CN112096516A - 内燃发动机和用于颗粒物排放的方法 - Google Patents

内燃发动机和用于颗粒物排放的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及内燃发动机和用于颗粒物排放的方法。该内燃发动机(1)包括至少两个气缸(2)。两个气缸中的每个气缸包括燃烧室(3)，并具有用于燃料的入口和用于废气的带有排气阀(6)的出口(5)。该发动机包括在燃烧室(3)下游的至少一个分离装置(7)，用于将所有燃烧室(3)的废气分离成第一废气流和第二废气流。第一排气管线(8)和第二排气管线(9)连接到该至少一个分离装置(7)。该至少一个分离装置(7)被配置成将来自燃烧室(3)的废气分离成用于第一组分排气管线(8)的第一气流和用于第二组分排气管线(9)的第二气流。用于减少颗粒物的装置(10)被布置在分离装置(7)下游的第一组分排气管线(8)中。

Description

内燃发动机和用于颗粒物排放的方法
技术领域
本发明涉及内燃发动机和用于减少颗粒物排放的方法。
本发明涉及内燃发动机以及减少内燃发动机的排放的技术领域。
背景技术
对于大型船只，排放要求一直在增加，尤其是在氮氧化物排放方面。对于颗粒物，预期将引入更严格的规定。因此，需要可靠地减少由这些船只的内燃发动机排放的废气中的颗粒物的量。
用于颗粒物减排的当前技术受到在颗粒物减排装置(诸如，过滤器)的热再生(thermal regeneration)期间氧化反应所需的温度范围的限制。对于较低的废气温度，并且因此通常对于较低的负荷，颗粒物减排装置的热再生减少并且不足。
当用于减少颗粒物的装置不进行热再生或仅以受限的方式进行热再生时，用于减少颗粒物的装置的性能将降低，并且需要以较短间隔采取维护措施。
颗粒物减排装置的再生通常基于碳基烟灰颗粒的氧化。
本发明的问题是要防止现有技术的缺点，并且尤其是在低发动机负荷时也要可靠地减少内燃发动机的废气中的颗粒排放。本发明的另一特别的问题是为不同的发动机负荷提供灵活且有效地减少颗粒排放。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种内燃发动机。该内燃发动机优选是二冲程发动机。该发动机尤其适合用于推进系统，例如，船只的推进系统。该内燃发动机包括至少两个气缸。两个气缸中的每个气缸包括燃烧室，并具有用于燃料的入口和用于废气的带有排气阀的出口。该发动机包括在燃烧室下游的至少一个分离装置。第一排气管线和第二排气管线连接到该至少一个分离装置。该至少一个分离装置被配置成将来自各个燃烧室的废气分离成用于第一组分排气管线的第一气流和用于第二组分排气管线的第二气流。用于减少颗粒物的装置布置在分离装置下游的第一组分排气管线中。第二组分排气管线和第一组分排气管线至少直到用于减少颗粒物的装置为止彼此分离开。
用于减少颗粒物的装置可以包括过滤器，诸如，深床(deep-bed)或壁流式(wall-flow)过滤器，以及用于氧化未燃烧的碳氢化合物和其它挥发性碳化合物的装置。
另外，第一选择性催化还原(SCR)反应器可以被布置在分离装置下游的第一组分排气管线中，尤其是在用于减少颗粒物的装置的下游。优选地，用于喷射诸如尿素溶液的还原剂的装置被布置在第一SCR反应器上游。
第一SCR反应器优选地具有的最大容量为至少两个气缸的满负荷出流量的80％或以下。优选地，第一SCR反应器具有的最大容量为至少两个气缸的满负荷出流量的60％或50％或以下。满负荷可以是内燃发动机提供最大的功率或扭矩的工作状态。如果减少能量供应导致功率或扭矩降低，则该工作状态称为部分负荷。满负荷可能是发动机的CMCR(合同最大持续功率)点。在一个实施方式中，通过使用期望的船速、期望的功率以及可选地期望的螺旋桨速度来计算满负荷(例如，CMCR)。
