具有排氣后處理裝置的內燃機以及用于運轉所述類型的內燃機的方法制造方法及圖紙

本發明專利技術提供一種系統和方法，其用于控制尿素還原劑的溫度以通過分配穿過壓縮空氣與環境空氣之間的還原劑的流量而在聯接到渦輪增壓發動機排氣的選擇性催化還原器中形成用于NOx還原的氨。

【技術實現步驟摘要】
相關申請的交叉引用本申請要求2013年2月15日提交的德國專利申請號N0.102013202496.7的優先權，其全部內容通過應用合并于此，用于所有目的。
技術介紹
具有包括選擇性催化還原器(SCR)催化劑的排氣后處理系統的內燃機通常用于處理NOx排放。經常為液態尿素的還原劑經由在SCR催化劑上游的排氣管路中的定量裝置被噴射。NOx與還原劑起反應以生成諸如水和氮的副產物。一個示例性的方法是將定量裝置定位在排氣旁通管路中SCR催化劑的上游?？刂崎y定位在排氣旁通管路中以控制通過旁通管路的排氣的體積流量從而控制水解催化劑的溫度。另一示例性方法是使用HC富集，其通過將未燃碳氫化合物直接地導入排氣排出系統從而通過將附加燃料后噴射進入燃燒室的方式起到還原劑的作用。專利技術人注意到使用排氣旁通管路中的控制閥的潛在的問題是，系統和溫度控制的相對復雜性和使用定位在排氣旁通管路中的閥的選擇質量流限制。此外，還存在不能輸送還原劑給SCR催化劑并且允許NOx的釋放的工況。專利技術人注意到的另一潛在的問題是使用后噴射的HC富集。內燃機可能容易受到具有未燃碳氫化合物的油的變稀或污染物的影響。此外，附加的燃料被用作還原劑，由此增加整體的燃料消耗。
技術實現思路
至少部分地處理一些上述問題的一個可能方式包括內燃機，其包括用于供給增壓空氣的進氣系統和用于排出排氣的排氣排出系統。進一步地至少一個選擇性催化轉化器布置在排氣排出系統中用于氮氧化物的還原，其中氧化催化轉化器被布置在至少一個選擇性催化轉化器的上游作為進一步的排氣后處理系統。從進氣系統分支并且進入在氧化催化轉化器與至少一個選擇性催化轉化器之間的排氣排出系統的旁通管路還包括定量裝置，其被設置用于將用作至少一個選擇性催化轉化器的還原劑的液體尿素導入至旁通管路。至少部分地處理一些上述問題的另一可能方式包括一種用于運轉內燃機的方法，該內燃機具有用于調節通過旁通管路傳導的空氣流率的控制元件，其中為了給至少一個選擇性催化轉化器供應作為還原劑的氨，旁通管路被打開。另一可能的方式包括一種用于控制具有聯接到發動機排氣的選擇性催化還原器的發動機的方法，其包括供應壓縮空氣至發動機以實現選擇的轉矩并且噴射還原劑到SCR中。通過在所述壓縮空氣與環境空氣的一部分之間分配進入所述還原劑的空氣流量，還原劑的溫度可以被控制在預定范圍內。此外，可以調節發動機轉矩以補償所述壓縮空氣的所述分配。另一可能的方式還包括一種方法，其用于將定量裝置的溫度維持在選擇的范圍內，同時維持排放控制并且以所選擇的功率輸出運轉發動機。該方法包括供應壓縮空氣至發動機以實現所選擇的轉矩，噴射還原劑到選擇性催化轉化器中，并且通過在壓縮空氣與環境空氣的一部分之間分配進入還原劑的空氣流量而控制還原劑的溫度在預定范圍內。所述方法還調節發動機轉矩以補償壓縮空氣的分配。壓縮空氣可以由通過定位在發動機排氣排出系統中的渦輪驅動的壓縮機供應。應當理解，以上概要以簡化形式提供在【具體實施方式】中進一步描述的選擇的原理的介紹。這并不意味指出所請求保護主題的關鍵或必需的特征，請求保護主題的范圍由所附權利要求唯一地限定。