專(zhuān)利名稱(chēng)：用于再生安裝在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的顆粒過(guò)濾器的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢
氣管路(Abgasstmkt)中的顆粒過(guò)濾器的方法以及根據(jù)權(quán)利要求9的前 序部分的用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的顆粒過(guò)濾器的裝置。
本發(fā)明特別涉及用于再生以空氣過(guò)量操作的內(nèi)燃機(jī)(例如具有直噴 裝置(Direkteinspritzung)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，例如在轎車(chē)或商用 車(chē)中使用的那些)情況下的顆粒過(guò)濾器的方法和裝置。
背景技術(shù)：
為最小化含碳的細(xì)物質(zhì)顆粒，在汽車(chē)中通常使用所謂的顆粒沉降器 或顆粒過(guò)濾器。由EP 1072765 A2中已知一種汽車(chē)中的典型顆粒沉降器 裝置。這類(lèi)顆粒沉降器與顆粒過(guò)濾器的差別在于該廢氣流沿沉降結(jié)構(gòu)流 動(dòng)，而在顆粒過(guò)濾器中該廢氣必須穿過(guò)過(guò)濾介質(zhì)。由于這種差別，顆粒 過(guò)濾器易于堵塞，這增加了廢氣背壓，其意味著引起內(nèi)燃機(jī)廢氣排出口 處不合意的壓力增加，這又使發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低和造成內(nèi)燃機(jī)的高燃耗。 由EP 0341832 A2中已知這類(lèi)顆粒過(guò)濾器裝置的實(shí)例。
在上述兩種裝置中，于顆粒沉降器或顆粒過(guò)濾器上游設(shè)置的氧化催 化器均用還含有的殘余氧(02)將一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO》，并 才姿下式進(jìn)4亍
2 NO + 02 <-〉 2 N02
要注意的是，上述反應(yīng)的平衡在高溫下位于NO側(cè)。其結(jié)果由于熱力 學(xué)限制使在高溫下可實(shí)現(xiàn)的NOr份額是受限的。
該N02又在顆粒過(guò)濾器中與含石友細(xì)物質(zhì)顆粒反應(yīng)成CO、 C02、 N2 和NO。借助于強(qiáng)氧化劑N02實(shí)現(xiàn)了淀積的細(xì)物質(zhì)顆粒的連續(xù)去除，由 此可免去再生循環(huán)，而在其它裝置中該再生循環(huán)必須復(fù)雜地進(jìn)行。在此 稱(chēng)為被動(dòng)再生，其按下式進(jìn)行2N02 + C -〉 2N0 + C02 N02 + C -> NO + CO 2C + 2N02 -〉 N2 + 2C02
除N02外，在含鉑的NO-氧化催化器中還由在燃油和/或機(jī)油中含的
硫形成S03。該S03和N02在廢氣管路的冷部位凝結(jié)成高腐蝕性的硫酸
或硝酸，以致直到顆粒過(guò)濾器的廢氣裝置需用不銹鋼制成，以避免腐蝕。 利用N02未使在顆粒過(guò)濾器中淀積的碳完全氧化，使得增加了碳含 量和由此增加了廢氣背壓。為避免此情況，實(shí)際上讓顆粒過(guò)濾器增多配 置用于氧化NO的催化涂層(EP 0341832 A2)。具體地其為含鉑催化器。 但該方法的缺點(diǎn)在于，在顆粒過(guò)濾器中形成的N02僅可用來(lái)氧化用于 NO-氧化的催化活性層下游所淀積的顆粒，即在過(guò)濾介質(zhì)中的顆粒。相 反，如果在過(guò)濾器表面上和由此在催化活性層上形成淀積的顆粒層即所 謂的濾餅(Filterkuchen)，這樣該顆粒過(guò)濾器側(cè)的NO-氧化催化劑位于該 濾餅下游，以致在那里淀積的炭黑顆粒不可用來(lái)自施加在顆粒過(guò)濾器上 的NO-氧化催化劑的N02所氧化。對(duì)此還可準(zhǔn)確地il, 4叉在未處理氣側(cè) (Rohgasseit)上施加的催化劑層有助于該系統(tǒng)的性能，因?yàn)樵趦艋瘹鈧?cè)上 催化形成的N02不再可與在未處理氣側(cè)上和過(guò)濾材料中淀積的炭黑相 接觸。
該顆粒過(guò)濾器涂層的另 一 問(wèn)題在于，該過(guò)濾器的幾何表面積明顯小 于通常所用的催化器基材的表面積。其原因在于該過(guò)濾器的未處理氣側(cè) 需較大的自由橫截面和由此需較大的自由體積，以存儲(chǔ)炭黑和機(jī)油灰。 如果使用陶資過(guò)濾器基材，可通過(guò)50cpsi-200 cpsi的小孔密度實(shí)現(xiàn)。與 此相反，純催化器的孔密度通常為400cpsi-900 cpsi。通過(guò)將50 cpsi提 高到900 cpsi使幾何表面從1 m2/1增加到4 m2/1，由此可大大提高催化 器的轉(zhuǎn)化率。
