[发明专利]将还原剂引入到排气通道中的方法和系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年12月22日提交的德国专利申请No.102015226550.1的优先权，上述引用的申请的全部内容通过引用整体并入本文用于所有目的。

技术领域

本描述总体涉及将还原剂喷射到具有两个选择性催化还原装置的排气通道中，其中EGR通道位于两个选择性催化还原装置之间。

背景技术

在内燃发动机中，为了符合法律规定的排放值的目的，排气的催化后处理已经被广泛地建立。为了增加效率，现代内燃发动机经常使用具有过量氧的稀燃料-空气混合物来操作。生成的氮氧化物在稀燃操作期间不能够被还原，因为所述氮氧化物的催化还原可能仅在富操作期间。因而，在稀燃操作期间，排气中的氮氧化物被暂时存储在NOx捕集器催化剂-也被称为稀NOx捕集器(LNT)中。如果LNT的能力被耗尽，则执行具有富排气混合物的循环或亚化学计量的操作(λ＜1)，用于再生LNT的目的。这类再生也被称为富净化(purge)。所述循环的目的是还原暂时存储的氮氧化物。

为了还原氮氧化物，也可以使用氮氧化物还原催化剂(下文也称为用于选择性催化反应的催化剂或SCR催化剂)。还原剂被添加到排气。总之，尿素水溶液作为还原剂被引入到氮氧化物还原催化剂上游的排气道中。氮氧化物还原催化剂可以存储一定量的氨。如果存储功能被耗尽，则氨在过量的情况下能够从催化转化器中逃逸。这种现象也被称为氨偏移/泄露(slippage)。经常也使用两个氮氧化物还原催化剂，第一氮氧化物还原催化剂是活性氮氧化物还原催化剂，针对活性氮氧化物还原催化剂，还原剂被直接引入到上游的排气道中，且第二氮氧化物还原催化剂是惰性氮氧化物还原催化剂，针对惰性氮氧化物还原催化剂，还原剂没有被直接引入到上游的排气道中。

两个SCR催化剂的使用具有许多优点。首先，两个SCR催化剂经常在不同的温度下起作用，以便能够利用较大的温度窗口。在本文中，与第二SCR催化剂相比，第一SCR催化剂在较高的温度下操作，从而产生用于还原氮氧化物的总共较大的温度窗口。此外，第一SCR催化剂的存储能力被限制，例如，因为通常来说微粒过滤器与SCR催化剂结合；第二SCR催化剂因此允许从排气中更有效地移除氮氧化物。第三，较低的温度最小化第二SCR催化剂的老化，其中老化表现为较大的氨偏移。然而，通过第一SCR催化剂的一定偏移被期望，以便第二SCR催化剂也接收其需要的氨，从而减少氮氧化物。

如果低压EGR系统(LP EGR，为简单起见下文被称为EGR)从排气道分支，则存在氨传递到内燃发动机并且在那里被氧化以形成氮氧化物的问题。这将以反作用(counter-productive)的方式增加排气中的氮氧化物含量。因而，目标是经由EGR尽量阻止氨损耗，且在该过程中将足够的还原剂供应到第二SCR催化剂。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种具有带有排气道的内燃发动机的机动车辆中的布置来解决，低压排气再循环系统从排气道分支且排气后处理系统被布置在排气道中，该排气后处理系统包含：至少一个第一催化转化器，其具有至少一个氮氧化物捕集器催化剂和/或一个氧化催化剂；至少一个第二催化转化器，其被布置在第一催化转化器的下游，且具有用于选择性催化还原的至少一个第一催化剂；至少一个第三催化转化器，其被布置在第二催化转化器的下游，且具有用于选择性催化还原的至少一个第二催化剂；至少一个第一还原剂供给装置，其被布置在第二催化转化器的上游；以及至少一个第二还原剂供给装置，其被布置在排气再循环系统的分支点的下游和第三催化转化器的上游。以此方式，再循环排气中的部分氨相对于常规布置被还原，并且以此方式，由于再循环的氨的发动机内部的燃烧，附加的氮氧化物产物被限制。由于存在第二还原剂供给装置，通过氮氧化物还原催化剂的氨存储可以被渐增地控制。根据驱动状况和温度状况，所引入的还原剂的量能够在第一还原剂供给装置与第二还原剂供给装置之间改变。因为在许多情况下可能消除来自第二催化转化器的显著氨偏移，所以第二还原剂供给装置的布置使继续以有利方式操作第二催化转化器而不需要向前引导氨，不过仍然通过第三催化转化器允许氮氧化物的还原成为可能。

在本描述中，术语还原剂和氨被同义使用。特别地，还原剂被称为到排气道中的供料，因为还原剂通常是尿素水溶液，特别是市售的其在排气道或催化剂中被水解以形成氨和二氧化碳。然而，还原剂本身是氨，其也可能被直接引入到排气道中。