[發明專利]用于凈化內燃機的廢氣流的方法以及裝置

有效

• 申請號: 201010248754.0
• 申請日: 2010-07-30
• 公開（公告）號: CN101988411A
• 公開（公告）日: 2011-03-23
• 發明（設計）人: A·多林
• 申請（專利權）人: 德國曼商用車輛股份公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N9/00;F02B37/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 嚴志軍;梁冰

技術領域

本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分的用于凈化內燃機的、尤其為廢氣增壓式內燃機的廢氣流的方法。本發明還涉及一種根據權利要求19的前序部分的用于凈化內燃機的、尤其為廢氣增壓式內燃機的廢氣流的裝置。

背景技術

對于廢氣凈化首先冷起動的廢氣排放引出了問題，因為在冷發動機起動之后且由此在催化器尚未達到運行溫度情況下也必須遵守法律規定的廢氣排放極限值。在此，非常重要的為所謂的催化器的啟動溫度(Anspringtemperatur)。催化器達到50％的轉化率時的溫度表示為啟動溫度。因此，催化器設計的目的之一為，實現盡可能低的啟動溫度。為了保證該目的，后處理系統的催化器一般布置成距離發動機很近，以用于確保催化器快速加熱和由此盡可能快的啟動。

一般已知，應用選擇性催化還原(簡稱SCR)以減少內燃機、尤其在以空氣過量運行的內燃機中的廢氣流中的氮氧化物。氧化釩和/或氧化鎢和/或二氧化鈦和/或含鐵的沸石和/或含銅的沸石和/或氧化鋯適合作為用于利用在選擇性催化還原化合的化合中所使用的SCR催化器的活性組分。該反應主要按照以下反應式進行：

2NO+0.5O₂+2NH₃→2N₂+3H₂O????(反應式1)

通過NO₂的存在使該SCR反應加速，由此明顯降低催化器的啟動溫度：

NO+NO₂+2NH₃→2N₂+3H₂O????(反應式2)

在此，這種工藝所需的NO₂根據以下反應式基于從內燃機中放出的一氧化氮在含鉑的催化器處產生：

(反應式3)

根據催化器的實施形式、根據鉑的含量以及根據使用情況，催化器具有在180℃至330℃之間的啟動溫度。然而，在此需要注意，由于在高溫情況下熱力學的NO/NO₂平衡位于NO側，因此NO₂在整個氮氧化物中的份額隨溫度的升高而降低。

一般已知，應用氨作為用于SCR反應的還原劑，不過由于氨的毒性，常常通過無害的分裂氨的(ammoniakabspaltend)化合物(如尿素或氨甲酸鹽)來替代氨。該分解根據以下反應式進行：

(NH₂)₂CO+H₂O→2NH₃+CO₂????(反應式4)

在SCR方法中，物質的分解和由此氨的釋放對于方法的可應用性起到決定性作用。例如，由于氣相上根據以上反應式4在450℃才在量上實現尿素的分解，因此常常應用所謂的水解催化劑、如從文件EP?0487886B1和文件EP?0555746B1中已知的，借助于這些水解催化劑，分解溫度可降低到約170℃。為了減少催化劑，而使在催化劑中停留時間(Verweilzeit)保持恒定，例如這種水解催化劑在從主流中提取的廢氣分流中工作。例如，在文件EP?1052009B1中為這種情況。在此，尤為有利的是，為了能夠使水解催化劑在高的溫度水平上工作，盡可能靠近發動機提取廢氣分流。在廢氣增壓式內燃機中有利的是，在渦輪增壓器之前已提取廢氣分流并在渦輪增壓器下游又將其引回(文件DE?10206028A1)，因為在全負荷時廢氣渦輪上游的廢氣溫度比廢氣渦輪下游的廢氣溫度高350℃。

但是，在內燃機的怠速和/或低負載運行中，即使在廢氣渦輪之前提取廢氣分流的情況下，廢氣溫度通常仍然太低，而不保證還原劑前身物質可靠的分解成例如作為還原劑的氨。由于在這些運行狀態中的非常少的廢氣量使問題加劇，該廢氣量約為最大量的10％，這導致，通過還原劑前身物質的吸熱分解引起廢氣分流顯著的冷卻。如果還原劑前身物質在水中溶解(例如在含水的尿素溶液中)，則通過水的蒸發焓額外地附加了廢氣分流的冷卻。這導致，廢氣分流中的廢氣溫度可降低到臨界溫度(約170℃)以下，從而在這些工作點中還原劑的加入是不可能的。

從文件DE?102007061005A1中已知了這種用于在廢氣后處理系統中的還原劑的水解的方法，在該方法中，通過主動控制或調節通過廢氣分流引導的廢氣量使水解催化劑處的溫度保持在預設極限內。

發明內容