CN106257005B - 用于运行燃气发动机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于运行燃气发动机的方法，尤其涉及用于运行固定的燃气发动机的方法，设置连接到所述燃气发动机处的废气系，所述废气系由所述燃气发动机的废气流动通过，所述燃气发动机以稀薄的可燃气体‑空气气体混合物运行，所述燃气发动机根据Miller循环过程运行，优选使得所述燃气发动机的至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点前大约50°至下止点前大约10°的曲轴角度范围中，根据本发明，所述废气系具有至少一个SCR催化剂元件，流动通过所述SCR催化剂元件的废气的氮氧化物借助于所述SCR催化剂元件利用碳氢化合物作为还原剂被减少，流动通过所述SCR催化剂元件的碳氢化合物的至少一部分是所述燃气发动机的废气的组成部分。

Description

用于运行燃气发动机的方法
技术领域
本发明涉及：用于运行燃气发动机、尤其是固定的燃气发动机的方法；具有燃气发动机、尤其是固定的燃气发动机的装置；以及用于执行以上所述方法的并且/或者具有所述装置的车辆、尤其是商用车辆。
背景技术
已知的是，以含碳的可燃气体运行的燃气发动机要以非常稀薄的可燃气体-空气气体混合物（例如过量空气系数值λ=1.7）来运行。以该方式，由燃气发动机排放的氮氧化物（NOx）保持得较小。然而，燃气发动机的非常稀薄的运行方式会通过热动态引起地导致燃气发动机的效率明显地降低。此外，在稀薄地运行的燃气发动机中会要求的是，例如当由燃气发动机排放的氮氧化物（NOx）超过法律上规定的极限值时，在连接到所述燃气发动机处的废气系中设置减少氮氧化物的废气后处理。通常，在稀薄地运行的发动机中应用活性的NH3-SCR催化剂（Selective Catalytic Reduction）作为废气后处理元件用于减少NOx，流动通过所述SCR催化剂的废气的氮氧化物（NOx）借助于其利用作为还原剂的氨气（NH3）被减少。氨气在此通常沿着废气流动方向看在所述燃气发动机和所述SCR催化剂之间作为含水的尿素溶液被导入到所述废气系中（因为直接从所述燃气发动机流动出的废气通常不含有氨气）。然而，这样的氨气的供应由于设置额外的喷射器、额外的罐和配量调节部（包括传感器）是耗费的并且尤其基于持续地消耗氨气是成本大的。
此外，也已知的是，利用含碳的可燃气体运行的燃气发动机根据Miller循环过程运行。在Miller循环过程中，所述燃气发动机的进气气门非常早地关闭。由此，位于所述燃气发动机中的缸中的负载首先膨胀，由此缸的燃烧室中的温度降低。燃烧室中的温度的降低引起燃气发动机的抗爆性的提高。由此，所述燃气发动机的压缩比以及由此燃气发动机的效率能够提高。
在应用Miller循环过程时通常要求，供应给所述燃气发动机的燃烧空气或者说供应给所述燃气发动机的可燃气体-燃烧空气气体混合物被施加以高的增压压力。该高的增压压力或者在所述燃烧室上的正的扫气压差在具有外部的混合物形成的燃气发动机中引起没有燃烧的碳氢化合物（CyHz）的逸出（Schlupf）的提高，由此由所述燃气发动机排放大量的碳氢化合物（CyHz）。这种没有燃烧的碳氢化合物（CyHz）的逸出能够通过减小气门叠开（不仅所述燃气发动机的进气气门打开而且排气气门也打开的时间段）减少。然而，气门叠开的减小通常导致燃气发动机的效率的降低。
由此，能够概括地确定：稀薄地运行的并且根据Miller循环过程运行的燃气发动机基于减小的气门叠开不能够以最大可能的效率运行。此外，应用NH3-SCR催化剂用于减少由内燃机排放的氮氧化物（NOx）具有已经提到的缺点。
发明内容
因此，本发明的任务是提供用于运行燃气发动机、尤其是固定的燃气发动机的方法以及具有燃气发动机、尤其是固定的燃气发动机的装置，借助于其，燃气发动机能够以高的效率运行并且在所述燃气发动机的废气中含有的有害物质能够有效地并且简单地得到减少。
该任务通过以下的技术方案得到解决。优选的改进方案在实施例中公开。
