用于减少排气排放的内燃机的制作方法

本发明的实施例涉及用于减少排气排放的内燃机。

背景技术：

普通内燃机是本领域中已知的。如果存在于排气中的总烃(thc)要氧化成co2和h2o，这需要高于500℃的温度、大的催化转化器容积和带有高铂族金属(pgm)加载的氧化催化转化器，这使得此排气后处理装置很昂贵。

技术实现要素：

本发明的实施例的目的在于提供一种带有排气后处理装置的普通内燃机，其中可在较小的催化转化器容积的情况下实现本领域中已知的相同催化效果。

该目的通过带有本文所述的特征的内燃机实现。

在实施例中，内燃机包括均为氧化催化转化器的第一催化转化器和第二催化转化器。

在本发明的实施例中，至少一个部分氧化室具有至少两个管路区段，由此该至少两个管路区段中的一个至少部分地布置在该至少两个管路区段中的另一个内，该至少两个管路区段空气动力地串联连接。

在本发明的实施例中，至少一个部分氧化室具有至少一个螺线弯管。在另一个实施例中，至少一个部分氧化室具有多个螺线弯管。

在本发明的实施例中，第一催化转化器的容积以一种方式选择成使得，在内燃机的正常操作中，穿过第一催化转化器之后的排气温度为至少560℃，但如果温度为至少590℃可为有益的。如果部分氧化室中的排气暴露时间增加，则较低温度也可能足够。如果可容易氧化的添加剂在其进入部分氧化室之前添加至排气，则这也是可能的。

在本发明的实施例中，可提供可借助于旁通阀调整的旁路，通过旁路，排气可围绕排气后处理装置流至排气涡轮。

在第一催化转化器前面，可提供阀，其允许流动通路经由第一催化转化器、部分氧化室和第二催化转化器阻断。

本发明的实施例可用于静止内燃机中，用于船舶应用或移动应用，诸如所谓的"非道路移动机器"(nrmm)，或更特别地为往复式活塞发动机。内燃机可用作机械驱动器，例如，用于操作压缩机系统，或与发电机组的发电机联接以用于生成电能。在实施例中，内燃机可具有多个燃烧室。

在本发明的实施例中，提供了一种用于减少内燃机的排气排放的方法。该方法包括提供内燃机，其具有至少一个燃烧室、带有排气涡轮和排气后处理装置的涡轮增压器、第一催化转化器和第二催化转化器，以及至少一个部分氧化室；在至少一个燃烧室中，通过燃料-空气混合物的部分燃烧产生排气；将排气给送到排气后处理装置；在第一催化转化器中氧化排气中的烃的至少一部分，第一催化转化器布置在至少一个燃烧室与排气涡轮之间，由此在排气流出第一催化转化器时提高排气的温度；以及在至少一个部分氧化室中，部分地氧化排气。然后，传感器用于在排气流出至少一个部分氧化室时检测排气中的污染物的存在。如果污染物仍存在于排气中，则排气在第二催化转化器中氧化，第二催化转化器布置在第一催化转化器与排气涡轮之间。

技术方案1.一种内燃机，包括：

至少一个燃烧室；

带有排气涡轮和排气后处理装置的涡轮增压器，所述排气后处理装置具有空气动力地布置在所述至少一个燃烧室与所述排气涡轮之间的第一催化转化器；

空气动力地布置在所述第一催化转化器与所述排气涡轮之间的第二催化转化器；以及

空气动力地布置在所述第一催化转化器与所述第二催化转化器之间的至少一个部分氧化室。

技术方案2.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述至少一个部分氧化室具有至少两个管路区段，其中所述至少两个管路区段中的一个至少部分地布置在所述至少两个管路区段中的另一个内，且所述至少两个管路区段空气动力地串联连接。

技术方案3.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述至少一个部分氧化室具有至少一个螺线弯管。

技术方案4.根据技术方案3所述的内燃机，其中，所述至少一个部分氧化室具有多个螺线弯管。

技术方案5.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述至少一个部分氧化室具有环路形状。

技术方案6.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述第一催化转化器的容积以一种方式选择成使得，在所述内燃机的正常操作中，所述排气温度在穿过所述第一催化转化器之后为至少560℃。

技术方案7.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述第一催化转化器的容积以一种方式选择成使得，在所述内燃机的正常操作中，所述排气温度在穿过所述第一催化转化器之后为至少590℃。

技术方案8.根据技术方案1所述的内燃机，其中，可氧化的添加剂在所述排气进入所述至少一个部分氧化室之前添加至所述排气。

技术方案9.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述内燃机还包括构造成由旁通阀调整的旁路，通过所述旁路，所述排气可围绕所述排气后处理装置流至所述排气涡轮。

技术方案10.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述内燃机还包括布置在所述第一催化转化器前面的阀，其中所述阀构造成调整供应至所述至少一个燃烧室的燃料-空气混合物的量。

技术方案11.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述至少一个部分氧化室和所述第二催化转化器一起容纳在一个结构单元中。

技术方案12.根据技术方案1所述的内燃机，其中，所述内燃机具有多个燃烧室。

技术方案13.一种用于减少内燃机的排气排放的方法，包括：

提供内燃机，其具有至少一个燃烧室、带有排气涡轮和排气后处理装置的涡轮增压器、第一催化转化器和第二催化转化器，以及至少一个部分氧化室；

在所述至少一个燃烧室中，通过燃料-空气混合物的部分燃烧产生排气；

将所述排气给送至所述排气后处理装置；

在所述第一催化转化器中氧化所述排气中的烃的至少一部分，所述第一催化转化器布置在所述至少一个燃烧室与所述排气涡轮之间，由此在所述排气流出所述第一催化转化器时提高所述排气的温度；

