Способ и устройство для обессеривания потока рециркуляции отработанных газов

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагаются способ и устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону (8), причем для обессеривания в возвратном потоке (7'') отработанных газов используется аммиак, и причем от потока (2) отработанных газов из двигателя (1) внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток (7, 17) отработанных газов. В ответвленный от потока (2) отработанных газов частичный поток (7) отработанных газов подается по меньшей мере один отщепляющий аммиак реагент (12), и нагруженный таким образом частичный поток (7') отработанных газов частично подается в качестве возвратного потока (7'') отработанных газов на воздухозаборную сторону (8) и частично в качестве частичного потока (9) для дополнительной обработки в систему обработки отработанных газов. Подаваемое на воздухозаборную сторону (8) количество возвратного потока отработанных газов и подводимое в систему обработки отработанных газов количество частичного потока (9) для дополнительной обработки с помощью управляющего и/или регулирующего устройства задаются и/или варьируются в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, который определяется соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя (1) внутреннего сгорания. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу обессеривания потока рециркуляции отработанных газов в двигателе внутреннего сгорания согласно ограничительной части пункта 1 формулы, а также к устройству для осуществления способа согласно ограничительной части пункта 11 формулы.

Рециркуляция отработанных газов применяется в двигателях внутреннего сгорания для снижения выбросов NOx, причем существует такая проблема, что при применении горючего с высоким содержанием серы образуется диоксид серы, и внутри охлажденной системы рециркуляции отработанных газов возникает серная кислота и/или сернистая кислота, которые ведут к сильной коррозии деталей двигателя, таких как трубопровод наддувочного воздуха, впускные клапаны, гильзы цилиндров, и т.д.

В техническом плане отработанные газы обычно подвергаются обессериванию путем добавления СаОН или СаО, и последующим образованием сульфата кальция (DE000003603365С2). Правда, их добавление в трубопровод системы рециркуляции отработанных газов (AGR) затруднительно, так как СаО, СаОН и образующийся СаSO4 оказывают относительно сильное абразивное действие, которое ведет к интенсивному износу гильз цилиндров.

Возможно также обессеривание с помощью NH3 с образованием сульфата аммония (DE 3636554 А1), правда, вследствие высокой стоимости используемого NH3 и дорогостоящего технологического процесса не реализовано:

2NH3 + SO3 + H2O → (NH4)2SO4;

NH3 + SO3 + H2O → (NH4)HSO4.

Так, при этом использовании отработанный газ должен быть охлажден до температур ниже 300°С, предпочтительно до температур ниже 100°С, так как свыше этого сульфат аммония, соответственно, гидросульфат аммония опять разлагаются или же вообще не образуются.

С другой стороны, в условиях селективного каталитического восстановления (сокращенно называемого SCR-способом) существует возможность с помощью NH3 каталитическим путем снизить количество оксида азота ниже по потоку относительно двигателя внутреннего сгорания. В автомобилях вместо NH3 по большей части используется мочевина, которая в горячих отработанных газах выделяет NH3. Это разложение может быть интенсифицировано применением так называемого катализатора гидролиза, как, например, описано в DE 4038054.

Кроме того, из ЕР 1052009 известен способ, в котором разложение мочевины производится в частичном потоке.

В принципе, имеется возможность обогащать поток отработанных газов в системе рециркуляции отработанных газов аммиаком (NH3), чтобы снизить выбросы оксида азота согласно следующему уравнению в условиях так называемого «селективного некаталитического восстановления» (SNCR):

2NH3 + 2NO + O2 → 2N2 + 3H2O.

В отличие от каталитического SCR-способа, при котором конверсия NOx достигает свыше 95%, вследствие плохой селективности этой реакции возможна только конверсия от 15 до 25%.

Из DE 10357402 А1 известен способ эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, который имеет установку для очистки отработанных газов с катализатором образования аммиака. В потоке отработанных газов, подаваемом из двигателя внутреннего сгорания к турбине работающего на отработанных газах турбокомпрессора, с помощью катализатора образования аммиака создается аммиак. От обогащенного аммиаком потока отработанных газов перед турбиной работающего на отработанных газах турбокомпрессора ответвляется частичный поток отработанных газов, который в качестве возвратного потока отработанных газов подается на воздухозаборную сторону двигателя внутреннего сгорания. С помощью предусмотренного дроссельного клапана можно регулировать возвратный поток отработанных газов, однако не предусматривается никакого целенаправленного подведения аммиака в возвратный поток отработанных газов, и тем самым никакого корректирования количества NH3, необходимого для оптимального обессеривания возвращаемого в рециркуляцию потока отработанных газов. Это ведет к тому, что концентрация NH3 в системе рециркуляции отработанных газов соответствует концентрации NH3 перед SCR-катализаторами. Кроме того, при топливах с высоким содержанием серы возникает дополнительная проблема: прежде чем поток отработанных газов может быть введен в приточный воздух, он должен быть охлажден, поскольку в противном случае это может привести к повышенным выбросам NOx, снижению мощности, и в худшем случае к повреждению двигателя. Правда, на необходимых для этого охладителях при снижении температуры до менее, чем около 300°С, и в присутствии аммиака это обусловливает выделение сульфата аммония или, соответственно, гидросульфата аммония, которое ведет к забиванию охладителя.

