專利名稱：包括排氣再循環系統的機動車內燃機的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種機動車內燃機，包括排氣渦輪增壓器、排氣再循環系統和排氣系統，該排氣系統中設有顆粒過濾器和能借助氨來選擇性催化還原氮氧化物的SCR排氣凈化元件。
背景技術：
W02008/103230A1描述了一種包括排氣再循環系統的內燃機，該內燃機的排氣系統中設有顆粒過濾器和布置于該顆粒過濾器上游的SCR催化轉化器。借助添加裝置可將氨或尿素作為氮氧化物還原劑從SCR催化轉化器上游輸送至排氣系統。排氣再循環系統在此通過一個在顆粒過濾器下游從排氣系統分支出去的低壓路徑而實現。然而，低壓排氣再循環系統所具有的缺點，例如低壓路徑被基于氮氧化物的化合物或硫基化合物污染，也至少部分出現在了 W02008/103230A1所提出的內燃機上。
發明內容
本發明的目的是提供一種能夠在盡量減少排氣再循環系統受污染的情況下實現良好排氣凈化的機動車內燃機。上述目的通過一種具有權利要求1所述特征的內燃機得以實現。本發明所提供的機動車內燃機具有用于為內燃機輸送燃燒用空氣的空氣供給系統和用于接收內燃機的排氣的排氣系統，該排氣系統中設有顆粒過濾器和能借助氨來選擇性催化還原氮氧化物的SCR排氣凈化元件。其中，本發明所提供的內燃機設有用于在SCR排氣凈化元件上游添加氨或者能釋放出氨的還原劑的添加裝置。此外還設有特別是第一排氣渦輪增壓器，其渦輪在排氣系統中布置于顆粒過濾器上游。為了進行排氣從排氣系統到空氣供給系統的再循環，設有在特別是第一排氣渦輪增壓器的渦輪上游從排氣系統分支出去的第一排氣再循環管道以及在顆粒過濾器下游從排氣系統分支出去的第二排氣再循環管道。其特征在于，在第二排氣再循環管道中設有SCR催化轉化器。在排氣渦輪增壓器的渦輪上游分支出去的第一排氣再循環管道構成高壓排氣再循環路徑，借助該路徑可以將再循環排氣的高壓分量從排氣系統送入空氣供給系統。在顆粒過濾器下游從排氣系統分支出去的第二排氣再循環管道則構成低壓排氣再循環路徑，借助該路徑可以將再循環排氣的低壓分量送入空氣供給系統。借助布置在第二排氣再循環管道中的SCR催化轉化器可以改善氮氧化物的轉化。第二排氣再循環管道中的SCR催化轉化器可以減輕排氣系統中的SCR排氣凈化元件的負荷，既能降低經由低壓路徑實現再循環的排氣中的氮氧化物含量又能減少其氨含量。這樣能避免例如因氨化合物或氮氧化物化合物沉積在第二排氣再循環管道中而引起的污染，使內燃機的未經處理的排氣排放得到改善。由于所引起的低氮氧化物的排氣再循環，改善了內燃機中的燃料燃燒。第二排氣再循環管道中的SCR催化轉化器還能捕獲至少相對較大的顆粒，這樣就不必在第二排氣再循環管道中設置單獨的粗粒過濾器。另外，該SCR催化轉化器還能起流動均勻化作用，借此減小第二排氣再循環管道的壓力損失。第二排氣再循環管道中的SCR催化轉化器和排氣系統中的SCR排氣凈化元件包括能夠在氧化條件下借助氨選擇性還原氮氧化物的催化材料。第二排氣再循環管道中的SCR催化轉化器優選實施為設有SCR催化材料涂層的載體型蜂窩體，或者實施為例如基于五氧化二釩和/或氧化鈦和/或氧化鎢的全擠出型蜂窩體(Voiiextrudat-Wabenkiirper)。scr催化材料涂層也可以涂布在適于濾除顆粒的顆粒過濾結構上。