用於內燃機的排氣系統的製作方法

2023-10-09 11:06:59 1

專利名稱：用於內燃機的排氣系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於內燃機的排氣系統。
背景技術：
藉助於布置在排氣管道中的廢氣後處理裝置來處理來自內燃機(例如，火花點燃式發動機或柴油發動機)的廢氣以便減小汙染物排放是眾所周知的慣例。在該情況下，廢氣後處理裝置的效率或效能在很大程度上受到廢氣後處理裝置中的主導溫度水平並且受到用於內燃機中的燃燒的空燃比影響。在火花點燃式發動機的情況下，現有技術包括使用例如催化反應器，所述反應器使用增加某些反應的速度的催化材料以即使在低溫度下也保證碳氫化合物(HC)和(CO)的氧化。如果目的還包括還原氮氧化物(NOx)，則這可以通過使用三元催化轉化器實現，但是這需要在窄範圍內的火花點燃式發動機的理想配比操作(λ 1)。在該情況下，藉助於可用的未氧化廢氣組分(即，一氧化碳和未燃燒的碳氫化合物)還原氮氧化物，同時氧化這些廢氣組分。在使用過量空氣的內燃機的情況下，也就是說，例如使用稀薄混合物的火花點燃式發動機和尤其直接噴射柴油發動機以及直接噴射火花點燃式發動機，由於所涉及的原理 (即，缺少還原劑)而不能還原廢氣中的氮氧化物。為了氧化未燃燒的碳氫化合物和一氧化碳，氧化催化轉化器特別地設在廢氣流中。為了實現充分轉化，需要一定的操作溫度。「起燃溫度」可以為120°C或250°C。通過在被稱為「SCR催化轉化器」(SCR 選擇性催化還原)的選擇性作用催化轉化器上使用包含氨的還原劑以提供二氧化氮(NO2)和水(H2O),有可能減少來自使用過量空氣的內燃機(尤其柴油發動機)的氮氧化物排放量。氣態氨(NH3)、氨的水溶液或尿素的水溶液被用作還原劑。如果尿素被用作還原劑，則尿素在水解催化轉化器的上遊被直接噴射到排氣管道中並且藉助於水解在那裡被轉化為氨。然後，在內燃機中的燃燒期間產生的氮氧化物藉助於暫時儲存在SCR催化轉化器中的氨被選擇性地還原為水和氮。特別地，SCR催化轉化器可以在低溫度下儲存氨直到達到一定的儲存容量，該氨在高溫度下再次被解吸附。除了氨和尿素以外，未燃燒的碳氫化合物也被用作還原劑。後者也被稱為HC濃集，其中未燃燒的碳氫化合物直接被引入到排氣管道中或者通過發動機內的措施被供應， 即，在實際燃燒過程之後通過附加燃料二次噴射到燃燒室中。在這裡，所噴射的附加燃料不假定在燃燒室中通過正在進行的主燃燒過程或通過在主燃燒過程完成之後仍然高的燃燒氣體溫度被點燃，而是假定在排氣和再充過程期間被引入排氣管道中。原則上，也有可能藉助於被稱為氮氧化物或NOx儲存催化轉化器(LNT 稀薄NOx 捕集器)的裝置減少氮氧化物排放量。在這裡，氮氧化物初始在內燃機的稀薄燃燒操作期間被吸附(即，收集和儲存)在催化轉化器中，然後在再生階段期間例如在缺氧的條件下藉助於內燃機的亞理想配比操作(例如，λ <0.95)被還原。用於實現內燃機的濃混合物(即，亞理想配比)操作的發動機內的另外選擇是廢氣再循環(AGR)和在柴油發動機的情況下的進氣管道中的節氣。如果例如通過噴射附加燃料將還原劑直接引入排氣管道中則有可能免除發動機內的措施。在再生階段期間，氮氧化物被釋放並且大致被轉化為二氧化氮(NO2)、二氧化碳(CO2)和水(H2O)。再生階段的頻率由氮氧化物的總排放量和NOx儲存催化轉化器(LNT)的儲存容量確定。儲存催化轉化器(LNT)的溫度應當優選地在200°C至450°C之間的溫度窗口中，因此在一方面保證氮氧化物的快速還原，並且在另一方面保證在不轉化氮氧化物的情況下不發生解吸附，所述氮氧化物再次被釋放，有時可能由過高溫度觸發。