專利名稱：排氣后處理系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于柴油發(fā)動機的排氣后處理。
背景技術：
柴油發(fā)動機的稀燃運行和比較冷的運行溫度形成不完全燃燒產生需要包括微粒過濾器的排氣后處理的微粒排放物和聚集的煙粒的環(huán)境。對于直接噴射火花點火的發(fā)動機也是如此。特別是具有較高的NOx排放物的渦輪增壓發(fā)動機的情況。排氣再循環(huán)減少較高的NOx排放物，但是以產生煙粒為代價。效率比較高的微粒過濾憑借減少通過過濾器裝置的背壓既能夠提供最少的微粒排放物又能夠提供最大的發(fā)動機效率。DE 40 04 424 Al公開了一種用于凈化柴油發(fā)動機的排氣的裝置，在這種裝置中，發(fā)動機的管路被分成兩個分支的管路，該排氣管路通過開關裝置能夠交替地關閉，并且其中一個分支管路通向煙粒過濾器。在包含煙粒過濾器的分支管路的下游，用作旁通管路的另一個分支管路再一次匯合以形成端管。通向煙粒過濾器的分支管路在預定的局部發(fā)動機負荷值之上以及在發(fā)動機全負荷下借助于開關裝置打開，該開關裝置能夠作為發(fā)動機負荷的函數(shù)被致動。為了實際確保排氣的完全凈化，氧化催化轉化器在旁通管路中或在端管中安裝在該開關裝置的向下游。如果氧化催化轉化器安裝在端管中，所有的排氣都流過它。DE 10 2004 049 511 Al涉及半主動熱交換消音器，在其下游設置催化轉化器。為了防止在內燃發(fā)動機起動之后來自排氣的熱損失并且當發(fā)動機在運行溫度下影響熱損失，經(jīng)由緊湊的部件，在消音器中提供兩個不同的流動路徑。所述流動路徑之一具有隔熱結構，而另一個流動路徑構造成使得排氣被冷卻。而DE 10 2005 019 466 Al又公開一種用于內燃發(fā)動機的排氣系統(tǒng)的柴油機微粒過濾器，所述柴油機微粒過濾器具有至少一個殼體和至少一個過濾主體。該濾清裝置包括設置成流體地串聯(lián)的至少兩個過濾主體。這兩個過濾主體在共用的殼體中設置成彼此間隔開。在過濾主體之間設置有小室，外部連接管路開口在每個小室中。微粒過濾器或煙粒過濾器形式的排氣后處理裝置需要通過燒掉聚集的煙粒微粒周期性的再生。為了能夠進行再生，排氣溫度升高到高于，例如，550° C的值，以便開始燃燒聚集的煙粒微粒。在稀燃內燃發(fā)動機的情況下，例如，在柴油發(fā)動機的情況下，如果煙粒過濾器是封閉連接裝置，所述溫度水平在全負荷下的內燃發(fā)動機的正常運行期間得到。封閉連接意味著煙?；蛭⒘＿^濾器設置成以便封閉內燃發(fā)動機的排氣出口，即排氣的熱損失最小，但是也獲得希望的被動再生。由于煙粒過濾器設置成非?？拷傻玫降陌惭b空間很小的排氣出口，因此，結構參數(shù)，也就是說煙粒過濾器的尺寸和容量受到限制。而且，排氣管路的結構(錐形頭部、彎道)可以導致次優(yōu)的流動分布。這引起導致高直流速率的煙粒過濾器的相當大的壓力下降，這對內燃發(fā)動機的燃料消耗具有不利的影響，特別是，在所謂的公路行駛期間。為了至少部分地解決所述問題，DE 10 2009 029 259 Al在該技術領域中提出一種所述類型的排氣后處理系統(tǒng)。在所述排氣后處理系統(tǒng)中，在第一煙粒過濾器中，設置能夠經(jīng)由控制元件關閉的通路管路，其沿著圓周方向封閉，沒有過濾器元件，并且遠遠地延伸通過該第一煙粒過濾器的微粒過濾器元件。在這里，至少一個第二煙粒過濾器位于該第一煙粒過濾器的下游。因此，情況是兩個煙粒過濾器元件串聯(lián)設置在排氣管路或排氣部分中，使得盡管高直流速率也能夠獲得低壓力下降。因此在由一個或多個煙粒過濾器引起的增加的背壓的同時能夠得到改善的燃料消耗。這種系統(tǒng)的缺點是，由于近來不斷追求“減小尺寸的”發(fā)動機的汽缸排量，對于產生用于微粒過濾器的再生所需要的排氣溫度，排氣溫度通常不再滿足要求，特別是，在較低負荷范圍內。