• 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
    • / 16
    • 下载费用:30 金币  

    重庆时时彩不亏的技巧: 用于使布置在内燃机的排气道中的颗粒过滤器再生的装置和方法.pdf

    关 键 词:
    用于 布置 内燃机 排气 中的 颗粒 过滤器 再生 装置 方法
      专利查询网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。
    摘要
    申请专利号:

    CN201080005424.7

    申请日:

    2010.01.11

    公开号:

    CN102301101A

    公开日:

    2011.12.28

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01N 3/023申请日:20100111|||公开
    IPC分类号: F01N3/023; F01N3/025; F01N3/027; F01N9/00 主分类号: F01N3/023
    申请人: 曼卡车和巴士股份公司
    发明人: A·德林
    地址: 德国慕尼黑
    优先权: 2009.01.22 DE 102009005733.1; 2009.12.14 EP 09015450
    专利代理机构: 中国专利代理(香港)有限公司 72001 代理人: 严志军;杨国治
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201080005424.7

    授权公告号:

    102301101B||||||

    法律状态公告日:

    2014.07.16|||2012.02.15|||2011.12.28

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明涉及一种用于使布置在内燃机的排气道中的颗粒过滤器再生的装置和方法,该装置带有至少一个用于将NO尤其氧化成NO2的、布置在颗粒过滤器上游的NO氧化催化器。此外,根据本发明,在颗粒过滤器(6)上游设置有至少一个加热装置(8;19),借助于该加热装置(8;19),引导到颗粒过滤器(6)的废气流根据限定的再生参数、尤其根据颗粒过滤器(6)的负荷度和/或颗粒过滤器(6)的基于NO2的再生的效率,借助于在至少一个NO氧化催化器(4)处形成的NO2量而可加热到限定的温度。