根据本发明，提出了用于运行燃气发动机、尤其是固定的燃气发动机的方法，其中，设置有连接到所述燃气发动机处的驱动系，其由所述燃气发动机的废气流动通过，其中，所述燃气发动机以稀薄的可燃气体-空气气体混合物运行，其中，所述燃气发动机根据Miller循环过程运行，优选如下地设计，使得所述燃气发动机的至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点（UT，unterer Totpunkt）前大约50°曲轴角度至下止点前大约10°曲轴角度的曲轴角度范围中。根据本发明，所述废气系具有至少一个SCR催化剂元件，流动通过所述SCR催化剂元件的废气的氮氧化物（NOx）借助于所述SCR催化剂元件利用作为还原剂的碳氢化合物（CyHz）被减少，其中，流动通过所述SCR催化剂元件的碳氢化合物（CyHz）的至少一部分是所述燃气发动机的废气的组成部分。
以该方式，所述燃气发动机能够以特别高的效率运行，因为废气的没有燃烧的碳氢化合物（CyHz）现在作为还原剂用于减少在所述废气中含有的氮氧化物（NOx）。由此，所述燃气发动机例如能够以较大的气门叠开运行，这实现了所述燃气发动机的效率的提高。此外，所述燃气发动机例如也能够以较浓的可燃气体-空气气体混合物运行，由此同样能够提高所述燃气发动机的效率。此外，所述燃气发动机例如也能够以提高的增压压力运行，这同样能够实现所述燃气发动机的效率的提高。此外，所述点火时刻也能够朝着早的方向调整，由此同样能够提高所述燃气发动机的效率。此外，所述燃气发动机的所述至少一个进气气门也能够更早地关闭，由此能够提高所述燃气发动机的效率。基于变大的气门叠开和/或较浓的可燃气体-空气气体混合物和/或提高的增压压力和/或更早的点火时刻和/或进气气门的更早的关闭时刻而提高的、排放的碳氢化合物（CyHz）的量通过排放的碳氢化合物（CyHz）与在废气中含有的氮氧化合物（NOx）反应又减少。此外，通过根据本发明的方法引导，在所述废气中含有的有害物质也特别简单地并且有效地减少，因为为了减少在所述废气中含有的氮氧化合物（NOx）现在不必将氨气导入到所述废气系中。所述氮氧化合物（NOx）的减少现在借助于已经在所述燃气发动机的废气中含有的碳氢化合物（CyHz）实现。
借助于其氮氧化合物（NOx）利用碳氢化合物（CyHz）作为还原剂而减少的SCR催化剂元件已经由现有技术已知。在此，氮氧化合物（NOx）通常根据以下的反应式转化或者转换：
Figure 387493DEST_PATH_IMAGE001
（x=1或2）
利用甲烷作为还原剂，反应式例如能够如下：
Figure 304634DEST_PATH_IMAGE002
在SCR催化剂元件中的平行反应/副反应和/或在可选择地设置的氧化催化剂元件中的主反应例如能够为：
Figure 22054DEST_PATH_IMAGE003
（NO-氧化）
Figure 417263DEST_PATH_IMAGE004
（CyHz氧化，一般地）
Figure 231636DEST_PATH_IMAGE005
（甲烷氧化）
在优选的根据本发明的方法引导中，所述燃气发动机以可燃气体-空气气体混合物运行，所述可燃气体-空气气体混合物具有1.2至1.6的空气过量系数值（Lambda）。
进一步优选地，所述燃气发动机的点火时刻位于上止点（OT，oberer Totpunkt）前40°曲轴角度至上止点前10°曲轴角度的曲轴角度范围中。在此，特别优选地规定，所述燃气发动机的点火时刻位于上止点前30°曲轴角度至上止点前15°曲轴角度的曲轴角度范围中。借助于这样的点火时刻，所述燃气发动机能够以特别高的效率运行。
优选地，所述燃气发动机的所述至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点前45°曲轴角度至下止点前20°曲轴角度的曲轴角度范围中。通过所述燃气发动机的所述至少一个进气气门提早地关闭，Miller循环过程被优化并且所述燃气发动机以特别高的效率运行。
在另一优选的方法引导中，所述燃气发动机的所述至少一个进气气门的和所述燃气发动机的所述至少一个排气气门的气门叠开具有0°曲轴角度至50°曲轴角度的气门叠开值、优选30°曲轴角度至50°曲轴角度的气门叠开值。借助于30°曲轴角度至50°曲轴角度的气门叠开值，所述燃气发动机能够以特别高的效率运行并且结合SCR催化剂能够使在所述燃气发动机的废气中含有的有害物质特别有效地减少。
优选地，所述燃气发动机利用可燃气体运行，其具有大于40%体积比的甲烷份额（CH4）、优选大于60%体积比的甲烷份额、特别优选地大于80%体积比的甲烷份额。优选地，在此规定，所述可燃气体至少部分地通过天然气和/或通过生物气体形成。
