[发明专利]用于从内燃机排气流中分离出微粒的微粒分离器尤其是微粒过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的用于从内燃机 (Brennkraftmaschine)排气流(Abgasstrom)中分离出微粒的微粒分离器 (Partikelabscheider)，尤其是微粒过滤器(Partikelfilter)。

背景技术

本发明所述的微粒分离器一方面指其流动通道直径显著大于存在的最大排 气微粒直径的微粒分离器。另一方面通常也指称作微粒过滤器的微粒分离器， 其流动通道直径在排气流微粒直径范围之内，和/或其中排气流流经过滤介质。 由于存在这种差异，微粒过滤器面临堵塞风险，这随着分离出来的炭黑量逐渐 增多，提高排气背压，并且降低发动机功率(Motorleistung)。使微粒过滤器再生 的已知可能方法是将在此分离出来的含碳炭黑氧化。为此需将排气温度主动升 高到超过550℃，从而可以被废气中所含的剩余氧氧化。将大量碳氢化合物加 入到废气之中，通过安装在微粒过滤器前面的催化器(Katalysator)将其氧化，从 而提高排气温度。反应放热引起所需的温度上升，其在过滤器入口处使得分离 出来的炭黑发生氧化反应，反应式如下：

C+O₂-＞CO₂

这一反应过程也是放热的，因此会进一步加热废气，使得排气温度朝向过 滤器出口不断升高。由于必须主动触发再生，因此被人们称作主动过滤器再生。

EP 0341832A2公开了另一种微粒过滤器再生可能方法。在安装于微粒过 滤器上游的氧化催化器中利用同样所含的剩余氧将废气中所含的一氧化氮 (NO)氧化成为二氧化氮(NO₂)。二氧化氮又在微粒过滤器中与碳微粒进行反 应生成CO、CO₂、N₂和NO。这里所涉及的是所谓的被动式再生。

为了进一步提高炭黑燃尽度，实践中给微粒过滤器增加用来氧化一氧化氮 的的催化涂层。所涉及的通常是含有铂的催化剂。这种方法的缺点在于：微粒 过滤器上形成的二氧化氮仅可对一氧化氮氧化催化活性层下游分离出来的微粒 进行氧化，也就是在过滤介质内部进行氧化。而与此不同，当在过滤器表面以 及因而在催化活性层上形成由分离出来的微粒所构成的层(称作滤饼)时，使 得一氧化氮氧化催化剂处在滤饼下游，从而无法利用施加在微粒过滤器上的一 氧化氮氧化催化剂所产生的二氧化氮来氧化这里分离出来的炭黑微粒。正是出 于这些原因，尽管在微粒过滤器上的催化涂层，也无法在微粒过滤器上游免去 使用一氧化氮氧化催化器，因此总体而言结构体积比较大。

此外广为人知的还有使用例如铁和/或铈的将燃点(Zündtemperature)降低到 大约350℃的添加剂来再生微粒过滤器。

上述所有方法或系统的共同之处在于：如果无法完全氧化微粒过滤器中沉 积的碳，碳含量和从而排气背压将持续增加。如果达到某一临界质量，可能会 在排气温度很高的情况下造成碳的不受控制地点燃，从而与氧反应发生爆燃。 这会导致温度升高到至多1200℃，多数情况下会损坏微粒过滤器。与之前结合 主动式再生所描述的情况一样，最高温度通常在过滤器出口处。

可以通过使用比较耐热的材料(如碳化硅或钛酸铝)替代通常所使用的堇 青石，尽可能避免造成损伤。但这些耐高温材料难以加工、非常昂贵，且重量 也大于常用的材料。这些耐高温材料的另一个缺点是其热容通常高于例如堇青 石的热容。这会导致温度峰因为蓄热容量较高而被 削平。这对于主动式过滤器再生而言尤其不利，因为必须提供更多的热量，才 能尽管蓄热性能高的过滤器基材的缓冲作用在过滤器 入口处达到燃点。

发明内容

鉴于以上所述的现有技术，本发明的目的在于：提供具有高的热稳定性的 微粒分离器，尤其是微粒过滤器，特别是藉此能够可靠避免过度加热排气流， 从而避免伴随着的在排气流流动方向中在微粒分离器后端区域内分离出来的炭 黑失控点燃。

利用权利要求1所述的特征即可实现这一目的。从属权利要求所述内容均 为有益改进实施方式。