在使用中並且尤其在NOx儲存催化轉化器布置在排氣管道中的一個困難由包含在廢氣中的硫產生，硫類似地吸附在NOx儲存催化轉化器中並且不得不作為「脫硫」(即， 硫的去除)的一部分定期被去除。為了該目的，NOx儲存催化轉化器必須被加熱到通常在 600°C至700°C之間的高溫度，並且被供應還原劑，又有可能藉助於到內燃機的濃混合物操作的過渡實現該目的。NOx儲存催化轉化器的溫度越高，脫硫過程越有效，但是不應當超過容許最大溫度，原因是在那樣的情況下，NOx儲存催化轉化器的脫硫由於過高溫度而顯著地導致催化轉化器的熱老化。因此，臨近NOx儲存催化轉化器的壽命的結束對氮氧化物的期望轉化有負面影響，並且儲存容量特別地由於熱老化而減小。為了最小化碳煙微粒的排放量，現有技術使用被稱為再生微粒過濾器的裝置，所述過濾器濾除並且儲存來自廢氣的碳煙微粒，這些碳煙微粒通常在大約550°C左右的高溫度下作為過濾器的再生的一部分間歇地被燃燒。由於過濾器中的微粒的質量增加而引起過濾器的流阻增加，所以再生間隔尤其由廢氣背壓確定。由於來自火花點燃式發動機的廢氣和來自柴油發動機的廢氣兩者都包含未燃燒的碳氫化合物、一氧化碳、氮氧化物和碳煙微粒，但是量不同並且特性不同，因此現有技術通常使用包括上述的催化轉化器和/或過濾器中的一個或多個的組合式廢氣後處理裝置。在用於藉助於SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器(LNT)減少氮氧化物排放量的上述方法中，通常存在的問題是氨從SCR催化轉化器(被稱為「氨滑脫」)和氮氧化物從NOx儲存催化轉化器(被稱為「氮氧化物滑脫」)的不受控(熱)解吸附。特別地，如果在排氣系統中存在溫度的快速和突然上升則發生該熱解吸附，例如這會在由於使用者突然需要動力(換低檔)而使內燃機上的負荷躍變之後發生。因此，在一方面來自內燃機的未處理的NOx排放量和在另一方面廢氣溫度有突然的增加。同時，SCR催化轉化器和/或 NOx儲存催化轉化器的吸附容量隨著廢氣的溫度的增加以及傳播通過排氣系統和相應的催化轉化器的溫度的上升而降低。由於SCR催化轉化器和NOx儲存催化轉化器單元的時間常數通常不足夠大，因此儲存在SCR催化轉化器中的氨的解吸附大於氮氧化物排放物的轉化期間的正常消耗。如果存在溫度的過快上升，即使沒有再生階段正在發生，例如如先前所述在缺氧的條件下藉助於內燃機的亞理想配比操作或者通過將還原劑(例如，燃料)附加地噴射到排氣管道中，儲存在NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物也類似地被解吸附。排氣系統中的廢氣溫度的突然上升也可以例如發生在如先前作為開頭描述的在高溫度下執行的微粒過濾器的再生階段的開始時或NOx儲存催化轉化器的脫硫的開始時。 特別地，在待再生的微粒過濾器或NOx儲存催化轉化器的下遊布置在廢氣後處理裝置中的催化轉化器和/或過濾器受到這樣的溫度上升影響。

發明內容
考慮倒該情形，本發明的目的是提出一種用於內燃機的排氣系統，與現有技術的排氣系統相比，在內燃機的非穩態操作期間，例如在由於內燃機上的負荷躍變而引起的廢氣溫度突然變化的情況下，所述排氣系統具有在SCR催化轉化器或NOx儲存催化轉化器中顯著減少的氨和/或氮氧化物滑脫或基本上完全無滑脫，並且因此在廢氣淨化或轉化性能方面允許排氣系統和/或廢氣後處理裝置的最佳和有效操作。該目的由具有權利要求1的特徵的一種用於內燃機的排氣系統實現。此外，本發明的特別有利的實施例由各個從屬權利要求公開。應當指出的是，單獨呈現在權利要求中的特徵可以以任何技術上可行的方式組合併且產生本發明的另外實施例。說明書尤其結合附圖進一步表徵和詳述本發明。