專利名稱：具有由可控阻隔裝置來變化過濾表面的柴油機廢氣過濾的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的領(lǐng)域總體上屬于顆粒過濾器，更具體來講，本發(fā)明 涉及一種用于對柴油機的廢氣執(zhí)行過濾的設(shè)備。更特定來講，本發(fā)明這樣一種用于柴油機的廢氣過濾設(shè)備其還包 括一過濾裝置，該過濾裝置對所述氣體的過濾性能是可變的，在該過濾 設(shè)備中設(shè)置了一個催化轉(zhuǎn)化裝置，所述催化轉(zhuǎn)化裝置與或不與柴油二次 噴射裝置(post injection)及一廢氣再循環(huán)系統(tǒng)相聯(lián)。
背景技術(shù)：
目前， 已制定了降低內(nèi)燃機一尤其是柴油機污染物排放量的目 標。為此目的，更為嚴厲的排放標準迫使汽車制造商研制污染排放物大 幅減少的發(fā)動機，以限制未充分燃燒顆粒的排出。由于對發(fā)動機燃燒過 程的改進已不足以達到這樣低的排放量，另外采用廢氣過濾裝置就成為 了必不可少的手段，以此來留住廢氣中的顆粒，進而符合環(huán)保標準。因而，為了降低未燃污染氣體和固態(tài)顆粒的排放量，汽車制造商已 經(jīng)研制并推廣應(yīng)用了催化轉(zhuǎn)化器或催化器，其主要是由一不銹鋼外殼、 一隔熱體、以及蜂窩狀的支撐物構(gòu)成的，其中，蜂窩狀的支撐物中包含 有鉑、銠等貴金屬。目前，這些催化轉(zhuǎn)化器還包括一顆粒過濾器，其能蓄留碳顆粒，其 中的碳顆粒構(gòu)成了由發(fā)動機排出的未燃燒顆粒。但是，如采用這些過濾 器，則出現(xiàn)了另一個困難，該困難在于如何使這些被過濾器俘獲的碳顆 粒能在淀積下來的過程中發(fā)生燃燒或被氧化、以便于防止過濾器發(fā)生堵 塞。用于柴油機的所有微粒過濾器一不論是目前現(xiàn)有的、還是正在研制的都面臨一個很主要的問題:過濾介質(zhì)中蓄留的顆粒不能充分地燃燒掉。 事實上，在城區(qū)行駛工況下，廢氣所能達到的溫度不足以使顆粒發(fā)生燃 燒，進而也不足以防止因此引發(fā)的過濾器堵塞問題。在不輔有化學(xué)物品的情況下，柴油機燃燒所產(chǎn)生的碳顆粒只有在遠 高于500。C的溫度上才能被氧化，對于公共汽車發(fā)動機，由于其在城區(qū) 行駛工況下永遠無法達到這樣的溫度，所以不可避免地務(wù)農(nóng)賴于化學(xué)方 法來降低該氧化溫度。如缺乏化學(xué)協(xié)助作用，則就會造成過濾器的堵塞，過濾器的堵塞除 了能造成發(fā)動機出現(xiàn)壓降、進而使其性能惡化之外，還會引發(fā)激烈的反 應(yīng)，該激烈反應(yīng)與這樣的現(xiàn)象有關(guān)過濾器中濃度過高的碳顆粒在瞬間 發(fā)生燃燒，而發(fā)動機工作不正常則會猛烈地引發(fā)該瞬時燃燒。由此，大 量顆粒的iS^燃燒會產(chǎn)生高于1000°C的溫度，通常這會產(chǎn)生熱沖擊效 應(yīng)，在局部達到過高的溫度，從而造成過濾器的損壞。某些目前在用的系統(tǒng)能實現(xiàn)對顆粒的連續(xù)IUt。因而，某些系統(tǒng)提出了這樣的設(shè)計在顆粒過濾器的上游位置安裝 一催化氧化裝置，以便于將廢氣中的一氧化氮NO在250°C以上的溫度 中轉(zhuǎn)化為二氧化氮N02。這一技術(shù)也被稱為"連續(xù)再生俘獲"(CRT)， 該技術(shù)結(jié)合了顆粒過濾器的效果與NO氧化催化劑的效果。該裝置是由一催化劑支撐體和催化劑構(gòu)成的，其中催化劑被固定在 支撐體上，催化劑例如是鉑、銠等貴金屬。利用所述催化劑的作用而產(chǎn) 生的N02具有這樣的特性其在250。C以上的溫度中可將碳顆粒氧化。 但是，過濾器的理想工作狀況取決于所能達到的平均溫度、以及所排放 顆粒與所形成的N02的比值。為了確保過濾器具有令人滿意的工作效 果，該CRT系統(tǒng)需要均勻的再生過程，這將能限制過濾器兩端之間的 壓力降，同時還消除了發(fā)生非可控發(fā)熱再生過程的風(fēng)險。