CN108026811A - 用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法和内燃机 - Google Patents

用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法和内燃机 Download PDF

Info

Publication number
CN108026811A
CN108026811A CN201680043550.9A CN201680043550A CN108026811A CN 108026811 A CN108026811 A CN 108026811A CN 201680043550 A CN201680043550 A CN 201680043550A CN 108026811 A CN108026811 A CN 108026811A
Authority
CN
China
Prior art keywords
combustion engine
internal combustion
reactant
dispensing
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201680043550.9A
Other languages
English (en)
Inventor
J.施瓦特
S.福格尔
A.科瓦策维茨
M.黑勒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MTU Aero Engines GmbH
Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE102015214067.9A external-priority patent/DE102015214067B4/de
Application filed by MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
Publication of CN108026811A publication Critical patent/CN108026811A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F01N3/208—Control of selective catalytic reduction [SCR], e.g. dosing of reducing agent
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • B01D53/9413—Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418—Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9495—Controlling the catalytic process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2340/00—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses
    • F01N2340/06—Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02—Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1453—Sprayers or atomisers; Arrangement thereof in the exhaust apparatus
    • F01N2610/146—Control thereof, e.g. control of injectors or injection valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1406—Exhaust gas pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/18—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the system for adding a substance into the exhaust
    • F01N2900/1806—Properties of reducing agent or dosing system
    • F01N2900/1821—Injector parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于将反应剂配给到内燃机（3）的排气路径（5）中的方法，其中，所述反应剂被加入到所述排气路径（5）的这样的区域中：在所述区域中，通过所述内燃机（1）的换气所产生的在废气流中的压力冲击有助于所述反应剂的液滴分解，其中，根据所述内燃机（1）的运行点，以可变的配给频率操控用于配给所述反应剂的配给设备（7）。