在优选的设计方案中，所述废气系具有废气涡轮增压机的至少一个废气涡轮机。优选地在此规定，所述至少一个SCR催化剂元件沿着废气流动方向看在所述废气系中或者在所述废气系处布置在所述废气涡轮机上游。这样的布置是有利的，因为通过碳氢化合物（CyHz）与氮氧化合物（NOx）和氧气（O2）的反应释放热能量并且由此废气的焓被提高。借助于所述废气的提高的焓，所述废气涡轮增压机的效率或者说压缩功率提高。此外，当由此在所述废气涡轮下游的废气压力或者废气温度较有利于达到氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（CyHz）的期望的转化率时，SCR催化剂元件的这样的布置是有利的。
替代地并且/或者额外地，所述至少一个SCR催化剂元件然而也能够沿着废气流动方向看在所述废气系中或者在所述废气系处布置在废气涡轮机的下游。当在废气涡轮机上游的废气温度形成对于SCR催化剂元件过高的温度负载时，这样的布置是有利的。此外，当通过在所述SCR催化剂元件处发生的反应释放的热能量导致所述废气涡轮机的高的温度负载时，这样的布置也是有利的。此外，当由此所述废气涡轮机下游的废气压力或者废气温度较有利于达到氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（CyHz）的期望的转化率时，SCR催化剂元件的这样的布置是有利的（例如基于NO2/NOx比例，其在温度高时热动态地受限制）。
进一步优选地，设置能量回收机构，借助于所述能量回收机构能够从所述废气的热能量中回收并且/或者产生能够使用的能量，其中，所述能量回收机构具有至少一个吸收热量的热量传递器，所述废气的热能量能够借助于所述热量传递器被吸收。在此优选地规定，所述至少一个吸收热量的热量传递器沿着废气流动方向看在所述废气系处或者在所述废气系中布置在所述SCR催化剂元件下游。所述吸收热量的热量传递器的这样的布置是有利的，因为由此基于所述SCR催化剂元件提高的、废气的焓能够被应用用于回收能够使用的能量。在此，所述能够使用的能量例如能够构造成液压的和/或气动的和/或电的和/或机械的能量。能量的回收例如能够借助于热动态的循环过程实现。
优选地，所述废气系具有至少一个氧化催化剂元件。优选地在此规定，所述至少一个氧化催化剂元件沿着废气流动方向看在所述废气系处或者在所述废气系中布置在所述SCR催化剂元件上游。氧化催化剂元件在所述SCR催化剂元件的上游的布置具有如下的优点，即借助于所述氧化催化剂元件首先促使一氧化氮（NO）被氧化成二氧化氮（NO2）。由此，流入到所述SCR催化剂元件中的废气的NO2/NOx比例被提高并且有利于借助于所述SCR催化剂元件减少氮氧化物（NOx）。进一步优选地，所述氧化催化剂元件沿着废气流动方向看在所述废气系中或者在所述废气系处布置在所述能量回收机构的吸收热量的热量传递器上游，用以将借助于所述氧化催化剂元件提高的、废气的焓应用于回收能够使用的能量。
替代地并且/或者额外地，所述至少一个氧化催化剂元件然而也能够沿着废气流动方向看在所述废气系处或者在所述废气系中布置在所述SCR催化剂元件下游。借助于布置在所述SCR催化剂元件下游的氧化催化剂元件，在所述SCR催化剂元件下游流动的碳氢化合物（CyHz）能够被转化或者转换。
进一步优选地，所述SCR催化剂元件和所述氧化催化剂元件通过唯一的催化剂元件形成，用以实现特别紧凑的结构。在此优选地规定，所述催化剂元件的载体以催化剂材料涂层，所述催化剂材料不仅具有减少氮氧化物的作用而且具有氧化的作用。
优选地，所述催化剂元件的载体具有至少一个氮氧化物减少区域，具有减少氮氧化物的催化剂材料的载体涂层在所述氮氧化物减少区域处，其中，所述载体具有至少一个邻接于所述氮氧化物减少区域的或者与所述氮氧化物减少区域间隔的氧化区域，具有氧化的催化剂材料的载体涂层在所述氧化区域处。
替代地，所述催化剂元件的载体也能够以多个上下重叠的和/或相互重叠的催化剂材料层涂层，其中，至少一个层具有带有减少氮氧化物的作用的催化剂材料，并且其中，至少一个层具有带有氧化的作用的催化剂材料。
