CN103982279A - 具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法。一种包括涡轮增压器的内燃机，其中在排气排放系统中的旁通管路将水性尿素还原剂传送到至少一个SCR催化剂，以及一种将还原剂保持在期望温度的方法，以使其转化成氨最大化并且使在SCR中的NOx还原最佳化。

Description

具有用于减少氮氧化物的选择性催化转化器的内燃机和运行所述类型内燃机的方法

相关申请的交叉引用 

本申请要求2013年2月13日提交的德国专利申请号102013202297.2的优先权，为了所有的目的其全部内容通过引用并入本文。 

背景技术

为了减少NOx排放物，在排气排放系统中可以利用选择性催化还原（SCR）催化剂。在SCR催化剂的上游喷射还原剂。NOx将与SCR催化剂中的还原剂或还原剂产物发生反应，形成诸如氮气和水的副产物。 

一种示范性方法是在涡轮增压器上的涡轮的下游和SCR催化剂的上游喷射还原剂。具体说，还原剂被喷射到从该涡轮出来的排气流中。另一种方法是在涡轮增压器和SCR催化剂两者的上游喷射还原剂。作为还原剂，通常使用氨NH₃和尿素。而且，可以利用HC富集，其中未燃烧的烃被直接引入排气排放系统中。 

本发明人认识到上述方法的问题之一是SCR催化剂的温度调节。在低温下NOx可能不起反应并且释放到大气中。排气后处理系统和SCR催化剂的靠近连接可能导致高温，这释放氨和NOx而不还原。认识到的另一个问题是排气流动速率只取决于发动机运行条件并且不能被控制来促进喷射的还原剂的更好分解。而且，为了将尿素分解成氨需要窄的排气温度范围。另一个问题是直接引进未燃烧的烃需要额外的燃料，因而增加燃料消耗。 

发明内容

一种方案涉及一种内燃机，该内燃机包括用于供给增压空气的进气系统和用于排放排气的排气排放系统。其中排气排放系统还包括用来还原氮氧化物、设置在排气排放系统中的至少一个选择性催化转化器，和氧化催化转化器，该氧化催化转化器作为进一步的排气后处理系统在该至少一个选择性催化转化器的上游设置在排气排放系统中。而且，旁通管路在该氧化催化转化器的上游从排气排放系统分支并且在氧化催化转化器和该至少一个选择性催化转化器之间再次流入（issue into）排气排放系统中；并且设置给料装置用于将作为还原剂而用于该至少一个选择性催化转化器的液体尿素引入旁通管路中。与主排气管路相对的旁通管路8中的总排气流的低质量流动速率的性能促进被喷射的还原剂的更长的停留时间和更好的分解。 

另一种方案涉及控制发动机的方法，该发动机具有涡轮增压器，其中涡轮设置在发动机排气中，和设置在该涡轮的下游的选择性催化还原器（SCR），该方法包括将还原剂喷射到SRC中并且通过在来自涡轮上游的一部分发动机排气和来自涡轮下游的另一部分发动机排气之间将排气流分给所述还原剂中来控制该还原剂的温度。 

一种控制来自发动机的氮氧化物排放物的方法，该发动机具有涡轮增压器，其中涡轮设置在发动机排气中，和设置在该涡轮的下游的选择性催化还原器（SCR），该方法包括控制设置在发动机排气和涡轮之间的第一旁通管路节段上的废气门阀，以改变来自该涡轮的一部分排气的方向来保持期望的发动机转矩。而且，通过设置在连接于SCR的排气给料管路中的尿素给料元件控制到SCR中的尿素喷射，所述排气给料管路接收来自所述第一旁通管路的排气流并且接收来自设置在该涡轮排气下游的第二旁通管路的排气流，并且通过控制连接于所述第一和所述第二旁通管路的控制元件，以在来自所述第一旁通管路的排气流和来自所述第二旁通管路的排气流之间将排气流分给所述排气给料管路中，控制所述尿素给料元件的温度。 

应当明白，提供上面的发明内容是为了以简化的形式介绍构思选择，这种构思在详细描述中进行进一步的描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征，所主张主题的范围由权利要求唯一地限定。而且，所主张的主题不限于解决上面指出的任何缺点或在本 公开任何部分中的实施方式。 

附图说明

图1以示意略图的形式示意地示出内燃机的第一实施方式； 

图2以示意略图的形式示意地示出内燃机的第二实施方式； 

图3以示意略图的形式示意地示出进一步说明的实施方式； 

图4示出运行排气排放系统的示范性方法； 

图5示出调节还原剂量的示范性方法。 

具体实施方式

公开了一种内燃机，其包括用于供给增压空气的进气系统和用于排放排气的排气排放系统，其中该排气排放系统还包括用来还原氮氧化物的至少一种选择性催化还原（SCR）催化剂。作为该排气排放系统中进一步的排气后处理系统，氧化催化转化器设置在至少一个选择性催化转化器的上游。 

还公开了运行上面所述类型内燃机的方法。内燃机例如用作机动车辆的驱动装置。应当明白，词语“内燃机”包括柴油发动机和火花点火发动机以及利用混合燃烧过程的混合内燃机，以及混合驱动装置，该混合驱动装置不仅包括内燃机而且还包括电机，该电机以驱动方式连接于该内燃机并且接收来自该内燃机的动力，或者作为可转换的辅助驱动装置输出附加功率。 

根据现有技术，为了减少污染排放物，内燃机装备有各种排气后处理系统。在火花点火发动机中，利用催化反应器，其通过利用催化材料增加某些反应的速度。这即使在低温下也更好地实现了氧化HC和CO。如果要额外减少氮氧化物NOx，这可以通过利用三元催化转化器来实现，三元催化转化器需要在窄限度内化学计量运行（λ=1）火花点火发动机。在此，氮氧化物NOx通过存在的未氧化的排气组分，特别是一氧化碳CO和未燃烧的烃HC而被还原，其中所述排气组分同时被氧化。 

在以过量的空气运行的内燃机中，例如直接喷射柴油机或稀燃火花点火发动机，不符合原则排气中的氮氧化物NOx不能被还原，即由 于缺乏还原剂不能被还原。 

因此原因，需要提供用于还原氮氧化物的排气后处理系统，例如，选择性催化转化器，也叫做SCR催化转化器，其中还原剂以目标方式被引入排气中，以便选择性地还原氮氧化物。作为还原剂，除了氨HN₃和尿素之外，还可以利用未燃烧的烃。后者也叫做HC富集，其中未燃烧的烃被直接引入排气排放系统中，或此外通过发动机内部措施，例如，通过后喷射附加燃料到燃烧室中。在此，后喷射的燃料不应在燃烧室中被还在发生的主燃烧或被甚至在主燃烧结束之后的高燃烧气体温度点火，而应在进气交换(charge exchange)期间被引入选择性催化转化器上游的排气排放系统中。 

利用后喷射的内燃机固有地易于用未燃烧的烃使油变稀或污染。取决于后喷射的燃料量和喷射时间，后喷射的燃料的较大或较小的部分接触在气缸内壁上，在那里与附着的油膜混合，并且因此促使油变稀。而且，不符合原则，利用附加燃料作为还原剂增加内燃机的总燃料消耗。 

因此，为了还原氮氧化物，日益利用将氨或尿素用作还原剂的选择性催化转化器。 

由于毒性，氨HN₃通常不以纯的形式储存在机动车辆中或提供为还原剂。而由于稳定性，尿素通常用作产生氨的前体产品。在提供能量的情况下，尿素在热解反应中能够被分解成氨和异氰酸，其中在存在水的情况下从异氰酸能够获得进一步的氨NH₃。 

在提供尿素用来生成氨的情况下，可能区别两种相互根本不同的方法。在一种方法中，尿素可以储存并且作为尿素水溶液提供。然后尿素作为水溶液被引入选择性催化转化器上游的排气中。在另一种方法中，尿素可能以固态形式提供。固态形式的尿素相对于水溶液占较小的体积并且其特点是较高的氨含量。因此储存容器可以以较小的储存容积形成，这是一个重要的优点，特别是对于在追求实现尽可能最紧凑和最有效封装的机动车辆中使用。 

两种构思都需要将热引入尿素中以便产生氨。这在某些运行模式中可能造成问题。例如，如果将尿素水溶液被引入选择性催化转化器上游的排气中，为了从尿素溶液中产生氨并且使得用作还原剂的所述 氨与排气充分混合，以便使排气/氨混合物尽可能均匀地形成并且流过该催化转化器，大约150℃至170℃的排气温度是必需的。 

在柴油发动机的情况下在城市交通中，在产生或获得上面提到的要求程度的排气温度方面可能遇到困难。在此必须考虑到，在怠速情况下通常获得仅100℃的排气温度。而且，在冷启动之后进一步的内燃机要求一定的预热阶段以便单个的排气后处理系统达到其运行温度并转化污染物。 

选择性催化转化器在存在还原剂例如氨的情况下，不仅能够还原氮氧化物，而且，在合适温度存在下还能够吸收并且储存氨，并且在需要时，再次释放所述氨，用于还原氮氧化物。为了能够吸收氨，需要一定的催化转化器的最低温度。一般而言，要求180℃至300℃之间的催化转化器温度，以确保通过SCR催化转化器的令人满意的排气后处理。 

