O的还原的制作方法_2

文档序号:9768964阅读:来源:国知局
一方面,在重新释放的氮 氧化物没有被转化的情况下不会发生解吸,所述解吸可通过过高温度触发。使用尽可能小 量的额外燃料有效并有力地释放储存的氮氧化物的氮氧化物储存催化剂(一种或多种)的 任务总是最重要的。
[0017] 根据温度选择再生策略意味着应当应用不同再生策略,这取决于废气的温度。为 此,在考虑到根据本发明的边界条件的情况下,将再生温度范围划分成若干温度窗口可为 相当合理的,在所述温度窗口中然后可有利地使用不同再生策略。在这样操作时,200-450 °〇的再生温度窗口可被优选地分成两个或更多个范围,特别优选地分成4个范围,在所述范 围中的每个中使用不同策略(表1)。根据说明书和环境条件,根据以上陈述,本领域的技术 人员也可限定5个或更多个温度窗口,在所述温度窗口中使用不同再生策略。以下策略细分 和选择可用作例子:
[0018] I.温度窗口~230_275°C 策略 9
[0019] II.温度窗口~290_330°C 策略3、6、8、9(优选地为3)
[0020] IIL·温度窗口~345-400°C策略3、6、8(优选地为3)
[0021] IV.温度窗口 >400°C 策略 2-8
[0022] 在存在若干同样良好的策略的情况下,优选地选择与上述效率标准最兼容的策 略。另外,应该出现尽可能少的额外有害排放物。在这种情况下,本领域的技术人员将能够 作出最佳选择。
[0023] 以下工艺被预定为用于在这里考虑的系统(图3)的再生策略(表1):
[0024] 表 1
[0025]
[0026] 如已经指出,相应再生可被设计为具有对称、均匀的燃料脉冲(策略1、4和9),或使 得再生脉冲的λ-振幅的调制以这样的方式提供,所述方式使得富脉冲直接紧跟废气混合物 在λ=1(富/λ=1策略)处的阶段。使用这样的再生策略已被证明在上述275°C至290°C的温 度范围内是有利的。具体地讲,再生策略3相对于在此处测试的排气系统可在该温度范围以 上有利地应用。待应用的再生周期(旨在使氮氧化物储存催化剂脱氮的λ <1的各个阶段)通 常在秒数范围内,优选地低于10秒,更优选地低于8秒,并且特别优选地低于6秒。
[0027] 本发明优选地用于所谓的喷雾引导和分层操作的稀燃汽油发动机(所谓的"贫 GDI"发动机)。稀燃汽油发动机可在所谓的均匀操作或在分层充气模式(分层操作汽油发动 机)中工作。本领域的技术人员理解术语分层充气模式意味着发动机的操作模式,在该操作 模式中混合物在火花塞周围浓缩,定位在燃烧室中心,其中在燃烧室的周边区域中发现纯 空气。消耗的相关减少在一方面由发动机的减少节流导致,以及在不可忽视的程度上在另 一方面由最小化的热损失导致,所述热损失由在具有周围隔热气氛的燃烧室中心进行的燃 烧促进。在该模式中,燃料在活塞的向上运动的最后三分之一注入。目标空气流和活塞的特 殊几何形状的组合使特别精细雾化的燃料能够在所谓的"混合物球"中的火花塞周围最佳 地浓缩并且安全地燃烧,该组合具有显著的燃料和流槽。电动机控制系统确保注入参数(注 入时间、燃料压力)每次的最佳调整(Der neue V60ttomotor mit Direkteinspritzung von Mercedes Benz[具有来自梅赛德斯奔驰公司(Mercedes Benz)的直接注入的新V6汽油 发动机],维也纳(^^611仙),2010年,八.?31加61'等人;¥61111(1¥8-0丨丨〇111〇丨〇代11[¥6和¥8汽油发 动机],]\^7 61奸&,2012年4月,6.0〇11等人;!1&11(11311(311\^1'1^6111111邱8111(^〇1'[内燃机手册], 第2版,2002年,Vieweg Verlag,A.Koch,K.Wenzlawski,H. TsChdke,G·Ρ.Merker) D与燃料 的壁引导注入相反,将燃料喷雾引导注入到汽缸中涉及燃料在抽吸期间被直接注入到火花 塞附近,燃料在该处汽化。火花塞和注射喷嘴的准确定位以及精确喷雾对准需要能够在正 确的时间点点燃混合物。该系统应该有助于提高性能和减少燃料消耗(Guido Vent,亚琛 (八&〇11611),2012年,新2.01祸轮增压发动机;1^〇1^1^,?16116『]\1〇丨〇代1187111卩〇8;!_11111[维也纳发 动机石开讨会],2011 年,Potenziale strahlgefuhrter Brennverfahren in Verbindung mit Downsizing Konzepten[与减小尺寸概念结合的潜在喷雾引导燃烧过程])。