分离装置被配置成将废气分离成两个流。由于仅废气中的一部分废气被引导至第一SCR反应器，所以可以选择较小的SCR反应器。大型SCR反应器对发动机的构造施加了显著限制。大型SCR昂贵、难以集成到发动机中并导致燃料效率下降。由于仅废气中的一部分废气被引导通过SCR，所以可以节省空间和成本。
在二冲程发动机中，压缩充气、喷射燃料并且在气缸中燃烧混合物。从气缸中的燃烧产生的气体混合物在下文中被称为“燃烧气体”。燃烧气体还可以包括颗粒物。
扫气空气被用来将燃烧气体从燃烧室通过出口排出。扫气空气和燃烧气体的混合物通过气缸的出口排出，并且统称为“废气”。
由于扫气，来自气缸的热燃烧气体与较冷的扫气空气一起被推动通过出口。在扫气期间，扫气空气和燃烧气体混合。然而，废气具有随时间的温度梯度，因为在排出阶段期间，燃烧气体的浓度最初较高并且随时间下降。
换句话说，被引导通过出口的气体可以被分离成废气的相对较热的第一部分(即，主要是燃烧气体)和废气的相对较冷的第二部分(即，主要是扫气空气)。废气的第一部分包括大部分的颗粒物排放和氮氧化物。
发动机可以包括涡轮增压器。涡轮增压器可以被布置在第一组分排气管线和/或第二组分排气管线中。涡轮增压器可以被布置在用于减少颗粒物的装置下游。涡轮增压器可以被布置在第一SCR和/或第二SCR下游。在另选的实施方式中，涡轮增压器可以被布置在第二SCR上游。
分离装置也可以由布置在废气接收器之前的一个或两个或更多个阀形成。优选地，分离装置在每个燃烧室中包括至少一个、尤其是两个阀。阀可以是蝶阀或提升阀或任何其它合适的阀。分离装置也可以被布置在废气接收器之后但在涡轮增压器之前或在涡轮增压器之后。分离装置可以由多个阀形成。
在一个实施方式中，分离装置包括可控阀，该阀用于打开和关闭第一组分排气管线，以将废气分离成第一组分废气流和第二组分废气流。可控阀可以由控制器控制。控制器可以是机械的(即，发动机的凸轮轴)或者电子的。
分离装置被配置成将来自燃烧室的废气分离成分别用于第一组分排气管线和第二组分排气管线的第一气流和第二气流，其中，所述气流被顺序地排出。
分离装置的不同实施方式提供了第一废气流和第二废气流的简单且可靠的分离。
所述分离装置允许将废气的首先排出的具有相对更多的燃烧气体和因此具有较高温度的一部分废气与之后排出的具有相对更多的扫气空气和较低温度的一部分废气分离开。
在一个实施方式中，可控阀首先在燃烧室的排出阶段期间被打开，并且然后当扫气空气流过出口时关闭。在欧洲专利申请EP 2 151 569 A1中示出了这种分离装置的一种实施方式。
分离装置被配置成将来自燃烧室的废气分离成第一相对热的气流和第二相对冷的气流。优选地，相对热的气流用于第一组分排气管线。优选地，相对冷的气流用于第二组分排气管线。
换句话说，分离装置被配置成将来自燃烧室的废气分离成优选地用于第一组分排气管线的第一气流和优选地用于第二组分排气管线的第二气流，其中，第二气流的温度低于第一气流的温度。
分离装置可以通过将第一组分排气管线和第二组分排气管线的阀的打开和关闭进行定时来分离第一气流。在一个实施方式中，分离装置被配置成引导第一部分和第二部分，该第一部分首先从出口通过第一组分排气管线排出，该第二部分此后通过第二组分排气管线排出。
分离装置可以被配置成根据离开气缸的废气温度、根据曲柄角度、根据时间或根据气缸中的压力来设置允许流进入第一组分排气管线和第二成分排气管线的阀。
通常，在废气排出的第一阶段期间，废气的温度迅速升高到最大值，并且然后缓慢降低，气缸中的压力也是如此。
在第二阶段期间，从特定的时间点ts或特定的曲柄角度αs开始，当扫气空气已进入气缸时，气缸中的压力低于特定压力ps，并且排出的废气的温度具有低于特定温度Ts的温度。在该第二阶段期间，废气的温度例如可以下降到低于350℃，尤其是低于250℃。
该内燃发动机可以包括传感器，该传感器用于检测允许得出关于气缸中的废气的温度的结论的值，诸如，温度传感器、压力传感器、时间传感器或曲柄角度传感器。传感器优选地是快速反应、高速和/或快速测量传感器，使得在燃烧循环期间足够快地检测到测量值和测量值的变化。快速测量允许与预定的临界值进行持续的比较和/或及时改变分离装置的设置。