Из WO 2012/096123 А1 известен двигатель внутреннего сгорания, эксплуатируемый с NH3, в котором ниже по потоку относительно турбины турбокомпрессора от потока отработанных газов ответвляется возвратный поток отработанных газов к воздухозаборной стороне компрессора турбонагнетателя. При этом в возвратный поток отработанных газов впрыскивается водный раствор аммиака. Этим выполняются две задачи: во-первых, благодаря этому циркуляционный поток отработанных газов охлаждается, во-вторых, аммиак в камере сгорания реагирует с образующимся там монооксидом азота в условиях уже описанного выше «селективного некаталитического восстановления» (SNCR) с образованием азота. В результате сочетания обоих действий, а именно, охлаждения отработанных газов и сокращения количества монооксида азота благодаря NH3, отчасти различающиеся требования могут варьировать не независимо друг от друга, не говоря уже о том, что проявляется дополнительное, независимое действие, такое как обессеривание в результате образования соли аммония.

Для обоих способов является общим то, что они не работают с веществами, которые являются прекурсорами аммиака, такими как мочевина, формиат гуанидиния, циануровая кислота или формиат аммония. Обоснование тому состоит в высокой степени коррозионной активности соединений и, соответственно, образующихся из них продуктов, таких как изоциановая кислота и муравьиная кислота.

Кроме того, из JP 2009-85011 А известен способ, в котором, в зависимости от измеренного на стороне впуска значения рН, при необходимости формируется NH3 и вводится на воздухозаборной стороне, чтобы регулировать величину рН.

В основу изобретения положена задача создания способа обработки отработанных газов в двигателе внутреннего сгорания, с помощью которого может быть выполнено по возможности экономичное обессеривание.

Решение этой задачи получено с помощью признаков пункта 1 формулы. Особенно предпочтительные усовершенствования изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы.

Согласно отличительной части пункта 1 формулы, в частичный поток отработанных газов, ответвляемый от потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, вводится по меньшей мере один отщепляющий аммиак реактант, и нагруженный таким образом частичный поток отработанных газов подается частично как возвратный поток отработанных газов на воздухозаборную сторону, и частично в качестве частичного потока для дополнительной обработки в систему обработки (нейтрализации) отработанных газов, причем подаваемое на воздухозаборную сторону количество возвратного потока отработанных газов, и количество частичного потока для дополнительной обработки, подводимого в систему обработки отработанных газов, задают и/или варьируют в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, который определяется соответствующий эксплуатационной ситуацией двигателя внутреннего сгорания. В результате введения аммиака в ответвленный частичный поток отработанных газов может быть проведено обессеривание возвратного потока отработанных газов при введении сравнительно малого количества аммиака, и тем самым соответственно экономично. Это происходит, как уже было описано выше, вследствие образования сульфата аммония:

2NH3 + SO3 + H2O → (NH4)2SO4.

Вопреки уровню техники, количество NH3, подводимое в систему рециркуляции отработанных газов, соответственно, на воздухозаборную сторону, может быть приспособлено к необходимой для обессеривания потребности путем вариации количества частичного потока отработанных газов, в который добавлен NH3 и который подводится в систему рециркуляции отработанных газов, соответственно, на воздухозаборную сторону и в систему обработки отработанных газов. Поскольку концентрация оксидов серы в отработанном газе обычно является более низкой, чем концентрация оксида азота, это значит, что концентрация NH3 перед входом в камеру сгорания устанавливается более низкой, чем концентрация NOx, но большей или равной концентрации SOx.

Дополнительное преимущество способа по сравнению с уровнем техники состоит в том, что могут быть использованы не только аммиак, но и его предшественники, такие как мочевина, формиат гуанидиния (GUFO), циануровая кислота или формиат аммония, поскольку преобладающие выше по потоку относительно турбонагнетателя высокие температуры благоприятствуют выделению NH3. Это может быть дополнительно улучшено применением катализаторов ниже по потоку относительно места введения отщепляющих аммиак реактантов. В случае мочевины, циануровой кислоты и формиата аммония предлагаются катализаторы, содержащие оксид титана, и/или оксид кремния, и/или оксид железа, и/или оксид вольфрама, и/или оксид алюминия, и/или оксид ванадия, и/или цеолит, и в случае GUFO содержащие золото.

Частичный поток отработанных газов в принципе может быть ответвлен ниже по потоку относительно турбины работающего на отработанных газах турбонагнетателя. Однако особенно предпочтительным является вариант исполнения, в котором частичный поток отработанных газов в двигателе внутреннего сгорания с наддувом от работающего на отработанных газах турбонагнетателя отводится выше по потоку относительно турбины работающего на отработанных газах турбонагнетателя. Этот отбор на высоконапорной стороне турбонагнетателя позволяет обеспечить простую общую конструкцию, так как вследствие разности давлений, как правило, можно отказаться от транспортирующих устройств для содержащего NH3 потока отработанных газов.

Введение содержащего аммиак частичного потока в возвратный поток отработанных газов или в приточный воздух целесообразно выполняется ниже по потоку относительно охладителя отработанных газов, соответственно, при двигателях внутреннего сгорания с наддувом, ниже по потоку относительно охладителя наддувочного воздуха. Тем самым можно, в отличие от уровня техники, избежать забивания охладителя сульфатом аммония.

