本发明专利技术涉及一种具有用无碳燃料例如氢或氨驱动的内燃发动机以及与之连接的排气系统(1)的机动车，该排气系统具有至少第一氮氧化物还原催化转化器(2)，该第一氮氧化物还原催化转化器优选含有钒。根据本发明专利技术，排气系统(1)还具有换热器(3)，该换热器能够用于能量回收，其中，内燃发动机所排出的废气在被送入氮氧化物还原催化器(2)之前能够以可调节的比例被引导经过换热器(3)。也能够前后接连地布置两个氮氧化物还原催化器，其中，燃料能够用作还原剂。本发明专利技术的运行方法指出，在换热器(3)的和/或能量回收装置(6)的运行情况下，按下述方式选择被引导经过换热器(3)的废气的比例，即，第一氮氧化物还原催化器(2)的温度至少主要保持低于可预定的温度上限。低于可预定的温度上限。低于可预定的温度上限。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用无碳燃料驱动的内燃发动机以及与之连接的排气系统的机动车
[0001]本专利技术涉及一种具有权利要求1的前序部分特征的具有用无碳燃料驱动的内燃发动机的机动车以及一种具有根据权利要求12的前序部分特征的用于运行这种机动车的方法。
技术介绍
[0002]由DE 10 2007 021 827 A1公开了一种同类型的机动车。相应的内燃发动机以氢为无碳燃料运行。在内燃发动机的输出侧，从储罐中取出的氢被输送至排气系统。在下游设于排气系统中的催化器通过利用所供应的氢进行催化还原来除去废气所含的氮氧化物。
技术实现思路
[0003]本专利技术的任务是提供一种具有用无碳燃料驱动的内燃发动机的机动车，相比而言，其允许改善的能量利用和废气净化。
[0004]该任务通过一种具有权利要求1的特征的机动车和一种具有权利要求12的特征的方法来完成。
[0005]根据本专利技术的机动车具有用无碳燃料驱动的内燃发动机。连接至内燃发动机的排气系统具有尤其第一氮氧化物还原催化器并且还具有换热器，其中，由内燃发动机排出的废气能在供给氮氧化物还原催化器之前以可调节的比例被引导经过换热器。内燃发动机优选被设计为火花点火式活塞发动机。
[0006]由于根据本专利技术设置的换热器，内燃发动机的废气在到达氮氧化物还原催化器之前可被温度调节、尤其被冷却。内燃发动机所排放的全部废气的第一可预定份额被引导经过换热器，而剩余的第二份额绕过换热器到达氮氧化物还原催化器。内燃发动机排放的全部废气的可预定且可调节的第一份额在此可以采用介于0％到100％之间的值。被引导经过换热器的部分废气流又与绕过换热器的废气流合并，并且共同的、经过温度调节的总废气流被送入氮氧化物还原催化器。这样一来，氮氧化物还原催化器可以至少主要保持在其工作温度范围内。优选地，从被引导经过换热器的废气中汲取热，因此被送入氮氧化物还原催化器的总废气流被冷却。因此，即使内燃发动机输出高功率，而排出的废气温度相应高且高于氮氧化物还原催化器的工作温度范围时，也可以获得氮氧化物还原催化器的有效性。这在扩展的发动机工作范围内允许有效还原氮氧化物。此外，也允许使用具有较低工作温度范围的催化剂材料。同样，通过设于上游的可绕行的换热器能够防止氮氧化物还原催化器达到或超过劣化温度极限。因此，氮氧化物还原催化器的长久耐用性也得以改善。
[0007]在本专利技术的设计中，排气系统具有能量回收装置，能量回收装置可以利用从被引导经过换热器的废气中汲取的热能来产生有用能量。能量回收装置例如可被设计为产生有用电能的热电发电机。也可以设置如下装置，其通过热动力学循环过程如朗肯循环产生有用机械能。为此，在换热器中从废气中汲取热并将其输送给工作介质。工作介质被引导至能
量回收系统，在那里，所吸收的热被部分转化为有用的机械能。在能量回收装置中产生的电能或机械能可被用在机动车例如辅助装置中。由此总体上改善机动车的能量利用。
[0008]在本专利技术的另一设计中，设置第二氮氧化物还原催化器，其在流动技术上设置在第一氮氧化物还原催化器的上游。由此可以做到，在沿废气路径典型存在的温度梯度的情况下，两个氮氧化物还原催化器中的至少一个处于工作温度。尤其是，因为有换热器而还可以就此意义上影响温度梯度。因此，可以显著扩展从废气中有效去除氮氧化物的内燃发动机工作范围。此时可能有利的是对于第一和第二氮氧化物还原催化器规定具有不同工作温度范围的催化剂材料。例如，第二氮氧化物还原催化器可以具有比第一氮氧化物还原催化器更低的工作温度范围。由此，第二氮氧化物还原催化器可在内燃机冷起动后快速可供氮氧化物还原所用。如果第二氮氧化物还原催化器在预热期间变热到高于其工作温度范围的温度，则第一氮氧化物还原催化器在此期间处于工作温度并可以从废气中去除氮氧化物。也可以规定，两个氮氧化物还原催化器的体积被选择为彼此不同。例如，第二氮氧化物还原催化器可以具有比第一氮氧化物还原催化器更小的体积。由此允许将第二氮氧化物还原催化器很快速地加热到工作温度。第二氮氧化物还原催化器的体积例如可以不到第一氮氧化物还原催化器体积的80％、60％或40％或甚至更小。此外可以规定将第二氮氧化物还原催化器靠近发动机布置，例如布置在机动车的发动机舱中，而将第一氮氧化物还原催化器远离发动机地布置在机动车底板区域中。