可以将该值与预定的特定值进行比较。如果达到特定值，则可以使分离装置进入新的状态，例如从其中废气被引导到第一组分排气管线而不是引导到第二组分排气管线中的第一状态进入到其中废气被引导到第二组分排气管线中而不是引导到第一组分排气管线中的第二状态。
内燃机可以包括控制单元，该控制单元用于操作分离装置，尤其是用于设置阀，尤其是根据传感器的测量和/或根据温度和/或允许得出关于废气的温度的结论的值(诸如，压力、时间或曲柄角度)。只要达到特定值(例如，特定温度Ts、特定压力ps、特定时间点ts或特定曲柄角度αs)，控制单元就可以改变分离装置的设置。
特定值是预定的，并且可以提供给或可以存储在控制单元中。
特定值可能取决于负荷。具有取决于负荷的特定值的映射可以被存储(deposited)以供控制单元使用。
控制单元可以被适配成获取测量值。
控制单元可以被适配成接收和/或读取和/或存储预定值。
控制单元可以被适配成将获取的值与预定值进行比较。
用于设置分离装置(尤其是阀)的控制单元，可以被配置成根据负荷来操作分离装置。对于预定的负荷范围，控制单元可以如上所述设置分离装置。
因此，仅温度高于某个临界值的废气才进入用于减少颗粒物的装置。
废气的第一且较热的部分具有相对较高的颗粒物浓度，而第二且较冷的部分则相对较清洁。
流过用于减少颗粒物的装置的废气的较高的总体温度增加了颗粒的未燃烧组分的氧化的可能性。这对于低发动机负荷特别有利，在低发动机负荷中，废气中的至少一部分废气的温度对于颗粒物的氧化反应而言太低。
通常，在较高的负荷下，当废气的平均温度较高时，与较低的负荷相比，更多的废气可以被引导通过第一组分排气管线。
附加地或另选地，可以存在预定的负荷范围，对于该负荷范围，或者仅允许用于第一组分排气管线的第一气流、或者仅允许用于第二组分排气管线的第二气流、或者同时允许用于第一组分排气管线和第二组分排气管线的第一气流和第二气流。
发动机可以包括废气再循环(EGR)。EGR可以连接到内燃室的入口和内燃室的出口。
在一个实施方式中，发动机包括用于收集气缸的废气的废气接收器。分离装置可以被布置在废气接收器上游。由此，可以在废气流的组分(例如，燃烧气体和扫气空气)在废气接收器中均匀混合之前分离废气。
废气接收器可以被布置在第二组分排气管线中。
分离装置可以被布置在废气接收器下游。
在一个优选的实施方式中，至少一个分离装置、优选地每个分离装置包括多个阀。分离装置可以包括两个或四个阀。在一个实施方式中，使用四个阀中的两个阀来将第一组分废气流转移到第二组分排气管线中。另外两个阀用于将第二组分废气流转移到第二组分排气管线中。
在进一步的优选实施方式中，三个或四个或更多个阀中的一个阀被适配成将废气中的第一部分废气转移到第一组分废气流中。另外两个或三个或更多个阀被适配成将废气转移到第二组分排气管线中。由此，可以尤其简单且有效地生成第一组分废气流和第二组分废气流。
在一个实施方式中，分离装置由至少两个气缸中的各个气缸的排气阀形成。在一个示例中，每个气缸可以包括多个排气阀。每个气缸的第一排气阀被适配成打开第一组分排气管线，并且第二排气阀被适配成打开第二组分排气管线。在进一步的示例中，每个气缸包括用于各个组分排气管线的两个阀。更进一步地，每个出口可以包括四个排气阀。在这些优选实施方式中，分离装置由排气阀形成，以提供紧凑的装置。
附加地或另选地，分离装置可包括一个或两个或四个或更多个阀，例如，出口下游的蝶阀或排气阀。
在一个实施方式中，发动机包括SCR反应器，该SCR反应器可以被布置在第二组分排气管线中。第二组分排气管线可以被布置在废气接收器下游。
优选地，用于喷射诸如尿素溶液的还原剂的装置被布置在SCR反应器上游。
布置在第二组分排气管线中的第二SCR反应器可以具有比布置在第一组分排气管线中的第一SCR反应器更大的最大容量。
