專利名稱：用于排氣后處理系統(tǒng)的再生的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)成排氣后處理系統(tǒng)一部分的可再生裝置的 再生的方法和裝置，所述可再生裝置在連接于內(nèi)燃機(jī)的排氣管路中被 設(shè)置在催化反應(yīng)器的上游。
背景技術(shù)：
在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過(guò)程中，除了水蒸氣、二氧化氮和二氧化碳 之外，還有煙灰微粒產(chǎn)生。還發(fā)現(xiàn)了少量的未燃燒碳?xì)浠衔锖鸵谎?化碳。設(shè)有微粒過(guò)濾器的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)大大減少了微粒的排放。然 而，微粒過(guò)濾器需要被或多或少地持續(xù)再生，以便不會(huì)變得充滿，并 且在排氣系統(tǒng)上產(chǎn)生較高的壓降。
過(guò)濾器可通過(guò)N02自發(fā)地部分再生，但前提是溫度要足夠高并且 有足夠的N02。在基于N02的自發(fā)再生不令人滿意作用的情況下，必 須進(jìn)行主動(dòng)再生，也許僅僅是整個(gè)工作時(shí)間的一小部分，大約為幾個(gè) 百分點(diǎn)是這樣的，但在這些時(shí)間上，進(jìn)入到過(guò)濾器部分的氣體溫度必 須升高到約60(TC-65(TC，以使廢氣中剩余的氧氣能夠氧化微粒。當(dāng)此 發(fā)生，煙灰在過(guò)濾器內(nèi)部燃燒，更多的熱被釋放出來(lái)，而且出口溫度 在中度煙灰負(fù)荷的情況下可升高到700°C-750°C;如果煙灰負(fù)荷持續(xù)較 長(zhǎng)時(shí)間，那么溫度可能更高。
如果除了微粒過(guò)濾器之外，排氣后處理系統(tǒng)還包括其它類型的例 如用于減少NOx的裝置，那么例如可在微粒過(guò)濾器下游設(shè)置SCR催化 劑。為了不危害SCR催化劑的壽命，進(jìn)入到SCR催化劑中的氣體溫度 不應(yīng)超過(guò)580'C。因此，SCR催化劑必須被保護(hù)，以免受到發(fā)生基于氧 氣的主動(dòng)再生進(jìn)行時(shí)，在微粒過(guò)濾器后的氣體溫度的危害。
已經(jīng)提出了各種可選方案，用來(lái)避免對(duì)位于可再生微粒過(guò)濾器下 游的排氣后處理裝置的損壞。 一種常見(jiàn)的方法是設(shè)置越過(guò)SCR的旁 流管路，但是，這樣在煙灰再生繼續(xù)進(jìn)行時(shí)，不發(fā)生NOx減少。盡管 只是工作時(shí)間的一小部分，但在煙灰再生進(jìn)行時(shí)，排放物增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種可以實(shí)現(xiàn)可再生裝置和位于其 下游的催化反應(yīng)器之間的氣流的有效溫度調(diào)節(jié)的方法和裝置。這個(gè)目
的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1特征部分的方法和根據(jù)權(quán)利要求5特征部分的
裝置得以實(shí)現(xiàn)。


將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更為詳細(xì)的描述，附圖概略地示出了具 有進(jìn)氣系統(tǒng)和根據(jù)本發(fā)明的排氣系統(tǒng)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式
附圖示出了內(nèi)燃機(jī)，以柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10為宜，其包括具有六個(gè)活塞 缸12的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體11、進(jìn)氣歧管13和排氣歧管14。從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的 廢氣通過(guò)排氣管路15而被引導(dǎo)至渦輪機(jī)裝置16的渦輪機(jī)葉輪17。渦 輪機(jī)軸18驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)裝置的壓縮機(jī)葉輪19，壓縮機(jī)葉輪19通過(guò)進(jìn)氣 管道20壓縮進(jìn)氣，并將進(jìn)氣繼續(xù)輸送經(jīng)過(guò)進(jìn)氣冷卻器21到達(dá)進(jìn)氣歧 管13。燃料通過(guò)相應(yīng)的噴射裝置(未示出)供到汽缸12。盡管附圖中 所示的發(fā)動(dòng)機(jī)具有六個(gè)汽缸，但本發(fā)明也可與其它的汽缸構(gòu)造結(jié)合使 用。
已經(jīng)通過(guò)渦輪機(jī)裝置16的廢氣經(jīng)過(guò)排氣管路22被引導(dǎo)到達(dá)可再 生過(guò)濾器裝置23，該過(guò)濾器裝置23是用于從廢氣流中分離出微粒的柴 油微粒過(guò)濾器(DPF)，這種過(guò)濾器與氧化催化劑順序地工作。為此， 氧化催化劑被安裝在微粒過(guò)濾器的上游并與之緊鄰，但也可以構(gòu)思出
的是，將微粒過(guò)濾器和氧化催化劑集成在一個(gè)共同的支撐結(jié)構(gòu)上，將 催化劑材料在該支撐結(jié)構(gòu)上散布在過(guò)濾主體上。
排氣管路22在微粒過(guò)濾器23的下游延伸到催化反應(yīng)器24。催化 反應(yīng)器可包括選擇性催化反應(yīng)器(SCR)，例如，進(jìn)入廢氣流中的混合 還原劑、尿素或氨在SCR裝置中與NOx進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而形成N2。 然后，廢氣流被一直引導(dǎo)到大氣中。當(dāng)發(fā)生微粒過(guò)濾器的主動(dòng)再生時(shí)， 存在SCR裝置被不利地暴露于高溫下的風(fēng)險(xiǎn)。為了避免發(fā)生這種情況， 管25構(gòu)成進(jìn)氣管路20和排氣管路22之間的連接，管25可以將冷的 進(jìn)氣引導(dǎo)至排氣管路22，用以調(diào)節(jié)到SCR裝置24的廢氣流中的溫度。 閥26可以打開(kāi)、關(guān)閉和調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)管25的氣流，使得在再生過(guò)程中能 夠保持適當(dāng)?shù)南♂尦潭?，而不?huì)有在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口側(cè)進(jìn)氣壓力不必要 的損失。通過(guò)這種方式，微粒過(guò)濾器23的再生能夠在NOx繼續(xù)減少的 同時(shí)進(jìn)行，而不會(huì)存在損壞SCR裝置的風(fēng)險(xiǎn)。