在另一优选的设计方案中，设置输送机构，储存在燃料罐中的可燃气体借助于所述输送机构在所述废气系的可燃气体导入区域处输送到所述废气系中，其中，所述可燃气体导入区域沿着废气流动方向看在所述废气系处布置在废气流入区域的下游和SCR催化剂元件的上游，在所述废气流入区域处所述燃气发动机的废气流入到所述废气系中。借助于这样的输送机构例如当在所述燃气发动机的废气中含有的碳氢化合物（CyHz）的量太少时，能够将碳氢化合物（CyHz）导入到所述废气系中，用以有效地或者说足够地减少在废气中含有的氮氧化物。在此优选地，设置调节和/或控制机构，借助于所述调节和/或控制机构来调节和/或控制借助于所述输送机构输送的可燃气体的量。借助于所述调节和/或控制机构在此优选如下地调节并且/或者控制借助于输送机构输送的可燃气体的量，使得在废气中含有的氮氧化物不依赖于所述燃气发动机的运行方式始终保持在限定的氮氧化物极限值下。所述限定的氮氧化物极限值在此能够例如通过废气规定确定。这样的调节尤其对于如下的燃气发动机是有利的，其在运行点的宽的特性曲线上运行。这样的燃气发动机通常设置在车辆处。
进一步优选地，所述SCR催化剂元件的催化剂材料例如含有银和/或铜和/或铂和/或铟和/或CeO2和/或钴和/或钯作为活性成分。借助于这样的活性成分能够特别有效地、尤其利用甲烷作为还原剂地减少在废气中含有的氮氧化物。进一步优选地，所述SCR催化剂元件的催化剂材料含有Al2O3和/或TiO2和/或SiO2和/或ZrO2作为载体成分。替代地和/或额外地，所述SCR催化剂元件的催化剂材料也能够含有沸石和/或经改变的沸石（例如通过离子交换和/或通过引入金属颗粒改变）。
特别优选地，所述SCR催化剂元件的催化剂材料层至少局部地由Ag-Al2O3、优选由具有1至3重量百分比的Ag的Ag-Al2O3构成。利用催化剂材料的这样的组成实现在废气中含有的氮氧化物的特别高的转化率。当存在有较高的量的水时，尤其借助于这样的催化剂材料也实现了氮氧化物的高的转化率。替代地和/或额外地，所述SCR催化剂元件的催化剂材料层也能够至少局部地由Pt/In-ZSM-5和/或由CeO2-In-ZSM和/或由Co-ZSM-5构成。借助于这样构造的催化剂材料层同样实现在废气中含有的氮氧化物的高的转化率。进一步替代地和/或额外地，所述SCR催化剂元件的催化剂材料层能够至少局部地由Cu-Al2O3、优选由具有6至10重量百分比的Cu的Cu-Al2O3构成。此外，所述SCR催化剂元件的催化剂材料层也能够至少局部地由Pd-ZrO2、优选由具有0.1至0.5重量百分比的Pd的Pd-ZrO2构成。
为了解决已经提到的任务，此外要求保护如下的装置：即具有燃气发动机、尤其是固定的燃气发动机；具有连接在所述燃气发动机处的废气系，所述废气系由所述燃气发动机的废气流动通过，其中，所述燃气发动机能够以稀薄的可燃气体-空气气体混合物运行，其中，所述燃气发动机能够根据Miller循环过程运行、优选如下地设计，使得所述燃气发动机的所述至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点（unterer Totpunkt）前大约50°曲轴角度至下止点前大约10°曲轴角度的曲轴角度范围中。根据本发明，所述废气系具有至少一个SCR催化剂元件，借助于所述SCR催化剂元件，流动通过所述SCR催化剂元件的废气的氮氧化物（NOx）能够利用碳氢化合物（CyHz）作为还原剂被减少，其中，流动通过所述SCR催化剂元件的碳氢化合物（CyHz）的至少一部分是所述燃气发动机的废气的组成部分。
通过根据本发明的装置得出的优点与根据本发明的方法引导的、已经评价的优点是一致的，从而在此不复述这些优点。
此外，也要求保护用于执行根据本发明的方法的和/或具有根据本发明的装置的固定的中央供暖站（Blockheizkraftwerk）和/或车辆、尤其是商用车辆。由此得出的优点同样与根据本发明的方法引导的、已经评价的优点是一致的，从而在此同样不复述这些优点。
本发明的在此解释的有利的构造方案和/或改进方案能够-除了例如在明确的依赖性的或者不能够结合的替代方案的情况下-单个地或者然而也以任意相互组合地得到应用。
附图说明
本发明和其有利的构造方案和/或改进方案以及其优点接下来根据附图仅仅示例性地更详细地解释。
其示出：
图1以示意性的图示示出根据本发明的装置的第一实施方式的结构；
图2以示意性的图示示出所述装置的SCR催化剂元件的结构；
图3以根据图1的图示示出所述装置的第二实施方式；