在一个实施方式中，第二组分排气管线包括SCR管和旁通管，该SCR管和旁通管优选地是平行的。第二SCR反应器可以被布置在SCR管中。第二组分排气管线包括至少一个阀，优选地两个阀，用于将废气引导到SCR反应器和/或旁通管中。此外，发动机可以包括被适配成致动阀的控制器，使得废气被引导到第二SCR反应器或通过旁通管或通过两者。
旁通管允许发动机的高燃料效率工作模式。因此，取决于期望的工作模式，即在高/低负荷下的燃料效率或排放减少，操作员可以选择将废气引导通过哪个管/组分排气管线。关于所示出的本发明的实施方式描述了工作模式的示例。
在一个实施方式中，第一组分排气管线包括加热元件，该加热元件设置在用于减少颗粒物的装置上游。
用于减少颗粒物的装置本身可以包括或可以连接到加热装置，以将废气加热到对于热再生足够的温度。
用于减少颗粒物，特别是用于热再生的足够温度(最低连续工作温度)可以为500℃。
本发明的进一步的方面涉及用于减少内燃发动机的颗粒物排放的方法。优选地，发动机是如本文以上所述的内燃发动机。该方法包括以下步骤：
-在至少两个气缸中燃烧燃料，该气缸具有内燃室，该内燃室具有用于燃料的入口和用于废气的带有排气阀的出口；
-通过出口排出废气；
-利用分离装置在燃烧室下游将所有燃烧室的废气分离成第一废气流和第二废气流，其中，第一废气流由第一组分排气管线输送，并且第二废气流输送由第二组分排气管线输送，并且其中，两个排气管线均连接到至少一个分离装置；
-将第一组分排气管线中的第一废气流引导到用于减少颗粒物的装置；
-引导第二组分排气管线中的第二废气流，其中，第一排气管线和第二排气管线至少直到用于减少颗粒物的装置为止保持分离。
-使第一废气流在用于减少颗粒物的装置中反应，使得减少第一废气流中的颗粒物的量。
可以在燃烧循环的第一阶段期间排出第一废气流，并且可以在燃烧循环的第一阶段期间排出第二废气流。第一废气流具有第一温度，并且第二废气流具有第二温度，其中，第二温度低于第一温度。
第一废气流优选地具有足以使用于减少颗粒物的装置进行热再生的温度。
另外，可以将第一SCR反应器布置在第一组分排气管线中，该第一SCR反应器优选地具有的最大容量为至少两个气缸的满负荷出流量的80％或以下、优选地60％或50％或以下。
在该方法的优选实施方式中，该方法另外包括以下步骤：在用于减少颗粒物的装置上游加热第一废气流。
将首先从内燃室排出的一部分引导到第一组分排气管线中，并且将此后排出的一部分引导到第二组分排气管线中。首先排出的部分的温度高于之后排出的部分(第二部分)的温度。因此，提供了将废气分离成相对较热和相对较冷的废气流的简单方法。
内燃发动机可以包括新鲜空气供给装置，该新鲜空气供给装置用于将新鲜空气引导通过扫气空气接收器并通过冲洗孔(也称为扫气端口或入口端口)进入气缸。在燃烧循环结束时，新鲜空气可以用于将燃烧气体从气缸中冲出。在燃烧循环期间，存在第一阶段，在该第一阶段中主要排出燃烧气体，并且存在第二阶段，在该第二阶段中排出燃烧气体和新鲜扫气空气的混合物。在第一阶段期间排出的废气可以在第一组分排气管线中作为第一气流被引导。在第二阶段期间排出的废气可以在第二组分排气管线中作为第二气流被引导。
主要包括燃烧气体的第一气流通常具有高于包括燃烧气体和新鲜扫气空气的废气混合物的温度的温度，该废气混合物有规律地从气缸中排出。此外，在第一阶段期间排出的废气具有高浓度的颗粒物和高的NOx含量。由于第二气流包括燃烧空气和新鲜空气的混合物，所以第二气流通常具有比第一气流低的颗粒物浓度和NOx含量。
第二气流中的燃烧气体的百分比和/或颗粒物的浓度可以很低，以致与没有必要引导第二气流通过用于减少颗粒物的装置。
废气的温度可以在总排放时段期间保持在临界温度以上，使得几乎全部废气或全部废气被通过第一组分排气管线引导到用于减少颗粒物的装置。在总排放时段期间，废气可被引导通过用于减少颗粒物的装置。在这种情况下，第二废气流可以具有每秒接近或等于零升的值。
第一废气流相对较热，并且第二废气流相对较冷。如本文所述，相对较热是与另一废气流进行比较。例如，相对较热的第一废气流意味着其比第二废气流热。
在优选的实施方式中，该方法另外包括以下步骤：引导第二废气流部分地或全部通过旁通管，而不使第二组分气流部分地或全部反应。在优选的实施方式中，第二废气流和/或第一废气流被引导至涡轮增压器。
在一个实施方式中，第一流和/或第二流平行于涡轮增压器被引导。
在本发明的进一步的方面，提供了一种内燃发动机。该内燃发动机优选是二冲程发动机。该发动机尤其适合用于推进系统，例如，船只的推进系统。该内燃发动机包括至少两个气缸。两个气缸中的每个气缸包括燃烧室，并具有用于燃料的入口和用于废气的带有排气阀的出口。该发动机包括在燃烧室下游的至少一个分离装置。第一排气管线和第二排气管线连接到该至少一个分离装置。该至少一个分离装置被配置成将来自各个燃烧室的废气分离成例如用于第一组分排气管线的第一气流和例如用于第二组分排气管线的第二气流，其中，第二气流的温度低于第一气流的温度。
第一SCR反应器可以布置在第一组分排气管线中和/或第二SCR反应器可以布置在第二组分排气管线中。
分离装置可以被配置成允许将热废气引导到第一组分排气管线和/或第二组分排气管线中，并因此通过第一SCR反应器和/或第二SCR反应器。
具有高于500℃的温度的引导气体提供了SCR催化的再生。
因此，通过选择用于引导热废气的相应的第一组分排气管线或第二组分排气管线，分离装置允许所选择的SCR反应器的再生。
该分离装置允许SCR反应器进行再生，对于低负荷、当仅废气的主要包括燃烧气体的第一部分具有足够的再生温度时也允许SCR反应器进行再生。
附图说明
仅通过示例的方式，参照附图描述了本发明的非限制性实施方式，其中：
图1示出了根据本发明的第一示例的示意图，
图2示出了根据本发明的第二示例的示意图，
图3示出了根据本发明的第三示例的示意图。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的第一示例的示意图。内燃发动机1包括具有燃烧室3的气缸2。在燃烧室3的内部，设置有具有活塞杆25的活塞26。燃料通过燃料入口(未示出)被引导到燃烧室3中并在燃烧室3中燃烧。燃烧气体被引导通过出口5，该出口5包括单个排气阀6。利用扫气空气清除燃烧气体。在排气阀6之后，燃烧气体和扫气空气(统称为废气)被引导通过排气管29。
排气管29包括两个通道。第一通道用于引导废气中的一部分废气通过用于减少颗粒物的装置10。第二通道用于将废气中的其余废气引导到废气接收器11。
分离装置7被布置在排气管29中。分离装置7包括两个阀7a、7b，该两个阀7a、7b打开和关闭排气管29的两个通道。
内燃机1包括控制单元32，使得分离装置7被配置成将来自燃烧室3的废气分离成用于第一组分排气管线8的第一气流和用于第二组分排气管线9的随后的第二气流，其中，第二气流的温度低于第一气流的温度。
内燃机1包括传感器33，该传感器33用于检测允许得出关于废气的温度的结论的值，在这种情况下为温度传感器。
当废气的温度下降到预定值以下时，控制单元32如图所示提供打开阀7a和关闭阀7b。
只要废气的温度足够高，控制单元32就提供保持阀7a关闭并且保持阀7b打开，使得废气流被引导通过用于减少颗粒物的装置10并且使得能够热再生。
图2示出了二冲程十字头内燃发动机1的第二示例的示意图。发动机1包括图3的发动机的部件。
第一组分排气管线8连接到排气管29。所连接的第一组分排气管线8将废气中的一部分废气通过出口5引导至用于减少颗粒物的装置10，并进一步引导至第一SCR反应器28。第一SCR反应器28利用选择性催化还原来减少废气中的氮氧化物。
氮氧化物的还原是基于氮氧化物与氨的反应。通过在第一SCR反应器28上游利用尿素喷射器21喷射尿素来生成氨。气缸2的废气中的仅一部分废气被引导通过第一组分排气管线8。从气缸排出的废气可能具有对于用于减少颗粒物的装置10的热再生而言太低(诸如，低于400℃)的温度。为了无论如何都允许热再生，管线8可以另外包括加热元件16，该加热元件16设置在用于减少颗粒物的装置10和第一SCR反应器28的上游，并且可以设置在尿素喷射器21的下游。
