專利名稱：用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣過(guò)濾系統(tǒng)再生的再生液的后噴射方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及微粒過(guò)濾器的范圍，更具體地涉及一種在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣過(guò)濾裝置上游的烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射以重生該過(guò)濾的方法。
而且，本發(fā)明還涉及該噴射裝置的管理，就燃燒而言，其目的是將空氣和烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)的均勻混合物噴射到過(guò)濾系統(tǒng)上游的氧化催化器上，以增加尾氣的溫度。高的溫度水平對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的并且累積在過(guò)濾系統(tǒng)中的碳微粒的氧化和燃燒是必要的，可以防止它們堆積、使再生終止，這是根據(jù)本發(fā)明的方法的目的。
背景技術(shù)：
除了油耗越來(lái)越低的新型發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展外，也做出了特別的努力發(fā)展新型排氣系統(tǒng)，以減少未燃燒的污染氣體和固體微粒的排放。所以汽車生產(chǎn)商使用了催化轉(zhuǎn)化器或催化器，通常由不銹鋼室、熱絕緣和充滿如鉑和銠的貴金屬的襯底架組成。最重要的，這些催化劑有可能使多環(huán)烴和CO的排放減少大概90％。但是，對(duì)固體微粒的排放并沒(méi)有作用。所以，尤其是對(duì)產(chǎn)生大量固體微粒的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)講，這些催化器并不能明顯改善空氣質(zhì)量。
也出現(xiàn)了可以限制車輛的污染微粒排放的其它方法。其中一種就是微粒過(guò)濾器。該過(guò)濾器使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的微粒的總重量減少90％以上。
但是，該微粒過(guò)濾器需要再生，以燃燒捕獲到的微粒。通常用組成微粒過(guò)濾器一部分的濾筒捕獲微粒。為了耐高溫，該筒可以由堇青石、石英或碳化硅的多孔滲水材料的主體組成，通常位于蜂窩結(jié)構(gòu)中，以具有最大的過(guò)濾表面積。
操作這些微粒過(guò)濾器的主要困難在于控制過(guò)濾筒吸收微粒的氧化和燃燒狀態(tài)。事實(shí)上，在市內(nèi)行駛的狀態(tài)下，通過(guò)尾氣所達(dá)到的溫度并不足以使它們?nèi)紵?，也不足以明顯限制過(guò)濾器的堵塞，因此也就限制了它的再生。在沒(méi)有化學(xué)輔助劑的情況下，只有在500℃以上，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中柴油燃燒產(chǎn)生的碳微粒才會(huì)開(kāi)始明顯氧化。實(shí)際上，在市內(nèi)行駛的狀態(tài)下，絕對(duì)不會(huì)達(dá)到這個(gè)溫度。
因此，有必要采取一個(gè)化學(xué)方法除去這些微粒，用各種技術(shù)來(lái)使它們?nèi)紵?br> 第一種技術(shù)是在過(guò)濾器上游安放一個(gè)催化器，以將一氧化氮(NO)氧化為二氧化氮(NO2)，而后者具有從250℃開(kāi)始促進(jìn)碳微粒燃燒的特性。但是，該方法需要使用硫含量低于50ppm(百萬(wàn)分之一)的柴油，以保持足夠的NO到NO2的轉(zhuǎn)化效率。
稱為“持續(xù)再生捕獲”(C.R.T)的技術(shù)結(jié)合了微粒過(guò)濾器和NO氧化催化劑的效果。但是為了保證過(guò)濾器的正常使用，這種系統(tǒng)需要經(jīng)常再生，以限制通過(guò)過(guò)濾器的壓力差，從而消除再生失控和散發(fā)熱量的風(fēng)險(xiǎn)。
在相反的情況下，當(dāng)過(guò)量的碳微粒聚集堵塞過(guò)濾器時(shí)，會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的反應(yīng)。這些反應(yīng)是大量微粒的非常迅速的燃燒，通常會(huì)由于局部達(dá)到非常高的溫度，產(chǎn)生熱沖擊而引起過(guò)濾器的破壞。
其它技術(shù)將有機(jī)金屬添加劑加到柴油中，如鈰、鐵、鍶、鈣等。這些技術(shù)用來(lái)得到的效果與NO2所得到的效果相似，其在370℃附近促進(jìn)碳材料的燃燒。
這些技術(shù)的第一個(gè)缺點(diǎn)是受到所使用的添加劑的價(jià)格的限制。
另一個(gè)主要的缺點(diǎn)是必須提供輔助裝置以導(dǎo)入添加劑。
這些技術(shù)還有一個(gè)缺點(diǎn)是由于碳材料中的添加劑會(huì)更快地使過(guò)濾媒介堵塞，所以，如果在操作中達(dá)到的溫度不夠高，就更容易堵塞過(guò)濾器，而引起一些反應(yīng)。
