專利名稱：用于顆粒捕集器再生的排氣壓縮機旁路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實施例涉及用于內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)，且更具體地涉及用于確保排氣顆粒過濾器完全再生的有效系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從內(nèi)燃機(尤其是柴油發(fā)動機和一些配置的汽油發(fā)動機)排放的排氣是不均勻混合物，其可包含氣體排放物(如一氧化碳(CO)、未燃烴(HC)和氮氧化物(NOx))以及組成顆粒物質(zhì)的凝相材料(液態(tài)和固態(tài))。典型地布置在催化劑載體或者基底上的催化劑組分設(shè)置在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中，用于將這些排氣組分的某些或全部轉(zhuǎn)化為未管制的排氣組分。
用于高水平的減少顆粒物質(zhì)的排氣處理技術(shù)是顆粒過濾器裝置(PF)。存在用于 PF中的多種已知過濾器結(jié)構(gòu)，其在從排氣中去除顆粒物質(zhì)方面已經(jīng)展現(xiàn)了有效性，例如陶瓷蜂窩壁流式過濾器、纏繞或者填充纖維的過濾器、開孔泡沫、燒結(jié)金屬纖維等等。陶瓷壁流式過濾器在機動車應(yīng)用中已經(jīng)廣為接受。
過濾器是一種用于從排氣去除顆粒的物理結(jié)構(gòu)，因此，過濾的顆粒的積聚將具有增加發(fā)動機經(jīng)歷的排氣系統(tǒng)背壓的影響。為了解決由于排氣顆粒積聚所造成的背壓增加， PF被定期地清洗或者再生。車輛應(yīng)用中的PF再生通常為自動的，且基于由發(fā)動機和排氣系統(tǒng)傳感器產(chǎn)生的信號被發(fā)動機或者其它控制器所控制。所述再生事件包括將PF過濾器的溫度增加至通常高于600°C的水平以燃燒所積聚的顆粒。
一種用于產(chǎn)生排氣系統(tǒng)所要求的溫度以再生PF的方法是，將增加水平的CO和未燃HC輸送至設(shè)置在PF上游的氧化催化劑裝置中。HC可以通過直接向排氣系統(tǒng)噴射燃料而輸送，或者可以通過發(fā)動機氣缸中的延遲噴射燃料而使得未燃HC隨排氣一起離開發(fā)動機的排氣端口來實現(xiàn)。CO和HC可在氧化催化劑裝置中被氧化，從而產(chǎn)生放熱反應(yīng)，所述放熱反應(yīng)增加排氣的溫度；也已經(jīng)使用電加熱裝置。被加熱的排氣向下游行進到PF且燃燒PF 過濾器中的顆粒積聚物。
使用再循環(huán)排氣(EGR)對于現(xiàn)代內(nèi)燃機(包括汽油和柴油燃料發(fā)動機兩者)來說是重要的。EGR的有效使用通常支持實現(xiàn)從這些發(fā)動機輸出的高功率的目的，同時也實現(xiàn)高燃料效率和經(jīng)濟性并同時滿足日益嚴格的發(fā)動機排出排氣排放要求。強制進氣(尤其是包括排氣驅(qū)動的渦輪增壓器)的使用也通常用于通過使用從排氣獲得的廢能而增加發(fā)動機進氣空氣質(zhì)量流量和發(fā)動機的功率輸出。EGR和渦輪增壓強制進氣的有效使用需要這些系統(tǒng)的協(xié)作設(shè)計。
使用越來越大體積的EGR的缺陷在于在其取代進氣充氣中的燃燒空氣(即，氧氣) 時再循環(huán)排氣已經(jīng)被燃燒。雖然EGR化學(xué)上減緩并冷卻燃燒過程，從而減少NOx的形成，但是結(jié)果是氧化排氣中的CO和過量HC所需的氧氣水平的減少，尤其是在PF再生事件期間。 氧氣(O2)的這種減少可防止排氣達到足以有效地燃燒PF中的碳和顆粒的溫度水平以及導(dǎo)致CO和未燃HC通過排氣系統(tǒng)的排氣處理部件“逃逸”。此外，減少水平的&還顯著地減緩碳煙的燃燒速率，尤其是在水平下降低于大約6-5%時，從而增加PF再生時間。增加的再生
4時間減少燃料經(jīng)濟性且可能增加排放物。

發(fā)明內(nèi)容
在一個示例性實施例中，一種用于內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)，包括具有進氣空氣壓縮機的內(nèi)燃機；排氣管道，所述排氣管道與內(nèi)燃機流體連通且配置成從內(nèi)燃機接收排氣； 和顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通，且配置成定期地接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒?？諝夤艿涝谶M氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道。閥設(shè)置在空氣管道中且配置成在顆粒過濾器接收已加熱排氣時將壓縮空氣從進氣空氣壓縮機噴射到排氣管道中，以幫助燃燒碳和顆粒。
