[发明专利]排气后处理系统

说明书

相关申请

本申请要求2011年10月24日提交的申请号为102011085086.4的德国专利申请的优先权，其全部内容通过参考结合于此以用于全部目的。

技术领域

本发明涉及用于柴油发动机的排气后处理。

背景技术

柴油发动机的稀燃运行和比较冷的运行温度形成不完全燃烧产生需要包括微粒过滤器的排气后处理的微粒排放物和聚集的烟粒的环境。对于直接喷射火花点火的发动机也是如此。特别是具有较高的NOx排放物的涡轮增压发动机的情况。排气再循环减少较高的NOx排放物，但是以产生烟粒为代价。效率比较高的微粒过滤凭借减少通过过滤器装置的背压既能够提供最少的微粒排放物又能够提供最大的发动机效率。

DE 40 04 424 A1公开了一种用于净化柴油发动机的排气的装置，在这种装置中，发动机的管路被分成两个分支的管路，该排气管路通过开关装置能够交替地关闭，并且其中一个分支管路通向烟粒过滤器。在包含烟粒过滤器的分支管路的下游，用作旁通管路的另一个分支管路再一次汇合以形成端管。通向烟粒过滤器的分支管路在预定的局部发动机负荷值之上以及在发动机全负荷下借助于开关装置打开，该开关装置能够作为发动机负荷的函数被致动。为了实际确保排气的完全净化，氧化催化转化器在旁通管路中或在端管中安装在该开关装置的向下游。如果氧化催化转化器安装在端管中，所有的排气都流过它。

DE 10 2004 049 511 A1涉及半主动热交换消音器，在其下游设置催化转化器。为了防止在内燃发动机起动之后来自排气的热损失并且当发动机在运行温度下影响热损失，经由紧凑的部件，在消音器中提供两个不同的流动路径。所述流动路径之一具有隔热结构，而另一个流动路径构造成使得排气被冷却。

而DE 10 2005 019 466 A1又公开一种用于内燃发动机的排气系统的柴油机微粒过滤器，所述柴油机微粒过滤器具有至少一个壳体和至少一个过滤主体。该滤清装置包括设置成流体地串联的至少两个过滤主体。这两个过滤主体在共用的壳体中设置成彼此间隔开。在过滤主体之间设置有小室，外部连接管路开口在每个小室中。

微粒过滤器或烟粒过滤器形式的排气后处理装置需要通过烧掉聚集的烟粒微粒周期性的再生。为了能够进行再生，排气温度升高到高于，例如，550°C的值，以便开始燃烧聚集的烟粒微粒。在稀燃内燃发动机的情况下，例如，在柴油发动机的情况下，如果烟粒过滤器是封闭连接装置，所述温度水平在全负荷下的内燃发动机的正常运行期间得到。封闭连接意味着烟粒或微粒过滤器设置成以便封闭内燃发动机的排气出口，即排气的热损失最小，但是也获得希望的被动再生。由于烟粒过滤器设置成非常靠近可得到的安装空间很小的排气出口，因此，结构参数，也就是说烟粒过滤器的尺寸和容量受到限制。而且，排气管路的结构（锥形头部、弯道）可以导致次优的流动分布。这引起导致高直流速率的烟粒过滤器的相当大的压力下降，这对内燃发动机的燃料消耗具有不利的影响，特别是，在所谓的公路行驶期间。

为了至少部分地解决所述问题，DE 10 2009 029 259 A1在该技术领域中提出一种所述类型的排气后处理系统。在所述排气后处理系统中，在第一烟粒过滤器中，设置能够经由控制元件关闭的通路管路，其沿着圆周方向封闭，没有过滤器元件，并且远远地延伸通过该第一烟粒过滤器的微粒过滤器元件。在这里，至少一个第二烟粒过滤器位于该第一烟粒过滤器的下游。因此，情况是两个烟粒过滤器元件串联设置在排气管路或排气部分中，使得尽管高直流速率也能够获得低压力下降。因此在由一个或多个烟粒过滤器引起的增加的背压的同时能够得到改善的燃料消耗。

这种系统的缺点是，由于近来不断追求“减小尺寸的”发动机的汽缸排量，对于产生用于微粒过滤器的再生所需要的排气温度，排气温度通常不再满足要求，特别是，在较低负荷范围内。同时，在这种发动机中在中等负荷和全负荷的情况下经常遇到比较高的排气温度，并且因此，经常遇到比较大的排放物的量，特别是氮氧化物。为了减少氮氧化物排放物，进行增加的排气再循环，结果是以烟粒排放物为代价。但是，如果在相应的时间间隔微粒过滤器所需要的再生温度不被超过，该烟粒过滤器比较快地达到其容量限制，并且于是不能再进一步容纳烟粒。