Description

用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法和内燃机
技术领域
本发明涉及用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法以及内燃机。
背景技术
尤其当反应剂是形式为尿素水溶液的还原剂时，通常仅在250℃的废气温度以上才能够给出用于配给反应剂的配给释放，因为否则可能出现反应剂的沉积。这意味着，内燃机的达到更低的废气温度的特性曲线族区域不能通过配给反应剂来覆盖。这特别涉及具有高转速和低负荷的特性曲线族区域。再者，由此结果是尤其在内燃机的测试循环中氮氧化物在用于选择性催化还原氮氧化物的催化器处的值得改善的循环转化。还示出的是，通常以恒定的配给频率、例如以1Hz的恒定配给频率将反应剂配给到内燃机的排气路径中。量控制在此尤其通过脉宽调制地操控配给阀来进行。这里的缺点是，根据内燃机的运行点，在排气路径中的流动情况可能非常不同。由于恒定的配给频率，得到了用于反应剂与废气的准备和混合的根据运行点不同的边界条件，并且因此尤其得到了反应剂在废气中的均匀分布的高波动宽度。再者，这尤其根据运行点不利地影响氮氧化物的选择性催化还原（SCR）的效率。
发明内容
本发明所针对的任务在于，提供一种方法和一种内燃机，其中，不出现所提到的缺点。
通过提供独立权利要求的主题来解决所述任务。从说明书和从属权利要求中得到有利的构造方案。
该任务尤其通过提供一种用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法来解决，其中，所述反应剂被加入到排气路径的这样的区域中：在该区域中，通过内燃机的、尤其经由至少一个排气门的换气所产生的废气流中的压力冲击有助于反应剂的液滴分解，即适合于此，其中，根据内燃机的运行点，以可变的配给频率来操控用于配给反应剂的配给设备。由于实现将反应剂配给到排气路径的这样的区域中：在该区域中，尤其在内燃机的、也称为排出冲程的排气冲程中所产生的压力冲击有助于反应剂液滴的分解、尤其二次分解，因此该反应剂液滴更快和更有效地蒸发，由此在下游得到了气相中的更均匀的混合。此外示出的是，满足所述条件的排气路径的区域比较靠近燃烧室布置，使得在这里在内燃机的整个特性曲线族中存在经提高的废气温度。因此，能够在明显更宽的特性曲线族区域内实现配给释放，使得尤其能够在SCR催化器处提高循环转化。由于可变的配给频率，尤其根据内燃机的当前运行点，能够将该配给频率与排气路径中的不同流动情况相匹配，以该可变的配给频率来操控配给设备。因此，能够显著减小用于反应剂在废气中的均匀分布的波动宽度，并且优选地，通过内燃机的显著拓宽的特性曲线族区域均匀化在SCR催化器处的转化。排气路径的区域——在该区域中，在内燃机的排气冲程中所产生的废气流中的压力冲击有助于反应剂液滴的二次分解——尤其是这样的区域：在该区域中，压力冲击的幅值足够高，以便实现液滴分解。
反应剂在这里和下面通常理解为被喷射到排气路径中并且被设置用于尤其在为此所设置的催化器处与废气进行转化的试剂。试剂在此优选以液相配给。优选地，反应剂是还原剂，尤其是被用作在为此所设置的催化器（SCR催化器）处使得氮氧化物选择性催化还原的还原剂，特别优选是尿素水溶液。备选地或附加地，但也有可能在排气路径中加入用于其它废气后处理反应的反应剂。特别地，能够将碳氢化合物或碳氢化合物混合物作为反应剂加入，以用于在氧化催化器处进行转化。
优选根据转速，也即根据内燃机的转速，以可变的配给频率、尤其以根据转速的配给频率来操控配给设备。这能够使得反应剂的配给尤其与废气流中的压力冲击相协调，从而该配给能够最佳地用于分解反应剂液滴，并且由此用于在废气中将反应剂分配。
本发明的改型方案规定，与内燃机的特定冲程同步地、尤其脉冲地操控配给设备。在此，配给设备的操控在这里特别意味着用于打开的操控，也即激活或打开配给设备。配给设备的操控与内燃机的特定冲程的耦合以特别方式实现的是，反应剂的配给与在内燃机燃烧室下游的排气路径中的流动相协调，从而废气流中的压力冲击能够最佳地用于分配反应剂。
在此术语“同步”尤其是指，将配给设备的操控在时间上与其它事件耦合，尤其与内燃机的特定冲程耦合。这能够意味着，在内燃机的一个冲程的开始的同时操控配给设备，这相当于0°相移。然而，优选使用与0°相移不同的特定相移。这允许的是，根据配给设备在排气路径中的实际布置，尤其在关于废气流的死区时间方面进一步优化废气流中的反应剂的准备。