只有廢氣或燃燒室的溫度至少在30%的車輛行駛時間內(nèi)高于 250°C，才能實現(xiàn)上述的狀況。如果未能滿足上述條件，就會發(fā)生猛烈的反應(yīng)，該反應(yīng)與充塞在過 濾器中的碳顆粒的濃度過高有關(guān)。這些M是由大量顆粒過快地燃燒而造成的，因為會在局部達到非常高的溫度，這些應(yīng)^應(yīng)通常會由于帶來熱 沖擊而對過濾器造成損壞。現(xiàn)有技術(shù)中還存在一種類似的裝置，該裝置構(gòu)成了上述方式的改型， 在該裝置中，催化劑被直接淀積在顆粒過濾器上。但是，只有某些適于 用在顆粒過濾器的材料能固定金屬催化劑。該材料尤其是指堇青石。事 實上，公知的是，這種類型的材料對溫度和熱沖擊特別敏感。因而，4艮顯然被堵塞的顆粒過濾器中出現(xiàn)的溫度突然升高會導(dǎo)致過濾器發(fā)生不 可補救的損壞。這樣就必須要更換顆粒過濾器以及整個排氣裝置，由此 會花費非常高昂的費用。其它的再生技術(shù)應(yīng)用了有機金屬添加劑，這些添加劑例如是鈰、鐵、 鍶、釣、以及其它金屬，它們被添加到柴油中，以便于用這些催化劑的 金屬氧化物包覆所形成的碳顆粒，由此能在較低的溫度上氧化碳顆粒。近，而適于獲得與N02相同的效果。這種技術(shù)的第一個缺點在于所使用的添加劑的成本高昂，還伴隨 著必須要設(shè)置添加劑補充裝置的問題。該技術(shù)的另一個缺點在于其甚至表現(xiàn)出了更易于堵塞過濾器的趨 勢，因而更易于誘_發(fā)激烈反應(yīng)，其中的原因在于如果工作中達到的溫 度不夠高，則含碳材料中的添加劑甚至M使過濾介質(zhì)更快地出現(xiàn)堵塞。其它的技術(shù)涉及一些試驗性的設(shè)備，這些i殳備的工作基于一些輔助 加熱裝置，該加熱裝置例如是燃燒器、電阻器、以及其它的裝置。只有 在過濾器筒表現(xiàn)出開始堵塞的趨勢、從而造成壓力降增大時，才使用這 些輔助加熱裝置。這樣的再生設(shè)備是在發(fā)動M轉(zhuǎn)時^工作的，也就 是說，其處于流量很大的廢氣流中。因而，這樣的設(shè)備需要具有很高的 加熱能力，以便于能同時將廢氣和過濾器筒殼的質(zhì)量加熱到合適的溫度。發(fā)明內(nèi)容在這樣的技術(shù)背景下,本發(fā)明的一個目的是提供一種用于對廢氣(尤 其是柴油機廢氣)執(zhí)行過濾的方法，該方法通過優(yōu)化對廢氣(例如柴油 機廢氣)的過濾而克服了各種現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，其中，本發(fā)明的優(yōu)化尤其體現(xiàn)在對過濾裝置的再生方面，本發(fā)明的目的在于提供一種滿意的方 案，來解決過濾裝置被碳顆粒堵塞的問題。
本發(fā)明的另一個目的在于提供一種用于過濾廢氣的方法，該方法包 含均勻、有效而連續(xù)地執(zhí)行再生恢復(fù)的操作，由此可避免出現(xiàn)顆粒聚積 在過濾裝置中、從而引發(fā)非可控再生的風(fēng)險。
本發(fā)明的再一個目的在于提供一種用于過濾廢氣的方法，在該方法 中，所包含的再生操作不會導(dǎo)致燃油消耗出現(xiàn)過大的增加，而且在一般 情況下不會給用戶帶來額外的經(jīng)濟負擔(dān)。
本發(fā)明的又一個目的是提供一種用于過濾廢氣的方法,在該方法中， 所包含的再生操作不會使良動機的性能惡化，尤其是不會由于壓力降而
性能下降，出現(xiàn)壓力降的原因在于由于過濾設(shè)備出現(xiàn)堵塞，廢氣會向 發(fā)動機施加背壓。
本發(fā)明最后一個目的在于提供一種過濾i更備，其用于執(zhí)行根據(jù)本發(fā) 明的過濾方法。
本發(fā)明實現(xiàn)了這些目的以及其它的目的，本發(fā)明主要是涉及一種用 于對廢氣執(zhí)行過濾的方法，其中的廢氣例如是柴油機排出的廢氣。在這 種用于過濾廢氣的方法中，所述廢氣中的所有或部分顆粒被蓄留在過濾 裝置上，并受燃燒催化劑的作用而燃燒。該方法的特征主要在于 一旦
