CN111188676A - 用于废气后处理的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于废气后处理的方法和装置（114），其中，温度获取机构（116）构造用于确定关于与废气在用于选择性催化还原的催化器（102）中和/或在用于NH3氧化的催化器（104）中进行的化学反应的温度变化的信息，并且其中预设机构（118）被构造用于根据关于温度变化的信息预设用于燃烧的至少一个运行参量，在所述燃烧时产生废气，通过该运行参量能影响废气中的氮氧化物含量，其中，温度获取机构（116）被构造用于根据至少一个参数确定用于确定选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息，该参数表征在能通过燃烧来驱动的内燃机（100）的输出装置（106）上的预期的负荷变化。

Description

用于废气后处理的装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用于废气后处理的装置及方法。
背景技术
在选择性催化还原中，使用所谓的SCR催化器来还原存在于内燃机的废气中的氮氧化物。选择性催化还原是指用于还原内燃机的废气中的氮氧化物的技术，其中，SCR催化器处的化学反应是选择性的，即，优选地，氮氧化物NOx，例如NO、NO2被还原。对于反应而言需要氨NH3，它例如以尿素溶液计量借助于含水的尿素溶液输送给催化器。
SCR催化器可以储存NH3。由此在SCR催化器中产生NH3填充水平。为了在反应中实现NOx排放的尽可能高的转化率，在SCR催化器中通过调节器来调节特定的NH3填充水平。随着废气进入到SCR催化器中的NOx排放在反应中使NH3减少。来自计量加入的含水尿素溶液的NH3的输入起到形成NH3的作用。由此可以改变SCR催化器中的NH3填充水平。SCR催化器的最佳的NH3填充水平与温度有关。例如，在SCR催化器中的较高温度下，能够存储的NH3量下降。
从SCR催化器排出的NH3、所谓的NH3逸出（Schlupf）可以通过NH3-截止-氧化催化器、英语Clean-up Catalyst（净化催化器）、CUC来减少。然而，在CUC中的高温下，例如在>400℃的温度下，在CUC中NH3氧化时再次产生NOx。
当发动机的负荷范围移动到较高的负荷时，SCR催化器中温度急剧升高，尽管关断尿素溶液计量仍可能导致NH3逸出。其原因是，SCR催化器的NH3填充水平在SCR催化器中温度剧烈升高时通过反应不会如SCR催化器的NH3存储能力下降那样快地降低。未减少的且不再可存储的NH3在这种情况下从SCR催化器中排出并且导致NH3逸出。
在相应热的CUC的情况下，在此由于NH3逸出也会产生NOx。
发明内容
相比之下，根据独立权利要求的方法和装置提供了改进的废气后处理。
该装置包括温度获取机构和预设机构，该温度获取机构被构造用于确定关于与废气在用于选择性催化还原的催化器中和/或在用于NH3氧化的催化器中进行的化学反应的温度变化的信息，该预设机构被构造用于根据关于温度变化的信息预设至少一个用于燃烧的运行参量，废气在燃烧时产生，通过该运行参量能影响废气中的氮氧化物含量，其中，温度获取机构被构造用于根据至少一个参数确定用于确定选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息，该参数表征在能通过燃烧驱动的内燃机的输出装置上的预期的负荷变化。该装置能够根据SCR催化器和/或CUC中的温度这样来匹配SCR催化器的输出端上的NH3逸出，使得废气包含一定量的氮氧化物，通过该一定量的氮氧化物可以匹配SCR催化器中的NH3填充水平，以避免NH3逸出。负荷变化影响反应的温度变化，并且因此特别适合作为预期的温度变化的指标。
温度获取机构有利地包括如下温度检测机构，该温度检测机构构造成检测关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度的信息。例如借助于传感器对温度的准确检测使得能够特别好地匹配废气中的氮氧化物的量。
有利地，温度获取机构被构造用于根据地图信息、尤其是坡度或可通过燃烧驱动的机动车的期望的速度来确定NH3填充水平的额定值。这使得可以更精确地确定额定值。因此，废气后处理根据情况可及时被匹配，以避免NH3逸出。