同時，在這種發(fā)動機中在中等負荷和全負荷的情況下經(jīng)常遇到比較高的排氣溫度，并且因此，經(jīng)常遇到比較大的排放物的量，特別是氮氧化物。為了減少氮氧化物排放物，進行增加的排氣再循環(huán)，結果是以煙粒排放物為代價。但是，如果在相應的時間間隔微粒過濾器所需要的再生溫度不被超過，該煙粒過濾器比較快地達到其容量限制，并且于是不能再進一步容納煙粒。但是通過增加這種排氣后處理系統(tǒng)的尺寸增加其煙粒容納容量是可能的并且在一定限度內是有利的。首先，這通常與增加的空間要求有關，其中在旅客機動車輛的地板下區(qū)域中空間的可利用性是有限的。而且，這也將增加排氣管路的動態(tài)壓力，這在一定的限度內同樣是可以接受的。因此，從現(xiàn)有技術中目前已經(jīng)知道的排氣后處理系統(tǒng)通常不能在不同的運行狀態(tài)將這種排放物減少到令人滿意的程度，特別是在排氣溫度嚴重波動的情況下，得到波動的排放物分布圖。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是改進排氣后處理系統(tǒng)，使得即便在減小的汽缸排量的發(fā)動機的情況下也能夠獲得令人滿意的排氣后處理，具體說，關于煙粒排放物的后處理。在一個示例中，所述目的通過用于內燃發(fā)動機的排氣后處理系統(tǒng)實現(xiàn)，該排氣后處理系統(tǒng)具有包含過濾器裝置的排氣管路，該過濾器裝置包括第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件，其中第一微粒過濾器元件具有用于恢復其過濾性能的主動再生裝置。以這種方式，能夠提供微粒過濾和微粒過濾器元件的再生而沒有封閉連接的微粒過濾器的空間限制。另外，由于第一微粒過濾器元件上的固定的主動再生裝置，能夠減少煙粒微粒過負荷并且不需要增加煙粒負荷容量。與具有單個微粒過濾器元件的系統(tǒng)相比，利用本發(fā)明的兩個微粒過濾器元件還減少背壓。從下面單獨的或結合附圖的詳細描述將容易明白本發(fā)明的上面的優(yōu)點和其他優(yōu)點和特征。應當明白，提供上面的概述是為了以簡單的形式引進選擇的構思，這種構思在詳細描述中進一步描述。這并不意味著視為所主張主題的關鍵的或基本的特征，所主張主題的范圍由權利要求唯一地限定。而且，所主張的主題不限于解決上面指出的任何缺點的裝置或本發(fā)明的任何部分。
附圖簡述

圖1示意地示出根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的各方面。圖2示出在第一運行狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)的第一實施例。圖3示出在第二運行狀態(tài)中的圖2的排氣后處理系統(tǒng)。圖4示出在第三運行狀態(tài)中的圖1和圖2的排氣后處理系統(tǒng)。圖5示出在第一運行狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)的可選實施例。圖6示出在第二運行狀態(tài)中的圖5的排氣后處理系統(tǒng)。圖7示意地示出控制通過本發(fā)明的排氣后處理裝置的排氣流的方法。
