CN103362605B - 内燃机 - Google Patents

Abstract

内燃机、尤其是利用重油驱动的船用柴油内燃机，其具有通过至少一个废气涡轮增压机(11、24)实现的、至少一级的废气涡轮增压装置；并且其具有通过微粒过滤器(14)和SCR催化器(15)实现的废气净化装置；其还具有与还原剂配量装置(16)一起定位在废气旁通管道(18)中的水解催化器(17)，其中经过所述废气旁通管道(18)的废气流可以通过调整装置(19)调节，其特征在于，内置有所述还原剂配量装置(16)和水解催化器(17)的废气旁通管道(18)至少围绕所述微粒过滤器(14)铺设，从而能够通过所述废气旁通管道(18)在至少绕过所述微粒过滤器(14)的情况下朝向所述SCR催化器(15)引导废气。

Description

内燃机

技术领域

本发明涉及一种内燃机。

背景技术

文献DE102004027593A1公开了一种具有一级或二级废气涡轮增压装置和通过SCR催化器实现的废气净化装置的内燃机。对于一级废气涡轮增压装置来说，根据现有技术，SCR催化器或者定位在废气涡轮增压机的涡轮机的下游，或者定位在废气涡轮增压机的涡轮机的上游。对于具有两个废气涡轮增压机的二级废气涡轮增压装置来说，根据现有技术，SCR催化器连接在两个废气涡轮增压机的两个涡轮机之间或者连接在两个废气涡轮增压机的两个涡轮机之后。此外，从现有技术中已知，通过旁路管道绕过所述SCR催化器，以便在SCR催化器的旁边朝向定位在SCR催化器的下游的涡轮机引导废气。通过该旁通管道的废气流可以通过调整装置来调节。

文献DE102007061005A1公开了另一种内燃机。根据现有技术，该内燃机同样包括废气涡轮增压机，其中经过该废气涡轮增压机的涡轮机的废气随后被引导通过氧化催化器，在该氧化催化器后通过微粒过滤器，接着通过SCR催化器，并在该SCR催化器后通过另一个氧化催化器。此外，从现有技术中已知，可以通过废气旁通管道在废气涡轮增压机的涡轮机和布置在所述涡轮机下游的氧化催化器的旁边朝向微粒过滤器引导废气，其中，还原剂配量装置（Reduktionsmitteldosiereinrichtung）和水解催化器布置在所述旁通管道中。

发明内容

由此出发本发明的目的在于，提供一种新型的内燃机。该目的通过按本发明所述的内燃机得以实现。根据本发明，内置有还原剂配量装置和水解催化器的废气旁通管道至少围绕微粒过滤器铺设，从而可以通过所述废气旁通管道至少在绕过微粒过滤器的情况下朝向SCR催化器引导废气。

本发明首先提出这样一种内燃机，其内置有还原剂配量装置和水解催化器的废气旁通管道至少围绕微粒过滤器铺设。由此可以至少在微粒过滤器旁边朝向SCR催化器引导废气，所述废气通过废气旁通管道、进而通过还原剂配量装置和水解催化器进行引导。由此能够提高SCR催化器的效率。此外，由微粒过滤器产生的、用于废气流的背压（Gegendruck）简化了经过内置有还原剂配量装置和水解催化器的废气旁通管道的废气的分岔。

优选通过另一条废气旁通管道能够一方面在至少绕开微粒过滤器的情况下，并且另一方面在绕开还原剂配量装置和水解催化器的情况下朝向SCR催化器引导废气，其中经过所述另一条废气旁通管道的废气流可通过另一个调整装置调节。通过所述另一条废气旁通管道可以实现SCR催化器的效率的进一步提高，利用所述另一条废气旁路管道不仅可以至少绕过微粒过滤器而且还可以绕过还原剂配量装置以及水解催化器。

根据本发明的一种有利的改进方案，增压空气可以从每个废气涡轮增压机的压缩机出发，通过增压空气旁通管道导入到内置有还原剂配量装置和水解催化器的废气旁通管道中、也就是说导入到还原剂配量装置和水解催化器的上游。借助于通过增压空气旁通管道引导的增压空气，通过内置有还原剂配量装置和水解催化器的废气旁通管道引导的废气可与增压空气混合，以便精确地调节通过还原剂配量装置和水解催化器引导的废气的温度、提高还原剂配量装置和水解催化器的效率、进而提高SCR催化器的效率。