有利地，温度获取机构被构造用于识别或预测用于与废气进行的化学反应的温度升高，其中，预设机构被构造用于根据关于温度升高的信息来预设用于提高氮氧化物含量的至少一个运行参量。由此，在一种运行状态下，尤其在SCR催化器或者CUC中温度急剧升高时，SCR催化器中的NH3逸出以有针对性地提高的NOx输入到SCR催化器中的方式被减少，以便或者直接减少NH3排放或者间接地避免在CUC中形成NOx。通过有针对性地提高NOx原始排放，在SCR催化器中温度升高时减少NH3过量并且减少CUC中的NOx形成。这总体上导致NOx排放的减少。
有利地，通过所述至少一个运行参量，通过借助于废气再循环机构再循环废气和/或借助于喷射机构改变喷射分布和/或喷射压力和/或借助于空气输送机构改变空气填充，能够影响在燃烧时产生的氮氧化物量。
该方法规定，确定关于用于与废气在用于选择性催化还原的催化器中和/或在用于NH3氧化的催化器中进行的化学反应的温度变化的信息，其中，根据关于温度变化的信息预设用于燃烧的至少一个运行参量，在所述燃烧时产生废气，其中，所述运行参量影响废气中的氮氧化物含量，其中，根据至少一个参数确定用于确定选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息，所述参数表征在能够通过燃烧驱动发的内燃机的输出装置上的预期的负荷变化。由此根据SCR催化器中和/或CUC中的温度变化这样来匹配在SCR催化器的输出端上的NH3逸出，使得废气包含一定量的氮氧化物，通过该一定量的氮氧化物来匹配SCR催化器中的NH3填充水平，以避免NH3逸出。
有利地规定，检测关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度的信息。这使得能够特别好地匹配废气中的氮氧化物的量。
有利地，由地图信息、尤其是坡度或可通过燃烧驱动的机动车的预期的速度确定NH3填充水平的额定值。因此根据情况来避免NH3逸出。
优选地，识别或预测用于与废气进行的化学反应的温度升高，并且根据关于温度升高的信息预设用于提高氮氧化物含量的至少一个运行参量。这进一步改善了废气后处理。
有利地，通过所述至少一个运行参量，通过借助于废气再循环机构再循环废气和/或借助于喷射机构改变喷射分布和/或喷射压力和/或借助于空气输送机构改变空气填充来影响在燃烧时产生的氮氧化物量。通过这些措施，实现了有针对性地提高NOx原始排放，这种原始排放尤其在温度升高时通过SCR催化器中的化学反应直接减少SCR催化器中的NH3过量，并且间接减少CUC中的NOx形成。这总体上导致NOx排放的减少。
附图说明
其它有利的设计方案从下面的说明和附图中得出。附图中示出：
图1示意性地示出了用于废气后处理的装置的部件，
图2示意性示出了用于废气后处理的方法中的步骤。
具体实施方式
图1示意性地示出了内燃机100的部件，借助于其示例性地描述对于来自燃烧的废气的废气后处理。废气后处理可类似地应用于其它燃烧设备。
从内燃机100排出的废气经过用于选择性催化还原的催化器102和用于NH3氧化的催化器104引导至废气后处理。内燃机100包括可由燃烧驱动的输出装置106。作为输出装置上的负荷，例如机动车可通过内燃机100驱动。
在该示例中，内燃机100包括废气再循环机构108、AGR、例如包括喷射阀的喷射机构110和例如包括节流门（Drosselklappe）的空气输送机构112。
在图1中示意性地示出了用于废气后处理的装置114。装置114例如是控制器。装置114例如可以作为用于机动车中的内燃机100的控制的控制器的一部分或者作为单独的控制器来实施。
装置114包括温度获取机构116。温度获取机构116被构造成确定关于与废气在用于选择性催化还原的催化器102中进行的化学反应的温度的信息。温度也可以通过模型确定。
附加地或替代地，温度获取机构116被构造成确定关于与废气在用于NH3氧化的催化器104中进行的化学反应的温度变化的信息。例如为此使用两个温度值的差。
装置114包括预设机构118，所述预设机构构造为，预设用于燃烧的至少一个运行参量，在所述燃烧时产生废气。所述至少一个运行参量根据关于与废气在用于选择性催化还原的催化器102中进行的化学反应的温度变化的信息和/或根据关于与废气在用于NH3氧化的催化器104中进行的化学反应的温度的信息来预设。
在该示例中，通过该至少一个运行参量，能够影响废气中的氮氧化物含量。更准确地说，通过所述至少一个运行参量，可通过借助于废气再循环机构108再循环废气和/或借助于喷射机构110改变喷射分布和/或喷射压力和/或借助于空气输送机构112改变空气填充来影响在燃烧时产生的氮氧化物量。这些机构形成用于调整燃烧的致动器。