Первый частичный поток отработанных газов предпочтительно разделяется на возвратный поток отработанных газов и используемый для каталитического восстановления второй частичный поток отработанных газов, причем второй частичный поток отработанных газов подается в поток отработанных газов, направляемый в SCR-катализатор. Этим путем аммиак, добавленный в первый ответвленный частичный поток отработанных газов, также может быть пропорционально использован для селективного каталитического восстановления в SCR-катализаторе.

Система рециркуляции отработанных газов также может работать таким образом, что на воздухозаборной стороне (сторона свежего воздуха) двигателя внутреннего сгорания подается ответвленный ниже по потоку относительно SCR-катализатора дополнительный частичный поток отработанных газов. Путем дросселирования различных ответвленных частичных потоков отработанных газов можно проводить целенаправленную рециркуляцию отработанных газов, при которой обеспечивается обессеривание возвратного потока отработанных газов.

Подведение содержащего аммиак частичного потока на воздухозаборную сторону, соответственно, в систему рециркуляции отработанных газов, предпочтительно производится ниже по потоку относительно одного или многих охладителя(-лей) на воздухозаборной стороне или, соответственно, на стороне рециркуляции отработанных газов. Если этот отдельный охладитель отсутствует и функционально скомбинирован с охладителем наддувочного воздуха, то есть наддувочный воздух и система рециркуляции отработанных газов объединяются выше по потоку относительно охладителя наддувочного воздуха, то подведение содержащего аммиак частичного потока выполняется опять же ниже по потоку относительно этого охладителя.

На воздухозаборную сторону двигателя внутреннего сгорания может подводиться третий частичный поток отработанных газов, ответвленный выше по потоку относительно турбины работающего на отработанных газах турбонагнетателя. Этот третий частичный поток отработанных газов с помощью теплообменника предпочтительно охлаждается до подходящей температуры отработанных газов.

Дросселирование частичных потоков отработанных газов и/или подаваемого в SCR-катализатор второго частичного потока отработанных газов предпочтительно исполняется в зависимости от эксплуатационных параметров всей системы в целом. Тем самым получаются оптимальные условия работы как для требуемого обессеривания, так и для проводимого селективного каталитического восстановления. При этом в особенности предпочтительно, когда подводимое количество NH3 также регулируется в зависимости от эксплуатационных параметров всей системы в целом.

Кроме того, в основу изобретения положена задача создания устройства для обессеривания возвратного потока отработанных газов в двигателе внутреннего сгорания, с помощью которого может быть осуществлен, в частности, соответствующий изобретению способ.

Решение поставленной в отношении устройства задачи обеспечивается с помощью признаков пункте 1 формулы. В особенности предпочтительные усовершенствования соответствующего изобретению устройства раскрыты в зависимых пунктах формулы.

Согласно отличительной части пункта 11 формулы предусматривается, что от трубопровода для отработанных газов, ведущего от двигателя внутреннего сгорания к системе обработки отработанных газов, ответвляется первый отводной трубопровод, который возвращает первый частичный поток отработанных газов как содержащий аммиак возвратный поток отработанных газов на воздухозаборную сторону, соответственно, в рециркуляцию отработавшего газа двигателя внутреннего сгорания, причем первый отводной трубопровод соединен с подающим устройством для подачи по меньшей мере одного отщепляющего аммиак реактанта. Кроме того, предполагается, что предусмотрен ответвленный от первого отводного трубопровода второй отводной трубопровод, который возвращает часть первого частичного потока отработанных газов для дополнительной обработки отработанных газов в систему обработки отработанных газов, причем предусмотрено управляющее и/или регулирующее устройство, которое задает и/или варьирует количество возвратного потока отработанных газов, подводимое на воздухозаборную сторону, и количество обрабатываемого частичного потока отработанных газов, подаваемого в систему обработки отработанных газов, в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, определяемого конкретной эксплуатационной ситуацией двигателя внутреннего сгорания. Тем самым здесь разложение восстановителя преимущественно происходит параллельно работающему на отработанных газах турбонагнетателю, где имеется высокая концентрация аммиака. Преобладающий здесь высокий уровень давления обеспечивает то, что, как правило, дополнительные подающие устройства не требуются.

Кроме того, предпочтительно, когда от ведущего к турбине трубопровода для отработанных газов ответвляется третий отводной трубопровод, который присоединен через теплообменник к трубопроводу для свежего воздуха двигателя внутреннего сгорания. Тем самым дополнительный, имеющий пониженную температуру возвратный поток отработанных газов может быть подведен на воздухозаборную сторону двигателя внутреннего сгорания. При этом к трубопроводу для свежего воздуха могут быть присоединены высоконапорная сторона (сторона высокого давления) компрессора турбонагнетателя и первый отводной трубопровод.

Чтобы иметь возможность обеспечивать зависимое от эксплуатационных параметров оптимирования регулирование газовых потоков, предпочтительно до и после ответвляющегося от первого отводного трубопровода второго отводного трубопровода в первом отводном трубопроводе размещены регулируемые дроссельные устройства.

Понятие «воздухозаборная сторона» здесь должно определенно пониматься в самом широком смысле, и, разумеется, должно включать не только подачу возвратного потока отработанных газов в поток свежего воздуха, но и, разумеется, возможность подачи к одному или многим из притекающих или возвратных на воздухозаборную сторону потоков веществ, в частности, определенно также подачи в возвратный поток отработанных газов устройства рециркуляции отработанных газов.

