專利名稱：冷起動內(nèi)燃機(jī)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的前序部分所述的、使內(nèi)燃機(jī)冷起動的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
配備有柴油或另外的稀燃發(fā)動機(jī)的車輛提供了提高燃料經(jīng)濟(jì)性的益處，然而，由于排氣中高的氧氣含量，需要控制這類發(fā)動機(jī)的氮氧化物(NOx)排放。對此，已知選擇性的催化還原(SCR)催化器可達(dá)到高的NOxR換效率，其中通過將還原劑如脲有效注入進(jìn)入該催化器的排氣混合物中，而連續(xù)除去N0X。然而，在起作用之前，排氣后處理系統(tǒng)(EATS或EGAS)需要達(dá)到特定的操作溫度。 因此，在冷起動狀態(tài)過程中的非常有限的一段時間內(nèi)，釋放出在行程過程中排放到大氣中的污染物總量中的相當(dāng)大的量。為降低這種冷起動狀態(tài)中的污染，希望使排氣后處理系統(tǒng)達(dá)到它的操作溫度所需要的時間最小化。通常這通過提高冷起動狀態(tài)中發(fā)動機(jī)上的負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)。然而，更高的負(fù)荷需要更多的燃料，這會導(dǎo)致產(chǎn)生的污染增加，其與希望降低排放相悖。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個目的是提供降低燃料消耗同時降低污染的內(nèi)燃機(jī)冷起動的方法。通過獨(dú)立權(quán)利要求的技術(shù)特征達(dá)到該目的。其它權(quán)利要求和說明書公開了本發(fā)明的有利實(shí)施方式。根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種在具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時降低排放的方法，其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元。所述方法包括如下步驟在冷起動所述內(nèi)燃機(jī)之前加熱D0C，當(dāng)所述DOC達(dá)到預(yù)定溫度時起動并控制內(nèi)燃機(jī)接近NOx排放的預(yù)定極限值，當(dāng)所述DPF和SCR達(dá)到預(yù)定溫度時優(yōu)化燃料消耗接近預(yù)定的總排放水平。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，在起動所述內(nèi)燃機(jī)之前，通過如下方式進(jìn)行所述DOC 的所述加熱在所述內(nèi)燃機(jī)的燃料供給被切斷，并且所述內(nèi)燃機(jī)的選定設(shè)置使得從氣缸的出口閥出來的氣體溫度高于從所述氣缸的入口閥進(jìn)入的氣體溫度的情況下，用電子裝置曲柄發(fā)動(cranking)該內(nèi)燃機(jī)。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是可僅通過內(nèi)裝式設(shè)備進(jìn)行加熱，例如在混合動力車中，用于曲柄發(fā)動發(fā)動機(jī)的裝置可以是電源輸入，并且選擇用于內(nèi)燃機(jī)的設(shè)置可以是改變排氣閥關(guān)閉和開啟的時間。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，通過利用HCCI燃燒原理達(dá)到所述NOx排放的預(yù)定極限值。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是發(fā)動機(jī)可以在相對低溫的EATS下運(yùn)行并仍然滿足普遍的污染要求。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，通過使用至少50%的EGR達(dá)到所述NOx排放的預(yù)定極限值。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是可使用EGR調(diào)節(jié)用于控制NOx排放，同時因?yàn)樗梢杂糜诮档虷CCI模式或PHCCI模式中的燃燒溫度。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，當(dāng)在其中設(shè)有所述內(nèi)燃機(jī)的車輛移動時，進(jìn)行所述 DOC的所述加熱。