在另一個示例性實施例中，一種用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)包括排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機，所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機配置成從內(nèi)燃機接收排氣且將壓縮空氣通過壓縮空氣管道傳輸?shù)桨l(fā)動機的進氣系統(tǒng)。排氣管道與所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的出口流體連通且配置成從所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的出口接收排氣。空氣管道在所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將所述壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道。閥設(shè)置在空氣管道中且配置成將壓縮空氣從壓縮機噴射到排氣管道中。烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢狻N和空氣的混合物。在空氣管道和烴供應(yīng)源下游的氧化裝置配置成接收壓縮空氣、排氣和烴的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣，與排氣管道流體連通的顆粒過濾器組件配置成從所述氧化裝置接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒。
在又一個示例性實施例中，一種用于再生內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中的排氣顆粒過濾器的方法，所述排氣系統(tǒng)包括進氣空氣壓縮機，所述進氣空氣壓縮機配置成將壓縮空氣通過壓縮空氣管道傳輸?shù)桨l(fā)動機的進氣系統(tǒng)；排氣管道，所述排氣管道與內(nèi)燃機流體連通且配置成從內(nèi)燃機接收排氣；空氣管道，所述空氣管道在進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成將壓縮空氣從壓縮機噴射到排氣管道中；烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢狻N和壓縮空氣的混合物；氧化裝置，所述氧化裝置在空氣管道和烴供應(yīng)源的下游且配置成接收壓縮空氣、排氣和烴的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣； 以及顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通且配置成從所述氧化裝置接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒；以及控制器，所述控制器與多個傳感器信號連通，所述傳感器與排氣管道流體連通，所述控制器配置成啟動烴和空氣的傳輸以幫助燃燒碳和顆粒，所述方法包括通過與傳感器信號連通而操作控制器，以確定排氣系統(tǒng)背壓是否已經(jīng)達到表示需要再生排氣顆粒過濾器的水平。通過與傳感器信號連通而操作控制器，以確定排氣流中的氧氣水平。操作控制器以在排氣流中的氧氣水平低于完全氧化排氣中的烴、再生顆粒過濾器組件或兩者所需水平時致動空氣噴射器，以將壓縮空氣從空氣管道添加到排氣流。
方案1. 一種用于內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)，包括具有進氣空氣壓縮機的內(nèi)燃機；
排氣管道，所述排氣管道與內(nèi)燃機流體連通且配置成從內(nèi)燃機接收排氣； 顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通，且配置成定期地接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒；
空氣管道，所述空氣管道在進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；以及閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成在顆粒過濾器接收已加熱排氣時將壓縮空氣從進氣空氣壓縮機噴射到排氣管道中，以幫助燃燒碳和顆粒。
方案2.根據(jù)方案1所述的排氣處理系統(tǒng)，還包括
烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢夂蜔N的混合物；以及氧化裝置，所述氧化裝置在烴供應(yīng)源和閥的下游且配置成接收排氣烴和壓縮空氣的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣，以便傳輸?shù)筋w粒過濾器組件。
方案3.根據(jù)方案1所述的用于內(nèi)燃機的排氣顆粒過濾器系統(tǒng)，其中，氧化催化劑化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠ah)或其它合適的氧化催化劑或其組合。