在所述至少一个部分氧化室中，部分地氧化所述排气；

利用传感器，在所述排气流出所述至少一个部分氧化室时检测所述排气中的污染物的存在；以及

如果污染物仍存在于所述排气中，在所述第二催化转化器中氧化所述排气，所述第二催化转化器布置在所述第一催化转化器与所述排气涡轮之间。

技术方案14.根据技术方案13所述的方法，其中，所述至少一个部分氧化室具有至少两个管路区段，其中所述至少两个管路区段中的一个至少部分地布置在所述至少两个管路区段中的另一个内，且所述至少两个管路区段空气动力地串联连接。

技术方案15.根据技术方案13所述的方法，其中，所述至少一个部分氧化室具有至少一个螺线弯管。

技术方案16.根据技术方案13所述的方法，其中，所述方法还包括提供旁通阀，通过所述旁通阀，所述排气可围绕所述排气后处理装置直接地流至所述排气涡轮。

技术方案17.根据技术方案13所述的方法，其中，所述方法还包括提供布置在所述第一催化转化器前面的阀，其中所述阀构造成调整供应至所述至少一个燃烧室的燃料-空气混合物的量。

技术方案18.根据技术方案13所述的方法，其中，所述污染物包括co、烃和/或ch2o。

附图说明

参照附图论述了本发明的示例性实施例，如下：

图1示出了根据本发明的实施例的内燃机的图示；

图2示出了根据本发明的实施例的部分氧化室的可能设计；

图3示出了根据本发明的实施例的部分氧化室的另外的可能设计；以及

图4示出了根据本发明的实施例的部分氧化室的另外的可能设计。

具体实施方式

现在将详细参照本公开内容的当前实施例，其一个或多个示例在附图中示出。该详细描述使用了数字标号来表示附图中的特征。附图和描述中相似或类似的标记用于表示本公开内容的相似或类似的部分。

本发明的实施例组合了气相氧化和催化氧化过程，由此内燃机的排气排放可相比于现有技术在第一催化转化器和第二催化转化器的较小总催化转化器容积的情况下减小。由包含在排气中的污染物(主要是烃、co、ch2o)的氧化生成的热能提高内燃机的热效率。

本发明的实施例基于多级排气后处理，由此包含在排气中的烃的一部分在第一催化转化器中氧化，这提高了流出第一催化转化器的排气的温度。结果，出现在部分氧化室中的部分氧化(特别是ch4的部分氧化)增加。自身放出热能的部分氧化还通过部分氧化室中的较长停留时间增加。由部分氧化产生的产物(特别是co)、仍存在于排气中的烃以及仍存在的其它污染物(例如，ch2o)在第二催化转化器中氧化。

图1中示出了根据本发明的实施例的内燃机1。其具有多个燃烧室2，燃料-空气混合物经由进入管给送至燃烧室2。空气过滤器13和涡轮增压器的压缩机布置在进入管中。供应至燃烧室2的燃料-空气混合物的量可借助于阀14调整，阀14可通过内燃机1的调节装置12来促动。由燃烧室2中的燃料-空气混合物的部分燃烧产生的排气在流过涡轮增压器的排气涡轮3和进入排气排放管线10之前给送到排气后处理装置11。

提供了旁路，借助于旁路，未处理的排气可在阀7由调节装置12促动时围绕排气后处理装置11直接地给送至排气涡轮3。

在第一催化转化器前面，可提供阀9，其允许流动通路经由第一催化转化器4、部分氧化室6和第二催化转化器5阻断。

图2中示出了排气后处理装置11的可能设计。在该示例性实施例中，部分氧化室6设计为与第二催化转化器5一起的一个结构单元，但这不是绝对必需的。

这里，部分氧化室6具有两个管路区段61、62，由此两个管路区段61、62中的一个至少部分地布置在两个管路区段61、62中的另一个中，且该至少两个管路区段空气动力地串联连接，如流向所示的那样。这导致带有排气的长暴露时间的部分氧化室6的紧凑设计。

在图3的示例性实施例中，部分氧化室6具有多个螺线弯管8，这也导致带有排气的长暴露时间的部分氧化室6的紧凑设计。

图4示出了另外的可能设计，其中部分氧化室6的延伸借助于环路形状实现。

在本发明的实施例中，如图1中所示的内燃机可用于减少内燃机1的排气排放。根据本发明的实施例的方法包括提供内燃机1，其具有至少一个燃烧室2、带有排气涡轮3和排气后处理装置11的涡轮增压器、第一催化转化器4和第二催化转化器5，以及至少一个部分氧化室6；在至少一个燃烧室2中，通过燃料-空气混合物的部分燃烧产生排气；将排气给送到排气后处理装置11；在第一催化转化器4中氧化排气中的烃的至少一部分，第一催化转化器4布置在至少一个燃烧室2与排气涡轮之间，由此在排气流出第一催化转化器4时提高排气的温度；以及在至少一个部分氧化室6中，部分地氧化排气。然后，传感器用于在排气流出至少一个部分氧化室6时检测排气中的污染物的存在。如果污染物仍存在于排气中，则排气在第二催化转化器中氧化，第二催化转化器5布置在第一催化转化器4与排气涡轮之间。

将理解的是，即使各种实施例的许多特征和优点在以上描述中连同各种实施例的结构和功能的细节阐述，本公开内容也仅为说明性的，且可在细节上作出改变，尤其是与由其中表达了所附权利要求的用语的宽泛总体意义完全指出的实施例的原理内的部分的结构和布置有关。本领域的技术人员将认识到的是，本文公开的教导内容可在不脱离本申请的范围和精神的情况下应用于其它系统。