[发明专利]废气后处理系统和对内燃机进行废气后处理的方法

说明书

本发明涉及一种用于内燃机的废气后处理系统，其包括具有排气通道的排气装置，在排气通道中布置有至少两个用于选择性催化还原氮氧化物的废气后处理部件，其中，在第一废气后处理部件的下游且在第二废气后处理部件的上游设置有燃烧器，废气在进入第二废气后处理部件之前可用该燃烧器加热，其中，在用于选择性催化还原氮氧化物的第二废气后处理部件的下游布置有用于转化未燃烧的碳氢化合物的氧化催化器。本发明还涉及一种借助于这种废气后处理系统对内燃机进行废气后处理的方法，其中，用燃烧器加热内燃机的废气，以便将用于选择性催化还原氮氧化物的沿废气通过排气装置(20)的流动方向的第二废气后处理部件加热至其工作温度。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机、尤其柴油机的废气后处理系统和一种对这种内燃机进行废气后处理的方法。

背景技术

当前和将来日益严格的排放法规对发动机的原始排放和内燃机的废气后处理提出了高要求。对进一步降低的油耗的需求和关于允许的氮氧化物排放更加严格的排放标准对发动机开发者是一个挑战。在汽油发动机中，废气净化以已知方式通过三元催化器和相对于该三元催化器前置或后置的另外的催化器实现。当前在柴油发动机中使用这样的废气后处理系统，该废气后处理系统具有氧化催化器、用于选择性催化还原氮氧化物的催化器(简称SCR催化器)和用于分离碳烟颗粒的颗粒过滤器以及必要时的其它催化器。在此优选使用氨作为还原剂。因为纯氨的使用耗费较大，因此在车辆中通常使用合成的尿素水溶液，该尿素水溶液在前置于SCR催化器的混合装置中与热的废气流混合。通过这种混合加热尿素水溶液，其中，尿素水溶液在排气通道中释放氨。商业上常用的尿素水溶液一般由32.5％的尿素和67.5％的水组成。

未来的排放法规要求在柴油发动机中使用多级的对氮氧化物排放进行后处理的部件。为了在所有的温度范围内实现有害物质的充分转化需要多级的废气后处理。因此，废气后处理系统具有例如NOx存储催化器、带有用于选择性催化还原氮氧化物的涂层的颗粒过滤器和在机动车的底部位置中的另外的SCR催化器。为了消除可能的氨穿通SCR催化器并且氧化氨，可以在最后的SCR催化器的下游设置氨锁定催化器(或称为氨逃逸催化器)。在这种情况下，需要将相应的废气后处理部件加热到工作温度，以便与发动机运行点和废气后处理部件与内燃机的距离无关地在内燃机冷启动后迅速达到被限制的废气成分的充分转化的温度。此外，颗粒过滤器需要间歇地再生，为此需要相应高的废气温度，以便氧化拦截在颗粒过滤器中的碳烟颗粒。

由专利文献DE 10 2008 032 601 A1已知一种用于内燃机的废气后处理系统，在该废气后处理系统中沿废气的流动方向依次布置有氧化催化器、NOx存储催化器、SCR催化器以及颗粒过滤器。其中，在SCR催化器的下游且在颗粒过滤器的上游设有用于废气燃烧器的高温废气的引入点，以便将颗粒过滤器加热至其再生温度。

专利文献DE 10 2016 205 182 A1公开了一种用于内燃机的废气后处理系统，其具有带有起催化作用的涂层的颗粒过滤器和NOx存储催化器，其中，在NOx存储催化器的上游设有废气燃烧器，该废气燃烧器以低于化学计量的燃烧用空气比运行，以便可以加热废气并且同时利用来自燃烧器废气中的未燃烧的碳氢化合物使NOx存储催化器再生。

专利文献EP 1 469 173 B1公开了一种用于内燃机的废气后处理系统，其中，沿废气通过废气后处理系统的流动方向依次布置有氧化催化器、SCR催化器和颗粒过滤器。其中，在氧化催化器的下游且在SCR催化器的上游设有用于冷却废气流的热交换器，并且在SCR催化器的下游且在颗粒过滤器的上游设有加热元件，以便在废气流进入颗粒过滤器之前将其加热到颗粒过滤器的再生温度。

但已知的解决方案的缺点是，在SCR催化器处于远离发动机的位置、尤其在机动车的底部位置中的情况下，需要外部的加热措施将SCR催化器在内燃机冷启动之后迅速加热至其工作温度。在这种情况下，电加热元件的加热功率受到电池功率的限制，电池的功率在较低的外界温度、尤其低于0℃的温度下也受到限制。

发明内容