根據本發明的一種用於內燃機的排氣系統具有排氣管路和布置在所述排氣管路中的至少一個廢氣後處理裝置。廢氣後處理裝置具有至少一個SCR催化轉化器和/或NOx 儲存催化轉化器，特別是LNT。根據本發明，排氣管路至少部分地被分成在廢氣後處理裝置的上遊的至少兩個獨立的排氣歧管，至少一個排氣歧管具有熱源並且至少一個其他的排氣歧管具有散熱器，因此使得有可能使一個排氣歧管用作熱源並且使另一個排氣歧管用作散熱器。此外，可以藉助於至少一個流動控制裝置控制通過相應獨立的排氣歧管的廢氣流量。在本發明的意義上使用的術語「散熱器」表示具有高熱容量並且因此能夠在吸收大量的熱的同時保持實際穩態溫度條件的熱力學環境或傳熱體。與之相比，在本文的意義上使用的熱源可以在實際穩態溫度條件下連續地釋放熱。將排氣管路分成至少兩個獨立的排氣歧管(其中至少一個排氣歧管能夠用作熱源並且至少一個其他的排氣歧管能夠用作散熱器)使得有可能對流動通過相應排氣歧管的廢氣的廢氣溫度施加特定預期影響。特別地，根據本發明提供的流動控制裝置能夠精確地計量流動通過相應排氣歧管的廢氣流量並且因此控制在獨立排氣歧管的下遊(也就是說，在排氣歧管再進入排氣管路之後)的廢氣溫度。特別地，這保證了具有SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器的下遊廢氣後處理裝置的最佳操作，原因是，即使在內燃機的非穩態操作中，也就是說，例如在由於內燃機上的負荷躍變而引起廢氣溫度突然變化的情況下，廢氣後處理裝置的入口處的廢氣溫度也可以實際上保持恆定或者至少廢氣後處理裝置的入口處的溫度變化以顯著的延遲、以顯著較小的幅度並且此外在顯著較長的時期上發生。在所有情況下，根據本發明的排氣系統防止廢氣後處理裝置的入口處的溫度的突然變化。如先前所述，廢氣溫度的突然上升在SCR催化轉化器或NOx儲存催化轉化器中導致儲存在SCR催化轉化器中的氨的不受控熱解吸附(氨滑脫)和吸附在NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物的不受控熱解吸附(氮氧化物滑脫)。用根據本發明的排氣系統有效地防止了該氨或氮氧化物滑脫，原因是排氣系統內的溫度變化的傳播速度和溫度變化的幅度兩者藉助於能夠分別用作熱源和散熱器的排氣歧管顯著地被衰減或減小。如果內燃機的廢氣溫度現在由於例如由使用者的突然加速過程(換低檔)而產生的對來自內燃機的動力的突然需求而急劇上升，則流動控制裝置在情況下用於將廢氣至少部分地並且優選完全地引導通過能夠用作散熱器的排氣歧管。為了實現該目的，流動控制裝置優選地設計成部分地至完全地閉合能夠用作熱源的排氣歧管和/或能夠用作散熱器的排氣歧管。穿過能夠用作散熱器的排氣歧管的廢氣根據散熱器的功能被冷卻，因此能夠以特定預期方式控制布置在排氣歧管的下遊的廢氣後處理裝置的入口處的廢氣溫度，廢氣該廢氣後處理裝置特別地具有SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器。避免了由於溫度的突然上升導致的儲存在SCR催化轉化器中的氨或儲存在NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物的不受控解吸附。儲存在SCR催化轉化器中的氨僅僅作為氮氧化物排放物的正常轉化的一部分以受控方式被消耗。儲存在NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物類似地不以不受控方式被釋放，特別是在再生階段之外。根據本發明的排氣系統因此允許SCR催化轉化器和/或 NOx儲存催化轉化器的最佳操作，而與內燃機的瞬時操作條件無關。