Далее изобретение разъясняется подробнее с помощью представленных в чертеже примеров осуществления.

Как показано:

Фиг. 1 представляет двигатель внутреннего сгорания с системой рециркуляции отработанных газов, в которой подача содержащего NH3 потока отработанных газов производится на стороне всасывания компрессора,

Фиг. 2 представляет двигатель внутреннего сгорания с системой рециркуляции отработанных газов, в которой содержащий NH3 поток отработанных газов подается на воздухозаборную сторону ниже по потоку после компрессора двигателя внутреннего сгорания, и

Фиг. 3 представляет двигатель внутреннего сгорания с системой рециркуляции отработанных газов, в которой подача содержащего NH3 потока отработанных газов производится на напорную сторону компрессора.

Схематическое изображение в Фиг. 1 показывает двигатель 1 внутреннего сгорания, поток отработанных газов которого через трубопровод 2 для отработанных газов подается в турбину 3 турбонагнетателя 4. Турбина 3 приводит в действие компрессор 5 турбонагнетателя 4, через который воздух по трубопроводу 6 для свежего воздуха подается в двигатель 1 внутреннего сгорания.

От трубопровода 2 для отработанных газов через первый отводной трубопровод 7а ответвляется первый частичный поток 7 отработанных газов, который частично, еще описываемым путем, в качестве нагруженного аммиаком возвратного потока 7'' отработанных газов, на стороне 8а всасывания компрессора 5 примешивается в засасываемый воздух. От первого отводного трубопровода 7а ответвляется второй отводной трубопровод 9а, через который второй частичный поток 9 отработанных газов подается в ведущий к SCR-катализатору 10 трубопровод 11 для отработанных газов. Через трубопровод 11 для отработанных газов в SCR-катализатор 10 подается основной поток отработанных газов двигателя 1 внутреннего сгорания.

Через нагнетательный трубопровод 12 в первый частичный поток 7 отработанных газов подводится NH3 в количестве, необходимом для обессеривания возвратного потока 7'' отработанных газов. Кроме того, ответвленные частичные потоки с помощью дроссельных устройств 13-15 управляются и, соответственно, регулируются в зависимости от эксплуатационных параметров всей системы в целом. В представленном примере исполнения для этого установлены дроссельные устройства 14 и 15 как дроссельные устройства, регулируемые и/или управляемые с помощью управляющего и/или регулирующего устройства (не изображено). Подводимое количество NH3 и дросселирование частичных потоков в различных отводных трубопроводах могут регулироваться в зависимости от содержания серы в топливе, от соотношения «воздух/топливо», и также от количества отработанных газов, подводимых на воздухозаборную сторону (сторона свежего воздуха) 8 двигателя 1 внутреннего сгорания. К управлению также могут быть привлечены дополнительные параметры всей системы, чтобы достигнуть оптимального обессеривания возвращаемого в двигатель 1 внутреннего сгорания потока отработанных газов, что далее еще будет обстоятельно разъяснено и представлено.

В Фиг. 1 изображен еще один дополнительный отводной трубопровод 16а, через который ниже по потоку относительно SCR-катализатора 10 производится дополнительная рециркуляция (возврат) частичного потока отработанных газов на воздухозаборную сторону 8 двигателя 1 внутреннего сгорания, а именно, предпочтительно управляемый и/или дросселируемый с помощью дроссельного устройства 24, связанного с управляющим и/или регулирующим устройством.

Фиг. 3 показывает подобную конструкцию, как в Фиг. 1. Но в отличие от нее, здесь нагруженный аммиаком частичный поток 7’ подается на воздухозаборную сторону 8 лишь ниже по потоку относительно охладителя 21 наддувочного воздуха, который подсоединен ниже по потоку относительно компрессора 5 в трубопроводе 6 для приточного воздуха. В результате этого должно быть предотвращено забивание (блокирование) охладителя 21 наддувочного воздуха сульфатом аммония.

В приведенном на Фиг. 2 примере исполнения двигатель 1 внутреннего сгорания присоединен к трубопроводу 2 для отработанных газов, который приводит в действие турбину 3 турбонагнетателя 4. Компрессор 5 турбонагнетателя 4 засасывает воздух и подает его на воздухозаборную сторону двигателя 1 внутреннего сгорания через трубопровод 6 для свежего воздуха.

От трубопровода 2 для отработанных газов ответвляется третий отводной трубопровод 17а, через который третий частичный поток 17 отработанных газов подается на воздухозаборной стороне в трубопровод 6 для свежего воздуха. С помощью теплообменника 18 этот третий частичный поток 17 отработанных газов охлаждается до надлежащей температуры. Объединение нагруженного аммиаком возвратного потока 7'' отработанных газов с системой рециркуляции отработанных газов, соответственно, трубопроводом 6 для свежего воздуха производится ниже по потоку относительно теплообменника 18, чтобы предотвратить забивание охладителя, соответственно, теплообменника 18 сульфатом аммония.