此外，請求保護的主題并不限于解決以上任何缺點或在本公開的任意部分中的實施?！靖綀D說明】圖1以示意圖的形式示意性地示出了內燃機的第一實施例。圖2以示意圖的形式示意性地示出了內燃機的第二實施例。圖3a和3b示出了根據第一或第二實施例運轉內燃機的示例性方法。圖4以示意圖的形式示意性地示出了帶有排氣旁通管路的第一實施例。圖5以示意圖的形式示意性地示出了帶有排氣旁通管路的第二實施例。圖6a，6b和6c示出了運轉如圖4或5中所示的內燃機的示例性方法。【具體實施方式】本申請涉及一種內燃機，其具有用于供應增壓空氣的進氣系統并且具有用于排出排氣的排氣排出系統并且具有至少一個選擇性催化轉化器，該選擇性催化轉化器布置在排氣排出系統中并且起到還原氮氧化物的作用，以及布置在至少一個選擇性催化轉化器的上游在排氣排出系統中作為進一步排氣后處理系統的氧化催化轉化器。本申請還涉及一種用于運轉上述類型的內燃機的方法。例如，內燃機用于例如作為機動車的驅動器。在本申請的上下文中，詞語“內燃機”包括柴油機和施加點火式發動機以及混合式內燃機，該混合動力內燃機采用混合燃燒過程，以及混合驅動，混合驅動不僅包括內燃機而且包括電機，該電機作為驅動連接至內燃機并且接收來自內燃機的動力或作為可切換的輔助驅動輸出附加動力。根據現有技術，為了減少污染物排放，內燃機可以配備有各種排氣后處理系統。在施加點火式發動機中，使用催化反應器，其通過使用提高某些反應的速度的催化劑材料使HC和CO甚至在低溫下更好地氧化。為了附加地還原氮氧化物N0X，這可以通過使用三元催化轉化器，在窄范圍內施加點火式發動機的化學計量工作(λ?I)實現。這里，氮氧化物NOx可以借助于具體地以一氧化碳(CO)和未燃碳氫化合物(HC)存在的非氧化排氣成分來還原，其中所述排氣成分可以同時氧化。在可以以過量空氣運轉的內燃機中(例如直接噴射柴油發動機或稀燃施加點火式發動機)，排氣中的氮氧化物NOx不能脫離原理(也就是說，由于缺少還原劑)而被還原。為此，有必要提供用于氮氧化物還原的排氣后處理系統，例如，選擇性催化轉化器，也稱作SCR催化轉化器，其中為了選擇性地還原氮氧化物，還原劑以目標方式導入排氣中。作為還原劑，除氨(NH3)或尿素之外，也可以使用未燃碳氫化合物。后者也稱為富HC,其中未燃碳氫化合物直接地導入排氣排出系統中或借助于發動機內部的措施，例如借助于將附加燃料后噴射進入燃燒室。這里，后噴射的燃料將不會由仍然進行的主燃燒或甚至在主燃燒結束之后由高燃燒氣體溫度在燃燒室中被點燃，而是應當在交換期間被導入在選擇性催化轉化器上游的排氣排出系統中。采用后噴射的內燃機本質上容易受到具有未燃碳氫化合物的油的稀釋或污染的影響。根據后噴射燃料量和噴射時間，后噴射燃料的更多或更少部分碰撞汽缸內壁，在那里與附著的油膜混合，從而有助于油的稀釋。此外，背離原理，使用附加燃料作為還原劑增加了內燃機的整體燃料消耗。因此，對于氮氧化物的還原，增加使用選擇性催化轉化器，其中提供氨或尿素作為還原劑。由于氨(NH3)的毒性，氨通常不儲存在機動車中，或以純的方式作為還原劑提供。而是，尿素經常用作產生氨生產的前身產品，因為通過供應能量，尿素可以在放熱反應中分解成為氨和異氰酸，其中在水存在的情況下可以從異氰酸再次獲得氨(NH3)。在提供尿素用于產生氨的情況下，可能在彼此根本不同的兩種方式之間區分。一方面，可以以液體形式，也就是說作為水溶液儲存和提供尿素，尿素作為水溶液導入到選擇性催化轉化器上游的排氣中。