專利名稱：內(nèi)燃機(jī)廢氣中氮氧化物的選擇性催化還原的方法和排氣系統(tǒng)的制作方法
內(nèi)燃機(jī)廢氣中氮氧化物的選擇性催化還原的方法和排氣系統(tǒng)本發(fā)明涉及在內(nèi)燃機(jī)廢氣中、特別是在機(jī)動車的排氣系統(tǒng)中氮氧化物 的選擇性催化還原的方法。本發(fā)明還涉及相應(yīng)的排氣系統(tǒng)。本發(fā)明特別涉 及控制向廢氣中添加還原劑或還原劑前體。世界上的眾多國家已經(jīng)完成法規(guī)條例，對內(nèi)燃機(jī)廢氣中的某些物質(zhì)設(shè) 定了水平上限。這些一般是不希望排放至環(huán)境中的物質(zhì)。這些物質(zhì)之一是氮氧化物(NOx),其在廢氣中的水平必須不超過法定排放P艮度。由于以 實現(xiàn)有利的燃料燃燒等為目的的邊界條件，例如內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)，避免發(fā)動 機(jī)內(nèi)的氮氧化物排放以便降低廢氣中的氮氧化物的水平只是有限有用，因 此要求廢氣后處理以符合相對低的限度。關(guān)于這一點，已經(jīng)表明氮氧化物 的選擇性催化還原(SCR)是有利的。該SCR方法需要含氮的還原劑。特 別地，已經(jīng)證實氨(NH3)用作還原劑是一種可能的替換方案。由于化學(xué) 性質(zhì)和許多國家中的法規(guī)指令，氨并非通常保持在純氨的形式，因為這特 別是在機(jī)動車或其它車輛應(yīng)用方面會帶來問題。相反，往往在車輛中儲存 和攜帶還原劑前體，而不是儲存還原劑本身。還原劑前體應(yīng)具體地理解為 是指分解出還原劑或可以化學(xué)轉(zhuǎn)化成還原劑的物質(zhì)。例如，尿素代表還原 劑氨的還原劑前體。作為還原劑的氨的其它可能還原劑前體包括氨基甲酸 銨、異氰酸或氰脲酸。還原劑前體化學(xué)轉(zhuǎn)化成還原劑、還原劑從還原劑前體中分解出以及還 原劑前體和/或還原劑的可能狀態(tài)變化一般基于吸熱過程，這要求能量輸 入。該能量輸入一般導(dǎo)致廢氣和/或排氣系統(tǒng)中組分的溫度降低。然而，已 知化學(xué)反應(yīng)過程中的溫度變化也使該反應(yīng)的反應(yīng)平衡移動。除了實際期望 的反應(yīng)產(chǎn)物以外，根據(jù)當(dāng)前位置的反應(yīng)平衡也可能形成不期望的副產(chǎn)物。因此，本發(fā)明基于以下目的提供內(nèi)燃機(jī)廢氣中的氮氧化物的還原方法，其中當(dāng)提供還原劑時有效避免不期望的副產(chǎn)物的形成，以及提供相應(yīng) 的排氣系統(tǒng)。通過具有權(quán)利要求1的特征的方法實現(xiàn)該目的，而有利的改進(jìn)形成從 屬氺又利要求的主題。本發(fā)明用于內(nèi)燃機(jī)廢氣中氮氧化物的選擇性催化還原的方法，其中在所述內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)中在SCR催化轉(zhuǎn)化器上游形成用于添加下列試劑中 的至少一種的試劑添加點a) 還原劑，和b) 還原劑前體以及剛好在所述試劑添加點的下游形成所述廢氣可以至少圍繞其流動的結(jié) 構(gòu)體，所迷方法至少包括下列步驟1.1) 確定所述廢氣的氮氧化物含量；1.2) 確定所述結(jié)構(gòu)體的溫度；1.3 )確定用于還原步驟1.1)中所確定含量的氮氧化物所需的試劑量；1.4) 確定添加所述量的試劑以后所述結(jié)構(gòu)體的溫度；1.5) 將所述結(jié)構(gòu)體的溫度與預(yù)定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較；1.6) 如果所述溫度低于所述目標(biāo)溫度，利用至少一種下列措施計算所 述結(jié)構(gòu)體的溫度1,6a)添加減少量的試劑，和 1，6b)提高下列溫度中的至少之一1.6b.l)所述結(jié)構(gòu)體的溫度和1.6b.2 )廢氣溫度； 直至在添加所述量的試劑以后所述結(jié)構(gòu)體的溫度大于或等于所 述目標(biāo)溫度；以及1.7) 通過所述試劑添加點添加所述量的試劑，以及如果合適，按步驟 1.6b)提高所述溫度。