[发明专利]用于内燃机的废气后处理系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的废气后处理系统以及用于运行这种废气后处理系统的方法，所述内燃机特别地设置用于至少部分地燃烧含甲烷的气体。

背景技术

已知的是内燃机，所述内燃机既可以利用含有甲烷的气体例如天然气或者甲烷，也可以利用由燃气和其它的燃料例如柴油燃料形成的混合物（双重燃料）运行。

纯粹的燃气发动机常常从汽油机或柴油机派生出来，其中，用于点燃燃气/空气混合物的外源点火通常借助火花塞进行。在柴油机/燃气发动机中，发动机原则上以柴油机为基础，其既允许了纯粹的柴油运行也允许了用柴油燃料和燃气的混合式运行。在此柴油热值的一部分通过燃气替代。燃料的，亦即柴油-燃气/空气混合物的点火，通过柴油成分完成。在此柴油燃料通过燃气的替代率可能直到70%。

在所有至少部分以含甲烷的气体的燃烧为基础的附件中，出现高的、未处理的发动机甲烷排放物的问题。首先出于环境保护的原因甲烷排放必须在废气后处理的框架内予以减少。已知的是甲烷氧化催化剂（MOC），所述甲烷氧化催化剂基于富含钯的配方氧化在废气中含有的甲烷。为此可以使用以下配方，所述配方具有钯（Pd）相对铂（Pt）直到例如7:1或者甚至更大的重量比例。其它的甲烷氧化催化剂则基于所谓的只有钯的配方，例如Pd/铝氧化物。但通常在这些配方中只有在高于400℃时才会观察到一定的甲烷转换。为了完全氧化，经常需要远超500℃的温度。但这种温度在能量有效的燃气发动机的稀燃运行时就很少被达到。

欧洲专利申请书EP1536111A1说明了用于去除来自内燃机的燃气中的副产物的装置和方法，其中所述装置具有NO_X存储催化剂和后接的催化剂用于甲烷的还原，其中这个后接的催化剂是钯催化剂。德国专利申请书DE102011005258Al研究了废气系统，所述废气系统既包含了NO_X存储催化剂也包含了催化的烟煤过滤器。烟煤过滤器描述了氧化催化剂，所述氧化催化剂基于铂和钯的富含钯的重量比例。

发明内容

本发明的优点

本发明提供了一种用于内燃机的废气后处理系统，内燃机尤其至少部分设置用于燃烧含甲烷的气体。在此废气后处理系统包含至少一种甲烷氧化催化剂。根据本发明，废气后处理系统此外包含至少一个硫吸附机构。这个硫吸附机构可以例如布置在甲烷氧化催化剂的上游。此外可能的是，硫吸附机构集成在甲烷氧化催化剂中。

利用这种废气后处理系统可以提供非常稳健的和有效率的系统用于持续地和改善地氧化来自至少部分地燃烧甲烷的燃气发动机或者柴油/燃气发动机的废气中的甲烷。根据本发明的废气后处理系统的优点首先主要对稀薄混合气的燃烧废气起作用，因为在稀燃运行中达到的温度通常不足以利用传统的甲烷氧化催化剂进行令人满意的甲烷氧化。通过在具有甲烷氧化催化剂的废气后处理系统中布置硫吸附机构可以明显地提高甲烷氧化的效率。利用根据本发明的废气后处理系统特别地解决了甲烷氧化催化剂的硫敏感性问题。传统的甲烷氧化催化剂在短的使用含有硫的燃气和/或柴油燃料的运行时间之后已经显示出其氧化作用的剧烈退化，所述甲烷氧化催化剂具有例如富含钯的成分。通过在废气后处理系统中根据本发明设置的硫吸附机构，在一定程度上针对甲烷氧化催化剂在系统中装入了硫陷阱。由此提高了甲烷氧化催化剂的效率。对在优选的设计方案中设置的将硫吸附机构集成在甲烷氧化催化剂中来说，硫陷阱的功能和甲烷氧化催化剂的功能得到综合，从而在废气后处理系统中的部件的数量不必增加。

在根据本发明的废气后处理系统的优选的设计方案中，硫吸附机构涉及SO_X存储机构（SO_X=硫氧化物）。以下材料例如作为用于SO_X存储机构的材料，如在欧洲专利申请书EP0945165A2中所说明的，这里参考所述专利申请书。用于SO_X存储机构的材料可以例如具有镁-铝酸盐-尖晶石，其中镁氧化物优选地以化学计量的过量存在。镁氧化物对铝氧化物的摩尔比特别地位于超过1.1:1的区域。在另一种优选的设计方案中SO_X存储机构装备有占优势的钯质量成份。此外优选地，用于根据本发明的硫吸附机构的配方具有从属的铂和/或铑质量比例。在硫吸附机构的这种设计方案中从而钯与铂和/或铑相比构成了最大的质量比例。作为替代方案例如也是可能的是，钯构成了硫吸附机构的唯一的贵金属。