由此原因，雖然該過(guò)濾器的催化涂層，不能棄用顆粒過(guò)濾器前的NO-氧化催化器，以致產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)體積。甚至是這種情況即該NO-氧化 催化器與顆粒過(guò)濾器形成結(jié)構(gòu)單元，其中該顆粒過(guò)濾器的進(jìn)入?yún)^(qū)設(shè)計(jì)成 NO-氧化催化器，如在DE 10327030 Al中所述。
雖然通過(guò)這些措施可在達(dá)25(TC溫度下仍可發(fā)生炭黑的氧化，但仍存 在達(dá)不到該廢氣溫度的應(yīng)用情況并由此不能確保該顆粒過(guò)濾器的可靠 運(yùn)行。這通常在低載荷時(shí)和在汽車(chē)中所用的發(fā)動(dòng)機(jī)中出現(xiàn)，例如還具有較高空載的轎車(chē)、公共汽車(chē)或垃圾車(chē)的情況。因此特別是在這些情況下， 應(yīng)用該顆粒過(guò)濾器再生的第二可能性，即該廢氣溫度被主動(dòng)提高。這通
常是通過(guò)于催化器特別是HC-氧化催化器上游加入烴(HC)來(lái)實(shí)現(xiàn)。通過(guò) 該經(jīng)在催化器上的放熱反應(yīng)或氧化反應(yīng)使溫度明顯升高。
由此溫度可高到超過(guò)600°C ，這會(huì)導(dǎo)致在顆粒過(guò)濾器中淀積的碳與氧 發(fā)生氧化或?qū)е缕錈M，其按下式進(jìn)行
c + o畫(huà)> co2
當(dāng)然在該所謂的主動(dòng)過(guò)濾器再生中存在著危險(xiǎn)，即通過(guò)含碳的炭黑的
放熱性燒盡可導(dǎo)致溫度高到至多IOO(TC,并由此常導(dǎo)致顆粒過(guò)濾器和/ 或后接的催化器的受損。此外由于該溫度升高需保持?jǐn)?shù)分鐘以確保炭黑 顆粒的定量氧化，所以所需烴量并非微不足道，并且這使內(nèi)燃機(jī)的效率 變差，因?yàn)橥ǔＪ褂迷撊剂献鳛闊N源。
該兩再生方式的簡(jiǎn)單組合即在NO-氧化催化器前加烴并不是首要目的。
通過(guò)溫度升高到大于600°C,由于熱力學(xué)限值在NO-氧化催化器上會(huì) 幾乎不再形成N02。此外NO的氧化會(huì)由大量烴而受到抑制，由此導(dǎo)致 大大降低N02形成。這導(dǎo)致該顆粒需單獨(dú)由氧氧化，因?yàn)樵诖似陂g無(wú) N02可供利用，這就延長(zhǎng)了再生時(shí)間。
同時(shí)，該NO-氧化催化器相對(duì)于熱損害相對(duì)于用于氧化烴的催化器 更不穩(wěn)定，因?yàn)樵诟哂?50。C時(shí)導(dǎo)致活性成分的不可逆燒結(jié)，并由此導(dǎo) 致該NO-氧化活性的退化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路 中的顆粒過(guò)濾器的方法和設(shè)備，借此方法或設(shè)備以在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單和緊湊 的方式可實(shí)現(xiàn)性能可靠和值得信賴(lài)的顆粒過(guò)濾器的再生。
在方法上，本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求1的特征部分實(shí)現(xiàn)。在設(shè)備 上，本發(fā)明的目的通過(guò)權(quán)利要求9的特征部分實(shí)現(xiàn)。對(duì)此有利的實(shí)施方 案是引用這些權(quán)利要求的從屬權(quán)利要求的主題。
按本發(fā)明，提供至少 一 個(gè)于顆粒過(guò)濾器上游設(shè)置的由額外的氣流流 過(guò)的加熱設(shè)備(Heizeinrichtung),該設(shè)備特別是由至少 一個(gè)加熱催化器(Heizkatalysator)構(gòu)成，通過(guò)該設(shè)備加熱該額外的氣流，該經(jīng)加熱的額 外的氣流再于顆粒過(guò)濾器上游與來(lái)自NO-氧化催化器的特別是含N02 的廢氣流相混合。