在本發(fā)明的上下文中，"正好在下游，，應(yīng)理解為是指從流動方向上看 時，該結(jié)構(gòu)體表示在所述試劑添加點下游作為下一個排氣系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)體。所述SCR催化轉(zhuǎn)化體特別是廢氣可以通過其流動的結(jié)構(gòu)體，例如具有 合適涂層的蜂窩體。這特別可以是二氧化鈦(銳鈦礦)-負(fù)載的釩/鴒混合 氧化物和/或金屬交換的沸石，優(yōu)選鐵沸石，特別是X、 Y、 ZSM-5和/或 ZSM-ll型沸石。所用的蜂窩體特別可以是標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷和/或金屬蜂窩體， 其具有廢氣至少能夠通過其流動的空腔，例如通道。所述蜂窩體優(yōu)選由至 少一個至少部分結(jié)構(gòu)化的金屬層形成。在這種情況下，該金屬層可以包括 片狀-金屬箔和/或多孔金屬層。優(yōu)選通過巻繞至少 一個至少部分結(jié)構(gòu)化的 金屬層以及如果合適至少一個基本上平滑的金屬層，或者通過堆疊至少一 個至少部分結(jié)構(gòu)化的層以及如果合適至少一個基本上平滑的層，并且將如 此形成的至少一個疊層相互成對，從而制成蜂窩體。優(yōu)選其中所添加的試劑是作為還原劑的氨和/或作為還原劑前體的尿 素的方法。關(guān)于這一點，優(yōu)選尿素作為固體和/或以尿素水溶液的形式添加。在該情況下，根據(jù)所述SCR催化轉(zhuǎn)化體中的溫度，發(fā)生下列主要反應(yīng)NO + N02 + 2 NH3 — 2 N2 + H20在這種情況下， 一氧化氮(NO)與二氧化氣(N02)和氨(NH3)反 應(yīng)以形成分子氮(N2)和水(H20)。從還原劑前體(尿素)提供還原劑 氨通常包括多級反應(yīng)，其中往往進(jìn)行熱解和/或水解。在熱解的情況下，尿 素((NH2)2CO)熱轉(zhuǎn)化成氨和異氰酸(HCNO)。這之后進(jìn)行水解，其中 異氰酸與水反應(yīng)以形成氨和二氧化碳(NH2)2CO — NH3 + HCNOHCNO +H20 — NH3 + C02特別地，所述水解和熱解往往在水解催化轉(zhuǎn)化體下進(jìn)行，其通常施加 于蜂窩體的涂層中和/或涂層上。根據(jù)該水解催化轉(zhuǎn)化體的溫度，除了上述期望的主要反應(yīng)以外，也會發(fā)生次要反應(yīng)而且有時產(chǎn)生不期望的反應(yīng)產(chǎn)物。 在其中將氨用作還原劑和尿素用作還原劑前體的上述優(yōu)選系統(tǒng)中，除了如 上所述形成氨以外，也可能會形成例如縮二脲((NH2CO)2NH)?？s二脲 代表粘稠產(chǎn)物，當(dāng)它在水解催化轉(zhuǎn)化體上形成時會堵塞后者的通道。這樣， 首先獲得的氨的收率降低，其次蜂窩體的通道開始阻塞。只有在非常大的困難下才能從蜂窩體中除去縮二脲，因此有利的是尿素發(fā)生熱解和/或水解 的溫度要選擇成使得沒有縮二脲形成，因為水解催化轉(zhuǎn)化體中通道阻塞會 導(dǎo)致該催化轉(zhuǎn)化體失效，由此導(dǎo)致尿素不充分地轉(zhuǎn)化為氨。