尤其根据内燃机的运行点，也即根据运行点，优选能够可变地选择特定的相移。优选地，特定的相移根据运行点被存储在特性曲线族中。
本发明的一个改型方案规定，将反应剂在废气涡轮增压器的涡轮机上游配给到排气路径中。将配给设备布置在废气涡轮增压器的涡轮机的上游，尤其表现了实现将反应剂配给到排气路径的这样的区域中的可行方案：在该区域中，通过内燃机的换气所产生的废气流中的压力冲击适合于反应剂液滴的二次分解。典型地，这种压力冲击存在于涡轮机的下游，即仅以明显缓和的形式，其中，压力冲击在这里尤其不再能够引起分解。相应于此，废气涡轮增压器的涡轮机上游的压力冲击的幅值对于所提到的目的仍然足够高。反应剂在涡轮机上游的配给区域的另一个优点在于，该配给区域能够用作用于混合反应剂与废气的非常高效的混合设备。经此得到了用于反应剂的混合路径的显著减小的结构空间需求，其中尤其能够节省附加的混合元件，或相比于在涡轮机下游将反应剂喷入到排气路径中时更小地设计附加的混合元件。通过省去这样的混合元件或者较小地设计这样的混合元件，能够减小或最小化在混合元件上的压力损失，这有利地影响内燃机的排气背压，并且因此也有利地影响内燃机的燃料消耗。同时，涡轮机使反应剂在废气中很好地均匀分布。还示出的是，相比于涡轮机下游，在废气涡轮增压器的涡轮机的上游存在着更高的废气温度，从而这又有助于内燃机的显著扩展的特性曲线族区域内的配给释放。此外，涡轮机的壳体能够用作蒸发器，尤其因为该壳体通常具有高的温度。
本发明的一个改型方案规定，将反应剂配给到优选直接被联接到内燃机的至少一个燃烧室处的废气收集区域中。这是有利的，因为非常高的废气温度存在于这里，从而配给释放能够在特别宽的特性曲线族区域范围内进行。废气收集区域尤其是排气路径的这样的区域：在该区域中汇集了来自内燃机的多个燃烧室的废气。废气收集区域尤其能够构造为排气歧管。优选地，反应剂的配给至少如此接近至少一个燃烧室进行和/或与至少一个燃烧室相对于废气收集区域的布置如此相协调，使得来自所述至少一个燃烧室的压力冲击能够用于二次分解。优选地，实现将反应剂配给到废气收集区域的中部。此外，在燃烧室的每次换气时，在废气收集区域中出现特别高的流动脉冲、尤其废气流中的压力冲击。如果将反应剂配给到废气收集区域的中部，则能够特别有效地使用来自内燃机的所有燃烧室的这些压力冲击。尤其附加于废气收集区域中的高废气温度，反应剂的液滴分解通过在废气和反应剂之间的相对速度的间歇变化而显著改善。在此尤其内燃机的燃烧室的每个排气冲程能够通过废气流的脉冲而被用于二次液滴分解。因此，将配给设备布置在废气收集区域中尤其是这样的布置：在该布置中，通过内燃机的、尤其经由至少一个排气门的换气所产生的在废气流中的压力冲击适合于并且有助于反应剂液滴的分解。同时还示出的是，当内燃机具有废气涡轮增压器时，废气收集区域布置在废气涡轮增压器的涡轮机上游。
本发明的一个改型方案规定，与点火序列同步地、尤其与内燃机的至少一个燃烧室的特定冲程同步地、尤其以特定的相移来配给反应剂。这实现了将反应剂的配给尤其高效地与废气流中的压力冲击相协调。能够将配给设备的操控与内燃机的正好一个燃烧室的正好一个特定的冲程耦合。
在具有多个燃烧室的内燃机的点火序列内，于是分别仅操控配给设备一次。但也可能的是，以多个燃烧室的特定的（优选同样的）冲程来操控配给设备。在这种情况下，配给设备在内燃机的点火序列内被多次操控。特别地，也能够在点火序列内在每个燃烧室的特定冲程中操控内燃机。
本发明的一个改型方案规定，与内燃机的至少一个燃烧室的排气冲程同步地、尤其以特定的相移来操控配给设备。同样在这里可能的是，与正好一个燃烧室的排气冲程同步地、又或者与多个燃烧室的排气冲程同步地、尤其也与内燃机的所有燃烧室的排气冲程同步地来操控配给设备。配给设备的操控与排气冲程同步以特别高效的方式实现了反应剂的配给与在燃烧室换气时在排气路径中得到的压力冲击耦合。
在此优选规定，特别优选地以特定的相移，将配给设备的操控与配属给燃烧室的排气门的打开时刻耦合，该相移能够是0°或能够具有非零的有限值。优选地，可变地尤其根据运行点能够选择相移。优选地，特定的相移根据运行点被存储在特性曲线族中。