特別優選的是設有含銅或含鐵的沸石涂層的蜂窩狀塊體。根據本發明的技術方案，布置在排氣系統中的SCR排氣凈化元件實施為顆粒過濾器的催化涂層以及/或者實施為在排氣系統中布置于顆粒過濾器上游和/或下游的獨立SCR催化轉化器部件。實施為顆粒過濾器的催化涂層時，可將該催化涂層涂布在起過濾作用的材料的未凈化氣體側或已凈化氣體側。當顆粒過濾器實施為壁流式過濾器時，可將該涂層涂布在部分或所有氣體流入通道的表面，或者涂布在部分或所有氣體流出通道的表面。也可以僅部分設置該涂層，優選將其設置在顆粒過濾器的上游區段。作為補充或替代方案，優選在排氣系統中設置單獨的SCR催化轉化器部件。該SCR催化轉化器部件優選布置在顆粒過濾器下游，特別是第二排氣再循環管道在排氣系統上的分支點下游。但也可以直接布置在顆粒過濾器的輸入端或輸出端。優選地，大部分氮氧化物還原由SCR排氣凈化元件完成，小部分氮氧化物還原由布置在第二排氣再循環管道中的SCR催化轉化器完成。根據本發明進一步的技術方案，排氣系統中設有布置于特別是第一排氣渦輪增壓器的渦輪下游、顆粒過濾器上游的氧化催化轉化器。該氧化催化轉化器能以氧化方式移除排氣中的過量碳氫化合物。該氧化催化轉化器還將排氣中所包含的一氧化氮至少部分氧化成二氧化氮，這部分二氧化氮則可以在相對較低的溫度(300° C至450° C)下以氧化方式移除沉積在顆粒過濾器中的炭黑。另外，二氧化氮濃度增大有助于改善SCR排氣凈化元件上的氮氧化物催化還原過程。為此，優選通過對經由低壓排氣再循環路徑和高壓排氣再循環路徑實現再循環的排氣量比例進行適當調節，在SCR排氣凈化元件的輸入端將排氣中所包含的氮氧化物的二氧化氮含量設定為至少接近50%。此外還可以通過對額外被送入排氣的碳氫化合物進行氧化來按需要提高排氣溫度。特別是，可以通過用發動機后噴射或者通過發動機外部的燃料二次噴射使排氣富含碳氫化合物，從而以燃燒炭黑的方式實現顆粒過濾器的熱再生。根據本發明進一步的技術方案，在氧化催化轉化器下游、顆粒過濾器上游添加氨或者能釋放出氨的還原劑。這樣一方面能避免氨被氧化，另一方面能讓作為還原劑添加的尿素經過顆粒過濾器，從而達到改善其水解效果的目的。根據本發明進一步的技術方案，設有用于調節再循環排氣量的調節構件，所述調節構件包括在排氣系統中布置于第二排氣再循環管道的分支點下游以及/或者在第二排氣再循環管道中布置于第二排氣再循環管道與空氣供給系統的連通點前面(上游)的可調節流元件和/或在第一排氣再循環管道中布置于第一排氣再循環管道與空氣供給系統的連通點前面的可調節流元件。如此一來，不但可以在內燃機的整個工作范圍內根據實際的需要和工作點來調節高壓排氣再循環率和低壓排氣再循環率的比例，也能對再循環排氣總量進行可變調節。只要排氣系統中設有布置于第二排氣再循環管道的分支點下游的SCR催化轉化器，排氣系統中的節流元件就優選布置在分支點和SCR催化轉化器之間。也可以將節流元件布置在SCR催化轉化器下游。用于調節再循環排氣的低壓分量和高壓分量的調節構件的主要作用是，根據內燃機的工作點，在SCR排氣凈化元件的輸入端將排氣中所包含的氮氧化物的二氧化氮(NO2)含量調節到一個有利于SCR排氣凈化元件進行氮氧化物催化還原的值。其中，特別是對再循環排氣的低壓分量進行調節，使得所產生的NO2含量低于70%。特別優選的是，對低壓分量進行調節，使得排氣中所包含的NOx中的NO2含量接近50%。