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是不一定要在車輛停止時進(jìn)行加熱，并可因此為駕駛員節(jié)省時間。另一個優(yōu)勢會是車輛的動量可用作為對加熱DOC的裝置提供能量的另一個來源。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，當(dāng)在其中設(shè)有所述內(nèi)燃機(jī)的車輛停止時，進(jìn)行所述 DOC的所述加熱。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是加熱不取決于車輛的駕駛狀態(tài)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述設(shè)置是調(diào)整排氣閥以進(jìn)行排氣制動。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是可使用現(xiàn)有的技術(shù)加熱EATS，其不取決于車輛的駕駛狀態(tài)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，還包括以下步驟在所述DOC和所述DPF之間，提供 HC-捕集器、NOx-捕集器和具有閥的旁路通道，關(guān)閉所述旁通閥直到所述DOC達(dá)到所述預(yù)定的溫度，當(dāng)所述DOC處于所述預(yù)定溫度和高于所述預(yù)定溫度時打開所述旁通閥，當(dāng)所述SCR 低于預(yù)定溫度，操作者需要發(fā)動機(jī)具有高于預(yù)定值的NOx值時，關(guān)閉所述旁通閥。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是可在EATS中通過其自身或者與另一加熱源結(jié)合或者通過自身進(jìn)行排氣的調(diào)節(jié)，并從而控制它的溫度。在本發(fā)明的第二方面，提供了用于使具有排氣后處理系統(tǒng)(EGAS)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時達(dá)到降低排放的設(shè)備，其中該排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元。所述設(shè)備還包括提供在所述 DOC和所述DPF之間的HC-捕集器、NOx-捕集器和具有閥的旁路通道。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是對EGAS中的不同單元的溫度調(diào)節(jié)可以在單元自身內(nèi)完成。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述HC-捕集器和所述NOx-捕集器設(shè)為獨(dú)立的部件。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是可獨(dú)立于其它捕集器而優(yōu)化各個捕集器。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，所述NOx-捕集器材料被涂覆在所述HC-捕集器材料上。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是所述捕集器可以是緊湊型的，從而需要小空間，這從而減小了 EGAS的總尺寸。在本發(fā)明的第三方面，提供了為使具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時降低排放的設(shè)備，其中該設(shè)備包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器 (DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元，還包括在冷起動所述內(nèi)燃機(jī)之前加熱DOC的裝置， 當(dāng)所述DOC達(dá)到預(yù)定溫度時起動并控制內(nèi)燃機(jī)接近NOx排放預(yù)定極限值的裝置，當(dāng)所述DPF 和SCR達(dá)到預(yù)定溫度時優(yōu)化燃料消耗接近預(yù)定的總排放水平的裝置。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，在起動所述內(nèi)燃機(jī)之前用于所述DOC加熱的所述裝置是用于曲柄發(fā)動該內(nèi)燃機(jī)的電子裝置，其中所述內(nèi)燃機(jī)的燃料供給被切斷，并且所述內(nèi)燃機(jī)的選定設(shè)置使得從氣缸的出口閥出來的氣體溫度高于從所述氣缸的入口閥進(jìn)入的氣體溫度。