專利名稱：用于將柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管線內(nèi)設(shè)置的氧化催化劑脫硫的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管線內(nèi)設(shè)置的氧化催化劑脫硫的工藝。這種氧化催化劑在柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，以通過氮氧化物的氧化實(shí)現(xiàn)在廢氣管線內(nèi)后置的炭黑過濾器的低溫再生。
關(guān)于NOx-存儲(chǔ)催化劑的脫硫，已知在空氣/燃料的比值λ明顯低于1，廢氣溫度高于550℃下運(yùn)行柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。但是將NOx-存儲(chǔ)催化劑脫硫以再生其存儲(chǔ)NOx的能力需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。
但與此相比，將氧化催化劑脫硫以再生其氧化能力還存在實(shí)質(zhì)問題。因?yàn)檠趸呋瘎┙?jīng)過高溫、高負(fù)荷以及高轉(zhuǎn)數(shù)以脫除以硫酸鹽形式結(jié)合于表面的硫的試驗(yàn)并沒有實(shí)現(xiàn)充分脫硫。此外，在這種基于高溫的措施下，存在氧化催化劑熱損害的危險(xiǎn)。
據(jù)此目前規(guī)定，柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)只用貧硫或無硫的燃料作動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)置于氧化催化劑之后的炭黑過濾器的再生，并借此避免柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的滯銷。
由這種技術(shù)狀況出發(fā)，本發(fā)明的主題是提供一種用于將柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管線內(nèi)設(shè)置的氧化催化劑脫硫的工藝，其實(shí)現(xiàn)明顯改善的脫硫過程，而不存在氧化催化劑的熱損壞的危險(xiǎn)。
這一任務(wù)通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)，為了氧化催化劑的脫硫，在λ值λ1約0.98-0.99，廢氣溫度T1至少350℃的條件下運(yùn)行柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。通過由此產(chǎn)生的含有高含量一氧化碳CO，氫氣H2和碳?xì)浠衔颒C的廢氣，將在氧化催化劑表面生成的硫酸鹽-SO4自發(fā)還原為二氧化硫SO2，以致于氧化催化劑的降低的氧化能力已經(jīng)在溫和并因此在實(shí)際中適用的廢氣溫度下，在最多3-4分鐘內(nèi)再生。在此，再生時(shí)間原則上也可由多個(gè)例如秒級(jí)的短期“潤(rùn)滑階段”(Fettphase)的總和來實(shí)現(xiàn)。借助于按本發(fā)明的脫硫工藝可以至少暫時(shí)用含硫的燃料運(yùn)行柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，這尤其是在沒有無硫燃料的國(guó)家的行使所必需的。但對(duì)于柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)僅僅用貧硫或無硫的燃料來運(yùn)行本身來說，該脫硫工藝對(duì)氧化催化劑的壽命有積極的影響。
優(yōu)選氧化催化劑的脫硫在柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的高負(fù)荷和低轉(zhuǎn)數(shù)下運(yùn)行，例如在全負(fù)荷下的加速過程和1250U/min的轉(zhuǎn)數(shù)期間進(jìn)行。因?yàn)楦鶕?jù)柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的類型，脫硫過程所必需的，只稍微低于1的λ值有時(shí)總歸是可供利用的，以致于充其量還需要少量額外的空氣/燃料的混合物的潤(rùn)滑(Anfettung)。
為了達(dá)到λ值λ1或廢氣溫度T1宜節(jié)流吸入空氣。
若這不夠，此外還可以進(jìn)行與轉(zhuǎn)數(shù)同步的再噴射，其中再噴射應(yīng)該在主噴射后最多進(jìn)行20度，由此柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)仍然可以基本上貧炭黑運(yùn)行。
此外或作為再噴射的替代，也可以降低裝載壓力(Ladedruck)，以達(dá)到λ值λ1及廢氣溫度T1。
在所有這些用于潤(rùn)滑的措施下應(yīng)該力求實(shí)現(xiàn)柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的貧炭黑運(yùn)行，以(如果可能)避免炭黑過濾器的額外載荷。
有利的是，脫硫工藝只在有再生指令時(shí)進(jìn)行，其中再生指令取決于氧化催化劑的硫化程度而發(fā)出。由此，在氧化催化劑的氧化力還完全沒有問題時(shí)，不會(huì)多余地進(jìn)行用于潤(rùn)滑的措施。
如果氧化催化劑的硫化程度作為柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行小時(shí)、燃料通過量和/或廢氣溫度的函數(shù)來計(jì)算，在此前提條件是燃料的硫含量是已知的，這樣給出了什么時(shí)候該開始進(jìn)行脫硫過程的可靠的標(biāo)準(zhǔn)。