原則上，本發(fā)明的步驟1.3)基于氮氧化物與還原劑的化學(xué)計量反應(yīng)。 當(dāng)將還原劑前體和/或還原劑添加至廢氣中時，如上所述廢氣溫度降低，因 此該廢氣通過其流動或在其周圍流動的部件的溫度也降低。如果廢氣溫度 足夠高，這對于不期望的副產(chǎn)物例如縮二脲并不關(guān)鍵。然而，如果廢氣溫 度處于臨界溫度范圍內(nèi)，則反應(yīng)平衡可能朝著生成不期望副產(chǎn)物的方向移 動。因此在步驟1.5 )中將結(jié)構(gòu)體的溫度與之進(jìn)行比較的目標(biāo)溫度應(yīng)當(dāng)預(yù)設(shè) 成使得在該目標(biāo)溫度下不期望副產(chǎn)物如縮二脲的形成不超過可預(yù)定的水 平。所述目標(biāo)溫度優(yōu)選預(yù)定成使得僅形成少量不期望的副產(chǎn)物。因此，本發(fā)明的方法考慮由還原劑前體和/或還原劑的添加引起的廢氣 溫度降低，而且起動可能的措施來抵消該溫度降低。根據(jù)步驟1.6a),這 些措施之一可以是減少待添加的還原劑的量。這意味著盡管根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的 操作狀態(tài)，不是所有存在于廢氣中的氮氧化物都進(jìn)行轉(zhuǎn)化，但這會是可接 受的。抵消溫度降低的另一可能措施步驟是提高系統(tǒng)的溫度，具體地，一 方面提高正好位于所述試劑添加點下游的結(jié)構(gòu)體的溫度，另一方面提高廢 氣溫度。由于這需要有源措施(active measures),例如電加熱所述結(jié)構(gòu) 體，或者通過改變發(fā)動機(jī)操作狀態(tài)或通過注入并且氧化額外量的燃料來提 高廢氣溫度，這產(chǎn)生從根本上不期望的副作用，例如增加的燃料消耗。本 發(fā)明的方法考慮選項1.6a)和1.6b)以使得在最小可能增加燃料消耗下存 在于廢氣中的氮氧化物發(fā)生最大可能的轉(zhuǎn)化，而溫度不會降低到所述目標(biāo) 溫度以下。原則上，本發(fā)明的方法例如基于以下事實由于發(fā)動機(jī)管理，離開內(nèi) 燃機(jī)時廢氣的氮氧化物含量總是已知的。廢氣在排氣系統(tǒng)中從下游到達(dá) SCR催化轉(zhuǎn)化體之前經(jīng)過一定的時間，因此該時間可以用于確定待添加的 試劑的量，以及如果合適還采取步驟1.6)中列出的措施。特別地，還可以 將本發(fā)明方法與其中可以可逆地儲存過量氮氧化物的NOx吸附器組合?？梢杂媱澰揘Ox吸附器的隨后再生以盡可能完全地轉(zhuǎn)化所儲存的氮氧化物。 步驟1.6b.l)應(yīng)理解為是指將所述結(jié)構(gòu)體的溫度提高至不管由所述試劑的添加所造成的溫度降低如何，該結(jié)構(gòu)體的溫度足以可靠地保持在所述目標(biāo)溫度以上的程度。根據(jù)本發(fā)明方法的一種有利的改進(jìn)，所述結(jié)構(gòu)體包括蜂窩體。 該蜂窩體特別可以是陶瓷蜂窩體和/或金屬蜂窩體。關(guān)于這一點，形成流體如廢氣可以通過其流動的通道的蜂窩體在這方面同樣優(yōu)選。特別優(yōu)選所述方法的以下改進(jìn)，其中所述結(jié)構(gòu)體包括下列催化轉(zhuǎn)化體 中的至少一種3.1) 水解催化轉(zhuǎn)化體和3.2) SCR催化轉(zhuǎn)化體。特別地，當(dāng)使用尿素水溶液作為還原劑前體時，如果所述結(jié)構(gòu)體包括 才艮據(jù)變換方案3.1)的水解催化轉(zhuǎn)化體，本發(fā)明的方法是有利的，因為在這 種情況下，除了化學(xué)反應(yīng)所需的能量以外，還必須施加水的汽化焓，這造 成試劑添加之后溫度進(jìn)一步降低。