內(nèi)燃的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(10)，尤其利用重油運行的船用柴油內(nèi)燃機，帶有排氣渦輪增壓系統(tǒng)和排氣凈化系統(tǒng)，其中，排氣渦輪增壓系統(tǒng)包括一個或多個排氣渦輪增壓器(11)，并且其中，在排氣凈化系統(tǒng)中包括SCR催化器(14)，其中，該SCR催化器包括至少兩個SCR催化級(15，16)，其中，第一SCR催化級(15)在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(12)上游，而第二SCR催化級(16)在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(12)下游。
【專利說明】內(nèi)燃機
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1或9的前序部分所述的內(nèi)燃機。
【背景技術(shù)】
[0002]從文件DE102004027593A1中已知一種帶有排氣渦輪增壓系統(tǒng)(Abgasturboaufladung)和排氣凈化系統(tǒng)(Abgasreinigung)的內(nèi)燃機。根據(jù)該現(xiàn)有技術(shù)，排氣渦輪增壓系統(tǒng)要么實施為帶有一個排氣渦輪增壓器的單級排氣渦輪增壓系統(tǒng)，要么實施為帶有兩個排氣渦輪增壓器的二級排氣渦輪增壓系統(tǒng)。排氣凈化系統(tǒng)包括SCR催化器，該SCR催化器在單級排氣渦輪增壓系統(tǒng)中在排氣的流動方向上來看要么定位在排氣渦輪增壓器的渦輪下游，要么定位在排氣渦輪增壓器的渦輪上游。在帶有高壓排氣渦輪增壓器和低壓排氣渦輪增壓器的二級排氣渦輪增壓系統(tǒng)中，SCR催化器定位在高壓排氣渦輪增壓器的高壓渦輪與低壓排氣渦輪增壓器的低壓渦輪之間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種新型的內(nèi)燃機。
[0004]該目的根據(jù)通過按照權(quán)利要求1的內(nèi)燃機來實現(xiàn)。據(jù)此，SCR催化器包括至少兩個SCR催化級(Katalysatorstufe),其中，第一 SCR催化級在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器的渦輪上游，而第二 SCR催化級在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器的渦輪下游。
[0005]利用此處的本發(fā)明首次提出SCR催化器包括多個SCR催化級。在此，第一 SCR催化級在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器的渦輪上游，而第二 SCR催化級在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器的渦輪下游。對此可利用SCR催化器提高內(nèi)燃機的排氣凈化的效率。尤其可借助于第二 SCR催化級最小化帶入到排氣中的還原劑(其對于選擇性催化還原(SCR)是必需的)的所謂的還原劑滑溜(Reduktionsmittelschlupf)。
[0006]當(dāng)排氣渦輪增壓系統(tǒng)構(gòu)造成單級并且包括唯一的排氣渦輪增壓器時，第一 SCR催化級定位在該唯一的排氣渦輪增壓器的渦輪上游，而第二 SCR催化級定位在該唯一的排氣渦輪增壓器的渦輪下游。
[0007]當(dāng)排氣渦輪增壓系統(tǒng)構(gòu)造成二級并且包括高壓排氣渦輪增壓器、低壓排氣渦輪增壓器時，第一 SCR催化級定位在低壓排氣渦輪增壓器的低壓壓力式渦輪上游，而第二 SCR催化級定位在低壓排氣渦輪增壓器的低壓壓力式渦輪下游。
[0008]優(yōu)選地，針對兩個SCR催化級設(shè)置有共有的還原劑噴射系統(tǒng)。通過使用共有的噴射系統(tǒng)可取消用于還原劑的混合段(Mischstrecke)。在排氣渦輪增壓器的渦輪中進行混勻。由此可實現(xiàn)還原劑的最佳的混勻。最終可如同所謂的還原劑滑溜那樣降低還原劑的消耗。
【專利附圖】

【附圖說明】[0009]從從屬權(quán)利要求和隨后的說明中得出本發(fā)明的優(yōu)選的改進方案。借助附圖對本發(fā)明的實施例進行進一步闡述，本發(fā)明不受該實施例限制。其中:
[0010]圖1根據(jù)本發(fā)明的第一實施例顯示了增壓式內(nèi)燃機的示意圖；以及
[0011]圖2根據(jù)本發(fā)明的第二實施例顯示了增壓式內(nèi)燃機的示意圖。
[0012]參考標號列表
[0013]10內(nèi)燃機
[0014]11排氣渦輪增壓器
[0015]Ila排氣渦輪增壓器
[0016]Ilb排氣渦輪增壓器