本发明的一个改型方案规定，脉宽调制地操控配给设备，以设定所述反应剂的配给量。以这种方式能够将反应剂非常精确和灵敏地配给到排气路径中，其中，经脉宽调制的操控能够尤其根据运行点与瞬时的配给频率相协调。因此能够避免的是，仅仅由于经提高的配给频率而配给较大量的和可能过大量的反应剂，其中，能够反过来避免的是，由于减小的转速和由此减小的配给频率，将较小量的也或者过小量的反应剂配给到排气路径中。
解决该任务的办法也在于提供一种内燃机，该内燃机具有至少一个燃烧室和排气路径，在该排气路径中如此布置用于将反应剂配给到排气路径中的配给设备，使得能够将反应剂加入到排气路径的这样的区域中：在该区域中，通过内燃机的、尤其经由至少一个排气门的换气所产生的废气流中的压力冲击有助于反应剂的液滴分解，也即适合于此，其中，内燃机具有控制设备，该控制设备被设置成：根据内燃机的运行点，以可变的配给频率来操控配给设备。特别优选地，内燃机被设置用于执行根据前述实施方式之一的方法。在此尤其实现了已经结合所述方法得以阐述的优点。
内燃机沿着排气路径优选具有催化器，该催化器被设置用于选择性催化还原氮氧化物，尤其即所谓的SCR催化器。
附加地或可替代地，内燃机沿着排气路径能够具有被设置和构造为氧化催化器的催化器。在该催化器处能够例如将碳氢化合物或碳氢化合物混合物作为反应剂进行转化。此外，“以废气转化”也被理解为以废气所包含的残余氧气进行转化。在这方面，碳氢化合物或碳氢化合物混合物尤其在氧化催化器处的转化也是以废气转化。
配给设备优选布置在内燃机的废气涡轮增压器的涡轮机的上游。
在一个优选实施例中规定，配给设备如此布置在废气收集区域处，尤其布置在废气收集区域中部，尤其布置在排气歧管处，使得反应剂能够配给到废气收集区域中，尤其配给到废气收集区域的中部。备选地或附加地，配给设备至少如此接近至少一个燃烧室来定位和/或如此与至少一个燃烧室相对于废气收集区域的布置相协调地定位，使得来自所述至少一个燃烧室的压力冲击能够用于二次分解。
内燃机的一个实施例也是优选的，所述实施例的特征在于内燃机构造为慢速转子（Langsamläufer）、中速转子或快速转子。根据本发明的优点在此尤其在所有转速范围内尤其独立于内燃机的具体达到的转速而实现。
内燃机优选构造为往复活塞式发动机。可能的是：内燃机设定用于驱动载客车、载重车或载货车。在优选的实施例中，内燃机用于驱动尤其是重型的陆上运输工具或船舶，例如采矿车、火车（其中内燃机安装在机车或机动车内）或轮船。内燃机用于驱动用于防卫的运输工具、例如坦克也是可能的。内燃机的实施例优选也固定例如用于在应急电源运行、连续负荷运行或高峰负荷运行中固定地提供能量，其中内燃机在该情况下优选地驱动发电机。内燃机固定地用于驱动辅助机组，例如钻井平台上的灭火泵也是可能的。此外，内燃机在运输化石原料和尤其是燃料，如油和/或气体的领域内的应用是可能的。内燃机在工业领域中或者在建筑领域中，例如在建筑机械或工程机械中，例如在吊车或挖土机中的使用是可能的。内燃机优选构造为柴油发动机、汽油发动机、用于以天然气、生物气、特殊气体或另外的适当的气体运行的燃气发动机。尤其是当内燃机构造为燃气发动机时，其适用于使用在中央供暖站中，用以固定地产生能量。
总体上示出的是，在本发明中尤其规定在废气涡轮增压器的涡轮机上游将蒸发路径和混合路径进行集成，其中，较高的废气温度和较高的废气压力用于准备反应剂，其中，涡轮机尤其能够用作混合器并且涡轮机壳体能够用作蒸发器。此外，使用能够以可变频率操控的配给阀，其中，将反应剂合适地与根据运行点配给到废气线路中是通过匹配配给频率来设置的。因此，实现配给过程与气体动力相协调，尤其与排气冲程相协调，以用于反应剂的二次液滴分解。
有利地，由此得到了在相同的结构空间中所述蒸发路径和混合路径的延长。能够在内燃机的整个特性曲线族中设置反应剂的足够高的均匀分布，其中尤其能够应用独立地准备反应剂。由于在配给位置处的较高温度水平，能够在更宽的特性曲线族区域中进行配给释放，因此在避免反应剂在排气路径中的沉积的同时，优选得到SCR循环转化的增大。
配给系统的自动应用是可能的，因此得到应用独立性。能够减小废气后处理-总设备的结构空间。同时，对于经改善的排气背压能够降低压力损失，这也有利地影响内燃机的燃料消耗。总体上，例如由于能够节省混合元件，因此也减小废气后处理的制造成本和运行成本。
