專利名稱：用于向排氣系統(tǒng)中輸入還原劑的方法和相應(yīng)的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于將還原劑或還原劑前體輸入(供應(yīng))到移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的方法和裝置。這種還原劑輸入方法和裝置優(yōu)選用于具有高氮氧化合物排放的移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)的廢氣通常含有不希望排放到環(huán)境中的物質(zhì)。在此尤其是可列舉碳顆?；蛱亢陬w粒、一氧化碳和/或氮氧化合物。許多國(guó)家都對(duì)于這些物質(zhì)設(shè)置了極限值，所述物質(zhì)在內(nèi)燃機(jī)的廢氣中至多允許包含到所述極限值。存在不同措施來降低所述排放種類的排
出ο輸入給內(nèi)燃機(jī)的氧和燃料的量的比例對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的廢氣的有害物質(zhì)含量以及對(duì)于適用于凈化廢氣的方法非常重要。對(duì)于凈化廢氣有利的是，λ值取值為1。這意味著，給內(nèi)燃機(jī)輸入的氧和燃料的量使得氧和燃料可彼此恰好完全燃燒。近年來，在λ值大于1的情況下工作的內(nèi)燃機(jī)越來越流行。在這種內(nèi)燃機(jī)中存在過量氧。所述內(nèi)燃機(jī)的特征例如在于燃料消耗優(yōu)點(diǎn)。但作為副作用，氮氧化合物(NOx)的排放急劇提高。為了消除這種情況，發(fā)展出了選擇性催化還原的方法。在此，給內(nèi)燃機(jī)的廢氣例如輸入氨和/或尿素或相應(yīng)的還原劑，所述還原劑與廢氣中的氮氧化合物反應(yīng)，其中， 產(chǎn)生無(wú)害的產(chǎn)物氮、氧和水。大多不直接將氨輸入給廢氣流。氨不易于儲(chǔ)存。尿素或尿素-水溶液更適于儲(chǔ)存。 優(yōu)選使用商品名為AdBlue的32. 5%的高純度尿素-水溶液。然后，由尿素通過熱解和/或水解生成氨。為此有利的是大約250°C的最低溫度以及可能情況下起水解作用的表面，尿素被弓I導(dǎo)從所述表面旁邊經(jīng)過。尿素向氨的轉(zhuǎn)化可以或者在廢氣流中或者在廢氣外部進(jìn)行。在廢氣內(nèi)部轉(zhuǎn)化時(shí)， 將尿素溶液例如以液態(tài)的盡可能精細(xì)霧化的和/或氣態(tài)的形式輸入給廢氣。接著，在影響廢氣流中的廢氣溫度的情況下轉(zhuǎn)化尿素。在廢氣外部轉(zhuǎn)化時(shí)在轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行轉(zhuǎn)化，所述轉(zhuǎn)化器不被廢氣流流過。為此進(jìn)行轉(zhuǎn)化器的加熱。這通?；蛘呃迷谕獠勘灰龑?dǎo)從轉(zhuǎn)化器旁邊經(jīng)過的廢氣流或者利用外部的能量源通過熱傳導(dǎo)進(jìn)行。在此尤其是適用電加熱器，所述電加熱器可快速達(dá)到轉(zhuǎn)化所需的溫度。關(guān)于還原劑前體在外部轉(zhuǎn)化成氨的可能性，尤其是可參考 WO 2007/131784 Al。在尿素向氨的轉(zhuǎn)化中，問題在于，尤其是以大于1的λ值并且由此以高氮氧化合物排放工作的內(nèi)燃機(jī)的廢氣溫度特別低。通常，所述廢氣溫度不足以使尿素轉(zhuǎn)化成氨。尤其是在以城市交通的形式工作的機(jī)動(dòng)車中或者在由于其使用而極少在高負(fù)荷下工作的商用車?yán)绯鞘泄财囍?，明顯極少產(chǎn)生足夠的廢氣溫度用于轉(zhuǎn)化。出于該原因。尿素的在廢氣外部的轉(zhuǎn)化或在廢氣外部的蒸發(fā)具有重要意義。為此所需的大量電能對(duì)內(nèi)燃機(jī)的效率具有消極影響。

發(fā)明內(nèi)容