正在試驗(yàn)的其它技術(shù)包括基于供熱設(shè)備的裝置，如燃燒器，電阻等。只有在壓力差增加，表示出筒開(kāi)始堵塞時(shí)才使用這些供熱設(shè)備。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行，也就是存在高尾氣流時(shí)，使用這樣的再生(regeneration)裝置。這樣的裝置需要相當(dāng)大的熱源，以同時(shí)將尾氣和碳微粒物質(zhì)加熱到適當(dāng)?shù)臏囟取?br> 在近來(lái)所謂的通用鐵路柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上，已經(jīng)使用了柴油后噴射技術(shù)，以升高尾氣的溫度，因此明顯改善了過(guò)濾器上累積碳微粒的氧化和燃燒。這種方法在排氣閥打開(kāi)時(shí)利用電磁閥的定向噴射技術(shù)，有效地將新的柴油噴射進(jìn)燃燒室中，從而得到尾氣與氧化催化器上完全氧化的柴油的均勻混合物，其中該氧化催化器位于發(fā)動(dòng)機(jī)出口及微粒過(guò)濾器之間。
還知道一種柴油和/或醇類的再生液的后噴射方法，用于在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中位于燃燒催化劑器下游的過(guò)濾設(shè)備的再生。在下面的專利申請(qǐng)和專利中對(duì)這些方法有詳細(xì)的描述US5207990B、EP1158143A、US6023930B、JP07119444A和US5522218B。
這些已知的方法具有共同的特征，一方面不能提供最佳的、安全的和經(jīng)濟(jì)的過(guò)濾設(shè)備再生，另一方面，不能提供令人滿意的解決熱損壞和再生液的焦化的技術(shù)問(wèn)題的方法，特別是關(guān)于柴油、尤其是后噴射設(shè)備的噴嘴高度的解決方法。因此排氣集管的熱量會(huì)迅速損壞后噴射噴嘴，所以是不可靠的、無(wú)效的。

發(fā)明內(nèi)容
在這樣的技術(shù)前提下，本發(fā)明的目的是提供一種用于所有柴油、允許過(guò)濾裝置再生的烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射的方法，克服各種現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，只要需要，就可以通過(guò)將尾氣的溫度升高到合適的氧化溫度來(lái)處理柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的碳微粒和煤煙。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射的方法，能夠避免在過(guò)濾裝置中微粒累積的危險(xiǎn)及因此產(chǎn)生的任何不能控制的再生的危險(xiǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射的方法，其不存在熱損壞和再生液焦化的技術(shù)問(wèn)題，特別是關(guān)于柴油、尤其是后噴射設(shè)備的噴嘴高度的技術(shù)問(wèn)題。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種烴類、醇類和/或還原型再液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射的方法，不會(huì)使耗油量明顯增加，通常，也不會(huì)對(duì)使用者產(chǎn)生附加的費(fèi)用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射的方法，不會(huì)削弱發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，特別是不會(huì)由于尾氣產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)上的背壓及過(guò)濾器堵塞產(chǎn)生的壓力差而削弱發(fā)動(dòng)機(jī)性能。
本發(fā)明的最后一個(gè)目的是提供一種允許使用根據(jù)本發(fā)明的烴類、醇類和/或還原型再生液體(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)后噴射的方法的過(guò)濾裝置。
主要涉及再生液，尤其是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣的裝過(guò)濾置再生的后噴射的方法的本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)這些目的和其它目的，該方法是在將微粒送到氧化催化器后，累積在所述過(guò)濾裝置的過(guò)濾設(shè)備上的類型。
根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于-再生液包括至少一種烴和/或至少一種還原劑，-該后噴射基本上是在催化器上游噴射，使用后噴射方法*一方面，是再生液，*另一方面，是至少一種氣流，最好是壓縮空氣。
該再生液和氣流一起形成一種能夠?qū)⒃偕簢娚涞轿矚庵胁⑶沂顾鼈儨囟壬叩臍忪F劑，以提高上述微粒的氧化率，并因此有助于過(guò)濾裝置的再生。