    权利要求书

    1.一种用于使布置在内燃机的排气道中的颗粒过滤器再生的装
    置,其带有至少一个用于将NO尤其氧化成NO2的、布置在所述颗粒
    过滤器上游的NO氧化催化器,其特征在于,此外在所述颗粒过滤器
    (6)上游设置有至少一个加热装置(8;19),借助于所述加热装置(8;19),
    引导到所述颗粒过滤器(6)的废气流(2″′)根据限定的再生参数、尤其根
    据所述颗粒过滤器(6)的负荷度和/或所述颗粒过滤器(6)的基于NO2的
    再生的效率,借助于在至少一个所述NO氧化催化器(4)处形成的NO2
    量而能够加热到限定的温度。
    2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,至少在再生阶段期
    间,所述再生阶段尤其以在所述颗粒过滤器(6)上游废气温度的限定的
    提高为特征,包含在废气中的碳和二氧化氮之间的质量比为至少1∶4,
    优选地至少1∶8。
    3.根据权利要求1或2所述的装置,其特征在于,引导到所述颗
    粒过滤器(6)的所述废气流(2″′)借助于至少一个所述加热装置(8;19)能
    够加热到这样的温度,该温度低于借助于添加碳氢化合物到所述废气
    流中的纯粹的主动的颗粒过滤器再生的再生温度,尤其能够加热到小
    于600℃的温度,优选地小于或等于大约550℃,最优选地小于或等
    于大约450℃,其中,该温度优选地处于大约300℃至550℃的温度
    窗中,最优选地在大约350℃至450℃的温度窗中。
    4.根据权利要求1至3中的任一项所述的装置,其特征在于,所
    述加热装置(8)在流动技术上平行于所述NO氧化催化器(4)这样布置,
    即它们能够相应由废气流或者气流(2′,2″)流过,尤其这样布置,即第
    一废气流(2′)流动通过所述NO氧化催化器(4)而第二废气流(2″)流动通
    过或经过所述加热装置(8),并且所述废气流(2′,2″)能够在所述NO氧
    化催化器(4)和所述加热装置(8)下游以及在所述颗粒过滤器(6)上游汇
    合。
    5.根据权利要求1至3的中任一项所述的装置,其特征在于,所
    述加热装置(8;19)以在流动技术上串联布置的方式布置在所述NO氧
    化催化器(4)下游和在所述颗粒过滤器(6)上游。
    6.根据权利要求1至5中的任一项所述的装置,其特征在于,至
    少一个所述加热装置通过燃烧器(19)或实施成热催化器(8)的氧化催化
    器、优选地HC氧化催化器、最优选地带有NO氧化活性的HC氧化
    催化器而形成,其中,然后设置有配量装置(11),借助于所述配量装
    置(11),对于放热反应根据限定的配量参数在预定的时间以预定的量、
    尤其周期性地能够给在所述热催化器上游的所述废气流配有还原剂
    (10)、优选地碳氢化合物。
    7.根据权利要求1至6中的任一项所述的装置,其特征在于,设
    置有优选地借助于关断装置能够闭锁的新鲜空气管路(20),利用所述
    新鲜空气管路(20),能够给在所述加热装置(8;19)上游和/或在所述NO
    氧化催化器(4)下游的废气流供给增压空气侧的新鲜空气流、和/或在废
    气回流管路到增压空气管路的入口上游分岔的增压空气流或借助于
    风扇或压缩机输送的新鲜空气流。
    8.一种用于使布置在内燃机的排气道中的颗粒过滤器再生、尤其
    用于操作根据权利要求1至7中的任一项所述的装置的方法,在所述
    方法中用于将NO尤其氧化成NO2的、布置在所述颗粒过滤器上游的
    至少一个NO氧化催化器由废气流流过,其特征在于,此外在所述颗
    粒过滤器(6)上游设置有至少一个加热装置(8;19),借助于所述加热装
    置(8;19),引导到所述颗粒过滤器(6)的、尤其用于至少暂时组合的主
    动的和被动的颗粒过滤器再生的废气流根据限定的再生参数、尤其根
    据所述颗粒过滤器(6)的负荷度和/或所述颗粒过滤器(6)的基于NO2的
    再生的效率,借助于在至少一个所述NO氧化催化器(4)处形成的NO2
    量而加热到限定的温度。
    9.根据权利要求8所述的方法,其特征在于,至少在再生阶段期
    间,所述再生阶段尤其以提高在所述颗粒过滤器(6)上游的废气温度为
    特征,包含在废气中的碳和二氧化氮之间的质量比为至少1∶4,优选
    地至少1∶8。
    10.根据权利要求8或权利要求9所述的方法,其特征在于,引
    导到所述颗粒过滤器(6)的所述废气流(2″)借助于至少一个所述加热装
    置(8;19)加热到这样的温度,该温度低于借助于添加碳氢化合物到所
    述废气流中的纯粹的主动的颗粒过滤器再生的再生温度,尤其加热到
    小于600℃的温度,优选地小于或等于大约550℃,最优选地小于或
    等于大约450℃,并且/或者该温度处于大约300℃至550℃的温度窗
    中,最优选地在大约350℃至450℃的温度窗中。
    11.根据权利要求8至10中的任一项所述的方法,其特征在于,
    设置有控制和/或调节装置,借助于所述控制和/或调节装置,引导到
    所述颗粒过滤器(6)的所述废气流(2″)的温度根据NO2浓度和/或所述
    颗粒过滤器的负荷和/或所述颗粒过滤器的再生能力而在至少一个废
    气流的限定的区域中预定。
    12.根据权利要求8至11中的任一项所述的方法,其特征在于,
    所述加热装置(8)在流动技术上平行于所述NO氧化催化器(4)这样布
    置,即它们相应由废气流或者气流(2′,2″)流过,尤其第一废气流(2′)流
    动通过所述NO氧化催化器(4)而第二废气流(2″)流动通过或经过所述
    加热装置(8),并且所述废气流(2′,2″)在所述NO氧化催化器(4)和所述
    加热装置(8)下游以及在所述颗粒过滤器(6)上游汇合。
    13.根据权利要求8至12中的任一项所述的方法,其特征在于,
    所述加热装置(8;19)这样布置在所述NO氧化催化器(4)下游和所述颗
    粒过滤器(6)上游,使得它们由所述废气流(2)依次流过。
    14.根据权利要求8至13中的任一项所述的方法,其特征在于,
    在预定的时间和/或在超出预定的废气温度时和/或在低于预定的λ值
    时和/或在低于预定的氧气值时,增压空气侧的新鲜空气流的预定的量
    和/或在废气回流管路到增压空气管路的入口下游分岔的增压空气流
    的预定的量供应给在优选地构造成氧化催化器或燃烧器的所述加热
    装置(8;19)上游的所述废气流。
    15.根据权利要求8至14中的任一项所述的方法,其特征在于,
    在所述颗粒过滤器(6)的再生期间,内燃机的NOx未处理排放和/或NO
    氧化催化器的氧化能力通过调节限定的操作参数、尤其燃料喷射压力
    和/或喷射开始和/或废气再循环率和/或喷射的次数而改变、尤其被提
    高。

    说明书

    用于使布置在内燃机的排气道中的颗粒过滤器再生的装置和方法

    技术领域

    本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于使布置在内燃
    机的排气道(Abgastrakt)中的颗粒过滤器再生(Regeneration)的装置,以
    及一种根据权利要求8的前序部分的用于使布置在内燃机的排气道中
    的颗粒过滤器再生的方法。

    尤其地,对于在空气过量的情况下操作的内燃机、如带有直喷的
    柴油机或汽油机,本发明涉及用于使颗粒过滤器再生的方法和装置,
    如其例如在机动车或商用车中获得应用。

    背景技术

    为了减少含碳的细微颗粒,在车辆中通常应用所谓的颗粒分离器
    或颗粒过滤器。在车辆中的典型的颗粒分离器组件例如从文件EP?10?
    727?65?A2中已知。这样的颗粒分离器由此不同于颗粒过滤器,即,
    废气流沿着分离结构被引导,然而在颗粒过滤器中,废气必须穿流通
    过过滤介质。由于该差异,颗粒过滤器有堵塞的倾向,这提高废气背
    压,这意味着在内燃机的废气出口处引起不期望的压力提高,这再次
    降低马达功率并且导致内燃机的提高的燃料消耗。对于这样的颗粒过
    滤器组件的示例从文件EP?03?418?32?A2中已知。

    在这两个上文描述的组件中,借助于同样所包含的剩余氧气(O2),
    布置在颗粒分离器或者颗粒过滤器上游的氧化催化器相应将在废气
    中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2),更确切地说根据以下公式:

    2NO+O2<->2NO2?????(1)

    在此应注意的是,上述反应的平衡在高的温度下处于NO侧。这
    再次导致,可获得的NO2成分在高的温度下由于该热动态的限制而受
    限。

    NO2再次在颗粒过滤器中利用含碳的最细颗粒转换成CO、CO2、
    N2和NO。借助于强氧化剂NO2,因此实现持续地消除所积聚的细微
    颗粒,使得可不用考虑如在其它的组件中必须昂贵地执行的再生循
    环。根据以下公式,在该关系中,人们称之为被动的再生:

    C+2NO2->2NO+CO2??(2)

    NO2+C->NO+CO?????(3)

    在此,根据公式3的一氧化碳的形成仅居于次要地位,通常发生
    直到以二氧化碳的形式的+4氧化价位的碳的完全氧化,其中,对于每
    个碳分子的该氧化需要两个NO2分子。

    除NO2外,在含铂的NO氧化催化器处还由包含在燃料油和/或发
    动机油中的硫形成SO3。SO3和NO2在排气道中的冷的位置处液化成
    高腐蚀性的硫酸或硝酸,使得废气设备直到颗粒过滤器必须以不锈钢
    实施,以便避免腐蚀。

    装入颗粒过滤器中的碳借助于NO2没有实现完全氧化,由此,碳
    含量以及因此废气背压持续升高。为了避免该状况,颗粒过滤器实际
    上增加地设有用于氧化NO的催化性的覆层(EP?03418?32?A2)。在此,
    具体涉及含铂的催化器。然而,该方法的缺点在于,形成在颗粒过滤
    器处的NO2仅可用作颗粒的氧化,颗粒在用于NO氧化的催化活性层
    下游被分离(abscheiden)、也就是说因此在过滤器介质内部。如果相反
    在过滤器表面上并且因此在催化活性层上形成由所分离的颗粒形成
    的层、所谓的滤饼(Filterkuchen),则颗粒过滤器侧的NO氧化催化器
    处于滤饼下游,使得此处分离的碳烟颗粒(Ruβpartikel)不借助于来自安
    装在颗粒过滤器处的NO氧化催化器的NO2被氧化?;垢郊拥氖?,确
    切地说,仅仅安装在未处理气体侧(Rohgasseite)上的催化器层有益于
    系统的性能,这是因为在未处理气体侧上催化地形成的NO2不再能够
    与在未处理气体侧上和在过滤器材料内部分离的碳烟(Ruβ)相接触。

    颗粒过滤器的覆层的另一问题在于,过滤器的几何表面积明显小
    于通常使用的催化器基层(Katalysatorsubstrate)的表面积。对此的原因
    在于,过滤器在未处理气体侧上需要相对大的自由横截面以及因此自
    由的体积,以便装入碳烟灰(Russasche)和发动机油灰(Motoroelasche)。
    如果使用陶瓷的过滤器基层(Filtersubstrate),则该陶瓷的过滤器基层通
    过50cpsi至200cpsi的较小的蜂窝载体密度(Zelldichte)而实现。另一
    方面,精细的(rein)催化器通常实施成带有400cpsi至900cpsi的蜂窝
    载体密度。通过从50cpsi提高到900cpsi,产生从1m2/l到4m2/l的几
    何表面积的增加,由此,在催化器处的显著的转换提高成为可能。

    出于该原因,即使有过滤器的催化覆层,在颗粒过滤器前也不能
    取消NO氧化催化器,使得产生相对大的结构体积。如果NO氧化催
    化器和颗粒过滤器形成结构单元,那么这本身是这种状况,在该结构
    单元中颗粒过滤器的进口区域实施成NO氧化催化器,如其例如在文
    件DE?103?270?30?A1中所描述的那样。

    在用于通过NO2的被动再生的所有这些变型中应注意的是,碳烟
    氧化(Ruβoxidation)在低于200℃至230℃时不能还通过增加NO2量而
    进一步提高。在大约370℃时,达到转换最大。从该温度起,碳烟氧
    化根据上文描述的反应(2)进行,也就是说两个NO2分子与一个碳分子
    反应。这意味着以质量而论,0.13g碳可利用一克NO2氧化,也就是
    说碳烟氧化可通过增加NO2量而任意提高。该关系在图1中示出。

    如果温度低于200℃-230℃,则因此不能确??帕9似鞯目煽?br />的功能。这通常出现在弱(schwach)负载的且建造(verbauen)在车辆中的
    发动机中,例如在轿车、线路公共汽车或垃圾收集车(Müllfahrzeug)中,
    它们还具有附加的高的怠速运转成分(Leerlaufanteil)。因此,特别在这
    种状况下采用颗粒过滤器再生的第二可能性,在该情况中主动提高废
    气温度。这通常通过在催化器、尤其HC氧化催化器上游添加碳氢化
    合物(HC)而发生?;谒砑拥奶记饣衔锝柚诖呋鞯难趸姆?br />热,实现显著的温度上升。

    ″HC″+O2->CO+H2O?????(4)

    ″HC″+O2->CO2+H2O????(5)