上面所做的描述给人这样的印象，即，有利的是选择性催化转化器设置成尽可能靠近内燃机的出口，也就是说，设置在靠近连接的位置，以便给予排气很少的冷却时间和冷却机会，并且以便确保该催化转化器尽可能快达到其运行温度，特别是在内燃机的冷启动之后。 

但是，在此必须记住，内燃机通常具有进一步的排气后处理系统，其靠近连接的设置可能具有更大的关联性。例如，氧化催化转化器通常作为第一个排气后处理系统设置在排气排放系统中。该氧化催化转化器用来氧化不完全燃烧的燃烧产物，特别是一氧化碳CO和未燃烧烃HC。在此，氧化催化转化器的靠近连接设置是必要的，以便确保在冷启动之后高的一氧化碳和未燃烧烃的未处理排放物以有效的方式被降低并且冷启动之后快速加热该氧化催化转化器。 

如果再生式微粒过滤器用来减少碳烟颗粒排放物，需要大约550℃的高温用于微粒过滤器的再生。如果不提供催化帮助，这种高温在运行期间只有在高负荷和高发动机速度下才能获得。因此对于微粒过滤器尽可能靠近连接的设置也是有利的。 

还必需考虑到，在大约400℃以上的非常高的催化转化器温度下选择性催化转化器释放吸收的氨，而没有氮氧化物被还原。于是释放的氨和未处理的含氮氧化物的排气两者经由排气排放系统被排出到环 境中。 

尽管现有的规章不是一定要求车载诊断（OBD），但是由立法机关规定的对氮氧化物排放物的未来限制值可能使其是必需的。例如，EURO VI规章规定监控氮氧化物未处理的排放物。具体说，车载诊断（OBD），特别是监控后处理的排气中的氨浓度，对于可靠地防止氨被引入环境中可能变得必不可少。 

上面描述的技术关系使得清楚需要这样的构思，其能够使选择性催化转化器关于内燃机的最有效的可能的排气后处理以最佳方式运行。具体说这种构思能够影响将要处理的排气的排气温度，并且因此影响催化转化器的温度，以便确保高质量的排气后处理，也就是说，确保氮氧化物的有效还原。 

在一个例子中，上面的问题可以通过提供一种根据权利要求1的前序部分的内燃机来至少部分地解决，该内燃机关于至少一个选择性催化转化器的运行而被优化。在另一个例子中，提供一种运行所述类型内燃机的方法。 

第一个子目的通过一种内燃机来实现，该内燃机具有用于供给增压空气的进气系统和用于排放排气的排气排放系统并且具有设置在排气排放系统中并且用来还原氮氧化物的至少一个选择性催化转化器，作为进一步的排气后处理系统，氧化催化转化器在该至少一个选择性催化转化器的上游设置在该排气排放系统中，其中旁通管路在该氧化催化转化器上游从排气排放系统中分支，并且在该氧化催化转化器和该至少一个选择性催化转化器之间再次流入该排气排放系统中，提供给料装置用于将作为还原剂而用于该至少一个选择性催化转化器的液体尿素引入旁通管路中。 

在根据本发明的内燃机的情况下，选择性催化转化器与排气直接接触是可能的，而位于该催化转化器的上游的进一步的排气后处理系统被绕过。在此，当需要时，排气至少部分地被直接引导到选择性催化转化器中，经由旁通管路越过该进一步的排气后处理系统。 

借助于所述方法，即，旁通管路的打开用于通过排气，位于内燃机的出口——也就是说气缸的出口和该选择性催化转化器之间的排气排放系统的这部分的热惯性被减小或最小化，具体说由于所述部分的 质量和长度被减小。如果所述排气将要流过该排气排放系统，这使将要发生的排气的冷却减小很大程度。 

以这种方式，例如，在城市交通中，如果相对低的排气温度妨碍或阻止有效的排气后处理，将要被处理的排气的排气温度和催化转化器的温度能够以目标方式被升高。 

还能够实现蒸发尿素溶液所要求的大约150oC到170oC的排气温度，根据本发明尿素溶液以水溶液形式被引入排气中并且生成氨，具体说通过绕过在旁通管路中的进一步的排气后处理系统，为此，根据本发明，用于引进尿素溶液的给料装置被设置在旁通管路中。 

后者也可以由于排气排放系统的结构设计产生优点，因为旁通管路中的给料装置的设置使得选择性催化转化器和可能进一步的排气后处理系统能够以靠近连接或比较靠近连接的方式设置。 