根據(jù)本發(fā)明的方法有助于得到質(zhì)量?jī)?yōu)良的氣霧劑，及尾氣微粒過(guò)濾器的非常良好的再生的指示劑。
在該柴油后噴射方法中，利用位于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣出口、氧化催化器的上游的一個(gè)裝置，該裝置的下游定位于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的碳微粒的過(guò)濾器的設(shè)備上。在該方法中，通過(guò)剩余的氧氣與尾氣中的一氧化氮反應(yīng)使過(guò)濾器設(shè)備上累積的微粒燃燒。
根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選的配置，再生液的后噴射流及氣流(最好是壓縮空氣)的后噴射流從幾乎同心的孔中噴出。
根據(jù)本發(fā)明的另一種優(yōu)選的配置，一部分氣流(最好是壓縮空氣)與再生液通過(guò)同一個(gè)的噴嘴，到達(dá)后噴射孔。
為了進(jìn)一步提高后噴射氣霧劑的質(zhì)量，根據(jù)本發(fā)明，在后噴射前將部分氣流與再生液混合。
本發(fā)明的配置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在再生液的后噴射暫停通過(guò)噴嘴后及在必需要沖洗所述噴嘴期間，減少氣流(最好是壓縮空氣)流經(jīng)該噴嘴向后噴射噴嘴堵塞的危險(xiǎn)。
為了焦化和熱損壞的問(wèn)題盡可能少地發(fā)生，進(jìn)行配置，使當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，至少部分后噴射設(shè)備的溫度保持在120℃或更低，最好是100℃。
為了達(dá)到該目的，至少部分后噴射設(shè)備與尾氣流經(jīng)的管道保持距離。
優(yōu)選的，選擇再生液*從包括精煉油產(chǎn)品(最好是汽油和柴油)的烴族選擇，*從醇族(最好是甲醇)選擇，*從還原劑族(最好是脲和含氨溶液)選擇，*及以上的混合物。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該方法包括下面的基本步-測(cè)量氧化催化劑上游的溫度θm，-比較溫度θm和溫度θr，該溫度θr對(duì)應(yīng)于再生液在燃燒催化劑中完全燃燒的溫度，-如果θm等于或大于θr，則開(kāi)始再生液的后噴射。
根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例的主要特點(diǎn)，其具有以下步.用傳感器3測(cè)量過(guò)濾系統(tǒng)上游的壓力Pm，所述壓力Pm表示過(guò)濾設(shè)備5被微粒堵塞的程度，.比較上述壓力Pm和對(duì)應(yīng)于可允許的最大堵塞程度的參考?jí)毫r，.如果Pm等于或大于Pr并且如果θm等于或大于θr，則開(kāi)始柴油的后噴射。
根據(jù)本發(fā)明的方法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于應(yīng)用至少一個(gè)計(jì)算機(jī)，參考溫度θm數(shù)據(jù)及可能的壓力Pm，控制再生液的噴射，以使溫度升高到過(guò)濾裝置最佳再生所需的溫度。
根據(jù)它的另一個(gè)目的，本發(fā)明還涉及一種使用上述后噴射方法的裝置。該裝置包括至少一個(gè)排氣管、至少一個(gè)催化器及過(guò)濾設(shè)備。其優(yōu)點(diǎn)在于還包括■再生液供應(yīng)設(shè)備，■供應(yīng)加壓氣流(最好是壓縮空氣)的設(shè)備，
■與尾氣排放管連接的后噴射設(shè)備，包括☆至少一個(gè)噴射器，最好是電磁的，☆至少一個(gè)噴射器固定器，所述噴射器安放在其上，☆至少一個(gè)毛細(xì)管或噴嘴開(kāi)始于噴射器，通過(guò)催化器上游的至少一個(gè)開(kāi)口終止于至少一個(gè)排氣管，☆至少一個(gè)與供應(yīng)加壓氣流(最好是壓縮空氣)的設(shè)備連接的管道，通過(guò)至少一個(gè)開(kāi)口終止于排氣管，■至少一個(gè)安放在催化器上游的排氣管上的溫度傳感器用于測(cè)量θm，■至少一個(gè)安放在催化器上游的所述管道上的測(cè)量排氣管中的Pm的壓力傳感器，■至少一個(gè)控制后噴射的計(jì)算機(jī)，其支配再生液供應(yīng)設(shè)備、加壓氣流(最好是壓縮空氣)供應(yīng)設(shè)備、后噴射設(shè)備和溫度或壓力傳感器。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的顯著特征為.毛細(xì)管(或噴嘴)與管道是同心且同軸的，它們各自的開(kāi)口也是同心且同軸的，均終止于排氣管，.該毛細(xì)管(或噴嘴)安放在管道中。
有利地，進(jìn)行安放使至少部分后噴射設(shè)備(最好至少是噴射器)最好與排氣管保持足夠的距離以避免熱損壞，也就是，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其溫度能夠保持在120℃或更低，最好是100℃。
