用于SCR催化器系统的还原剂配量操作方法和相应的SCR催化器系统技术方案

本发明专利技术涉及一种SCR催化器系统以及一种用于内燃机(10)的SCR催化器系统(14)的还原剂配量操作方法，其中SCR催化器系统(14)具有第一SCR废气净化装置(16)和其后连接的SCR催化器(18)以及用于在第一SCR废气净化装置(16)的流动上游向废气流中配量还原剂的还原剂配量装置(20)，其中，至少根据第一SCR废气净化装置(16)和后接的SCR催化器(18)的温度控制还原剂配量，其中(I)当第一SCR废气净化装置(16)的温度大于或等于预设的最小温度(T_SPF_min)时、并且后接的SCR催化器(18)的温度小于预设的最小温度(T_SCR_min)，则在第一运行模式中这样进行还原剂配量，使得第一SCR废气净化装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)小于其最大的还原剂填充水平(NH3_SPF_max)，并且(II)当后接的SCR催化器(18)的温度大于或等于它的最小温度(T_SCR_min)时，还原剂配量至少部分时间在第二运行模式中这样进行，使得第一SCR废气净化装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)大于它的最大还原剂填充水平(NH3_SPF_max)，使得穿过第一SCR废气净化装置(16)的还原剂冒出量施加到后接的SCR催化器(18)上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及一种用于按照选择性催化还原技术(SCR)的原理工作的SCR催化器系统的还原剂配量操作方法。本专利技术还涉及一种设计用于实施所述方法的催化器系统。部分时间或主要地以稀燃的空气燃料混合物运行的内燃机产生氮氧化物NOX(主要是NO2和NO)，因此需要NOX降低措施。发动机式的措施(用于降低废气中的NOX未处理排放)提供了废气回收，其中内燃机的废气的一部分被回引至燃烧空气中，由此燃烧温度降低并且因此减少NOX生成。但是废气回收并非始终足够遵守合法的NOX的极限值，因此需要附加的主动的废气再处理，其可以降低NOX最终排放。已知的NOX后处理提出使用NOX存储催化器，它们在稀燃运行(过量空气系数λ>1)中以硝酸盐的形式存储氮氧化物，并且在很短的间隙中以浓厚的废气环境(过量空气系数λ<1)解吸所存储的氮氧化物并且在存在于浓厚的废气中的还原剂在场的情况下还原为氮气N2。作为转化能够稀燃运行的内燃机的废气中的氮氧化物的其他措施已知使用催化器系统，其按照选择性催化还原技术(SCR)的原理工作。这些系统包括至少一个SCR催化器，其在输入废气中的还原剂(通常是氨NH3)在场的情况下将废气的氮氧化物转化成氮气和水。其中，来自含水的氨溶液的氨被配入废气流中，或者由自母体化合物(例如水溶液形式或固体粒料形式的尿素)通过热解或水解的方法获得氨。用于在汽车中存储氨的新措施提供了NH3存储材料，其根据温度可逆地结合氨。在这种关系中已知卤盐存储器(Metallamminspeicher)，例如MgCl2、CaCl2和SrCl2，它们将氨以复合化合物形式存储，然后例如作为MgCl2(NH3)x、CaCl2(NH3)x或SrCl2(NH3)x存在。通过输入热量，氨又从这些化合物中被释放出来。为了继续降低氮氧化物排放，还已知两级式SCR催化器系统，其包括设置在发动机附近的第一SCR废气净化装置以及在其后连接的SCR催化器，后者通常位于汽车的底板位置上。在此发动机附近的SCR废气净化器尤其设计为颗粒过滤器，其具有SCR催化涂层。这种催化涂层的颗粒过滤器(也称为SDPF)因此综合了阻挡烟气颗粒的功能以及在还原剂(尤其是NH3)在场时选择性地催化还原氮氧化物的功能。通过将SCR废气净化装置或SDPF设置在发动机附近，则可以快速地将SCR部件加热至其工作温度。这实现了还原剂配量的提前启动并且因此改善在整个运行循环中的NOX转化。后接的SCR催化器用于进一步改善NOX转化以及阻止发动机附近的SCR装置的还原剂泄漏。然而，发动机附近的SCR废气净化器、尤其是发动机附近的SDPFs形式的SCR废气净化器仅允许采用有限数量的催化的SCR涂层，因为否则会形成无法忍受的废气反压。因此发动机附近的SCR废气净化器的NOX转化率常常是不足以在整个运行特征场上满足低NOX排放要求。由于这种原因进一步需要后接的SCR催化器，其中其催化器体积相对SCR方案(其仅使用底板SCR催化器)可以被降低。DE10247989A1描述了一种SCR催化系统，其具有氧化催化器以及后接的SCR催化器。其中用于将还原剂输入废气流中的输入装置集成在氧化催化器中。通过这种方式应该实现很高的还原剂分配以及缩短混合路径。由DE102005055240A1已知一种具有底板SCR催化器的SCR催化器系统。在底板SCR催化器的流动上游，废气线路划分为主废气线路和从废气线路。在主废气线路中设置颗粒过滤器。在颗粒过滤器的流动上游设置具有连接在其之前的碳氢化合物注射装置的氧化催化器。通过在氧化催化器中对输入的碳氢化合物的放热的催化氧化，则产生用于后接的颗粒过滤器的再生所需的温度。在从废气路线中同样设置氧化催化器以及连续再生的颗粒催化器，其具有氧化催化的涂层用于颗粒氧化。在正常运行中整个废气流通过主废气路线引导，其中颗粒在颗粒过滤器中被阻挡。在颗粒过滤器的再生运行中部分废气流通过从废气路线引导并且其他部分通过待再生的颗粒过滤器在主废气路线中引导。通过在主路线中废气质量流量的减小，用于提升温度所需的能量被减低，由此实现了能量节约并且此外SCR催化器承受了更小的热量。本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种用于前述两级式SCR催化器系统的还原剂配量操作方法，借助该方法尤其特征场较宽地实现更高的NOX转化率。此外还提供设置用于实施所述方法的SCR催化器系统。所述技术问题通过一种具有独立权利要求的特征的方法以及SCR催化器系统予以解决。本专利技术的其他有利的技术方案是从属权利要求的
技术实现思路