一方面对方法的描述和另一方面对内燃机的描述应理解为彼此互补。已经明确地或者隐含地结合该方法解释的内燃机的特征优选单个地或者彼此组合地是所述内燃机的优选实施例的特征。已经明确地或隐含地结合内燃机解释的方法步骤优选单个地或者彼此组合地是所述方法的优选实施方式的步骤。所述方法的特征优选在于由内燃机的根据本发明的或优选的实施例的至少一个特征决定的至少一个方法步骤。内燃机的特征优选在于由所述方法的根据本发明的或优选的实施方式的至少一个步骤决定的至少一个特征。
附图说明
在下文中借助附图更加详细地阐释本发明。其中：
图1示出了内燃机的实施例的示意图，并且
图2示出了方法的实施方式的示意图。
具体实施方式
图1示出了内燃机1的实施例的示意图。内燃机具有至少一个燃烧室3，在此是四个燃烧室，为了更加清楚起见，其中只有一个利用附图标记3表示。另外，内燃机1具有排气路径5，在排气路径中布置有用于将反应剂配给到排气路径5中的配给设备7。
反应剂优选是还原剂，尤其是被用作使得氮氧化物选择性催化还原的还原剂，特别优选是尿素水溶液。备选地或附加地，但也有可能在排气路径5中加入用于其它废气后处理反应的反应剂。特别地，能够将碳氢化合物或碳氢化合物混合物作为反应剂加入，以用于在氧化催化器处进行转化。
配给设备7在这里被布置成将反应剂加入到所述排气路径5的这样的区域中：在所述区域中，通过所述内燃机1的换气所产生的在废气流中的压力冲击有助于所述反应剂的液滴分解。在此，在这里尤其示出的是，所述配给设备7布置在废气涡轮增压器11的涡轮机9上游。特别地，配给设备7布置在直接被联接到内燃机1的至少一个燃烧室3处的废气收集区域13处，该废气收集区域能够构造为排气歧管。在此配给设备优选布置在废气收集区域13中部，使得反应剂优选能够配给到废气收集区域13中部。
在废气涡轮增压器11的下游，排气路径5优选具有催化器15，在该催化器处使得反应剂能够与废气转化。催化器15特别优选构造为SCR催化器。
内燃机1具有控制设备17，所述控制设备被设定成：根据所述内燃机1的运行点，以可变的配给频率来操控所述配给设备。为此，控制设备17优选一方面与内燃机1的马达机体19有效连接，尤其与未示出的用于检测内燃机转速的转速传感器有效连接，并且另一方面与配给设备7有效连接。
控制设备17尤其设置用于：根据转速来操控配给设备7，也就是说根据内燃机1的转速来操控配给设备。此外，控制设备17优选地构造成：与内燃机的特定冲程同步地——尤其脉冲地、优选以特定的相移——来操控配给设备，优选与内燃机1的点火序列同步地、尤其与至少一个燃烧室3的特定冲程同步地来操控配给设备。特别优选地，控制设备17被设置成：与内燃机的至少一个燃烧室的排气冲程同步地来操控配给设备7。
内燃机1优选构造为四冲程往复活塞式马达，其中，每个燃烧室3的四个冲程的序列具有进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。内燃机1的相应运行方式原则上是已知的，因此在这里不再进一步讨论。
将反应剂配给到靠近燃烧室的区域中并且尤其配给到这样的区域中：在该区域中，通过内燃机1的换气所产生的在废气流中的压力冲击有助于反应剂液滴的二次分解，这在废气温度提高时引起配给，使得能够在更宽的特性曲线族区域内实现配给释放。同时，压力冲击有利于废气中的反应剂的快速和均匀的分布，从而尤其相比于以恒定频率操控配给设备7，反应剂在废气流中的在内燃机1的特性曲线族范围内经改善的分布均匀性是可能的。将配给设备7布置在涡轮机9上游还导致其被高效地用作混合设备，从而必要时能够节省或至少更小地设计另外的附加的混合元件。这又导致了排气路径5的节省结构空间的构造以及导致内燃机1的排气背压降低，并且因此也导致燃料消耗降低。
控制设备17优选地设置用于脉宽调制地操控配给设备7，尤其用于设定被配给到排气路径5中的反应剂量。
图2示出了方法的实施例的示意图。在此，图2a）示出了具有由字母A、B、C、D标识的四个燃烧室的内燃机1的点火序列的示意性图解展示。在此，在图表中关于时间t绘出了排气路径5中的废气质量流量，其中，单个的质量流量分布分别配属给不同燃烧室A、B、C、D的排气冲程。
图2b）在图表中示意性地示出了反应剂到排气路径5中的取决于时间t的质量流量，正如其通过操控配给设备7得到的那样。在此示出的是，在这里配给设备7的操控并且因此反应剂的质量流量是与燃烧室B的排气冲程、优选以特定的相移同步的。因此得到了与转速有关的配给周期TD，其中，相应得到了与转速有关的配给频率。
总体上示出的是，借助于根据本发明的方法和内燃机1，在内燃机1的很宽的特性曲线族区域范围内能够实现反应剂在废气流中的经改善的分布。