要被執(zhí)行過濾的廢氣的溫度eg變?yōu)榈扔诨蛐∮谝婚撝禍囟萫s，則阻隔至 少一部分過濾裝置，從而可限制(實質(zhì)上可避免)被阻隔部分發(fā)生冷卻， 以將其保持在大于或等于es的溫度eo上，直到當eg再次變得大于es為 止，由此能加速再生過濾裝置的該阻隔部分，原因在于此溫度條件將優(yōu) 于過濾裝置這一部分如未被阻隔時所獲得的溫度條件。
因而，根據(jù)本發(fā)明，廢氣是在這樣一種過濾裝置中經(jīng)受過濾的該
裝置例如是由至少兩個筒盒構(gòu)成的，這些筒:ti皮設(shè)置在同一殼體中，當
發(fā)動機的運轉(zhuǎn)不帶有負栽或處于怠速工況時，其中一個筒盒被短路掉， 以便于將被隔離的這一無流筒盒保持足夠高的溫度，從而當發(fā)動機的工 作能再次產(chǎn)生高熱廢氣時，能獲得非常連續(xù)的再生率。優(yōu)選地是，兩筒
M輪流短珞綽，從而能被連續(xù)地執(zhí)行再生。在這種被隔離、并保持在高溫上的過濾單元中，在不存在冷氣體的 情況下，由于單元中保持著非常輕微的流量，所以其中仍然緩慢地進行
著再生過程，但最重要的是這些過濾單元將保持在最佳的溫度上，直 到發(fā)動機再次帶載運行、并再次排出高熱廢氣時為止。因而，這些隔離 筒盒中的再生過程能持續(xù)地進行，消除了發(fā)生堵塞的可能性。
優(yōu)選地是，對于溫度eg每次在三個數(shù)值之間的變動，過濾裝置的各 個部分都依次地經(jīng)歷阻隔/再生過程，其中的三個數(shù)值為大于或等于es
的數(shù)值vl、小于或等于0s的數(shù)值v2、以及一大于或等于es的數(shù)值v3， 其中vl等于或不等于v3，這樣就能實現(xiàn)過濾裝置均勻而連續(xù)的再生。
根據(jù)本發(fā)明一顯著的特征，對過濾裝置一部分進行阻隔的操作在于 阻止廢氣在過濾裝置的至少30%部分中流動，優(yōu)選為至少阻流50%，更 為優(yōu)選的阻流范圍是在50%到75%之間。上述的百分比表達的是體積百 分比。
優(yōu)選地是，es等于250°C或300°C。
有利地是，所述廢氣是由增壓柴油機產(chǎn)生的，且那些數(shù)據(jù)參數(shù)一即
廢氣溫度eg和閾值溫度es是由進氣壓力、和/或發(fā)動機轉(zhuǎn)速、和/或過濾 裝置的上游背壓間接地給出的，閾值進氣壓力優(yōu)選地等于發(fā)動機最大進
氣壓力的2.5%。
根據(jù)一種優(yōu)選實施方式，過濾裝置是由至少兩個(優(yōu)選為至少三個) 過濾筒盒構(gòu)成的，每個過濾筒盒中都設(shè)置有一阻隔器，當eg《es時，過 濾裝置優(yōu)選包括的三個筒盒中的兩個筒盒構(gòu)成了過濾裝置的被阻隔部 分。
才艮據(jù)本發(fā)明這些方面中的另一方面，本發(fā)明的一個目的是提供一種
用于過濾廢氣的設(shè)備，其包括至少一催化劑裝置；以及用于對所述廢 氣執(zhí)行過濾的裝置，該設(shè)備被設(shè)置在一反應(yīng)室內(nèi)，該反應(yīng)室位于發(fā)動機 所產(chǎn)生廢氣流的流動路徑上，所述設(shè)備的特征在于過濾裝置是由至少 兩個組件構(gòu)成的，每一組件都包括一催化劑支撐件，且靠近一配備有阻 流裝置的過濾筒盒。
有利地是，設(shè)備包括一用于將廢氣再循環(huán)到發(fā)動機進氣口處的裝置，該裝置的工作與這樣的操作相關(guān)聯(lián)當發(fā)動機未加速時，關(guān)斷廢氣在一 個或多個過濾筒盒中的流動，因而，所導(dǎo)致的加大背壓會自動開啟一個 閥門，該閥門允許廢氣執(zhí)行再循環(huán)。
按照本發(fā)明設(shè)備的一優(yōu)選特征，每一過濾筒盒都具有一阻流裝置， 其被設(shè)置在上游或下游位置，并由一電子計算機進行控制，該計算機能 考慮到發(fā)動機的所有工況，以便于每當加速踏板的位置歸零(不加速狀 態(tài))時，能隔離至少一個過濾筒盒。
