[发明专利]用于在负荷变化的过程中减少内燃机的废气后处理系统中的氮氧化物排放和氨排放的方法和装置

说明书

本发明涉及用于降低内燃机的废气中的氮氧化物排放的方法和装置，其中在用内燃机运行的车辆中在导航系统和/或至少一个驾驶员辅助系统中提供关于行车线路的数据。根据本发明规定，即使在内燃机的瞬态的运行条件下也由有待预料的行车线路的数据来预先确定内燃机负荷分布并且由此预先确定内燃机的氮氧化物排放、催化器的氮氧化物转化和/或为了进行氮氧化物还原所配量的还原剂溶液的需求，并且这些数据在计量所述还原剂溶液时被修正式地加以考虑，或者影响所述NOx储存催化器的加载阶段及再生阶段的时刻及持续时间。

技术领域

本发明涉及一种用于减少内燃机的废气中的氮氧化物排放的方法，所述内燃机在其排气道中具有催化器，并且其中为了进行氮氧化物还原而沿着废气的流动方向在构造为SCR催化器的催化器之前借助于计量单元将解离氨的还原剂溶液配量给废气流，或者在用稀薄地调节的废气进行的加载阶段中将氮氧化物储存到构造为NOx储存催化器的催化器中，并且在紧随此后的、用浓厚地调节的废气进行的再生阶段（Regenerationsphase）中排出所述氮氧化物，并且将所述氮氧化物转化为氮和水，其中在用所述内燃机来运行的车辆中在导航系统和/或至少一个驾驶员辅助系统中提供关于行车线路的数据。

此外，本发明涉及一种用于实施根据本发明所述方法的装置、尤其是控制单元。

背景技术

通过氧化催化器比较容易地将HC排放及CO排放从比如柴油机的废气中消除，而在存在氧气的情况下氮氧化物的除去则变得比较麻烦。原则上，可以用NOx储存催化器或者SCR催化器（Selective Catalytic Reduction）来脱氮。由于在内部形成混合气使得在柴油机中产生比在汽油机中多得多的碳烟排放物。对于轿车来说，当前的趋势是，借助于颗粒过滤器在马达之后将这些碳烟排放物从所述废气中除去并且使马达内部的措施首先集中于减少NOx及降低噪声。对于营运车辆来说，通常优选在马达之后用SCR系统来降低NOx排放。

对于NOx储存催化器（NSC：NOx Storage Catalyst）来说，分两个步骤来还原氮氧化物。在加载阶段中，连续地在稀薄的废气中将NOx储存到所述催化器的储存组件中。这种加载阶段在取决于工作点的情况下典型地持续30到300s。在再生阶段中周期性地以浓厚的废气将NOx从所述储存器中排空并且对其进行转化。储存器的再生典型地在2到10s的时间范围内进行。

氮氧化物的选择性催化还原（SCR）基于以下方面：所选择的还原剂在有氧气参与的情况下有选择性地使氮氧化物（NOx）还原。“有选择性地”在此意味着，还原剂的氧化优选（有选择性地）用氮氧化物的氧而不是用在所述废气中显著较富余地存在的分子的氧来进行。氨（NH₃）在此已经验证为具有最高的可选择性的还原剂。就在车辆中的运行而言，必须储存因毒性而在安全技术上有危险的NH₃量。但是，NH₃可以由无毒的载体物质、比如尿素或者氨基甲酸铵（Ammoniumcarbamat）来产生。作为载体物质，尿素已经经受验证。尿素在水中具有十分好的可溶性，并且因此可以作为可容易地计量的尿素-水溶液（也作为AdBlue而熟知）来添加给所述废气。如果配量了比在用NOx还原时所转化的程度多的还原剂，那就可能出现不受欢迎的氨-滑移（Ammonika-Schlupf）。NH₃为气态并且拥有十分低的气味界限（15ppm），从而会出现-可避免的-对于环境的损害。NH₃的除去可以通过处于所述SCR催化器后面的附加的氧化催化器来实现。这种闭锁催化器（Sperrkatalysator）将可能出现的氨氧化为N₂和H₂O。除此以外，有必要认真地应用AdBlue计量。这样的、具有SCR催化器的废气净化系统尤其在DE 10139142 A1中得到了描述。从尿素-水溶液（HWL）中进行氨释放的情况同样在专业文献中得到足够的描述（参照WEISSWELLER in CIT（72）、第441-449页，2000年）。