此外如果計(jì)算柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)在λ值λ1和高于廢氣溫度T1的條件下運(yùn)行的時(shí)間，則又給出了有效結(jié)束脫硫過程的標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管線中設(shè)置的氧化催化劑的脫硫工藝根據(jù)下圖進(jìn)一步闡述。
此圖說明一臺(tái)帶有圖解描述的噴射裝置2的柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1。吸入的空氣經(jīng)過吸入管道3和帶有節(jié)流閥5的抽吸管4到達(dá)柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1，廢氣經(jīng)過廢氣管道6到達(dá)廢氣渦輪壓縮機(jī)7，氧化催化劑8和炭黑過濾器9。在氧化催化劑8之前，在廢氣管道6中還安裝有一個(gè)λ傳感器10以及溫度傳感器11。
此外，為了控制脫硫過程還裝有控制儀12，其連接噴射裝置2，節(jié)流閥5，廢氣渦輪壓縮機(jī)7以及兩個(gè)傳感器10和11。
為了計(jì)算氧化催化劑8的硫化程度，控制儀12除了收集λ值，還連續(xù)收集柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行小時(shí)、燃料通過量和廢氣溫度。當(dāng)達(dá)到上限值時(shí)，控制儀12發(fā)出再生指令。于是，取決于柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)1的運(yùn)行時(shí)刻，借助節(jié)流閥5節(jié)流吸入空氣，借助噴射裝置2進(jìn)行與轉(zhuǎn)數(shù)同步的再噴射和/或借助廢氣渦輪壓縮機(jī)7降低裝載壓力，以實(shí)現(xiàn)用于氧化催化劑8的脫硫所必需的空氣/燃料的比值λ1為0.98-0.99以及廢氣溫度T1至少為350℃。
如果達(dá)到λ值λ1和廢氣溫度T1，那么在氧化催化劑8的表面上生成的硫酸鹽，例如自發(fā)還原為二氧化硫。由此，氧化催化劑8可重新將氮氧化物充分氧化，氧化的氮氧化物與炭黑和氧反應(yīng)。
這樣最后實(shí)現(xiàn)置于氧化催化劑8之后的炭黑過濾器9的低溫再生。
控制儀12還收集λ值λ1在0.98-0.99之間，廢氣溫度T1高于305℃，即氧化催化劑8的再生進(jìn)行的時(shí)間。在達(dá)到一定的再生時(shí)間后，即意味著達(dá)到氧化催化劑8的硫化程度的下限值之后，再次收回再生指令，柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)再次正常運(yùn)行。
權(quán)利要求
1.將柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣管線內(nèi)設(shè)置的氧化催化劑脫硫的工藝，其特征為，柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)在λ值λ1約0.98-0.99，廢氣溫度T1至少350℃的條件下運(yùn)行。
2.權(quán)利要求1的工藝，其特征為，脫硫過程在柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的高負(fù)荷和低轉(zhuǎn)數(shù)的狀態(tài)下進(jìn)行。
3.權(quán)利要求1或2的工藝，其特征為，為實(shí)現(xiàn)λ值λ1及廢氣溫度T1，節(jié)流吸入空氣。
4.權(quán)利要求1-3之一的工藝，其特征為，為實(shí)現(xiàn)λ值λ1及廢氣溫度T1，進(jìn)行與轉(zhuǎn)數(shù)同步的再噴射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的工藝，其特征為，其中與轉(zhuǎn)數(shù)同步的再噴射在主噴射后最多進(jìn)行20度。
6.權(quán)利要求1-5之一的工藝，其特征為，為實(shí)現(xiàn)λ值λ1及廢氣溫度T1，降低裝載壓力。
7.權(quán)利要求1-6之一的工藝，其特征為，脫硫過程在存在再生指令時(shí)進(jìn)行，這里再生指令根據(jù)氧化催化劑(8)的硫化程度而發(fā)出。
8.權(quán)利要求1-7之一的工藝，其特征為，氧化催化劑(8)的硫化程度作為柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的運(yùn)行小時(shí)、燃料通過量和/或廢氣溫度的函數(shù)來計(jì)算。
9.權(quán)利要求1-8之一的工藝，其特征為，計(jì)算柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)在λ值λ1和高于廢氣溫度T1的條件下運(yùn)行的時(shí)間，以在達(dá)到一定的再生時(shí)間后，再次收回再生指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于將柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)的廢氣管線內(nèi)設(shè)置的氧化催化劑脫硫的工藝，其中柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(1)在λ值λ1約0.98－0.99，廢氣溫度T1至少350℃的條件下運(yùn)行。被硫削弱的氧化催化劑的氧化能力在短時(shí)間內(nèi)和溫和的廢氣溫度下再生。柴油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可以因此，至少暫時(shí)，用含硫燃料運(yùn)行。
文檔編號(hào)F01N3/20GK1418287SQ01806769
公開日2003年5月14日 申請(qǐng)日期2001年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月6日
發(fā)明者H·洛爾克, K·布盧姆 申請(qǐng)人:奧迪股份公司