Первый частичный поток 7 отработанных газов, который ответвляется от трубопровода 2 для отработанных газов через первый отводной трубопровод 7а, поступает по нему на воздухозаборную сторону 8 двигателя 1 внутреннего сгорания. Остальная часть первого частичного потока 7 отработанных газов в виде нагруженного аммиаком частичного потока 7’ отработанных газов через второй отводной трубопровод 9 поступает в систему обработки отработанных газов, которая здесь, например, включает SCR-катализатор 10. Кроме того, в первом отводном трубопроводе 7а может быть использован катализатор 19 для разложения отщепляющих аммиак реактантов, чтобы стимулировать высвобождение NH3 и предотвращать образование нежелательных коррозионно-агрессивных продуктов реакции.

Чтобы регулировать долю NH3, содержащуюся в системе рециркуляции (возврата) отработанных газов, может регулироваться и, соответственно, управляться подача NH3 с помощью ранее уже упомянутого или отдельного управляющего и/или регулирующего устройства. Кроме того, предпочтительно предусматриваются управляемые и, соответственно, регулируемые дроссельные устройства 20, 22 и 23, чтобы управлять величиной расхода потока в различных газопроводах и, соответственно, регулировать ее. Тем самым можно эксплуатировать, соответственно, регулировать, соответственно, управлять отдельные компоненты всей системы, состоящей из рециркуляции отработанных газов, обессеривания и SCR-катализатора, независимо друг от друга. В принципе при этом действительно следующее:

Подаваемые в рециркуляцию отработанных газов, соответственно, на воздухозаборную сторону количества NH3 и/или подводимые в рециркуляцию отработанных газов, соответственно, на воздухозаборную сторону количества частичных потоков, зависят от следующих факторов и варьируют посредством соответствующих управляющих устройств:

- содержание серы в топливе;

- соотношение «воздух/топливо»;

- давление наддува;

- влажность воздуха;

- возвратное количество отработанных газов (AGR-отношение),

тогда как рециркуляция отработанных газов зависит от:

- заданного (т.е. номинального) содержания NOx до каталитической конверсии;

- заданного (номинального) значения содержания сажи;

- соотношения «воздух/топливо»,

и на SCR-реакцию влияют следующие величины:

- уровень выбросов NOx до каталитической конверсии;

- заданная (номинальная) концентрация NOx;

- температура SCR-катализатора.

Результатом этого является, например, то, что вводимое через нагнетательный трубопровод 12 количество реактанта получается из суммы количеств NH3, необходимых для обессеривания рециркулирующих отработанных газов и для SCR-реакции. При этом подводимое количество NH3, как правило, получается по меньшей мере по четырем из вышеуказанных величин.

Подразделение этого количества на необходимые частичные количества для частичных систем SCR- и обессеривания получается с привлечением размещенных в частичных потоках дроссельных устройств, то есть в представленных примерах исполнения с помощью дроссельных устройств 13, 14, 15, 20, 22, 23 и 24.

1. Способ обессеривания потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону (8), причем для обессеривания в возвратном потоке (7'') отработанных газов используется аммиак, и причем от потока (2) отработанных газов из двигателя (1) внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток (7, 17) отработанных газов, отличающийся тем, что в ответвленный от потока (2) отработанных газов двигателя (1) внутреннего сгорания частичный поток (7) отработанных газов подают по меньшей мере один отщепляющий аммиак реактант (12), и нагруженный таким образом частичный поток (7') отработанных газов частично подают в качестве возвратного потока (7'') отработанных газов на воздухозаборную сторону (8) и частично в качестве частичного потока (9) для дополнительной обработки в систему обработки отработанных газов, причем подаваемое на воздухозаборную сторону (8) количество возвратных отработанных газов и подводимое в систему обработки отработанных газов количество частичного потока (9) для дополнительной обработки задают и/или варьируют в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, определяемого соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя (1) внутреннего сгорания.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что частичный поток (7) отработанных газов в двигателе (1) внутреннего сгорания с наддувом от работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4) ответвляют выше по потоку относительно турбины (3) работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4).

3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ответвленный от потока (2) отработанных газов двигателя (1) внутреннего сгорания нагруженный аммиаком частичный поток (7') отработанных газов разделяют на возвратный поток (7'') отработанных газов и используемый для каталитического восстановления второй частичный поток (9) для дополнительной обработки, в частности частичный поток (9) для дополнительной обработки подают в подводимый к SCR-катализатору (10) поток (11) отработанных газов.

4. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что на воздухозаборную сторону (8) подают ответвляемый ниже по потоку от по меньшей мере одного устройства (10) для дополнительной обработки системы обработки отработанных газов, в частности ниже по потоку относительно SCR-катализатора (10), дополнительный частичный поток (16) отработанных газов, причем количество этого подаваемого на воздухозаборную сторону (8) частичного потока (16) отработанных газов управляется и/или регулируется в зависимости от подаваемого на воздухозаборную сторону (8) количества возвратного потока отработанного газа и/или от подаваемого в систему обработки отработанных газов количества частичного потока (9) для дополнительной обработки и/или задается и/или варьируется в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, определяемого соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя (1) внутреннего сгорания.