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是可僅通過內(nèi)裝式設(shè)備進(jìn)行加熱，例如在混合動力車中用于曲柄發(fā)動發(fā)動機(jī)的裝置可以是電源輸入，并且為內(nèi)燃機(jī)選擇的設(shè)置可以是改變排氣閥關(guān)閉和開啟的時間。在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，還包括在所述DOC和所述DPF之間的HC-捕集器、 NOx-捕集器和具有閥的旁路通道；關(guān)閉所述旁通閥直到所述DOC達(dá)到所述預(yù)定溫度的裝置；當(dāng)所述DOC處于所述預(yù)定溫度或高于所述預(yù)定溫度時打開所述旁通閥的裝置；當(dāng)所述 SCR低于預(yù)定溫度，操作者需要發(fā)動機(jī)具有高于預(yù)定值的NOx值時，關(guān)閉所述旁通閥的裝置。該實(shí)施方式的優(yōu)勢是EGAS的溫度可通過EGAS中的閥控制，并且彼此獨(dú)立地調(diào)整排氣閥以用最有效的方式達(dá)到所希望的溫度。


本發(fā)明以及上述和其它的目的和優(yōu)勢可從如下對實(shí)施方式的詳細(xì)描述中得到最好地理解，但不局限于所述實(shí)施方式，其中用圖解表示圖1示意性說明了根據(jù)本發(fā)明使內(nèi)燃機(jī)冷起動方法的流程圖。圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)的實(shí)施方式。在附圖中，用相同或類似的標(biāo)號指代相同或類似的元件。附圖僅為示意性的代表， 不是旨在描繪本發(fā)明的特定參數(shù)。優(yōu)選實(shí)施方式的描述圖1示意性說明了根據(jù)本發(fā)明使內(nèi)燃機(jī)冷起動方法的流程圖。本發(fā)明方法將在具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時降低排放，其中排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元。在第一步110中，在冷起動所述內(nèi)燃機(jī)之前進(jìn)行DOC的加熱。在起動所述內(nèi)燃機(jī)之前，可通過如下方式進(jìn)行所述DOC的所述加熱在所述內(nèi)燃機(jī)的燃料供給被切斷，并且所述內(nèi)燃機(jī)的選定設(shè)置使得從氣缸的出口閥出來的氣體溫度高于從所述氣缸的入口閥進(jìn)入的氣體溫度的情況下，用電子裝置曲柄發(fā)動該內(nèi)燃機(jī)。如上提到的內(nèi)燃機(jī)的所述設(shè)置可以是對排氣閥的調(diào)整，以比正常駕駛情況下更早進(jìn)行開啟，類似于發(fā)動機(jī)制動，其在不同的實(shí)施方式特別是在W09425740、W09629508和 9722789中有詳細(xì)描述。當(dāng)在其中設(shè)有所述內(nèi)燃機(jī)的車輛移動或停止時，可進(jìn)行所述DOC的所述加熱。曲柄發(fā)動發(fā)動機(jī)而不起動它的電子裝置可以是電動機(jī)，例如可用在混合動力車中的電動機(jī)?；旌蟿恿囍械倪@樣的電動機(jī)會能夠在車輛停止時也可以在車輛向前或向后移動時曲柄發(fā)動所述發(fā)動機(jī)。電動機(jī)的另一個實(shí)施例可以是比僅用于起動發(fā)動機(jī)的正常起動器發(fā)動機(jī)具有稍微高起動能力的起動發(fā)動機(jī)。該起動發(fā)動機(jī)能夠在延長的一段時間內(nèi)曲柄發(fā)動發(fā)動機(jī)，然而起動能力與混合動力車中的電子發(fā)動機(jī)不可比較，其中所述混合動力車中的電子發(fā)動機(jī)還能夠釋放移動車輛的能量。比正常起動器發(fā)動機(jī)具有稍微高起動能力的該起動器發(fā)動機(jī)可在車輛停止時曲柄發(fā)動發(fā)動機(jī)直到DOC溫度達(dá)到預(yù)定值?？膳c上述無燃料供給和排氣制動的情況下曲柄發(fā)動發(fā)動機(jī)的步驟結(jié)合的其它技術(shù)特征是關(guān)閉VGT (可變幾何渦輪)，即升高排氣系統(tǒng)的背壓；打開EGR(排氣再循環(huán))閥。 EGR閥打開的最佳點(diǎn)取決于發(fā)動機(jī)的種類并且是F(排氣壓力、空氣密度、環(huán)境溫度、電功率等)的函數(shù)。升高溫度的另一方法可以是在發(fā)動機(jī)的入口側(cè)上設(shè)置節(jié)流閥，其可以在EGAS 的加熱階段調(diào)節(jié)該節(jié)流閥。