加壓氣流(例如壓縮空氣)對(duì)烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)的后噴射起輔助作用。毛細(xì)管(或噴嘴)/管道結(jié)合的結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于，噴射器及其支架位于.與排氣管的距離是一個(gè)點(diǎn)距離(例如，200毫米)，避免受到高溫，.在氧化催化器的上游。
尾氣過(guò)濾設(shè)備位于氧化(或燃燒)催化器的下游。在實(shí)際中，催化器和過(guò)濾設(shè)備位于一個(gè)室中，該室位于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣流過(guò)的通路上。
根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，配置加壓氣流(最好是壓縮空氣)的供應(yīng)設(shè)備，以允許氣流的入口位于噴射器的出口，在毛細(xì)管或噴嘴的前端，所以加壓氣流(最好是壓縮空氣)能夠與后噴射再生液一起在毛細(xì)管或噴嘴中流動(dòng)。
根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于，加壓氣流(最好是壓縮空氣)的供應(yīng)設(shè)備包括一個(gè)在噴射器的出口處、在毛細(xì)管或噴嘴的前端、控制加壓氣流(最好是壓縮空氣)入口的電磁閥，允許所述氣流與再生液一起流動(dòng)，其次在后噴射結(jié)束后，通過(guò)在毛細(xì)管或噴嘴中保持一段時(shí)間的加壓氣流(最好是壓縮空氣)沖洗毛細(xì)管或噴嘴。
根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的另一個(gè)特點(diǎn)，配置加壓氣流(最好是壓縮空氣)供應(yīng)設(shè)備及后噴射設(shè)備(最好是噴射器固定器)使具有至少一個(gè)校正入口，使加壓氣流(最好是壓縮空氣)與在毛細(xì)管或噴嘴入口處的再生液連續(xù)混合，以得到一種乳狀液，而且最好通過(guò)在毛細(xì)管或噴嘴中保持一段時(shí)間的所述氣流以起到?jīng)_洗作用。
有利地，再生液供應(yīng)設(shè)備與至少一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械噴射泵的供應(yīng)管連接。
最好這樣選擇再生液*從包括精煉油產(chǎn)品(最好是汽油和柴油)的烴族選擇，*從醇族(最好是甲醇)選擇，*從還原劑族(最好是脲和含氨溶液)選擇，*及以上的混合物。
明顯地，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括一個(gè)溫度傳感器和一個(gè)壓力傳感器。而且與溫度傳感器和壓力傳感器連接的計(jì)算機(jī)(或電子控制箱)將各自測(cè)量的值θm和Pm分別與參考值θr和Pr比較，當(dāng)測(cè)量值θm與Pm等于或大于參考值θr和Pr時(shí)，通過(guò)再生液供應(yīng)設(shè)備、加壓氣流(最好是壓縮空氣)供應(yīng)設(shè)備及后噴射設(shè)備將再生液后噴射進(jìn)尾氣管。
最好，溫度傳感器與壓力傳感器基本上位于尾氣管中同樣的高度。
例如，在實(shí)際中，用與汽油機(jī)所使用的類型相同的常規(guī)電磁噴射器實(shí)現(xiàn)后噴射，該噴射器位于離排氣管一定距離的噴射口上。通過(guò)在一條例如金屬管線上的毛細(xì)管將該噴射器噴射的烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)輸送到熱排氣管。將壓縮空氣輸送到該管道，以到達(dá)同心圍繞的毛細(xì)管，流進(jìn)尾氣管，正確噴射烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)?？刂圃试S再生液后噴射進(jìn)尾氣排放管的電磁閥開(kāi)/關(guān)的電子控制箱控制再生液的噴射和壓縮空氣的供應(yīng)。
最好，在噴射器固定器中，配置校正入口與空氣入口連接，與噴射端相對(duì)，以在毛細(xì)管入口處產(chǎn)生再生的空氣/液乳狀液并且允許完全霧化的再生液從出口噴射進(jìn)排氣管。


從下面結(jié)合關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的后噴射裝置與過(guò)濾系統(tǒng)一體的非限制性的附圖的描述能夠更好地理解本發(fā)明。其中圖1是一個(gè)系統(tǒng)總示意圖，包括具有氧化催化器的過(guò)濾裝置，在該組件的上游，使用再生方法的后噴射系統(tǒng)。
圖2是根據(jù)第一實(shí)施例的后噴射裝置的詳細(xì)圖。
圖3是根據(jù)第二實(shí)施例的后噴射的特點(diǎn)的詳細(xì)圖。
圖4是一個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)/微粒過(guò)濾器一體的后噴射系統(tǒng)結(jié)合體的總圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示意性地表示了根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，使用本發(fā)明的再生方法的系統(tǒng)。在該系統(tǒng)中，形成或不形成過(guò)濾裝置的一部分的微粒過(guò)濾器的各種機(jī)械元件合作以控制過(guò)濾系統(tǒng)的再生。