由此出發(fā)，本發(fā)明的目的在于至少部分地解決關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)描述的問題。尤其是要給出一種方法，通過所述方法在排氣系統(tǒng)的不同工作狀態(tài)中保證還原劑的轉(zhuǎn)化，其中，同時(shí)要降低為此所需的能量。此外要提出一種裝置，所述裝置也在不同工作狀態(tài)中保證還原劑的盡可能最大程度的轉(zhuǎn)化并且同時(shí)用很少的能量就足夠。所述目的通過根據(jù)權(quán)利要求1的方法和根據(jù)權(quán)利要求7的排氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。從屬權(quán)利要求涉及所述方法和排氣系統(tǒng)的有利構(gòu)型。從屬權(quán)利要求中單獨(dú)給出的特征可用技術(shù)上有意義的任意方式相互組合并且揭示本發(fā)明的其它構(gòu)型。此外，本發(fā)明通過說明書尤其是結(jié)合附圖而進(jìn)一步描述特征和細(xì)化。根據(jù)本發(fā)明的用于將所儲(chǔ)備的還原劑添加(輸入，供應(yīng))到內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)中的方法至少具有下述步驟a)建立添加時(shí)刻；b)確定至少一個(gè)廢氣參數(shù)或還原劑量；c)根據(jù)至少?gòu)U氣參數(shù)或還原劑量(的變化)確定還原劑的添加狀態(tài)，其中，添加狀態(tài)至少是聚集(聚合)狀態(tài)(物態(tài))或化學(xué)組分；d)當(dāng)添加狀態(tài)與所儲(chǔ)備的狀態(tài)不對(duì)應(yīng)時(shí)，處理還原劑；以及e)將所述添加狀態(tài)中的還原劑添加到排氣系統(tǒng)，其中，多次重復(fù)執(zhí)行步驟a)至
e) ο添加時(shí)刻例如可以在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行期間以確定的頻率建立或固定。作為替換方案， 也可根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速或沖程頻率選擇添加時(shí)刻。在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可連續(xù)地添加還原劑。從而，添加時(shí)刻則尤其應(yīng)理解為連續(xù)添加還原劑期間的添加時(shí)間段，其中限定了確定的添加狀態(tài)。于是這樣多次重復(fù)執(zhí)行步驟a)至e)，使得各個(gè)添加時(shí)間段直接彼此相接并且因此在內(nèi)燃機(jī)的整個(gè)工作持續(xù)時(shí)間期間進(jìn)行連續(xù)的添加。步驟b)中的廢氣參數(shù)的確定尤其是指借助于至少一個(gè)探測(cè)器(傳感器)和/或至少一個(gè)測(cè)量探頭確定排氣系統(tǒng)中和/或排氣系統(tǒng)上的廢氣參數(shù)。附加地或替代地，也可確定排氣系統(tǒng)中所需的還原劑量。這例如可在考慮當(dāng)前測(cè)量值例如所產(chǎn)生的廢氣中的氮氧化物量的情況下和/或由經(jīng)驗(yàn)值例如特征值、特征曲線族等來進(jìn)行。還原劑量尤其是理解為應(yīng)在(各個(gè))時(shí)刻(總地)輸入給排氣系統(tǒng)的(部分)量。還原劑也應(yīng)理解為至少一種還原劑前體。作為還原劑，尤其使用尿素或尿素-水溶液。在此優(yōu)選約32.5%的尿素-水溶液。借助于所述方法可對(duì)還原劑在其添加狀態(tài)方面這樣匹配，使得始終保證還原劑盡可能完全地轉(zhuǎn)化成氨。通常當(dāng)排氣系統(tǒng)中的溫度不足以轉(zhuǎn)化還原劑時(shí)，在步驟d)中進(jìn)行還原劑的處理。當(dāng)在步驟b)中確定的廢氣參數(shù)揭示出無(wú)需進(jìn)行用于完全轉(zhuǎn)化還原劑的處理時(shí)，在步驟d)中不執(zhí)行處理，由此，例如可節(jié)省能量。這提高了內(nèi)燃機(jī)的效率。通常對(duì)于還原劑向排氣系統(tǒng)的每次添加都重新執(zhí)行步驟a)至e)。 因此保證理想地匹配還原劑的添加狀態(tài)。但也可以以比步驟e)中的實(shí)際添加低的頻率來執(zhí)行步驟a)至d)。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法可用較低的投入來運(yùn)行。但同時(shí)添加狀態(tài)與廢氣參數(shù)的匹配程度也降低。步驟c)中的作為還原劑的添加狀態(tài)的聚集狀態(tài)尤其應(yīng)理解為是指還原劑為固態(tài)、液態(tài)還是氣態(tài)。通常，可以確定液態(tài)的添加狀態(tài)或者確定氣態(tài)的添加狀態(tài)。