具體實施例方式本發(fā)明基于這樣的認識，即上面提到的問題能夠通過利用具有用于恢復過濾性能的主動再生裝置的微粒過濾器元件來解決。與常規(guī)的被動的微粒過濾器元件相反，所述主動地再生的微粒過濾器元件不決定于用于氧化儲存的煙粒的增加的排氣溫度。即便排氣溫度低于250° C或300° C該微粒過濾器元件也能夠再生。為此，通過起動該主動再生裝置微粒過濾器元件能夠被加熱到所需要的再生溫度。為此，第一微粒過濾器元件的負荷程度能夠根據(jù)諸如空氣-燃料比和排氣溫度的發(fā)動機的運行狀態(tài)來估計或測量。當已經(jīng)達到預定的煙粒負荷程度時，再生裝置被起動并且因而微粒過濾器被再生。除了上面提到的再生裝置之外，用于第一過濾器元件的任何微粒過濾器原則上是可能的。第一微粒過濾器元件的另一個優(yōu)點是不需要如此高的儲存容量，因為它能夠在所有的時間主動再生。因此，第一微粒過濾器元件可以具有比第二微粒過濾器元件小的尺寸。具體說，在這樣的實施例的情況下，第一微粒過濾器元件的最大煙粒負荷密度相對于煙粒的量比第二微粒過濾器元件按照重量可以至少低10%，并且特別是按照重量至少低20%。主動再生裝置可以，例如，由電加熱裝置構成或另外也還包括內燃發(fā)動機的已知的措施，例如發(fā)動機-內部后噴射和/或直接燃料噴射在排路管路中。在根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)的另一個實施例中，控制元件可以設置在其中，所述控制元件構造成，使得通過該控制元件，排氣流能夠被選擇地引導通過第一微粒過濾器元件，通過第二微粒過濾器元件，或者同時通過第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件。以這種方式，通過連接于發(fā)動機控制器，能夠使排氣流被選擇地引導通過兩個微粒過濾器元件?？刂圃?，可以是馬達可致動的或氣動地可致動的擺動片(flap)或閥。借助于該控制元件在高排氣溫度下，同樣能夠使排氣流被引導通過兩個微粒過濾器元件，并且因而也“被動地”再生該可主動再生的微粒過濾器元件。在這里，特別優(yōu)選控制元件可以是相對于第一微粒過濾器元件在關閉和打開位置之間以連續(xù)可變的方式被切換。以這種方式，能夠實現(xiàn)通過兩個微粒過濾器元件的排氣流的高可變的控制，以便在所有的運行狀態(tài)和所有的排氣溫度下確保盡可能最佳消除煙粒。在本發(fā)明的范圍內，控制元件可以設置在第一和第二微粒過濾器元件的上游或下游。優(yōu)選該控制元件位于管路中的排氣管路的開關，例如，Y形管路開關。在這里，Y形管路開關的一個臂(limb)形成排氣流入或排氣流出，而兩個其他的臂形成第一和第二微粒過濾器元件的流入或流出。在根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理的特別優(yōu)選的實施例中，第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件相互并聯(lián)。這可以通過各種方法實現(xiàn)。例如，排氣管路可以具有Y型管開關，部分排氣流，或從O到100%的排氣體積部分借助于任選的控制元件分配，被弓I導到每個微粒過濾器元件。在這里，兩個微粒過濾器元件位于分開的殼體中并且相互單獨地固緊，例如在車輛底板下面。作為對上面描述的實施例的可選實施例，兩個微粒過濾器元件可以設置在同一個殼體中，其中優(yōu)選借助于控制元件，排氣體積流可變地按比例分配的給微粒過濾器元件。在這里，控制元件優(yōu)選設置成以便調節(jié)單單通過第一微粒過濾器元件的排氣流。也就是說，存在連續(xù)的排氣流通過第二微粒過濾器元件。在根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)的改進中，第二微粒過濾器元件是被動微粒過濾器元件，其能夠通過500° C或以上的溫度被再生，這樣的為了過濾器對于本領域的技術人員是已知的。根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理裝置除了兩個微粒過濾器元件之外還可以具有另外的排氣凈化裝置。例如，排氣后處理系統(tǒng)可以包括從下述裝置中選擇的至少一個排氣后處理裝置氧化催化轉化器、NOx催化轉化器和選擇性的催化還原(SCR)催化轉換器，其中該排氣后處理裝置優(yōu)選設置在第一和第二微粒過濾器元件的上游。