在本發(fā)明設(shè)備一有利的實施方式中，過濾裝置是由至少三個筒盒組 成的，且每一筒盒都帶有阻流裝置，這些阻流裝置由一電子計算機進行 控制，該計算機能考慮到發(fā)動機的所有工況，以便于輪流執(zhí)行操作當 發(fā)動機未加速運行時，隔離至少兩個筒盒，并每當發(fā)動機加速運行時， 隔離那個在非加速狀態(tài)時過濾氣體的筒盒。
有利地是，設(shè)置在各個過濾筒盒中的阻流裝置包括一小尺寸量孔， 以保持非常低的流量。
根據(jù)一種有利的改型，設(shè)備包括一系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助于一霧化器對 柴油執(zhí)行二次噴射、以將其噴射到廢氣中，該系統(tǒng)優(yōu)選位于過濾設(shè)備和 催化轉(zhuǎn)化器的上游，并由一電子計算機進行控制，該計算機能考慮到發(fā) 動機的所有工況，該柴油二次噴射系統(tǒng)可與廢氣再循環(huán)系統(tǒng)配合使用。
在這種改型中，可考慮使所噴射的柴油中含有有機金屬燃燒催化劑， 可從一專用容罐供送該催化劑，也可不從專用容罐供送。
最后，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，所述設(shè)備可利用公知的有機金屬添加劑， 二次噴射系統(tǒng)可噴射該添加劑，以取代噴射柴油。
在該優(yōu)選實施方式中，過濾裝置是由一組件構(gòu)成的，該組件包括至 少兩個過濾單元，每個單元都帶有一阻流裝置，這些阻流裝置由一顧及 發(fā)動機工況的計算機執(zhí)行控制。
如果才艮據(jù)本發(fā)明的裝置包括多于兩個過濾單元，則每個所述過濾單 元將包括一阻流裝置，以用于將它們依次短路掉。
為各個所用過濾筒盒設(shè)置的阻流裝置被設(shè)置在過濾單元的下游位根據(jù)本發(fā)明的一種改型，阻流裝置還可被包含在過濾單元以;M目關(guān) 的催化轉(zhuǎn)化器的下游部位中。
根據(jù)本發(fā)明一區(qū)別特征，所述過濾單元都將包括一位于上游的催化^ 劑盤，其優(yōu)選地位于一金屬支撐件上。
催化劑是普通的鉑基氧化催化劑，用以實現(xiàn)對碳氫化合物和co的 完全氧化。
根據(jù)本發(fā)明的另一種改型，過濾設(shè)備包括一系統(tǒng)，當設(shè)備的過濾性 能下降時，該系統(tǒng)能利用一單向閥對廢氣執(zhí)^亍再循環(huán)，由此可利用背壓
的升高將一部分未經(jīng)過濾的廢氣輸送到進氣管中，其中，背壓升高的原 因在于該限流作用。
根據(jù)本發(fā)明的一種改型，過濾設(shè)備包括多于三個的過濾筒盒，從而， 當其中一個筒M隔離時，剩余的筒盒數(shù)目足以應(yīng)對滿負荷工況，其中 的被隔離筒盒是為了在部分負載或怠速時過濾氣體而預(yù)留的。該目的在 于將各個載滿負荷時使用的筒盒中的過濾介質(zhì)和催化劑保持在高溫上。 如果檢測到即將出現(xiàn)堵塞，則用怠速時使用的筒M換其余筒盒中的其 中之一。


在閱讀了下文參照附圖所作的描述之后，可更清楚地理解本發(fā)明， 附圖以非限定性的方式示出根據(jù)本發(fā)明的過濾設(shè)備的一種實施方式，在
附圖中
圖l是一個總崇現(xiàn)圖，示出根據(jù)本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的系統(tǒng)，該 系統(tǒng)包括一具有兩筒盒的過濾設(shè)備，每一筒盒都具有位于金屬支撐體上 的氧化催化劑，且在下游處具有一閥門，如果必要的話，閥門可被驅(qū)動 而完全切斷被過濾氣體的流動，過濾設(shè)備與 一帶有單向閥的廢氣循環(huán)系 統(tǒng)組合使用；