也可以使用電加熱進(jìn)入的空氣和/或排氣和/或DOC以及使用與在IC發(fā)動機(jī)中使用的相同的燃料的燃料電池或燃燒器加熱D0C。在第二步120中，當(dāng)所述DOC達(dá)到預(yù)定溫度時，進(jìn)行起動和控制所述內(nèi)燃機(jī)接近 NOx排放的預(yù)定極限值。催化反應(yīng)可以在D0C120中在約200°C開始，并且最大催化反應(yīng)溫度可在約300-400°C。因此，DOC的所述預(yù)定溫度可以設(shè)置在所述200-400°C區(qū)間中的任何溫度?？筛鶕?jù)現(xiàn)有技術(shù)中熟知的實(shí)踐完成測量，并且只要溫度低于預(yù)定溫度，所述加熱會繼續(xù)，并且IC發(fā)動機(jī)的起動被延遲。為達(dá)到NOx排放的預(yù)定極限值，可使用的一種燃燒模式是HCCI (均質(zhì)壓燃)或 PHCCI (半均質(zhì)壓燃)。HCCI和PHCCI之間的區(qū)別是燃燒前混合燃料和空氣的步驟。因?yàn)?DPF和/或SCR仍不在它的工作溫度范圍內(nèi)，必須在其中NOx和顆粒污染保持在最低的模式下驅(qū)動發(fā)動機(jī)。PHCCI中的EGR度可以是50-70%。在這樣高的EGR含量下，燃點(diǎn)被延遲， 這意味著燃料將有更多的時間與空氣混合。高的EGR含量和燃料的合適噴射點(diǎn)可使燃燒溫度如此低以至于非常慢地產(chǎn)生NOx和煙灰。在第三步130中，發(fā)動機(jī)以如下模式運(yùn)轉(zhuǎn)其中當(dāng)所述DPF和SCR達(dá)到預(yù)定的溫度時，將燃料消耗最小化在預(yù)定的總排放水平?？蓪㈩A(yù)定溫度設(shè)置到DPF的工作溫度，其在200-700°C之間。在200°C以下，將沒有煙灰顆粒轉(zhuǎn)化為CO2，在700°C以上DPF的老化受到嚴(yán)重影響。SCR的預(yù)定溫度可設(shè)置在與 DPF相同的溫度區(qū)間。只要溫度低于DPF和/或SCR的預(yù)定溫度，發(fā)動機(jī)在HCCI或PHCCI 模式運(yùn)轉(zhuǎn)，如果操作者需要負(fù)荷，但其不能以那些類別的模式運(yùn)轉(zhuǎn)，電動機(jī)將提供需要的模式。優(yōu)化的燃料消耗必須考慮當(dāng)在一定情況下驅(qū)動發(fā)動機(jī)時法律規(guī)定的排放水平?？刂艵ATS溫度的其它裝置可通過在所述DOC和所述DPF之間提供HC-捕集器、 NOx-捕集器和具有閥的旁路通道，關(guān)閉所述旁通閥直到所述DOC達(dá)到所述預(yù)定的溫度，當(dāng)所述DOC在所述預(yù)定溫度和高于所述預(yù)定溫度時打開所述旁通閥，當(dāng)所述SCR低于預(yù)定溫度， 操作者需要發(fā)動機(jī)具有高于預(yù)定值的NOx值時，關(guān)閉所述旁通閥。圖2是根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)(EATS) 100的實(shí)施方式。所述EATS與內(nèi)燃機(jī)(未顯示)如柴油發(fā)動機(jī)流體連通。所述EATS 100包括入口 112、D0C115、HC-捕集器 125、N0X-捕集器135、旁路通道145, DPF 155、還原劑噴射器165、SCR 175、清理催化器185 和出口 187.DOC 115與內(nèi)燃機(jī)直接流體連通。DOC 115在該實(shí)施方式中提供在HC-捕集器125、 NOx-捕集器135、DPF 155、SCR 175和清理催化器185的上游。發(fā)生在DOC 120中的反應(yīng)可如下所示(1)N0+V202 ^ NO2DOC 120中的溫度特別取決于催化劑材料；HC、C0和O2含量和質(zhì)量流。催化反應(yīng)可在DOC 120中在約200°C開始，并且對于反應(yīng)(1)具有約300_400°C的最大催化轉(zhuǎn)化溫度。 在達(dá)到最大反應(yīng)溫度后，反應(yīng)可能下降，該下降取決于平衡反應(yīng)，其中逆反應(yīng)比式(1)對溫度的依賴性更高。(2) NO2 — V202+N0(3) C0+V202 — CO2(4)烴 +X O2 — y C02+z H2ODOC 115通常以堇青石或金屬制得的整體結(jié)構(gòu)的形式制成。所述整體結(jié)構(gòu)可涂有堿金屬氧化物和貴金屬形式的催化材料，其中貴金屬可以是鉬和/或鈀。HC-捕集器可由沸石材料制得，該沸石材料可吸附大量HC。該沸石可具有含有交換離子的表面，在該表面這些替代的離子可以是鉬、銅或鐵。如果該沸石在它的表面上含有鉬、銅或鐵離子，大量的HC將在溫度升高時被氧化。