即按本發(fā)明，于顆粒過(guò)濾器上游相互平行設(shè)置至少 一 個(gè)NO-氧化催 化器和至少一個(gè)加熱設(shè)備特別是加熱催化器，并由廢氣流(NO-氧化催化 器)或額外的氣流(力口熱設(shè)備)流過(guò)。通過(guò)該經(jīng)加熱的額外的氣流可升高顆 粒過(guò)濾器的溫度，同時(shí)還可提供大量來(lái)自NO-氧化催化器的N02，因?yàn)?在NO-氧化催化器區(qū)未發(fā)生對(duì)N02形成不利的溫度升高或不存在導(dǎo)致 NO-氧化活性退化的高的烴濃度存在。因此在顆粒過(guò)濾器前的廢氣流的 溫度升高在與NO-氧化催化器分開(kāi)的廢氣管路的單獨(dú)部分中發(fā)生，該經(jīng) 加熱的氣流再于NO-氧化催化器下游與來(lái)自該催化器的載有N02的廢氣 流相混合，以升高該顆粒過(guò)濾器前的廢氣流的廢氣溫度。按本發(fā)明，提 供了性能可靠、利用各個(gè)優(yōu)點(diǎn)和避免不利的相互作用的主動(dòng)和被動(dòng)顆粒 過(guò)濾器再生的組合。
由于由此達(dá)到的可能的高溫并同時(shí)有助于強(qiáng)氧化劑N02對(duì)炭黑的氧 化，實(shí)現(xiàn)了縮短再生時(shí)間和將再生溫度降至約400°C。因此也降低了為 溫度升高所需的烴量并由此降低了不可控溫升的危險(xiǎn)和由此產(chǎn)生的顆 粒過(guò)濾器或其后接的催化器的熱損害。
經(jīng)此該實(shí)現(xiàn)溫度上升的額外的氣流例如從增壓空氣側(cè)的新鮮空氣流 或從外部廢氣返回的廢氣返回管路(Abgasr加kfiihrleitung)通入處 (Einm加dung)的下游分路(abzweigen)。由此可用簡(jiǎn)單的方式確保為優(yōu)選 設(shè)計(jì)為氧化催化器的加熱設(shè)備提供足夠的氧。但特別優(yōu)選的方案是，該 額外的氣流通過(guò)從內(nèi)燃機(jī)的廢氣管路分路的廢氣流形成，其再形成第二 廢氣流；以這種優(yōu)選的方案在下文中在技術(shù)上合適的各處也可類(lèi)似通過(guò) 例如增壓空氣側(cè)的新鮮空氣流取代該第二廢氣流，或與該氣流相混合。
原則上該待加熱的第二廢氣流可從廢氣裝置任何合適部位抽出，并 呈加熱狀態(tài)再混入第一廢氣流。但特別優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是，該通往NO-氧化 催化器和加熱設(shè)備的廢氣管道分成由第一廢氣流流過(guò)的第一分路管道 和由第二廢氣流流過(guò)的第二分路管道，在第一分路管道中配置有NO-氧 化催化器，在第二分路管道中該加熱設(shè)備在流控技術(shù) (str6mungstechnnisch)上呈平行接到NO-氧化催化器上配置。該兩分 路管道再于NO-氧化催化器和加熱設(shè)備下游共同流入導(dǎo)向顆粒過(guò)濾器的
8廢氣管道中。與該具體的方案相關(guān)的特別優(yōu)選的是將該第二分路管道設(shè)計(jì)成旁路管道，其從同時(shí)形成第一分路管道的和通向NO-氧化催化器的 廢氣管路分路。這種旁路管路考慮了通過(guò)加熱設(shè)備特別是通過(guò)形成加熱 催化器的加熱設(shè)備的廢氣量或廢棄質(zhì)量流，其通常小于被傳送通過(guò)NO-氧化催化器的第 一廢氣流。按一個(gè)特別優(yōu)選的方案，該加熱設(shè)備由加熱催化器形成，特別是由 氧化催化器形成，借此通過(guò)放熱反應(yīng)或氧化反應(yīng)可實(shí)現(xiàn)廢氣流的升溫。 該氧化催化器優(yōu)選是HC-氧化催化器，借助于該HC-氧化催化器氧化烴 并釋放熱能。該烴優(yōu)選由燃料形成。原則上該烴也可如此提供，即經(jīng)后 續(xù)后噴入燃燒室的燃料在廢氣中產(chǎn)生的高的烴排放。但特別優(yōu)選是該烴 通過(guò)在廢氣管路中設(shè)置的獨(dú)立的計(jì)量加入設(shè)備如噴嘴等計(jì)量加入。該計(jì) 量加入于加熱催化器上游進(jìn)行，向該第二廢氣流按預(yù)定的時(shí)間計(jì)量加入 或噴入預(yù)定量的烴。特別優(yōu)選是借助于電子控制單元相應(yīng)于預(yù)定的控制 參數(shù)和/或調(diào)節(jié)參數(shù)實(shí)現(xiàn)的如定期重復(fù)的計(jì)量加入。為點(diǎn)燃計(jì)量加入的烴，該待加熱的廢氣流可經(jīng)優(yōu)選設(shè)計(jì)為HC-氧化 催化器的加熱設(shè)備引導(dǎo)，由此加熱該廢氣流。但由此所需的加熱功率受 所存在的氧量限制。對(duì)X值應(yīng)達(dá)1的情況，不再可氧化烴。為避免該情 況，建議在達(dá)到某預(yù)定的溫度和/或預(yù)定的時(shí)間后和/或在低于預(yù)定的X 值或氧值時(shí)向待加熱的廢氣流中加入新鮮空氣。該任選的新鮮空氣加入 導(dǎo)致X值升高并由此也提高了加熱功率。該新鮮空氣通?？稍谠鰤嚎諝?側(cè)經(jīng)分路，具體為例如廢氣返回管道的通入處的上游和/或下游進(jìn)入增壓 空氣管道(Ladeluftleitung)。通常經(jīng)NO-氧化催化器傳導(dǎo)的廢氣流大于經(jīng)加熱催化器傳導(dǎo)的廢氣 流。