[发明专利]用于提供含有还原剂的气流的方法和装置

说明书

本发明的主题内容为一种用于在内燃机排气系统中制备包含至少一 种还原剂的气流的方法和装置。该方法和装置可以优选用于提供选择性催 化还原内燃机的排气系统中(例如举例来说在汽车中)的氧化氮的还原剂。 这里优选的还原剂为在例如脲的基础上提供的氨(NH₃)。

在许多国家中，内燃机废气的某些成分的排放是不期望的。为了保持 所述成分尽可能低的排放，许多国家都使用内燃机运转期间必须遵守的排 放标准。废气中不期望的成分的实例为氧化氮(NO_x)，这种成分的排放首先 会通过发动机内在的措施减少，例如举例来说为合适的发动机设计和合适 的内燃机运转，其次，该成分会通过废气后处理的方法减少。用于减少内 燃机废气中氧化氮比例的一种可能性为使用选择性催化还原，其中至少一 部分内燃机废气中的氧化氮使用选择性作用于氧化氮的还原剂转化。

为了供给或提供这种还原剂，通常使用还原剂前体，例如举例来说为 脲，由此制备所需要的还原剂。这里，以最动态的和有效的方式提供还原 剂作为内燃机废气中氧化氮比例的动力学的函数是必需的。

由此看来，本发明目的的基础在于提出一种用于提供还原剂的方法和 装置，该方法可以有效的控制并且允许有效地提供还原剂。

所述目的通过一种具有独立权利要求特征的方法或装置实现。各自从 属权利要求的目的在于有利的扩展。

根据本发明用于在内燃机排气系统中提供含还原剂的气流的方法包 括以下步骤：

A)提供至少一种还原剂前体；

B)蒸发至少一种还原剂前体以形成气流；

C)至少部分将气流加热到至少250℃的温度；

D)至少部分的将气流中的还原剂前体转化为还原剂；以及

E)将含还原剂的气流添加到内燃机的废气中。

这里的还原剂特别理解为用于选择性催化还原的还原剂的含义，该还 原剂，以及对应的方法，在步骤E)后继续。优选的还原剂为氨。还原剂前 体理解为可以反应形成还原剂的物质或者可以分裂出还原剂的物质的含 义。至少一种还原剂前体的蒸发特别理解为其中还原剂前体完全蒸发的含 义。还原剂前体的完全蒸发特别理解为超过90％的还原剂前体蒸发的蒸 发，优选超过95％，且特别优选超过98％。

步骤A)中至少一种还原剂前体的提供可以通过固体还原剂前体的形 式或至少一种还原剂前体的溶液的形式实现。这里至少一种还原剂前体的 提供优选以水中的脲溶液的形式实现，如果合适的话添加进一步的还原剂 前体或降低溶液凝固点的物质。

至少部分的加热气流也可以特别理解为多步加热的含义，例如首先发 生加热到第一温度，且然后在第二步中，加热到比第一温度高的第二温度。

根据本发明的方法的优点在于例如还原剂在排气系统外生成。由于还 原剂的输送并不取决于瞬时的废气体积流量，因此这产生了极大改进了动 力学。此外，由于含还原剂的气流的实际输送实质上通过蒸发和由此产生 的体积变化的方法发生，因此根据本发明的方法有利的保证了分离输送。

根据本发明的方法的一种有利的改进，步骤D)在步骤B)和步骤E)之 间的时间段发生。

特别地，步骤D)可以至少部分的以还原剂前体至少部分热解的形式在 与步骤C)相同的时间发生以形成还原剂。此外，替换性地或额外地，优选 可在排气系统外发生还原剂前体至少部分水解以形成还原剂，也就是说在 步骤E)之前。为了这一目的，特别有可能的是水解催化转化器在排气管线 外形成，但是可以通过至少一个含还原剂前体的气流输送。由于步骤C) 进一步的加热，因为步骤C)中温度优选达到高于或等于水解催化转化器的 点燃(light-off)温度，因此在所述催化转化器中水解获得了非常有效的控制 和高水平的转化效率。因此供给的含还原剂前体的气流并不会导致水解催 化转化器在这里冷却。优选有可能在系统冷启动阶段的末尾进一步加热水 解催化转化器(额外可能省略)。

根据本发明方法的进一步有利的改进，步骤D)包括以下过程中的至少 一个：

a)至少部分水解还原剂前体和

b)至少部分热解还原剂前体。

根据本发明方法的进一步有利的改进，步骤B)在180℃或更低的温度 下发生。