5. Способ по п. 3, отличающийся тем, что на воздухозаборную сторону (8) подают ответвляемый ниже по потоку от по меньшей мере одного устройства (10) для дополнительной обработки системы обработки отработанных газов, в частности ниже по потоку относительно SCR-катализатора (10), дополнительный частичный поток (16) отработанных газов, причем количество этого подаваемого на воздухозаборную сторону (8) частичного потока (16) отработанных газов управляется и/или регулируется в зависимости от подаваемого на воздухозаборную сторону (8) количества возвратного потока отработанного газа и/или от подаваемого в систему обработки отработанных газов количества частичного потока (9) для дополнительной обработки и/или задается и/или варьируется в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, определяемого соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя (1) внутреннего сгорания.

6. Способ по п. 2 или 5, отличающийся тем, что на воздухозаборную сторону (8) подают ответвляемый выше по потоку относительно турбины (3) работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4), предпочтительно охлажденный, дополнительный частичный поток (17) отработанных газов, причем количество этого подаваемого на воздухозаборную сторону (8) дополнительного частичного потока (17) отработанных газов управляется и/или регулируется в зависимости от подаваемого на воздухозаборную сторону (8) количества возвратного потока отработанных газов и/или от подаваемого в систему обработки отработанных газов количества частичного потока (9) для дополнительной обработки и/или задается и/или варьируется в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, определяемого соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя (1) внутреннего сгорания.

7. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что ниже по потоку подвода для введения по меньшей мере одного отщепляющего аммиак реактанта размещен по меньшей мере один катализатор (19) для разложения реактанта в ответвленном от потока отработанных газов нагруженном аммиаком частичном потоке (7') отработанных газов, причем предпочтительно катализатор (19) для разложения отщепляющего аммиак реактанта в качестве активных компонентов содержит по меньшей мере одно из следующих соединений или элементов, при необходимости в их оксидной форме:

- титан,

- кремний,

- ванадий,

- вольфрам,

- железо,

- алюминий,

- золото,

- цеолит.

8. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подводимые на воздухозаборную сторону (8) и в систему обработки отработанных газов количества потоков управляются и/или регулируются посредством дросселирования с помощью по меньшей мере одного дроссельного устройства (13, 14, 15, 20, 22, 23, 24).

9. Способ по п. 2 или 5, отличающийся тем, что подвод нагруженного аммиаком возвратного потока (7'') отработанных газов на воздухозаборную сторону (8) производится выше по потоку и/или ниже по потоку относительно компрессора (5) работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4) и/или что подвод нагруженного аммиаком возвратного потока (7'') отработанных газов на воздухозаборную сторону (8) выполняется ниже по потоку относительно встроенного на воздухозаборной стороне охладителя (21).

10. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что подаваемое количество ΝΗ3 управляется и/или регулируется в зависимости от определенных эксплуатационных параметров, в частности в зависимости от по меньшей мере четырех из нижеуказанных эксплуатационных параметров:

- содержание серы в топливе;

- соотношение "воздух/топливо";

- давление наддува;

- влажность воздуха;

- возвратное количество отработанных газов (AGR-отношение);

- уровень выбросов NOx до каталитической конверсии;

- заданная концентрация NOx;

- температура SCR-катализатора.

11. Устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов, который подается в двигатель (1) внутреннего сгорания, предпочтительно оснащенный работающим на отработанных газах турбонагнетателем (4), на его воздухозаборную сторону, для осуществления способа по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что от трубопровода (2) для отработанных газов, ведущего от двигателя (1) внутреннего сгорания к системе обработки отработанных газов, ответвляется первый отводной трубопровод (7a), который возвращает первый частичный поток отработанных газов в качестве нагруженного аммиаком возвратного потока (7'') отработанных газов на воздухозаборную сторону (8) двигателя (1) внутреннего сгорания, причем первый отводной трубопровод (7а) соединен с подающим устройством для подачи по меньшей мере одного отщепляющего аммиак реактанта, и что предусмотрен ответвляемый от первого отводного трубопровода (7а) второй отводной трубопровод (9а), который возвращает часть первого частичного потока отработанных газов для дополнительной обработки отработанных газов в систему обработки отработанных газов, причем предусмотрено управляющее и/или регулирующее устройство, которое задает и/или варьирует подводимое на воздухозаборную сторону (8) количество возвратного потока отработанных газов и подаваемое в систему обработки отработанных газов количество частичного потока (9) для дополнительной обработки в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, определяемого соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя (1) внутреннего сгорания.

12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что первый отводной трубопровод (7а) в двигателе (1) внутреннего сгорания с наддувом от работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4) ответвляется выше по потоку относительно турбины (3) работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4).

13. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что от ведущего к турбине (3) трубопровода (2) для отработанных газов ответвляется третий отводной трубопровод (17а), который через теплообменник (18) присоединен к трубопроводу (6) для свежего воздуха двигателя (1) внутреннего сгорания, причем к трубопроводу (6) для приточного воздуха предпочтительно присоединены высоконапорная сторона компрессора (5) турбонагнетателя (4) и первый отводной трубопровод (7а).

14. Устройство по одному из пп. 11-13, отличающееся тем, что ниже по потоку относительно по меньшей мере одного устройства (10) для дополнительной обработки системы обработки отработанных газов, в частности ниже по потоку относительно SCR-катализатора, от трубопровода (11) для отработанных газов ответвлен дополнительный отводной трубопровод (16а) и подведен к воздухозаборной стороне (8), в частности оканчивается в подведенном к воздухозаборной стороне (8) первом отводном трубопроводе (7а).