图4以根据图1的图示示出所述装置的第三实施方式；
图5以根据图1的图示示出所述装置的第四实施方式；
图6以根据图1的图示示出所述装置的第五实施方式；
图7以根据图1的图示示出所述装置的第六实施方式；
图8以根据图1的图示示出所述装置的第七实施方式；以及
图9以根据图1的图示示出所述装置的第八实施方式。
附图标记清单
1 装置
3 燃气发动机
4 可燃气体
5 燃烧空气
6 可燃气体-燃烧空气气体混合物
7 吸入部分
9 压缩机
11 废气涡轮增压机
13 压力传感器
15 增压空气冷却器
17 压力传感器
19 节流板
21 可燃气体-燃烧空气混合机构
23 供应管道
25 燃料罐
27 泵
29 废气系
30 废气
31 SCR催化剂元件
33 载体
35 催化剂材料
37 载体成分
39 活性成分
41 氧化催化剂元件
42 废气涡轮机
43 输送机构
45 可燃气体导入区域
47 输送管道
49 泵
51 调节和/或控制机构
53 能量回收机构
55 吸收热量的热量传递器。
具体实施方式
在图1中示出根据本发明的装置1的第一实施方式的结构。所述装置1具有燃气发动机3，所述燃气发动机以含碳的可燃气体4作为燃料运行。所述可燃气体4优选地具有大于80%的甲烷（CH4）的份额并且例如能够通过天然气形成。可燃气体-连接空气气体混合物6在此示例性地在所述燃气发动机3外或者说在外部形成。
如从图1中得出的那样，在所述燃气发动机3运行期间，燃烧空气5流入到所述装置1的吸入部分7。所述吸入部分7沿着燃烧空气流动方向看具有废气涡轮增压机11的压缩机9、压力传感器13、增压空气冷却器15、压力传感器17、节流板19和可燃气体-燃烧空气混合机构21。在此，供应管道23示例性地连接到所述可燃气体-燃烧空气混合机构21处，借助于所述供应管道，储存在所述装置1的燃料罐25中的可燃气体4被供应给所述可燃气体-燃烧空气混合机构21。所述可燃气体4在此示例性地借助于泵27从所述燃料罐25中朝着所述可燃气体-燃烧空气混合机构21输送。
根据图1，所述装置1此外也具有废气系29，所述废气系由所述燃气发动机3的废气30流动通过。所述废气系29具有SCR催化剂元件31，借助于所述SCR催化剂元件，流动通过所述SCR催化剂元件31的废气的氮氧化物（NOx）利用碳氢化合物（CyHz）作为还原剂被减少。所述流动通过所述SCR催化剂元件31的碳氢化合物在此是所述燃气发动机3的废气30的组成部分。
在图2中示意性地示出所述SCR催化剂元件31的结构。所述SCR催化剂元件31具有基质或者说载体33，其被涂层有催化剂材料35。所述催化剂材料或催化剂材料层35具有载体成分37和活性成分39。所述催化剂材料39优选含有银和/或铜和/或铂和/或铟和/或CeO2和/或钴和/或钯作为活性成分39。所述催化剂材料35优选含有Al2O3和/或TiO2和/或SiO2和/或ZrO2作为载体成分37。替代地和/或额外地，所述催化剂材料39也能够具有沸石和/或经改变的沸石。
根据图1，所述废气系29在此沿着废气流动方向看也示例性地具有在所述燃气发动机3和所述SCR催化剂元件31之间布置的氧化催化剂元件41。此外，所述废气涡轮增压机11的废气涡轮机42在此沿着废气流动方向看示例性地在所述废气系29中或者在所述废气系29处布置在所述SCR催化剂元件31下游。
此外，所述燃气发动机3在此示例性地以可燃气体-空气气体混合物运行，其具有1.2至1.6的过量空气系数值（Lambda）。此外，所述燃气发动机3的点火时刻在此示例性地位于上止点（oberer Totpunkt）前40°曲轴角度至上止点前10°曲轴角度的曲轴角度范围中。此外，所述燃气发动机3的在此示例性地两个进气气门的关闭时刻在此示例性地位于下止点（unterer Totpunkt）前50°曲轴角度至下止点前10°曲轴角度的曲轴角度范围中。此外，所述燃气发动机3的进气气门的和所述燃气发动机3的在此示例性地两个排气气门的气门叠开在此示例性地具有0°至50°曲轴角度的气门叠开值。通过所述燃气发动机3的这种运行方式，结合所述废气系29的SCR催化剂元件31实现所述燃气发动机3的特别高的效率以及在所述燃气发动机3的废气中含有的有害物质的有效的减少。