因此如果將尿素溶液用作還原劑前體， 形成不期望副產(chǎn)物例如縮二脲的可能性增加。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，步驟l.l)包括下列措施中的至少 一種4.1) 測量所述氮氧化物含量，和4.2) 從發(fā)動機(jī)特性數(shù)據(jù)確定氮氧化物排放量。特別地，如果根據(jù)步驟4.2 )氮氧化物排放量至少部分地從發(fā)動機(jī)特性 數(shù)據(jù)獲得，則有利地可以使用所述廢氣從內(nèi)燃機(jī)送到SCR催化轉(zhuǎn)化體以進(jìn) 行本發(fā)明步驟l.l)至1.6)所花的時間。發(fā)動機(jī)曲線(engine map)或發(fā) 動機(jī)特性數(shù)據(jù)應(yīng)特別理解為是指內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)操作曲線。氮氧化物消耗 量可以由可得到的和可測量的或預(yù)定的發(fā)動機(jī)特性數(shù)據(jù)例如載荷、發(fā)動機(jī) 速度等計算。根據(jù)選項4.1)，可以作為替代或還額外地使用相應(yīng)傳感器測 定氮氧化物含量?？梢孕纬啥鄠€傳感器，以在排氣系統(tǒng)的不同處提供不同 的測量值?？梢詫⑦@些測量值與按選項4.2)確定的根據(jù)發(fā)動機(jī)特性數(shù)據(jù)的氮氧化物排放量進(jìn)行比較。特別地，還可以構(gòu)建所述排放系統(tǒng)的計算機(jī)輔 助模型，基于該模型，通過利用關(guān)于該排放系統(tǒng)至少一點處的尤其是氮氧 化物含量、氧含量和廢氣溫度的測量支持點，可以確定排氣系統(tǒng)其它區(qū)域 中的相應(yīng)值。才艮據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，步驟1.2)包括下列措施中的至少 一種5.1)測量所述結(jié)構(gòu)體的溫度，和 5.2 )計算所述溫度。在這種情況下，同樣可以例如由發(fā)動機(jī)特性數(shù)據(jù)和排氣系統(tǒng)的已知特 定結(jié)構(gòu)來計算結(jié)構(gòu)體的溫度。此外，可以確定所述結(jié)構(gòu)體的溫度、排氣系 統(tǒng)中另一部件的溫度和/或廢氣本身的溫度并由該信息確定溫度。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，所述目標(biāo)溫度是至多180'C,優(yōu) 選120。C-170。C，特別是大約160X:。已經(jīng)證實這些溫度特別有利于避免由尿素形成縮二脲。這些目標(biāo)溫度 特別以尤其有利的方式確?？梢允怪辽偎鼋Y(jié)構(gòu)體的通道的阻塞和封閉有 效地減少至相當(dāng)程度或甚至基本上防止該阻塞和封閉。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，重復(fù)進(jìn)行步驟1.6)。 特別地，如果廢氣的氮氧化物含量至少部分由發(fā)動機(jī)曲線計算，則有 利地可以在進(jìn)行步驟1.6)時選擇重復(fù)方案。因為在這種情況下，如果借助 計算機(jī)及適當(dāng)快速的處理器進(jìn)行所述方法，則有充分時間可用于重復(fù)確定 措施1.6a)和1.6b)以及它們對添加所述量的試劑之后所述結(jié)構(gòu)體溫度的 影響。根據(jù)該重復(fù)方法的特定構(gòu)成，如此關(guān)于步驟1.6)可以實現(xiàn)非常精確的 過程。特別是在相對多的重復(fù)步驟下，不管重復(fù)過程如何，可以在添加所 述量的試劑之后實現(xiàn)非?？焖傧陆档侥繕?biāo)溫度以下。