[0017]12 渦輪
[0018]12a 渦輪
[0019]12b 渦輪
[0020]13壓縮機
[0021]13a壓縮機
[0022]13b壓縮機
[0023]14 SCR 催化器
[0024]15 SCR 催化級
[0025]16 SCR 催化級
[0026]17還原劑噴射系統(tǒng)
[0027]18 裝置。
【具體實施方式】
[0028]此處的本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機，特別利用重油來運行的船用柴油內(nèi)燃機。
[0029]圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機10的第一實施例，該內(nèi)燃機帶有單級的排氣渦輪增壓系統(tǒng)，其相應(yīng)包括唯一的排氣渦輪增壓器11。為了降壓，可將離開內(nèi)燃機的排氣輸送至排氣渦輪增壓器11的渦輪12，其中，利用在這種情況下所獲取的能量，以便驅(qū)動排氣渦輪增壓器11的壓縮機13和壓縮待輸送至內(nèi)燃機10的增壓空氣。
[0030]根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機具有帶有至少兩個SCR催化級15、16的SCR催化器14。
[0031]第一 SCR催化級15在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器11的渦輪12上游，其中，第二 SCR催化級16在排氣的流動方向上來看定位在排氣渦輪增壓器11的渦輪12下游。
[0032]針對SCR催化器14的兩個SCR催化級15、16存在共有的還原劑噴射系統(tǒng)17，其中，該共有的還原劑噴射系統(tǒng)17在第一 SCR催化級15上游將還原劑噴射到排氣中。圖1顯示了提供或產(chǎn)生還原劑(尤其氨)的裝置18。
[0033]通過將SCR催化器14分成兩個SCR催化級(即SCR催化級15和16)可改善所謂的響應(yīng)性能，其中，第一 SCR催化級15定位在排氣渦輪增壓器11的渦輪12上游，而第二 SCR催化級16定位在排氣渦輪增壓器11的渦輪12下游。通過將共有的噴射系統(tǒng)17在流動方向上定位在排氣渦輪增壓器11之前且定位在第一催化級15之前，由于在排氣歧管中的很高的排氣溫度而在催化級15中提高用于第一 NOx轉(zhuǎn)換的還原劑的蒸發(fā)親和性(VerdampfungsaffmitSt)。未轉(zhuǎn)換的氨之后在渦輪12中進行清潔地混合并還原在第二催化級16中的氧化氮。
[0034]由此可以減小內(nèi)燃機10的所需要的結(jié)構(gòu)空間。通過在排氣渦輪增壓器11中(更具體地講，在排氣渦輪增壓器11的渦輪12中)混勻排氣與還原劑可實現(xiàn)還原劑與排氣的最佳的混勻并由此最小化還原劑的消耗和還原劑的所謂的滑溜。布置在排氣渦輪增壓器11的渦輪12上游的第一 SCR催化級15可被迅速帶到運行溫度上，從而SCR催化器14的第一SCR催化級15具有良好的響應(yīng)性能。尤其在內(nèi)燃機10的部分負荷運行期間可通過多級的SCR催化器14實現(xiàn)最佳的排氣凈化。
[0035]排氣凈化系統(tǒng)的氧化催化器和/或顆粒過濾器可集成到SCR催化器14的第一 SCR催化級15的殼體中。
[0036]圖2顯示了內(nèi)燃機10的一種有利的設(shè)計方案，該內(nèi)燃機帶有二級排氣渦輪增壓系統(tǒng)，其相應(yīng)包括兩個排氣渦輪增壓器，即排氣渦輪增壓器Ila和11b，更具體地講包括高壓排氣渦輪增壓器Ila和低壓排氣渦輪增壓器lib。高壓排氣渦輪增壓器Ila包括高壓渦輪12a和高壓壓縮機13a。低壓排氣渦輪增壓器Ilb包括低壓渦輪12b和低壓壓縮機13b。
[0037]帶有二級排氣渦輪增壓系統(tǒng)的圖2的內(nèi)燃機10還具有多級的SCR催化器14，其帶有第一 SCR催化級15和第二 SCR催化級16，其中，根據(jù)圖2，第一 SCR催化級15定位在低壓排氣渦輪增壓器Ilb的低壓渦輪12b上游，而第二 SCR催化級16定位在低壓排氣渦輪增壓器Ilb的低壓渦輪12b下游。
[0038]在此，在圖2中，SCR催化器14的第一 SCR催化級15定位在高壓排氣渦輪增壓器Ila的高壓渦輪12a下游，即連接在兩個排氣渦輪增壓器IIa和Ilb的相應(yīng)的兩個渦輪12a與12b之間。
[0039]在圖2的實施例中，同樣又針對兩個SCR催化級15和16存在共有的還原劑噴射系統(tǒng)17，其中，還原劑由裝置18提供或產(chǎn)生。
[0040]在圖1和2的實施例中，還原劑經(jīng)由共有的還原劑噴射系統(tǒng)17相應(yīng)直接在第一SCR催化級15上游噴射到排氣中。
[0041]針對SCR催化器14的第一 SCR催化級15，相應(yīng)以化學(xué)計量學(xué)上高的方式(iiberstdchiometrisch)進行將還原劑噴射到排氣中。
