[发明专利]用于向排气系统中输入还原剂的方法和相应的排气系统

说明书

技术领域

本发明涉及用于将还原剂或还原剂前体输入(供应)到移动式内燃机 的排气系统中的方法和装置。这种还原剂输入方法和装置优选用于具有高 氮氧化合物排放的移动式内燃机的排气系统。

背景技术

内燃机的废气通常含有不希望排放到环境中的物质。在此尤其是可列 举碳颗粒或炭黑颗粒、一氧化碳和/或氮氧化合物。许多国家都对于这些物 质设置了极限值，所述物质在内燃机的废气中至多允许包含到所述极限值。 存在不同措施来降低所述排放种类的排出。

输入给内燃机的氧和燃料的量的比例对于内燃机的废气的有害物质含 量以及对于适用于净化废气的方法非常重要。对于净化废气有利的是，λ 值取值为1。这意味着，给内燃机输入的氧和燃料的量使得氧和燃料可彼 此恰好完全燃烧。

近年来，在λ值大于1的情况下工作的内燃机越来越流行。在这种内 燃机中存在过量氧。所述内燃机的特征例如在于燃料消耗优点。但作为副 作用，氮氧化合物(NO_X)的排放急剧提高。为了消除这种情况，发展出 了选择性催化还原的方法。在此，给内燃机的废气例如输入氨和/或尿素或 相应的还原剂，所述还原剂与废气中的氮氧化合物反应，其中，产生无害 的产物氮、氧和水。

大多不直接将氨输入给废气流。氨不易于储存。尿素或尿素-水溶液更 适于储存。优选使用商品名为AdBlue的32.5％的高纯度尿素-水溶液。然 后，由尿素通过热解和/或水解生成氨。为此有利的是大约250℃的最低温 度以及可能情况下起水解作用的表面，尿素被引导从所述表面旁边经过。

尿素向氨的转化可以或者在废气流中或者在废气外部进行。在废气内 部转化时，将尿素溶液例如以液态的尽可能精细雾化的和/或气态的形式输 入给废气。接着，在影响废气流中的废气温度的情况下转化尿素。在废气 外部转化时在转化器中进行转化，所述转化器不被废气流流过。为此进行 转化器的加热。这通常或者利用在外部被引导从转化器旁边经过的废气流 或者利用外部的能量源通过热传导进行。在此尤其是适用电加热器，所述 电加热器可快速达到转化所需的温度。关于还原剂前体在外部转化成氨的 可能性，尤其是可参考WO 2007/131784 A1。

在尿素向氨的转化中，问题在于，尤其是以大于1的λ值并且由此以 高氮氧化合物排放工作的内燃机的废气温度特别低。通常，所述废气温度 不足以使尿素转化成氨。尤其是在以城市交通的形式工作的机动车中或者 在由于其使用而极少在高负荷下工作的商用车例如城市公共汽车中，明显 极少产生足够的废气温度用于转化。出于该原因。尿素的在废气外部的转 化或在废气外部的蒸发具有重要意义。为此所需的大量电能对内燃机的效 率具有消极影响。

发明内容

由此出发，本发明的目的在于至少部分地解决关于现有技术描述的问 题。尤其是要给出一种方法，通过所述方法在排气系统的不同工作状态中 保证还原剂的转化，其中，同时要降低为此所需的能量。此外要提出一种 装置，所述装置也在不同工作状态中保证还原剂的尽可能最大程度的转化 并且同时用很少的能量就足够。

所述目的通过根据权利要求1的方法和根据权利要求7的排气系统实 现。从属权利要求涉及所述方法和排气系统的有利构型。从属权利要求中 单独给出的特征可用技术上有意义的任意方式相互组合并且揭示本发明的 其它构型。此外，本发明通过说明书尤其是结合附图而进一步描述特征和 细化。

根据本发明的用于将所储备的还原剂添加(输入，供应)到内燃机的 排气系统中的方法至少具有下述步骤：

a)建立添加时刻；

b)确定至少一个废气参数或还原剂量；

c)根据至少废气参数或还原剂量(的变化)确定还原剂的添加状态，

其中，添加状态至少是聚集(聚合)状态(物态)或化学组分；

d)当添加状态与所储备的状态不对应时，处理还原剂；以及

e)将所述添加状态中的还原剂添加到排气系统， 其中，多次重复执行步骤a)至e)。