用于将柴油内燃发动机的废气管线内设置 的氧化催化剂脱硫的工艺 本发明涉及一种用于将柴油内燃发动机的废气管线内设置的氧化催化剂脱硫的工艺。这种氧化催化剂在柴油内燃发动机中使用,以通过氮氧化物的氧化实现在废气管线内后置的炭黑过滤器的低温再生。
关于NOx-存储催化剂的脱硫,已知在空气/燃料的比值λ明显低于1,废气温度高于550℃下运行柴油内燃发动机。但是将NOx-存储催化剂脱硫以再生其存储NOx的能力需要相当长的时间。
但与此相比,将氧化催化剂脱硫以再生其氧化能力还存在实质问题。因为氧化催化剂经过高温、高负荷以及高转数以脱除以硫酸盐形式结合于表面的硫的试验并没有实现充分脱硫。此外,在这种基于高温的措施下,存在氧化催化剂热损害的危险。
据此目前规定,柴油内燃发动机只用贫硫或无硫的燃料作动力,以实现置于氧化催化剂之后的炭黑过滤器地再生,并借此避免柴油内燃发动机的滞销。
由这种技术状况出发,本发明的主题是提供一种用于将柴油内燃发动机的废气管线内设置的氧化催化剂脱硫的工艺,其实现明显改善的脱硫过程,而不存在氧化催化剂的热损坏的危险。
这一任务通过如下技术方案实现,为了氧化催化剂的脱硫,在λ值λ1约0.98-0.99,废气温度T1至少350℃的条件下运行柴油内燃发动机。通过由此产生的含有高含量一氧化碳CO,氢气H2和碳氢化合物HC的废气,将在氧化催化剂表面生成的硫酸盐-SO4自发还原为二氧化硫SO2,以致于氧化催化剂的降低的氧化能力已经在温和并因此在实际中适用的废气温度下,在最多3-4分钟内再生。在此,再生时间原则上也可由多个例如秒级的短期“润滑阶段”(Fettphase)的总和来实现。借助于按本发明的脱硫工艺可以至少暂时用含硫的燃料运行柴油内燃发动机,这尤其是在没有无硫燃料的国家的行使所必需的。但对于柴油内燃发动机仅仅用贫硫或无硫的燃料来运行本身来说,该脱硫工艺对氧化催化剂的寿命有积极的影响。
优选氧化催化剂的脱硫在柴油内燃发动机的高负荷和低转数下运行,例如在全负荷下的加速过程和1250U/min的转数期间进行。因为根据柴油内燃发动机的类型,脱硫过程所必需的,只稍微低于1的λ值有时总归是可供利用的,以致于充其量还需要少量额外的空气/燃料的混合物的润滑(Anfettung)。
为了达到λ值λ1或废气温度T1宜节流吸入空气。
若这不够,此外还可以进行与转数同步的再喷射,其中再喷射应该在主喷射后最多进行20度,由此柴油内燃发动机仍然可以基本上贫炭黑运行。
此外或作为再喷射的替代,也可以降低装载压力(Ladedruck),以达到λ值λ1及废气温度T1。
在所有这些用于润滑的措施下应该力求实现柴油内燃发动机的贫炭黑运行,以(如果可能)避免炭黑过滤器的额外载荷。
有利的是,脱硫工艺只在有再生指令时进行,其中再生指令取决于氧化催化剂的硫化程度而发出。由此,在氧化催化剂的氧化力还完全没有问题时,不会多余地进行用于润滑的措施。
如果氧化催化剂的硫化程度作为柴油内燃发动机的运行小时、燃料通过量和/或废气温度的函数来计算,在此前提条件是燃料的硫含量是已知的,这样给出了什么时候该开始进行脱硫过程的可靠的标准。
此外如果计算柴油内燃发动机在λ值λ1和高于废气温度T1的条件下运行的时间,则又给出了有效结束脱硫过程的标准。
对柴油内燃发动机的废气管线中设置的氧化催化剂的脱硫工艺根据下图进一步阐述。
此图说明一台带有图解描述的喷射装置2的柴油内燃发动机1。吸入的空气经过吸入管道3和带有节流阀5的抽吸管4到达柴油内燃发动机1,废气经过废气管道6到达废气涡轮压缩机7,氧化催化剂8和炭黑过滤器9。在氧化催化剂8之前,在废气管道6中还安装有一个λ传感器10以及温度传感器11。
此外,为了控制脱硫过程还装有控制仪12,其连接喷射装置2,节流阀5,废气涡轮压缩机7以及两个传感器10和11。
为了计算氧化催化剂8的硫化程度,控制仪12除了收集λ值,还连续收集柴油内燃发动机1的运行小时、燃料通过量和废气温度。当达到上限值时,控制仪12发出再生指令。于是,取决于柴油内燃发动机1的运行时刻,借助节流阀5节流吸入空气,借助喷射装置2进行与转数同步的再喷射和/或借助废气涡轮压缩机7降低装载压力,以实现用于氧化催化剂8的脱硫所必需的空气/燃料的比值λ1为0.98-0.99以及废气温度T1至少为350℃。
如果达到λ值λ1和废气温度T1,那么在氧化催化剂8的表面上生成的硫酸盐,例如
自发还原为二氧化硫。由此,氧化催化剂8可重新将氮氧化物充分氧化,
氧化的氮氧化物与炭黑和氧反应。
这样最后实现置于氧化催化剂8之后的炭黑过滤器9的低温再生。
控制仪12还收集λ值λ1在0.98-0.99之间,废气温度T1高于305℃,即氧化催化剂8的再生进行的时间。在达到一定的再生时间后,即意味着达到氧化催化剂8的硫化程度的下限值之后,再次收回再生指令,柴油内燃发动机再次正常运行。