如果來自內燃機的動力的需要被逆反，並且因此內燃機的廢氣溫度減小，則流動控制裝置用於將廢氣至少部分地並且優選完全地引導通過能夠用作熱源的排氣歧管。流動通過該排氣歧管的廢氣的溫度水平由此保持恆定或升高，因此保證布置在排氣歧管的下遊的SCR催化轉化器或NOx儲存催化轉化器的操作在任何時候處於最佳溫度窗口，類似地與來自內燃機的動力的瞬時需要無關。為了實現尤其在獨立排氣歧管的下遊的排氣系統內的廢氣溫度的儘可能精確和精細分級控制，可以有利地藉助於流動控制裝置根據至少內燃機的廢氣溫度和/或廢氣質量流和/或儲存在SCR催化轉化器中的氨與SCR催化轉化器的氨儲存容量的比率和/或儲存在NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物與NOx儲存催化轉化器的氮氧化物儲存容量的比率控制通過相應排氣歧管的廢氣流量。因此，可以以最佳方式根據本發明的排氣系統的當前操作條件控制流動控制裝置。特別地，有可能以該方式確定流動控制裝置的最佳位置，流動控制裝置部分地至完全地閉合或打開能夠用作熱源的排氣歧管和/或能夠用作散熱器的排氣歧管，並且因此允許在獨立排氣歧管的下遊的廢氣溫度的精確和精細分級控制。在根據本發明的排氣系統的有利實施例中，熱交換器設在能夠用作熱源的排氣歧管和能夠用作散熱器的排氣歧管之間。這允許相應排氣歧管之間的熱傳遞，因此能夠使能夠用作散熱器的排氣歧管所吸收的熱可用於能夠用作熱源的排氣歧管。因此有可能免除用於能夠用作熱源的排氣歧管的附加熱生成源，並且根據本發明，這允許排氣系統可以以特別節能的方式操作。此外熱交換器也可以被設計成使得它吸收可以不僅從能夠用作散熱器的排氣歧管而且從在內燃機的操作期間可用的其他附加熱源釋放到能夠用作熱源的排氣歧管的熱能。在根據本發明的排氣系統的另一個有利實施例中，能夠用作散熱器的排氣歧管具有用於延遲熱傳遞的廢氣動力學特性。特別地，有可能通過獨立排氣歧管的尺寸或容量的適當配置實現關於排氣歧管中的壓力和吸入波的期望廢氣動力學特性，使得被引入排氣歧管中的廢氣以一定的時間延遲流動通過排氣歧管，換句話說，使得廢氣的空間速度通過以該方式設計的排氣歧管被顯著地且有利地減小。為此，在特別簡單的實施例中，例如能夠用作散熱器的排氣歧管具有比能夠用作熱源的排氣歧管顯著更大的容量。以該方式設計的排氣歧管的入口處的廢氣溫度的躍變因此以延遲方式通過歧管。 例如，廢氣的更長停留時間或更低空間速度可以用於將更多的熱釋放到環境或熱交換器。
6此外，由排氣歧管引起的廢氣的更低空間速度隨後也導致在廢氣後處理裝置(特別是SCR 催化轉化器或NOx儲存催化轉化器)的下遊的廢氣的更長停留時間，由此使得有可能總體上實現更有效的轉化和改善的淨化性能。在根據本發明的排氣系統的另一個、特別簡單的實施例中，能夠用作熱源的排氣歧管基本上是由常規排氣管形成的排氣歧管，但是具有比能夠用作散熱器的排氣歧管顯著更短的設計。在該情況下，特別簡單的是，能夠用作散熱器的排氣歧管也是由常規排氣管形成的排氣歧管，但是該排氣歧管具有比能夠用作熱源的排氣歧管顯著更大的長度。此外，能夠用作熱源的排氣歧管可以有利地具有熱絕緣以便將熱儲存在排氣歧管中。與之相比，能夠用作散熱器的排氣歧管例如可以具有冷卻肋，以便允許到環境的儘可能快的熱傳遞。此外，能夠用作散熱器的排氣歧管可以有利地由允許例如通過高導熱性特別良好地熱傳遞到例如環境或熱交換器的材料產生。以該方式，能夠用作散熱器的排氣歧管能夠為下遊的廢氣後處理裝置，特別是為SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器在相當大的程度上衰減排氣歧管的入口處的廢氣溫度的躍變。