附图说明

本发明的优选的改进方案由申请文本上下文和接下来的说明得出。下面借助于附图对本发明的实施例进行详细解释，但本发明并非仅限于此。在附图中示出：

图1是根据本发明的第一实施例的增压内燃机的示意图；

图2是根据本发明的第二实施例的增压内燃机的示意图；

图3是根据本发明的第三实施例的增压内燃机的示意图；

图4是根据本发明的第四实施例的增压内燃机的示意图；

图5是根据本发明的第五实施例的增压内燃机的示意图；

图6是根据本发明的第六实施例的增压内燃机的示意图；

图7是根据本发明的第七实施例的增压内燃机的示意图；

图8是根据本发明的第八实施例的增压内燃机的示意图；

图9是根据本发明的第九实施例的增压内燃机的示意图；

图10是根据本发明的第十实施例的增压内燃机的示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种内燃机，尤其是利用重油驱动的船用柴油内燃机。利用重油驱动的船用柴油内燃机具有一个特点：其使用的燃料、也就是重油具有相当高的含硫量。硫氧化物与氨的不期望的反应可能导致产生沉淀物，所述沉淀物会损害废气净化装置的效率。这种不期望的反应尤其与较低的温度有关联地发生。这种情况在依据本发明的内燃机中可以避免。

图1示出了具有通过废气涡轮增压机11实现的一级废气涡轮增压装置的内燃机10的一个实施例，其中涡轮机12和压缩机13表示废气涡轮增压机11。通过废气涡轮增压机11的涡轮机12引导离开内燃机的废气并在涡轮机12中降压，其中由此获得的能量被用来驱动压缩机13，以便压缩供给内燃机10的增压空气。图1示出的内燃机10在废气流中还具有微粒过滤器14和SCR催化器15，其中在图1中，微粒过滤器14布置在涡轮机12的下游并且SCR催化器15布置在微粒过滤器14的下游。

此外，图1所示的内燃机具有还原剂配量装置16和水解催化器17，它们都布置在废气旁通管道18中，其中在本发明的意义中，内置有还原剂配量装置16和水解催化器17的废气旁通管道18至少围绕微粒过滤器14铺设，从而使通过废气旁通管道18进而通过还原剂配量装置16和水解催化器17引导的废气可在绕过微粒过滤器14的情况下朝向SCR催化器15引导。通过内置有还原剂配量装置16和水解催化器17的旁通管道18的废气流可以通过调整装置19来调节。

定位在旁通管道18中的水解催化器17促使在通过废气旁通管道18引导的废气流中通过还原剂配量装置16引入的、用于SCR催化器15中的SCR废气净化装置的还原剂的有效蒸发以及加速转化，从而能够保证SCR催化器15的有效运行。通过将还原剂配量装置16和水解催化器17定位在绕过微粒过滤器14的旁通管道18中，避免了微粒过滤器14由于在微粒过滤器14的上游计量还原剂并且由于沉淀物而阻塞。因此通过本发明可以提高微粒过滤器14以及SCR催化器15的效率。

图2示出了依据本发明的内燃机的一种设计方案，在该内燃机中，内置有还原剂配量装置16和水解催化器17的旁通管道18不但围绕微粒净化器14而且还围绕废气催化器11的涡轮机12铺设。由此可以引导废气不仅在废气涡轮增压机11的涡轮机12旁边而且在微粒过滤器14旁边经过，以便将还原剂引入到通过该废气旁通管道18引导的废气中，并且通过水解催化器17进行引导，并且随后朝向SCR催化器引导。

鉴于图2的实施例的其余细节与图1的实施例一致，因此可参考对图1所示的实施例的详细说明。

图3示出了图2所示的实施例的一种改进方案，在该方案中，除了内置有还原剂配量装置16和水解催化器17的旁通管道18外还存在另一条废气旁通管道20，通过该废气旁通管道可以一方面在绕过涡轮机12和微粒过滤器14的情况下，并且另一方面在绕过还原剂配量装置16和水解催化器17的情况下朝向SCR催化器15引导废气。经过所述另一条废气旁通管道20的废气流可以通过另一个调整装置21来调节。通过对经过两条旁通管道18和20的废气容积流量和温度的精确调节，可以进一步提高废气净化装置的效率。图3所示的旁通管道20也可以在图1的实施例中使用，于是其中废气旁通管道20与废气旁通管道18并联连接并且仅仅绕过微粒过滤器14。