在图3中示出所述装置1的第二实施方式。相比于在图1中示出的第一实施方式，所述装置1的第二实施方式具有输送机构43，借助于所述输送机构，储存在所述燃料罐25中的可燃气体4能够在所述废气系29的可燃气体导入区域45处输送到所述废气系29中。所述废气系29的可燃气体导入区域45在此沿着废气流动方向看示例性地布置在所述氧化催化剂元件41和所述SCR催化剂元件31之间。所述输送机构43在此示例性地具有连接管道47，借助于所述连接管道，所述燃料罐25和所述废气系29流动技术地相互连接。此外，所述输送机构43在此示例性地也具有泵49，所述可燃气体4借助于所述泵被输送通过所述连接管道47。所述泵49在此示例性地借助于所述输送机构43的调节和/或控制机构51被调节或者说被控制。当在所述燃气发动机3的废气30中含有的碳氢化合物不足够时，可燃气体4在此示例性地借助于所述输送机构43被输送到所述废气系29中，用以使所述废气30的氮氧化合物以要求的量减少。由此，借助于所述输送机构30可靠地确保了在所述废气30中含有的氮氧化合物的高的转化率或者说高的转换率。
如在图3中进一步示出的那样，所述装置1的第二实施方式此外也具有能量回收机构53，借助于所述能量回收机构能够从所述废气30的热能量中回收或者产生能够使用的能量。能量的回收在此例如能够借助于热动态的循环过程、例如借助于Clausius-Rankine循环过程（克劳修斯-朗肯循环过程）实现。所述能量回收机构53具有吸收热量的热量传递器55，所述废气30的热能量借助于所述热量传递器被吸收。所述吸收热量的热量传递器55在此沿着废气流动方向看示例性地在所述废气系29中或者在所述废气系29处布置在所述废气涡轮增压机11的废气涡轮机42的下游。
在图4中示出所述装置1的第三实施方式。相比于在图1中示出的第一实施方式，所述氧化催化剂41在此沿着废气流动方向看在所述废气系29中或者在所述废气系29处布置在所述SCR催化剂元件31的下游。
在图5中示出所述装置1的第四实施方式。相比于在图1中示出的第一实施方式，所述SCR催化剂元件31和所述氧化催化剂元件41在此沿着废气流动方向看在所述废气系29中或者在所述废气系29处布置在所述废气涡轮增压机的废气涡轮机42下游。
在图6中示出所述装置1的第五实施方式。相比于在图3中示出的第二实施方式，所述废气系29的可燃气体导入区域45在此沿着废气流动方向看布置在所述燃气发动机3和所述氧化催化剂元件41之间。如在图6中以虚线标出的那样，所述可燃气体4沿着废气流动方向看额外地也能够在所述氧化催化剂元件41和所述SCR催化剂元件31之间借助于所述输送机构43被导入到所述废气系29中。
在图7中示出所述装置1的第六实施方式。相比于在图5中示出的第四实施方式，所述氧化催化剂元件41在此沿着废气流动方向看在所述废气系29中或者在所述废气系29处布置在所述SCR催化剂元件31下游。
在图8中示出所述装置1的第七实施方式。相比于在图5中示出的第四实施方式，所述装置1在此额外地具有输送机构43。所述废气导入区域45在此沿着废气流动方向看示例性地布置在所述废气涡轮机42和所述氧化催化剂元件41之间。
在图9中示出所述装置1的第八实施方式。相比于在图8中示出的第七实施方式，所述废气系29的可燃气体导入区域45在此沿着废气流动方向看布置在所述氧化催化剂元件41和所述SCR催化剂元件31之间。如在图9中以虚线标出的那样，所述可燃气体4沿着废气流动方向看额外地也能够在所述废气涡轮机42和所述氧化催化剂元件41之间借助于所述输送机构43导入到所述废气系29中。

Claims (29)

1.用于运行具有外部的混合物形成的燃气发动机的方法，其中，设置连接到所述燃气发动机（3）处的废气系（29），所述废气系由所述燃气发动机（3）的废气（30）流动通过，其中，所述废气系（29）具有废气涡轮增压机（11）的至少一个废气涡轮机（42），其中，所述燃气发动机（3）以稀薄的可燃气体-空气气体混合物（6）运行，
