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1、(10)申请公布号 CN 103362605 A (43)申请公布日 2013.10.23 CN 103362605 A *CN103362605A* (21)申请号 201210174571.8 (22)申请日 2012.03.30 F01N 3/035(2006.01) F01N 3/04(2006.01) F02B 37/18(2006.01) (71)申请人 曼柴油机和涡轮机欧洲股份公司 地址 德国奥格斯堡 (72)发明人 G廷施曼 R洛舍尔 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72001 代理人 汲长志 杨国治 (54) 发明名称 内燃机 (57) 摘要 内燃机、 。
2、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。
3、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。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 5 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图5页 (10)申请公布号 CN 103362605 A CN 103362605 A *CN103362605A* 1/1 页 2 1. 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 (1。
4、5) 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。 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。
5、) 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， 其特征在于另一条废气旁通管道 (20)， 通过所 述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。
6、废气旁通管道的废气流能够通过另一个调整装置 (21) 调节。 4. 根据权利要求 1 至 3 中任一项所述的内燃机， 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 (23) 调节。 5. 根据权利要求 1 至 4 中任一权利要求所述的内燃机， 其特征在于多级的废气涡轮增 压装置。
7、， 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。 6. 根据权利要求 5 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 (17) 铺设。 权 利 要 求 书 CN 103362605 A 2 1/5 页 3 内燃机 技术领域 0001 本发明涉及一种按照权利要求 1 的前序部分所述的内燃机。 背景技术 0002 文献DE 10。
8、 2004 027 593 A1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。
9、旁通管 道的废气流可以通过调整装置来调节。 0003 文献 DE 10 2007 061 005 A1 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。
10、化器布置在所述旁通 管道中。 发明内容 0004 由此出发本发明的目的在于， 提供一种新型的内燃机。该目的通过按权利要求 1 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。 0005 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。
11、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。 0006 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。 0007 根据本发明的一种有利的改进。
12、方案， 增压空气可以从每个废气涡轮增压机的压缩 说 明 书 CN 103362605 A 3 2/5 页 4 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 0008 本发明的优选的改进方案由从属权利要求和接下来的说明得出。 下面借。
13、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 ： 0009 图 1 是根据本发明的第一实施例的增压内燃机的示意图 ； 0010 图 2 是根据本发明的第二实施例的增压内燃机的示意图 ； 0011 图 3 是根据本发明的第三实施例的增压内燃机的示意图 ； 0012 图 4 是根据本发明的第四实施例的增压内燃机的示意图 ； 0013 图 5 是根据本发明的第五实施例的增压内燃机的示意图 ； 0014 图 6 是根据本发明的第六实施例的增压内燃机的示意图 ； 0015 图 7 是根据本发明的第七实施例的增压内燃机的示意图 ； 0016 图 8 是根据本发明的第八实施例。
14、的增压内燃机的示意图 ； 0017 图 9 是根据本发明的第九实施例的增压内燃机的示意图 ； 0018 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 0019 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。 0020 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。
15、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。 0021 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。
16、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。 0022 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 说 明 书 CN 103362605 A 4 3/5 页 5 流中通过还原剂配量装置 。
17、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。 0023 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。
18、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。 0024 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。 0025 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。
19、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。 0026 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 2。
20、2 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。
21、了这样一种可能性， 即增压空气可以用作配量空 气 (Dosierluft)。 0027 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。
22、14， 而并没有绕过废气涡轮增压机11的涡轮 机 12。 0028 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 说 明 书 CN 103362605 A 5 4/5 页 6 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 。
23、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。 0029 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。 0030 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。
24、压缩机， 而废气涡轮增氧 机 24 的压缩机 26 则是低压压缩机。 0031 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。 0032 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。 0033 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。
25、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。 0034 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 1。
26、5 引导废气。 0035 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。 0036 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。
27、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。 0037 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， 。
28、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 说 明 书 CN 103362605 A 6 5/5 页 7 有效转化。 0038 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。 0039 附图标记列表 0040 1。
29、0 内燃机 0041 11 废气涡轮增压机 0042 12 涡轮机 0043 13 压缩机 0044 14 微粒过滤器 0045 15 SCR 催化器 0046 16 还原剂配量装置 0047 17 水解过滤器 0048 18 废气旁通管道 0049 19 调整装置 0050 20 废气旁通管道 0051 21 调整装置 0052 22 增压空气旁通管道 0053 23 调整装置 0054 24 废气涡轮增压机 0055 25 涡轮机 0056 26 压缩机 说 明 书 CN 103362605 A 7 1/5 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103362605 A 8 2/5 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103362605 A 9 3/5 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103362605 A 10 4/5 页 11 图 7 图 8 说 明 书 附 图 CN 103362605 A 11 5/5 页 12 图 9 图 10 说 明 书 附 图 CN 103362605 A 12 。