[0009]在本专利技术的另一设计中，换热器在流动技术上设置在第一氮氧化物还原催化器的上游和在第二氮氧化物还原催化器的下游。因此在流动技术上看，换热器布置在设于更上游的第二氮氧化物还原催化器与布置在更下游的第一氮氧化物还原催化器之间。这有以下优点，即，当第二氮氧化物还原催化器已高于其工作温度时，如果第一氮氧化物还原催化器面临过于强烈的进一步加热，则其有效性还可以通过换热器的相应运行来维持。
[0010]在本专利技术的另一有利设计中，用于在第一和/或第二氮氧化物还原催化器处还原废气所含氮氧化物的还原剂是被用于驱动内燃发动机的燃料。因此，可以省掉用于单独还原剂的储存容器或至少将其设计得更小。此时特别有利的是，在本专利技术的另一设计中将该内燃发动机设计成通过内燃发动机的燃烧室向排气系统供应还原剂。为此，优选针对内燃发动机的至少一个气缸设置快速作动的燃料输入阀，借此可以将燃料直接输入相应的燃烧室中。由此省掉用于将还原剂供应入废气的单独的供应装置。此外，通过这种方式，允许还原剂在废气中特别均匀分布。优选地，用作还原剂的燃料通过在工作循环中晚些执行的燃料喷入或燃料吹入而被输入这个或这些燃烧室中，从而燃料在化学上至少近似不变地随排气冲程被排出。这优选在上死点之后的120
°
至180
°
的曲轴角度范围内进行。
[0011]在本专利技术的另一设计中，用于运行内燃发动机的燃料是氢。由此避免危害气候的二氧化碳排放。也避免碳黑颗粒、碳氢化合物和一氧化碳的排放。在优选至少主要规定的内燃发动机稀燃运行模式下，在燃料燃烧期间产生的污染物仅是氮氧化物，但氮氧化物可以通过氮氧化物还原催化器从废气中被除去。
[0012]在本专利技术的另一设计中规定，第二氮氧化物还原催化器是贫油脱氮催化器，其能以氢为还原剂来催化氮氧化物的还原。该实施方式与设计成氢发动机的内燃发动机有关地特别有利，因为于是被用于发动机运行的燃料还可作为还原剂被用于在第二氮氧化物还原催化器处还原氮氧化物。为此，废气可通过内燃发动机燃烧室或通过发动机外部的计量装
置被供以氢。贫油脱氮催化器优选具有催化涂层，其含有贵金属且特别是铂族金属、例如铂和/或铑。通常设置催化涂层，其即便在废气中存在过量氧气时也能以氢为还原剂催化氮氧化物的还原。尤其在含有铂和/或铑和/或钯的贫油脱氮催化器的情况下，工作温度范围此时相对低。该工作范围的温度下限能够约为80℃。该工作范围的温度上限可能约为250℃。因此，贫油脱氮催化器在内燃发动机冷起动后很快就准备运行。
[0013]在本专利技术的另一设计中，用于将含氨的还原剂加入废气的计量装置设置在第一氮氧化物还原催化器的入口侧。氨能以游离或结合的形式包含在还原剂中。优选设有用于将尿素水溶液加本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种具有用无碳燃料驱动的内燃发动机以及与之连接的排气系统(1)的机动车，该排气系统具有尤其第一氮氧化物还原催化器(2)，其特征是，该排气系统(1)还具有换热器(3)，其中，由该内燃发动机排出的废气能够在被送入该氮氧化物还原催化器(2)之前以可调比例被引导经过该换热器(3)。2.根据权利要求1所述的机动车，其特征是，该排气系统(1)具有能量回收设备(6)，其能够利用从被引导经过该换热器(3)的废气中汲取的热能来产生有用能量。3.根据权利要求1或2所述的机动车，其特征是，设有第二氮氧化物还原催化器(8)，其在流动技术上设置在该第一氮氧化物还原催化器(2)的上游。4.根据权利要求3所述的机动车，其特征是，在流动技术上，该换热器(3)设置在该第一氮氧化物还原催化器(2)的上游且在该第二氮氧化物还原催化器(8)的下游。5.根据权利要求1至4之一所述的机动车，其特征是，用于在所述第一和/或第二氮氧化物还原催化器(2；8)处还原废气所含氮氧化物的还原剂是用于运行该内燃发动机的燃料。6.根据权利要求5所述的机动车，其特征是，该内燃发动机被设计成通过该内燃发动机的燃烧室将还原剂供给该排气系统(1)。7.根据权利要求1至6之一所述的机动车，其特征是，用于运行该内燃发动机的燃料是氢。8.根据权利要求3至7之...
【专利技术属性】
技术研发人员：B，
申请(专利权)人：AVL李斯特有限公司，
类型：发明
国别省市：
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