图4示出了图2的实施例的另一种改进方案，其中在图4的实施例中，增压空气通过增压空气旁通管道22从压缩机13出发、也就是从图4中压缩机13的下游和内燃机10的上游出发，导入到内置有还原剂配量装置16和水解催化器17的旁通管道18中、也就是导入到根据图4的还原剂配量装置16的上游以及水解催化器17的上游。经过该增压空气旁通管道22的增压空气流可以通过调整装置23进行调节。通过将增压空气混合到经由废气旁通管道18在微粒过滤器14旁边引导的废气中，可以将通过废气旁通管道18引导的废气的温度精确调节至期望水平。由此可以进一步提高在SCR催化器15的区域中、进而在废气净化装置的区域中的效率。此外，还获得了这样一种可能性，即增压空气可以用作配量空气（Dosierluft）。

图5示出了本发明的一种实施例，所述实施例将图3和4所示的实施例的特征相互组合，在该实施例中，不仅存在另一条废气旁通管道20而且存在带有相应的调整装置21、23的增压空气旁通管道22。这种组合特别优选用于提高SCR催化器15的效率，其中对此应当指出的是，这种另一条废气旁通管道20和增压空气旁通管道22的组合的应用方式也可用在图1所示的实施例中，在图1所示的实施例中，内置有还原剂配量装置16和水解催化器17的旁通管道18仅仅绕过微粒过滤器14，而并没有绕过废气涡轮增压机11的涡轮机12。

图6示出的实施例是图1所示的内燃机10的一种改进方案，其中设置有带有相应的调整装置23的增压空气旁通管道22，以便将增压空气在还原剂配量装置16的上游输送到废气旁通管道18。在此与图4和5所示的实施例不同的是，在该改进方案中，增压空气在废气涡轮增压机11的压缩机13的上游，而不是像在图4和5所示实施例中的那样在废气涡轮增压机11的压缩机13的下游，通过增压空气旁通管道22朝向废气旁通管道18引导。但为了能够将增压空气简化地导入到废气旁通管道18中，优选采用图4和5的方案，在所述方案中，增压空气在压缩机13的下游分岔。

图1至图6的共同点是，各个内燃机都具有一级废气涡轮增压装置。与此相反，图7至图10所示的实施例中的内燃机都具有多级、亦即二级废气涡轮增压装置，其中因此除了废气涡轮增压机11还存在另一个带有涡轮机25和压缩机26的废气涡轮增压机24。

废气涡轮增压机11的涡轮机12是高压涡轮机，而废气涡轮增压机24的涡轮机25则是低压涡轮机。相应地，废气涡轮增压机11的压缩机13是高压压缩机，而废气涡轮增压机24的压缩机26则是低压压缩机。

在图7至9所示的实施例中，微粒过滤器14和SCR催化器15分别定位在两个废气涡轮增压机11和24的两个涡轮机12和25之间，也就是说SCR催化器15再次如此定位在微粒过滤器14的下游。

在图7所示的内燃机10中，内置还原剂配量装置16和水解催化器17的废气旁通管道18仅仅绕过微粒过滤器14。

反之在图8中，内置还原剂配量装置16和水解催化器17的废气旁通管道18不仅绕过微粒过滤器14，而且还绕过了废气涡轮增压机11的、用作高压涡轮机的涡轮机12。在图8中，与图4和5所示的实施例一致，为了调节通过废气旁通管道18引导的废气的温度，增压空气可以通过在废气涡轮增压机11的、作为高压压缩机工作的压缩机13的下游分岔的增压空气旁通管道22引入到废气旁通管道18中并引入到废气中。

在图9所示的实施例中，也就是图8所示的实施例的改进方案中，附加地存在另一条废气旁通管道20，通过该废气旁通管道不仅能够在高压涡轮机12和微粒催化器14旁边而且能够在还原剂配量装置16和水解催化器17旁边朝向SCR催化器15引导废气。