如果該沸石不具有含有這些離子的表面，g卩，含有氧化性金屬離子的表面，并且通過它自身不能自氧化，大量被吸附的HC將在溫度升高時被解吸。吸附HC的程度以及氧化或解吸HC的程度取決于溫度和材料的選擇。NOx-捕集器也可由沸石制得，在這種情況下該沸石吸附或解吸N0X。NOx-捕集器也可由一種金屬氧化物組成，例如，氧化鈰或氧化鋇，其中這些氧化物可生成亞硝酸鹽硝酸鹽，該亞硝酸鹽硝酸鹽在較高溫度下將分解為特別是N0X。NOx-捕集器將在低于預(yù)定溫度時吸附NOx并在高于所述預(yù)定溫度時解吸N0X?？稍贜Ox-捕集器表面上設(shè)有一定量的鉬，以提高亞硝酸鹽生成的速度。旁通閥145將會關(guān)閉直到DOC達(dá)到預(yù)定的溫度，例如250°C。由于閥145是關(guān)閉的，HC被捕集于HC-捕集器125且NOx被捕集于NOx-捕集器135中。當(dāng)DOCl 15達(dá)到預(yù)定溫度時，所述閥145被打開，HC在DOC中被氧化。當(dāng)所述閥打開時，溫?zé)岬呐艢鈱A(yù)熱DPF 155和SCR 175。在DPF和SCR的預(yù)熱階段，所述發(fā)動機(jī)在任何可能的低NOx模式下運(yùn)行，例如HCCI或PHCCI模式。如果駕駛員需要來自這樣的發(fā)動機(jī)的動力，即所述發(fā)動機(jī)在不將NOx 水平增大到一定界限以上就不能從發(fā)動機(jī)獲得所述能量時，在這種情況下所述旁通閥將會關(guān)閉，且NOx將被捕集于NO-捕集器135中。當(dāng)稍后駕駛員需要以低于所述限度的NOx水平從所述發(fā)動機(jī)得到較少的能量時，所述閥145被再次打開。當(dāng)根據(jù)上述所述DPF和SCR足夠溫?zé)釙r，對于所有的能量需要，發(fā)動機(jī)的燃燒模式從HCCI或PHCCI轉(zhuǎn)換到常規(guī)的燃燒模式，并且在這種情況下旁通閥將總是打開的。在該常規(guī)的燃燒模式中，其中考慮到排放的法律規(guī)定的需要，將燃料消耗最小化，HC-捕集器和NOx-捕集器被加熱到一定溫度，在該溫度所述捕集的HC和NOx可被釋放。HC將或者原樣在HC-捕集器中或者在DPF中(如果DPF 被設(shè)計(jì)為進(jìn)行所述操作)被燒掉。來自NOx-捕集器的NOx將在溫?zé)岬腟CR中被還原。如果所述NOx-捕集器和HC-捕集器包含鉬，并且具有在它的操作溫度范圍的SCR 時，所述NOx-捕集器可用于控制Ν02/Ν0χ含量。如果DPF之后Ν02/Ν0χ變得過低，所述旁通閥145可被關(guān)閉以產(chǎn)生更多的N02。這轉(zhuǎn)而將提高SCR活性以及DPF中HC更好的燃燒。然而，必須保證當(dāng)發(fā)動機(jī)關(guān)閉時，NOx-捕集器不會變?yōu)槌錆MNOx的。在DPF 155中發(fā)生的反應(yīng)可如下所示(5) 2N02+C — N0+C02DPF155中的溫度可受到DPF155中煙灰層厚度的影響，并且可低至約200°C，但是在高于250°C時變?yōu)橛行У?。在高于約700°C的溫度，DPF155自身的老化以及提供在所述DPF155下游的一個或多個催化器將會受到嚴(yán)重影響。DPF 155可由多孔形式的堇青石或碳化硅或燒結(jié)的金屬粉制成。所述多孔形式可涂覆有堿金屬氧化物和貴金屬形式的催化劑材料，其中該貴金屬可以是鉬和/或鈀。在那種情況下，反應(yīng)1-5在DPF中發(fā)生。如果過多煙灰被捕集在DPF155中，這可能是由于過低的溫度和/或發(fā)動機(jī)的過低的NOx/煙灰造成，可在所述DPF155上游使用熱發(fā)生器以加熱DPF155至合適的工作溫度。所述熱發(fā)生器可以采取不同形式。在第一個實(shí)施方式中，可通過將柴油后注入內(nèi)燃機(jī)的一個或多個氣缸中和/或?qū)⒉裼秃笞⑷胨鯠0C115上游的排氣系統(tǒng)中，而根據(jù)需要升高DPF155 中的溫度。然后如式4所述，通過D0C115中的燃料的氧化而產(chǎn)生熱。反應(yīng)(4)可發(fā)生的最低溫度取決于催化組合物，它還取決于特別是HC的含量。它可在200°C開始，以達(dá)到約為350°C的D0C115出口溫度，并且可在280°C開始以達(dá)到600°C 的峰值溫度。催化材料和/或D0C115中的溫度決定了式(1)或式中哪個是占主導(dǎo)的。如果D0C115的目的是升高排氣的溫度，可優(yōu)化為反應(yīng)⑷，如果D0C115的目的是產(chǎn)生NO2,可優(yōu)化為反應(yīng)(I)0熱發(fā)生器的另一個例子可以是電加熱的催化器。在DPF155中發(fā)生的另一個反應(yīng)如下所示(6) 02+C — CO2當(dāng)反應(yīng)(6)足夠快時，溫度在550°C以上，如果過濾器涂覆有催化劑或如果加入的燃料帶有催化劑，該溫度可稍微降低至約450°C。