圖2中的總g圖示出過濾^:備，其包括一催化轉(zhuǎn)化器，其獨立于 過濾單元，該過濾單元與一位于上游側(cè)的阻流系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)； 圖3中的總體視圖示出帶有柴油噴射系統(tǒng)的過濾i殳備； 圖4示出過濾設(shè)備的一種改型，該過濾i殳備包括三個過濾筒盒；以及
圖5中的總g圖示出一種過濾設(shè)備，其帶有應(yīng)用在發(fā)動機環(huán)境中 的所有改型特征。
具體實施例方式
圖1中詳細地示出適于應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的過濾設(shè)備的、根據(jù)一優(yōu)選 實施方式的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，車輛的各個M部件相互配合，這些部 件構(gòu)成或不構(gòu)成過濾設(shè)備的組成部件，它們有助于對過濾設(shè)備執(zhí)行再生。
因而，從發(fā)動機排出的廢氣經(jīng)噴嘴l通入到設(shè)備中，然后再輸送給 金屬支撐體2上的各個催化劑盤，為了在兩過濾筒盒3中實現(xiàn)過濾，筒 盒優(yōu)選地是由碳化硅制成的，但也可用堇青石或其它陶瓷來形成過濾介 質(zhì)。兩筒盒都被設(shè)置在腔室4的內(nèi)部，且通過一種隔熱材料6相互隔絕 開，以防止被環(huán)境空氣冷卻。
閥門5被設(shè)置在這些過濾筒盒的出口處，用于完全隔離各個筒盒、 以及徹底阻隔出口通道。這些閥門由氣動缸7驅(qū)動，且廢氣l^被輸送 到出口 8處。
下面介紹該設(shè)備的工作過程當加速踏板的位置恢復(fù)到零位狀態(tài)(非 加速狀態(tài))時， 一位置檢測器(圖中未示出)將信號數(shù)據(jù)輸送給一計算 機，該計算機交替地啟動各個氣動缸，以l更于在該特定工作狀態(tài)下，完 全阻隔兩筒盒中的其中之一，并只使用單個筒盒。因此，被閥門阻隔的 筒盒中的過濾介質(zhì)將保持著較高的溫度，該溫度是在最后一次加速的過 程中達到的，只有當發(fā)動機再次加速、因而廢氣再次達到高溫時，才開 啟閥門，以使筒盒恢復(fù)工作。為了使這些筒盒都能獲得令人滿意的再生 效果，在五到十分鐘的時間間隔內(nèi)，可阻隔同一筒盒，且另一筒盒可被 用來在怠速時檢測筒盒的背壓，以便于在達到預(yù)定程度時啟動與前述筒 盒的互換。
該附圖l還示出這樣的可能性當其中一個閥門5被阻隔、且所導(dǎo) 致的背壓增加會產(chǎn)生流經(jīng)閥門17的氣流，在通向進氣歧管20的方向上， 設(shè)備通過一管線16與一可自動啟動的廢氣循環(huán)裝置相聯(lián)，這種狀況對應(yīng) 于加速踏板處于零位的狀態(tài)，因而，此時的廢氣溫度較低。循環(huán)操作的作用在于降低流經(jīng)某些筒盒的被過濾廢氣的流量，其中， 所述筒盒是指在這些工況下仍然保持工作狀態(tài)的那些筒盒，由此可減少
筒盒的冷卻。類似地，在進氣歧管20處與空氣混^來的熱廢氣在流經(jīng) 渦輪壓縮機18之后通入到發(fā)動機21中，這將造成從噴嘴22排出的廢氣 的溫度有顯著的增加，在怠速過程中，設(shè)備23進口處的廢氣溫度可能會 從通常情況下的卯。C到100°C升高到160。C。
閥門17是一個大截面的單向閥，更好地是，該閥門屬于葉片閥，在 幾毫巴過壓的條件下，其就允許通流。閥門17的尺寸、以及通向進氣歧 管20的管線的尺寸被設(shè)計成這樣在怠速工況下，該組件能將30%到 60%的廢氣流循環(huán)回發(fā)動機。
一旦發(fā)動機開始加速運行，進氣歧管內(nèi)的壓力就會超過過濾器進口 處的背壓，從而關(guān)閉了閥門17,自動地切斷了廢氣循環(huán)流。
圖2中示出一種改型形式的設(shè)備，其不同之處在于兩筒盒3共用 同一催化轉(zhuǎn)化器14，并采用蝶閥15來取代圖1中優(yōu)選實施方式所用的 閥門5,蝶閥15被布置在筒盒的上游位置，用于阻隔過濾器。