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，連續(xù)進(jìn)行步驟1.6)。 連續(xù)進(jìn)行步驟1.6 )具有可以使溫度非?？焖傧陆档剿瞿繕?biāo)溫度以下 的優(yōu)點。特別地如果在措施1.6a)和1.6b)中采用相對大的梯度，則可以確保快速過程。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，根據(jù)步驟1.6b.l)提高溫度的步 驟包括電加熱所述結(jié)構(gòu)體。特別地，所述結(jié)構(gòu)體可以包括可電加熱的蜂窩體。電加熱該結(jié)構(gòu)體的 優(yōu)點在于可以實現(xiàn)該結(jié)構(gòu)體的溫度非?？焖偕咧了瞿繕?biāo)溫度以上，因 此可以有效防止不期望副產(chǎn)物例如縮二脲的形成。結(jié)構(gòu)體的電加熱提供非 常動態(tài)的調(diào)整和控制方法。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，才艮據(jù)步驟1.6b.2)執(zhí)行溫度升高 包括下列措施中的至少 一種10.1) 改變所述內(nèi)燃機(jī)的操作點；10.2) 電加熱所述結(jié)構(gòu)體上游的廢氣，和10.3) 將烴類注入并且氧化。根據(jù)步驟10.1)，內(nèi)燃機(jī)操作點相對小的改變可能引起燃料消耗略有 提高，并且可以用來實現(xiàn)廢氣溫度升高，這可以補(bǔ)償由試劑添加造成的溫 度下降。根據(jù)步驟10.2)，可以例如通過使用位于所述結(jié)構(gòu)體上游的可電 加熱蜂窩體來進(jìn)行廢氣的電加熱。根據(jù)步驟10.3),可以例如通過短暫地 以富油(rich-burn)模式操作所述內(nèi)燃機(jī)而且通過在排氣段中，特別是在 所述結(jié)構(gòu)體的上游使用相應(yīng)的氧化催化轉(zhuǎn)化體，實現(xiàn)廢氣溫度升高，由此 實現(xiàn)所述結(jié)構(gòu)體溫度的升高。根據(jù)本發(fā)明方法的另一有利的構(gòu)成，可以將至少一種下列物質(zhì)作為試 劑添加11.1) 氨和11.2) 尿素。如此有利地可以特別防止縮二脲在所述結(jié)構(gòu)體上形成。根據(jù)本發(fā)明方法的另 一有利的構(gòu)成，如果可以在所述SCR催化轉(zhuǎn)化體下游的廢氣流中檢測到還原劑含量，則減少還原劑的量。如果在所述SCR催化轉(zhuǎn)化體的下游可以檢測到還原劑含量，則存在超出化學(xué)計量的還原劑含量。為了防止這種情況，根據(jù)本發(fā)明，可以減少待添加的還原劑或還原劑前體的量。特別地，可以在SCR催化轉(zhuǎn)化體的下游 形成氧化催化轉(zhuǎn)化體，其可以用來氧化穿過該SCR催化轉(zhuǎn)化體的還原劑。 本發(fā)明的另 一方面提出用于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)，其包括SCR催化轉(zhuǎn)化 體用于添加至少 一種下列試劑的試劑添加點a) 還原劑和b) 還原劑前體以及在所述試劑添加點下游且所述廢氣可以至少圍繞其流動的結(jié)構(gòu)體，在 作為下列變量至少之一的函數(shù)控制著所加試劑的量時用于所述試劑添加的 控制裝置13.1) 廢氣溫度；13.2) 所述結(jié)構(gòu)體的溫度和13.3) 所述廢氣的氮氧化物含量， 并考慮由所述量的試劑的添加所造成的變量13.1)和13.2)中至少之一的 變化。系統(tǒng)。特別地，本發(fā)明的排氣系統(tǒng)可以用于進(jìn)行本發(fā)明的方法。下列文字 參照附圖
