[发明专利]用于净化内燃机的废气的装置

说明书

本发明涉及一种用于净化内燃机、例如柴油内燃机的废气的装置，具有用于去除在废气中携带的炭黑颗粒的包括颗粒过滤器的第一净化级和用于去除在废气中的氧化氮的包括反硝化催化器的第二净化级。

为了净化内燃机、例如柴油内燃机的废气而使用废气净化装置，它将在废气中的颗粒、尤其炭黑颗粒过虑出以及将废气脱氮，由此降低携带的氧化氮。对于脱氮，在很多情况下进行对氧化氮的选择性的催化还原。为此，需要还原剂。通常使用氨气作为还原剂。还原剂和/或还原剂的前驱体，通常在水中溶解的尿素，通常沿废气的流动方向在SCR催化器的上游被喷射入废气流中。喷射入废气流中的尿素在废气中液压和/或热力分解，以便释放用作还原剂的氨气，因此能够将该氨气用于氧化氮的希望的SCR催化。根据这两个净化级(颗粒过滤器和SCR催化器)的优选的布置，SCR催化器在废气的流动方向上位于包括颗粒过滤器的第一净化级的下游。在两个净化级之间存在用于输入还原剂或该还原剂的前驱体的喷射装置。

在内燃机运行时在颗粒过滤器上和/或内积聚的炭黑在时间上相隔地被去除。为此，炭黑氧化要么被主动触发、要么被动运行。对于被动的过滤器再生需要NO₂，以便充分地降低炭黑氧化温度。对于为了再生而需要NO₂的再生过程，在颗粒过滤器上游将氧化催化器接入废气线路。该氧化催化器同时用于降低在废气流中携带的碳氢化合物和降低携带的一氧化碳的目的。在这种设计方案中，这种氧化催化器的设计是特别优选的，以便由它可提供足够的NO₂，以便在废气流中的NO：NO₂的比例在SCR催化器的入口处在1:2至2:1之间。这种NO：NO₂比例有利于SCR催化，并且即使在较低的温度下SCR催化也有充分的转换率。

在这种废气净化装置中，为了满足严格的废气标准，通常使用设计为全过滤器的壁流过滤器。这样的颗粒过滤器能够配设有氧化催化层。但是，为了满足对在废气流中以及在流动方向上在(其上积聚有再吸收No₂的炭黑颗粒的)颗粒过滤器之后、为希望的改善的SCR催化确定的NO：NO2比例，需要在颗粒过滤器之前连接单独的或附加的氧化催化器。因此为了实现废气装置设备，如前面所示，在流动方向上需要三个相继连接的设备：氧化催化器、颗粒过滤器和SCR过滤器。在颗粒过滤器之后和SCR催化器之前连接有还原剂喷射装置。可以理解到，为了实现这种废气净化设备必须存在相应的结构空间。这正好在使用这种废气净化装置时为了净化不稳定应用的柴油发动机的废气偶尔会造成困难。此外，所述类型的废气净化装置也需要用于对废气净化标准不那么严格的情况。

因此，本发明所要解决的技术问题在于，建议一种废气净化装置，借助该废气净化装置同样能够实现对携带的炭黑颗粒的还原，例如实现有效的脱氮，这种脱氮，若期望，原则上也能够用较少数量的单独设备来实现。

所述技术问题根据本发明通过一种开头所述类型的废气净化装置所解决，其中，第一净化级的颗粒过滤器是设计为壁流过滤器和配设氧化催化层的部分过滤器。

在这种废气净化装置中，氧化催化器的基质是设计为壁流过滤器的部分过滤器。这种部分过滤器具有氧化催化层。通常，整个颗粒部分过滤器都配设氧化催化层。在这种配属于第一净化级的设备中，通常的氧化催化器和颗粒过滤器具有一致的优点。令人感兴趣的是，如果设计为壁流的颗粒部分过滤器配设有氧化催化层，在相同的基质体积下与颗粒全过滤器相比，在炭黑负载时设计为壁流的颗粒部分过滤器能够产生比氧化催化层的颗粒全过滤器更多的NO₂。因此，通过单独的设备、即前面所述的设计为颗粒部分过滤器的用于后接的、为了使废气脱氮的SCR催化的氧化催化器能够提供在废气流中的NO：NO₂比例，以便该比例有助于在SCR催化器上的NO_x还原，并且由此即使在较低的温度下也能够以希望的较高的转换率进行。因此，在废气净化系统的这种设计中，仍只需要两个设备和在这两个设备之间的还原剂喷射装置。

此外，在这种设计方案中会利用，在大量的应用中颗粒排放量比NO_x排放极限值更宽松地被调节。

对于第一净化级的颗粒过滤器描述的设计方案同样可以应用在第二净化级的催化器上。因此，在优选的设计方案中设置，脱氮催化器的基质是设计为壁流过滤器的颗粒部分过滤器。这种系统的功能性与之前描述的系统相相应，其中，颗粒排放量通过两个颗粒部分过滤器的串联连接在相同的名义上的沉淀率下自然比只具有一个颗粒部分过滤器的系统要少。