15. Устройство по одному из пп. 11-13, отличающееся тем, что первый отводной трубопровод (7а) для отработанных газов на воздухозаборной стороне (8) оканчивается в трубопроводе (6) для свежего воздуха выше по потоку и/или ниже по потоку относительно компрессора (5) работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4) и/или что первый отводной трубопровод (7а) для отработанных газов оканчивается в трубопроводе (6) для свежего воздуха ниже по потоку относительно размещенного на воздухозаборной стороне охладителя (21).

16. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что первый отводной трубопровод (7а) для отработанных газов на воздухозаборной стороне (8) оканчивается в трубопроводе (6) для свежего воздуха выше по потоку и/или ниже по потоку относительно компрессора (5) работающего на отработанных газах турбонагнетателя (4) и/или что первый отводной трубопровод (7а) для отработанных газов оканчивается в трубопроводе (6) для свежего воздуха ниже по потоку относительно размещенного на воздухозаборной стороне охладителя (21).

17. Устройство по одному из пп. 11-13, отличающееся тем, что количества подводимых на воздухозаборную сторону (8) и в систему обработки отработанных газов потоков управляются и/или регулируются с помощью управляющего и/или регулирующего устройства путем управления по меньшей мере одним размещенным со стороны трубопроводов дроссельным устройством (13, 14, 15, 20, 22, 23, 24).

18. Устройство по п. 14, отличающееся тем, что количества подводимых на воздухозаборную сторону (8) и в систему обработки отработанных газов потоков управляются и/или регулируются с помощью управляющего и/или регулирующего устройства путем управления по меньшей мере одним размещенным со стороны трубопроводов дроссельным устройством (13, 14, 15, 20, 22, 23, 24).

19. Устройство по п. 15, отличающееся тем, что количества подводимых на воздухозаборную сторону (8) и в систему обработки отработанных газов потоков управляются и/или регулируются с помощью управляющего и/или регулирующего устройства путем управления по меньшей мере одним размещенным со стороны трубопроводов дроссельным устройством (13, 14, 15, 20, 22, 23, 24).



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к устройству обработки отработавших газов для двигателя внутреннего сгорания и способу нагрева устройства обработки отработавших газов. Устройство содержит линию отработавших газов с трубой отработавших газов и элементом обработки отработавших газов, при этом внутренняя стенка трубы и/или элемент обработки имеет материал, поглощающий пар, для образования расположенного на стороне линии отработавших газов поглощающего элемента и блокировочное устройство, посредством которого подача отработавших газов и/или воздуха к поглощающей зоне, принимающей и/или образующей поглощающий элемент, в зависимости от определенных рабочих условий двигателя внутреннего сгорания, может блокироваться и/или высвобождаться, при этом блокировочное устройство для блокирования или высвобождения подачи воздуха имеет блокирующий элемент, расположенный ниже по потоку от зоны поглощения.

Изобретение относится к автомобильным каталитическим композитам (вариантам), каталитический материал которых эффективен для практически одновременного окисления монооксида углерода и углеводородов и восстановления окислов азота.

Изобретение относится к гибридному транспортному средству. Гибридное транспортное средство содержит устройство накопления электроэнергии; каталитическое устройство с электроподогревом, принимающее электроэнергию из устройства накапливания электроэнергии; первый датчик определения тока, который подается на каталитическое устройство с электроподогревом; второй датчик тока определения входного/выходного тока устройства накапливания электроэнергии.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. При регулировании подогрева катализатора первичный впрыск выполняется инжектором в такте впуска.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Устройство управления выбросом отработавших газов для двигателя включает в себя электронный блок управления (ECU).

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания содержит добавляющий клапан, бак, канал для мочевинной воды, насос, избирательный восстановительный катализатор оксидов азота и электронный модуль управления.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. При определения степени старения окислительного каталитического нейтрализатора (4) выхлопных газов, расположенного в выпускном тракте (2) двигателя (3) внутреннего сгорания определяют температуру подложки окислительного каталитического нейтрализатора (4) выхлопных газов.

В изобретении предложен способ для определения того, находится ли инжектор (10) в заблокированном состоянии, причем инжектор содержит катушку сопротивления R и индуктивности L, через которую проходит ток электропитания максимальной интенсивности (Imax) и которая питается напряжением E, причем в способе:- управляют открытием инжектора,- измеряют интенсивность I тока, проходящего через измерительный резистор r, как функции времени t,- определяют продолжительность τ, необходимую для достижения предварительно определенного значения (Ipred) интенсивности, более низкого, чем максимальная интенсивность (Imax),- вычисляют индуктивность L как функцию необходимой продолжительности, причем- если L≥Lth, инжектор заблокирован в закрытом положении, иначе- если L<Lth, инжектор заблокирован в открытом положении, где Lth является пороговым значением индуктивности.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Раскрыты системы и способы дозирования восстановителя для последующей обработки выхлопных газов двигателя.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания с турбонаддувом. Способ повышения температуры отработавшего газа (ОГ) осуществляется в выпускном тракте двигателя (1) внутреннего сгорания с турбонаддувом, с последовательно подсоединенным устройством (8) очистки ОГ и с подсоединяемым при необходимости нагревательным устройством (10).