該分配可通過(guò)簡(jiǎn)單的流控技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)，如通過(guò)不同的水力直徑實(shí) 現(xiàn)。但該分配也可借助于至少一個(gè)可變的節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備主動(dòng)實(shí) 現(xiàn)，該設(shè)備可與控制設(shè)備和/或調(diào)節(jié)設(shè)備相連接，由此可相應(yīng)于預(yù)定的量 參數(shù)和/或質(zhì)量流參數(shù)預(yù)定地控制或調(diào)節(jié)該第 一和第二廢氣流的廢氣數(shù) 量和/或廢氣質(zhì)量(Abgasmasse)。該節(jié)流設(shè)備和/或截止i殳備例如可通過(guò)節(jié) 流活門(mén)和/或截止活門(mén)或者也可通過(guò)節(jié)流閥和/或截止閥形成。例如該節(jié) 流設(shè)備和/或截止設(shè)備可配置在該第一和笫二廢氣流的分路區(qū)，并由此于 NO-氧化催化器或加熱設(shè)備或加熱催化器的上游。特別是與其中配置有 加熱催化器或加熱設(shè)備的一類(lèi)旁路管道相關(guān)聯(lián)而言，即這類(lèi)構(gòu)件平行連接于NO-氧化催化器，該機(jī)械手段或節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備的設(shè)置在傳 送第二廢氣流的廢氣管道區(qū)中是有意義的。當(dāng)按另 一方案該第二廢氣流于廢氣渦4侖增壓才幾(Abgasturbolader)上 游分路時(shí)特別是如此。在具有廢氣渦輪增壓機(jī)的低負(fù)載的內(nèi)燃機(jī)情況 下，問(wèn)題在于由于由渦輪增壓機(jī)傳導(dǎo)的壓縮機(jī)功，該廢氣溫度仍低于在 無(wú)廢氣渦輪增壓機(jī)的內(nèi)燃機(jī)中的廢氣溫度。這可導(dǎo)致達(dá)不到例如作為加 熱催化器的HC-氧化催化器的起動(dòng)溫度，并由此不可能?chē)娙霠€。該問(wèn)題 在使用兩級(jí)增壓和/或高的廢氣返回率情況下還更嚴(yán)重。在此情況下，就 可從經(jīng)例如作為加熱催化器的HC-氧化催化器傳導(dǎo)的于廢氣渦輪機(jī)上游 的廢氣流中引出，并再于該NO-氧化催化器下游以本發(fā)明的方式加入到 廢氣流中。由此該例如作為加熱催化器的HC-氧化催化器處于明顯更高 的溫度水平，其也可在上述問(wèn)題情況下氧化噴入的烴。因?yàn)樵撛鰤簷C(jī)組 的效率通過(guò)廢氣經(jīng)例如HC-氧化催化器排放而惡化，所以在該裝置情況 下應(yīng)在于渦輪機(jī)上游抽取的廢氣流中設(shè)置可控的節(jié)流部件和/或截止部 件。由此可在非再生運(yùn)行中節(jié)流或完全斷開(kāi)該分流。如果需要用于保護(hù) 該渦輪增壓機(jī)和/或該內(nèi)燃機(jī)的排氣閥(Waste-Gate),則也可同時(shí)應(yīng)用分 流和該節(jié)流設(shè)備或截止設(shè)備作為排氣閥。該加熱設(shè)備特別是加熱催化器原則上可配置在廢氣管路的外面，即 不由廢氣環(huán)流(umstrOmen)。但這導(dǎo)致該加熱設(shè)備特別是該加熱催化 器的較快冷卻。因此在廢氣管路中如此配置該加熱設(shè)備特別是加熱催化 器是更有利的，即其由廢氣環(huán)流，由此可降低在加熱催化器上的熱損失。 一種特別節(jié)約空間的裝置在于通過(guò)NO-氧化催化器至少部分或局部地圍 繞或包圍該加熱設(shè)備特別是加熱催化器。 一種有利的方案也可是安裝于 共同的外殼中。為進(jìn)一步改進(jìn)該系統(tǒng)，還可提供具有NO-氧化活性的設(shè)計(jì)為HC-氧 化催化器的加熱催化器，由此增加了在非再生運(yùn)行中的N02-含量，并因 此借助于被動(dòng)再生改進(jìn)了該顆粒的氧化。由此可延長(zhǎng)在主動(dòng)的溫度上升 之間的間隔。但要注意的是，該加熱催化器需比純NO-氧化催化器有更 高的熱穩(wěn)定性。與純NO-氧化催化器相比，其通常具有更低的NO-氧化 活性，如前面己提及的。為了特別在使用HC-氧化催化器作為加熱催化器情況下避免顆粒過(guò) 濾器下游的高的烴濃度，可為此提供用于氧化烴的催化器。也可設(shè)想用于顆粒過(guò)濾器上游和/或下游安裝的或配置的具有烴氧化活性的催化器。作為適于NO-氧化催化器和HC-氧化催化器的活性成分可用鉑族金 屬，但其組成有區(qū)別為改進(jìn)HC-氧化催化器的熱穩(wěn)定性，例如其鉑含 量比NO-氧化催化器的鉑含量更高。對(duì)于HC-氧化催化器原則上也可用 4巿作為活性元素。該兩種催化器類(lèi)型的活性例如可通過(guò)使用沸石再加以提高。此外，在廢氣管路或廢氣管線中還可提供用于NOx-還原的催化器， 如至少一個(gè)NCV存儲(chǔ)催化器和/或至少一個(gè)SCR-催化器。該NOx-存儲(chǔ)催 化器可設(shè)置于氧化催化器的下游和/或顆粒過(guò)濾器的下游。對(duì)NOx-存儲(chǔ) 催化器優(yōu)選使用鉑和/或鋇和/或鈣作為活性成分。相反，對(duì)SCR-催化器 使用氧化鴒穩(wěn)定的五氧化釩是有利的，優(yōu)選在氧化鈦基礎(chǔ)或鐵沸石或銅 沸石或鈷沸石上。下面用附圖僅示例性地詳述本發(fā)明。附圖簡(jiǎn)介

