[发明专利]废气后处理系统和用于再生颗粒过滤器的方法

说明书

本发明涉及用于内燃机(10)的废气后处理系统及再生颗粒过滤器的方法。内燃机(10)排气口(16)与排气装置(20)连接。在排气装置(20)中，沿内燃机(10)的废气穿流废气通道(18)的流动方向依次布置有三元催化器(22)、可电加热式三元催化器(24)并且另外在下游布置有颗粒过滤器(26)或四元催化器(27)。所述废气后处理系统还包括二次空气系统(40)，其具有二次空气泵(42)和二次空气管路(46)，二次空气管路(46)在三元催化器(22)的下游并且在可电加热的三元催化器(24)的上游的引入点(48)通入废气通道(18)。

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的废气后处理系统以及一种用于使汽油发动机的排气装置中的颗粒过滤器再生的方法。

背景技术

日益严格的排放法规对汽车制造商提出了高要求，这些要求通过相应的用于降低发动机原始排放的措施和相应的废气后处理装置满足。随着EU6排放标准的提出，为汽油发动机规定了颗粒数量的限值，该限值要求在许多情况下使用汽油颗粒过滤器。特别在内燃机的冷启动后由于不完全燃烧结合自冷启动后的低于化学计量的燃烧空气比、低温气缸壁以及内燃机燃烧室内的不均匀的混合气分布形成这种碳烟颗粒。不同于柴油颗粒过滤器的负荷，汽油颗粒过滤器的碳烟积累基本上取决于燃烧室温度并且随燃烧室温度升高而减少。因此，冷启动阶段对遵守法规规定的关于颗粒质量和颗粒数量的颗粒限值是决定性的。在外部温度较低的情况下、尤其在低于0℃的环境温度下，在汽油发动机中由于燃料的混合气均匀程度和蒸发程度较低以及起动加浓因而排放特别高的颗粒排放量。此外，以低于化学计量的、浓的燃烧空气比运行的冷启动导致更高的一氧化碳(CO)和未燃烧的碳氢化合物(HC)排放，因为由于催化器温度较低尚不能转化为二氧化碳和水蒸气。在具有汽油颗粒过滤器的机动车上，汽油颗粒过滤器则在行驶中继续积累碳烟。为了不使排气背压剧烈升高，汽油颗粒过滤器必须被持续或定期再生。排气背压的升高可能导致内燃机的油耗增加、功率损失并且损害运转平稳性直至失火。为了使被拦截在汽油颗粒过滤器中的碳烟与氧气实施热氧化，需要足够高的温度水平并且同时在汽油发动机的排气装置中存在氧气。由于现代汽油发动机通常在没有氧气过量的情况下以化学计量的燃烧空气比(λ＝1)运行，因此为此需要额外的措施。为此考虑例如通过调整点火角提高温度、汽油发动机的暂时的稀燃调节、将二次空气引入排气装置或这些措施的组合。目前为止优选使用朝点火延迟的方向调整点火角结合汽油发动机的稀燃调节的方法，因为该方法不需要额外的构件并且能够在汽油发动机的大多数工作点提供充足的氧气量。

由于汽油发动机的良好的效率，车底位置中的颗粒过滤器的再生在某些工况下不可行，从而车底位置中的颗粒过滤器的再生要求特定的行驶循环。

专利文献DE 10 2010 046 747 A1公开一种用于汽油发动机的废气后处理系统以及一种废气后处理方法。在此，在三元催化器的下游布置有颗粒过滤器，其中，为拦截在颗粒过滤器中的碳烟颗粒的再生可以提供二次空气系统，该二次空气系统在三元催化器的下游并且在颗粒过滤器的上游将新鲜空气引入排气装置。在此，二次空气用于放热地转化未燃烧的废气组分、尤其未燃烧的碳氢化合物并且加热废气流以及提供颗粒过滤器再生需要的氧气。

由专利文献DE 10 2015 215 373 A1已知一种具有排气装置的内燃机，其中，将进气空气从废气涡轮增压器的压气机的下游引出并且输入废气涡轮增压器的涡轮机下游的废气通道。在此，在排气装置中在二次空气引入点下游布置有三元催化器并且在该三元催化器的下游布置有颗粒过滤器。

专利文献DE 10 2016 102 325 A1公开在一种用于内燃机的废气后处理系统，其具有靠近发动机的三元催化器和布置在该三元催化器下游的颗粒过滤器，其中，在紧邻颗粒过滤器的上游可以将二次空气引入排气装置，以便支持拦截在颗粒过滤器中的碳烟的氧化。

但已知的解决方案的缺点是，在内燃机启动后短时间内不能实施机动车的底部位置中的颗粒过滤器的再生，因为该颗粒过滤器达不到所拦截的碳烟的氧化需要的再生温度。

发明内容