方案4.根據(jù)方案1所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，進氣空氣壓縮機包括排氣驅(qū)動的渦輪增壓器。
方案5.根據(jù)方案1所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，進氣空氣壓縮機包括發(fā)動機驅(qū)動的增壓器。
方案6.根據(jù)方案2所述的排氣處理系統(tǒng)，還包括
控制器，所述控制器與多個傳感器信號連通，所述傳感器與排氣管道流體連通，所述控制器配置成啟動烴和空氣的傳輸以幫助燃燒碳和顆粒。
方案7.根據(jù)方案6所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，設(shè)置在空氣管道中的閥是與控制器信號連通的空氣噴射器。
方案8.根據(jù)方案6所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，烴供應(yīng)源還包括與控制器信號連通的烴噴射器。
方案9.根據(jù)方案6所述的排氣顆粒過濾器系統(tǒng)，其中，控制器配置成調(diào)節(jié)傳輸?shù)桨l(fā)動機的燃料的傳輸速率和/或定時或兩者，以將未燃烴傳輸?shù)脚艢夤艿馈?br> 方案10.根據(jù)方案1所述的排氣顆粒過濾器系統(tǒng)，其中，內(nèi)燃機包括柴油發(fā)動機。
方案11.根據(jù)方案1所述的排氣顆粒過濾器系統(tǒng)，其中，內(nèi)燃機包括汽油發(fā)動機。
方案12. —種用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)，包括
排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機，所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機配置成從內(nèi)燃機接收排氣且將壓縮空氣通過壓縮空氣管道傳輸?shù)桨l(fā)動機的進氣系統(tǒng)；
排氣管道，所述排氣管道與所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的出口流體連通且配置成從所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的出口接收排氣；
空氣管道，所述空氣管道在所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將所述壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；
閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成將壓縮空氣從排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機噴射到排氣管道中；烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢狻N和空氣的混合物；
氧化裝置，所述氧化裝置在空氣管道和烴供應(yīng)源的下游且配置成接收壓縮空氣、排氣和烴的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣；以及顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通且配置成從所述氧化裝置接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒。
方案13.根據(jù)方案12所述的排氣系統(tǒng)，還包括
控制器，所述控制器與多個傳感器信號連通，所述傳感器與排氣管道流體連通，所述控制器配置成啟動烴和壓縮空氣傳輸?shù)脚艢夤艿馈?br> 方案14.根據(jù)方案12所述的排氣系統(tǒng)，其中，內(nèi)燃機包括柴油發(fā)動機。
方案15.根據(jù)方案12所述的排氣系統(tǒng)，其中，內(nèi)燃機包括汽油發(fā)動機。
方案16. —種用于再生內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中的排氣顆粒過濾器的方法，所述內(nèi)燃機包括
進氣空氣壓縮機，所述進氣空氣壓縮機配置成將壓縮空氣通過壓縮空氣管道傳輸?shù)桨l(fā)動機的進氣系統(tǒng)；
排氣管道，所述排氣管道與內(nèi)燃機流體連通且配置成從內(nèi)燃機接收排氣； 空氣管道，所述空氣管道在進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；
閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成將壓縮空氣從壓縮機噴射到排氣管道中； 烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢?、烴和壓縮空氣的混合物；
