绍
内燃机可以配备各种排气后处理系统以便减少污染物排放。在火花点火发动机中使用催化反应器，即使在低温，该催化反应器通过使用提高某些反应的速率的催化材料仍确保HC和CO的氧化。另外，如果氮氧化物NOx也要被还原，那么这可以通过使用三元催化转化器实现，然而为了实现该目的，使用火花点火发动机的化学计量操作（λ≈1）在严格限制内运行。在此情况下依靠存在的未氧化排气成分，即通过一氧化碳CO和未燃烧烃HC，还原氧化物NOx，这些排气成分同时被氧化。通常并且在本公开的背景下，空气比λ定义为实际进入内燃机的至少一个汽缸的空气质量mair，act与化学计量空气质量mair，stoich的比，需要该化学计量空气质量mair，stoich以便刚好完全氧化进入至少一个汽缸的燃料质量mfuel（内燃机的化学计量操作λ=1）。这里λ=mair，act/mair，stoich，并且由于定义为Lstoich=mair，stoich/mfuel的化学计量空气需求Lstoich，空气比λ=mair，act/mfuel*（1/Lstoich）。在用过多空气操作的内燃机的情况下，例如柴油机或直接喷射火花点火发动机的情况下，但同样在稀燃火花点火发动机中，由于缺少还原剂，因此在排气中存在的氮氧化物NOx不能被还原。因此，可以提供排气后处理系统例如也称为稀NOx捕集器（LNT）的存储催化转化器，以还原氮氧化物。这里氮氧化物在内燃机的稀燃操作（λ>1）期间首先被吸收即收集并存储，然后在再生阶段期间例如依靠氧缺乏的内燃机的亚化学计量操作（λ<1）被还原，在排气中存在的未燃烧烃HC和一氧化碳CO用作还原剂。排气再循环（EGR）和在进气系统中增压空气的节流提供了在发动机内用还原剂特别是未燃烧烃加浓排气的进一步内在可能性。两种措施都降低输送通过内燃机的增压空气质量或新鲜空气质量，并且由此减小空气比λ。由于供应的空气质量的降低引起加浓发生。也称为HC加浓的用未燃烧烃加浓排气也可以依靠将另外燃料后喷射进入内燃机的至少一个汽缸来实现。这里，后喷射燃料不意图由仍然进行的主燃烧在燃烧室中点燃，或通过即使在主燃烧完成之后仍然为高的燃烧气体温度在燃烧室中点燃，而是在充气循环期间在催化转化器上游将未燃烧的引入排气排放系统。利用后喷射的内燃机本质上倾向于由未燃烧烃稀释或污染油料。取决于后喷射燃料的量和喷射点，更大或更小比例的后喷射燃料到达汽缸的内壁上，在那里其与粘合油膜混合，并因此有助于油料稀释。此外，另外燃料用作还原剂受限于增加内燃机的总燃料消耗。关于内燃机的亚化学计量操作（λ<1），即加浓，亚化学计量操作的发动和维护可以有时仅受约束实现，如果有的话。该原因是多样的并且作为内燃机在其操作的瞬时负荷的函数变化。当用富混合物运行特别是使用压缩点火时，在低负荷下不能确保稳定燃烧。可能发生混合物的不点火或不完全燃烧。结果是不希望高的污染物特别是未燃烧烃HC的排放。在中间负荷范围中负荷波动经常发生。短暂操作状况使得更难以维持恒定空气比，并且在一些情况中使得任何加浓都不可能。在较高的、高的或顶级的负荷范围中，亚化学计量操作通常由最大可容许排气温度控制，该排气温度经常受到在排气排放系统中提供的组件和它们承受热负荷的能力限制，例如由排气涡轮增压器的涡轮、排气后处理系统或排气再循环系统限制。在该背景下必须记住，通常排气温度随着任何加浓升高。如果将还原剂直接引入到排气排放系统例如通过在LNT上游喷射另外燃料来直接引入，那么发动机内的内部措施可以省去。在形成本公开的主题的方法和内燃机中，通过将还原剂引入在至少一个排气后处理系统上游的排气排放系统来加浓排气。然而也可以提供用于加浓排气的进一步措施，特别是在发动机内的内部措施。在再生阶段期间，氮氧化物（NOx）被释放并且基本转化成二氧化氮（NO2）、二氧化碳（CO2）和水（H2O）。存储催化转化器的温度应优选处于在200℃和450℃之间的温度窗口内，以便一方面确保快速还原，另一方面在没有已释放氮氧化物NOx转化的情况下没有发生解吸附，该解吸附可以由过高温度触发。使用存储催化转化器的一个问题起因于在排气中含有的硫，其可能被吸收并且通常必须去除，作为所谓的脱硫的一部分。为此目的，存储催化转化器被加热到通常在600℃和700℃之间的高温，并且被供应还原剂例如未燃烧烃。脱硫需要的高温可损坏存储催化转化器，促使催化转化器热老化，并且朝向催化转化器使用寿命终点明显减少了氮氧化物的期望转化。尽管依靠发动机内的内部措施的加浓导致的问题可以通过直接引入用作还原剂的燃料到排气排放系统来消除或缓和，但即使该排气加浓的概念仅有有限的应用，这是由于将另外燃料引入到热排气并且伴随的放热反应将在操作中内燃机排气的已经高的温度可能提高到超过可容许排气温度的值，因此可能发生热过载。参考已经在上面做出的评述。代替存储催化转化器或除存储催化转化器之外，可以提供也称为SCR催化转化器的选择性催化转化器以还原氮氧化物。关于还原剂的供应，结合存储催化转化器陈述的内容适用。除未燃烧烃之外，氨NH3和尿素用作还原剂以便选择性还原氮氧化物。将后面提到的还原剂有意引入到排气中，即直接引入到排气排放系统中。上面描述的技术相关性说明，需要用于排气加浓的改进方法，以使可以向用于还原氮氧化物的排气后处理系统最优供应还原剂，以便例如将存储催化转化器再生或脱硫，或向选择性催化转化器供应未燃烧烃或氨。