這樣的排氣后處理裝置對于本領域的技術人員來說是已知的。本發(fā)明的另一個主題涉及借助于內燃發(fā)動機的排氣后處理系統(tǒng)用于排氣后處理的方法，該排氣后處理系統(tǒng)包括排氣管路并且具有設置在其中的過濾器裝置，該的過濾器裝置具有第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件，其中第一過濾器元件的過濾性能通過與該第一微粒過濾器元件有關的主動再生裝置恢復。在根據(jù)本發(fā)明的方法的另一個實施例中，再生裝置由電加熱裝置構成，通過該電加熱裝置，當達到預定的煙粒負荷密度并且低于500° C的排氣溫度時，第一微粒過濾器元件能夠被加熱到要求的再生溫度，具體說，加熱到500° C或更高的溫度，優(yōu)選加熱到至少550° C。所述過程的控制通過操作發(fā)動機的控制器進行，因為，諸如排氣成分、排氣溫度等的數(shù)據(jù)通常存在于其中。最后，本發(fā)明涉及使用根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理系統(tǒng)，用于內燃發(fā)動機的排氣后處理。這種發(fā)動機的示例在圖1中示出。圖1示意地示出包括發(fā)動機2的示例性發(fā)動機系統(tǒng)100的各方面。在所述的實施例中，發(fā)動機2是連接于渦輪增壓器113的增壓的發(fā)動機，渦輪增壓器113包括由渦輪4b驅動的壓縮機4a。具體說，新鮮的空氣經(jīng)由空氣過濾器3沿著進氣通道142引入發(fā)動機2中，并且流到壓縮機4a。通過進氣通道142進入進氣系統(tǒng)的環(huán)境空氣的流動速率通過調節(jié)節(jié)流閥120能夠至少部分地控制。壓縮機4a可以是任何合適的進氣壓縮機，例如馬達驅動的或驅動增壓壓縮機的驅動軸驅動的。但是，在發(fā)動機系統(tǒng)2中，該壓縮機是機械地連接于渦輪4b的渦輪增壓器壓縮機，該渦輪4b由膨脹的發(fā)動機排氣驅動。如圖1所示，壓縮機4a通過增壓空氣冷卻器118連接于節(jié)流閥120。節(jié)流閥120連接于發(fā)動機進氣歧管122。壓縮的增壓空氣流通過增壓空氣冷卻器和節(jié)流閥到進氣歧管。該增壓空氣冷卻器可以是，例如，空氣對空氣，或空氣對水熱交換器。在圖1所示的實施例中，在進氣歧管中空氣增壓空氣的壓力由歧管絕對壓力(MAP)傳感器124檢測。進氣歧管122通過一系列進氣閥(未不出)連接于一系列燃燒室130。該燃燒室還經(jīng)由一系列排氣閥(未示出)連接于排氣歧管136。在所示的實施例中示出單個排氣歧管136。燃燒室130可以被供給一種或多種燃料，例如汽油、酒精燃料混合物、柴油、生物柴油、壓縮的天然氣等。每個汽缸130可以由一個或多個閥運行。在這個示例中，每個汽缸130包括相應的進氣閥162和排氣閥164。燃料經(jīng)由燃料噴嘴166供給燃燒室130。雖然在其他實施例中燃料噴嘴166構造成用于直接噴射，但是在所示的實例中，燃料噴嘴166可以構造成進氣口噴射或節(jié)流閥體噴射。而且，每個燃燒室可以包括一個或多個不同結構的燃料噴嘴，以使每個汽缸能夠接收經(jīng)由直接噴射、進氣口噴射、節(jié)流閥體噴射或其組合噴射的燃料。在燃燒室中，燃燒可以通過火花點火和/或壓縮點火開始。來自排氣歧管136的排氣被引導到渦輪4b中，以驅動該渦輪。當希望減少的渦輪轉矩時，一些排氣可以被引導不是通過廢氣旁通閥(未示出)而是繞過渦輪。于是來自渦輪和廢氣旁通閥的組合的流流過排放物控制裝置6。一般而言，一個或多個排放物控制裝置6可以包括一個或多個構造成催化地處理排氣流的排氣后處理催化劑，并且因而減少排氣流中的一種或多種物質的量。例如一個排氣后處理催化劑可以構造成當排氣流是稀排氣流時從排氣流中收集NOx，并且當排氣流是富排氣流時減少收集的NOx。