Claims (10)

1.用于将反应剂配给到内燃机（1）的排气路径（5）中的方法，其中，
-所述反应剂被加入到所述排气路径（5）的这样的区域中：在所述区域中，通过所述内燃机（1）的换气所产生的在废气流中的压力冲击有助于所述反应剂的液滴分解，其中，
-根据所述内燃机（1）的运行点，以可变的配给频率来操控用于配给所述反应剂的配给设备（7）。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，与所述内燃机（1）的特定冲程同步地、尤其以特定的相移来操控所述配给设备（7）。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将反应剂在废气涡轮增压器（11）的涡轮机（9）上游配给到所述排气路径（5）中。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，将所述反应剂加入到被联接到所述内燃机（1）的至少一个燃烧室（3）处的废气收集区域（13）中。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，与点火序列同步地、尤其与所述内燃机（1）的至少一个燃烧室（3）的特定冲程同步地、尤其以特定的相移来操控所述配给设备（7）。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，与所述内燃机（1）的至少一个燃烧室（3）的排气冲程同步地、尤其以特定的相移来操控所述配给设备（7）。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，脉宽调制地操控所述配给设备（7），以设定所述反应剂的配给量。
8. 内燃机（1），其具有：
-至少一个燃烧室（3），和
-排气路径（5），在所述排气路径中如此布置用于将反应剂配给到所述排气路径（5）中的配给设备，使得通过所述内燃机（1）的换气所产生的在废气流中的压力冲击有助于所述反应剂的液滴分解，其中，
-所述内燃机（1）具有控制设备（17），所述控制设备被设置成：根据所述内燃机（1）的运行点，以可变的配给频率来操控所述配给设备（7）。
9.根据权利要求8所述的内燃机（1），其特征在于，所述配给设备（7）布置在废气涡轮增压器（11）的涡轮机（9）上游。
10.根据权利要求8和9中任一项所述的内燃机（1），其特征在于，所述内燃机构造为慢速转子、中速转子或快速转子。
CN201680043550.9A 2015-07-24 2016-07-15 用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法和内燃机 Pending CN108026811A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015214067.9 2015-07-24
DE102015214067.9A DE102015214067B4 (de) 2015-07-24 2015-07-24 Verfahren zur Eindosierung eines Reaktionsmittels in einen Abgaspfad einer Brennkraftmaschine und Brennkraftmaschine
DE102015217029 2015-09-04
DE102015217029.2 2015-09-04
PCT/EP2016/001240 WO2017016649A1 (de) 2015-07-24 2016-07-15 Verfahren zur eindosierung eines reaktionsmittels in einen abgaspfad einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108026811A true CN108026811A (zh) 2018-05-11