氧化裝置，所述氧化裝置在空氣管道和烴供應(yīng)源的下游且配置成接收壓縮空氣、排氣和烴的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣；
顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通且配置成從所述氧化裝置接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒；以及控制器，所述控制器與多個傳感器信號連通，所述傳感器與排氣管道流體連通，所述控制器配置成啟動烴和空氣的傳輸以幫助燃燒碳和顆粒， 所述方法包括
通過與傳感器信號連通而操作控制器，以確定排氣系統(tǒng)背壓是否已經(jīng)達到表示需要再生排氣顆粒過濾器的水平；
通過與傳感器信號連通而操作控制器，以確定排氣流中的氧氣水平； 操作控制器以在排氣流中的氧氣水平低于完全氧化排氣中的烴、再生顆粒過濾器組件或兩者所需水平時致動空氣噴射器，以將壓縮空氣從空氣管道添加到排氣流。
方案17.根據(jù)方案16所述的用于再生排氣顆粒過濾器的方法，還包括
一旦排氣流中的氧氣水平處于完全氧化排氣中的烴、再生顆粒過濾器組件或兩者所需的預(yù)定水平，就操作控制器以增加排氣中的烴水平。
方案18.根據(jù)方案16所述的用于再生排氣顆粒過濾器的方法，還包括 通過與傳感器信號連通而操作控制器以監(jiān)測氧化裝置和顆粒過濾器中的放熱氧化反應(yīng)的溫度，且調(diào)節(jié)烴傳輸速率以及壓縮空氣的傳輸速率，以保持預(yù)定排氣系統(tǒng)溫度。
7 本發(fā)明的上述特點和優(yōu)點以及其它特點和優(yōu)點從本發(fā)明的以下詳細描述結(jié)合附圖顯而易見。


其它目標(biāo)、特點、優(yōu)點和細節(jié)將在實施例的以下詳細描述中僅通過例子顯現(xiàn)，詳細描述參考附圖，在附圖中
圖1是體現(xiàn)本發(fā)明特征的內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)的示例圖；和圖2是體現(xiàn)本發(fā)明特征的內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)的另一個實施例的示例圖。
具體實施例方式以下描述本質(zhì)上僅僅是示例性的且不旨在限制本發(fā)明、應(yīng)用或使用。應(yīng)當(dāng)理解的是在附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件和特征。
現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明的一個示例性實施例涉及用于內(nèi)燃機12的排氣處理系統(tǒng) (總體上參考為10)。如圖所示，內(nèi)燃機12可以是在從其離開的排氣中產(chǎn)生升高水平的顆粒的任何類型(柴油、汽油或其它)，本文所述的發(fā)明能夠在各種發(fā)動機系統(tǒng)中實施。
在示例性實施例中，排氣系統(tǒng)10包括主排氣管道14，主排氣管道14是與內(nèi)燃機 12的排氣端口(未示出)流體連通的第一和第二排氣管道14A和14B的頂點。第一排氣管道14A配置成收集來自于內(nèi)燃機12的第一氣缸或氣缸組48的排氣流16且將排氣流16引導(dǎo)至發(fā)動機進氣空氣壓縮機(例如，排氣驅(qū)動的渦輪增壓器20)的入口 18。在另一個實施例中，發(fā)動機進氣空氣壓縮機20可以是例如發(fā)動機驅(qū)動的增壓器。第二排氣管道14B配置成收集來自于內(nèi)燃機12的第二氣缸或氣缸組50的排氣流16且也將排氣流16引導(dǎo)至排氣驅(qū)動的渦輪增壓器20的入口 18。渦輪增壓器20使用過量排氣能量以壓縮入口空氣30，其通過壓縮空氣管道31傳輸?shù)絻?nèi)燃機12的進氣歧管26。排氣流16的一部分16A分流到排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)22，在此，其可以通過排氣冷卻器觀且隨后在引入內(nèi)燃機12的進氣歧管 26之前與來自于渦輪增壓器20的壓縮入口空氣30混合。分流到EGR系統(tǒng)22的EGR排氣 16A的體積由EGR閥15調(diào)節(jié)，EGR閥15位于EGR系統(tǒng)22中在排氣管道14和發(fā)動機12的進氣歧管沈之間。
排氣系統(tǒng)10的其余部分包括與渦輪增壓器20的出口 34流體連通的下游排氣管道32且包括用于將排氣流16輸送到排氣系統(tǒng)10的各種排氣處理部件的多個部段。排氣處理部件可包括用于處理未燃氣體和非揮發(fā)性HC和CO的第一氧化催化劑(OC) 36，HC和 CO被氧化以形成二氧化碳和水。OC 36通常用氧化催化劑化合物涂覆，氧化催化劑化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠( )或其它合適的氧化催化劑或其組合。HC和CO 在OC 36中的氧化是放熱反應(yīng)，將在下文更詳細描述。選擇性催化還原裝置(SCR) 38可設(shè)置在OC 36的下游且通常用SCR催化劑組分涂覆，SCR催化劑組分包含沸石和一種或多種賤金屬組分，如，鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)或者釩(V)，其可以在存在還原劑(例如氨(NH3))的情況下操作以有效地轉(zhuǎn)化排氣流16中的NOx成分。