在其他示例中，排氣后處理催化劑可以構造成用所述還原劑使NOx歧化或選擇地還原NOx。在另外的其他示例中，排氣后處理催化劑可以構造成氧化排氣中的剩余的碳氫化合物和/或一氧化碳。排氣管路135可以連接在附加的排氣后處理裝置I上。排氣后處理傳感器128向控制器138提供關于排氣管135中的排氣溫度的輸出。到附加的排氣后處理裝置的排氣流可以根據(jù)諸如排氣溫度的運行條件由控制器138控制。下面將討論本發(fā)明的主題，即該排氣后處理。對于上述發(fā)動機的變化不應被排除在可與本發(fā)明的排氣后處理裝置使用之外。例如，在另一個實施例中發(fā)動機2不包括渦輪增壓器?，F(xiàn)在參考圖2，圖2示出具有排氣后處理系統(tǒng)I的柴油發(fā)動機的布局。該系統(tǒng)包括具有渦輪增壓的柴油發(fā)動機形式的往復式活塞發(fā)動機2，該柴油發(fā)動機在其進氣側經(jīng)由空氣過濾器3吸入新鮮空氣，所述新鮮空氣被渦輪增壓器4的壓縮機4a預壓縮。渦輪增壓器4的壓縮機4a經(jīng)由共用的軸由其在排氣側的渦輪4b驅動。往復式活塞發(fā)動機2的燃燒過的氣體通過包括多段管的排氣管路5被排放。在渦輪增壓器4下游的排氣管路中設置氧化催化轉化器6，在氧化催化轉化器6的外側沿著下游方向，Y形管設置在排氣管路5中。因此兩個微粒過濾器元件7、8在本實施例中相互并聯(lián)。第一微粒過濾器元件7具有主動再生裝置15。主動再生裝置15可以是，例如，用于恢復所述第一微粒過濾器元件的過濾性能的電加熱裝置。當達到預定的煙粒負荷密度并且低于500° C的排氣溫度流行時，第一微粒過濾器元件7能夠被加熱到所需要的再生溫度，例如500° C或更高的再生溫度。第一微粒過濾器元件7小于第二微粒過濾器元件8并且相對于煙粒重量具有少大約22%的煙粒容量。而且，電可致動的閥形式的控制元件10設置第一和第二微粒過濾器元件7、8的下游在排氣管路12的Y形會合區(qū)，所述控制元件10構造成使得排氣流能夠被選擇地引導通過第一微粒過濾器元件7 (如圖2所示)，第二微粒過濾器元件8 (如圖3所示)，或通過第一和第二微粒過濾器元件7、8 (如圖4所示)。在這里，控制元件10相對于第一微粒過濾器元件能夠在關閉和打開位置之間以連續(xù)可變的形式切換。此外，在本發(fā)明實施例中控制元件10位于第一和第二微粒過濾器元件7、8的下游。在其他實施例中控制元件可以位于微粒過濾器兀件7、8的上游,在排氣管路5內。在第一和第二微粒過濾器元件7、8的下游，部分排氣流經(jīng)由排氣管路的Y形段再一次匯合并且被引導到后部消音器9中。在圖2所示的控制元件10的位置中，由虛線11所示的排氣流經(jīng)由第一微粒過濾器元件7排他地引導。在圖3所示的第二運行狀態(tài)中，第一微粒過濾器元件7的出口被控制元件10關閉，結果，排氣流11排他地流過第二微粒過濾器元件8。最后，圖4示出控制元件10位于中間位置的第三運行狀態(tài)，因此排氣流11流過第一和第二微粒過濾器元件7、8兩者。圖5示出排氣后處理系統(tǒng)20的可選實施例。所述實施例不同于圖2至圖4所示的結構在于，第一和第二微粒過濾器元件21、22不是設置在分開的殼體中，而是設置在同一個殼體中。更準確地說，第一微粒過濾器元件21和其有關的主動再生裝置15同心地設置在第二微粒過濾器元件22內，其中控制元件23設置在第一微粒過濾器元件21的出口。其他部件原則上是相同的并且因此用相同的參考標記表示。在圖5和圖6所示的所述實施例中，控制元件23分配給第一微粒過濾器元件21，也就是說，控制元件23可以調節(jié)流過第一微粒過濾器元件21的排氣流11。相反，排氣流11流過第二微粒過濾器元件22。在圖5中，控制元件23打開，因此排氣流11流過第一和第二微粒過濾器元件21、22兩者。相反，在圖6中，控制元件23關閉，因此在這種情況下，排氣流11僅僅流過第二微粒過濾器元件22。該裝置的上述結構是非限制性的，并且兩個微粒過濾器元件的另外的結構——具有固定的主動再生裝置的結構——是可能的。例如，第一和第二微粒過濾器元件可以供享殼體，但是在供享的殼體中可以不是同心地設置。現(xiàn)在參考圖7,圖7示意地示出方法700,通過該發(fā)動機控制器138,示例性的方法指令本發(fā)明的排氣后處理裝置。如圖2和圖3所示，包括本發(fā)明的排氣后處理裝置的實施例的發(fā)動機的默認運行狀態(tài)是(用于)控制元件10引導排氣流11通過包含主動再生裝置15的第一微粒過濾器元件7。這個默認狀態(tài)示于步驟702。在704估計和/或測量發(fā)動機運行狀態(tài)。發(fā)動機運行狀態(tài)可以根據(jù)來自歧管絕對壓力(MAP)傳感器124的數(shù)據(jù)、載荷、RPM、空氣-燃料比、排氣溫度傳感器128的輸出和其他來估計和測量。如果，根據(jù)上面的估計和/或測量，在706，排氣溫度高于閾值溫度(是)，則方法700進行到708。該閾值溫度是例如500° C的溫度，高于該溫度微粒過濾器元件中煙粒負荷的氧化是有利的。閾值溫度是根據(jù)煙粒氧化的已知狀態(tài)的預定值。這個閾值溫度對于給定的系統(tǒng)是一致的，但是對于不同的系統(tǒng)可以變化，例如利用不同催化劑的系統(tǒng)。在708，調節(jié)控制元件10以引導排氣流到第二微粒過濾器元件8。如圖3所示，控制元件10是擺動片閥并且在這里對包含第一微粒過濾器元件7的排氣管路5的分支關閉，并且對第二微粒過濾器元件8打開。在712，作為調節(jié)控制元件10的結果，排氣流被引導通過第二微粒過濾器元件7，并且保持這個排氣流直到排氣溫度下降低于閾值。在這個實施例中，高于閾值使排氣流通過第二微粒過濾器元件8，這是因為這個微粒過濾器元件不包含主動再生裝置并且高于閾值溫度使第二微粒過濾器元件被動地再生。在其他實施例中，控制元件10可以部分地打開以引導一部分排氣流到第一微粒過濾器元件7而其余的流到第二微粒過濾器元件8。在來自引導排氣流到單個微粒過濾器元件中的背壓高的狀態(tài)下這將是有利的。如果在706，排氣溫度低于閾值溫度(否)，或在712溫度已經(jīng)降低到低于閾值溫度，控制器10保持或采用其默認狀態(tài)，其中控制器10—一擺動片閥一打開，以引導排氣流通過第一微粒過濾器元件7。在714，排氣流11流過第一微粒過濾器元件7。在低于閾值的溫度，微粒過濾器元件不能夠被動地再生。第一微粒過濾器元件7包含主動再生裝置15以允許在低溫度下過濾器元件再生。在716，監(jiān)控第一微粒過濾器元件7中煙粒負荷。如果在716煙粒負荷密度在預定的閾值之上(是)，則主動再生裝置15被激活，將第一微粒過濾器元件加熱到500° C或更高，優(yōu)選到至少550° C，以在718再生第一微粒過濾器元件7。煙粒負荷的閾值是這樣的水平，高于該水平第一微粒過濾器元件7變成低效率的，由于它的催化能力被阻止或通過的流被煙粒的積累所影響。煙粒負荷可以通過排氣歧管136中的背壓或通過諸如空氣-燃料比和歧管絕對壓力的長期發(fā)動機運行狀態(tài)來估計。上述方法的變化與本發(fā)明的可選結構是相容的。例如第一微粒過濾器元件21和第二微粒過濾器元件22可以設置成如圖5和圖6所示。此外，方法700僅僅包括控制元件10的兩種狀態(tài)。如圖4所示的第三種狀態(tài)，其中在足夠高的溫度下排氣流11被引導同時通過第一微粒過濾器元件7和第二微粒過濾器元件8與圖7未示出的本發(fā)明的裝置是相容的。這個實施例的優(yōu)點是除了第二微粒過濾器元件8之外還被動再生第一微粒過濾器元件7。排氣流能同時朝著兩個微粒過濾器元件引導的這種結構對于減小高排氣背壓是有利。此外，本發(fā)明的默認狀態(tài)可以不同。例如，通過默認的控制元件10可以打開第一和第二微粒過濾器元件兩者。