Family

ID=56497706

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680043550.9A Pending CN108026811A (zh) 2015-07-24 2016-07-15 用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法和内燃机

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20180209315A1 (zh)
EP (1) EP3325783A1 (zh)
CN (1) CN108026811A (zh)
HK (1) HK1255051A1 (zh)
WO (1) WO2017016649A1 (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1054139A1 (de) * 1999-05-19 2000-11-22 DaimlerChrysler AG Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduktion unter Reduktionsmittelzugabe
US20080314026A1 (en) * 2005-09-08 2008-12-25 Makoto Ogiso Exhaust Gas Purifying System for Internal Combustion Engine and Exhaust Gas Purifying Method
US20090229257A1 (en) * 2006-04-26 2009-09-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust Gas Purification Apparatus for an Internal Combustion Engine
JP4445137B2 (ja) * 2001-01-12 2010-04-07 株式会社小松製作所 エンジンの排気浄化構造
EP2153034B1 (en) * 2007-06-08 2011-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for an internal combustion engine

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3613676B2 (ja) * 2000-07-24 2005-01-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3903977B2 (ja) * 2003-10-17 2007-04-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置及び内燃機関の排気浄化方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1054139A1 (de) * 1999-05-19 2000-11-22 DaimlerChrysler AG Abgasreinigungsanlage mit Stickoxidreduktion unter Reduktionsmittelzugabe
JP4445137B2 (ja) * 2001-01-12 2010-04-07 株式会社小松製作所 エンジンの排気浄化構造
US20080314026A1 (en) * 2005-09-08 2008-12-25 Makoto Ogiso Exhaust Gas Purifying System for Internal Combustion Engine and Exhaust Gas Purifying Method
US20090229257A1 (en) * 2006-04-26 2009-09-17 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust Gas Purification Apparatus for an Internal Combustion Engine
EP2153034B1 (en) * 2007-06-08 2011-03-16 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification system for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
US20180209315A1 (en) 2018-07-26
WO2017016649A1 (de) 2017-02-02
EP3325783A1 (de) 2018-05-30
HK1255051A1 (zh) 2019-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103775174B (zh) 内燃机
CN101265825B (zh) 柴油机排放的scr冷起动加热系统
CN101516705B (zh) 混合动力车辆及其控制方法
CN108368781B (zh) 用于还原剂产生的专用发动机气缸的使用
JP5722444B2 (ja) 内燃機関の排気ラインに還元体を噴射するための設備
US9657692B2 (en) Internal combustion engine utilizing two independent flow paths to a dedicated exhaust gas recirculation cylinder
CN102774262A (zh) 混合动力系系统
CN102439269A (zh) 用于改善车辆系统中的后处理装置的起燃或再生行为的方法
CN104343499B (zh) 用于在内燃机处的排气后处理的方法和内燃机
CN103348105A (zh) 具有后处理系统的贫燃主动点火发动机和方法
US9708950B2 (en) Genset engine using electrical sensing to control components for optimized performance
EP3559431B1 (en) A method for controlling an internal combustion engine
CN108368771A (zh) 内燃机系统和用于内燃机系统的方法
US10876449B2 (en) Internal combustion engine and method for operating same
CN101725393B (zh) 涡轮增压发动机的减排系统
CN109790778B (zh) 内燃机系统
CN103362606B (zh) 排气后处理和排气再循环系统
CN203978568U (zh) 排气系统
CN101629493A (zh) 内燃-空气混合动力装置的喷射策略
CN108026811A (zh) 用于将反应剂配给到内燃机的排气路径中的方法和内燃机
GB2505224A (en) Internal combustion engine with direct water injection during the exhaust stroke
KR101526103B1 (ko) 열분해 가스 생성 실린더 및 배기 가스 정화 시스템을 갖는 내연기관
US20160281563A1 (en) Exhaust system for an internal combustion engine of a motor vehicle and method for operating an exhaust system
CN106150732A (zh) 双燃料发动机的控制方法、系统及车辆
Koerfer et al. Advanced H2 ICE Development Aiming for Full Compatibility with Classical Engines While Ensuring Zero-Impact Tailpipe Emissions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1255051

Country of ref document: HK

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180511