這樣，用傳感器2檢測(cè)到的溫度和傳感器3檢測(cè)到的壓力控制管道1中的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)噴射出的尾氣，然后送到氧化催化器4、再到過(guò)濾筒5，其整個(gè)包容在金屬室6中，用陶瓷元件7絕緣。
只要需要，計(jì)算機(jī)8就使安裝在噴射器固定器單元10上的電磁噴射器9噴射柴油，其是通過(guò)管11從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)旁路提供柴油的，通過(guò)毛細(xì)管12將柴油送到尾氣管。
毛細(xì)管12終止于在氧化催化器4的上游的、在尾氣管14中的管13的中心，以正確地噴射同心到達(dá)的、容納在電磁閥15中、由壓力調(diào)整器(未示出)供應(yīng)的空氣。
第二電磁閥16能夠凈化毛細(xì)管，防止柴油堵塞在毛細(xì)管中，防止焦化而使非常熱的尾氣管附近堵塞。
圖2所示是根據(jù)第一實(shí)施例的后噴射裝置特別是噴射器固定器的詳細(xì)圖。
計(jì)算機(jī)8利用傳感器2和3檢測(cè)的溫度及壓力并根據(jù)策略方案，從發(fā)動(dòng)機(jī)回路的11處提供柴油的電磁噴射器9中噴射柴油。在電磁噴射器出口處，毛細(xì)管12將噴射的柴油送到尾氣管1中，在14處與通過(guò)管道13同心到達(dá)的空氣一起噴射。
由壓力調(diào)整器(未示出)控制的電磁閥控制噴射空氣的比率，它與噴射器11同時(shí)打開(kāi)，以從開(kāi)始就能夠正確噴射，但是它的關(guān)閉會(huì)延遲幾秒鐘，以允許用空氣來(lái)沖洗毛細(xì)管，噴射器一關(guān)閉電磁閥16就開(kāi)始供應(yīng)空氣，截止閥17防止柴油殘留在噴射器固定器10的管道中，以進(jìn)行有效的沖洗。
圖3表示了本實(shí)施例的一個(gè)特點(diǎn)。根據(jù)該特點(diǎn)，提高了柴油噴射的質(zhì)量并且簡(jiǎn)化了該組件的結(jié)構(gòu)，由與柴油噴射器9同時(shí)打開(kāi)的一個(gè)獨(dú)立的電磁閥為噴射器固定器10提供空氣，但是象前一個(gè)實(shí)施例那樣，它的關(guān)閉會(huì)延遲幾秒鐘，由于校正空氣噴嘴18控制空氣流，所以能夠自動(dòng)沖洗毛細(xì)管。而且，在電磁閥15打開(kāi)后，該空氣流與噴射器9噴射出的柴油在室19中形成乳狀液，然后通過(guò)毛細(xì)管12送到出口，進(jìn)入尾氣管的14處。該乳狀液結(jié)束于管13的中心，在那里它遇到了由該管輸送的空氣。由于在毛細(xì)管中已經(jīng)形成了乳狀液，所以能夠準(zhǔn)確地進(jìn)行噴射并且霧化質(zhì)量更好。當(dāng)關(guān)閉噴射器時(shí)，空氣流會(huì)多維持幾秒鐘以完全沖洗毛細(xì)管12。
在該實(shí)施例中，例如通過(guò)4/6毫米絢麗管、限制噴射器固定器入口的直徑為2毫米、空氣噴嘴為0.45毫米將壓力為3巴的空氣在毛細(xì)管12的入口處提供給室19，能夠得到很好的效果。如該1/1.6毫米的不銹鋼管長(zhǎng)度為50厘米，安放在4/6毫米的不銹鋼管中，在不產(chǎn)生額外的烴類排放物的情況下，就能將噴射用的柴油霧的溫度升高到例如270℃圖4表示了與微粒過(guò)濾系統(tǒng)連接的后噴射裝置，該結(jié)合體安放在由空氣壓縮機(jī)21支持的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)20上，從渦輪22中排出，在14處噴射柴油及從管道13中排放的空氣之前，通過(guò)管道23排出尾氣，到系統(tǒng)的1處，在那里安放有溫度傳感器2和壓力傳感器3。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)噴射泵24的柴油供給的一個(gè)旁路上的管道11為噴射器9供應(yīng)柴油。
在后噴射裝置的微粒過(guò)濾器再生方法中，如果溫度不足以使微粒開(kāi)始燃燒，則由于柴油噴射會(huì)發(fā)生再生。
為了這個(gè)目的，用傳感器2檢測(cè)催化器入口附近的溫度，例如，該傳感器是熱電偶或電熱調(diào)節(jié)器型的，安放在系統(tǒng)的入口。由計(jì)算機(jī)8接收檢測(cè)到的溫度值θm。計(jì)算機(jī)比較該值θm和參考值θr，該參考值對(duì)應(yīng)于在催化器上柴油與額外的空氣完全燃燒的溫度。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠很練地確定θr。在實(shí)際中，對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，例如θr≥300℃。
如果檢測(cè)到的溫度θm等于或大于參考值θr，則電子控制箱打開(kāi)噴射器9和電磁閥15。打開(kāi)后，柴油流入毛細(xì)管，壓縮空氣流入管道13。在管道13的出口的14處，柴油與壓縮空氣混合，這樣就成為霧化的形式，噴射入尾氣排放管1。
