[发明专利]用于控制将释放氨的还原剂供至内燃发动机的排气净化系统的喷射装置的方法

说明书

技术领域

本申请要求在2011年10月24日提交德国专利申请号102011085108.9的优先权，该申请全部内容包含在此以供参考。 

技术领域 

本发明涉及以减少氮氧化物排放为目的，用于控制将释放氨的还原剂供给至内燃发动机的排气净化系统的喷射装置的方法，其中排气净化系统包含至少一个SCR催化转化器。 

背景技术

已知有不同的排气净化系统。这些包括在外部使用进给还原剂减少排气中的氮氧化物含量的系统。还原剂通常通过喷射装置的方式被喷射入排气流。然后被布置在喷射装置下游的所谓SCR催化转化器影响实际的转化。SCR（选择性催化还原）是指在燃烧设备、废料燃烧设备、燃气轮机、工厂设备和发动机的排气中，氮氧化物的选择性催化还原的技术。SCR催化转化器中的化学反应是选择性的，也就是，优先地，氧化氮（NO、NO₂）被还原，然而基本上抑制了不需要的副反应（如例如二氧化硫氧化形成三氧化硫）。SCR催化转化器通常与炭烟颗粒过滤器和氧化催化剂转换器结合使用。 

在上述还原反应中需要还原剂，其中氨（NH₃）通常被用作还原剂。在此，期望的氨通常不可被直接使用，也就是以纯粹的形式，而是以32.5％的尿素水溶液的形式被使用，在工业中统一被称为 在DIN70070中规定成分。期望的氨之所以没有以纯粹的形式承载在车上，是因为该物质是危险的。氨对皮肤和粘膜（尤其是眼睛）具有腐蚀性的影响，此外氨在空气中形成爆炸混合物。 

当上述尿素溶液被喷射到热的排气流中时，通过分解反应由其形成氨和二氧化碳。然后，在被布置在下游的SCR催化转换器中，可使用以这种方式产生的氨。在氨和排气中的氮氧化物的转化过程中，发生了归中反应，其中形成水（H₂O）和氮（N₂）。通过SCR催化转化器，通常在两种不同的催化转化器类型之间做出区分。一种类型基本由二氧化钛，五氧化二钒和氧化钨组成。另一种类型使用沸石。 

喷射的尿素量取决于发动机的氮氧化物排放，并且因此依据发动机目前的旋转速度和扭矩。依据发动机未经处理的排放物，尿素水溶液的消耗相当于所使用柴油燃料的约2至8%。因此，有必要车上提供相应的容器容积，这被认为是不利方面的一部分。特别地，因为提供了额外的容器，所以这不利于使用在柴油运行的客运机动车辆中。 

通过选择性催化还原的方式，在很大程度上移除了排气中的氮氧化物。与同样是已知的柴油颗粒过滤器（DPF）或者是LNT（稀NOx捕集器）催化转化器相反，没有多余的燃料消耗量，减少污染物，因为与上述催化转化器相反，在运行过程中，SCR催化转化器不会使用任何从最佳的燃烧条件暂时偏离。 

当在多功能车辆中使用SCR技术时，用于运行期望的例如以 形式的氨被进一步增加。由于氨的特别的属性，其可作为另一运行介质被承载在车上的高级钢或所料容器中，并且被连续地喷射到排气流中。结果，除了SCR催化转化器和喷射系统之外，除了柴油箱，需要第二个通常较小的容器。 

此外，应注意，在运行过程中，可以不同的方式喷射 到目前为止，通过所谓的进给比的方式， 已适于排气质量流量中的NOx。在此，如果所给尿素剂量过多，由此形成的氨不再能够与NOx反应。在这种不正确的注入的情况下，氨能够进入环境中。由于氨是可被察觉的，即使是非常小的浓度，这也会导致不愉快的气味。 

应注意，SCR催化转化器能够吸附氨。正如多数吸附和解吸过程中的情形，吸附SCR催化转化器材料表面上的氨还高度依赖于温度。因此，在相对低的排气温度下，能够吸附相对大量的氨，其中如果通过上述与氮氧化物的归中反应的方式，氨在其间仍未被消耗，在高温下，再次解吸氨。 

在运行在过程中，连续地改变内燃发动机的工况所带来的影响使排气温度也连续地改变，从而SCR催化转化器的温度连续地改变，转而其中的氨吸附能力进而也连续地改变。因此，难于给还原剂定量，该剂量足以为内燃发动机的所有运行状态提供期望数量的氨。 

例如，注入SCR催化转化器的还原剂（例如，氨）的量通常是基于期望的氨存储水平和估算的氨存储水平之间的差异的，其中基于催化剂温度、催化剂老化、SCR入口处的氨浓度等等，确定所估算的氨的存储量。这种注入氨的机制不会提供对迅速改变排气状态的快速响应。例如，如果加速器踩加速器踏板出现导致排气温度增加，在温度传感器响应于催化剂温度改变的时候，将从SCR中解吸出大量的氨，从而导致氨泄漏。 

发明内容