根據本發明進一步的技術方案，設有第二排氣渦輪增壓器，其渦輪在排氣系統中布置于第一排氣渦輪增壓器的渦輪下游。由此實現內燃機的二級增壓，使得內燃機在減少有害物質排放的同時功率得到相應提高。根據本發明進一步的技術方案，空氣供給系統中設有能被旁通的增壓空氣冷卻器，該增壓空氣冷卻器用于冷卻被壓縮的燃燒用空氣。這樣能可變地降低在內燃機燃燒室內燃燒的燃料的燃燒溫度，從而進一步減少內燃機的有害物質排放，特別是氮氧化物排放。根據本發明進一步的技術方案，在第一排氣再循環管道和/或第二排氣再循環管道中設有用于對被送往空氣供給系統的再循環排氣進行冷卻的排氣冷卻器。這項措施也能降低燃燒溫度。根據本發明進一步的技術方案，優選為布置在第一排氣再循環管道中的排氣冷卻器和/或布置在第二排氣再循環管道中的排氣冷卻器設置旁通管道。下面參照附圖借助優選實施例對本發明的優點、特征和技術細節作進一步說明。在本發明范圍內，前述的特征和特征組合以及下文將在附圖描述中提及和/或僅在附圖中示出的特征和特征組合既可以本申請所給出的方式進行組合，也可按其它方式組合應用或單獨應用。
唯一一個附圖為本發明所提供的空氣壓縮式內燃機I的優選實施方案的示意圖，所述內燃機包括二級排氣再循環系統和增壓系統，該增壓系統在此實施為二級增壓系統。
具體實施例方式內燃機I包括發動機缸體2，該發動機缸體包括多個設有未標示燃燒室的工作缸3，其中，可用高壓泵4為工作缸3或其燃燒室輸送燃料。空氣供給系統5為工作缸3或其燃燒室輸送燃燒用空氣，排氣系統6將排氣排出工作缸3。空氣供給系統5中設有空氣過濾器7、實施為高壓排氣渦輪增壓器11的第一排氣渦輪增壓器的第一壓縮機10、實施為低壓排氣渦輪增壓器9的第二排氣渦輪增壓器的第二壓縮機8、增壓空氣冷卻器12和節氣門13。從發動機缸體2出發沿排氣流向看，排氣系統6中依次設有分配給高壓排氣渦輪增壓器11的第一渦輪14、分配給低壓排氣渦輪增壓器9的第二渦輪15、氧化催化轉化器
34、顆粒過濾器35、排氣截流閥17和SCR催化轉化器部件36。也可以不設氧化催化轉化器34。顆粒過濾器35可采用燒結金屬，或者實施為蜂窩狀壁流式過濾單元。優選為顆粒過濾器35設置催化涂層。尤其在不設氧化催化轉化器34的情況下，顆粒過濾器35的催化涂層包含起氧化催化作用的材料。
根據一種特別優選的實施方式，顆粒過濾器35配有SCR排氣凈化元件。該SCR排氣凈化元件在排氣系統6中可以作為獨立部件直接布置在顆粒過濾器35前面或后面，或者整合在顆粒過濾器35中，附圖對此未作單獨圖示。這種情況下也可以不設SCR催化轉化器部件36。若如圖所示，顆粒過濾器35上游設有氧化催化轉化器34，則優選將分配給顆粒過濾器35的SCR排氣凈化元件實施為顆粒過濾器35的催化涂層。該涂層可涂布在相應起過濾作用的材料的氣體流入側或氣體流出側。在將顆粒過濾器35實施為常規蜂窩狀壁流式過濾器的優選實施方案中，包含相應的SCR催化材料的涂層優選設置在暴露于未凈化氣體中的通道壁上。在此情況下，優選將SCR排氣凈化元件僅在部分區段實施為涂層。舉例而言，可以在顆粒過濾器35的大約占其50%長度的第一軸向延伸區段上設置包含SCR催化材料的涂層。從軸向看位于后面的區段則優選設置起氧化催化作用的涂層。