[发明专利]内燃机

说明书

本发明涉及一种具有至少一个气缸的内燃机(20)，优选为具有内径为至少200mm的至少一个气缸的大型船舶发动机，并且涉及一种用于减少内燃机的NO_x排放的方法。气缸(21)适于以慢速发动机转速运行，最大发动机转速小于600rpm，优选小于200rpm，更优选小于150rpm，和/或最小循环时间大于0.1s。所述内燃机包括用于将还原剂、特别是包含NH₃的还原剂配给到气缸(21)中的至少一个配给单元(24)，优选地，每个气缸(21)有至少一个配给单元。

本发明涉及一种具有至少一个气缸的内燃机，优选为具有内径为至少200mm的至少一个气缸的大型船舶发动机，并且涉及一种用于减少内燃机的NO_x排放的方法。

本发明涉及内燃机及减少其排放的技术领域。

本发明优选涉及如气缸的内径为至少200mm的大型舰艇或船舶发动机或固定式发动机这样的内燃机。发动机优选是二冲程发动机或二冲程十字头发动机。发动机可以是柴油发动机或汽油发动机、双燃料或多燃料发动机。在这种发动机中液体和/或气体燃料的燃烧以及自点火或强制点火都是可能的。

内燃机可以是纵向冲程的二冲程发动机。

术语内燃机还指不仅可以以燃料自点火为特征的柴油模式运行，而且还可以以燃料的主动点火为特征的奥托模式或者两者的混合模式运行的大型发动机。此外，术语内燃机尤其包括双燃料发动机和燃料的自点火用于另一种燃料的主动点火的大型发动机。

发动机转速优选低于800RPM，对于四冲程发动机尤其如此，并且更优选低于200RPM，对于二冲程发动机尤其如此，这表示低速发动机的指代。

燃料可以是柴油或船用柴油，也可以是重质燃油、乳液或浆液或甲醇或乙醇，以及气体，如液化天然气(LNG)、液化石油气(LPG)等。

可根据要求加入的其他可能的燃料有：LBG(液化沼气)、生物燃料(例如，由藻类制成的油)、氢气、来自CO₂的合成燃料(例如由电转气或电转液制造的)。

大型船舶，特别是用于货物运输的船，通常由内燃机、特别是柴油和/或汽油发动机(主要是二冲程十字头发动机)来驱动。在发动机燃烧液体燃料(例如重质燃油、船用柴油、柴油或其他液体)以及气体燃料(例如LNG、LPG或其他)的情况下，燃烧过程的废气需要进行清洁以符合如IMO Tier III等现有规定。

通常称为Tier I至III标准等的IMO排放标准定义了现有和新型船用发动机的NO_x排放标准。

对于大型船舶，排放要求一直在提高，特别是在氮氧化物排放方面。因此，需要减少由这些船的内燃机排放的废气中的氮氧化物的量。

SCR(选择性催化还原)技术用于减少内燃机废气中的氮氧化物(NO_x)水平。SCR通常用于陆基发动机，例如重型车辆、工业厂房和其他应用。SCR技术也已与两冲程柴油发动机组合用于海洋环境。由于对于所述船用柴油发动机和陆基发动机的法规要求，对有效SCR系统的需求增加。

SCR可以基于用氨(NH₃)还原废气中的氮氧化物。通常，通过将氨前体物质(如尿素溶液)注入内燃机的废气中来产生氨。例如，尿素溶液通过喷嘴喷入热废气中，在此液态尿素溶液与氨、二氧化碳和水蒸气反应。然后，氨在SCR反应器中的催化剂的影响下将氮氧化物还原为氮气(N₂)和水(H₂O)。由液态尿素产生氨是吸热的。因此，如果废气足够热，则尿素溶液的分解就是完全的，并且氮氧化物(NO_x)就被还原为氮气(N₂)。

因此，SCR催化剂通常只能在较高的温度下使用。只要尚未达到合适的温度，SCR催化剂就不能有效工作，必须绕开SCR催化剂，或者需要所谓的“燃料损失”来加热。典型地，需要大容量的SCR反应器，其中废气具有足够的停留时间。大容量SCR反应器需要大量空间，并且成本很高。