其中發(fā)動機控制器38將指令控制元件10以根據(jù)發(fā)動機運行狀態(tài)的估計和測量引導排氣流通過第一微粒過濾器元件、第二微粒過濾器元件或兩者。本發(fā)明提供一種在對發(fā)動機的效率影響最小的同時用于減少排放物的系統(tǒng)。本發(fā)明的系統(tǒng)是有利的，由于能夠得到用于收集微粒排放物的較大的過濾器，當發(fā)動機狀態(tài)產生合適的高排氣溫度時該過濾器能夠被動地再生。但是這種情況不是必需的，特別是在較冷的柴油發(fā)動機和/或當在低負荷和RPM下運行時，提供連接于主動再生裝置的附加的較小的微粒過濾器元件。甚至當發(fā)動機運行狀態(tài)產生低于這個溫度的排氣時，該主動再生裝置也能夠通過提供足夠的熱以促進煙粒微粒的氧化而使微粒過濾器元件的催化劑再生。應當明白，本文所公開的結構和程序在性質上是示例性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變化是可能的。例如，上述技術可以用于的V-6、1-4、I_6、V-12、對治4缸以及其他發(fā)動機類型。本發(fā)明的主題包括本文所公開的各種系統(tǒng)和結構、以及其他特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。下面的權利要求具體指出認為新穎的和非顯而易見的一些組合和子組合。這些權利要求可能涉及“一種”元件或“第一”元件或其等同物。這些權利要求應當理解為包括一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或更多個這種元件。所公開的特征、功能、元件和/或性質的其他組合或子組合可以通過修改本權利要求或在本申請和相關申請中提出新權利要求來主張。這些權利要求，比原權利要求在范圍上無論是更寬、更窄、相等或不同都被認為包含在本發(fā)明的主題內。
權利要求
1.一種用于內燃發(fā)動機的排氣后處理系統(tǒng)，包括 排氣管路； 設置在所述排氣管路內的過濾器裝置，所述過濾器裝置包括第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件；以及 連接于所述第一微粒過濾器元件的主動再生裝置，用于恢復所述第一微粒過濾器元件的過濾性能。
2.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第一微粒過濾器元件小于所述第二微粒過濾器元件。
3.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第一微粒過濾器元件的最大煙粒負荷密度相對于煙粒量在重量上比所述第二微粒過濾器元件低至少10%。
4.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第一微粒過濾器元件和所述第二微粒過濾器元件相互并聯(lián)連接。
5.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第一微粒過濾器元件和所述第二微粒過濾器元件設置在共用的殼體中，并且所述排氣后處理系統(tǒng)還包括控制元件以可變地分配排氣流到所述第一和第二微粒過濾器元件。
6.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述第二微粒過濾器元件是被動微粒過濾器元件，其通過500° C和更高的排氣溫度再生。
7.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述排氣后處理系統(tǒng)包括氧化催化轉化器、NOx催化轉化器和選擇性催化還原SCR催化轉換器中的至少一種。
8.根據(jù)權利要求1所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述主動再生裝置由電加熱裝置形成。
