[发明专利]用于防止形成尿素基沉积物的方法以及具有涂层的排气道

说明书

一种用于防止在内燃发动机2的排气道1中形成尿素基沉积物的方法，该方法包含识别存在尿素基沉积物形成风险的排气道1的区域(S1)、确定识别的区域形成尿素基沉积物的风险的空间分辨程度(S2)、以及针对已确定的程度，将用于催化分解尿素水溶液和/或尿素基沉积物而形成的涂层3应用到识别的区域(S3)。此外，一种用于内燃发动机2的排气道1，该排气道1在存在尿素基沉积物形成的风险的排气道1的区域中具有被配置用于催化分解尿素基沉积物的涂层3，其中该涂层3具有变化的层厚度4和/或变化的组成。

技术领域

本发明涉及一种用于防止在内燃发动机的排气道中形成尿素基沉积物的方法以及一种具有涂层的用于内燃发动机的排气道。

背景技术

在稀燃发动机和相应的驱动系统的发展中的重大挑战是在不同的操作条件下在大体上氧化环境中减少氮氧化物排放。

SCR(选择性催化还原)废气后处理装置的使用是通过催化转化成无毒物质(即氮气和氧气)从废气中除去氮氧化物并因此减少氮氧化物排放的重要可能性之一。SCR技术的特点是其稳健性和可以实现的高转化率。除了纯SCR催化转化器之外，在本领域中还已知具有SCR涂层的颗粒过滤器，以下称为SDPF催化转化器。

选择性催化还原需要氨；它充当还原剂并且可以从尿素水溶液中获得，例如通过将尿素热分解成异氰酸并且然后将异氰酸水解成氨，该氨在普遍的条件下通常以气态形式存在于排气道中。尿素水溶液可以有利地简单且可靠地沉积在车辆上。

为了进行废气后处理，尿素水溶液可以在SCR催化转化器的上游被供应给废气。这也可以通过将尿素水溶液喷洒到内燃发动机的排气道的排气管路中来进行。借助于混合装置，水溶液及其分解产物可以与废气混合，以便优化随后的催化还原。

理想地，尿素水溶液在喷洒过程中不应该接触表面，直到将其完全分解成氨为止，否则可能会形成多余的尿素沉积物。然而，由于喷洒装置的有限空间和设计参数，通常在实践中无法实现这一点。产生的尿素沉积物会导致压力下降和堵塞。在每种情况下，相应的尿素馏分不能用于催化反应，并且因此表示损失以及系统的混乱和与调节单元所需的可用剂量的偏差。

一种用于检测内燃发动机的排气道中的沉积物的具有图像记录单元的装置从DE10 2017 111 232 A1中是已知的。排气管中的表面图像可以通过图像记录单元来记录。图像由图像处理单元接收，该图像处理单元处理该图像以检查表面上的沉积物。可以确定沉积物的存在和/或沉积物的大小和/或沉积物的随时间的变化。然而，无法避免沉积物。

然而，为了避免尿素沉积物，可以降低尿素水溶液的计量速度。例如，DE 10 2013205 799 A1公开了一种用于具有SCR催化转化器的车辆的改进燃料使用的系统和方法。在一些实施例中，可以限制尿素流向排气系统以减少沉积物的可能性。沉积物的形成开始可以通过在固定的排气流量和温度下尿素流量超过流量的阈值来确定。然而，在某些操作条件下，这可能导致废气中包含的氮氧化物不能够被足够地催化还原，因为氨的含量太少。

然而，为了可靠地减少氮氧化物排放并且能够遵守严格的废气排放准则，催化还原必须能够在任何时间被适当地使用，并且因此为此所需的氨是必需的，以便能够在其整个使用寿命中可靠地供应给SCR废气后处理装置。

DE 11 2010 000 713 T5提出了将水解催化层应用到废气系统的后处理部分的不同区域。水解催化层增加了尿素和尿素基沉积物的分解速率，并且降低了尿素基沉积物的形成。水解催化层被应用到与尿素接触的表面，尿素借助于喷射器座被喷射到排气道中。特别地，水解催化层被应用到喷射器座、管段、出口管的内表面，并且被应用到混合器的表面。

根据DE 11 2010 000 713 T5，水解催化层以不加区别和均匀的方式在注入点上游应用到所有表面，因此大量材料用于水解催化层的形成并且因此水解催化层的形成与高成本关联。另外，水解催化层的应用导致排气道的几何形状的变化，因为例如减小了横截面。