在示例性實施例中，排氣顆粒過濾器(在該情況下，顆粒過濾器(PF) 40)位于排氣系統(tǒng)10內(nèi)在SCR 38和OC 36的下游，且操作以過濾排氣流16中的碳和其它顆粒。PF 40 可以使用陶瓷壁流式整料排氣過濾器42構(gòu)造，其具有排氣流16被強制流動通過的壁。排氣流16通過壁流式機構(gòu)過濾碳和其它顆粒。過濾的顆粒沉積在PF 40的排氣過濾器42內(nèi)， 且隨著時間的經(jīng)過將具有增加內(nèi)燃機12經(jīng)受的排氣背壓的效果。由PF 40中的顆粒物質(zhì)的積聚引起的排氣流16的背壓的增加需要PF被定期地清洗或再生，以便保持內(nèi)燃機12的效率。再生包括在通常高溫(>600°C)環(huán)境中氧化或燃燒所積聚的碳和其它顆粒。
再次參考圖1，在一個示例性實施例中，控制器(例如，發(fā)動機控制器44)操作性地連接到排氣系統(tǒng)10且通過多個傳感器(例如，壓力傳感器46、溫度傳感器52和氧氣傳感器 54)監(jiān)測排氣系統(tǒng)10。如本文使用的，術(shù)語“控制器”指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或多個軟件或者固件程序的處理器(共享的、專用的和群組的)和存儲器、組合邏輯電路、和/或提供所述控制功能的其它合適部件。在確定排氣系統(tǒng)背壓已經(jīng)達到表示需要再生PF 40的預(yù)定水平時，發(fā)動機控制器44將調(diào)節(jié)傳輸?shù)絻?nèi)燃機12的燃料的傳輸速率和/或定時或兩者56，從而導(dǎo)致未燃HC傳輸?shù)脚艢饬?6，從而得到排氣管道32中的HC/ 排氣混合物。HC/排氣混合物進入OC 36，OC 36引起HC的快速氧化反應(yīng)以形成(X)2和H2O
HC + O2 — CO2 + H2O
氧化反應(yīng)是放熱的且用于將排氣16的溫度升高至適合于在PF 42的陶瓷壁流式整料過濾器42中再生碳和顆粒物質(zhì)的水平(>600°C)。
在另一個示例性實施例中，如圖2所示，HC或燃料噴射器58設(shè)置成與PF 40上游的下游排氣管道32中的排氣流16流體連通。燃料噴射器58通過燃料管道64與燃料供應(yīng)罐62中的HC 60流體連通。燃料噴射器58信號地連接到控制器44，且配置成將未燃HC 60 引導(dǎo)到排氣流中以便傳輸?shù)絇F 40?；旌掀骰蛭闪髌?6還可以設(shè)置在排氣管道32中緊鄰 HC噴射器58，以進一步幫助HC與排氣16的完全混合。在圖2所示的實施例中，第二氧化催化劑(0C2)68設(shè)置在PF 40的箱內(nèi)在排氣過濾器40的上游。以類似于上文所述的方式， 在確定排氣系統(tǒng)背壓已經(jīng)達到表示需要再生PF 40的預(yù)定水平之后，控制器44致動HC噴射器58以將HC傳輸?shù)较掠闻艢夤艿?2，以便與排氣16混合。HC/排氣混合物進入PF 40 且流經(jīng)0C2 68，0C2 68誘發(fā)HC的快速氧化反應(yīng)以形成(X)2和H2O
HC + O2 — CO2 + H2O
氧化反應(yīng)是放熱的且用于將排氣16的溫度升高至適合于在陶瓷壁流式整料過濾器42 中再生碳和顆粒物質(zhì)的水平(>600°C)。在其從0C2 68離開之后，已加熱排氣16向下游流經(jīng)陶瓷壁流式整料過濾器42，在此，其有效地燃燒其中捕集的碳和其它顆粒。在再生事件期間，碳(C)在存在氧氣(O2)的情況下被氧化以產(chǎn)生二氧化碳(CO2)和一氧化碳(CO)。
C + O2 —⑶2 + CO
雖然已經(jīng)描述了排氣系統(tǒng)10的兩個示例，但是還可以設(shè)想其它合適的配置。例如，在圖2中示出且在上文描述的示例性實施例可以配置成使得HC或燃料噴射器58位于OC 36 的上游。在這種情況下，OC 36可以定尺寸為氧化下游排氣管道32中所有未燃HC，從而無需緊鄰排氣過濾器42的上游端定位的附加0C2 68。
參考圖1和2，當(dāng)越大越大體積的EGR 16A分流給發(fā)動機進氣歧管沈且通過內(nèi)燃機12時，顯著地減少下游排氣管道32中的排氣流16中可用的殘余02。O2排氣水平的顯著減少可不利地影響OC 36和0C2 68 (如果配備的話)兩者中的氧化反應(yīng)以及PF 40的排氣過濾器42中的再生或燃燒反應(yīng)，因為兩個反應(yīng)均依賴于O2進行。為了確保在流經(jīng)下游排氣管道32的排氣16中存在足夠的02，以用于OC 36和0C2 68的適當(dāng)操作以及用于PF 40的完全再生，空氣管道70具有與渦輪增壓器20的壓縮空氣管道31相關(guān)聯(lián)的入口端72和與排氣系統(tǒng)10的下游排氣管道32流體連通的出口端74?？諝夤艿揽砂ㄖ蓖ㄩy(in-line valve)，用于調(diào)節(jié)從中通過的空氣流，例如出口端74處的空氣噴射器76。噴射器信號地連接到控制器44且配置成在由控制器致動時將壓縮空氣78噴射到排氣流16中。