圖1示意性示出按第一方案的用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的 顆粒過(guò)濾器的本發(fā)明的設(shè)備，圖2示意性示出按第二方案的用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的 顆粒過(guò)濾器的本發(fā)明的設(shè)備，圖3示意性示出按第三方案的用于再生設(shè)置在廢氣管路中的顆粒過(guò) 濾器的本發(fā)明的設(shè)備，廢氣管線2中所配置的顆粒過(guò)濾器3的本發(fā)明的再生設(shè)備l。 ^具體說(shuō)，該廢氣管路2具有廢氣管道5。于NO-氧化催化器6上游從 廢氣管道5分路出旁路管道(Bypassleitung)7,其中配置有HC-氧化催化 器8;在分路點(diǎn)后繼續(xù)傳導(dǎo)的廢氣管道5，中配置有NO-氧化催化器6。 在HC-氧化催化器8的下游和NO-氧化催化器6的下游該旁路管道7和 廢氣管路5，再次合并流入其中配置有顆粒過(guò)濾器3的廢氣管路5"。此外，該再生設(shè)備1還包括燃料的計(jì)量加入設(shè)備9，如圖中非常示意 性所示，該設(shè)備與控制設(shè)備和調(diào)節(jié)設(shè)備IO相連接。該計(jì)量加入設(shè)備9 具有伸入旁路管道7中的噴射噴嘴11,通過(guò)該噴射噴嘴，燃料12借助 控制設(shè)備和調(diào)節(jié)設(shè)備IO控制或調(diào)節(jié)的以預(yù)定量和達(dá)預(yù)定時(shí)間(優(yōu)選定 期地)在HC-氧化催化器8的上游噴入旁路管道7中。ii如從圖1還可看到，在旁路管道7區(qū)域中的HC-氧化催化器8的上 游還配置有節(jié)流活門(mén)13,其也可與這里未示出的控制設(shè)備和調(diào)節(jié)設(shè)備相 連接。依節(jié)流活門(mén)13的位置不同預(yù)定地控制或調(diào)節(jié)從內(nèi)燃機(jī)出來(lái)的廢 氣流4進(jìn)入旁路管道7的第二廢氣流14的分路量和分路質(zhì)量。在圖1 中用實(shí)線表示該節(jié)流活門(mén)13的最大開(kāi)啟位置，并以虛線表示該節(jié)流活 門(mén)13的關(guān)閉位置。標(biāo)以21的箭頭意在表明該節(jié)流活門(mén)的可變性。分路 出第二廢氣流14后所剩余的第一廢氣流15流過(guò)NO-氧化催化器，該第 一廢氣流中的一氧化氮NO在NO-氧化催化器6中于較低的溫度下大部 分氧化成N02,以致載有大量N02的第 一廢氣流離開(kāi)NO-氧化催化器6。 在第一廢氣流15中可同樣配置有節(jié)流和/或截止設(shè)備，以可改變?cè)搩煞?流的廢氣量。但基于圖示簡(jiǎn)明該設(shè)備未在圖1中示出。該第二廢氣流14沿其流動(dòng)路徑在HC-氧化催化器8的上游吸收噴入 的燃料或噴入的烴，并呈富燃料態(tài)流過(guò)HC-氧化催化器8,在其中發(fā)生 》文熱反應(yīng)或氧化反應(yīng)，由此該第二廢氣流14經(jīng)加熱到預(yù)定的溫度。該經(jīng)加熱的第二廢氣流14在NO-氧化催化器6的下游再與載有N02 的第一廢氣流15相混合，在該兩廢氣流14， 15經(jīng)混合后，接著熱的載 有大量N02的廢氣流16流向顆粒過(guò)濾器3，其中該在顆粒過(guò)濾器3中淀 積的含碳炭黑顆粒反應(yīng)得到CO、 C02、 N2和NO，由此使顆粒過(guò)濾器3 再生。如在圖1中僅以虛線示出的，在第二廢氣流14中可加入預(yù)定量 的增壓空氣側(cè)的新鮮空氣流26,由此在再生運(yùn)行期間至預(yù)定時(shí)間，特別 是在低于預(yù)定的X值或氧值情況下可再次提高加熱功率。圖2示意性示出本發(fā)明的再生設(shè)備1的另一方案，與按圖1方案中 相同的構(gòu)件使用相同的附圖標(biāo)記，并為避免不必要的重復(fù)不再進(jìn)行詳 迷。與圖l的方案不同，該第二廢氣流14在廢氣渦輪增壓機(jī)18的廢氣 渦輪機(jī)17的上游抽出，該廢氣渦輪增壓片幾18除具有廢氣渦輪機(jī)17外 還通常具有的廢氣壓縮機(jī)19。