為了實現布置在排氣系統6中的SCR排氣凈化元件的功能，不管其實施為顆粒過濾器35的涂層還是實施為獨立的催化轉化器部件36，都需要向排氣輸送能促進選擇性氮氧化物還原的還原劑。為此，在SCR排氣凈化元件上游，特別是在顆粒過濾器35上游設置用于添加氨或者能分離氨的還原劑的添加裝置38。特別優選的是可以將尿素水溶液噴入排氣系統6的添加裝置38。為了改善分布的均勻性，可以在排氣系統6中設置附圖未單獨示出的后置式混合器。若如圖所示，在顆粒過濾器上游設有氧化催化轉化器34，則添加裝置38優選布置在氧化催化轉化器34和顆粒過濾器35之間。在排氣系統6中，可以在顆粒過濾器35或氧化催化轉化器34上游和/或在顆粒過濾器35或SCR催化轉化器部件36下游設置一個或多個起凈化作用的其它排氣后處理元件，例如其它氧化催化轉化器、SCR催化轉化器和/或氮氧化物儲存催化轉化器。舉例而言，在排氣系統6中的SCR催化轉化器部件36下游設置所謂的氨鎖定催化劑(Ammoniak-Sperrkatalysator)是有益的。上述排氣凈化元件已為本領域技術人員所熟知，此處不再加以贅述。不失一般性地，下面假設布置在排氣系統6中的排氣凈化元件從排氣流向看依次包括氧化催化轉化器34、設有包含SCR催化材料的涂層的顆粒過濾器35以及布置在該顆粒過濾器后面且實施為SCR催化轉化器的SCR催化轉化器部件36，并以此為基礎進行說明。至于內燃機I的增壓系統，在第二壓縮機8下游分支出一個旁通高壓排氣渦輪增壓器11的壓縮機旁路18，該壓縮機旁路中設有壓縮機旁通閥19。如此一來，經第二壓縮機8壓縮的新鮮空氣或新鮮空氣-排氣混合物就可以或多或少地流經第一壓縮機10，具體程度視內燃機I的工作狀態及其所決定的壓縮機旁通閥19的位置而定。通過這種方式可以調節內燃機I的增壓壓力，或者說當內燃機I以較低轉速運行，高壓排氣渦輪增壓器11在此情況下因排氣壓力過低還無法工作時，可用壓縮機旁路18旁通第一壓縮機10。排氣系統6中還設有分別旁通一個渦輪14、15的旁路20、21，即設有第一渦輪旁通閥22的第一渦輪旁路20和設有第二渦輪旁通閥23的第二渦輪旁路21。當內燃機I以較低轉速運行，排氣壓力因此而較低時，高壓排氣渦輪增壓器11還無法工作，因此在這種工作狀態下，可以對第一渦輪旁通閥22進行控制，使得一定質量流量的排氣可以通過第一渦輪旁路20從第一渦輪14旁邊經過，并被全部用來驅動低壓排氣渦輪增壓器9的第二渦輪15。當內燃機I以極高轉速運行時，對排氣渦輪增壓器9、11的渦輪14、15產生作用的排氣壓力較高，從而使排氣渦輪增壓器達到較高轉速。這能使排氣渦輪增壓器9、11的壓縮機8、10達到較高的壓縮機功率，進而使新鮮空氣-排氣混合物達到較高的增壓壓力。但該增壓壓力不得超過預設值，因此當達到該預設值時，可以將其中一個或兩個渦輪旁路20、21用作所謂的廢氣門。在此過程中，可以對渦輪旁通閥22、23進行控制，使其例如部分打開，從而使得一部分排氣質量流量可以從渦輪14、15旁邊經過，借此減小作用于渦輪14、15并對這些渦輪起驅動作用的排氣壓力。其結果是被排氣渦輪增壓器9、11的壓縮機8、10壓縮的氣體的壓縮程度變小，即增壓壓力變小。借助于低壓排氣渦輪增壓器9和高壓排氣渦輪增壓器11的上述設置，可以針對不同的轉速范圍優化內燃機I的功率，并提供相應的最佳增壓壓力。