在示例性實施例中，在確定排氣系統(tǒng)背壓已經(jīng)達到表示需要再生PF 40的預(yù)定水平之后，發(fā)動機控制器44將通過與氧氣傳感器M信號連通而確定排氣流16中所需的附加 O2的水平。如果排氣流16的O2水平低于完全氧化CO和HC、再生PF 40或兩者所需的水平， 那么控制器將致動空氣噴射器76，以將壓縮空氣78從渦輪增壓器壓縮空氣管道31噴射到下游排氣管道32中的排氣流16中。已經(jīng)確定，排氣16中02增加大約2%可以導(dǎo)致PF 40 再生效率增加10%。一旦O2水平處于排氣流16中的預(yù)定水平，控制器將調(diào)節(jié)傳輸?shù)絻?nèi)燃機12的燃料的傳輸速率和/或定時或兩者56，從而導(dǎo)致未燃HC傳輸?shù)脚艢饬?6 (圖1)； 或者替代地，其可以致動HC噴射器58以將HC 60傳輸?shù)较掠闻艢夤艿?2中以便與排氣 16混合(圖2)。在任一情況下，控制器44可通過溫度傳感器52監(jiān)測OC 36、0C2 68和陶瓷壁流式整料過濾器42中的放熱氧化反應(yīng)的溫度，且調(diào)節(jié)HC傳輸速率以及空氣78的傳輸速率，以保持預(yù)定排氣系統(tǒng)溫度和功能。
盡管本發(fā)明已經(jīng)參考示例性實施例來描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可理解的是，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以作出各種變化且等價物可以替代其元件。另外，在不偏離本發(fā)明本質(zhì)范圍的情況下，可以作出許多修改以使得具體情況或材料適合于本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，本發(fā)明并不旨在限于所公開的具體實施例，而本發(fā)明將包括所有落入本申請范圍內(nèi)的所有實施例。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)，包括 具有進氣空氣壓縮機的內(nèi)燃機；排氣管道，所述排氣管道與內(nèi)燃機流體連通且配置成從內(nèi)燃機接收排氣； 顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通，且配置成定期地接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒；空氣管道，所述空氣管道在進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；以及閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成在顆粒過濾器接收已加熱排氣時將壓縮空氣從進氣空氣壓縮機噴射到排氣管道中，以幫助燃燒碳和顆粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理系統(tǒng)，還包括烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢夂蜔N的混合物；以及氧化裝置，所述氧化裝置在烴供應(yīng)源和閥的下游且配置成接收排氣烴和壓縮空氣的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣，以便傳輸?shù)筋w粒過濾器組件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于內(nèi)燃機的排氣顆粒過濾器系統(tǒng)，其中，氧化催化劑化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠ah)或其它合適的氧化催化劑或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求ι所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，進氣空氣壓縮機包括排氣驅(qū)動的渦輪增壓器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，進氣空氣壓縮機包括發(fā)動機驅(qū)動的增壓器。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的排氣處理系統(tǒng)，還包括控制器，所述控制器與多個傳感器信號連通，所述傳感器與排氣管道流體連通，所述控制器配置成啟動烴和空氣的傳輸以幫助燃燒碳和顆粒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，設(shè)置在空氣管道中的閥是與控制器信號連通的空氣噴射器。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，烴供應(yīng)源還包括與控制器信號連通的烴噴射器。