步驟c)中的作為還原劑的添加狀態(tài)的化學(xué)組分尤其應(yīng)理解為是指還原劑由確定的分子化合物按照確定的份額構(gòu)成。通常，所輸入的還原劑部分地包括起還原作用的分子化合物尤其是氨，并且部分地包括還原劑前體尤其是尿素和/或尿素-水溶液。不同的化學(xué)組分通過不同份額的起還原作用的化合物和還原劑前體而得到。還原劑的聚集狀態(tài)或化學(xué)組分通過步驟d)中的處理變化。聚集狀態(tài)例如可通過加熱還原劑而受到影響，使得還原劑蒸發(fā)和/或凝結(jié)。化學(xué)組分例如可通過至少部分地轉(zhuǎn)化構(gòu)成還原劑的分子化合物來進(jìn)行。通常，對(duì)此是指將還原劑前體尤其是尿素和/或尿素-水溶液轉(zhuǎn)化成起還原作用的化合物尤其是氨。在步驟d)中的處理中也可通過混合不同的還原劑成分來實(shí)現(xiàn)還原劑的確定的化學(xué)組分。如果在步驟b)中將廢氣溫度確定為廢氣參數(shù)，則根據(jù)本發(fā)明的方法特別有利。為了在排氣系統(tǒng)中轉(zhuǎn)化還原劑，存在于排氣系統(tǒng)中的廢氣溫度是重要參數(shù)。還原劑的熱轉(zhuǎn)化-即基于當(dāng)前溫度轉(zhuǎn)化成氨-通常特別理想地在250°C以上的廢氣溫度下進(jìn)行。但作為替換方案，也可在步驟b)中確定另外的廢氣參數(shù)。在此例如可以是廢氣壓力、廢氣流的化學(xué)參數(shù)例如λ值或廢氣體積流量。不同參數(shù)的組合也可以。為了測(cè)量廢氣溫度，典型地使用集成在排氣系統(tǒng)中的溫度傳感器。根據(jù)本發(fā)明的方法的另一構(gòu)型，在步驟e)中，在廢氣溫度低時(shí)輸入氣態(tài)的還原劑，在廢氣溫度高時(shí)輸入液態(tài)的還原劑。氣態(tài)的還原劑的轉(zhuǎn)化即使在廢氣溫度低時(shí)也比液態(tài)還原劑的轉(zhuǎn)化容易，因?yàn)闅鈶B(tài)的還原劑不必首先蒸發(fā)。在此需要考慮的是，所輸入的還原劑的體積流量本身使廢氣溫度下降。這可通過氣態(tài)輸入來避免。另外，在廢氣溫度低時(shí)，液態(tài)的還原劑可能在排氣系統(tǒng)中在表面上積聚。在那里，還原劑可起腐蝕作用，由此損害排氣系統(tǒng)。另外，如果在步驟C)中確定應(yīng)當(dāng)以氣態(tài)形式進(jìn)行輸入，在步驟d)中進(jìn)行液態(tài)的還原劑的在廢氣外部的蒸發(fā)，則根據(jù)本發(fā)明的方法是有利的。還原劑在廢氣外部的蒸發(fā)允許改變還原劑的聚集狀態(tài)，而廢氣流不受影響。尤其是不會(huì)通過還原劑使廢氣流冷卻。為了在廢氣外部蒸發(fā)，可將液態(tài)的還原劑引導(dǎo)到專門的蒸發(fā)器體積中。特別有利的是，蒸發(fā)器體積構(gòu)造有鈦涂層，尤其是構(gòu)造有鈦氧化物表面。所述鈦氧化物表面本身有助于尿素轉(zhuǎn)化(水解)成氨。由此，在還原劑蒸發(fā)的同時(shí)也已經(jīng)進(jìn)行部分轉(zhuǎn)化，由此，排氣系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)化所需的溫度可較低。為了在廢氣外部蒸發(fā)還原劑，在此尤其也可參考WO 2007/131784 Al，該文獻(xiàn)完全結(jié)合在此。在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一有利構(gòu)型中，在不使用水解催化轉(zhuǎn)化器的情況下進(jìn)行液態(tài)的還原劑的蒸發(fā)。如果在步驟d)中借助于電能進(jìn)行還原劑的在廢氣外部的蒸發(fā)，則根據(jù)本發(fā)明的方法特別有利。借助于電能蒸發(fā)還原劑具有很大優(yōu)點(diǎn)該蒸發(fā)需要非常少的加熱時(shí)間。用電能工作的蒸發(fā)器可在非常短的時(shí)間之后就已經(jīng)達(dá)到還原劑幾乎完全蒸發(fā)時(shí)的溫度。特別有利的是，也可使用大的可匹配的功率來蒸發(fā)。尤其是在內(nèi)燃機(jī)工作開始時(shí)，不僅廢氣流的溫度低，而且蒸發(fā)裝置和排氣系統(tǒng)具有非常低的溫度。所述低的溫度可通過輸入大量電能而被快速補(bǔ)償。通常，至多5000Watt以內(nèi)的最大加熱功率是有利的。此外，也提出一種方法，在所述方法中，還原劑的輸入以至多IOml以內(nèi)的量氣態(tài)地進(jìn)行，在量更大時(shí)液態(tài)地進(jìn)行。