但是，如果由于存在内燃机运行而排气温度升高到临界水平，例如，到这样的程度，即，在催化转化器中被吸收并且用作还原剂的氨由于过高的催化转化器温度而以非控制的方式被释放，并且经由排气排放系统可进入环境中，该排气借助于被关闭的旁通管路，可被再次引导通过位于选择性催化转化器上游的进一步的排气后处理系统，由此位于内燃机的出口和催化转化器之间的排气排放系统的这部分的热惯性增加并且排气温度和催化转化器温度被降低。 

本发明所基于的第一子目的，也就是说，提供关于至少一个选择性催化转化器的运行被最佳化的根据权利要求1前述部分的内燃机，借助于根据本发明的内燃机来实现。 

为了有效地排气后处理，提供多个排气后处理系统一般是必要的。为此，提供氧化催化转化器用于后处理一氧化碳和未燃烧的烃。所述至少一个进一步的排气后处理系统，在该至少一个选择性催化转化器的上游设置在排气排放系统中。 

氧化催化转化器的接近连接的设置确保快速加热氧化催化转化器，或基本上获得并保持所要求的运行温度。在氧化催化转化器中发生的氧化过程可以用来提高该至少一个SCR催化转化器上游的排气温度。 

下面将说明根据从属权利要求的该内燃机的进一步的有利的实施 方式。 

这样的内燃机实施方式是有利的，其中混合器在给料装置的下游提供在旁通管路中。 

为了有效的排气后处理，在引进尿素水溶液的情况下产生的并且用作还原剂的氨应与排气充分地混合。尽可能均匀的排气-氨混合物应有利地形成并且流过催化转化器。 

在此，这样的内燃机实施方式是有利的，其中混合器是可加热的。 

通过可加热的混合器，能够提高排气温度，并且因此当需要时能确保或产生用于蒸发尿素水溶液所需要的排气温度。为此，混合器有利地包括排气可以流动通过它们的可加热的栅格或网状物。该栅格或网状物用来加热排气并且同时用来混合排气和还原剂。 

这样的内燃机实施方式是有利的，其中可电加热的氧化催化转化器在给料装置的上游提供在旁通管路中。该氧化催化转化器用来氧化未完全燃烧的排气组分，主要是一氧化碳和未燃烧的烃。在氧化过程期间发生的反应是放热的，为此由于氧化过程，排气温度升高。设置在给料装置上游的氧化催化转化器因此是用于提高排气温度的合适装置，为此所述氧化催化转化器在需要时可以通过电加热而被开启，这确保氧化催化转化器达到或呈现大约150℃的其运行温度，特别是，在冷启动之后。 

所述实施方式特别适合于不仅包括内燃机而且还包括电机的混合驱动器，该电机以驱动方式连接于内燃机并且接收来自内燃机的动力，或作为可转换的辅助装置，附加地输出动力。于是可以用来自电机或来自有关的蓄电池的电流供给可电加热的氧化催化转化器。 

这样的内燃机实施方式是有利的，其中在给料装置的下游提供用于催化帮助异氰酸水解的催化转化器。 

而在提供能量的情况下，在热解反应中尿素溶液分解成氨（NH₃）和异氰酸（HNCO），在存在水（H₂O）的情况下异氰酸（HNCO）能够被水解以形成氨（NH₃）和二氧化碳（CO₂）。 

根据本实施方式，用于催化帮助异氰酸水解的催化转化器提供在给料装置的下游。 

这样的内燃机实施方式是有利的，其中在排气排放系统中设置在 氧化催化转化器下游的选择性催化转化器与微粒过滤器一体地形成为组合的排气后处理系统。 

组合的排气后处理系统关于其空间需求具有优点。该选择的催化转化器和微粒过滤器可以共享共有的承载基底。氧化催化转化器设置在该组合的排气后处理系统的上游并且与该组合的排气后处理系统间隔开。以这种方式，能够防止由于氧化催化转化器的过高温度而引起的选择性催化转化器的不利的过分加热。 

但是，这样的内燃机实施方式是有利的，其中微粒过滤器作为进一步的排气后处理系统在至少一个选择性催化转化器的上游设置在排气排放系统中，氧化催化转化器设置在该微粒过滤器的上游，并且旁通管路在该氧化催化转化器的上游从排气排放系统分支并且在该微粒过滤器和该至少一个选择性催化转化器之间再次流入该排气排放系统中。 

这样的内燃机实施方式是有利的，其中设置控制元件，通过该控制元件能够调节通过旁通管路引导的排气流动速率。该控制元件例如根据发动机升压、排气温度和排气质量流来控制通过旁通管路的排气流，以更有目标的方式设置在旁通管路节段中。通过根据发动机升压控制通过第一旁通管路节段的流，可减少关于涡轮滞后的问题。 

