[发明专利]与废气后处理装置结合的应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在用过量空气运行的内燃机例如带有直接喷油的柴油机和汽油机中操作废气后处理系统的方法。

背景技术

除了固体颗粒之外，燃烧过程中所产生的氮氧化物也属于受到限制的废气成分，其允许排放量越来越低。当今使用不同的方法来使在车辆中运行的内燃机的这些废气成分最小化。通常借助催化剂(Katalysator,在本申请中该术语有时与术语“催化器”可互换使用)来减少氮氧化物。在富氧废气中还需要加入还原剂来提高选择性和NO_x转化率。这些方法均被统称为SCR方法，其中SCR表示“选择性催化还原”。这些方法在发电厂领域已有许多年的应用历史，近来也应用于内燃机。关于这些方法的详细描述，可参阅DE 34 28 232 A1。在实际应用中以固态或溶液形式使用氨或者能裂解出氨的化合物(例如尿素或甲酸铵)作为还原剂。其中，为了转化1摩尔一氧化氮，需要1摩尔氨，其中氮氧化物与在催化器上积聚的NH₃根据下列方程式进行反应：

NH₃与NO_x的比例称作进料比α。

α＝NH₃/NO_X

对于理想的催化剂(Katalysator)而言，当进料比α为1时，还原掉所有氮氧化物，也就是达到100％的NO_x转化率，这是因为针对NO_x转化率X_NOx，满足：

其中：c_NOx,0：NO_x的未处理排放量[ppm]

c_NOx：通过催化剂后的NO_x排放量[ppm]

如果在SCR催化剂上游连接用于生成NO₂的含有铂的NO-氧化催化剂

则可以显著加速SCR-反应，并且可显著提高低温活性。

所以在车辆中运行的内燃机情况下难以利用SCR方法来还原氮氧化物，因为那里存在变化着的运行条件，这使得难以按量配给(Zumessung)还原剂。尽管一方面要达到尽可能高的氮氧化物转化率，但另一方面也要注意不要出现未消耗掉的氨的排放。这里为了进行补救，经常使用在SCR催化剂下游安置的氨阻隔催化剂，它将过量的氨转化为氮气和水蒸气。

为了使细物质颗粒最小化，在发电厂领域和车辆中使用颗粒过滤器。在颗粒过滤器中，过滤器通道的直径位于颗粒直径范围内。鉴于这种情况，颗粒过滤器有被堵塞的风险，这会提高废气的反压力和降低发动机功率。从EP 0 341 832 A2中获知一种利用颗粒过滤器的布置(Anordnung)和方法。上述布置或上述方法的特色之处在于，在颗粒过滤器上游安置的氧化催化器-大部分是含有铂作为活性材料的催化器-将废气中的一氧化氮借助于同样包含的残余氧气氧化成二氧化氮，该二氧化氮接着在颗粒过滤器中与碳颗粒反应生成为CO、CO₂、N₂和NO。以此方式，实现了积聚的细物质颗粒的连续去除，由此省去了在其它布置中必须麻烦地进行的再生循环。

如果在颗粒过滤器中储存的碳没有利用NO₂实现完全氧化的话，则碳含量和因此废气反压力不断上升。如果达到了临界质量，在高废气温度下可能导致碳控制不住地被点燃，然后突然地与氧气发生燃烧。

这导致温度升高到最多1000℃。

为了满足未来适用的废气排放规定，需要同时使用用于降低氮氧化物排放量的布置和用于降低细物质颗粒排放量的布置。为此已知有各种不同的布置和方法。