關於由於溫度的躍變引起的在排氣系統中傳播的熱波，能夠用作散熱器的排氣歧管因此表示低通濾波器。一般而言，使廢氣穿過能夠用作散熱器的排氣歧管使得在排氣歧管的下遊的廢氣溫度的減小，原因是熱從排氣歧管中的廢氣被去除，如上所述。根據本發明的排氣系統因此類似地允許布置在排氣歧管的下遊的NOx儲存催化轉化器的儲存容量增加。眾所周知，這取決於NOx儲存催化轉化器的操作溫度並且隨著高於某個值的溫度增加而連續減小。NOx 儲存催化轉化器的大儲存容量是特別有利的，原因是，例如在由於對動力的突然需求而產生的內燃燒機上的負荷躍變的情況下，不僅廢氣溫度而且內燃機的未處理的NOx排放物急劇增加，並且這些然後可以由NOx儲存催化轉化器吸附，也就是說儲存。考慮到NOx儲存催化轉化器的更大儲存容量，還有可能增加NOx儲存催化轉化器的再生階段之間的時間間隔。因此可以僅僅在對動力的需求逆反之後例如在缺氧的條件下藉助於內燃機的亞理想配比操作或通過將還原劑(例如，燃料)附加地噴射到排氣管道中而啟動再生，以便轉化被吸附的氮氧化物並且為新的儲存循環準備NOx儲存催化轉化器。在根據本發明的排氣系統的另一個、有利實施例中，附加的廢氣後處理裝置在至少兩個獨立排氣歧管的上遊布置在排氣管路中。例如，該廢氣後處理裝置可以具有至少一個氧化催化轉化器、微粒過濾器、SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器以及它們的各種組合。因此，類似地有可能例如更靠近內燃機的出口布置在一方面可以在比較高的溫度範圍內最佳地操作並且在另一方面對溫度波動比較敏感的轉化器或過濾器，並且在公共排氣系統中使它們與在比較低的溫度窗口中實現最佳淨化或轉化性能並且為了高效操作藉助於本文中的發明特別地避免溫度的突然變化的催化轉化器或過濾器組合。藉助於根據本發明的排氣系統，類似地有可能減輕或避免例如由於微粒過濾器或 NOx儲存催化轉化器的高溫再生所產生的溫度的急劇變化對布置在排氣管路中的下遊的催化轉化器和/或過濾器的影響。這為催化轉化器和/或過濾器在排氣系統內的布置或順序產生更大的自由度。在下面參考圖中所示的示例性實施例更詳細地解釋本發明的另外有利細節和效
果


圖1顯示了根據本發明的用於內燃機的排氣系統的示例性實施例的示意圖。
具體實施例方式在圖1中，示意性地顯示了根據本發明的用於內燃機2的排氣系統1的示例性實施例。一般而言，內燃機2經由空氣過濾器3吸入空氣以用於內燃機2的燃燒室(未顯示) 中的燃料/空氣混合物的燃燒。在圖1中所示的內燃機2的情況下，空氣藉助於內燃機2 的排氣管道6中的渦輪增壓器4 (特別是壓縮機幻被壓縮。為此，渦輪增壓器4以已知的方式通過由軸8連接到壓縮機5的渦輪機7，由燃燒之後離開內燃機2的廢氣流9驅動。在所示的示例性實施例中，第一(可選的)廢氣後處理裝置11在渦輪增壓器4的渦輪機7的下遊布置在排氣管路10中。例如，第一廢氣後處理裝置11可以具有至少一個氧化催化轉化器、微粒過濾器、SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器(特別是LNT)或它們的任何組合。第一廢氣後處理裝置11用於初始廢氣淨化過程。在第一廢氣後處理裝置11的下遊，圖1中所示的示例性實施例的排氣管路10分成兩個獨立的排氣歧管12和13，有可能排氣歧管12用作散熱器並且排氣歧管13用作熱源。此外從圖1可以看到，流動控制裝置15(例如，流動控制片或切換閥)在上遊分支點14 的區域中布置在排氣管路10中。在這裡所述的示例性實施例中，流動控制裝置15被設計成使得它可以部分地至完全地閉合或打開排氣歧管12或排氣歧管13。因此僅僅需要一個流動控制裝置15，藉助於所述流動控制裝置能夠完全控制通過兩個排氣歧管12、13的廢氣流。