    为了足够热地使该催化器稳定,该催化器作为活性元件
    (Aktivkomponente)通常包含钯。钯不具有NO氧化活性并且此外降低
    可能包含在催化器中的铂的NO氧化活性。这导致,与纯粹的NO氧
    化催化器相比,HC氧化催化器具有显著小的NO氧化活性。

    如果通过配量(Zudosierung)碳氢化合物实现温度提高到超过
    600℃,则根据如下公式,借助于氧引起氧化或者烧尽在颗粒过滤器
    中分离的碳:

    C+O2->CO2??(6)

    2C+O2->2CO?(7)

    然而在该所谓的主动的过滤器再生中存在风险,即通过放热地烧
    尽含碳的碳烟可能引起急剧的温度上升到超过1000℃,并且因此引起
    损伤颗粒过滤器和/或下游的催化器。此外因为温度上升必须保持若干
    分钟,以便确保碳烟颗粒的定量的氧化,所以碳氢化合物的需要不是
    不重要的并且使内燃机的效率下降,这是因为燃料通常用作碳氢化合
    物来源。

    与被动的再生相比,另一问题在于在再生期间高的一氧化碳排
    放,一氧化碳的形成在公式7中描述。出于该原因,在颗粒过滤器上
    和/或在颗粒过滤器下游必须安装另外的催化器用于氧化在再生期间
    形成的一氧化碳,以便避免一氧化碳排出到环境中。

    通过在NO氧化催化器前添加碳氢化合物,被动的和主动的再生
    的简单的组合是不成功的(zielführend):

    通过温度上升到超过600℃,由于热动态限制,在NO氧化催化
    器处几乎没有更多NO2形成。此外,NO的氧化被大量碳氢化合物阻
    碍,由此引起NO2形成的强烈减少。这导致,颗粒必须单独借助于氧
    被氧化,这是因为在该阶段中没有NO2供使用,这导致延长再生时间
    和高的一氧化碳排放。

    同时,对于热损伤,NO氧化催化器远没有用于碳氢化合物氧化
    的催化器稳定,这是因为,在温度超过550℃时引起活性元件的不可
    逆的烧结(Sinterung)并且因此引起NO氧化活性的下降。

    发明内容

    因此,本发明的目的是,提供一种用于使布置在内燃机的排气道
    中的颗粒过滤器再生的装置和方法,借助于该装置或方法,能够以结
    构上简单且紧凑的方式实现功能安全的且可靠的颗粒过滤器再生。

    该目的在装置方面利用权利要求1的特征实现。在方法方面,该
    目的利用权利要求8的特征实现。对此,有利的设计方案相应为涉及
    于此的从属权利要求的内容。

    根据本发明,在颗粒过滤器下游对至少一个NO氧化催化器附加
    地设置有至少一个加热装置,借助于该加热装置,引导到颗粒过滤器
    的废气流根据限定的再生参数可被加热,尤其根据颗粒过滤器的负荷
    度和/或颗粒过滤器的NO2再生的再生效率或者再生工作
    (Regenerationsarbeit),借助于形成在至少一个NO氧化催化器处的NO2
    量而可被加热到限定的温度。通过变热的废气流,因此可提高颗粒过
    滤器处的温度,其中,同时还有来自NO氧化催化器的大量的NO2供
    使用,这是因为在NO氧化催化器的区域中不发生对不利的NO2形成
    起作用的温度升高,或者不存在导致NO氧化活性下降的提高的碳氢
    化合物浓度。因此,废气流在颗粒过滤器前的该温度升高发生在排气
    系(Abgasstrang)的一部分中,排气系处于NO氧化催化器下游和/或平
    行于NO氧化催化器以及处于颗粒过滤器上游。因此,根据本发明这
    里提供颗粒过滤器的主动的和被动的再生的功能安全的、利用相应优
    点的和避免不利的相互作用的组合。

    利用这样的根据本发明的解决方案,因此可能的是,颗粒过滤器
    再生能够仅通过NO2量进行,其中,在需要时颗粒过滤器处的温度借
    助于构造成控制和/或调节装置的电子控制单元变换到对相应期望的
    反应来说最佳的温度窗(Temperaturfenster)中。这意味着,引导到颗粒
    过滤器的废气流借助于至少一个加热装置对于内燃机和/或后处理系
    统的预定的时间或者预定的操作状态仅加热到这样的温度,该温度低
    于借助于在废气流中添加碳氢化合物的纯粹的主动的颗粒过滤器再
    生的再生温度。优选地,在此引导到颗粒过滤器的该废气流加热到小
    于600℃的温度,优选地小于或等于大约550℃,最优选地小于或等
    于大约450℃。特别优选地,温度在此处于300℃至550℃的温度窗
    中,最优选地在350℃至450℃的温度窗中。因此,引导到颗粒过滤
    器的废气流的温度在根据本发明的解决方案中特别优选地根据NO2
    浓度和/或带有含碳颗粒的颗粒过滤器的负荷状态在至少一个废气流
    的限定区域中预定,确切地说借助于作为电子控制装置的控制和/或调
    节装置而预定。