技术实现思路
按照上面的评述，本专利技术人在此提供用于使排气后处理装置再生的方法，该方法避免装置暴露于过高温度，同时缓解可在富操作期间出现的燃烧问题。因此，提供用还原剂加浓内燃机排气的方法。内燃机包括至少一个汽缸，其具有用于增压空气进入的进气系统、用于排放排气的排气排放系统，以及布置在排气排放系统中并且被周期性提供还原剂供应的用于还原氮氧化物的至少一个排气后处理系统。该方法包括：当由于不存在负荷需求而使内燃机的至少一个汽缸的燃料供应停用时，在至少一个排气后处理系统上游的排气排放系统中用还原剂加浓排气。根据本公开，当内燃机在负荷下操作时不进行用还原剂加浓排气，而是当随着燃料供应停用，因为燃料缺乏所以没有在内燃机的汽缸中引发燃烧，并且充当活塞机器的内燃机输送增压空气同时消耗功率时，由于不存在负荷需求，进行用还原剂加浓排气。排气的加浓由此在内燃机的操作模式中执行，根据现有技术水平这被认为不适于排气的加浓，因为一方面由于燃料供应的停用引起作为还原剂的燃料完全缺乏，并且另一方面由于燃料燃烧的缺乏引起用于升高相关温度特别是排气和排气后处理系统的相关温度的由燃烧产生的放热缺少。然而，部件特别是至少一个排气后处理系统的剩余热证明是足够的。根据本公开，甚至证明由于当内燃机不操作时将还原剂引入到排气排放系统是有利的，因为这样减小或完全消除了由过高温度引起的热过载的风险。这里还原剂不引入到从汽缸排放的热排气中，而是引入到通过内燃机输送的增压空气并且引入到排气排放系统，因此严格来本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用还原剂加浓内燃机的排气的方法，所述内燃机包括至少一个汽缸，其具有用于增压空气进入的进气系统、用于排放排气的排气排放系统和用于还原氮氧化物的至少一个排气后处理系统，所述至少一个排气后处理系统布置在所述排气排放系统中，并且被周期性提供还原剂供应，所述方法包括：当由于不存在负荷需求而使所述内燃机的所述至少一个汽缸的燃料供应停用时，在所述至少一个排气后处理系统上游的所述排气排放系统中用所述还原剂加浓所述排气。

【技术特征摘要】
2012.07.16 DE 102012212432.21.一种用还原剂加浓内燃机的排气的方法，所述内燃机包括至少一个汽缸，其具有用于增压空气进入的进气系统、用于排放排气的排气排放系统和用于还原氮氧化物的至少一个排气后处理系统，所述至少一个排气后处理系统布置在所述排气排放系统中，并且被周期性提供还原剂供应，所述方法包括：当由于不存在负荷需求而使所述内燃机的所述至少一个汽缸的燃料供应停用时，在所述至少一个排气后处理系统上游用所述还原剂加浓所述排气以再生排气装置，所述加浓所述内燃机排气包括将还原剂喷射到内燃机进气口上游的再循环排气中。2.根据权利要求1所述的方法，其中用于还原所述氮氧化物的所述排气后处理系统包括选择性催化转化器。3.根据权利要求1所述的方法，其中用于还原所述氮氧化物的所述排气后处理系统包括存储催化转化器。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述还原剂包括氨。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述还原剂包括燃料。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述内燃机的超限状况期间，由于不存在负荷需求，停用所述内燃机的至少一个汽缸的燃料供应；以及由还原剂加浓所述排气。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：在使用所述内燃机的交通工具的发动机制动状况期间，由于不存在负荷需求，停用所述内燃机的至少一个汽缸的燃料供应；以及由还原剂加浓所述排气。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·A·施奈德，K·福特，J·凯斯特雷诺，D·罗默，F·林森，Y·M·S·雅库伯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：