对于选择性催化还原本身来说，在本示例中在废气再循环机构108和用于选择性催化还原的催化器102之间的废气道中根据NH3填充水平的额定值借助于尿素计量机构120来喷射含水的尿素溶液。在该示例中，预设机构118被构造用于根据NH3填充水平的额定值来如此计量尿素溶液，使得以期望的NH3填充水平来输送用于运行用于选择性催化还原的催化器102的所期望的量的NH3。
在该示例中，温度获取机构116包括温度检测机构122、例如温度传感器，其布置在用于选择性催化还原的催化器102上。温度检测机构122构造用于检测关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度的信息。也可以规定借助于布置在废气道中其它位置处的废气温度传感器来形成温度模型。
用于影响燃烧的相应的运行参量通过相应的信号线124传输到相应的致动器。温度从温度传感器通过传感器导线126传输到温度检测机构116上。
温度获取机构116可选地被构造用于，根据至少一个表征在内燃机100的输出装置106上的预期的负荷变化的参数来确定关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息。在负荷升高时，废气的温度升高并且因此催化器中的温度也升高。通过合适的模型形成，可以根据在输出装置106上的预期的负荷变化对催化器中的预期的温度变化进行建模。
在机动车中，负荷取决于机动车所处的环境。在机动车将行驶的斜坡中，负荷变大。在速度较高时，风阻力进而负荷变大。温度获取机构116尤其被构造用于根据地图信息确定NH3填充水平的额定值。特别地，由机动车的导航系统的地图数据来获取在有待由机动车行驶的路段（Streckenabschnitt）中的坡度。也可以尤其从地图数据中的速度限制中确定机动车的预期速度。
温度获取机构116可选地被构造成识别或预测用于与废气进行的化学反应的温度升高。温度升高降低用于选择性催化还原的催化器102的NH3存储能力。如果在废气中不包含足够的氮氧化物，则由于在用于选择性催化还原的催化器102的输出端上的过量的NH3而出现NH3逸出。这通过如下方式避免，即，预设机构118被构造用于根据关于温度升高的信息预设用于提高氮氧化物含量的至少一个运行参量。
装置114被构造用于实施下面描述的方法。在常规运行中，既调整低的原始排放，也调整废气后处理的高的NOx还原程度。当在高的NH3填充水平下达到出现或预期NH3逸出的状态时，尽可能减少尿素溶液的计量。如果尽管减少尿素的计量仍出现或预期NH3逸出，则在该示例中附加地通过有针对性地提高原始排放，例如通过反馈AGR率在用于选择性催化还原的催化器102中存储的NH3以与NOx原始排放进行反应的方式来得到减少。因此，减少了来自用于选择性催化还原的催化器102的NH3排放。用于NH3氧化的催化器104的受温度影响的反应过程可选地附加地在确定至少一个运行参量时尤其用于控制。因此，通过有针对性地提高NOx原始排放，尤其在温度下降时减少NH3过量并且减少CUC中的NOx形成。这总体上导致NOx排放的减少。
借助于图2描述用于废气后处理的方法。
在开始后，实施步骤202。
在步骤202中，根据地图信息、尤其是坡度或可通过燃烧驱动的机动车的预期的速度来确定NH3填充水平的额定值。利用这个额定值计量尿素溶液。
随后，实施步骤204。
在步骤204中，根据至少一个表征在内燃机100的输出装置上的预期的负荷变化的参数来确定用于确定选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息。
随后，实施步骤206。
在步骤206中，借助传感器或模型来检测关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度的信息。在该示例中，检测当前的实际温度。
随后，实施步骤208。
在步骤208，识别或预测用于与废气进行的化学反应的温度升高。例如，根据由传感器测量的当前实际温度和用于确定温度变化的信息来确定温度升高。
随后，实施步骤210。
在步骤210中，确定与废气在用于选择性催化还原的催化器102和在用于NH3氧化的催化器104中进行的化学反应的预期温度。可以规定，仅确定与废气在催化器102中进行的化学反应的预期温度，或者仅确定与废气在用于NH3氧化的催化器104中进行的化学反应的预期温度。因此，间接地考虑相应的其他温度。由所期望的温度确定NH3填充水平的新的额定值。
随后，实施步骤212。
在步骤212中，根据NH3填充水平的新的额定值预设用于提高氮氧化物含量的至少一个运行参量，以便降低NH3填充水平。更准确地说，根据新的额定值预设用于燃烧的至少一个运行参量，在所述燃烧中产生废气。所述至少一个运行参量影响废气中的氮氧化物含量。另外，停止尿素输送。