特別地，當(dāng)在步驟C)中建立還原劑的添加狀態(tài)時(shí)，也可考慮還原劑的應(yīng)輸入的量。因此有利的是，將至多IOml [毫升]、優(yōu)選至多5ml、特別優(yōu)選至多2ml以內(nèi)的量蒸發(fā)并且在步驟e)中氣態(tài)地輸入，而更大的量、尤其是大于20ml [毫升]或者甚至大于30ml的量在步驟e)中基本上液態(tài)地輸入。在所述實(shí)施方案中，也可至少間歇地取消步驟b)中的廢氣參數(shù)的確定，因?yàn)闉榱烁鶕?jù)待輸入的量的還原劑確定添加狀態(tài)，不需要廢氣參數(shù)。將該方法實(shí)施形式組合也是可以的，其中，在列舉的最大的還原劑量之一以下，原則上氣態(tài)地輸入還原劑并且可能情況下取消執(zhí)行步驟b)，而在量較大時(shí)，以全部方法步驟 a)至e)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法并且根據(jù)廢氣參數(shù)確定添加狀態(tài)。同樣，在大于確定的還原劑量的量時(shí)，原則上也可液態(tài)地輸入還原劑，在所述還原劑量以下，以全部方法步驟a)至 e)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法并且根據(jù)廢氣參數(shù)確定添加狀態(tài)。所述方法方案的背景在于，在還原劑量特別小時(shí)，蒸發(fā)所需的能量不是非常大，并且能量被很好地引入到還原劑中，由此，在這種量時(shí)可毫無(wú)問題地實(shí)現(xiàn)氣態(tài)輸入還原劑的優(yōu)點(diǎn)。與此相應(yīng)，在還原劑量提高時(shí)，用于蒸發(fā)的能量投入明顯。因此，在此有意義的可以是，原則上液態(tài)地輸入還原劑。在此需要考慮的也在于，通常恰恰當(dāng)存在提高的溫度時(shí)排氣系統(tǒng)對(duì)還原劑也具有提高的需求。由此，在此經(jīng)?？珊翢o(wú)問題地實(shí)現(xiàn)液態(tài)還原劑的輸入。類似地，恰恰在還原劑需求很低時(shí)，排氣系統(tǒng)中的溫度通常也明顯低，由此，通常僅可在排氣系統(tǒng)中進(jìn)行較少的轉(zhuǎn)化。因此，原則上氣態(tài)地輸入還原劑在此可以是有利的。也可與在此處討論的本申請(qǐng)的其它公開內(nèi)容無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)(僅)根據(jù)所述量來確定還原劑的添加狀態(tài)。此外，提出一種排氣系統(tǒng)，它具有至少一個(gè)還原劑儲(chǔ)罐、排氣管路和至少一個(gè)從還原劑儲(chǔ)罐到排氣管路的連接管路，其中，通過所述至少一個(gè)連接管路形成用于還原劑的至少一個(gè)第一流動(dòng)路徑和至少一個(gè)第二流動(dòng)路徑，其中，僅第一流動(dòng)路徑或第二流動(dòng)路徑構(gòu)造有下述部件至少之一a)接觸加熱器，或b)水解催化轉(zhuǎn)化器。流動(dòng)路徑是指這樣的路徑沿著所述路徑，還原劑穿過所述至少一個(gè)連接管路從還原劑儲(chǔ)罐到達(dá)排氣管路。流動(dòng)路徑可通過引導(dǎo)還原劑穿過連接管路的分布來預(yù)給定。在此，還原劑沿著連接管路流動(dòng)。作為替換方案，還原劑作為緊湊的射束經(jīng)過連接管路中的空心室并且在此不通過連接管路的分布而是例如借助于噴射嘴來引導(dǎo)。這種排氣系統(tǒng)尤其是適用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法。根據(jù)已確定的還原劑的添加狀態(tài)，或者沿著第一流動(dòng)路徑或者沿著第二流動(dòng)路徑輸送還原劑。用于處理還原劑的裝置在此這樣構(gòu)造，使得僅當(dāng)還原劑經(jīng)過被設(shè)置用于處理的流動(dòng)路徑時(shí)所述裝置才投入使用。用于處理還原劑的接觸加熱器的特征在于，所述接觸加熱器使還原劑通過與接觸加熱器接觸而升溫。在此，可以或者僅僅發(fā)生還原劑的蒸發(fā)和/或已經(jīng)至少部分地?zé)徂D(zhuǎn)化成氨。水解催化轉(zhuǎn)化器的特征在于一種表面區(qū)域(面積)，該表面區(qū)域由于還原劑與水解催化轉(zhuǎn)化器的接觸而起水解作用并且由此即使溫度較低時(shí)也已經(jīng)導(dǎo)致還原劑至少部分地轉(zhuǎn)化。接觸加熱器和水解催化轉(zhuǎn)化器也可(部分地)相互組合。如果存在接觸加熱器和水解催化轉(zhuǎn)化器的組合，其中，設(shè)置有蒸發(fā)器體積，所述蒸發(fā)器體積優(yōu)選襯有鈦層或鈦氧化物層并且裝備有至少一個(gè)電加熱器，則排氣系統(tǒng)特別有利。