另一方面，可能以固態形式提供尿素。固態形式的尿素占用較少的容積并且特征在于相對于水溶液具有較高的氨含量。因此，可以形成具有較小存儲容積的存儲容器，這在機動車中使用中是尤其重要的優勢，其設法實現緊湊和最有效的包裝可能。這兩種原理都導入熱量到尿素中以產生氨。這在某些運轉模式中可能產生潛在的問題。例如，如果液態尿素溶液被導入選擇性催化轉化器上游的排氣中，可能必需接近150°C至170°C的排氣溫度以汽化尿素溶液，產生氨NH3并且充分地將作為還原劑的所述氨與排氣混合，從而形成盡可能均勻的排氣/氨混合物本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種內燃機，其包括：用于供應增壓空氣的進氣系統；用于排出排氣的排氣排出系統；布置在所述排氣排出系統中用于氮氧化物的還原的至少一個選擇性催化轉化器；布置在所述至少一個選擇性催化轉化器上游的所述排氣排出系統中，作為進一步的排氣后處理系統的氧化催化轉化器；其中旁通管路從所述進氣系統分支并且進入在所述氧化催化轉化器與所述至少一個選擇性催化轉化器之間的所述排氣排出系統；以及被設置用于將液體尿素導入所述旁通管路的定量裝置，所述液體尿素作為用于所述至少一個選擇性催化轉化器的還原劑。

【技術特征摘要】
2013.02.15 DE 102013202496.71.一種內燃機，其包括: 用于供應增壓空氣的進氣系統； 用于排出排氣的排氣排出系統； 布置在所述排氣排出系統中用于氮氧化物的還原的至少一個選擇性催化轉化器； 布置在所述至少一個選擇性催化轉化器上游的所述排氣排出系統中，作為進一步的排氣后處理系統的氧化催化轉化器；其中 旁通管路從所述進氣系統分支并且進入在所述氧化催化轉化器與所述至少一個選擇性催化轉化器之間的所述排氣排出系統；以及 被設置用于將液體尿素導入所述旁通管路的定量裝置，所述液體尿素作為用于所述至少一個選擇性催化轉化器的還原劑。2.如權利要求1所述的內燃機，其中混合器設置在所述定量裝置下游的所述旁通管路中。3.如權利要求1所述的內燃機，其中加熱器設置在所述定量裝置上游的所述旁通管路中。4.如權利要求1所述的內燃機，其中，在所述定量裝置的上游設置吸入環境空氣并且將所述環境空氣傳遞至所述旁通管路中的泵。5.如權利要求1所述的內燃機，其中，在所述定量裝置的下游設置用于異氰酸的水解的催化輔助的催化轉化器。6.如權利要求1所述的內燃機，其中設置了控制元件，借助于所述控制元件可調節通過所述旁通管路傳導的空氣流速。7.如權利要求1所述的內燃機，其中設置至少一個排氣渦輪增壓器，所述至少一個排氣渦輪增壓器的壓縮機布置在所述進氣系統中，并且所述至少一個排氣渦輪增壓器的渦輪布置在所述排氣排出系統中。8.一種用于控制具有聯接到發動機排氣的選擇性催化還原器即SCR的發動機的方法，其包括: 供應壓縮空氣至所述發動機以實現所期望的轉矩； 噴射還原劑至所述SCR ； 通過在所述壓縮空氣部分與環境空氣的一部分之間分配進入所述還原劑的空氣流量，將所述還原劑的溫度控制在預定范圍內；以及 調節發動機轉矩以補償所述壓縮空氣的所述分配。9.根據權利要求8所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：Y·M·S·雅各布，
申請(專利權)人：福特環球技術公司，
類型：發明
國別省市：美國;US