描述本發(fā)明，本發(fā)明不限于其中所示的示例性實施方案及^^開的 優(yōu)點。僅有的附圖，圖l，顯示內(nèi)燃機(jī)2的根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)1。示意性 地顯示該排氣系統(tǒng)l。排氣系統(tǒng)l包括SCR催化轉(zhuǎn)化體3。在SCR催化轉(zhuǎn) 化體3的上游形成水解催化轉(zhuǎn)化體4?？梢杂糜趯⑦€原劑和/或還原劑前體 引入排氣系統(tǒng)1的試劑添加點5在水解催化轉(zhuǎn)化體4上游形成。關(guān)于這一 點，試劑添加點5特別優(yōu)選用于添加作為固體和/或以尿素水溶液形式的尿 素。在該情況下水解催化轉(zhuǎn)化體4形成正好在試劑添加點5下游形成而且 廢氣可以至少圍繞其流動的結(jié)構(gòu)體。操作中，確定來自內(nèi)燃機(jī)2的廢氣中的氮氧化物含量。這可以利用內(nèi) 燃機(jī)2的發(fā)動機(jī)操作曲線或例如通過使用第一測量傳感器7確定氮氧化物 含量來完成?；谌绱舜_定的該氮氧化物含量，根據(jù)步驟1.3)確定還原所確定含量的氮氧化物所需的試劑量。在這種情況下所述試劑包4舌還原劑和/或還原劑前體。此外，確定水解催化轉(zhuǎn)化體4的溫度，例如用第二測量傳 感器8。作為替代地或另外地，可以考慮排氣系統(tǒng)1的已知結(jié)構(gòu)，由內(nèi)燃 機(jī)2的操作數(shù)據(jù)確定流體可以至少圍繞其流動的結(jié)構(gòu)體，即水解催化轉(zhuǎn)化 體4的溫度。基于確定的試劑量，確定該用量的試劑添加之后結(jié)構(gòu)體的溫 度。將添加后結(jié)構(gòu)體的溫度與可預(yù)先確定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較。如果所述 用量的試劑添加后結(jié)構(gòu)體的溫度低于該目標(biāo)溫度，則根據(jù)步驟1.6 )的下列 措施中的至少一種計算結(jié)構(gòu)體的溫度1.6a)添加用量減少的試劑，和1.6b)提高下列溫度中的至少一種 1.6b.l)結(jié)構(gòu)體的溫度和 1.6b.2 )廢氣溫度。在這種情況下，可以連續(xù)地或重復(fù)地或不連續(xù)地減少步驟1.6a)中的 量，而且這同樣適用于待升高的溫度。如果考慮措施1.6a) 、 1.6b),所 述量的試劑添加后結(jié)構(gòu)體的溫度在目標(biāo)溫度以上或與該目標(biāo)溫度一致，則 加入該用量的試劑以及如果合適相應(yīng)地升高所述溫度。這可以例如通過加 熱該水解催化轉(zhuǎn)化體4或位于水解催化轉(zhuǎn)化體4上游的蜂窩體9來完成。 該電加熱可以例如通過蜂窩體9和/或水解催化轉(zhuǎn)化體4與其相連的電加熱 器10來完成?？梢栽赟CR催化轉(zhuǎn)化體3的下游形成氧化催化轉(zhuǎn)化體11, 以轉(zhuǎn)化穿過該SCR催化轉(zhuǎn)化體的任何還原劑，從而防止還原劑釋放到環(huán)境 中。為了監(jiān)測是否出現(xiàn)還原劑穿過，在SCR催化轉(zhuǎn)化體3的下游形成第三 測量傳感器12,其可以特別地用于確定廢氣中的還原劑濃度。如果第三測 量傳感器12指示存在顯著濃度的還原劑，則減少添加的還原劑的量。為進(jìn) 行所述方法提供經(jīng)信號線14與測量傳感器7、 8、 12、電加熱器IO、內(nèi)燃 機(jī)2和試劑添加點5相連的控制設(shè)備13，信號線14在圖中僅簡要示出。 在本示例性的實施方案中，信號線14形成具有可尋址的數(shù)據(jù)總線 (addressable databus )的總線系統(tǒng)。