在二冲程发动机1中，在排气阶段期间使用扫气空气以从燃烧室3排出燃烧气体。因此，废气包括扫气空气以及燃烧气体。由于燃烧，燃烧气体具有比扫气空气更高的温度。此外，燃烧气体中氮氧化物的浓度以及颗粒物的浓度比扫气空气中的更高。
如果燃烧气体和扫气空气混合，例如，在诸如废气歧管的废气接收器11中，则燃烧气体的温度降低。在低负荷下，该温度尤其低，这是因为燃料喷射小，燃烧气体的量少并且不能使颗粒物减排装置进行热再生。
因此，燃烧气体可以在低负荷下在气缸2的出口5处与扫气空气分离。分离的第一方法是通过关闭用于第二组分排气管线9的分离装置7的阀来打开排气管线8。在该配置中，废气完全被引导通过第一组分排气管线8。在较高的负荷下，分离装置7的两个阀(例如，蝶阀)都打开，并且大部分废气被引导通过第二组分排气管线9。
与图1所示的发动机不同，图2所示的发动机包括用于燃烧室3的两个排气阀6。尽管示出了两个排气阀，但是优选地使用一个或四个阀。
使用排气阀6来引导废气。首先，在排出燃烧气体的同时，用于第一组分排气管线8的排气阀打开，而用于仅第二组分排气管线9的排气阀关闭。在该配置中，废气可以被引导通过第一组分排气管线8。这可以通过关闭分离装置7的两个蝶阀来支持。扫气空气一到达出口5，就关闭用于第一组分排气管线8的排气阀6，并且打开第二组分排气管线9的排气阀。
由此，分离的部分被引导通过第一组分排气管线8，这允许可靠地在用于减少颗粒物的装置中减少颗粒物和在第一SCR反应器28中减少氮氧化物。另外，由于仅废气中的一部分废气被引导通过管线8，所以可以使用小型SCR反应器。具有最大容量为满负荷出流量的40％的SCR反应器28是足够的，这节省了空间。用于减少颗粒物的装置10可以包括反应器加热器27，以进一步调节反应器中的温度。
第二组分排气管线9通向废气接收器11。使废气从废气接收器11通过SCR管13或旁通管14。SCR管13和旁通管14均包括阀15。阀15可以独立地打开和关闭，使得使用旁通管14和/或SCR管13。SCR管13包括第二SCR反应器12。第二SCR反应器12被适配成比第一SCR反应器28更高的通过量(throughput)。第二SCR反应器12具有的最大容量为气缸2的满负荷出流量的至少60％。
尿素喷射器36布置在第二SCR反应器12的上游。
在一个实施方式中，第二SCR反应器12和第一SCR反应器28可以具有为至少两个气缸的满负荷出流量的至少100％的组合总容量。旁通管可以不包括SCR。
另外，SCR管13包括在SCR反应器12的下游的第二阀20。阀20防止回流到SCR管13中。
第一管线8和第二管线9(即旁通管14和SCR管13)通向涡轮增压器17，并且此后通向漏斗30(参见图3)。涡轮增压器17利用存储在废气中的能量吸入新鲜空气。由涡轮增压器17吸入的新鲜空气通过冷却器系统19和新鲜空气供给器18被引导至入口4。在入口4之后，新鲜空气被引导通过扫气空气接收器23并通过冲洗孔31进入气缸2。
除了在SCR反应器28、12中的氮氧化物还原外，还利用EGR清洁器24减少诸如颗粒和硫酸的排放。EGR管22连接到气缸2的出口5。EGR管22将废气引导至EGR清洁器24，并且在EGR清洁器24之后引导至燃烧室3中。EGR清洁器24可以包括洗涤器、冷却器和水雾捕集器。
如图1所示的发动机1允许不同的操作模式：
第一操作模式尤其适合于低负荷。在低负荷下，阀15和分离装置7被设置成使得第一组分排气管线8和旁通管14打开。SCR管13被关闭。包含燃烧气体的废气的第一部分被引导通过用于减少颗粒物的装置10和第一SCR反应器28，其中，减少了氮氧化物。废气的主要包括扫气空气的其余废气被引导通过旁通管14。尤其是，SCR反应器28也可以通过分离的旁通管线(未示出)被绕开(bypass)。
在第二操作模式中，废气仅被引导通过第二排气管线9，并且没有废气被引导通过第一排气管线8。在第二操作模式的变型中，废气仅被引导通过SCR管13和第二SCR反应器12。第二操作模式对应于现有技术中已知的发动机中的SCR反应器。