多個流動控制裝置15 (例如，分配給每個獨立排氣歧管12、13的流動控制裝置15)的布置當然也是可能的。因此，取決於流動控制裝置15的位置，在排氣管路10中運載的廢氣流可以完全經由能夠用作散熱器的排氣歧管12通過，也就是說流動控制裝置15完全閉合能夠用作熱源的排氣歧管13，或者廢氣流可以完全經由能夠用作熱源的排氣歧管13通過，也就是說流動控制裝置15完全閉合能夠用作散熱器的排氣歧管12。在圖1所示的示例性實施例中，廢氣流還可以類似地藉助於上述端部位置之間的流動控制裝置15的任何期望中間位置同時經由一個排氣歧管12且經由另一個排氣歧管13通過。因此在下遊分支點16之後，也就是說在兩個排氣歧管12和13進入排氣管路10之後的廢氣溫度的特別精確和精細分級控制是可能的。然而，在根據本發明的排氣系統的更簡單實施例中，也有可能使用可以完全地閉合或打開僅僅一個排氣歧管12或另一個排氣歧管13並且因此不允許任何中間位置的流動控制裝置。第二廢氣後處理裝置17在獨立排氣歧管12和13的下遊，也就是說在兩個排氣歧管12和13在下遊分支點16處再進入排氣管路10之後布置在排氣管路10中。該廢氣後處理裝置17具有至少一個SCR催化轉化器和/或至少一個NOx儲存催化轉化器。為了為第二廢氣後處理裝置17中的SCR催化轉化器供應還原劑，例如氨或尿素的水溶液，用於將還原劑噴射到排氣管路10中的還原劑噴射裝置18設在第二廢氣後處理裝置17的上遊。流動控制裝置15 (特別是流動控制裝置15的位置)優選地由控制裝置(未在圖1 中顯示)控制。用於確定流動控制裝置15的最佳位置的輸入參數特別地是內燃機2的廢氣溫度和/或廢氣質量流和/或儲存在布置在排氣歧管12和13的下遊的SCR催化轉化器中的氨與SCR催化轉化器的氨儲存容量的比率和/或儲存在布置在排氣歧管12和13的下遊的NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物與NOx儲存催化轉化器的氮氧化物儲存容量的比率和它們的任何預期組合。上述參數可以藉助於合適的傳感器以已知的方式進行測量，或者需要時，也可以從排氣系統1和/或內燃機2的其他操作參數的已經可用的測得值進行計算。因此，在任何時候保證最佳地匹配排氣系統1的當前操作條件的流動控制裝置15的控制或定位。為此，可以電氣地或機械地控制流動控制裝置15。如果內燃機2的廢氣溫度急劇上升，例如在當例如使用者突然需要動力時發生的內燃機2上的負荷躍變的情況下，廢氣流將在穿過第一廢氣後處理裝置11之後藉助於流動控制裝置15至少部分地或完全地被引導通過能夠用作散熱器的排氣歧管12，在所述第一廢氣後處理裝置中廢氣例如藉助於氧化催化轉化器和/或微粒過濾器受到初始淨化或轉化。在排氣歧管12中，熱從廢氣被去除並且例如經由布置在排氣歧管12上的冷卻肋(未在圖1中顯示)釋放到環境。代替冷卻肋或除了冷卻肋以外，熱交換器19(僅僅在圖1中指示)可以布置在排氣歧管12上，藉助於所述熱交換器19，從排氣歧管12去除的熱可以被傳遞到能夠用作熱源的排氣歧管13並且然後可用於加熱流動通過排氣歧管13的廢氣。使廢氣穿過排氣歧管12具有的效果是，上遊分支點14處的廢氣溫度的急劇上升不傳播或至少以顯著的延遲和以顯著衰減的幅度以及在顯著更長的時期內傳播到下遊分支點16，由此能夠以特定預期方式控制第二廢氣後處理裝置17的入口處，特別是包括在其中的SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器的入口處的廢氣溫度。由此避免儲存在SCR 催化轉化器中的氨的不受控熱解吸附或氨滑脫，並且僅僅消耗氮氧化物排放物的正常轉化所需的氨。