在后處理系統(tǒng)后利用空氣進(jìn)行稀釋的方法的應(yīng)用的另一個(gè)示例 是，在LNA (稀燃NOx吸收器)后，利用凈化催化劑上游的冷的進(jìn)氣 稀釋廢氣流。這樣做的結(jié)果是， 一方面在所述凈化催化劑之前，溫度 被稍微降低，另一方面保證了氧氣的獲取(除了包含在凈化催化劑內(nèi) 的氧氣)。在由LNA進(jìn)行硫再生的情況下，通常形成H2S，但是，如 果在凈化之前進(jìn)行利用空氣的稀釋，則硫轉(zhuǎn)變?yōu)镾02，且避免了氣味影 響。
用于在合適的位置稀釋廢氣的空氣可從發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)中獲 得，在進(jìn)氣系統(tǒng)中的壓力高于排氣系統(tǒng)。壓縮機(jī)后面的進(jìn)氣系統(tǒng)中的 壓力比排氣系統(tǒng)中的壓力高。然而，在零負(fù)荷時(shí)，壓差可能不存在。 為了對(duì)此進(jìn)行補(bǔ)救，位于排氣系統(tǒng)中的文氏管能夠幫助從進(jìn)氣口側(cè)吸 走稀釋空氣。當(dāng)空氣從進(jìn)氣口側(cè)被吸走時(shí)，可以在進(jìn)氣冷卻器21之前、 在壓縮機(jī)后將空氣直接排出，于是避免充氣冷卻器中的壓降，或者， 可以在進(jìn)氣冷卻器后排出空氣，這確實(shí)造成稍低的壓力，但稀釋空氣的溫度也變低，且能夠減少稀釋空氣的必要量，以便在排氣后處理系 統(tǒng)的溫度敏感部分之前獲得指定的最大排氣溫度。
本發(fā)明不被認(rèn)為限于上述的示意性實(shí)施例，而是在權(quán)利要求的范 圍內(nèi)可以想到大量的進(jìn)一步變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于可再生裝置(23)的再生的方法，所述可再生裝置(23)構(gòu)成排氣后處理系統(tǒng)的一部分，所述可再生裝置(23)在連接于內(nèi)燃機(jī)(10)的排氣管路(22)中被設(shè)置在催化反應(yīng)器(24)的上游，其特征在于，內(nèi)燃機(jī)的部分進(jìn)氣在再生期間被引導(dǎo)至所述排氣管路(22)，用以調(diào)節(jié)到催化反應(yīng)器(24)的氣流的溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于再生的方法，其特征在于，到排氣 管路(22)的所述進(jìn)氣的量被相對(duì)于到催化反應(yīng)器(24)的所述氣流 的溫度進(jìn)行控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于再生的方法，其特征在于，所 述進(jìn)氣在設(shè)置于進(jìn)氣管路中的進(jìn)氣冷卻器(21)的上游被吸走。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于再生的方法，其特征在于，所 述進(jìn)氣在設(shè)置于進(jìn)氣管路中的進(jìn)氣冷卻器(21)的下游被吸走。
5. —種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣后處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括帶有可 再生裝置(23)的排氣管路(22)，所述可再生裝置(23)位于催化 反應(yīng)器(24)的上游，其特征在于，管(25)在可再生裝置(23)和 催化反應(yīng)器(24)之間的某點(diǎn)處將發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管路(20)連接于排 氣管路(22)，所述管(25)能夠?qū)⑦M(jìn)氣分流到排氣管路，用以調(diào)節(jié) 到催化反應(yīng)器(24)的氣流的溫度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的排氣后處理系統(tǒng)，其特征在于，管(25) 設(shè)有可調(diào)阻氣門(26)，用于調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)所述管的氣流。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的排氣后處理系統(tǒng)，其特征在于，所 述催化反應(yīng)器包括用于減少?gòu)U氣流中的NOx的選擇性催化反應(yīng)器(24)。
8，根據(jù)權(quán)利要求7所述的排氣后處理系統(tǒng)，其特征在于，所述可再生裝置包括微粒過(guò)濾器。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的排氣后處理系統(tǒng)，其特征在于，戶萬(wàn) 述催化反應(yīng)器包括位于稀燃NOx吸收器下游的凈化催化劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于構(gòu)成排氣后處理系統(tǒng)的一部分的可再生裝置(23)的再生的方法和裝置。所述可再生裝置(23)在連接于內(nèi)燃機(jī)(10)的排氣管路(22)中被設(shè)置在催化反應(yīng)器(24)的上游。內(nèi)燃機(jī)的部分進(jìn)氣在再生期間被引導(dǎo)至所述排氣管路(22)，用以調(diào)節(jié)到催化反應(yīng)器(24)的氣流的溫度。
文檔編號(hào)F01N3/035GK101180455SQ200580049909
公開(kāi)日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2005年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月26日
發(fā)明者佩爾·佩爾松 申請(qǐng)人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司