在第三操作模式中，废气仅被引导通过旁通管14，并且第一组分排气管线8以及SCR管13被关闭。在该操作模式中，用于减少颗粒物的装置10以及SCR 28和12被关闭。
图3示出了内燃发动机1的第三示例。发动机1的第三示例类似于第二示例。因此，附图标记指代类似的特征。然而，与第二示例相反，具有第二SCR反应器12的SCR管13和旁通管14布置在涡轮增压器17的下游。
发动机1包括气缸2。在气缸2的出口处，来自气缸2的废气被分离成第一流和第二流。第一流被引导通过第一组分排气管线8，并且第二流被引导通过第二组分排气管线9。第二组分排气管线9包括废气接收器11。如参照图2所示的组成第一组分排气管线8，第一组分排气管线8包括用于减少颗粒物的装置10和第一SCR反应器28，并且平行于废气接收器11。在第一SCR反应器28之后，并且在第二SCR反应器12和旁通管14之前，第一组分排气管线8合并到第二管线9中，并且所有气缸2的全部废气被引导通过涡轮增压器17。
在涡轮增压器17之后，第二组分排气管线9允许废气通过SCR管13被引导到第二SCR反应器12中或者通过旁通管14。此后，废气可以通过漏斗30释放。在一个变型中，第二SCR反应器12和旁通管14可以布置在涡轮增压器17的上游。
以上关于图2概述的操作模式也可以用在图3所示的实施方式中。

Claims (17)

1.一种内燃发动机，优选地为二冲程发动机(1)，尤其是用于推进系统的内燃发动机，所述内燃发动机包括：
-至少两个气缸(2)，所述至少两个气缸(2)中的每个气缸包括燃烧室(3)，所述燃烧室(3)具有用于燃料的入口和用于废气的带有排气阀(6)的出口(5)，
-其中，所述发动机包括在所述燃烧室(3)下游的至少一个分离装置(7)，
-其中，第一组分排气管线(8)和第二组分排气管线(9)连接到所述至少一个分离装置(7)，
-其中，所述至少一个分离装置(7)被配置成将来自每个燃烧室(3)的所述废气分离成用于所述第一组分排气管线(8)的第一气流和用于所述第二组分排气管线(9)的第二气流，并且
-其中，用于减少颗粒物的装置(10)被布置在所述分离装置(7)下游的所述第一组分排气管线(8)中，
-所述第二组分排气管线(9)和所述第一组分排气管线(8)至少直到所述用于减少颗粒物的装置(10)为止彼此分离开，
其特征在于，所述分离装置(7)被配置成将来自所述燃烧室(3)的所述废气分离成：在燃烧循环的第一阶段期间排出的第一气流，优选地用于所述第一组分排气管线(8)；以及在所述燃烧循环的第二阶段期间排出的随后的第二气流，优选地用于所述第二组分排气管线(9)，其中，所述第二气流的温度低于所述第一气流的温度。
2.根据权利要求1所述的内燃发动机，其特征在于，所述分离装置(7)包括可控阀，尤其是蝶阀，所述可控阀用于打开和关闭所述第一组分排气管线，以将所述废气分离成第一组分废气流和第二组分废气流。
3.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述发动机包括用于收集所述气缸的所述废气的废气接收器(11)，并且其中，所述至少一个分离装置(7)被布置在所述废气接收器(11)的上游。
4.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述分离装置(7)由所述至少两个气缸(2)中的每个气缸的所述排气阀形成。
5.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，至少一个分离装置(7)、优选地每个分离装置(7)包括用于相应的燃烧室(3)的多个阀、优选地两个阀或四个阀，以将所述废气分离成所述第一组分废气流和所述第二组分废气流。
6.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机包括传感器，所述传感器用于检测允许得出关于所述气缸中的所述废气的所述温度的结论的值，诸如温度传感器、压力传感器、时间传感器或曲柄角度传感器。