圖3和圖5示出另一種可行的設(shè)計形式，其具有一柴油噴射系統(tǒng)， 該系統(tǒng)位于過濾設(shè)備的上游，計算糾艮據(jù)從位于過濾器上游的壓力傳感 器9和溫度傳感器10獲得的數(shù)據(jù)而執(zhí)行操作，以調(diào)整最佳的工作策略， 由此使各個過濾器保持理想的清潔程度，為此，計算機甚至借助于霧化 器11執(zhí)行輔助柴油噴射，其中，空氣12和柴油13被輸送給霧化器11。 執(zhí)行這種噴射的目的在于當發(fā)動M行在滿負荷工況下時，提高廢氣 的溫度，以將過濾介質(zhì)加熱到更高的溫度，進而提高再生率。只有檢測 到過濾器即將出現(xiàn)堵塞時才執(zhí)行這種噴射。
圖4中的改型采用了三個過濾筒盒，而不是^f吏用兩個筒盒，這樣的 設(shè)計將能允許更好地維持過濾介質(zhì)中的溫度。
事實上，如采用具有三個筒盒的設(shè)備，則就能引入另一種變型形式， 在該變型形式中，可按照如下的策略，利用由各傳感器發(fā)送給計算機的 背壓數(shù)據(jù)和溫度數(shù)據(jù)對各個筒盒執(zhí)行隔離控制。
例如，當加速^^L位置恢復(fù)到零時，阻隔三個筒盒中的兩個筒盒，在此狀態(tài)下，氣流只能流經(jīng)一個筒盒。只有在下一次加速時，這兩個筒 盒中的氣流才能逐漸恢復(fù)，根據(jù)背壓數(shù)據(jù)確定這些筒盒加入到回路中的合適時機。例如， 一旦檢測到背壓達到100mbar的數(shù)值，則計算機就將 啟動第一筒盒的閥門的開啟，而且只有當背壓持續(xù)為100mbar的數(shù)值 時，才開啟第二筒盒的閥門。取決于所使用的發(fā)動機類型，該背壓值可不同于100mbar，上述的 這一數(shù)值只是被作為舉例。此外，上述的改型策略也可"i殳計成在給定的背壓水平上時，獨立 于其它工作狀況，基于溫度數(shù)據(jù)來判斷關(guān)閉一個或多個筒盒一例如當溫 度9s落入到250°C或300°C的范圍內(nèi)時執(zhí)行IMt。由此可見，設(shè)置與各個筒盒相聯(lián)的各個閥門的目的在于將這些筒盒 隔離開，以使其維持前次滿負荷工作時獲得的高溫，以防止筒盒在l^ 的部分負栽或怠速工況時冷卻下來，這樣進行設(shè)計的原因在于高溫有 利于燃燒反應(yīng)，因而，如這樣進行設(shè)計則能獲得一個主要的優(yōu)點在關(guān) 閉閥門的同時保持小流量的廢氣流，以維持這種燃燒反應(yīng)，這種燃燒反 應(yīng)是高發(fā)熱的，其甚至M于升高筒盒的溫度。通過采用一種帶有小尺 寸量孔24的閥門可實現(xiàn)這一操作，該量孔小于一個毫米或幾個毫米，量 孔的直徑取決于發(fā)動機的排量，以允許必要的流量能由此通過。應(yīng)當指出的是由于在較高的溫度下，氧化氮可與碳良生反應(yīng)，因 而，本發(fā)明所實現(xiàn)的、將兩筒盒中至少之一中的過濾介置維持在較高溫 度上的設(shè)計將使所述筒盒達到更高的氧化氮消減率。在采用該設(shè)備的條 件下，如按照官方規(guī)定的測量方法，可發(fā)現(xiàn)氧化氮能降低30%。類似地，對于各個筒盒中裝備有催化劑的設(shè)備，由于能將至少一個 催化劑盤保持在高溫條件下，所以已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行官方規(guī)定的污染測 試循環(huán)時，能實現(xiàn)更高的碳氬化合物降低率。對于某種系統(tǒng)而言，其包括至少三個筒盒，且各個筒盒的尺寸4皮確 定成在滿負荷工況下，只有其中的兩個筒盒對廢氣執(zhí)行過濾，對該系 統(tǒng)執(zhí)行控制的改型形式在于指定其中的兩個筒盒專用于在滿負荷工況 下工作，并預(yù)留一個筒盒在部分負栽或怠速工況時工作，以此來維持筒盒中過濾介置和催化劑在滿負載時獲得的高溫，從而實現(xiàn)了對所有污染 物最大限度的消減。