鈦和/或鈦氧化物層以及電加熱器的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)在描述根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)作了說明。 除了鈦和/或鈦氧化物層之外也合適的是，蒸發(fā)器體積具有專門的壁結(jié)構(gòu)，所述壁結(jié)構(gòu)使得溫度在蒸發(fā)器體積中特別有利地分布。朝向蒸發(fā)器體積的最內(nèi)部的層在此可以是所述的鈦和/或鈦氧化物層。鈦通常具有差的導(dǎo)熱性能。出于此原因，鈦和/或鈦氧化物層通常構(gòu)造得薄，并且繞著所述層構(gòu)造有導(dǎo)熱能量良好的壁。在外部在所述壁上選擇性地構(gòu)造有加熱導(dǎo)線或加熱層，所述加熱導(dǎo)線或加熱層具有電阻，因此通過有目的地通電而適用于對(duì)蒸發(fā)器體積進(jìn)行電加熱。在此也可參考WO 2007/131784 Al，就蒸發(fā)器體積的構(gòu)型而言完全引用該文獻(xiàn)。此外，如果構(gòu)造有至少一個(gè)用于將還原劑液態(tài)地輸入到排氣系統(tǒng)中的噴射嘴，其中，噴射嘴適用于將還原劑精細(xì)霧化，則根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)是有利的。在輸入液態(tài)的還原劑時(shí)，必須在廢氣流中進(jìn)行還原劑的蒸發(fā)。在此有利的是，各個(gè)還原劑滴非常小，這可通過精細(xì)霧化來實(shí)現(xiàn)。小的還原劑滴相對(duì)于其體積具有大的表面，由此可進(jìn)行還原劑的快速蒸發(fā)。噴射嘴優(yōu)選僅與不具有接觸加熱器或水解催化轉(zhuǎn)化器的流動(dòng)路徑聯(lián)接(耦合)。此外，如果在所述至少一個(gè)連接管路中設(shè)置有可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器，通過所述流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器可選擇性地起動(dòng)第一流動(dòng)路徑或第二流動(dòng)路徑，則根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)是有利的?？烧{(diào)節(jié)在此是指第一流動(dòng)路徑或第二流動(dòng)路徑的起動(dòng)可通過將信號(hào)簡(jiǎn)單地輸入流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器來進(jìn)行。通過這種流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器可通常使連接管路在其幾何構(gòu)型方面進(jìn)行變化?？烧{(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器例如可以是可控制的分支，借助于所述分支可在第一流動(dòng)路徑與第二流動(dòng)路徑之間進(jìn)行調(diào)節(jié)。作為替換方案，流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器可以是可調(diào)節(jié)的噴嘴，通過所述噴嘴可以預(yù)定確定方向的形式或確定射束形狀的形式的流動(dòng)路徑。根據(jù)本發(fā)明也提出一種機(jī)動(dòng)車，它具有設(shè)置用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法的排氣系統(tǒng)或具有根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的方法在這種機(jī)動(dòng)車中例如可集成在排氣系統(tǒng)的控制裝置中和/或發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置中。


下面借助于附圖詳細(xì)描述本發(fā)明以及技術(shù)領(lǐng)域。需要指出的是，附圖涉及本發(fā)明的特別優(yōu)選的實(shí)施方案，但本發(fā)明并不局限于此。也需要注意的是，附圖以及尤其是所示的尺寸比例僅僅是示意性的。在附圖中圖1示出具有根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車，以及圖2示出用于另一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的蒸發(fā)器體積。