該較低的溫度會使得有必要將催化劑材料加入燃料中，該催化劑材料轉(zhuǎn)而被煙灰顆粒吸附。在該實(shí)施方式中，SCR175被提供在所述DPF155的下游。在SCR175中可能發(fā)生的反應(yīng)如下所示(7) 4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20(8) 2N0+2N02+4NH3 — 4N2+6H20(9) 6N02+8NH3 — 7N2+12H20(10) 4N02+4NH3 — 2N2+2N20+6H20由于反應(yīng)⑶是反應(yīng)(7)-(10)中的最快的反應(yīng)，并且為了避免反應(yīng)(10)，希望保持Ν0/Ν02的比例為約50 50。反應(yīng)(8)可以在SCR175中從約200°C和更高的溫度范圍內(nèi)起作用，然而該反應(yīng)在低得多的溫度下開始，但是溫度越低反應(yīng)越慢。在SCR175中反應(yīng)(7)的開始溫度可為約 250°C。開始點(diǎn)和溫度范圍略微受到SCR175中的催化材料的選擇的影響。SCR175能夠以堇青石或金屬制得的整體結(jié)構(gòu)的形式制成。所述結(jié)構(gòu)可以或者在含有一些氧化鎢的氧化鈦之上涂有氧化礬，或者含有沸石的涂層。該沸石可包含一些鐵或銅成分或一些其它合適的反離子。還有從整體結(jié)構(gòu)中突出的氧化礬催化劑，即該催化劑和所述結(jié)構(gòu)由相同的材料制得。在圖1所示的實(shí)施方式中，噴射器165置于DPF155和SCR175之間。所述噴射器 165在所述SCR175的上游噴射還原劑材料。該還原劑材料可以是脲、氨、吸附在水中的氨、 碳酸銨或可吸附氨的金屬氯化物鹽。
(11) 4NH3+302 — 2N2+6H20清理用催化器185是任選的，并且用于通過反應(yīng)(11)清理過量的氨，但是也可能發(fā)生反應(yīng)7-10。該催化器可包含金屬氧化物和一些貴金屬，并且可涂在如SCR催化器的類似結(jié)構(gòu)或甚至相同的結(jié)構(gòu)上。本發(fā)明可應(yīng)用于任何貧燃內(nèi)燃機(jī)例如柴油發(fā)動機(jī)、具有一個或多個氣缸的雙燃料 /彈性燃料發(fā)動機(jī)。所述內(nèi)燃機(jī)可設(shè)在車輛，例如貨車、卡車、公共汽車、私人汽車、輪式裝載機(jī)、建筑設(shè)備車輛、船、固定發(fā)動機(jī)等中。本發(fā)明不能被認(rèn)為是限于以上描述的實(shí)施例，不背離權(quán)利要求范圍的許多另外的變體和改變是可行的。
權(quán)利要求
1.一種在具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時降低排放的方法，其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元，所述方法包括如下步驟-在冷起動所述內(nèi)燃機(jī)之前加熱D0C，-當(dāng)所述DOC達(dá)到預(yù)定溫度時起動并控制內(nèi)燃機(jī)接近NOx排放的預(yù)定極限值， -當(dāng)所述DPF和SCR達(dá)到預(yù)定溫度時，優(yōu)化燃料消耗接近預(yù)定的總排放水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在起動所述內(nèi)燃機(jī)之前，通過如下方式進(jìn)行所述DOC的所述加熱在所述內(nèi)燃機(jī)的燃料供給被切斷，并且所述內(nèi)燃機(jī)的選定設(shè)置使得從氣缸的出口閥出來的氣體溫度高于從所述氣缸的入口閥進(jìn)入的氣體溫度的情況下，用電子裝置曲柄發(fā)動所述內(nèi)燃機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中通過利用HCCI燃燒原理達(dá)到所述NOx排放的預(yù)定極限值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中通過使用至少50%的EGR達(dá)到所述NOx排放的預(yù)定極限值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中當(dāng)其內(nèi)設(shè)有所述內(nèi)燃機(jī)的車輛移動時，進(jìn)行所述 DOC的所述加熱。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其中當(dāng)其內(nèi)設(shè)有所述內(nèi)燃機(jī)的車輛停止時，進(jìn)行所述 DOC的所述加熱。
