[发明专利]用于再生排气过滤器的设备和方法

说明书

技术领域

本发明的示例性实施例涉及用于内燃机的排气处理系统，且更具体地涉及用于再生排气颗粒过滤器的有效系统。

背景技术

从内燃机排放的排气是不均匀混合物，其包含气体排放物（如一氧化碳（CO）、未燃烃（HC）和氮氧化物(NO_X)）以及组成颗粒物质的凝相材料（液态和固态）。催化剂组分，通常布置在设置于内燃机排气系统中的催化剂载体或者基底上，提供用于将这些排气组分的某些或全部转化为未管制的排气组分。例如，内燃机的排气系统可包括以下中的一种或多种：含有用于还原CO和发动机排出的HC的氧化催化剂（OC）的贵金属；用于还原NO_X的选择性催化还原催化剂（SCR）；以及用于去除颗粒物质的颗粒过滤器装置（PF）。

用于高水平的减少颗粒物质的排气处理技术，PF可以使用多种已知排气过滤器结构中的一种，其在从排气中去除颗粒物质方面已经展现了有效性。这种排气过滤器结构可包括但不限于：陶瓷蜂窝壁流式过滤器、缠绕或者填充纤维的过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等等。陶瓷壁流式过滤器在机动车应用中已经广为接受。

排气过滤器是一种用于从排气去除颗粒的物理结构，因此，排气过滤器中过滤的颗粒的积聚将具有增加内燃机经历的排气系统背压的影响。为了解决由于排气过滤器中排气颗粒积聚所造成的背压增加，PF被定期地清洗或者再生。车辆应用中的PF再生通常为自动的，且基于由发动机和排气系统传感器产生的信号被发动机或者其它合适控制器所控制。所述再生事件包括通常通过加热发动机排气而将PF过滤器的温度增加至通常处于或高于600℃的水平以燃烧所积聚的颗粒。

一种用于产生排气系统所要求的排气温度以再生PF的方法是，将未燃HC输送至设置在PF上游的氧化催化剂装置中。HC可以通过直接向排气系统喷射燃料而输送到排气系统，或者可以通过给内燃机“过量燃料供应”使得未燃HC在排气中离开发动机而实现。HC在氧化催化剂装置中以放热反应被氧化，所述放热反应升高排气的温度。被加热的排气向下游行进到PF且燃烧颗粒积聚物。

该再生方法的缺陷在于：通常期望将NO_X还原装置定位在排气系统内PF上游的位置，以便保护所述装置不受PF再生引起的高温偏移的影响。类似地，期望将NO_X还原装置定位在OC的下游以保护敏感性SCR催化剂不受HC吸附损害。如果OC用于加热排气，如所述那样，那么在PF再生期间，由于OC中HC氧化产生的高温，在NO_X还原装置内的NO_X还原可能显著地减少。此外，NO_X还原装置的热降级可能更明显，从而导致催化剂快速老化且低于所需耐用性。

发明内容

在本发明的一个示例性实施例中，一种用于内燃机的排气处理系统包括排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理系统的多个装置之间传送排气。烃喷射器被连接到排气管道且与其中的排气流体连通，以便将烃传输给其并形成排气和烃混合物。选择性催化还原装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通，且配置成接收并混合排气和烃混合物并还原排气中的NO_X组分。氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通，且配置成氧化排气和烃混合物以升高排气温度。颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，且与排气管道流体连通并位于第二氧化催化剂装置下游，用于接收已加热排气且燃烧排气过滤器中收集的碳和颗粒。