通过所述至少一个运行参量，通过借助于废气再循环机构108再循环废气和/或借助于喷射机构110改变喷射分布和/或喷射压力和/或借助于空气输送机构112改变空气填充来影响在燃烧时产生的氮氧化物量。
因此，当温度升高时降低NH3填充水平。
随后，该方法以步骤202继续。
例如，当内燃机102被关断时，方法结束。这些步骤可以重复实施。步骤的顺序可以不同于所描述的顺序。不是在每次重复中都必须实施所有步骤。

Claims (10)

1.一种用于废气后处理的装置（114），其特征在于温度获取机构（116）以及预设机构（118），所述温度获取机构被构造用于确定关于与废气在用于选择性催化还原的催化器（102）中和/或在用于NH3氧化的催化器（104）中进行的化学反应的温度变化的信息；所述预设机构被构造用于根据关于温度变化的信息预设用于燃烧的至少一个运行参量，在所述燃烧时产生废气，通过该运行参量能影响废气中的氮氧化物含量，其中，温度获取机构（116）被构造用于根据至少一个参数确定用于确定选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息，该参数表征在能通过燃烧来驱动的内燃机（100）的输出装置（106）上的预期的负荷变化。
2.根据权利要求1所述的装置（114），其特征在于，所述温度获取机构（116）包括如下温度检测机构（122），所述温度检测机构被构造用于检测关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度的信息。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置（114），其特征在于，所述温度获取结构（116）构造用于，根据地图信息、尤其是坡度或能够通过燃烧驱动的机动车的期望的速度来确定用于确定NH3填充水平的额定值的信息。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置（114），其特征在于，所述温度获取机构（116）被构造用于识别或预测用于与废气进行的化学反应的温度升高，其中，所述预设机构（118）被构造用于根据关于所述温度升高的信息来预设用于提高氮氧化物含量的至少一个运行参量。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置（114），其特征在于，通过所述至少一个运行参量，通过借助于废气再循环机构（108）再循环废气和/或借助于喷射机构（110）改变喷射分布和/或喷射压力和/或借助于空气输送机构（112）改变空气填充能够影响在燃烧时产生的氮氧化物量。
6.一种用于废气后处理的方法，其特征在于，确定（210）关于与废气在用于选择性催化还原的催化器中和/或在用于NH3氧化的催化器中进行的化学反应的温度变化的信息，其中，根据关于温度变化的信息预设（212）用于燃烧的至少一个运行参量，在所述燃烧时产生废气，其中，所述至少一个运行参量影响废气中的氮氧化物含量，其中，根据至少一个参数确定用于确定选择性催化还原和/或NH3氧化的温度变化的信息，所述参数表征在能够通过燃烧驱动的内燃机（100）的输出装置（106）上的预期的负荷变化。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，检测（206）关于选择性催化还原和/或NH3氧化的温度的信息。
8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其特征在于，用于确定NH3填充水平的额定值的信息根据（202）地图信息、尤其是坡度或能够通过燃烧驱动的机动车的预期的速度来确定。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，识别或预测（208）用于与废气进行的化学反应的温度升高，并且根据关于温度升高的信息预设用于提高氮氧化物含量的至少一个运行参量。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的方法，其特征在于，通过所述至少一个运行参量，通过借助于废气再循环机构再循环废气和/或借助于喷射机构改变喷射分布和/或喷射压力和/或借助于空气输送机构改变空气填充来影响在燃烧时产生的氮氧化物量。
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