具體實(shí)施例方式圖1中所示的機(jī)動(dòng)車2具有內(nèi)燃機(jī)14，所述內(nèi)燃機(jī)具有根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng) 19。排氣系統(tǒng)19包括排氣管路6，所述排氣管路延伸離開內(nèi)燃機(jī)14。廢氣流11穿過排氣管路6流動(dòng)離開內(nèi)燃機(jī)14。在此，廢氣流11沿著排氣管路6首先經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化器7。所述催化轉(zhuǎn)化器7已經(jīng)設(shè)置用于轉(zhuǎn)化廢氣流11中的有害物質(zhì)。接著，廢氣流11經(jīng)過用于氣態(tài)還原劑的第一輸入裝置8，然后經(jīng)過用于液態(tài)還原劑的第二輸入裝置9。第二輸入裝置9 設(shè)置有噴射嘴22，所述噴射嘴可將液態(tài)還原劑精細(xì)霧化。但所述順序也可變化。沿著排氣管路6，接著設(shè)置有探測(cè)器23，借助于所述探測(cè)器觀測(cè)廢氣參數(shù)。在探測(cè)器23下游設(shè)置有 SCR催化轉(zhuǎn)化器10，在所述SCR催化轉(zhuǎn)化器中進(jìn)行包含在廢氣中的氮氧化合物與還原劑的轉(zhuǎn)化。為將還原劑輸入到排氣系統(tǒng)19中，設(shè)置有還原劑儲(chǔ)罐3。此外存在連接管路4，該連接管路使還原劑儲(chǔ)罐3與排氣管路6連接。在連接管路4中設(shè)置有用于傳送還原劑的泵5。 另外，在連接管路4中存在可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器13，該流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器在此構(gòu)造成可調(diào)整的分支，通過所述流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器可按照需求調(diào)整待引入的-在可能情況下經(jīng)計(jì)量的-還原劑從還原劑儲(chǔ)罐3到排氣管路6是跟隨第一流動(dòng)路徑20還是跟隨第二流動(dòng)路徑21。僅僅沿著第二流動(dòng)路徑21構(gòu)造有具有水解催化轉(zhuǎn)化器沈的組合式接觸加熱器，該加熱器具有蒸發(fā)器體積1。所述蒸發(fā)器體積1可借助于電加熱器15加熱，由此可進(jìn)行還原劑的處理。附加地設(shè)置有控制裝置12，以便在考慮借助于探測(cè)器23測(cè)定的廢氣參數(shù)的情況下使泵5、可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器3、電加熱器15和內(nèi)燃機(jī)14的運(yùn)行相協(xié)調(diào)。在根據(jù)圖1的排氣系統(tǒng)19中執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法時(shí)，在由控制裝置12確定添加時(shí)刻之后，借助于探測(cè)器23確定廢氣參數(shù)。接著，在控制裝置12中確定還原劑的確定的添加狀態(tài)。調(diào)整連接管路4中的可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器13，使得還原劑必須跟隨與確定的添加狀態(tài)相應(yīng)的流動(dòng)路徑(第一流動(dòng)路徑20或第二流動(dòng)路徑21)。此外檢驗(yàn)是否還原劑儲(chǔ)罐3中的還原劑的狀態(tài)相應(yīng)于還原劑的確定的添加狀態(tài)。如果確定的添加狀態(tài)與還原劑儲(chǔ)罐3中的還原劑的狀態(tài)不同，則借助于接觸加熱器25和/或水解催化轉(zhuǎn)化器沈和電加熱器15處理還原劑，以使添加狀態(tài)相應(yīng)于確定的添加狀態(tài)。視通過控制裝置12確定了何添加狀態(tài)而定，通過第一輸入裝置8或通過第二輸入裝置9添加還原劑。發(fā)動(dòng)機(jī)控制裝置12 保證在發(fā)動(dòng)機(jī)14工作期間多次并且尤其是均勻地重復(fù)添加方法的各個(gè)步驟。圖2示出連接管路4、可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器13和蒸發(fā)器體積1的構(gòu)型，所述構(gòu)型適用于進(jìn)一步構(gòu)造根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)?？