9.一種用于內燃發(fā)動機的排氣后處理系統(tǒng)，包括 排氣管路； 設置在所述排氣管路內的過濾器裝置，所述過濾器裝置包括第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件；以及 設置在所述排氣后處理系統(tǒng)中的控制元件，所述控制元件選擇地引導排氣流通過所述第一微粒過濾器元件、通過所述第二微粒過濾器元件或者通過所述第一和第二微粒過濾器元件。
10.根據(jù)權利要求9所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述控制元件相對于所述第一微粒過濾器元件在關閉和打開位置之間以連續(xù)可變的方式切換。
11.根據(jù)權利要求9所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述控制元件設置在所述第一和第二 微粒過濾器元件的上游。
12.根據(jù)權利要求9所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述控制元件是馬達致動的或氣動致動的擺動片或閥。
13.根據(jù)權利要求9所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述控制元件設置在所述排氣管路的管開關處。
14.根據(jù)權利要求9所述的排氣后處理系統(tǒng)，還包括發(fā)動機控制器，所述發(fā)動機控制器包括控制所述控制元件的指令。
15.根據(jù)權利要求14所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機控制器還包括調節(jié)所述控制元件的指令，以在低于閾值溫度的溫度下選擇性地引導排氣流到所述第一微粒過濾器元件。
16.根據(jù)權利要求14所述的排氣后處理系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機控制器還包括調節(jié)所述控制元件的指令，以在高于閾值溫度的排氣溫度下引導排氣流到所述第一和第二微粒過濾器元件，從而再生所述第一和第二微粒過濾器元件。
17.—種用于發(fā)動機的方法,包括 調節(jié)在排氣后處理系統(tǒng)中的控制元件，以在低于閾值溫度的溫度下選擇性地引導發(fā)動機的排氣流通過第一微粒過濾器元件； 調節(jié)所述控制元件，以在高于所述閾值溫度的溫度下引導所述排氣流通過第二微粒過濾器元件，所述第二微粒過濾器元件大于所述第一微粒過濾器元件；以及 響應于所述第一微粒過濾器元件中的煙粒負荷超過閾值，激活連接于所述第一微粒過濾器元件的主動再生裝置。
18.根據(jù)權利要求17所述的方法，其中根據(jù)空氣-燃料比和排氣溫度估計所述煙粒負荷的程度。
19.根據(jù)權利要求17所述的方法，還包括響應于所述第一微粒過濾器元件中的煙粒負荷密度超過預定煙粒負荷密度和排氣溫度低于500° C，激活所述主動再生裝置。
20.根據(jù)權利要求17所述的方法，還包括控制所述激活裝置的溫度，以使得在被激活時，所述主動再生裝置將所述第一微粒過濾器元件加熱到500° C或更高。
全文摘要
本發(fā)明公開了用于內燃發(fā)動機的排氣后處理系統(tǒng)，其具有排氣管路并且具有設置在其中的過濾器裝置，該過濾器裝置包括第一微粒過濾器元件和第二微粒過濾器元件，其中第一微粒過濾器元件具有用于恢復其過濾性能的主動再生裝置。本發(fā)明還公開了用于運行所述類型的排氣后處理裝置的方法且涉及其使用。
文檔編號F01N3/035GK103061853SQ20121040928
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權日2011年10月24日
發(fā)明者Y·M·S·雅各布 申請人:福特環(huán)球技術公司