[發明專利]用于凈化內燃機的廢氣的裝置

在審

• 申請號: 201380081134.4
• 申請日: 2013-11-21
• 公開（公告）號: CN105765187A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: K.施賴韋;S.斯泰格特
• 申請（專利權）人: HJS排放技術兩合公司
• 主分類號: F01N3/10
• 分類號: F01N3/10;F01N3/20;F01N3/035;F01N13/02
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

本發明涉及一種用于凈化內燃機、例如柴油內燃機的廢氣的裝置，具有用于去除在廢氣中攜帶的炭黑顆粒的包括顆粒過濾器的第一凈化級和用于去除在廢氣中的氧化氮的包括反硝化催化器的第二凈化級。

為了凈化內燃機、例如柴油內燃機的廢氣而使用廢氣凈化裝置，它將在廢氣中的顆粒、尤其炭黑顆粒過慮出以及將廢氣脫氮，由此降低攜帶的氧化氮。對于脫氮，在很多情況下進行對氧化氮的選擇性的催化還原。為此，需要還原劑。通常使用氨氣作為還原劑。還原劑和/或還原劑的前驅體，通常在水中溶解的尿素，通常沿廢氣的流動方向在SCR催化器的上游被噴射入廢氣流中。噴射入廢氣流中的尿素在廢氣中液壓和/或熱力分解，以便釋放用作還原劑的氨氣，因此能夠將該氨氣用于氧化氮的希望的SCR催化。根據這兩個凈化級(顆粒過濾器和SCR催化器)的優選的布置，SCR催化器在廢氣的流動方向上位于包括顆粒過濾器的第一凈化級的下游。在兩個凈化級之間存在用于輸入還原劑或該還原劑的前驅體的噴射裝置。

在內燃機運行時在顆粒過濾器上和/或內積聚的炭黑在時間上相隔地被去除。為此，炭黑氧化要么被主動觸發、要么被動運行。對于被動的過濾器再生需要NO₂，以便充分地降低炭黑氧化溫度。對于為了再生而需要NO₂的再生過程，在顆粒過濾器上游將氧化催化器接入廢氣線路。該氧化催化器同時用于降低在廢氣流中攜帶的碳氫化合物和降低攜帶的一氧化碳的目的。在這種設計方案中，這種氧化催化器的設計是特別優選的，以便由它可提供足夠的NO₂，以便在廢氣流中的NO：NO₂的比例在SCR催化器的入口處在1:2至2:1之間。這種NO：NO₂比例有利于SCR催化，并且即使在較低的溫度下SCR催化也有充分的轉換率。

在這種廢氣凈化裝置中，為了滿足嚴格的廢氣標準，通常使用設計為全過濾器的壁流過濾器。這樣的顆粒過濾器能夠配設有氧化催化層。但是，為了滿足對在廢氣流中以及在流動方向上在(其上積聚有再吸收No₂的炭黑顆粒的)顆粒過濾器之后、為希望的改善的SCR催化確定的NO：NO2比例，需要在顆粒過濾器之前連接單獨的或附加的氧化催化器。因此為了實現廢氣裝置設備，如前面所示，在流動方向上需要三個相繼連接的設備：氧化催化器、顆粒過濾器和SCR過濾器。在顆粒過濾器之后和SCR催化器之前連接有還原劑噴射裝置?？梢岳斫獾剑瑸榱藢崿F這種廢氣凈化設備必須存在相應的結構空間。這正好在使用這種廢氣凈化裝置時為了凈化不穩定應用的柴油發動機的廢氣偶爾會造成困難。此外，所述類型的廢氣凈化裝置也需要用于對廢氣凈化標準不那么嚴格的情況。

因此，本發明所要解決的技術問題在于，建議一種廢氣凈化裝置，借助該廢氣凈化裝置同樣能夠實現對攜帶的炭黑顆粒的還原，例如實現有效的脫氮，這種脫氮，若期望，原則上也能夠用較少數量的單獨設備來實現。

所述技術問題根據本發明通過一種開頭所述類型的廢氣凈化裝置所解決，其中，第一凈化級的顆粒過濾器是設計為壁流過濾器和配設氧化催化層的部分過濾器。

在這種廢氣凈化裝置中，氧化催化器的基質是設計為壁流過濾器的部分過濾器。這種部分過濾器具有氧化催化層。通常，整個顆粒部分過濾器都配設氧化催化層。在這種配屬于第一凈化級的設備中，通常的氧化催化器和顆粒過濾器具有一致的優點。令人感興趣的是，如果設計為壁流的顆粒部分過濾器配設有氧化催化層，在相同的基質體積下與顆粒全過濾器相比，在炭黑負載時設計為壁流的顆粒部分過濾器能夠產生比氧化催化層的顆粒全過濾器更多的NO₂。因此，通過單獨的設備、即前面所述的設計為顆粒部分過濾器的用于后接的、為了使廢氣脫氮的SCR催化的氧化催化器能夠提供在廢氣流中的NO：NO₂比例，以便該比例有助于在SCR催化器上的NO_x還原，并且由此即使在較低的溫度下也能夠以希望的較高的轉換率進行。因此，在廢氣凈化系統的這種設計中，仍只需要兩個設備和在這兩個設備之間的還原劑噴射裝置。

此外，在這種設計方案中會利用，在大量的應用中顆粒排放量比NO_x排放極限值更寬松地被調節。

對于第一凈化級的顆粒過濾器描述的設計方案同樣可以應用在第二凈化級的催化器上。因此，在優選的設計方案中設置，脫氮催化器的基質是設計為壁流過濾器的顆粒部分過濾器。這種系統的功能性與之前描述的系統相相應，其中，顆粒排放量通過兩個顆粒部分過濾器的串聯連接在相同的名義上的沉淀率下自然比只具有一個顆粒部分過濾器的系統要少。