烧{(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器13在此構(gòu)造成可調(diào)節(jié)的射束形成裝置并且設(shè)置在連接管路4中。通過所述可調(diào)節(jié)的射束形成裝置，還原劑可以或者沿著第一流動(dòng)路徑20作為緊湊的射束16被輸送或者沿著不同的第二流動(dòng)路徑21作為噴淋射束17被輸送，由此得到射束的不同的射束分布和/或沖擊點(diǎn)或沖擊面。在此，第一流動(dòng)路徑20和第二流動(dòng)路徑21 二者都經(jīng)過蒸發(fā)器體積1。第一流動(dòng)路徑20在此是緊湊的， 而第二流動(dòng)路徑21呈扇狀展開。沿著第一流動(dòng)路徑20的緊湊的射束16經(jīng)過蒸發(fā)器體積 1，而在此不蒸發(fā)。這尤其是由于所述射束以最短的路程在與壁M或接觸加熱器25不接觸的情況下經(jīng)過蒸發(fā)器體積1并且在蒸發(fā)器體積1中實(shí)際上不吸收熱能。噴淋射束17呈扇狀展開，在蒸發(fā)器體積1中分散并且沖擊到壁M或接觸加熱器25上?？赡芮闆r下，蒸發(fā)器體積1的壁M具有專門的結(jié)構(gòu)18，所述專門的結(jié)構(gòu)使得噴淋射束17的各個(gè)小滴積聚或接觸并且由此保證還原劑在蒸發(fā)器體積1中的停留時(shí)間，在所述停留時(shí)間期間，還原劑蒸發(fā)。 蒸發(fā)器體積1的壁M可如已經(jīng)描述的那樣按照WO 2007/131784 Al構(gòu)造有內(nèi)部的鈦層27 和專門的導(dǎo)熱層觀。因此，鈦層27也可用作水解催化轉(zhuǎn)化器沈。同時(shí)，導(dǎo)熱層觀保證蒸發(fā)器體積1中的溫度均勻分布。在外部繞蒸發(fā)器體積1存在電加熱器15，通過所述電加熱器，蒸發(fā)器體積1可達(dá)到蒸發(fā)所需的溫度。根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)將還原劑在分別適用于廢氣溫度的狀態(tài)中輸入到排氣系統(tǒng)，由此，還原劑盡可能完全地轉(zhuǎn)化。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)降低還原劑轉(zhuǎn)化所需的能量的量。
附圖 標(biāo)記列表
1蒸發(fā)器體積
2 機(jī)動(dòng)車
3還原劑儲(chǔ)罐
4連接管路
5泵
6排氣管路
7催化轉(zhuǎn)化器
8第一輸入裝置
9第二輸入裝置
10SCR催化轉(zhuǎn)化器
11廢氣流
12控制裝置
13可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器
14內(nèi)燃機(jī)
15電加熱器
16緊湊的射束
17噴淋射束
18結(jié)構(gòu)
19排氣系統(tǒng)
20第一流動(dòng)路徑
21第 二流動(dòng)路徑
22噴射嘴
23探測(cè)器
24壁
25接觸加熱器
26水解催化轉(zhuǎn)化器
27鈦層
28導(dǎo)熱層。
權(quán)利要求
1.一種用于將所儲(chǔ)備的還原劑添加到內(nèi)燃機(jī)(14)的排氣系統(tǒng)(19)中的方法，該方法至少具有下述步驟a)建立添加時(shí)刻；b)確定至少一個(gè)廢氣參數(shù)或還原劑量；c)根據(jù)至少所述廢氣參數(shù)或還原劑量確定還原劑的添加狀態(tài)，其中，所述添加狀態(tài)至少是聚集狀態(tài)或化學(xué)組分；d)當(dāng)所述添加狀態(tài)與所儲(chǔ)備的狀態(tài)不對(duì)應(yīng)時(shí)，處理還原劑；以及e)將所述添加狀態(tài)中的還原劑添加到所述排氣系統(tǒng)(19)中，其中，多次重復(fù)執(zhí)行步驟 a)至 e)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，在步驟b)中，將廢氣溫度作為廢氣參數(shù)確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其特征在于，在步驟e)中，在廢氣溫度低時(shí)輸入氣態(tài)的還原劑，在廢氣溫度高時(shí)輸入液態(tài)的還原劑。