[0042]雖然未以單獨的圖例示出，還可將第一 SCR催化級15相對于高壓排氣渦輪增壓器Ila的高壓渦輪12a定位在上游。那么在這種情況下可將SCR催化器14的第二 SCR催化級16如圖2所示的那樣定位在低壓排氣渦輪增壓器11的低壓渦輪12下游，或者備選地連接在兩個排氣渦輪增壓器Ila和Ilb的相應(yīng)的兩個渦輪12a與12b之間。
[0043]同樣可在圖2的實施例中存在三個SCR催化級，亦即除了兩個SCR催化級15和16之外，還有另一未顯示的SCR催化級，其布置在高壓渦輪12a上游，其中，那時在該附加的未示出的SCR催化級上游實現(xiàn)共有的還原劑噴射系統(tǒng)17。
[0044]可在所有實施方式變體方案中利用根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃機取得不同的優(yōu)點。通過還原劑的共有的噴射系統(tǒng)可取消用于第二催化級的單獨的混合段，從而可減小結(jié)構(gòu)空間。通過在排氣渦輪增壓器的渦輪中混勻還原劑和排氣實現(xiàn)還原劑與排氣的最佳的混勻，由此可降低還原劑的消耗和滑溜。尤其第一 SCR催化級具有良好的響應(yīng)性能，因為其可借助于還原劑迅速帶到運行溫度上。可取消用于預(yù)熱SCR催化器的單獨的加熱裝置?？傮w上可減小SCR催化器的結(jié)構(gòu)體積。通過在第一 SCR催化級內(nèi)的很高的壓力水平提高SCR催化器的效率。
[0045]在這兩個實施方式變體方案中，不僅氧化催化器而且顆粒過濾器均可集成到第一SCR催化級15的殼體中。
【權(quán)利要求】
1.一種內(nèi)燃機，尤其利用重油運行的船用柴油內(nèi)燃機，帶有排氣渦輪增壓系統(tǒng)和排氣凈化系統(tǒng)，其中，所述排氣渦輪增壓系統(tǒng)包括一個或多個排氣渦輪增壓器(11，11a, Ilb)，并且其中，在所述排氣凈化系統(tǒng)中包括SCR催化器(14)，其特征在于，所述SCR催化器(14)包括至少兩個SCR催化級(15，16)，其中，第一 SCR催化級(15)在排氣的流動方向上來看定位在所述排氣渦輪增壓器(11，Ilb)的渦輪(12，12b)上游，而第二 SCR催化級(16)在排氣的流動方向上來看定位在所述排氣渦輪增壓器(11，Ilb)的渦輪(12，12b)下游。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述排氣渦輪增壓系統(tǒng)構(gòu)造成單級并且包括唯一的所述排氣渦輪增壓器(11)，其中，所述第一 SCR催化級(15)定位在所述排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(12)上游，而所述第二 SCR催化級(16)定位在所述排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(12)下游。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述排氣渦輪增壓系統(tǒng)構(gòu)造成二級并且包括高壓排氣渦輪增壓器(11a)、低壓排氣渦輪增壓器(11b)，其中，所述第一 SCR催化級(15)定位在所述低壓排氣渦輪增壓器(Ilb)的低壓壓力式渦輪(12b)上游，而所述第二SCR催化級(16)定位在所述低壓排氣渦輪增壓器(Ilb)的低壓壓力式渦輪(12b)下游。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述第一SCR催化級(15)定位在所述高壓排氣渦輪增壓器(Ila)的高壓渦輪(12a)下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的內(nèi)燃機，其特征在于，針對兩個SCR催化級(15，16)設(shè)置有共有的還原劑噴射系統(tǒng)(17)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機，其特征在于，所述共有的還原劑噴射系統(tǒng)(17)在所述第一 SCR催化級(15)上游將還原劑噴射到排氣中。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的內(nèi)燃機，其特征在于，針對所述第一SCR催化級(15)，所述共有的還原劑噴射系統(tǒng)(17)將還原劑以化學(xué)計量學(xué)上高的方式噴射到排氣中。
【文檔編號】F02B37/013GK103775174SQ201310721876
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月11日
【發(fā)明者】P·施特費, K·施特羅布爾 申請人:曼柴油機和渦輪機歐洲股份公司