7.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述发动机(1)包括至少一个SCR反应器(12)，所述SCR反应器(12)优选地被布置在所述第二组分排气管线(9)中，优选地被布置在所述废气接收器(11)的下游。
8.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其中，所述内燃机包括用于操作所述分离装置的控制单元(32)。
9.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述第一组分排气管线(8)包括设置在所述用于减少颗粒物的装置(10)上游的加热元件(16)。
10.根据前述权利要求中的一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述第二组分排气管线包括SCR管(13)和旁通管(14)，其中，SCR反应器(12)被布置在所述SCR管中，并且其中，所述第二组分排气管线包括用于将所述废气引导到所述SCR反应器(12)和/或所述旁通管(14)中的至少一个阀(15)、优选地两个阀(15)。
11.根据权利要求10所述的内燃发动机，其中，用于喷射诸如尿素溶液的还原剂的装置被布置在所述SCR反应器(28、12)的上游。
12.一种用于减少颗粒排放和使内燃发动机的用于减少颗粒物的装置进行热再生的方法，所述内燃发动机优选地是根据权利要求1至11中的任一项所述的内燃发动机，所述方法包括以下步骤：
-在至少两个气缸(2)中燃烧燃料，所述气缸(2)具有内燃室(3)，所述内燃室(3)具有用于燃料的入口和用于废气的带有排气阀(6)的出口(5)；
-通过所述出口(5)排出废气；
-操作至少一个分离装置(7)，其中，在燃烧循环的第一阶段期间排出的第一废气流由第一组分排气管线(8)输送，并且在所述燃烧循环的第二阶段期间排出的随后的第二废气流由第二组分排气管线(9)输送，并且其中，所述第一组分排气管线(8)和第二组分排气管线(9)均连接到所述至少一个分离装置(7)；
-将所述第一组分排气管线(8)中的所述第一废气流引导至用于减少颗粒物的装置(10)；
-引导所述第二组分排气管线(9)中的所述第二废气流，其中，所述第一组分排气管线和所述第二组分排气管线至少直到所述用于减少颗粒物的装置(10)为止保持分离，其中，所述第一废气流具有第一温度，并且所述第二废气流具有第二温度，其中，所述第二温度低于所述第一温度；
-在所述用于减少颗粒物的装置中清洁所述第一废气流，使得减少颗粒物的量。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，在分离步骤中，将首先从所述内燃室排出的部分引导到所述第一组分排气管线(8)中，并且将此后排出的部分引导到所述第二组分排气管线(9)中。
14.根据权利要求12至13中的一项所述的方法，所述方法另外包括以下步骤：
-在所述用于减少颗粒物的装置(10)的上游加热所述第一废气流，以使所述用于减少颗粒物的装置(10)进行热再生。
15.根据权利要求12至14中的一项所述的方法，所述方法另外包括以下步骤：
-引导第二废气组分流通过所述第二组分排气管线(9)，优选地引导到SCR反应器(12)；
-优选地，使所述第二废气组分流在所述SCR反应器(12)中反应。
16.根据权利要求12至15中的一项所述的方法，其中，在所述SCR反应器(12、28)的上游喷射还原剂。
17.根据权利要求12至16中的一项所述的方法，所述方法包括以下步骤：检测允许得出关于所述气缸中的所述废气的所述温度的结论的值，并且优选地根据所检测到的值来操作所述分离装置。
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