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，當(dāng)在步驟c)中確定了應(yīng)當(dāng)氣態(tài)地進(jìn)行輸入時(shí)，在步驟d)中進(jìn)行液態(tài)的還原劑的在廢氣外部的蒸發(fā)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其特征在于，借助于電能進(jìn)行液態(tài)的還原劑的在廢氣外部的蒸發(fā)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法，其特征在于，還原劑的輸入在至多IOml以內(nèi)的量時(shí)氣態(tài)地進(jìn)行，在量更大時(shí)液態(tài)地進(jìn)行。
7.一種排氣系統(tǒng)(19)，具有至少一個(gè)還原劑儲(chǔ)罐(3)、排氣管路(6)和從所述還原劑儲(chǔ)罐C3)到所述排氣管路(6)的至少一個(gè)連接管路G)，其中，所述至少一個(gè)連接管路(4)形成用于還原劑的至少一個(gè)第一流動(dòng)路徑00)和至少一個(gè)第二流動(dòng)路徑(21)，其中，僅所述第一流動(dòng)路徑00)或所述第二流動(dòng)路徑構(gòu)造有下述部件至少之一a)接觸加熱器(25)，或b)水解催化器06)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的排氣系統(tǒng)(19)，其特征在于，存在接觸加熱器0 和水解催化器 (26)的組合，其中，設(shè)置有至少一個(gè)蒸發(fā)器體積(1)，該蒸發(fā)器體積優(yōu)選襯有鈦層(XT)并裝備有至少一個(gè)電加熱器(15)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8的排氣系統(tǒng)(19)，其特征在于，構(gòu)造有至少一個(gè)用于將還原劑液態(tài)地輸入到所述排氣系統(tǒng)(19)中的噴射嘴(22)，其中，所述噴射嘴02)適用于將還原劑精細(xì)霧化。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一的排氣系統(tǒng)(19)，其特征在于，在所述至少一個(gè)連接管路 (4)中設(shè)置有可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器(13)，通過該可調(diào)節(jié)的流動(dòng)偏轉(zhuǎn)器能選擇性地起動(dòng)第一流動(dòng)路徑OO)或第二流動(dòng)路徑01)。
11.一種機(jī)動(dòng)車0)，具有設(shè)置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1至6之一的方法的排氣系統(tǒng) (19)或根據(jù)權(quán)利要求7至10之一的排氣系統(tǒng)(19)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于將還原劑或還原劑前體輸入到移動(dòng)式內(nèi)燃機(jī)(14)的排氣系統(tǒng)(19)中的方法和裝置。這種方法和裝置優(yōu)選用于具有高氮氧化合物排放的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，首先探測(cè)添加時(shí)刻。然后確定至少一個(gè)廢氣參數(shù)和/或必需的還原劑的量并且給定還原劑的添加狀態(tài)。然后當(dāng)所述添加狀態(tài)與輸入狀態(tài)不對(duì)應(yīng)時(shí)處理還原劑。最后進(jìn)行還原劑向排氣系統(tǒng)(19)中的添加。該方法步驟多次重復(fù)進(jìn)行。該方法使得能以適合于排氣溫度的狀態(tài)向排氣系統(tǒng)中添加還原劑，從而完全轉(zhuǎn)化該還原劑，并因此也確保了選擇性的催化轉(zhuǎn)化。此外，根據(jù)本發(fā)明的方法以及根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)轉(zhuǎn)化還原劑所必需的電能的量。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102365435SQ201080015000
公開日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者R·布呂科, W·毛斯 申請(qǐng)人:排放技術(shù)有限公司