這樣能避免渦輪遲滯或者至少大幅減輕這一問題，從而使得由該內燃機I驅動的機動車在行駛性能和燃料消耗方面得到優化，所謂渦輪遲滯指的是在低轉速范圍內，沒有增壓壓力或增壓壓力較小，從而使得這種內燃機I的功率也較小。本發明所提供的內燃機I設有形式為低壓排氣再循環系統和高壓排氣再循環系統的二級排氣再循環(EGR)。為了實現低壓排氣再循環，設有在顆粒過濾器35下游且在SCR催化轉化器部件36前面(即在排氣系統6的低壓側)分支出去的低壓排氣再循環(EGR)管道24。低壓EGR管道24在低壓排氣渦輪增壓器9的第二壓縮機8上游且在空氣過濾器7下游與空氣供給系統5連通。在低壓EGR管道24中設有從低壓EGR質量流量的流向看布置于低壓EGR管道在排氣系統6上的分支點下游的低壓EGR冷卻器25和低壓EGR閥26。在不設低壓EGR冷卻器25的情況下，可以選擇性地通過所使用的管道長度或管道構造來實現低壓EGR質量流量的冷卻。通過冷卻低壓EGR質量流量可以確保，在以排氣再循環模式進行工作時，壓縮機
8、10上的溫度不會超過允許范圍。在本發明所提供的圖示實施方式中，在低壓EGR管道24中還設有布置于低壓EGR冷卻器25上游的SCR催化轉化器37。第二 SCR催化轉化器37能夠減少再循環排氣中可能存在的氮氧化物和/或氨或氧的量。這樣能進一步避免或減少低壓EGR冷卻器25冷卻面上的沉積現象和一般性的腐蝕現象，改善內燃機I的燃燒室內的燃料燃燒過程。SCR催化轉化器37可被構造成具有過濾器功能，以便至少能從經由低壓路徑實現再循環的排氣中移除較粗顆粒。為了實現高壓排氣再循環，設有在高壓排氣渦輪增壓器11的渦輪14上游(即在排氣系統6的高壓側)從排氣系統6的排氣集管33分支出去的高壓EGR管道27。高壓EGR管道27在節氣門13下游與空氣供給系統5連通。借助該高壓EGR管道27可將高壓EGR質量流量通過高壓EGR閥28送入空氣供給系統5。在圖示實施方式中，高壓EGR管道27中設有視情況可在結構和/或功能上與低壓EGR冷卻器25相一致的高壓EGR冷卻器29。作為可選方案，也可以例如通過高壓EGR管道27的管道長度來實現高壓EGR質量流量的冷卻。可以為低壓EGR冷卻器25和/或高壓EGR冷卻器29設置旁通管道，尤其是設有用于實現可變流量調節的調節構件的旁通管道，附圖對此未作單獨圖示。附圖所示的內燃機I由此而具有一排氣再循環系統，該排氣再循環系統可以在高壓排氣渦輪增壓器11的渦輪14上游通過相應的高壓路徑以及在顆粒過濾器35下游通過相應的低壓路徑從排氣系統6中提取排氣，并且視情況加以冷卻后，在低壓排氣渦輪增壓器9的壓縮機8上游和空氣供給系統5的節氣門13下游將排氣輸送給內燃機I的燃燒室3。內燃機I可以選擇性地不設排氣再循環系統，設置高壓排氣再循環系統或低壓排氣再循環系統，或者同時設置高壓排氣再循環系統和低壓排氣再循環系統，并且以相應的可變再循環排氣量進行工作。由此可以向內燃機I的燃燒室3輸送低壓分量和高壓分量均可變且排氣再循環率變化范圍較寬的燃燒氣體。借助排氣截流閥17和/或低壓EGR閥26以及高壓EGR閥28作為調節構件對再循環排氣量(即再循環排氣的質量流量)和EGR率進行調節，其中，再循環排氣中的低壓分量和高壓分量的可調節范圍也較寬。上述措施總體而言能實現更清潔的再循環排氣質量流量，改善再循環排氣質量流量的冷卻效果，避免排氣再循環冷卻器25、29積炭，并且在空氣供給系統5中實現再循環排氣質量流量與新鮮空氣的良好混合。