特別地，可以在控制設(shè)備13中進(jìn)行 本發(fā)明的方法。可以例如將控制設(shè)備13集成在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)控制單元中。本發(fā)明的方法和本發(fā)明的排氣系統(tǒng)1有利地使得來自內(nèi)燃機(jī)2的廢氣 中的氮氧化物選擇性催化還原，并且在該過程中盡可能地避免了不期望副 產(chǎn)物例如縮二脲(如果將尿素用作還原劑前體)的形成。這有利地延長排 氣系統(tǒng)l的使用壽命。才示卡己歹'J l 1排氣系統(tǒng)2 內(nèi)燃機(jī)3 SCR催化轉(zhuǎn)化體 4水解催化轉(zhuǎn)化體 5 試劑添力口點7第一測量傳感器 8第二測量傳感器 9蜂窩體 10電加熱器 11氧化催化轉(zhuǎn)化體 12第三測量傳感器 13控制設(shè)備 14信號線
權(quán)利要求
1.一種用于來自內(nèi)燃機(jī)(2)的廢氣中的氮氧化物(NOx)的選擇性催化還原方法，其中在內(nèi)燃機(jī)(2)的排氣系統(tǒng)(1)中于SCR催化轉(zhuǎn)化體(3)上游形成用于添加下列試劑中的至少一種的試劑添加點(5)a)還原劑，和b)還原劑前體，以及正好在試劑添加點(5)的下游形成所述廢氣可以至少圍繞其流動的結(jié)構(gòu)體(4)，所述方法至少包括下列步驟1.1)確定所述廢氣的氮氧化物含量；1.2)確定結(jié)構(gòu)體(4)的溫度；1.3)確定還原步驟1.1)中所確定含量的氮氧化物所需的試劑量；1.4)確定在添加所述量的試劑之后結(jié)構(gòu)體(4)的溫度；1.5)將結(jié)構(gòu)體(4)的溫度與可預(yù)先確定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較；1.6)如果所述溫度低于所述目標(biāo)溫度，則利用下列措施中的至少一種計算結(jié)構(gòu)體(4)的溫度；1.6a)添加減少量的試劑，和1.6b)提高下列溫度中的至少之一1.6b.1)結(jié)構(gòu)體(4)的溫度，和1.6b.2)廢氣溫度；直至在添加所述量的試劑之后結(jié)構(gòu)體(4)的溫度大于或等于所述目標(biāo)溫度；以及1.7)通過所述試劑添加點添加所述量的試劑，并且如果合適如步驟1.6b)中所述提高溫度。
2. 權(quán)利要求l的方法，其中結(jié)構(gòu)體(4)包括蜂窩體。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其中結(jié)構(gòu)體(4)包括下列催化轉(zhuǎn)化體 中的至少一種3.1)水解催化轉(zhuǎn)化體(4)和3.2 ) SCR催化轉(zhuǎn)化體(3 )。
4. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中步驟1.1)包括下列措施中的至 少一種4.1) 測量所述氮氧化物的含量，和4.2) 由發(fā)動機(jī)特性數(shù)據(jù)確定所述氮氧化物的排放量。
5. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中步驟1.2)包括下列措施中的至 少一種5.1)測量結(jié)構(gòu)體(4)的溫度，和 5.2 )計算所述溫度。
6. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中所述目標(biāo)溫度是至多180。C，優(yōu) 選120。C-170°C ，特別是大約160匸。
7. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中重復(fù)進(jìn)行步驟1.6)。