控制元件可以是阀、滑块、活门等。所述控制元件优选经由发动机控制器可以是电致动的、液压致动的、气动致动的、机械致动的、或磁致动的，并且可以设计成是可转换的，也就是说，是可以以两阶段、多阶段或连续可变的方式可调节的。 

这样的内燃机实施方式是有利的，其中提供至少一个排气涡轮增压器，该至少一个排气涡轮增压器的压缩机设置在进气系统中，而至少一个排气涡轮增压器的涡轮设置在排气排放系统中。 

例如，相对于机械增压器，排气涡轮增压器的优点是在增压器和内燃机之间不存在或不需要用于传递动力的机械连接。虽然机械增压器完全从内燃机抽取用于驱动它所需要的能量，但是排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。 

由排气流赋予涡轮的能量被用来驱动压缩机，该压缩机提供并加压提供给它的增压空气，因而实现气缸的增压。可以提供增压空气冷 却装置，通过该冷却装置被压缩的燃烧用空气在进入气缸之前被冷却。 

增压主要用来增加内燃机的动力。但是对于相同的交通工具边界条件，增压也是用于朝着较高的负荷移动负荷总和的合适手段，因而能够降低比油耗。 

当某一发动机转速下冲时经常观察到转矩下降。寻求利用各种措施改善增压内燃机的转矩特性。这可以例如通过小的涡轮截面设计同时提供排气排出装置来实现。这种涡轮也称为废气门涡轮。如果排气质量流量超过临界值，于是通过打开关闭元件，在所谓的排气排出过程中一部分排气流经由旁通管路被引导通过该涡轮或涡轮转子。 

增压内燃机的转矩特性还可以通过并联或串联设置的多个涡轮增压器来改善，也就是说通过并联或串联设置的多个涡轮来改善。 

涡轮还可以具备可变的涡轮几何形状，通过调节有效涡轮截面或有效涡轮截面的涡轮几何形状，这允许更精确地适应于内燃机的相应的运行点。在此，用于影响流动方向的可调节的导向叶片设置在涡轮的入口区中。与旋转转子的转子叶片相反，该导向叶片不与涡轮的轴一起旋转。 

如果涡轮具有固定不变的几何形状，导向叶片设置在入口区以便不仅是静止的而且是完全不可动的，也就是说刚性固定的。相反，在可变的几何形状的情况下，导向叶片也适当地设置以便是静止的但不是完全不可动的，而是可以旋转的，因此能够影响到达转子叶片的流动。 

寻求将排气涡轮增压器的涡轮设置成尽可能靠近内燃机的出口以便因而能够最佳利用主要由排气温度和排气压力确定的热排气的排气焓，并且确保该涡轮增压器的快速响应特征。 

在这方面，因此也寻求使出口和涡轮之间的排气排放系统的热惯性最小，这可通过减少所述部分的质量和长度来实现。 

这样的内燃机实施方式因此也是有利的，其中涡轮在至少进一步的排气后处理系统的上游设置在排气排放系统中。 

在这方面，这样的内燃机实施方式是有利的，其中旁通管路在入口侧具有两个旁通管路节段，其中第一旁通管路节段在涡轮的上游从排气排放系统中分支，第二旁通管路节段在该涡轮的下游从排气排放 系统中分支，并且这两个旁通管路节段汇合以形成该旁通管路，因此形成接合点。 

在此，这样的内燃机实施方式是有利的，其中控制元件设置在接合点处，通过该控制元件能够调节引导通过第一旁通管路节段的排气流动速率和引导通过第二旁通管路节段的排气流动速率。 

与引导通过第一旁通管路节段的排气流相反，引导通过第二旁通管路节段的排气流已流过该涡轮。 

经由第一旁通管路节段抽取在涡轮上游的排气减少了通过该涡轮的排气质量流量并且导致较低的涡轮压力比，其结果是也减少了充气压力比，这等于减少充气压力并且降低压缩机质量流量。如果经由第一旁通管路抽取太多的排气，则在压缩机一侧可能产生关于喘振限制的问题。在这方面，可能有利的是引导通过旁通管路的总的排气流由两个旁通管路节段的两个部分排气流混合产生。 

在涡轮上游和涡轮下游的排气的温度和压力不同，因此两个部分排气流的混合在需要时例如也可以用来调节通过该旁通管路的总排气质量流的温度。 

规定用于操作上述类型内燃机的方法的第二个子目的，通过用于操作具有控制元件的内燃机的方法来实现，该控制元件用来调节引导通过旁通管路的排气流动速率，在该方法中旁通管路打开以便将作为还原剂的氨供给至少一个选择性催化转化器。 