。按照本专利技术的用于实施还原剂配量的方法涉及的是内燃机的SCR催化器系统，其具有(尤其发动机附近的)第一SCR废气净化装置和在其后连接的SCR催化器以及在第一SCR废气净化装置的流动上游的用于将还原剂配量至废气流中的还原剂配量装置。按照本专利技术至少根据第一SCR废气净化装置和后接的SCR催化器的温度控制还原剂配量，其中(I)当第一SCR废气净化装置的温度大于或等于预设的最小温度时、并且后接的SCR催化器的温度小于预设的最小温度，则在第一运行模式中这样进行还原剂配量，使得第一SCR废气净化装置的还原剂填充水平小于其最大的还原剂填充水平，并且(II)当后接的SCR催化器的温度大于或等于它的最小温度时，还原剂配量至少部分时间在第二运行模式中这样进行，使得第一SCR废气净化装置的还原剂填充水平大于它的最大还原剂填充水平，使得穿过第一SCR废气净化装置的还原剂冒出量或还原剂溢出量施加到后接的SCR催化器上。在此应该理解的是，SCR废气净化装置以及后接的SCR催化器的最小温度分别这样选择，使得它们保证一定的NOX转化效率，也就是说它们至少对应关于NOX转化的激活区间的温度下限。各自的最小温度优选对应各个废气净化部件开始催化的运行准备状态来选择。在此实用的是还选择所谓的各自的起燃温度(Light-Off-Temperatur)，其按照定义对应这样的温度，在该温度下具有最大转化效率的50％。所述起燃温度尤其取决于催化涂层的具体组分并且对于第一SCR废气净化装置和后接的SCR催化器是不同的。因此按照本专利技术还原剂配量至少在两种运行模式中进行，其中要么仅对第一SCR部件施加并加载还原剂、要么借助唯一的还原剂配量装置对两个SCR部件施加并加载还原剂。在后者的情况中，对后接的SCR催化器的加载通过过加载和溢流发动机附近的SCR废气净化装置进行。按照本专利技术的方法一方面借助唯一的还原剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于内燃机(10)的SCR催化器系统(14)的还原剂配量的操作方法，其中，SCR催化器系统(14)具有第一SCR废气净化装置(16)和连接其后的SCR催化器(18)以及用于在第一SCR废气净化装置(16)的流动上游向废气流中配量还原剂的还原剂配量装置(20)，其中，至少根据第一SCR废气净化装置(16)的温度和后接的SCR催化器(18)的温度控制还原剂配量，其中(I)当第一SCR废气净化装置(16)的温度大于或等于预设的最小温度(T_SPF_min)时、并且后接的SCR催化器(18)的温度小于预设的最小温度(T_SCR_min)，则在第一运行模式中这样进行还原剂配量，使得第一SCR废气净化装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)小于其最大的还原剂填充水平(NH3_SPF_max)，并且(II)当后接的SCR催化器(18)的温度大于或等于它的最小温度(T_SCR_min)时，还原剂配量至少部分时间在第二运行模式中这样进行，使得第一SCR废气净化装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)大于它的最大还原剂填充水平(NH3_SPF_max)，使得穿过第一SCR废气净化装置(16)的还原剂冒出量施加到后接的SCR催化器(18)上...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.06.02 DE 102012010991.11.一种用于内燃机(10)的SCR催化器系统(14)的还原剂配量的操作方
法，其中，SCR催化器系统(14)具有第一SCR废气净化装置(16)和连接其后
的SCR催化器(18)以及用于在第一SCR废气净化装置(16)的流动上游向废气
流中配量还原剂的还原剂配量装置(20)，其中，至少根据第一SCR废气净化
装置(16)的温度和后接的SCR催化器(18)的温度控制还原剂配量，其中
(I)当第一SCR废气净化装置(16)的温度大于或等于预设的最小温度
(T_SPF_min)时、并且后接的SCR催化器(18)的温度小于预设的最小温度
(T_SCR_min)，则在第一运行模式中这样进行还原剂配量，使得第一SCR废
气净化装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)小于其最大的还原剂填充水平
(NH3_SPF_max)，并且
(II)当后接的SCR催化器(18)的温度大于或等于它的最小温度
(T_SCR_min)时，还原剂配量至少部分时间在第二运行模式中这样进行，使
得第一SCR废气净化装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)大于它的最大还
原剂填充水平(NH3_SPF_max)，使得穿过第一SCR废气净化装置(16)的还原
剂冒出量施加到后接的SCR催化器(18)上
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，SCR催化器系统(14)附加
地包括颗粒过滤器或第一SCR废气净化装置(16)设计为具有催化的SCR涂
层的颗粒过滤器。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其特征在于，第一SCR废气净化
装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)在第一和第二运行模式中按照两个不
同的与温度相关的理论填充水平特征曲线(F1,F2)被控制。
4.按照前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在第二运行模式
中，SCR催化器(18)的理论填充水平(NH3_SCR_soll)通过第一SCR废气净化
装置(16)的还原剂填充水平(NH3_SPF)与温度相关地被控制。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，当SCR催化器(18)的还
原剂填充水平(NH3_SCR)达到或超过其与温...

【专利技术属性】
技术研发人员：G尼格罗，M凯斯特斯，T杜斯特迪克，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE