[发明专利]具有排气后处理设备的内燃机和用于运行所述类型内燃机的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2012年1月2日提交的德国申请102012200000.3的优先权，为了全部目的其整个内容通过参考结合于此。

技术领域

本发明涉及内燃机的排气后处理。

背景技术

来自内燃机的排气包含显著地大于法律允许水平的氮氧化物NO_x水平。为了减少氮氧化物NO_x排放，需要一些类型的氮氧化物NO_x后处理。两种最可行的技术是氮氧化物储存催化转化器（LNT—稀NO_x捕集器）和选择性催化转化器，所谓的SCR（选择性催化还原），这两种都在下面比较详细地描述。利用LNT的缺点是需要局部浓（λ<1）（例如燃料被添加至空气-燃料混合物）状态，以提供用于还原氮氧化物NO_x的贫氧环境。SCR另外使用添加剂以产生适合于还原氮氧化物NO_x的环境条件。在SCR的情况下，通常添加氨NH₃化合物以产生还原环境。本发明描述用于氮氧化物NO_x后处理的系统和方法，这种系统和方法既避免发动机汽缸的浓运行又避免添加氨NH₃化合物。

发明内容

本发明涉及具有至少一个汽缸的内燃机，其具有至少一个出口孔，用于经由排气排放系统排放排气，其中：

-每个出口孔由排气管道连接，并且

-用于还原排气中的氮氧化物的储存催化转化器设置在排气排放系统中。

本发明还涉及用于运行所述类型内燃机的方法。

上述类型的内燃机例如被用作机动车辆的驱动装置。在本发明的范围内，表述“内燃机”特别是包括柴油发动机，但是也包括火花点火发动机，并且还包括以混合燃烧过程运行的混合内燃机。

根据已知的减少污染物排放的方法，内燃机配备有各种排气后处理系统。即使没有附加的措施，在汽缸充气的膨胀和排放期间，在足够高的温度水平并且在有足够大量的氧气存在的情况下，发生未燃烧的碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的氧化。然而，专用的反应器和/或过滤器通常必需设置在排气道中，以便在所有的运行条件下减少污染物排放。

在火花点火发动机中，使用催化反应器，通过使用催化材料，催化反应器增加某些反应的速率，即使在低温下也确保HC和CO的氧化。如果也要还原氮氧化物NO_x，这可以通过利用三元催化转化器实现。然而，利用三元催化转化器需要火花点火发动机的化学计量运转（λ≈1）在很窄的限值内。此处，氮氧化物NO_x借助于未氧化的排气组分还原，具体为一氧化碳和未燃烧的碳氢化合物，其中所述的排气组分同时被氧化。

在以过量的空气运行的内燃机中，例如，柴油发动机，但是还有以稀燃烧模式运行的火花点火内燃机，或直接喷射火花点火发动机，由于缺少还原剂排气中的氮氧化物NO_x不能被还原。

为了还原氮氧化物，因此利用选择性催化转化器，所谓的SCR（选择性催化还原）催化转化器，其中特意将还原剂引入到排气中以便选择性地还原氮氧化物。SCR催化转化器利用氨和尿素作为还原剂。然而，SCR催化转化器也可以利用未燃烧的碳氢化合物作为还原剂。后者也被称做HC浓混合气（enrichment），其中未燃烧的碳氢化合物可以被直接引入排气排放系统中。此外，未燃烧的碳氢化合物也可以通过发动机内部措施供给，例如在实际燃烧之后通过附加燃料的后喷射供给到燃烧室中。在本发明中，后喷射的燃料在燃烧室中将不被主燃烧点火，而是在充气交换期间将被引入排气排放系统中。