噴射進(jìn)排氣管1的燃料進(jìn)入室6，在催化器4上完全燃燒。這種燃燒會(huì)使溫度明顯上升到溫度θc，在這個(gè)溫度會(huì)發(fā)生微粒燃燒堵塞過(guò)濾設(shè)備的現(xiàn)象。但是由于氧化催化器促進(jìn)了產(chǎn)生的NO2微粒與尾氣中的過(guò)量的殘余氧氣的結(jié)合促進(jìn)了這種氧化反應(yīng)，所以在低于正常燃燒溫度的溫度處發(fā)生該反應(yīng)。在氧化期間，固體微粒轉(zhuǎn)化為可除掉的氣體。
然后該過(guò)濾設(shè)備清除堆積，恢復(fù)其全部過(guò)濾容量。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電子控制箱能夠利用檢測(cè)量θm估計(jì)在過(guò)濾設(shè)備高度的微粒的溫度。事實(shí)上，如果θm接近于不用柴油后噴射微粒就會(huì)燃燒的溫度，則計(jì)算機(jī)能夠確定不開(kāi)始后噴射，所以能夠獲得相當(dāng)明顯的燃油經(jīng)濟(jì)性。
另一種操作模式包括用溫度傳感器2和壓力傳感器3同時(shí)檢測(cè)催化器設(shè)備高度的溫度和壓力。檢測(cè)到的壓力值Pm表示過(guò)濾設(shè)備被微粒堵塞的程度。事實(shí)上，如果過(guò)濾設(shè)備堵塞，尾氣通過(guò)會(huì)更加困難，并產(chǎn)生背壓。所以，壓力檢測(cè)值Pm是表示控制過(guò)濾設(shè)備堵塞的最好方法。傳感器3是常規(guī)的檢測(cè)絕對(duì)壓力的傳感器。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)特征，壓力傳感器3可以是一個(gè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)壓力的傳感器，包括位于過(guò)濾器上游的一個(gè)傳感器和一個(gè)位于所述過(guò)濾器下游的一個(gè)傳感器。
電子控制箱將檢測(cè)值Pm與對(duì)應(yīng)于過(guò)濾設(shè)備可容忍的最大堵塞程度的參考值Pr比較。本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠容易并且任意地確定表示堵塞的Pr。實(shí)際上，例如，壓力Pr對(duì)應(yīng)于全新的過(guò)濾器檢測(cè)出的壓力加上100毫巴的值。
如果Pm等于或大于Pr，則電子控制箱將θm與θr比較。如果θm等于或大于θr，則控制箱開(kāi)始柴油的后噴射，其會(huì)引起過(guò)濾設(shè)備的再生。該操作模式具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，只有當(dāng)過(guò)濾設(shè)備達(dá)到給定的堵塞程度時(shí)才能開(kāi)始后噴射，所以能夠在很大程度上限制過(guò)多的油耗。針對(duì)該壓力值，計(jì)算機(jī)仍然基于給定值，根據(jù)背壓水平，能夠增加噴射時(shí)間，以達(dá)到較高的溫度。
實(shí)施例做為非限制性實(shí)施例，過(guò)濾裝置與工業(yè)的車輛發(fā)動(dòng)機(jī)一起使用，如Renault IV 620-45增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，排量為10公升，180千瓦馬力。這種發(fā)動(dòng)機(jī)也用于市內(nèi)公交車。
該過(guò)濾裝置包括-鉑基金屬氧化催化器，能夠?qū)⒃谳^低的溫度氧化全部CO和烴類，產(chǎn)且將部分NO轉(zhuǎn)化為NO2，每立方尺含鉑90克，-平行安裝的碳化硅蜂窩型微粒過(guò)濾器，-圖3中所示的根據(jù)第二實(shí)施例的柴油噴射系統(tǒng)，使用的毛細(xì)管12由不銹鋼制成，內(nèi)徑為1毫米，外徑為1.6毫米，空氣進(jìn)入管道13也由不銹鋼制成，內(nèi)徑為4毫米，外徑為6毫米，總長(zhǎng)為50厘米，-控制柴油后噴射的電子控制箱8。計(jì)時(shí)器將后噴射時(shí)間限制到20秒，對(duì)應(yīng)于20立方厘米的噴射量，然后對(duì)控制箱進(jìn)行專門編程，以在7分鐘后再次后噴射，-與管道11連通的電磁噴射器9，管道11通過(guò)三通與發(fā)動(dòng)機(jī)噴射泵供應(yīng)管連接，以具有在1到1.5巴之間的供應(yīng)壓力。
調(diào)整電子控制箱，以使得當(dāng)背壓達(dá)到150兆巴并且氣體溫度高于300℃時(shí)就開(kāi)如后噴射。
利用這些結(jié)構(gòu)，公交車行駛45000公里以上而沒(méi)有發(fā)現(xiàn)任何背壓的偏離，證明后噴射系統(tǒng)出色地完成了工作，穩(wěn)定地保持了足夠的溫度，使過(guò)濾器持續(xù)再生，而不管工作條件多么嚴(yán)峻。
進(jìn)行了一個(gè)測(cè)試，是在UTAC滾筒上在代表市內(nèi)交通條件的污染循環(huán)下行駛15000公里后進(jìn)行的，產(chǎn)生了下面值得注意的結(jié)果

排放是以克/公斤計(jì)這些結(jié)果證明了該裝置的在再生及所有污染物的污染控制方面的效用。