    基于在同时通过强氧化剂NO2支持碳烟氧化的情况下根据本发
    明可能的相对高的温度,能够缩短再生持续期且降低再生温度到大约
    400℃。由此,对于温度升高所需的碳氢化合物量以及通过再生所产
    生的一氧化碳排放同样降低,如降低不可控制的温度上升的风险以及
    颗粒过滤器或下游的催化器的由此相关的热损伤一样。

    为了确??帕9似骰蛘呖帕7掷肫鞯目煽康脑偕?,根据特别优
    选的实施形式设置成,至少在限定的再生操作期间,包含在废气中的
    碳和二氧化氮之间的质量比为至少1∶4,优选地至少1∶8。该再生操作
    尤其以在颗粒过滤器上游的废气温度的限定的升高为特征。

    根据第一具体的实施形式,在此,加热装置优选地在流动技术上
    平行于NO氧化催化器布置。例如,它们因此在流动技术上这样分离,
    使得加热装置和NO氧化催化器相应由废气流或气流流过。这具体意
    味着,例如第一废气流流过NO氧化催化器,而第二废气流流动通过
    或经过加热装置,其中,这两个废气流在NO氧化催化器和加热装置
    下游以及在颗粒过滤器上游汇合。根据第一装置变型,为此,在NO
    氧化催化器上游,分支管路可从引导到NO氧化催化器的输送管路分
    岔,其中,分支管路然后在NO氧化催化器下游通入到从NO氧化催
    化器引导到颗粒过滤器的排出管路中。那么加热装置可布置在分支管
    路的区域中。然而,对此替代地,以下结构实施方案也是可能的,在
    其中NO氧化催化器至少局部地包围或围绕加热装置。因此,尤其有
    利地避免加热装置的冷却。

    为了废气流的在流动技术上的分开(Aufzweigung),根据本发明的
    解决方案的另一特别优选的设计方案,设置有借助于控制和/或调节装
    置而联接的关断装置、例如阀等,借助于该关断装置能够根据限定的
    操作参数或闭锁参数控制或调节被引导通过NO氧化催化器和/或通
    过加热装置的气流量。

    对于至少一个NO氧化催化器和至少一个加热装置在流动技术上
    的平行的布置替代地,还可设置成,它们在流动技术上布置成彼此串
    联并且由废气流流过。为此,然后加热装置可布置在NO氧化催化器
    下游和在颗粒过滤器上游。

    加热装置本身优选地由热催化器(Heizkatalysator)形成,该热催化
    器再次优选地实施成氧化催化器。特别优选地,此外设置有配量装置,
    借助于该配量装置,根据限定的配量参数在预定的时间以及以预定的
    量给在热催化器上游的废气流配量用于放热反应的还原剂。在此,配
    量尤其周期性地实现。对于特别优选的状况,即,热催化器为HC氧
    化催化器,还原剂优选地由碳氢化合物形成。

    在此,碳氢化合物优选地由燃料形成。特别优选地是,碳氢化合
    物的添加通过设置在排气道中的独立的配量装置、例如喷嘴等进行配
    量。通过在预定的时间给废气流配量或者喷射预定量的碳氢化合物,
    那么在热催化器上游实现该配量。在此特别优选的是,如之前已经提
    及的那样,对应于预定的控制和/或调节参数借助于电子控制单元实现
    的、例如周期性反复的配量。

    因此,为了所配量的碳氢化合物的氧化,待加热的废气流可被引
    导通过优选地构造成HC氧化催化器的加热装置,由此,废气流被加
    热。然而,由此待获得的加热功率由存在的氧气量限制。因为对于这
    种状况,即,λ值(Lambdawert),也表示氧气量对燃料量的比,应达到
    值1,不再可能进行碳氢化合物的氧化。为了避免该状况,根据另一
    优选的设计方案提出,在达到一定的预定的温度和/或预定的时间后和
    /或在低于预定的λ值或氧气值时,给待加热的废气流供给新鲜空气。
    该优化的新鲜空气供给引起λ值的升高,且因此还引起最大可能的加
    热功率的升高。在此,新鲜空气通??稍谀谌蓟脑鲅箍掌喾植?,
    具体地例如也在废气回流管路到内燃机的增压空气管路的入口上游
    和/或下游分岔。此外,能够想到应用用于供给新鲜空气的风扇或压缩
    机。

    用于提高废气温度的替代的可能性在于,使用优选地利用燃料操
    作的燃烧器作为加热装置。尤其地,上文描述的太小的空气比例
    的问题适用于该状况,该问题可以类似于对于热催化器
    的解决方案来对待。

    加热装置、尤其热催化器原则上可布置在排气道外部,这意味着,
    即该热催化器不被废气绕流然而,这相对快速地导致该
    加热装置、尤其热催化器的冷却。因此,更有意义的是,加热装置、
    尤其热催化器这样布置在排气道中,即它至少部分地被废气绕流,由
    此减少到环境处的热损失。

    尤其可能的是,利用NO氧化催化器包围作为热催化器的例如HC
    氧化催化器。此外,可能的是,对于NO氧化催化器和作为热催化器
    的例如HC氧化催化器使用共同的基层,该基层在不同的区域中具有
    不同的催化覆层。通过在流动技术上在基层上游安装如导板和/或间
    壁,确保在再生阶段期间没有碳氢化合物在带有NO氧化覆层的区域
    上出现。