Изобретение относится к дозировочным клапанам для дозирования жидкости из резервуара, находящегося под давлением. Дозировочный клапан (1) содержит корпус (6) клапана с каналом (7) и телом (2) клапана, которое является подвижным для открывания и закрывания дозировочного клапана (1), и пружину (3), которая действует с силой упругости на тело (2) клапана и таким образом удерживает тело (2) клапана в исходном положении.

Изобретение относится к автомобильным каталитическим композитам (вариантам), каталитический материал которых эффективен для практически одновременного окисления монооксида углерода и углеводородов и восстановления окислов азота.

Изобретение относится к гибридному транспортному средству. Гибридное транспортное средство содержит устройство накопления электроэнергии; каталитическое устройство с электроподогревом, принимающее электроэнергию из устройства накапливания электроэнергии; первый датчик определения тока, который подается на каталитическое устройство с электроподогревом; второй датчик тока определения входного/выходного тока устройства накапливания электроэнергии.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. При регулировании подогрева катализатора первичный впрыск выполняется инжектором в такте впуска.

Изобретение может быть использовано в системах управления двигателями внутреннего сгорания. При регулировании подогрева катализатора первичный впрыск выполняется инжектором в такте впуска.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания содержит добавляющий клапан, бак, канал для мочевинной воды, насос, избирательный восстановительный катализатор оксидов азота и электронный модуль управления.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство управления выхлопными газами для двигателя внутреннего сгорания содержит добавляющий клапан, бак, канал для мочевинной воды, насос, избирательный восстановительный катализатор оксидов азота и электронный модуль управления.

В изобретении предложен способ для определения того, находится ли инжектор (10) в заблокированном состоянии, причем инжектор содержит катушку сопротивления R и индуктивности L, через которую проходит ток электропитания максимальной интенсивности (Imax) и которая питается напряжением E, причем в способе:- управляют открытием инжектора,- измеряют интенсивность I тока, проходящего через измерительный резистор r, как функции времени t,- определяют продолжительность τ, необходимую для достижения предварительно определенного значения (Ipred) интенсивности, более низкого, чем максимальная интенсивность (Imax),- вычисляют индуктивность L как функцию необходимой продолжительности, причем- если L≥Lth, инжектор заблокирован в закрытом положении, иначе- если L<Lth, инжектор заблокирован в открытом положении, где Lth является пороговым значением индуктивности.

В изобретении предложен способ для определения того, находится ли инжектор (10) в заблокированном состоянии, причем инжектор содержит катушку сопротивления R и индуктивности L, через которую проходит ток электропитания максимальной интенсивности (Imax) и которая питается напряжением E, причем в способе:- управляют открытием инжектора,- измеряют интенсивность I тока, проходящего через измерительный резистор r, как функции времени t,- определяют продолжительность τ, необходимую для достижения предварительно определенного значения (Ipred) интенсивности, более низкого, чем максимальная интенсивность (Imax),- вычисляют индуктивность L как функцию необходимой продолжительности, причем- если L≥Lth, инжектор заблокирован в закрытом положении, иначе- если L<Lth, инжектор заблокирован в открытом положении, где Lth является пороговым значением индуктивности.

Изобретение относится к области очистки отработавших газов двигателя внутреннего сгорания. Раскрыты системы и способы дозирования восстановителя для последующей обработки выхлопных газов двигателя.
Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Описана выпускная система для очистки выхлопного газа из двигателя внутреннего сгорания. Упомянутая система содержит модифицированный уловитель NOx (LNT) в выхлопах, обедненных NOx, систему впрыска мочевины и катализатор избирательного каталитического восстановления посредством аммиака (NH3-SCR). Упомянутый модифицированный LNT содержит платину, палладий, барий и материал, содержащий диоксид церия, и имеет молярное соотношение платины и палладия, равное по меньшей мере 3:1. Упомянутый модифицированный LNT накапливает NOx при температурах ниже примерно 200°С и высвобождает накопленные NOx при температурах выше примерно 200°С. Упомянутая система впрыска мочевины впрыскивает мочевину при температурах выше примерно 180°С. При использовании изобретения создается система, которая способна уменьшать выбросы NOx в период холодного пуска, при этом поддерживая высокую активность окисления СО и демонстрируя стойкость к деактивации в результате сульфатации. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к области очистки отработанных газов двигателя внутреннего сгорания. Предлагаются способ и устройство для обессеривания возвратного потока отработанных газов двигателя внутреннего сгорания, который подается в двигатель внутреннего сгорания на его воздухозаборную сторону, причем для обессеривания в возвратном потоке отработанных газов используется аммиак, и причем от потока отработанных газов из двигателя внутреннего сгорания ответвляется по меньшей мере один частичный поток отработанных газов. В ответвленный от потока отработанных газов частичный поток отработанных газов подается по меньшей мере один отщепляющий аммиак реагент, и нагруженный таким образом частичный поток отработанных газов частично подается в качестве возвратного потока отработанных газов на воздухозаборную сторону и частично в качестве частичного потока для дополнительной обработки в систему обработки отработанных газов. Подаваемое на воздухозаборную сторону количество возвратного потока отработанных газов и подводимое в систему обработки отработанных газов количество частичного потока для дополнительной обработки с помощью управляющего иили регулирующего устройства задаются иили варьируются в зависимости от по меньшей мере одного эксплуатационного параметра, который определяется соответствующей эксплуатационной ситуацией двигателя внутреннего сгорания. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 3 ил.

Наверх