可以達到較高的排氣再循環率，使內燃機I實現均勻運行或者至少部分均勻的運行。在本實施例中，排氣截流閥17和低壓EGR閥26是實施為先導控制調節系統的排氣再循環調節系統的執行元件。低壓EGR閥26和排氣截流閥17均優選可連續調節。借助于排氣截流閥17和壓縮機8前面的低壓EGR閥26，可以調節再循環排氣總質量流量中的低壓分量，從而對再循環排氣總質量流量施加影響。只要所存在的壓差足以用來輸送低壓再循環排氣質量流量，該低壓再循環排氣質量流量最初就只能通過低壓EGR閥26來加以調節。如果所存在的壓差不夠用來輸送低壓再循環排氣質量流量，則還可以通過小幅調節排氣截流閥17來利用低壓EGR閥26提高壓差。此時可確保低壓再循環排氣質量流量與新鮮空氣達到極佳的混合效果。另一優點是，經由低壓路徑實現再循環的排氣不但清潔，而且幾乎無脈動。此外還能提高壓縮機功率，因為當再循環排氣的低壓分量較高時，渦輪14、15可以輸送較高的排氣質量流量。由于再循環排氣在壓縮機8、10之后可由高效的增壓空氣冷卻器12輸送，因此也能將包含新鮮空氣和排氣的燃燒氣體的溫度保持得較低。內燃機I工作時既可使用高壓排氣再循環，也可使用低壓排氣再循環，或者同時使用這兩個排氣再循環，具體視需要而定。優選在空氣供給系統5中設置旁通增壓空氣冷卻器12的增壓空氣冷卻器旁路30，借助該增壓空氣冷卻器旁路可以避免增壓空氣冷卻器12積炭。舉例而言，當含有水蒸氣和顆粒的氣體混合物在增壓空氣冷卻器12中冷卻至露點以下并形成冷凝物時，就存在所謂的積炭危險。優選地，新鮮空氣-排氣混合物可以全部或者僅部分地通過在增壓空氣冷卻器12上游分支出去的增壓空氣冷卻器旁路30從增壓空氣冷卻器12旁邊經過，如此一來，新鮮空氣-排氣混合物就不會被增壓空氣冷卻器12冷卻，其溫度也就不會下降至露點以下。為了確保在必要時，即當新鮮空氣-排氣混合物溫度高時，仍能借助增壓空氣冷卻器12來有效冷卻新鮮空氣-排氣混合物，在空氣供給系統5中設置布置于壓縮機8、10下游且布置于增壓空氣冷卻器12上游的溫度傳感器31，使得在達到預設溫度時，可以對布置在增壓空氣冷卻器旁路30中的增壓空氣冷卻器旁通閥32進行相應控制，而后使該增壓空氣冷卻器旁通閥32例如完全打開或完全關閉，或者在其它實施方式中也可以部分打開。為了實現內燃機I的最佳運行，在排氣系統6和空氣供給系統5中優選設有其它傳感器，為清楚起見附圖未作詳示。特別是，在排氣集管33的輸出端，在渦輪旁路20、21中，在排氣凈化單兀16的輸入端和輸出端或者其內部，在空氣過濾器7的輸入端和輸出端,在壓縮機8、10的輸入端和輸出端，在排氣再循環管道24、27中以及視情況在其它位置，可以設置用來檢測溫度和壓力條件的溫度傳感器和/或壓力傳感器。優選還在空氣過濾器7下游設置用于檢測新鮮空氣質量流量的空氣質量流量傳感器。優選還在排氣系統6中設置排氣傳感器，例如在排氣集管33中以及在顆粒過濾器35前面和/或后面設置λ傳感器。優選還設置一個或多個附圖未單獨示出的氮氧化物傳感器，特別是直接布置在氧化催化轉化器34后面和/或SCR催化轉化器部件36后面的氮氧化物傳感器。所用傳感器的信號可由圖中未示出的控制調節裝置處理，該控制調節裝置可以根據這些信號和存儲的特性曲線及特性圖測定內燃機I的整體工作狀態，尤其是排氣系統6和空氣供給系統5的工作狀態，并且通過控制執行元件來對工作狀態進行可控和/或可調調節。