7.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述設(shè)置是調(diào)整排氣閥以進(jìn)行排氣制動。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，還包括以下步驟-在所述DOC和所述DPF之間，提供HC-捕集器、NOx-捕集器和具有閥的旁路通道， -關(guān)閉所述旁通閥直到所述DOC達(dá)到所述預(yù)定的溫度， -當(dāng)所述DOC處于所述預(yù)定溫度和高于所述預(yù)定溫度時，打開所述旁通閥， -當(dāng)所述SCR低于預(yù)定溫度，操作者要求發(fā)動機(jī)的NOx值高于預(yù)定值時，關(guān)閉所述旁通閥。
9.一種用于使具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時降低排放的設(shè)備，其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元，其特征在于所述設(shè)備還包括提供在所述DOC和所述DPF之間的 HC-捕集器、NOx-捕集器和具有閥的旁路通道。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其中所述HC-捕集器和所述NOx-捕集器作為獨(dú)立單元提{共。
11.根據(jù)權(quán)利要求9的設(shè)備，其中所述NOx-捕集器材料被涂覆在所述HC-捕集器材料上。
12.一種用于使具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時達(dá)到降低排放的設(shè)備，其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF) 和選擇性催化還原(SCR)單元，還包括在冷起動所述內(nèi)燃機(jī)之前加熱DOC的裝置，用于當(dāng)所述DOC達(dá)到預(yù)定溫度時，起動并控制內(nèi)燃機(jī)接近NOx排放的預(yù)定極限值的裝置，用于當(dāng)所述DPF和SCR達(dá)到預(yù)定溫度時，優(yōu)化燃料消耗接近預(yù)定的總排放水平的裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的設(shè)備，其中在起動所述內(nèi)燃機(jī)之前，用于加熱所述DOC的所述裝置是在所述內(nèi)燃機(jī)的燃料供給被切斷，并且所述內(nèi)燃機(jī)的選定設(shè)置使得從氣缸的出口閥出來的氣體溫度高于從所述氣缸的入口閥進(jìn)入的氣體溫度的情況下，用于曲柄發(fā)動所述內(nèi)燃機(jī)的電子裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或12的設(shè)備，還包括在所述DOC和所述DPF之間的HC-捕集器、 NOx-捕集器和具有閥的旁路通道，用于關(guān)閉所述旁通閥直到所述DOC達(dá)到所述預(yù)定溫度的裝置， 用于當(dāng)所述DOC處于所述預(yù)定溫度和高于所述預(yù)定溫度時，打開所述旁通閥的裝置， 當(dāng)所述SCR低于預(yù)定溫度，操作者要求發(fā)動機(jī)的NOx值高于預(yù)定值時，用于關(guān)閉所述旁通閥的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有排氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)冷起動時降低排放的方法，其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括至少一個柴油氧化催化器(DOC)、至少一個柴油顆粒過濾器(DPF)和選擇性催化還原(SCR)單元，所述方法包括如下步驟在冷起動所述內(nèi)燃機(jī)之前加熱DOC，當(dāng)所述DOC達(dá)到預(yù)定溫度時起動并控制內(nèi)燃機(jī)接近低的NOx排放，當(dāng)所述DPF和SCR達(dá)到預(yù)定溫度時優(yōu)化燃料消耗接近預(yù)定的總排放水平。
文檔編號F01N3/035GK102197203SQ200880131660
公開日2011年9月21日 申請日期2008年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月31日
發(fā)明者倫納特·安德森, 伯特-因格·貝蒂爾松 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司