9.一種用于內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)，包括排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機，所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機配置成從內(nèi)燃機接收排氣且將壓縮空氣通過壓縮空氣管道傳輸?shù)桨l(fā)動機的進氣系統(tǒng)；排氣管道，所述排氣管道與所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的出口流體連通且配置成從所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的出口接收排氣；空氣管道，所述空氣管道在所述排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將所述壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成將壓縮空氣從排氣驅(qū)動的進氣空氣壓縮機噴射到排氣管道中；烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢狻N和空氣的混合物；氧化裝置，所述氧化裝置在空氣管道和烴供應(yīng)源的下游且配置成接收壓縮空氣、排氣和烴的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣；以及顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通且配置成從所述氧化裝置接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒。
10. 一種用于再生內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)中的排氣顆粒過濾器的方法，所述內(nèi)燃機包括 進氣空氣壓縮機，所述進氣空氣壓縮機配置成將壓縮空氣通過壓縮空氣管道傳輸?shù)桨l(fā)動機的進氣系統(tǒng)；排氣管道，所述排氣管道與內(nèi)燃機流體連通且配置成從內(nèi)燃機接收排氣； 空氣管道，所述空氣管道在進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機的壓縮空氣管道流體地聯(lián)接到排氣管道；閥，所述閥設(shè)置在空氣管道中且配置成將壓縮空氣從壓縮機噴射到排氣管道中； 烴供應(yīng)源，所述烴供應(yīng)源連接到排氣管道且與排氣管道流體連通，用于將烴傳輸?shù)脚艢夤艿狼以谄渲行纬膳艢?、烴和壓縮空氣的混合物；氧化裝置，所述氧化裝置在空氣管道和烴供應(yīng)源的下游且配置成接收壓縮空氣、排氣和烴的混合物，且誘發(fā)混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱排氣；顆粒過濾器組件，所述顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通且配置成從所述氧化裝置接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒；以及控制器，所述控制器與多個傳感器信號連通，所述傳感器與排氣管道流體連通，所述控制器配置成啟動烴和空氣的傳輸以幫助燃燒碳和顆粒， 所述方法包括通過與傳感器信號連通而操作控制器，以確定排氣系統(tǒng)背壓是否已經(jīng)達到表示需要再生排氣顆粒過濾器的水平；通過與傳感器信號連通而操作控制器，以確定排氣流中的氧氣水平； 操作控制器以在排氣流中的氧氣水平低于完全氧化排氣中的烴、再生顆粒過濾器組件或兩者所需水平時致動空氣噴射器，以將壓縮空氣從空氣管道添加到排氣流。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于顆粒捕集器再生的排氣壓縮機旁路。一種用于內(nèi)燃機的排氣處理系統(tǒng)包括排氣管道，內(nèi)燃機具有進氣空氣壓縮機，所述排氣管道與發(fā)動機流體連通且配置成從發(fā)動機接收排氣。顆粒過濾器組件與排氣管道流體連通，且定期地接收已加熱排氣，用于燃燒其中捕集的碳和顆粒?？諝夤艿涝谶M氣空氣壓縮機和排氣管道之間延伸且將進氣空氣壓縮機流體地聯(lián)接到排氣管道，且配置成在顆粒過濾器接收已加熱排氣時將空氣從壓縮機噴射到排氣管道中，以幫助燃燒碳和顆粒。
文檔編號F01N9/00GK102191974SQ20111006607
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者小拉羅斯 T., 恩格蘭 S. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司