    此外,可想到的是加热装置、尤其热催化器和NO氧化催化器安
    置在共同的壳体中。

    为了进一步改进系统,此外可能的是,配备附加地带有NO氧化
    活性的、优选地构造成HC氧化催化器的热催化器,由此,提高在非
    再生操作中的NO2成分并且因此颗粒的氧化借助于被动的再生而改
    善。由此实现,延长在主动的温度提升之间的间隔。与纯粹的NO氧
    化催化器相比,在此热催化器应实施成更加热稳定。这通常导致与纯
    粹的NO氧化催化器相比更低的NO氧化活性,如这之前已提及的那
    样。

    为了尤其在应用HC氧化催化器作为热催化器的情况下避免在颗
    粒过滤器下游的高的碳氢化合物浓度,该颗粒过滤器可设有用于氧化
    碳氢化合物的催化器?;箍上氲酱刑记饣衔镅趸钚缘?、安装或
    者布置在颗粒过滤器上游和/或下游的催化器。作为活性元件,可考虑
    其它的钒氧化物(Vanadiumoxid)、铈(Cer)、沸石或铂金属族
    (Platinmetallgruppe)的元素。

    与此相对,不仅对于NO氧化催化器而且对于HC氧化催化器,
    作为活性元件主要可考虑铂金属族的金属,然而它们的成分不同:为
    了改善HC氧化催化器的热稳定性,例如该HC氧化催化器的钯含量
    高于NO氧化催化器的钯含量。对于HC氧化催化器,原则上作为活
    性元件还可考虑铈。

    这两个催化器类型的活性例如可通过应用沸石附加地提高。

    通过提高NO2供应,可进一步可选择地改善再生。这可通过提高
    NOx未处理排放(NOx-Rohemission)而实现。这通过改变发动机的操作
    参数如喷射压力、废气再循环率、喷射开始、喷射的次数、吸入调节
    阀位置(Saugdrosselstellung)等而实现。通过更高的NOx供应,形成在
    NO氧化催化器处的NO2量同时提高。另一可能性在于,通过改进在
    NO氧化催化器处的NO氧化来提高所形成的NO2量。这通常通过提
    高停留时间、尤其通过减少引导通过催化器的废气量、和/或通过提高
    NO氧化催化器的温度而实现。为了实现该情况,此外可应用上文已
    经描述的用于提高NOx未处理排放的措施。

    为了除颗粒外还减小氮氧化物的排放,可在排气道或者排气系中
    附加地设置有用于NOx还原的催化器,例如至少一个NOx存储催化
    器(Speicherkatalysator)和/或至少一个SCR催化器。NOx存储催化器可
    布置在氧化催化器下游和/或颗粒过滤器下游,而对于SCR催化器还
    可想到定位在氧化催化器上游。对于NOx存储催化器,优选地使用铂
    和/或钡和/或钙作为活性元件。与此相对,对于SCR催化器,应用钨
    氧化稳定的(wolframoxidstabilisiert)五氧化二钒(Vanadiumpentoxid)、优
    选地二氧化钛基(Titandioxidbasis)或铁沸石(Eisenzeolith)或铜沸石
    (Kupferzeolith)或钴沸石(Kobaltzeolith)或二氧化锆(Zirkonoxid)是有意
    义的。

    用于减少氮氧化物和颗粒的这种系统的结构空间可通过以下方
    式减小,即,至少一个颗粒过滤器和至少一个SCR催化器和/或至少
    一个Nox阻断催化器(NOx-Sperrkatalysator)形成结构单元,其中,颗
    粒过滤器可设有SCR催化器覆层和/或NOx存储催化器覆层。

    综上所述,因此可确定的是,利用根据本发明的解决方案,在其
    中主动的和被动的颗粒过滤器再生至少暂时组合,可获得下列优点:
    因此可主动影响系统的再生能力。另外,可这样进行调节,即关于碳
    烟氧化的最大的再生工作借助于在上游的NO氧化催化器处形成的
    NO2进行,也就是说,当再生工作借助于NO2而不足够时,那么才添
    加还原剂或燃料,使得燃料消耗相对于纯粹的主动的颗粒过滤器再生
    显著减少。另外,利用根据本发明的解决方案,颗粒过滤器、尤其柴
    油机颗粒过滤器以及可能在下游的废气后处理元件的热负荷明显更
    小。另一显著的优点是,再生可以相当均匀地进行,由此,颗粒过滤
    器的所谓的碳烟穴(Ruβnest)和穿透式燃烧(Durchbrand)的风险可降低。
    另一显著的优点可在于,铂需求和由此用于制造废气后处理系统的成
    本明显低于纯粹的HCI再生系统(碳氢化合物注射(Hydrocarbon?
    injection)),这意味着纯粹的主动的再生系统存在,这是因为必须氧化
    较小量的碳氢化合物,而氧化在主动的再生期间形成的一氧化碳不是
    必要的。并且,与纯粹的主动的颗粒过滤器再生相比,由于所引起的
    (treibend)较小的温差而使到环境处的热损失更少,由此,用于绝缘和
    材料等费用必然更少。

    附图说明

    下面根据附图进一步解释本发明的许多实施例。

    其中:

