[发明专利]热增强器和碳氢化合物定量加料器

说明书

相关申请

本申请要求美国专利申请第12/639,2883号的优先权，该美国专利申请提交于2009年12月16日。

技术领域

本发明涉及一种用于车辆排气系统的热增强器，更特别地，涉及一种带有碳氢化合物定量加料器的将废气温度升高以对颗粒过滤器进行再生的热增强器。

背景技术

热增强器（TE）提升废气的排气温度以激活催化器。柴油颗粒过滤器（DPF）从由柴油发动机的操作而产生的废气中移除煤烟颗粒（soot）和其他颗粒物质。该DPF久而久之会变为阻塞，这降低了发动机的操作效率。DPF需要被再生以烧掉所捕集的颗粒物质。在一些特定的应用中，TE不能够将废气温度提升至可以允许用于清除DPF的有效再生的水平。

发明内容

一种热增强器（TE）——例如燃料燃烧式燃烧器，其使用定量加料器以将碳氢化合物注入到由柴油发动机产生的废气中以便升高废气温度。

在一个例子中，催化器定位在热增强器的下游并且定量加料器出于多种目的将碳氢化合物注入到热增强器中。一个目的是维持废气温度使得催化器处于激活状态。另一个目的是将废气温度升高至使得柴油颗粒过滤器（DPF）能够被再生的水平。

在一个例子中，热增强器包括燃料燃烧式局部范围（partial range）燃烧器，其用来点燃废气以将废气温度升高至期望的温度水平。控制器以多个操作模式之一操作该燃料燃烧式燃烧器以控制废气温度。

在一个例子中，多个操作模式至少包括：仅仅包括燃烧器模式的第一模式；包括燃烧器及定量加料器模式的第二模式；以及仅仅包括定量加料器模式的第三模式。控制器以所述第一模式操作以启动燃料燃烧式燃烧器直到实现催化器的燃起温度。在催化器达到燃起温度之后，控制器以燃料燃烧式燃烧器被启动并且定量加料器将碳氢化合物添加至废气的第二模式操作，直到实现目标温度、排气温度超过燃烧器操作温度、或者燃料燃烧式燃烧器达到富油极限（rich limit）。只要催化器保持激活并且碳氢化合物不在所述催化器的下游延续，则控制器就以定量加料器将碳氢化合物添加至废气的第三模式操作。

在一个例子中，催化器为柴油氧化催化器（DOC）、稀燃（lean）NOx（氮氧化物）催化器、或稀燃NOx捕集器。

本发明的这些和其他的特征可以从以下说明书和附图中得到最好地理解，以下是其简要说明。

附图说明

图1为结合有本发明的车辆排气系统的示意图。

具体实施方式

车辆排气系统10包括至少一个捕集颗粒物质的排气部件，例如柴油颗粒过滤器（DPF）12。DPF 12从由柴油发动机14的操作产生的废气中移除煤烟颗粒和其他类型的颗粒材料。当废气温度高得合适时，积聚的煤烟颗粒通过与来自发动机14的二氧化氮的反应连续地被移除。燃料燃烧式局部范围燃烧器16产生热，使得当废气温度不是充分地足够高时，DPF 12中的被捕集的颗粒物质能够在再生循环中被烧掉。

排气系统10还包括催化器18。在一个例子中，催化器为柴油氧化催化器（DOC）、稀燃NOx（氮氧化物）催化器或稀燃NOx捕集器。二氧化氮通过催化器18的催化反应从由发动机14生成的一氧化氮中产生，催化器18在DPF 12的上游。DPF 12和催化器18能够包括在共用的壳体结构内，或者能够形成为单独的部件。

燃料燃烧式燃烧器包括热增强器（TE）20，该热增强器包括在排气系统10中，以将催化器18升高到该催化器18激活的燃起温度。TE 20还增加废气温度以在低的废气温度操作状态下再生DPF 12。TE 20也能够与催化器18和DPF 12布置在共用的壳体中，或者能够是单独的结构。

定量加料器22包括在TE 20中以添加碳氢化合物HC到废气。定量加料器22引入碳氢化合物HC以利用催化器18进行反应并燃烧以增加DPF 12处的温度以用于再生目的。一个喷嘴被使用以激活催化器以及引入HC以用于再生目的。第二喷嘴能够被使用来附加地供应HC；然而，使用单个喷嘴从成本和组装的角度看提供更有益的构造。

然而，如果温度对于再生仍然不够高，则燃料燃烧式局部范围燃烧器16操作以点燃废气来将废气温度升高以再生DPF 12。在一个例子中，燃料燃烧局部范围燃烧器16在热增强器20内主动地操作以增加温度。点燃器30——例如电极——点燃经由定量加料器22提供的废气/碳氢化合物混合物以提升废气温度。