当然，根据图8和9的增压空气旁通管道22也可以在压缩机之间或者说在压缩机前分岔。

图10示出了内燃机10的另一种实施例，该内燃机带有通过两个废气涡轮增压机11和24实现的二级废气涡轮增压装置，其中与图7至9所示的实施例不同的是，微粒过滤器14以及布置在微粒过滤器14下游的SCR催化器15不是布置在两个涡轮机12和25之间，而是更确切的说布置在废气涡轮增压机24的、用作低压涡轮机的涡轮机25的下游。在此在图10中，内置还原剂配量装置16和水解催化器17的废气旁通管道18再次仅仅绕过微粒过滤器14。与此不同的是，旁通管道18也可以如此构造，从而使得旁通管道18也可以绕过涡轮增压机24的涡轮机25。同样在图10中也可以使用另外的废气旁通管道20和增压空气旁通管道22，其中，增压空气旁通管道22可以在压缩机26的下游或压缩机13的下游使废气分岔并且可以将废气输送到废气旁通管道18、也就是输送到还原剂配量装置16的上游。

所有实施例的共同点是，通过废气旁通管道18可以在微粒过滤器14旁边引导废气，以便引导在微粒过滤器14旁边经过的废气通过还原剂配量装置16和水解催化器17，并随后导入到SCR催化器15。由此可以提高废气净化装置的效率。一方面避免了废气微粒过滤器14的阻塞，另一方面可以保证用于SCR催化器15中的SCR废气净化装置的还原剂的有效转化。

液体的还原剂利用对此最优的条件在旁路中完全分解成气态产物，并且随后才将其输送回SCR催化器，这降低了与重油驱动相关联的、在SCR催化器上形成沉淀物的风险。这意味着，对于含硫燃料来说能够降低SCR催化器的最小使用温度，并且能够使SCR运行的温度区间变得更大。

附图标记列表

10内燃机

11废气涡轮增压机

12涡轮机

13压缩机

14微粒过滤器

15SCR催化器

16还原剂配量装置

17水解催化器

18废气旁通管道

19调整装置

20废气旁通管道

21调整装置

22增压空气旁通管道

23调整装置

24废气涡轮增压机

25涡轮机

26压缩机。

Claims (6)

1.内燃机，具有通过至少一个废气涡轮增压机（11、24）实现的、至少一级的废气涡轮增压装置；并且具有通过微粒过滤器（14）和SCR催化器（15）实现的废气净化装置；还具有与还原剂配量装置（16）一起定位在废气旁通管道（18）中的水解催化器（17），其中经过所述废气旁通管道（18）的废气流能够通过调整装置调节，其中，内置有所述还原剂配量装置（16）和水解催化器（17）的废气旁通管道（18）至少围绕所述微粒过滤器（14）铺设，从而能够通过所述废气旁通管道（18）在至少绕过所述微粒过滤器（14）的情况下朝向所述SCR催化器（15）引导废气，其特征在于，所述内燃机具有另一条废气旁通管道（20），通过所述另一条废气旁通管道能够一方面在绕过所述微粒过滤器（14）的情况下，另一方面在绕过所述还原剂配量装置（16）和水解催化器（17）的情况下朝向所述SCR催化器引导废气，其中，经过所述另一条废气旁通管道的废气流能够通过另一个调整装置调节。

2.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，内置有所述还原剂配量装置（16）和水解催化器（17）的废气旁通管道（18）不仅仅围绕所述微粒过滤器（14）而且还围绕所述废气涡轮增压机的涡轮机（12）铺设，从而能够通过所述废气旁通管道（18）在绕过相应的废气涡轮增压机的涡轮机（12）以及微粒过滤器（14）的情况下朝向所述SCR催化器（15）引导废气。

3.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于增压空气旁通管道（22），通过所述增压空气旁通管道增压空气能够从相应的废气涡轮增压机的压缩机（13）出发导入到内置有所述还原剂配量装置（16）和水解催化器（17）的废气旁通管道（18）、也就是导入到所述还原剂配量装置（16）和水解催化器（17）的上游，其中经过所述增压空气旁通管道（22）的增压空气流能够通过调整装置调节。

4.根据权利要求1或2所述的内燃机，其特征在于多级的废气涡轮增压装置，其中所述微粒过滤器（14）和SCR催化器（15）连接在两个废气涡轮增压机（11、24）的两个涡轮机（12、25）之间、也就是连接在高压涡轮机和低压涡轮机之间。

5.根据权利要求4所述的内燃机，其特征在于，内置有所述还原剂配量装置（16）和水解催化器（17）的废气旁通管道（18）围绕所述微粒过滤器（14）以及定位在所述微粒过滤器上游的高压涡轮机铺设。

6.根据权利要求1所述的内燃机，其特征在于，所述内燃机是利用重油驱动的船用柴油内燃机。