該在廢氣渦輪機(jī)17上游從廢氣流4中抽 出的第二廢氣流14類(lèi)似于圖l經(jīng)節(jié)流活門(mén)13和噴燃料12的噴嘴11流 向HC-氧化催化器8，在那里再發(fā)生放熱反應(yīng)或氧化反應(yīng)，即提供經(jīng)加 熱的第二廢氣流14。該節(jié)流活門(mén)也可配置在烴的輸送處下游。如圖2中示例性所示，另 一節(jié)流活門(mén)20在HC-氧化催化器8的下游配置在廢氣管道5的旁路管道 7的通入處的區(qū)域中。這可以相對(duì)于節(jié)流活門(mén)13額外配置，^旦也可無(wú)該節(jié)流活門(mén)(這里未示出)。這里所示的節(jié)流活門(mén)20與節(jié)流活門(mén)13—同起 作用，可按預(yù)定的參數(shù)相互補(bǔ)充，例如可提供本身已知的排氣閥功能， 以保護(hù)渦輪增壓機(jī)和/或發(fā)動(dòng)機(jī)免于受損。在廢氣渦輪機(jī)17的下游，類(lèi)似于如前所述的方式，該剩余的廢氣流 15流過(guò)NO-氧化催化器6，其中將NO氧化成N02，以致接著在NO-氧 化催化器6的下游或HC-氧化催化器8的下游該載有N02的笫一廢氣流 15可與熱的第二廢氣流14相混合，并可使熱的載有N02的廢氣流16 傳送至顆粒過(guò)濾器3。圖2中的再生設(shè)備l的運(yùn)行方式和作用相應(yīng)于圖 1中的詳述。由此可參閱所作的描述。圖2方案中，僅示例性和示意性地，在顆粒過(guò)濾器3后還接有例如 由NCV存儲(chǔ)催化器或SCR-催化器形成的NOx還原催化器22,借助于該 NOr還原催化器可對(duì)離開(kāi)顆粒過(guò)濾器3的廢氣流23中的NOx進(jìn)行還原。圖3中示意性和示例性示出本發(fā)明的再生設(shè)備1的第三方案，其中 針對(duì)特別緊湊和由此節(jié)省空間的結(jié)構(gòu)方式，該HC-氧化催化器8配置在 環(huán)繞該HC-氧化催化器8的NO-氧化催化器6的內(nèi)部。經(jīng)廢氣管道5向 該兩催化器6, 8方向流動(dòng)的廢氣流4通過(guò)一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)流部件24分成 僅流過(guò)NO-氧化催化器6的第一廢氣流15和僅流過(guò)HC-氧化催化器8 的第二廢氣流14。流過(guò)HC-氧化催化器8的第二廢氣流14的質(zhì)量通過(guò) 該導(dǎo)流部件24的幾何形狀和/或通過(guò)與其整合形成或附加其上的節(jié)流部 件和/或截止部件(這里未示出)預(yù)先設(shè)定。例如該流向HC-氧化催化器8 的流入口借助于作為截止部件的活門(mén)或閥門(mén)來(lái)關(guān)閉或者或多或少地打 開(kāi)，該活門(mén)或閥門(mén)的控制可通過(guò)電子控制設(shè)備和/或調(diào)節(jié)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)，并 且依預(yù)先設(shè)定的運(yùn)行參數(shù)控制，類(lèi)似于前面圖l和2方案中所述的節(jié)流 活門(mén)13或20的控制。緊鄰導(dǎo)流部件24的通入處區(qū)域前也配置有計(jì)量加入設(shè)備9的噴入噴 嘴ll,借助該噴嘴可將燃料12噴入第二廢氣流14中，以使在HC-氧化 催化器8發(fā)生放熱反應(yīng)，并使離開(kāi)HC-氧化催化器8的熱廢氣流與流過(guò) NO-氧化催化器6的第一廢氣流15 —起與熱的載有N02的廢氣流16相 混合。該熱的載有N02的廢氣流16再流過(guò)顆粒過(guò)濾器3以及接著流過(guò) NOr還原催化器22,如前面對(duì)圖2所述。該通過(guò)導(dǎo)流部件24形成的流動(dòng)區(qū)類(lèi)似于圖1和2的方案又形成從廢 氣管道5分路的分路管道(Zweigleitung ) 5'和7，它們?cè)贜O-氧化催化器6的下游和HC-氧化催化器8的下游區(qū)再合并成共同的廢氣管道5，，。 如從圖3的示意性圖示中還可看出，該NO-氧化催化器6和HC-氧 化催化器8優(yōu)選配置在共同的外殼25中。當(dāng)然上述的實(shí)施方案可借助于本專(zhuān)業(yè)人員所熟知的專(zhuān)業(yè)知識(shí)進(jìn)行 各種各樣的組構(gòu)，但不偏離本發(fā)明的基本構(gòu)思。因此這些所述實(shí)施方案 僅為示例性的。
權(quán)利要求
