[发明专利]废气后处理系统和用于燃烧发动机的废气后处理的方法

说明书

本发明涉及一种用于燃烧发动机(10)的废气后处理系统。其具有能与燃烧发动机(10)的排气口(18)连接的排气装置(20)。沿燃烧发动机(10)的废气通过该排气装置(20)的排气通道(22)的流动方向布置有靠近发动机的三元催化器(28)并且在靠近发动机的三元催化器(28)的下游布置有第二催化器和颗粒减少装置。在排气通道(22)上布置有燃料喷射器，通过其能够在靠近发动机的三元催化器(28)的下游并且在第二催化器的上游喷入燃料，并且排气装置(20)包括二次空气系统，通过它能够在靠近发动机的三元催化器(28)的下游并且在第二催化器的上游将二次空气吹入所述排气通道(22)中。本发明还涉及一种用于具有这种废气后处理系统的燃烧发动机(10)的废气后处理的方法。

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的废气后处理系统和用于具有这种废气后处理系统的燃烧发动机的废气后处理的方法。

背景技术

日益严格的排放法规对汽车制造商提出了高要求，这些要求通过相应的用于降低发动机原始排放的措施和相应的废气后处理满足。随着EU6排放标准的引入，为汽油发动机规定了颗粒数量的限值，该限值要求在许多情况下使用汽油颗粒过滤器。特别在燃烧发动机的冷启动后，由于不完全燃烧结合低于化学计量的燃烧空气比(或称为燃烧过量空气系数)和冷启动期间的低温气缸壁，形成这种碳烟颗粒。因此，冷启动阶段对遵守法律规定的颗粒限值至关重要。这种汽油颗粒过滤器在行驶中继续积累碳烟。为了不使排气背压剧烈升高，汽油颗粒过滤器必须被持续或定期再生。排气背压的升高可能导致燃烧发动机的油耗增加、功率损失并且损害运转平稳性直至点火中断。为了实施拦截在汽油颗粒过滤器中的碳烟与氧气的热氧化，需要足够高的温度水平并且同时在汽油发动机的排气装置中存在氧气。由于现代汽油发动机通常在没有氧气过量的情况下以按化学计量的燃烧空气比(λ＝1)运行，因此为此需要额外的措施。为此考虑例如通过调整点火角提高温度、汽油发动机的暂时的稀燃调节、将二次空气引入排气装置或这些措施的组合。目前为止优选使用朝点火延迟的方向调整点火角结合汽油发动机的稀燃调节的方法，因为该方法不需要额外的构件并且能够在汽油发动机的大多数工作点提供充足的氧气量。

基于汽油发动机的良好的效率，车底位置中的颗粒过滤器的再生在某些工况下不可行，从而车底位置中的颗粒过滤器的再生要求特定的行驶循环。颗粒过滤器的靠近发动机的定位是有利的，因为由此在颗粒过滤器处存在较高的温度并且加热到再生温度变得容易。

在排放法规进一步加强的框架内，未来机动车需要在实际运行条件下(实际行驶污染物排放)遵守废气极限值。在已知的废气后处理系统中，催化器尽可能靠近发动机布置，以便能够在燃烧发动机冷启动后迅速升温。但靠近发动机的位置在高负荷运行中导致催化器的起催化作用的表面加速老化。因此将也被称为四元催化器的含催化层的汽油颗粒过滤器布置在机动车的底板位置中，以便减小这种四元催化器的热负荷。

由专利文献DE 10 2015 212 846 A1已知一种用于燃烧发动机的废气后处理系统，该废气后处理系统具有靠近发动机的三元催化器、NOx存储催化器以及布置在机动车的底部位置中的颗粒过滤器。其中，为了使NOx存储催化器脱硫并且同时使颗粒过滤器再生，在低于化学计量的燃烧空气比和高于化学计量的燃烧空气比之间多次交替转换，直到NOx存储催化器脱硫并且颗粒过滤器完全再生为止。

专利文献DE 10 2017 201 742 A1公开了一种用于加热和再生在汽油发动机的废气流中布置在催化器下游的颗粒过滤器的方法，其具有用于在催化器和颗粒过滤器之间向废气流供给二次空气的装置。该方法的特征在于，补偿布置在催化器和颗粒过滤器之间的λ传感器针对不同于氧气的另外的废气成分的横向敏感性。

此外，由专利文献EP 1 582 709 A2已知一种用于使尤其机动车中的、布置在自点火燃烧发动机的废气线路中的颗粒过滤器再生的方法。其中，在自点火燃烧发动机的排气装置中布置有氧化催化器并且在氧化催化器的下游布置有颗粒过滤器，其中，可以将燃料在氧化催化器的上游计量加入排气装置中，以便加热颗粒过滤器，并且燃料在氧化催化器的起催化作用的表面上与废气流中的剩余氧气放热地转化，从而颗粒过滤器被加热。