為了使各個筒盒能在理想的狀況下獲得再生， 一旦 檢測到某一背壓水平，計算機就將把專用于怠速工況的筒盒與在滿負載 時使用的一個筒盒進行對換。上文描述的、與催化轉(zhuǎn)化器配合使用或由催化器協(xié)助的過濾裝置要想良好地工作，就必須要使用含石克量在50ppm以下的柴油，從2005年 開始將推廣這一燃油標準。但是，對于含硫量高于50ppm的柴油，最好是使用如圖3所示的設(shè) 備，在該設(shè)備中，使用一柴油霧化器11來將一種有積i金屬添加劑從另外 一個專用容罐中噴射到柴油中，其中的容罐內(nèi)儲有所述添加劑混合物。由于在廢氣溫度太低時隔離了某些筒盒，所以可獲得一定的溫度， 該溫度將有助于實現(xiàn)令人滿意的工作效果一 甚至對于在所有情況下都4吏 用該添加劑的情形。類似地，該設(shè)備可,皮應(yīng)用在客用車輛的柴油機中，且各個筒盒上閥 門的開閉可由控制該共軌型直噴柴油機的計算機直接進行控制。與上文 描述的情況類似，可編程控制為在怠速和小負載時執(zhí)4亍關(guān)閉閥門的操作。 這種類型發(fā)動機所能達到的溫度實際上能永久性地維持著兩筒盒其中之 一中足夠快速的再生反應(yīng)，以使其保持著不足以發(fā)生堵塞的狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.用于對廢氣執(zhí)行過濾的方法，利用所述方法將所述廢氣中的所有或部分顆粒蓄留在過濾裝置上，并使顆粒受燃燒催化劑的作用而燃燒，其特征在于所述方法主要包括操作一旦要被執(zhí)行過濾的廢氣的溫度θg變?yōu)樾∮诨虻扔谝婚撝禍囟圈萻，則阻隔至少一部分過濾裝置，從而限制——實質(zhì)上避免了被阻隔部分發(fā)生冷卻，并將其保持在大于或等于θs的溫度θo上，直到當θg再次變得大于θs為止，由此能加速再生所述過濾裝置的阻隔部分。
2. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的方法，其特征在于對于溫度eg每次在 三個數(shù)值之間的變動，所述過濾裝置的各個部分都依次地經(jīng)歷阻隔/再生 過程，其中的三個數(shù)值為大于或等于es的數(shù)值vi、小于或等于es的數(shù)值v2、以及又一大于或等于es的數(shù)值v3，其中vl等于或不等于v3,這樣就能實現(xiàn)過濾裝置均勻而連續(xù)的再生。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于對所述過濾裝置一部 分執(zhí)行阻隔的操作在于阻止廢氣在所述過濾裝置的至少30%部分中流 動，優(yōu)選為至少阻流50%,更為優(yōu)選的阻流范圍是在50%到75%之間， 該百分比表達的是體積百分比。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于0s等于250。C或 300。C。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述廢氣是由增壓柴 油機產(chǎn)生的；且那些數(shù)據(jù)參數(shù)一一即廢氣溫度0g和閾值溫度0s是由進氣 壓力、和/或發(fā)動機轉(zhuǎn)速、和/或過濾裝置的上游背壓間接地給出的，閾 值進氣壓力優(yōu)選地等于發(fā)動機最大進氣壓力的2.5%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于所述過濾裝置是由至 少兩個一一優(yōu)選為至少三個過濾筒盒構(gòu)成的，每個過濾筒盒中都設(shè)置有 一阻隔器，當0g幼s時，所述過濾裝置優(yōu)選包括的三個筒盒中的兩個筒 盒構(gòu)成了所述過濾裝置的被阻隔部分。