关于根据本发明的内燃机已经说明的内燃机也应用于根据本发明的方法，为此原因，在这个时候通常参考关于该内燃机的说明。 

方法变型是有利的，其中如果排气温度T_排气低于预定的最低排气温度T_排气,min，则所述旁通管路打开。 

在进入该催化转化器的入口处的在催化转化器中排气温度或旁通管路中的排气温度，具体说在液体尿素被引进的位置的排气温度可以用作参考排气温度T_排气,min。 

这样的方法实施方式是有利的，其中排气温度T_排气数学地确定。排气温度的数学确定通过模拟来进行，为此利用从现有技术已知的模型，例如，用于确定在燃烧期间产生的反应热的动态热模型和动力学模型。作为用于模拟的输入信号，优选利用已经可得的内燃机的运行 参数，也就是说用于其他目的已经确定的运行参数。 

模拟计算的特征在于不需要提供另外的部件，特别是传感器，来确定排气温度，对于成本这是有利的。但是不利的是以这种方式确定的排气温度仅仅是一种估测值，这能够降低控制或调节的质量。 

为了估计在排气排放系统中的一个位置的排气温度T_排气，可以利用在该排气排放系统中另一个位置的排气温度，例如，通过传感器的测量而检测的温度。 

这样的方法实施方式是有利的，其中排气温度T_排气通过传感器的测量直接检测。 

通过测量检测温度提供更精确的温度值，但是可能是困难的。例如这应用于通过测量检测排气后处理系统的温度，其中在排气后处理系统中缺少设置温度传感器的可能性可能造成问题。 

相反，在旁通管路中通过测量检测排气温度不会造成任何问题。尽管如此，方法的变型可以是有利，其中如果在至少一个选择性催化转化器处的排气温度T_排气低于预定的最低排气温度T_排气,min，则所述旁通管路被打开。在这里，在催化转化器中的排气温度可以等于催化转化器温度T_SCR，即该部件温度，反之亦然。 

这样的方法实施方式是有利的，其中通过旁通管路的排气流相对于发动机转矩进行控制。 

转向图1，显示内燃机1的第一实施方式，其包括用于供给增压空气的进气系统2和用于排放排气的排气排放系统3。涡轮增压器4具有设置在进气口3的进气管路3a中的压缩机4a和设置在排气排放系统3的排气管路3a中的涡轮4b。 

各种排气后处理系统在排气管路中设置在涡轮4b的下游。在图1所示的第一实施方式中，提供两个选择性催化还原（SCR）催化剂6、7用于还原NOx，其中进一步的排气后处理系统5设置在该SCR催化剂6、7的上游。该进一步的排气后处理系统5例如是氧化催化转化器5a。设置在氧化催化转化器下游的第一个SCR催化剂6与微粒过滤器6a一体地形成。第二个SCR催化剂7设置在第一个SCR催化剂6的下游。旁通管路8由在该涡轮4b的上游和下游分支的两个旁通管路节段8a、8b形成。该旁通管路在两个SCR催化剂6、7的上游和该进一 步的排气后处理系统5的下游流入排气管路3a中。提供给料装置9用于将还原剂引入旁通管路8中以便能够生成或提供作为还原剂用于该选择性催化转化器6、7的氨。例如可以用液体尿素。混合器10在该给料装置9的下游设置在旁通管路8中，该混合器将用作还原剂的氨与排气混合以便形成流过催化转化器6、7的尽可能均匀的排气-氨混合物。混合器10可以提供在旁通管路8上以确保还原剂与排气流的更好混合，而且，混合器10可以包括加热器以更好地控制排气的温度。 

第一旁通管路节段8a从涡轮4b的上游提供排气至旁通管路8。第二旁通管路节段从涡轮4b的下游和后处理系统5的上游为旁通管路8提供排气。控制元件11设置在两个旁通管路节段8a、8b的接合处。排气的第一流和第二流进入旁通管路8以形成旁通管路中的总的排气流。通过调节控制元件11可以调节总的排气流，如发动机升压、排气温度、还原剂混合等需要的。控制元件11可以是阀、滑块、活门等。所述控制元件优选经由发动机控制器可以是电致动的、液压制动的、气动致动的、机械致动的、或磁致动的，并且可以设计成是可转换的，也就是说，可以以两级、多级或连续可变的方式调节。 

转向图2，示意地示出内燃机1的第二个实施方式。图2示出设置在排气管路3中的排气后处理系统。与图1的第一实施方式相反，在图2所示的内燃机1的情况下没有提供包括与微粒过滤器一体形成的选择性催化还原催化剂的组合的排气后处理系统。氧化催化转化器5a和微粒过滤器6a作为进一步的排气后处理系统5提供在单个SCR催化剂7的上游。旁通通道8在SCR催化剂7的上游和微粒过滤器6a的下游进入排气排放系统3a中。 