類似地，防止由於儲存在廢氣後處理裝置17的NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物的不受控熱解吸附而引起的氮氧化物滑脫。此外，廢氣後處理裝置17或NOx儲存催化轉化器處的較低入口溫度顯著地增加它的氮氧化物儲存容量，因此能夠以更長的時間間隔執行NOx儲存催化轉化器的再生階段。如果內燃機2的廢氣溫度下降，例如在來自內燃機2的動力的需要逆反之後，廢氣流在穿過第一廢氣後處理裝置11之後藉助於流動控制裝置15至少部分地或完全地被引導通過能夠用作熱源的排氣歧管13。在排氣歧管13中，熱例如經由熱交換器19被供應到廢氣。為此，熱交換器19可以布置在能夠用作散熱器的排氣歧管12和排氣歧管13之間，結果是它吸收由排氣歧管12發出的熱並且將它傳遞到排氣歧管13。作為熱交換器19的替代或附加，排氣歧管13可以設有熱絕緣件(未在圖1中顯示)。使廢氣穿過能夠用作熱源的排氣歧管13具有的效果是，在上遊分支點14和下遊分支點16之間的廢氣溫度水平可以基本保持或升高，但是內燃機2的廢氣溫度下降，因此可以以特定預期方式控制第二廢氣後處理裝置17的入口處，具體是包括在其中的SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器的入口處的廢氣溫度。因此，使用根據本發明的排氣系統，有可能在任何時候為SCR催化轉化器或NOx儲存催化轉化器的操作保證最佳溫度窗口， 特別地與內燃機2的瞬時操作條件無關，並且因此也在內燃機2的非穩態操作期間保證最佳溫度窗口。當然，根據本發明的排氣系統不限於本文中所述和圖中所示的示例性實施例。因此，特別地，本發明不專門限於在獨立排氣歧管的下遊布置的廢氣後處理裝置中使用SCR催化轉化器或NOx儲存催化轉化器。此外有可能在該廢氣後處理裝置中使用附加的催化轉化器和/或過濾器，尤其是對於根據本發明的溫度控制特別有利的那些。而且，根據本發明的排氣系統不專門限於圖1中所示的兩個獨立排氣歧管。例如， 也有可能將第三、熱中立排氣歧管布置在根據本發明的排氣系統中，藉助於適當設計的流動控制裝置而允許獨立排氣歧管的下遊的更加精確和精細的溫度控制。獨立排氣歧管的分支點(圖1中所示)的布置類似地應當被理解為純示例性的。 它們可以布置在沿著排氣系統的排氣管路的任何點。特別地，類似地本發明不必使獨立排氣歧管均從排氣管路分叉並且在公共分支點再進入後者。在優選實施例中，根據本發明的排氣系統用於內燃機，特別地用於機動車輛的火花點燃式發動機或柴油發動機，並且包括布置在內燃機的下遊的排氣管路中並且具有氧化催化轉化器和/或微粒過濾器的第一廢氣後處理裝置，並且還具有第一廢氣後處理裝置的下遊的排氣管路所分成的至少兩個獨立的排氣歧管，其中一個排氣歧管能夠用作熱源並且另一個排氣歧管能夠用作散熱器，並且來自內燃機的廢氣流可以藉助於流動控制裝置部分地至完全地被引導通過一個排氣歧管和/或通過另一個排氣歧管，以及布置在獨立排氣歧管的下遊的排氣管路中並且具有至少一個SCR催化轉化器和/或至少一個NOx儲存催化轉化器的第二廢氣後處理裝置。附圖標記列表
1排氣系統
2內燃機
3空氣過濾器
4渦輪增壓器
5壓縮機
6進氣管道
7渦輪機
8軸
9廢氣流
10排氣管路
11第一廢氣後處理裝置
12能夠用作散熱器的獨立排氣歧
13能夠用作熱源的獨立排氣歧管
14上遊分支點
15流動控制裝置
16下遊分支點
17第二廢氣後處理裝置
18還原劑噴射裝置
19熱交換器。
權利要求