7. 用于過濾廢氣的設(shè)備，其包括至少一催化劑裝置，所述廢氣的過 濾裝置(3)被設(shè)置在一反應(yīng)室(4)內(nèi)，位于發(fā)動機(21)所產(chǎn)生廢氣 流的流動路徑上，所述設(shè)備的特征在于所述過濾裝置(3)是由至少兩 個組件構(gòu)成的，每一組件都包括一催化劑支撐件(2)，且連接著一配備 有阻流裝置(5)的過濾筒盒。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其特征在于安裝有一廢氣再循環(huán) 裝置(16) —一用于將廢氣再循環(huán)到發(fā)動機進氣口 (20)處，所述廢氣 再循環(huán)裝置的工作與這樣的操作相關(guān)聯(lián)每當發(fā)動機^速時，關(guān)斷廢 氣在一個或多個過濾筒盒中的流動，因而，所導(dǎo)致的加大背壓自動開啟 一個閥門，該閥門允許廢氣執(zhí)行再循環(huán)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其特征在于每一過濾筒盒都 具有一阻流裝置(5)，其被設(shè)置在上游或下游位置，由一電子計算機進 行控制，該計算機能考慮到發(fā)動機的所有工況，以便于每當加速踏板的 位置歸零(不加速狀態(tài))時，能隔離至少一個過濾筒盒。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7到9之一所述的設(shè)備，其特征在于過濾裝置 是由至少三個筒盒組成的，且每一筒盒都帶有阻流裝置(5)，所述阻流 裝置由一電子計算機進行控制，所述計算機能考慮到發(fā)動機的所有工況， 以便于輪流執(zhí)行操作當發(fā)動機未加速運行時，隔離至少兩個筒盒，并 當發(fā)動機加速運行時，隔離那個在非加速狀態(tài)時過濾氣體的筒盒。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7到10中任一項所述的設(shè)備，其特征在于設(shè)置 在各個過濾筒盒中的阻流裝置包括一小尺寸量孔(24)，以維持非常低 的流量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7到11中任一項所述的設(shè)備，其特征在于安裝 一柴油二次噴射系統(tǒng)，該系統(tǒng)借助于一霧化器(11)對柴油執(zhí)行二次噴 射，以將其噴射到廢氣中，該系統(tǒng)位于所述過濾該:備和催化轉(zhuǎn)化器的上 游，并由一電子計算機進行控制，該計算機能考慮到發(fā)動機的所有工況， 所述柴油二次噴射系統(tǒng)可與廢氣再循環(huán)系統(tǒng)(16、 17)配合4吏用。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其特征在于所噴射的柴油中含 有一有機金屬，作為燃燒催化劑，可從一專用容罐供送該催化劑，也可不從專用容罐供送,
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于過濾柴油機廢氣的顆粒過濾器。本發(fā)明的目的在于優(yōu)化過濾過程，尤其是在對過濾裝置執(zhí)行再生方面，以便于提供一種滿意的方案來解決所述過濾裝置被碳顆粒堵塞的問題。根據(jù)本發(fā)明，所述目的利用一種方法得以實現(xiàn)，在該方法中，廢氣中所含的所有或部分顆粒被蓄留在過濾裝置上，并在燃燒催化劑的作用下發(fā)生燃燒，該方法的特征在于如果要被執(zhí)行過濾的廢氣的溫度θg等于或小于一閾值溫度θs，則阻隔至少一部分過濾裝置，從而限制或避免了過濾裝置的被阻隔部分發(fā)生冷卻，以將其保持在大于或等于θs的溫度θo上，直到當θg再次變得大于θs時為止，由此能加速再生過濾裝置的該阻隔部分。本發(fā)明還涉及一種廢氣過濾裝置。
文檔編號F01N13/04GK101405486SQ03815532
公開日2009年4月8日 申請日期2003年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月4日
發(fā)明者讓-克洛德·法亞爾 申請人:讓-克洛德·法亞爾