因此根據(jù)本發(fā)明的、與使用氧化催化器的過(guò)濾裝置相關(guān)的后噴射方法能夠適當(dāng)處理市內(nèi)運(yùn)輸車輛的尾氣的微粒。事實(shí)上，通常在低于允許常規(guī)過(guò)濾裝置再生的溫度時(shí)這些車輛產(chǎn)生尾氣，使這些裝置堵塞，所以突然的燃燒反應(yīng)會(huì)使它們迅速損壞。但是，根據(jù)該技術(shù)得到的結(jié)果可以認(rèn)為這種類型的車輛的最小的服務(wù)壽命是100000公里。
所以，雖然根據(jù)本發(fā)明的噴射裝置并沒(méi)有包括任何新型的元件，但是該發(fā)明具有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，能夠成功能與各種現(xiàn)有技術(shù)結(jié)合并適應(yīng)各種現(xiàn)有技術(shù)，以改善其效果，得到一種效果良好并且穩(wěn)定的裝置，使其具有可靠的柴油后噴射，而不會(huì)產(chǎn)生不必要的烴類排放物，使尾氣溫度明顯增加以便氧化過(guò)濾器上累積的碳微粒，并且即使在發(fā)動(dòng)機(jī)速度不會(huì)產(chǎn)生高溫尾氣的情況下，在過(guò)濾再生方面也具有良好的效果。
權(quán)利要求
1.一種再生液的后噴射方法，特別是用于過(guò)濾柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣的裝置的再生方法，該方法主要針對(duì)累積在所述過(guò)濾裝置上、其后被送到氧化催化器的微粒，其特征在于-再生液包括至少一種烴類和/或至少一種還原劑，-該后噴射主要包括用后噴射設(shè)備在催化器上游的噴射*其中一種是再生液，*另一種是至少一種氣流，最好是壓縮空氣，該再生液和該氣流一起形成一種氣霧劑，適于將再生液噴射進(jìn)尾氣中并且升高其溫度，以加快所述微粒的氧化率，因此有助于過(guò)濾裝置的再生。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從幾乎同心的開(kāi)口中噴射再生液的后噴射流及最好是壓縮空氣的氣流的后噴射流。
3.如權(quán)利要1和2之一所述的方法，其特征在于，最好是壓縮空氣的氣流的一部分與再生液通過(guò)同一個(gè)噴嘴，向上到達(dá)后噴射開(kāi)口。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在后噴射之前氣流的一部分與再生液混合。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，在通過(guò)噴嘴的再生液的后噴射中斷之后，在必須沖洗所述噴嘴期間，將最好是壓縮空氣的氣流保持在噴嘴中。
6.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，保持至少部分后噴射設(shè)備的溫度小于或等于120℃，最好是100℃。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，至少部分后噴射設(shè)備與尾氣流過(guò)的管道保持一定距離。
8.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于再生液的選擇*從包括精煉油產(chǎn)品(最好是汽油和柴油)的烴族選擇，*從醇族(最好是甲醇)選擇，*從還原劑族(最好是脲和含氨溶液)選擇，*及以上的混合物。
9.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于-檢測(cè)氧化催化器上游的溫度θm，-比較θm與溫度θr，θr對(duì)應(yīng)于在燃燒催化器中再生液完全燃燒的溫度，-如果θm等于或大于θr，則開(kāi)始再生液的后噴射。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括.用傳感器(3)測(cè)量過(guò)濾系統(tǒng)上游的壓力Pm，所述壓力Pm表示過(guò)濾設(shè)備(5)被微粒堵塞的程度，.比較上述壓力Pm和對(duì)應(yīng)于可允許的最大堵塞程度的參考?jí)毫r，.如果Pm等于或大于Pr并且如果θm等于或大于θr，則開(kāi)始柴油的后噴射。
11.如上述任一權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，參考溫度θm數(shù)據(jù)和壓力Pm數(shù)據(jù)，由至少一個(gè)計(jì)算機(jī)控制柴油噴射，使溫度升高到過(guò)濾裝置最佳再生所需的溫度。