特別是，可以對低壓路徑和高壓路徑上的再循環排氣質量流量以及內燃機I在轉矩、平均壓力和轉速方面的負荷狀態進行測定和調節。采用本發明所提供的實施方案后，內燃機I可以實現高功率密度的低污染節能型運行。尤其是通過對再循環排氣低壓分量和再循環排氣高壓分量施加影響，可以在較長的運行時間內保持基本穩定的氮氧化物凈化性能。在此，低壓EGR管道24中的SCR催化轉化器37起著關鍵性作用。按本發明設想所設置的SCR催化轉化器37至少能大幅減少經由低壓EGR管道24實現再循環的排氣中的氮氧化物含量和氨含量。借此可以對由添加裝置38送入排氣的還原劑就氮氧化物而言至少暫時超化學計量的較高投加率進行調節。這樣能改善設置在排氣系統6中的SCR排氣凈化元件的效率。穿過顆粒過濾器后的氮氧化物和氨就算沒有被低壓EGR管道24從排氣系統6中提取出來，也會被下一個SCR催化轉化器部件36降解。被低壓EGR管道24提取出來的剩下的氮氧化物和氨則在SCR催化轉化器37中被降解，從而避免了這些元件在低壓排氣再循環路徑上所引發的腐蝕。如此一來，內燃機I至少從低壓EGR管道24獲得的排氣至少是幾乎完全不含氮氧化物和氨的。由于SCR催化轉化器37布置在低壓EGR冷卻器25上游，因此排氣中所包含的氮氧化物和氨/尿素組分不會在低壓EGR冷卻器上形成沉積物，而這些物質會降低熱交換效率。如果不采取這樣的措施，整個低壓路徑上，特別是低壓EGR冷卻器25中就極有可能沉積硝酸銨，這會帶來極大的不良后果。由于內燃機I至少能從低壓路徑獲得至少幾乎不含氮氧化物的排氣，這樣就能避免氮氧化物在燃燒室3內引起點火失控事件，整體上也能提高燃燒穩定性。尤其在SCR催化轉化器37含有貴金屬的情況下，還能在低壓排氣再循環路徑上實現未燃燒燃料組分(HC，CO)的氧化。這也能防止低壓EGR冷卻器25積炭或形成沉積物(Verlackung)。另外，SCR催化轉化器37還能在低壓EGR管道24中起流動均勻化作用，避免或者至少減少脈動，減少壓力損失。此外，低壓EGR管道24中也不必設置一般情況下需要設置的(粗)濾器，尤其是在SCR催化轉化器37具有過濾器功能的情況下。
權利要求
1.一種機動車內燃機，包括用于為所述內燃機(I)輸送燃燒用空氣的空氣供給系統(5)和用于接收所述內燃機(I)的排氣的排氣系統(6)，所述排氣系統中設有顆粒過濾器(35)和能借助氨來選擇性催化還原氮氧化物的SCR排氣凈化元件，其中， -在所述SCR排氣凈化元件上游設有用于將氨或者能釋放出氨的還原劑添加到所述排氣系統(6)中的添加裝置(38)， -設有特別是第一排氣渦輪增壓器(11)，其渦輪(14)在所述排氣系統(6)中布置于所述顆粒過濾器(35)上游，以及 -為了進行排氣從所述排氣系統(6)到所述空氣供給系統(5)的再循環，設有在所述特別是第一排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(14)上游從所述排氣系統(6)分支出去的第一排氣再循環管道(27)以及在所述顆粒過濾器(35)下游從所述排氣系統(6)分支出去的第二排氣再循環管道(24)， 其中，所述第二排氣再循環管道(24 )中設有SCR催化轉化器(37 )。