1.一種用於內燃機( 的排氣系統，其具有排氣管路(10)和至少一個廢氣後處理裝置 (17)，所述廢氣後處理裝置布置在所述排氣管路(10)中並且具有至少一個SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器，其中所述排氣管路(10)至少部分地被分成在所述廢氣後處理裝置(17)的上遊的至少兩個獨立的排氣歧管(12，13)，至少一個排氣歧管(13)具有熱源並且至少一個其他的排氣歧管(12)具有散熱器，並且能夠藉助於至少一個流動控制裝置 (15)控制通過所述相應的獨立的排氣歧管(12，1 的廢氣流量。
2.根據權利要求1所述的排氣系統，其中能夠藉助於所述流動控制裝置(15)根據所述內燃機( 的廢氣溫度和/或廢氣質量流和/或儲存在所述SCR催化轉化器中的氨與所述 SCR催化轉化器的氨儲存容量的比率和/或儲存在所述NOx儲存催化轉化器中的氮氧化物與所述NOx儲存催化轉化器的氮氧化物儲存容量的比率，來控制通過相應的所述排氣歧管 (12，13)的廢氣流量。
3.根據權利要求1或2所述的排氣系統，其中能夠藉助於所述流動控制裝置(15)部分地至完全地打開和閉合能夠用作熱源的所述排氣歧管(13)和/或能夠用作散熱器的所述排氣歧管(12)。
4.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中能夠用作熱源的所述排氣歧管(13) 和能夠用作散熱器的所述排氣歧管(1 之間設置有熱交換器。
5.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中能夠用作散熱器的所述排氣歧管 (12)具有用於延遲熱傳遞的廢氣動力學特性。
6.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中能夠用作熱源的所述排氣歧管(13) 比能夠用作散熱器的所述排氣歧管(12)短。
7.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中能夠用作散熱器的所述排氣歧管 (12)的容量比能夠用作熱源的所述排氣歧管(13)大。
8.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中能夠用作熱源的所述排氣歧管(13) 具有熱絕緣件。
9.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中能夠用作散熱器的所述排氣歧管 (12)具有冷卻肋。
10.根據前述權利要求之一所述的排氣系統，其中具有至少一個氧化催化轉化器和/ 或至少一個微粒過濾器和/或至少一個NOx儲存催化轉化器和/或至少一個SCR催化轉化器的附加的廢氣後處理裝置(11)在所述至少兩個獨立的排氣歧管(12，1 的上遊布置在所述排氣管路(10)中。
全文摘要
說明書提供一種內燃機(2)的排氣系統，其具有排氣管路(10)和至少一個廢氣後處理裝置(17)，所述廢氣後處理裝置布置在所述排氣管路(10)中並且具有至少一個SCR催化轉化器和/或NOx儲存催化轉化器，其中所述排氣管路(10)至少部分地被分成在所述廢氣後處理裝置(17)的上遊的至少兩個獨立的排氣歧管(12，13)，至少一個排氣歧管(13)能夠用作熱源並且至少一個其他的排氣歧管(12)能夠用作散熱器，並且能夠藉助於至少一個流動控制裝置(15)控制通過所述相應的獨立的排氣歧管(12，13)的廢氣流量。
文檔編號F01N3/10GK102444450SQ20111030474
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月10日 優先權日2010年10月13日
發明者Y·M·S·雅庫伯 申請人:福特環球技術公司