1.用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的顆粒過(guò)濾器的方法，其具有至少一個(gè)設(shè)置在該顆粒過(guò)濾器(3)上游的NO-氧化催化器(6)用于氧化NO，特別是氧化成NO2，該NO-氧化催化器由廢氣流(15)流過(guò)，其特征在于，提供至少一個(gè)設(shè)置在該顆粒過(guò)濾器(3)上游的由額外的氣流(14)流過(guò)的加熱設(shè)備(8)，特別是加熱催化器，借此加熱該額外的氣流(14)，其中該經(jīng)加熱的額外的氣流(14)在該顆粒過(guò)濾器(3)的上游與來(lái)自NO-氧化催化器(6)的特別是載有NO2的廢氣流(15)相混合。
2. 權(quán)利要求l的方法，其特征在于，該額外的氣流(14)從增壓空氣側(cè)的 新鮮空氣流和/或從在增壓空氣管道中的廢氣返回管路通入處的下游 中存在的增壓空氣流和/或從形成第二廢氣流的內(nèi)燃機(jī)的廢氣流分路 出來(lái)。
3. 權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，形成該額外的氣流的第二廢氣 流(14)在該NO-氧化催化器(6)的上游和該加熱設(shè)備(8)的上游由導(dǎo)入 NO-氧化催化器(6)的廢氣流(4)如此分路出，使得第一廢氣流(15)流過(guò) 該NO-氧化催化器(6)和第二廢氣流(14)流過(guò)該加熱設(shè)備(8),并且該兩 廢氣流(14, 15)在NO-氧化催化器(6)和加熱設(shè)備(8)的下游再合并并導(dǎo) 入顆粒過(guò)濾器(3)。
4. 權(quán)利要求1-3之一的方法，其特征在于，向該額外的氣流(14),特別 是第二廢氣流中借助于計(jì)量加入設(shè)備(9)按預(yù)定的時(shí)間，特別是定期， 計(jì)量加入預(yù)定量的烴(12)特別是燃料并對(duì)其進(jìn)行氧化，優(yōu)選是該烴(12) 在設(shè)計(jì)為氧化催化器的加熱設(shè)備(8)的上游計(jì)量加入到該額外的氣流 (14)中。
5. 權(quán)利要求4的方法，其特征在于，在設(shè)計(jì)為氧化催化器的加熱設(shè)備(8) 的上游向第二廢氣流(14)中按預(yù)定時(shí)間和/或在超過(guò)預(yù)設(shè)的廢氣溫度 下和/或在低于預(yù)定的X值和/或低于預(yù)定的氧值下加入預(yù)定量的增壓 空氣側(cè)的新鮮空氣流(26)和/或預(yù)定量的在增壓空氣管道中廢氣返回 管路通入處的下游分路出的增壓空氣流。
6. 權(quán)利要求2-5之一的方法，其特征在于，該第一廢氣流(15)中的廢氣 質(zhì)量大于該第二廢氣流(14)中的廢氣質(zhì)量，優(yōu)選是該第一和第二廢氣 流(14, 15)的廢氣質(zhì)量借助于至少一個(gè)可由控制設(shè)備和/或調(diào)節(jié)設(shè)備控 制的節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備(13, 20)預(yù)定地控制或調(diào)節(jié)。
7. 權(quán)利要求2-6之一的方法，其特征在于，該第二廢氣流(14)在至少一 個(gè)廢氣渦輪增壓機(jī)(18)的上游抽出。
8. 權(quán)利要求6和7的方法，其特征在于，至少一個(gè)設(shè)置在傳送第二廢氣 流(14)的廢氣管道(7)中的節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備(13， 20)起排氣閥的 作用。
9. 用于再生設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的顆粒過(guò)濾器的設(shè)備，其具有至少 一個(gè)設(shè)置在該顆粒過(guò)濾器上游的由廢氣流流過(guò)的N 0 -氧化催化器以 氧化NO,其特征在于，提供至少一個(gè)設(shè)置在該顆粒過(guò)濾器(3)上游的 由額外的氣流(14)流過(guò)的加熱設(shè)備(8),特別是加熱催化器，由此該額 外的氣流和廢氣流(15)在該NO-氧化催化器(6)和該加熱設(shè)備(8)的下 游可以混合態(tài)傳送到顆粒過(guò)濾器(3 )中。
10. 權(quán)利要求9的設(shè)備，其特征在于，該額外的氣流(14)是增壓空氣側(cè)的 新鮮空氣流和/或在增壓空氣管道中廢氣返回管路通入處的下游分路 出的增壓空氣流和/或形成第二廢氣流的內(nèi)燃機(jī)廢氣流。
11. 權(quán)利要求10的設(shè)備，其特征在于，將導(dǎo)向到NO-氧化催化器(6)和到 加熱設(shè)備(8)的廢氣管道(5)分成由第一廢氣流(15)流過(guò)的其中設(shè)置 有NO-氧化催化器(6)的第一分路管道(5，)和由第二廢氣流(14)流過(guò)的 第二分路管道(7),在該笫二分路管道中設(shè)置有平行于NO-氧化催化器 (6)連接的加熱設(shè)備(8),并且該兩分路管道(5，， 7)在NO-氧化催化器 (6)和加熱設(shè)備(8)的下游再合并流入導(dǎo)向到顆粒過(guò)濾器(3)的廢氣管路 (5")中。