8. 權(quán)利要求l-6之一的方法，其中連續(xù)進(jìn)行步驟1.6)。
9. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中執(zhí)行根據(jù)步驟1.6b.1)的溫度提 高包括電加熱結(jié)構(gòu)體(4)。
10. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中執(zhí)行根據(jù)步驟1.6b.2)的溫度提 高包括下列措施中的至少一種10.1) 改變內(nèi)燃機(jī)(2)的操作點；10.2) 電加熱結(jié)構(gòu)體(4)上游的廢氣，和10.3) 將烴注入并且氧化。
11. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中可以將下列物質(zhì)中的至少一種作 為試劑添加11.1) 氨，和11.2) 尿素。
12. 前述權(quán)利要求之一的方法，其中如果在SCR催化轉(zhuǎn)化體(3)下 游的廢氣流中能夠檢測到還原劑含量，則減少所述還原劑的量。
13. —種用于內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)(1)，包括SCR催化轉(zhuǎn)化體(3)， 用于添加下列試劑中的至少一種的試劑添加點(5):a) 還原劑和b) 還原劑前體，在試劑添加點(5)下游且所述廢氣可以至少圍繞其流動的結(jié)構(gòu)體(4)， 在作為下列變量至少之一的函數(shù)控制所加試劑的量時用于添加所述試劑的 控制裝置(13):13.1) 所述廢氣溫度；13.2) 結(jié)構(gòu)體(4)的溫度和13.3) 所述廢氣的氮氧化物含量，并考慮由所述量的試劑的添加造成的所述變量13.1)和13.2 )至少之 一的變化。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)(2)的廢氣中的氮氧化物(NO_x)的選擇性催化還原方法。根據(jù)本發(fā)明，反應(yīng)試劑添加點(5)在內(nèi)燃機(jī)(2)的排氣系統(tǒng)(1)中SCR催化劑(3)的上游，所述試劑由下列反應(yīng)試劑中的至少一種組成a)還原劑和b)還原劑前體，并且所述廢氣可以至少圍繞其流動的結(jié)構(gòu)體(4)正好配置在所述反應(yīng)試劑添加點的下游。所述方法至少包括下列步驟1.1)確定所述廢氣的氮氧化物分率；1.2)確定結(jié)構(gòu)體(4)的溫度；1.3)確定還原步驟1.1)中所確定分率的氮氧化物所需的反應(yīng)試劑的量；1.4)確定添加所述量的反應(yīng)試劑以后結(jié)構(gòu)體(4)的溫度；1.5)將結(jié)構(gòu)體(4)的溫度與可預(yù)先確定的目標(biāo)溫度進(jìn)行比較；1.6)如果所述溫度低于所述目標(biāo)溫度，在下列措施中的至少一種之后計算結(jié)構(gòu)體(4)的溫度1.6a)添加減少量的反應(yīng)試劑和1.6b)提高下列溫度中的至少之一1.6b.1)結(jié)構(gòu)體(4)的溫度和1.6b.2)所述廢氣的溫度，直至在添加所述量的反應(yīng)試劑以后結(jié)構(gòu)體(4)的溫度大于或等于所述目標(biāo)溫度；以及1.7)添加所述量的反應(yīng)試劑以及任選如步驟1.6b)所述升高所述溫度。
文檔編號F01N13/02GK101232935SQ200680027888
公開日2008年7月30日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月29日
發(fā)明者R·布呂科 申請人:排放技術(shù)有限公司