[0028] 如所提到的,在此处描述的不同再生策略的应用用于稀燃发动机(优选地为汽油 发动机)的废气中。在汽油发动机的部分负荷范围中,特定燃料消耗通过用过量空气(λ>1或 hos(均匀分层操作))的操作来减少,所谓的稀燃。在稀燃中,总充气质量,以及因此有效压 缩,作为过量空气的结果而增加,所述过量空气在压缩后导致温度和压力增加。在燃烧期间 将更大的充气质量添加到所释放的热量,然而,由此,平均处理温度降低;总而言之,这导致 较冷的废气。这相对于氮氧化物储存催化剂的再生,以及具体地讲,再生期间N 2〇的形成是 显著的。
[0029] 作为这种燃烧类型的结果,氮氧化物也出现在稀燃汽油发动机的发动机中。已知 若干种技术用于增加还原废气中的氮氧化物所需的还原组分的浓度(称为根据本发明的还 原剂脉冲)。为此,参考已知的相关文献(Handbuch Verbrennungsmotor[内燃机手册], Vieweg Verlag,2002年,第2版,Basshuysen. Schdfef)。将燃料添加到废气可通过将燃料直 接注入到氮氧化物储存催化剂上游的废气系统中,或通过将燃料注入到发动机的汽缸中来 实现。在前者的情况下,特殊的手段是必要的,这允许燃料被注入到废气流中 (W011124357A1)。然而,氮氧化物储存催化剂的再生通常通过稀燃发动机的在化学计量范 围(λ = 1)中,或甚至更好地在富范围(λ〈1)中增加的废气,通过将燃料添加到汽缸中,以及 然后在氮氧化物储存催化剂上传递来引发。氮氧化物储存催化剂的再生通常通过传感器或 根据建模来控制(Der neue 2,〇-I-TDI-Motor von Volkswagen fiir niedrigste Abgasgrenzwerte [用于最低阈值的来自大众汽车公司(Volkswagen)的新2.01 TDI发动 机],MTZ,5月8 日,J.Hadler 等人)。
[0030] 应当指出的是,在λ〈〇. 9处的再生逐渐导致作为额外的二次排放物的NH3的形成。 出于该原因,该范围在本文中被尽可能地排除在作为可适用的再生策略之外。然而,如果 NH3被故意地形成(例如,因为其被储存在布置在下游的SCR催化剂中),则此类范围包括在 本发明的演算中。
[0031] 本发明在原则上适用于稀燃发动机的(具体地讲为上述喷雾引导和分层操作稀燃 汽油发动机的)废气中的任何氮氧化物储存催化剂的使用。具体地讲,所述催化剂可用系统 很好地操作,所述系统提供靠近发动机布置的一个或多个三元催化转化器以及靠近发动机 布置的一种或多种氮氧化物储存催化剂作为废气净化系统。相当特别优选地,系统包含与 靠近发动机的两种氮氧化物储存催化剂结合的靠近发动机的三元催化转化器(图3)。靠近 发动机被理解为意指废气系统中的区域,该区域距发动机机体的废气出口的最大距离为 lm,优选地最大距离为80cm,或更优选地最大距离为50cm〇
[0032] 原则上,对于该目的而言合格且为本领域技术人员已知的所有催化转化器均可用 作三元催化转化器(F . A d a m等人,排放控制,德累斯顿(D r e s d e η ),2 0 1 0年, Katalysatortechnologien filr.stdchiODietriscllund mager betriebene Otto-Motoren mit dem Ziel der C〇2Reduktion,Kapitel 3[用于化学计量和稀燃汽油发动机的以减少 C02为目标的催化剂技术,第3章 ],Verbesserung der Katalysatorformulierungen fiir die magere Abgasnachbehandlung[用于稀燃废气处理的催化剂配方的改进])。
[0033]在SAE文献SAE950809中详细描述了氮氧化物储存催化剂的操作原理。氮氧化物的 储存阶段(稀燃操作)通常持续100至2000秒并且取决于催化剂的储存能力和废气中的氮氧 化物的浓度。然而,就具有减小储存容量的老化催化剂而言,储存阶段的持续时间也可降至 50秒或更少。相比之下,再生阶段(富集操作)总是显著较短并且仅持续几秒钟(2s-20s)。在 再生期间从氮氧化物储存催化剂逸出的废气根本上不表现出任何更多的有害物质并且大 致按化学计量构成。在此期间所述废气的空气比λ(λ:指示废气中的燃料与空气的比率,参 见下文)几乎等于1。
[0034]氮氧化物储存催化剂是本领域技术人员充分已知的。参考与氮氧化物储存催化剂 的设计有关的相关文献(DE102009039249A、DE10 2008048854A、W013008342A1、 W012140784A1、TO2011023332A、W02005092481A、EP1317953A1、EP1016448B1、EP1321186B1、 EP1911506A和EP1101528A)。氮氧化物储存材料通常为碱金属或碱土金属的碱性化合物,所 述碱性化合物以细分的形式沉积在合适的载体材料上。此外,氮氧化物储存催化剂还具有 催化活性的铂族贵金属,以及氧气储存材料。该组合物在
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