12. 權(quán)利要求11的設(shè)備，其特征在于，該第二分路管道(7)經(jīng)配置為旁路 管道，其從同時(shí)形成第一分路管道(5，)并導(dǎo)向到NO-氧化催化器(6)的 廢氣管道(5)分路出。
13. 權(quán)利要求9-12之一的設(shè)備，其特征在于，該加熱設(shè)備(8)由加熱催化 器形成，該加熱催化器(8)優(yōu)選經(jīng)配置為氧化催化器，最優(yōu)選經(jīng)配置 為HC-氧化催化器。
14. 權(quán)利要求13的設(shè)備，其特征在于，配備計(jì)量加入設(shè)備(9),借助該計(jì) 量加入設(shè)備在加熱催化器(8)的上游可向該額外的氣流(M)特別是該 笫二廢氣流(14)中計(jì)量加入用于放熱反應(yīng)的還原劑(12)。
15. 權(quán)利要求13或14的設(shè)備，其特征在于，該傳送第二廢氣流(14)的廢 氣管道(7)與借助于截止裝置可截止的新鮮空氣管道以流控技術(shù)連接，借此可向在該傳送第二廢氣流(14)的廢氣管道(7)中加入增壓空氣 側(cè)的新鮮空氣流和/或在增壓空氣管道中廢氣返回管路通入處的下游 分路出的增壓空氣流。
16. 權(quán)利要求9至15之一的設(shè)備，其特征在于，該優(yōu)選設(shè)計(jì)為加熱催化 器的至少一個(gè)加熱設(shè)備(8)如此設(shè)置在廢氣管路(2)中，以使其局部地 由該廢氣管路(2)的至少一個(gè)廢氣流所環(huán)流。
17. 權(quán)利要求9至16之一的設(shè)備，其特征在于，該至少一個(gè)NO-氧化催 化器(6)至少局部地包圍或圍繞該優(yōu)選設(shè)計(jì)為加熱催化器的加熱設(shè)備 (8),其以在流控技術(shù)上分開(kāi)的方式由各廢氣流或氣流(14, 15)流過(guò)， 優(yōu)選是該至少一個(gè)NO-氧化催化器(6)和該至少一個(gè)加熱設(shè)備(8)特別 是至少一個(gè)加熱催化器(8)安裝在共同的外殼中。
18. 權(quán)利要求10至17之一的設(shè)備，其特征在于，配備影響流動(dòng)的枳i才成 手段和/或控制設(shè)備和/或調(diào)節(jié)設(shè)備以調(diào)節(jié)該第一和笫二廢氣流(14, 15) 的質(zhì)量，其控制至少一個(gè)相應(yīng)可預(yù)先設(shè)定的量參數(shù)和/或質(zhì)量流參數(shù) 可進(jìn)行控制的節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備(13， 20),特別是節(jié)流活門(mén)和/ 或截止活門(mén)或者節(jié)流閥和/或截止閥，優(yōu)選是在該第 一和/或第二分路 管道(5'， 7)中設(shè)置至少一個(gè)節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備(13， 20)。
19. 權(quán)利要求10至18之一的設(shè)備，其特征在于，在廢氣渦輪增壓機(jī)(18) 的廢氣渦輪機(jī)(17)的上游分路出該第二廢氣流(14)。
20. 權(quán)利要求10至19之一的設(shè)備，其特征在于，至少一個(gè)設(shè)置在傳送 第二廢氣流(14)的廢氣管道(7)的區(qū)域的節(jié)流設(shè)備和/或截止設(shè)備(13, 20)被設(shè)計(jì)為排氣閥。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于再生安裝在內(nèi)燃機(jī)廢氣管路中的顆粒過(guò)濾器的方法和設(shè)備，其具有至少一個(gè)設(shè)置在該顆粒過(guò)濾器上游的NO-氧化催化器用于氧化NO，特別是氧化成NO₂，該NO-氧化催化器由廢氣流流過(guò)。按本發(fā)明，配備至少一個(gè)設(shè)置在該顆粒過(guò)濾器(3)上游的由額外的氣流或第二廢氣流(14)流過(guò)的加熱設(shè)備(8)，特別是加熱催化器，借此加熱該額外的氣流(14)，該經(jīng)加熱的額外的氣流(14)在該顆粒過(guò)濾器(3)的上游與來(lái)自NO-氧化催化器(6)的特別是載有NO₂的廢氣流(15)相混合。
文檔編號(hào)F01N3/025GK101676528SQ20091016701
公開(kāi)日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2009年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月12日
發(fā)明者A·多林 申請(qǐng)人:德國(guó)曼商用車(chē)輛股份公司