其中，所述燃气发动机（3）根据Miller循环过程运行，其中，所述废气系（29）具有至少一个SCR催化剂元件（31），流动通过所述SCR催化剂元件（31）的废气的氮氧化物（NOx）借助于所述SCR催化剂元件利用碳氢化合物（CyHz）作为还原剂被减少，其中，流动通过所述SCR催化剂元件（31）的碳氢化合物（CyHz）的至少一部分是所述燃气发动机（3）的废气（30）的组成部分，其中，所述燃气发动机（3）的点火时刻位于上止点前30°曲轴角度至上止点前15°曲轴角度的曲轴角度范围中，其中，所述燃气发动机（3）的至少一个进气气门的和所述燃气发动机（3）的至少一个排气气门的气门叠开具有30°曲轴角度至50°曲轴角度的气门叠开值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机（3）如下地根据Miller循环过程运行，使得所述燃气发动机（3）的至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点前50°曲轴角度至下止点前10°曲轴角度的曲轴角度范围中。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机（3）以可燃气体-空气气体混合物（6）运行，所述可燃气体-空气气体混合物具有1.2至1.6的空气过量系数值（Lambda）。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机（3）的所述至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点前45°曲轴角度至下止点前20°曲轴角度的曲轴角度范围中。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机（3）利用可燃气体（4）运行，所述可燃气体具有大于40%体积比的甲烷份额（CH4）。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置能量回收机构（53），借助于所述能量回收机构能够从所述废气（30）的热能量中回收并且/或者产生能够使用的能量，其中，所述能量回收机构（53）具有至少一个吸收热量的热量传递器（55），所述废气（30）的热能量能够借助于所述热量传递器被吸收。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废气系（29）具有至少一个氧化催化剂元件（41）。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述SCR催化剂元件（31）和所述氧化催化剂元件（41）通过唯一的催化剂元件形成。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述催化剂元件的载体以催化剂材料涂层，所述催化剂材料不仅具有减少氮氧化物的作用而且具有氧化的作用。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置输送机构（43），储存在燃料罐（25）中的可燃气体（4）借助于所述输送机构在所述废气系（29）的可燃气体导入区域（45）处输送到所述废气系（29）中，其中，所述可燃气体导入区域（45）沿着废气流动方向看在所述废气系（29）处布置在废气流入区域的下游和所述SCR催化剂元件（31）的上游，所述燃气发动机（3）的废气（30）在所述废气流入区域处流入到所述废气系（29）中。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述SCR催化剂元件（31）的催化剂材料层（35）含有银和/或铜和/或铂和/或铟和/或CeO2和/或钴和/或钯作为活性成分（39），并且/或者所述SCR催化剂元件（31）的催化剂材料层（35）含有Al2O3和/或TiO2和/或SiO2和/或ZrO2作为载体成分（37）。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SCR催化剂元件（31）的催化剂材料层（35）至少局部地由Ag-Al2O3构成，并且/或者所述SCR催化剂元件（31）的催化剂材料层（35）至少局部地由Pt/In-ZSM-5或由CeO2-In-ZSM或由Co-ZSM-5构成，并且/或者所述SCR催化剂元件（31）的催化剂材料层（35）至少局部地由Cu-Al2O3构成，并且/或者所述SCR催化剂元件（31）的催化剂材料层（35）至少局部地由Pd-ZrO2构成。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃气发动机是固定的燃气发动机。
14.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述甲烷份额（CH4）大于60%体积比。