转向图3，作为例子通过在第二实施方式上所示的旁通管路8中增加电加热的氧化催化剂13和/或水解催化剂14可以进一步说明所述构思。电加热的氧化催化剂13可以在给料装置9的上游并且可以燃烧排气中的HC和CO。水解催化剂14可以在混合器10的下游，以促进实现还原剂的更高转化效率。 

转向图4a和4b，给出了控制给料元件9和还原剂的温度的示范性方法。首先该方法通过废气门阀、可变的涡轮喷嘴阀、或控制元件可以调节升压压力。而且，该方法可以确定，以调节通过两个旁通管路 节段的空气流来控制给料温度用于添加还原剂。 

在402，该方法可以确定期望的转矩。该期望的转矩可以从发动机速度、驾驶员输入、各种传感器等确定。 

在404该方法可以确定在步骤402的期望的转矩所期望的升压压力。 

在406该方法可以将升压压力调节到在404确定的期望的升压压力。通过调节下述一个或多个：废气门阀、可变的涡轮喷嘴阀、和/或控制元件，可以调节该升压压力以满足期望的升压压力。 

在408该方法可以确定第一旁通管路和第二旁通管路中的温度和压力。例如，该温度和压力可以用传感器测量或由该升压压力估测。 

在410可以确定给料温度。该给料温度可以从在408确定的第一和第二旁通管路的温度和压力来确定。作为另一个例子，该给料温度可以由传感器测量。 

在412该方法可以判断给料温度是否低于最低温度T_min阈值。如果不是，该方法可以继续到414并且其他的步骤是不必要的。如果是，则该方法可以继续到416。 

在416，该方法可以调大（increment）控制元件以增加通过该第一旁通管路的排气流并减少通过第二旁通管路的排气流。在第一旁通管路中的排气流取自涡轮的上游，而在第二旁通管路中的排气流取自涡轮的下游。 

在418该方法根据控制元件在416的变化可以确定转矩m的变化。 

在420该方法可以确定允许的转矩变化。该允许的转矩变化可以根据发动机负荷、踩加速器踏板、发动机温度等确定。例如，在低负荷下该允许的转矩变化可以具有较大的范围并且该方法可以将更多的权重给旁通管路的温度调节。作为另一个例子，在高负荷或中等负荷下和踩加速器踏板的情况下，该允许的转矩变化可以具有较小的范围，并且该方法可以将更低的权重给旁通管路的温度调节。 

在422该方法可以判断转矩的变化是否大于允许的转矩变化。如果不是，则方法可以继续到424并且在步骤412重新加入该方法。如果是，该方法可以继续到426。 

在426，该方法可以判断转矩的变化是否在由节气门角度TA和/ 或喷射正时所调节的限度内。如果不是，则转矩的变化在该限度之外，该方法可以继续到430。如果是，则转矩的变化在该限度之内该方法可以继续到428。 

在428该方法可以调节节气门角度和/或喷射正时，以规定转矩的变化。然后该方法可以进行到422并且确定新的转矩变化并且与该允许的转矩变化比较。 

在430该方法可以判断最低阈值温度T_min是否可以被降低以根据现有的运行条件允许转矩修正。如果不是，则方法可以结束。如果是则方法可以继续到432。 

在432该方法可以减小最低阈值温度T_min。 

在434该方法可以调大废气门阀、涡轮导向叶片、或控制元件，以允许转矩修正。然后该方法可以继续到436并且在412再加入该方法。 

转向图5，示出一种用于调节还原剂给料量的示范性方法500。在502，根据发动机运行条件和要求的发动机转矩确定初始的还原剂给料量。 

在540，该方法可以判断是否发生升压变化。 

在506该方法可以确定旁通管路和/或SCR催化剂中的温度。 

在508该方法根据升压的变化、旁通管路中的温度和SCR催化剂中的温度可以确定将要给料的还原剂的量 

本领域的技术人员应当明白，虽然参考一个或多个附图以举例的方式已经描述了本发明，但是本发明不限于所公开的实施方式并且可以构造可选的实施方式而不脱离由权利要求限定的本发明的范围。 

Claims (20)

1.一种内燃机，包括：

用于供给增压空气的进气系统；

用于排放排气的排气排放系统，其中所述排气排放系统还包括：

设置在所述排气排放系统中并且用来还原氮氧化物的至少一个选择性催化转化器；

作为进一步的排气后处理系统在所述至少一个选择性催化转化器的上游设置在所述排气排放系统中的氧化催化转化器；其中

旁通管路在所述氧化催化转化器的上游从所述排气排放系统分支，并且在所述氧化催化转化器和所述至少一个选择性催化转化器之间流入所述排气排放系统中；以及

给料装置，其设置用于将作为还原剂而用于所述至少一个选择性催化转化器的液体尿素引入所述旁通管路中。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其中混合器在所述给料装置的下游设置在所述旁通管路中。