    图1示意性显示了这样的图表,其示例性显示了通过温度的提高,
    碳烟氧化的改善;

    图2示意性显示了这样的图表,其示例性显示了通过NO2供应和
    温度的提高,碳烟氧化的改善;

    图3显示了在颗粒过滤器上游的NO氧化催化器和实施成HC氧
    化催化器的热催化器的平行布置的第一实施形式;

    图4示意性显示了在颗粒过滤器上游的NO氧化催化器和构造成
    HC氧化催化器的热催化器的平行布置的替代的实施形式;

    图5示意性显示了用于使布置在内燃机的排气道中的、带有在颗
    粒过滤器上游的NO氧化催化器和HC氧化催化器的串联布置的颗粒
    过滤器再生的根据本发明的装置的另一替代的实施形式;以及

    图6示意性显示了对于图5的替代的实施形式,在其中代替热催
    化器而使用燃烧器。

    具体实施方式

    在图3中显示了第一示例性的根据本发明的实施形式,在其中在
    这里未示出的内燃机尤其柴油内燃机的排气道1中,废气流2借助于
    输送管路3引导到NO氧化催化器4。从该NO氧化催化器4,排出管
    路5引导到颗粒过滤器6。

    在NO氧化催化器4上游,分支管路7从输送管路3分岔并且在
    NO氧化催化器4下游通入到排出管路5中。

    在该分支管路7中,布置有作为加热装置的HC氧化催化器8。
    另外,在分支管路7中在HC氧化催化器8上游布置有喷嘴9,借助
    于喷嘴9可将燃料10作为还原剂在HC氧化催化器8上游喷入到分支
    管路7中。

    出于该原因,喷嘴9为配量装置11的组成部分,配量装置11除
    喷嘴9外也还具有燃料储存器12和控制或调节配量的控制和/或调节
    装置13。

    可选地在分支管路7中在喷嘴9上游布置有关断装置
    (Absperrorgan)14,关断装置14同样利用电子控制单元(但是这里没有
    示出)能够接通,以便在预定的时间从废气流2中分出限定的废气量,
    使得第一废气流2′流动通过NO氧化催化器4以及第二废气流2″流动
    通过分支管路7。然后,这两个废气流在NO氧化催化器4下游和在
    HC氧化催化器8上游再次汇合,并且作为废气流2″′输送给颗粒过滤
    器6。

    如在图3中仅示意性示出的那样,NO氧化催化器4设计和尺寸
    定得比HC氧化催化器8明显更大,这由以下原因引起,即颗粒过滤
    器再生基本上应执行为基于NO2的颗粒过滤器再生,也就是说,借助
    于在NO氧化催化器4中形成的NO2。仅对于以下状况,即在NO氧
    化催化器4中或在其处形成的NO2的再生工作应不够,借助于控制和
    /或调节装置13相应进行控制或调节地通过喷嘴9配量燃料10到分支
    管路7中。同时,通过相应操纵关断装置14,相应的废气质量流作为
    第二废气流2″被引导通过分支管路7,以便向HC氧化催化器8供给
    添加有碳氢化合物的废气流,由此,在HC氧化催化器中发生放热反
    应,该放热反应产生热的第二废气流2″,其在NO氧化催化器4下游
    与第一废气流2′相混合,使得该如之前一样添加有NO2的第一废气流
    2′提高到更高的温度水平上,由此,在颗粒过滤器6中基于NO2的碳
    烟氧化以最优的方式进行,如示意性地在图1中所示出的那样。在此,
    以15表示表征100%转换的理想线,表明在此处每供给一克NO2有
    0.13g碳被氧化。如果目前由电子控制单元检测到NO2再生工作在下
    部的温度区域16中不再提供令人满意的再生结果并且/或者颗粒过滤
    器的负荷度上升超过预定的限度,则通过之前描述的措施将温度水平
    提高到上部的温度区域17上,以便再次更加有效地和最佳地形成碳
    烟烧尽。在此,由于主动的和被动的再生可能性的根据本发明的组合,
    例如足够将引导至颗粒过滤器6的废气流提高到优选地处于370℃至
    400℃的区域中的温度水平上。通过在图2中显示的NO2水平的附加
    的提高,通过已经在上文描述的提高NOx未处理排放和/或改善NO氧
    化催化器的NO氧化活性,借助于内燃机和/或NO氧化催化器的所改
    变的操作参数,与纯粹提高废气温度相比可附加地改善再生能力。

    颗粒过滤器的NO2量和/或再生能力和/或负荷度的确定例如可通
    过数学模型和/或特性曲线和/或通过废气传感器(尤其压力传感器、
    NO2传感器、NOx传感器、温度传感器)和/或用于确定颗粒量或者碳
    烟量的传感器来求得。

    上述内容以类似的方式适用于根据图4的替代的设计方案,在其
    中,与根据图3的设计方案不同,NO氧化催化器4和HC氧化催化
    器8这样进行并联联接,即形成热催化器或者加热装置的HC氧化催
    化器8在此由NO氧化催化器而至少局部地包围。由此,与HC氧化
    催化器8在其单独的布置中的情况相比,更好地避免HC氧化催化器
    8的冷却。在此,燃料10的配量以对根据图3的实施形式类似的方式
    仅朝向HC氧化催化器8而实现。为了分配废气流一方面通过NO氧
    化催化器4而另一方面通过HC氧化催化器8,这里还可再次设置有
    流动引导元件,例如在图3中仅示意性示出的引导元件18。另外,在
    该引导元件18的区域中还可设置有关断装置,使得至HC氧化催化器
    8的废气流的量或者通常来说流量被控制或者调节,如其之前结合关
    断装置14和分支管路7所已经描述的那样。

