[发明专利]具有改进的SCR系统的汽油发动机总成和方法

说明书

本发明涉及一种用于运行汽油发动机总成的方法和一种汽油发动机总成，其中，该汽油发动机总成包括汽油发动机(1)和废气处理设备(2)，其中，该废气处理设备(2)包括主催化器(3)和设于主催化器(3)下游的SCR催化器(15)，并且其中，在正常运行阶段中动力燃料和空气在该汽油发动机(1)中反应生成废气，其中，在SCR催化器(15)的还原运行中通过通入废气处理设备(2)的供应管线(14)来给SCR催化器(15)供应氧气且尤其是空气，用以氮氧化物还原，其中，在还原运行中流过主催化器(3)的废气氧含量低于5体积％或者基本上为零，和/或其中，在还原运行中流过主催化器(3)的废气氧气量被保持低到如下程度，即，不影响主催化器(3)的效率。

技术领域

本发明涉及一种根据独立权利要求的前序部分的方法和一种汽油发动机总成。

背景技术

从现有技术中知道了不同的内燃机运行方法。

例如知道了以下方法，其中，由柴油发动机排出的氮氧化物在SCR催化器之处或之内被选择性还原。这种SCR催化器能够由二氧化钛、五氧化二钒、二氧化钨、沸石且尤其是含铜沸石和含铁沸石或者活性炭构成。

柴油发动机的超化学当量的正常运行需要这种稀燃式废气处理，其功能是在通常对于柴油发动机而言比汽油发动机低的废气温度范围内出现的。一般规定，通过计量装置给SCR催化器供应反应所需的还原剂尤其是氨NH₃。

还原剂或许至少暂时可存储和/或存储在SCR催化器中。或许，氨积聚在SCR催化器的活性中心。至少暂时存储的还原剂且尤其是氨NH₃可以随后还原氮氧化物NO_x如尤其是一氧化氮NO和二氧化氮NO₂。但是，由按化学当量的汽油发动机正常运行引起的贫氧以及高的废气温度水平被证明对于按照现有技术在汽油发动机情景中的反应是不利的。

此外，知道了用于运行柴油发动机或汽油发动机的如下方法，其中，含有颗粒的废气在穿过废气过滤器的多孔过滤器壁时被过滤。在过滤过程期间，颗粒被废气过滤器的过滤介质拦截并沉积在其上。

废气过滤器的过滤器壁可以由不同的多孔材料构成并且例如由纤维或粉末构成。纤维或粉末本身尤其由陶瓷材料或金属构成。典型的陶瓷材料是莫来石、堇青石、碳化硅(SiC)和钛酸铝。

颗粒沉积在过滤器壁表面或内部，从而形成影响过滤的颗粒层、即所谓的滤饼，这一方面导致优选在事先无负载的情况下尽量最佳的过滤效率还被进一步改善，另一方面造成流动阻力增大，进而由废气体积流在废气过滤器处产生的压差也增大。

在汽油发动机总成中，如已经从常见的柴油发动机总成中知道地，在相应高的碳黑装载量情况下也需要废气过滤器的再生，以便能够减少或防止在颗粒过滤器内碳黑燃尽情况下的过高背压或不希望有的危害部件的温度峰值。因为汽油发动机总成相比于柴油发动机总成具有明显更低的未处理颗粒排放水平(颗粒质量)以及明显更高的废气温度水平，故在汽油发动机总成中很少需要再生。

以下描述对汽油发动机与柴油发动机之间协同增效的利用。不同于柴油发动机，在汽油发动机中在颗粒过滤器(在此是汽油机颗粒过滤器)内不存在作为再生剂的NO₂。虽然柴油发动机中的常见用语“利用氧气的再生”指称主动再生，而“利用NO₂的再生”指称被动再生，所述术语在本发明范围内如下所提及地被用于汽油发动机：“利用氧气的再生”在本发明范围内均被称为主动再生，即便此时不必规定主动发动机干预以减少碳黑颗粒。进而，“利用NO₂的再生”也与汽油发动机相关地被称为被动再生。

在常见的汽油发动机总成中，相比于常见的柴油发动机总成，一方面废气温度较高，由此可以更简单实现汽油发动机颗粒过滤器的热氧化再生(所谓的主动再生)，即通过输入氧气而使碳氧化。另一方面，相比于常见的柴油发动机总成，在常见的汽油发动机总成中因按化学当量的正常运行而出现更少的氧气，由此明显更少的氧气可供汽油发动机颗粒过滤器主动再生所用。

发明内容