3.根据权利要求2所述的内燃机，其中所述混合器是可加热的。

4.根据权利要求1所述的内燃机，其中可电加热的氧化催化转化器在所述给料装置的上游设置在所述旁通管路中。

5.根据权利要求1所述的内燃机，其中在所述给料装置的下游，设置有用于催化帮助水解异氰酸的催化转化器。

6.根据权利要求1所述的内燃机，其中在所述排气排放系统中设置在所述氧化催化转化器的下游的所述选择性催化转化器与微粒过滤器一体地形成为组合的排气后处理系统。

7.根据权利要求1所述的内燃机，其中作为进一步的排气后处理系统的微粒过滤器在所述至少一个选择性催化转化器的上游设置在所述排气排放系统中；

所述氧化催化转化器设置在所述微粒过滤器的上游；并且

所述旁通管路在所述氧化催化转化器的上游从所述排气排放系统分支并且在所述微粒过滤器和所述至少一个选择性催化转化器之间流入所述排气排放系统中。

8.根据权利要求1所述的内燃机，其中提供控制元件，通过所述控制元件可调节被引导通过所述旁通管路的排气流动速率。

9.根据权利要求1所述的内燃机，其中提供至少一个排气涡轮增压器，所述至少一个排气涡轮增压器的压缩机设置在所述进气系统中，并且所述至少一个排气涡轮增压器的涡轮设置在所述排气排放系统中。

10.根据权利要求9所述的内燃机，其中所述涡轮在所述至少一个进一步的排气后处理系统的上游设置在所述排气排放系统中。

11.根据权利要求10所述的内燃机，其中旁通管路在入口侧具有两个旁通管路节段，其中：

第一旁通管路节段在所述涡轮的上游从所述排气排放系统分支；

第二旁通管路节段在所述涡轮的下游从所述排气排放系统分支；并且

所述两个旁通管路节段汇合形成所述旁通管路，这样接合点形成。

12.根据权利要求11所述的内燃机，其中在所述接合点提供控制元件，通过所述控制元件可调节被引导通过所述第一旁通管路节段的排气流动速率和被引导通过所述第二旁通管路节段的排气流动速率。

13.一种用于运行权利要求1所述的内燃机的方法，所述内燃机具有用于调节被引导通过所述旁通管路的排气流动速率的控制元件，其中所述旁通管路打开以便为所述至少一个选择性催化转化器提供作为还原剂的氨。

14.根据权利要求13所述的方法，其中如果排气温度T_排气低于预定的最低排气温度T_排气,min，则所述旁通管路打开。

15.一种用于控制发动机的方法，该发动机具有将涡轮设置在发动机排气中的涡轮增压器和设置在所述涡轮下游的选择性催化还原器（SCR），该方法包括：

将还原剂喷入所述SCR中；和

通过在来自所述涡轮上游的一部分发动机排气和来自所述涡轮下游的另一部分发动机排气之间将排气流分配给所述还原剂，控制所述还原剂的温度。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括通过以期望的升压运行所述涡轮增压器来以期望的转矩运行所述发动机。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述期望的升压通过下述的至少一种获得：调节所述涡轮中的导向叶片；控制设置在所述涡轮上游的所述排气流中的废气门阀；或通过在所述涡轮上游的所述排气流和所述涡轮下游的所述排气流之间分配所述排气流。

18.根据权利要求15所述的方法，其中所述还原剂的温度通过增加来自所述涡轮上游的所述一部分排气流并且减少所述涡轮下游的所述一部分排气流来提高。

19.根据权利要求18所述的方法，还包括补偿由所述还原剂温度控制引起的所述期望的转矩的变化。

20.一种用于控制来自发动机的氮氧化物排放物的方法，该发动机具有将涡轮设置在发动机排气中的涡轮增压器和设置在所述涡轮下游的选择性催化还原器（SCR），该方法包括：

控制在所述发动机排气和所述涡轮之间设置在第一旁通管路节段中的废气门阀，以改变来自所述涡轮的一部分排气的方向，以保持期望的发动机转矩；

控制通过尿素给料元件喷射尿素到所述SCR中，所述尿素给料元件设置在连接于所述SCR的排气给料管路中，所述排气给料管路接收来自所述第一旁通管路的排气流并且接收来自设置在涡轮排气下游的第二旁通管路的排气流；和

通过控制连接于所述第一旁通管路和所述第二旁通管路的控制元件以在来自所述第一旁通管路的排气流和来自所述第二旁通管路的排气流之间将排气流分配给所述排气给料管路，控制所述尿素给料元件的温度。