    通过应用引导元件还可能的是,NO氧化催化器4和HC氧化催
    化器8安装在共同的催化器基层上。在此,在再生期间作用有来自供
    给单元(这里示例性地实施成喷嘴9)的碳氢化合物的区域尤其被覆层
    地构造成HC氧化催化器8,然而剩余的区域尤其被覆层地实施成NO
    氧化催化器4。通常,不同的区域通过横截面、即横向于流动方向地
    相区分。

    此外,在图4中还仅纯粹示意性地显示同样布置在排气道1中的
    NOx还原催化器21,其例如构造成NOx存储催化器或SCR催化器。

    此外,工作原理和方法实施(Verfahrensführung)对应于结合图1至
    3所已经描述的内容。

    在图5中仅显示这样的实施形式,在其中,NO氧化催化器4和
    HC氧化催化器8不平行地联接,而是串联布置。这具体意味着,HC
    氧化催化器8布置在NO氧化催化器4下游和另外在颗粒过滤器6上
    游。作为还原剂的燃料10的配量那么这里同样再次这样实现,即通
    过配量实现在NO氧化催化器4下游和在HC氧化催化器8上游,该
    燃料不能到达NO氧化催化器4中。此外,方法实施和工作原理对应
    于之前已经结合图1至4所详细描述的内容。因此这里主要差别在于,
    废气流2与根据图3和4的设计方案相比不分岔或者分开,而是全部
    的废气流2首先流过NO氧化催化器4,紧接着流过HC氧化催化器8
    以及继续紧接着流过颗粒过滤器6。

    在图6中仅显示对于图5的替代的设计方案,在其中代替HC氧
    化催化器8,使用利用燃料操作的燃烧器19作为加热装置。这样的燃
    烧器应用可以尤其还结合之前提到的实施形式、尤其随时结合根据图
    3的实施形式。此外,图6的结构对应于图5的结构,使得为了避免
    重复而参考之前完成的实施方案。

    在全部的实施形式中,因此废气流或部分废气流被引导通过加热
    装置。然而,如之前已经所描述的那样,由此待获得的加热功率通过
    存在的氧气量而受限。为了避免该状况,可选择地,在达到一定的预
    定的温度和/或预定的时间之后和/或在低于预定的λ或氧气值时,可
    给待加热的废气流输送新鲜空气,例如在增压空气侧分岔的新鲜空气
    流。新鲜空气供给20在图3、5和6中仅极其示意性地通过箭头示
    出。

    关于本文
    本文标题:用于使布置在内燃机的排气道中的颗粒过滤器再生的装置和方法.pdf
    链接地址://www.4mum.com.cn/p-5860031.html
    关于我们 - 网站声明 - 网站地图 - 资源地图 - 友情链接 - 网站客服 - 联系我们

    [email protected] 2017-2018 www.4mum.com.cn网站版权所有
    经营许可证编号:粤ICP备17046363号-1 
     


    收起
    展开
  • 四川郎酒股份有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度环保奖 2019-05-13
  • 银保监会新规剑指大企业多头融资和过度融资 2019-05-12
  • 韩国再提4国联合申办世界杯 中国网友无视:我们自己来 2019-05-11
  • 中国人为什么一定要买房? 2019-05-11
  • 十九大精神进校园:风正扬帆当有为 勇做时代弄潮儿 2019-05-10
  • 粽叶飘香幸福邻里——廊坊市举办“我们的节日·端午”主题活动 2019-05-09
  • 太原设禁鸣路段 设备在测试中 2019-05-09
  • 拜耳医药保健有限公司获第十二届人民企业社会责任奖年度企业奖 2019-05-08
  • “港独”没出路!“梁天琦们”该醒醒了 2019-05-07
  • 陈卫平:中国文化内涵包含三方面 文化复兴表现在其中 2019-05-06
  • 人民日报客户端辟谣:“合成军装照”产品请放心使用 2019-05-05
  • 【十九大·理论新视野】为什么要“建设现代化经济体系”?   2019-05-04
  • 聚焦2017年乌鲁木齐市老城区改造提升工程 2019-05-04
  • 【专家谈】上合组织——构建区域命运共同体的有力实践者 2019-05-03
  • 【华商侃车NO.192】 亲!楼市火爆,别忘了买车位啊! 2019-05-03
  • 在微信群赌博输了怎么办 bwin博公司官网 福彩3d稳赚不赔的方法 500彩票极速快三页面 七星彩三码定位准吗 北京11选5 温室大棚种什么能赚钱 pk10app计划 AG日本武士 双面盘玩法技巧 浙江11选5走式图 户外拓展公司赚钱 福建快三官网 AG水上乐园基本走势图 重庆时时采彩龙虎计划软件 北京11选5技巧大全