2.如權利要求1所述的內燃機，其特征在于，所述SCR排氣凈化元件實施為所述顆粒過濾器(35)的催化涂層以及/或者實施為在所述排氣系統(6)中布置于所述顆粒過濾器(35)上游和/或下游的SCR催化轉化器部件(36)。
3.如權利要求1或2所述的內燃機，其特征在于，所述排氣系統(6)中設有布置于所述特別是第一排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(14)下游且所述顆粒過濾器(35 )上游的氧化催化轉化器(34)。
4.如權利要求3所述的內燃機，其特征在于，在所述氧化催化轉化器(34)下游且所述顆粒過濾器(35)上游將氨或者能釋放出氨的還原劑添加到所述排氣系統(6)中。
5.如權利要求1至4中任一項所述的內燃機，其特征在于，設有用于調節再循環排氣量的調節構件，所述調節構件包括在所述排氣系統(6)中布置于所述第二排氣再循環管道(24)的分支點下游以及/或者在所述第二排氣再循環管道(24)中布置于所述第二排氣再循環管道與所述空氣供給系統(5)的連通點前面的可調節流元件(17 ;26)和/或在所述第一排氣再循環管道(27)中布置于所述第一排氣再循環管道與所述空氣供給系統(5)的連通點前面的可調節流元件(28)。
6.如權利要求1至5中任一項所述的內燃機，其特征在于，設有第二排氣渦輪增壓器(9)，其渦輪(15)在所述排氣系統(6)中布置于所述第一排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(14)下游。
7.如權利要求1至6中任一項所述的內燃機，其特征在于，所述空氣供給系統(5)中設有能被旁通的增壓空氣冷卻器(12)，所述增壓空氣冷卻器用于冷卻被壓縮的燃燒用空氣。
8.如權利要求1至7中任一項所述的內燃機，其特征在于，在所述第一排氣再循環管道(27)和/或所述第二排氣再循環管道(24)中設有用于對被送往所述空氣供給系統(5)的再循環排氣進行冷卻的排氣冷卻器(29 ;25)。
9.如權利要求8所述的內燃機，其特征在于，為布置在所述第一排氣再循環管道(27)和/或布置在所述第二排氣再循環管道(24)中的排氣冷卻器(29 ；25)設置旁通管道。
全文摘要
本發明涉及一種機動車內燃機，包括用于為內燃機(1)輸送燃燒用空氣的空氣供給系統(5)和用于接收內燃機(1)的排氣的排氣系統(6)，所述排氣系統中設有顆粒過濾器(35)和能借助氨來選擇性催化還原氮氧化物的SCR排氣凈化元件。借助添加裝置(38)可以在SCR排氣凈化元件上游將氨或能釋放出氨的還原劑添加到排氣系統(6)中。本發明所提供的內燃機(1)設有特別是第一排氣渦輪增壓器(11)，其渦輪(14)在排氣系統(6)中布置于顆粒過濾器(35)上游。為了進行排氣從排氣系統(6)到空氣供給系統(5)的再循環，設有在特別是第一排氣渦輪增壓器(11)的渦輪(14)上游從排氣系統(6)分支出去的第一排氣再循環管道(27)以及在顆粒過濾器(35)下游從排氣系統(6)分支出去的第二排氣再循環管道(24)。根據本發明，第二排氣再循環管道(24)中設有SCR催化轉化器(37)。
文檔編號F02M25/07GK103189633SQ201180053159
公開日2013年7月3日 申請日期2011年10月18日 優先權日2010年11月4日
發明者B·克普勒爾 申請人:戴姆勒股份公司