15.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述甲烷份额（CH4）大于80%体积比。
16.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述可燃气体（4）至少部分地通过天然气和/或通过生物气体形成。
17.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少一个SCR催化剂元件（31）沿着废气流动方向看在所述废气系（29）处或者在所述废气系（29）中布置在所述废气涡轮机（42）上游和/或下游。
18.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少一个吸收热量的热量传递器（55）沿着废气流动方向看在所述废气系（29）处或者在所述废气系（29）中布置在所述SCR催化剂元件（31）下游。
19.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述至少一个氧化催化剂元件（41）沿着废气流动方向看在所述废气系（29）处或者在所述废气系（29）中布置在所述SCR催化剂元件（31）上游和/或下游。
20.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，设置调节和/或控制机构（51），借助于所述调节和/或控制机构来调节和/或控制借助于所述输送机构（43）输送的可燃气体（4）的量。
21.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述Ag-Al2O3具有1至3重量百分比的Ag。
22.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述Cu-Al2O3具有6至10重量百分比的Cu。
23.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述Pd-ZrO2具有0.1至0.5重量百分比的Pd。
24.用于执行根据前述权利要求中任一项所述的方法的装置，有具有外部的混合物形成的燃气发动机（3）；具有连接到所述燃气发动机（3）处的废气系（29），所述废气系由所述燃气发动机（3）的废气（30）流动通过，其中，所述废气系（29）具有废气涡轮增压机（11）的至少一个废气涡轮机（42），其中，所述燃气发动机（3）能够以稀薄的可燃气体-空气气体混合物（6）运行，
其中，所述燃气发动机（3）能够根据Miller循环过程运行，其中，所述废气系（29）具有至少一个SCR催化剂元件（31），借助于所述SCR催化剂元件，流动通过所述SCR催化剂元件（31）的废气（30）的氮氧化物（NOx）能够利用碳氢化合物（CyHz）作为还原剂被减少，其中，所述流动通过所述SCR催化剂元件（31）的碳氢化合物（CyHz）的至少一部分是所述燃气发动机（3）的废气（30）的组成部分，其中，所述燃气发动机（3）的点火时刻位于上止点前30°曲轴角度至上止点前15°曲轴角度的曲轴角度范围中，其中，所述燃气发动机（3）的至少一个进气气门的和所述燃气发动机（3）的至少一个排气气门的气门叠开具有30°曲轴角度至50°曲轴角度的气门叠开值。
25.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述燃气发动机（3）是固定的。
26.根据权利要求24所述的装置，其特征在于，所述燃气发动机（3）能够如下地根据Miller循环过程运行，使得所述燃气发动机（3）的所述至少一个进气气门的关闭时刻位于下止点前50°曲轴角度至下止点前10°曲轴角度的曲轴角度范围中。
27.固定的中央供暖站，用于执行根据权利要求1至23中任一项所述的方法并且/或者具有根据权利要求24至26中任一项所述的装置。
28.车辆，用于执行根据权利要求1至23中任一项所述的方法并且/或者具有根据权利要求24至26中任一项所述的装置。
29.根据权利要求28所述的车辆，其特征在于，所述车辆是商用车辆。
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