12.一種運(yùn)用上述任一權(quán)利要求所述的后噴射方法的的裝置，包括至少一個(gè)排氣管(1)，至少一個(gè)催化器(4)及過(guò)濾設(shè)備，其特征在于，還包括■再生液供應(yīng)設(shè)備(11)，■供應(yīng)最好是壓縮空氣的加壓氣流的設(shè)備(15、16、17)，■后噴射設(shè)備包括☆至少一個(gè)噴射器(9)，最好是電磁的，☆至少一個(gè)噴射器固定器(10)，其上安放有所述噴射器，☆至少一個(gè)毛細(xì)管或噴嘴(12)開(kāi)始于噴射器(9)，通過(guò)催化器(4)上游的至少一個(gè)開(kāi)口(14)終止于至少一個(gè)排氣管(1)，☆至少一個(gè)與供應(yīng)最好是壓縮空氣的氣流的設(shè)備連接的管道(13)，通過(guò)至少一個(gè)開(kāi)口(14)終止于排氣管(1)，■至少有一個(gè)安放在催化器(4)上游的排氣管(1)上的溫度傳感器(2)用于測(cè)量θm，■至少有一個(gè)安放在催化器(4)上游的所述排氣管上的測(cè)量排氣管(1)中的壓力傳感器(3)用于測(cè)量Pm，■至少一個(gè)控制后噴射的計(jì)算機(jī)(8)，其支配再生液供應(yīng)設(shè)備(11)、最好是壓縮空氣的加壓氣流的供應(yīng)設(shè)備(15、16、17)、后噴射設(shè)備和溫度傳感器(2)或壓力傳感器(3)。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于.毛細(xì)管或噴嘴(12)與管道(13)是同心且同軸的，它們各自的開(kāi)口(14)也是同心且同軸的，均終止于排氣管(1)，.該毛細(xì)管或噴嘴(12)安放在管道(13)中。
14.如權(quán)利要求12或13所述的裝置，其特征在于，設(shè)置一部分后噴射設(shè)備，最好至少是噴射器(9)，使其最好與排氣管(1)保持足夠的距離，以避免熱損壞，即當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，保持溫度小于或等于120℃，最好是100℃。
15.如權(quán)利要求12到14之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置最好是壓縮空氣的加壓氣流的供應(yīng)設(shè)備，使其允許在噴射器(9)出口、毛細(xì)管或噴嘴(12)前端流入氣流，以使最好是壓縮空氣的加壓氣流能夠與后噴射再生液一起流進(jìn)毛細(xì)管或噴嘴(12)。
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，最好是壓縮空氣的加壓氣流的供應(yīng)設(shè)備包括一個(gè)控制在噴射器(9)出口、毛細(xì)管或噴嘴(12)前端的最好是壓縮空氣的加壓氣流的注入的電磁閥(16)，允許所述氣流與再生液一起流動(dòng)，其次，在后噴射結(jié)束后，通過(guò)在毛細(xì)管或噴嘴(12)中保持一段時(shí)間的最好是壓縮空氣的加壓氣流來(lái)沖洗毛細(xì)管或噴嘴(12)。
17.如權(quán)利要求12到16之一所述的裝置，其特征在于，設(shè)置最好是壓縮空氣的加壓氣流的供應(yīng)設(shè)備及最好是噴射器固定器(10)的后噴射設(shè)備，使至少具有一個(gè)校正入口(18)，在毛細(xì)管或噴嘴(12)入口處，最好是壓縮空氣的加壓氣流的流入與再生液連續(xù)混合，以生成乳狀液，并且最好能通過(guò)閉合后在毛細(xì)管或噴嘴(12)中保持所述氣流一段時(shí)間，而起到?jīng)_洗作用。
18.如權(quán)利要求12到17之一所述的裝置，其特征在于，再生液供應(yīng)設(shè)備(11)與發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)機(jī)械噴射泵(24)的供應(yīng)管連接。
19.如權(quán)利要墳12到18之一所述的裝置，其特征在于，再生液的選擇*從包括精煉油產(chǎn)品(最好是汽油和柴油)的烴族選擇，*從醇族(最好是甲醇)選擇，*從還原劑族(最好是脲和含氨溶液)選擇，*及以上的混合物。
20.如權(quán)利要求12到19之一所述的裝置，其特征在于，其包括一個(gè)溫度傳感器(2)和一個(gè)壓力傳感器(3)，計(jì)算機(jī)(8)與溫度傳感器(2)及壓力傳感器(3)連接，將測(cè)量到的θm與Pm值分別與參考值θr和Pr比較，當(dāng)測(cè)量到的θm與Pm值等于或大于參考值θr和Pr時(shí)，通過(guò)再生液供應(yīng)設(shè)備(11)、最好是壓縮空氣的加壓氣流供應(yīng)設(shè)備(15、16、17)及后噴射設(shè)備開(kāi)始將再生液后噴射進(jìn)排氣管(1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于過(guò)濾柴油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的尾氣的裝置的再生方法，該方法包括在氧化催化器(14)上游噴射充分霧化的烴類、醇類和/或還原型再生液(例如，柴油燃料和/或脲和/或含氨溶液)，以便根據(jù)微粒堵塞過(guò)濾器來(lái)提高的尾氣的溫度。使用設(shè)置在過(guò)濾裝置上游的溫度傳感器(2)和壓力傳感器(3)，計(jì)算機(jī)(8)控制再生液從電磁噴射器(9)的噴射，所述再生液通過(guò)毛細(xì)管(12)送入排氣管(1)，其與前述的噴射器在催化器(5)的上游分開(kāi)一定距離，目的是通過(guò)空氣充分霧化。
文檔編號(hào)F01N13/02GK1780974SQ200380109402
公開(kāi)日2006年5月31日 申請(qǐng)日期2003年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月31日
發(fā)明者讓·克洛德·法亞爾 申請(qǐng)人:讓·克洛德·法亞爾