CN101405486A - 具有由可控阻隔装置来变化过滤表面的柴油机废气过滤的方法和设备 - Google Patents

具有由可控阻隔装置来变化过滤表面的柴油机废气过滤的方法和设备 Download PDF

Info

Publication number
CN101405486A
CN101405486A CNA03815532XA CN03815532A CN101405486A CN 101405486 A CN101405486 A CN 101405486A CN A03815532X A CNA03815532X A CN A03815532XA CN 03815532 A CN03815532 A CN 03815532A CN 101405486 A CN101405486 A CN 101405486A
Authority
CN
China
Prior art keywords
equipment
waste gas
filtrating equipment
temperature
motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA03815532XA
Other languages
English (en)
Inventor
让-克洛德·法亚尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of CN101405486A publication Critical patent/CN101405486A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/011—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel
    • F01N13/017—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more purifying devices arranged in parallel the purifying devices are arranged in a single housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/0214—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters with filters comprising movable parts, e.g. rotating filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2250/00—Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/02—Combinations of different methods of purification filtering and catalytic conversion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2410/00—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device
    • F01N2410/03—By-passing, at least partially, exhaust from inlet to outlet of apparatus, to atmosphere or to other device in case of low temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/10—Residue burned
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S55/00—Gas separation
    • Y10S55/30—Exhaust treatment

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于过滤柴油机废气的颗粒过滤器。本发明的目的在于优化过滤过程，尤其是在对过滤装置执行再生方面，以便于提供一种满意的方案来解决所述过滤装置被碳颗粒堵塞的问题。根据本发明，所述目的利用一种方法得以实现，在该方法中，废气中所含的所有或部分颗粒被蓄留在过滤装置上，并在燃烧催化剂的作用下发生燃烧，该方法的特征在于：如果要被执行过滤的废气的温度θg等于或小于一阈值温度θs，则阻隔至少一部分过滤装置，从而限制或避免了过滤装置的被阻隔部分发生冷却，以将其保持在大于或等于θs的温度θo上，直到当θg再次变得大于θs时为止，由此能加速再生过滤装置的该阻隔部分。本发明还涉及一种废气过滤装置。

Description

具有由可控阻隔装置来变化过滤表面的柴油机废气过滤的方法和设备
技术领域
本发明所涉及的领域总体上属于颗粒过滤器，更具体来讲，本发明涉及一种用于对柴油机的废气执行过滤的设备。
更特定来讲，本发明这样一种用于柴油机的废气过滤设备：其还包括一过滤装置，该过滤装置对所述气体的过滤性能是可变的，在该过滤设备中设置了一个催化转化装置，所述催化转化装置与或不与柴油二次喷射装置(post injection)及一废气再循环***相联。
背景技术
目前，政府已制定了降低内燃机-尤其是柴油机污染物排放量的目标。为此目的，更为严厉的排放标准迫使汽车制造商研制污染排放物大幅减少的发动机，以限制未充分燃烧颗粒的排出。由于对发动机燃烧过程的改进已不足以达到这样低的排放量，另外采用废气过滤装置就成为了必不可少的手段，以此来留住废气中的颗粒，进而符合环保标准。
因而，为了降低未燃污染气体和固态颗粒的排放量，汽车制造商已经研制并推广应用了催化转化器或催化器，其主要是由一不锈钢外壳、一隔热体、以及蜂窝状的支撑物构成的，其中，蜂窝状的支撑物中包含有铂、铑等贵金属。
目前，这些催化转化器还包括一颗粒过滤器，其能蓄留碳颗粒，其中的碳颗粒构成了由发动机排出的未燃烧颗粒。但是，如采用这些过滤器，则出现了另一个困难，该困难在于如何使这些被过滤器俘获的碳颗粒能在淀积下来的过程中发生燃烧或被氧化、以便于防止过滤器发生堵塞。
用于柴油机的所有微粒过滤器-不论是目前现有的、还是正在研制的都面临一个很主要的问题：过滤介质中蓄留的颗粒不能充分地燃烧掉。事实上，在城区行驶工况下，废气所能达到的温度不足以使颗粒发生燃烧，进而也不足以防止因此引发的过滤器堵塞问题。
在不辅有化学物品的情况下，柴油机燃烧所产生的碳颗粒只有在远高于500℃的温度上才能被氧化，对于公共汽车发动机，由于其在城区行驶工况下永远无法达到这样的温度，所以不可避免地要依赖于化学方法来降低该氧化温度。
如缺乏化学协助作用，则就会造成过滤器的堵塞，过滤器的堵塞除了能造成发动机出现压降、进而使其性能恶化之外，还会引发激烈的反应，该激烈反应与这样的现象有关：过滤器中浓度过高的碳颗粒在瞬间发生燃烧，而发动机工作不正常则会猛烈地引发该瞬时燃烧。由此，大量颗粒的迅速燃烧会产生高于1000℃的温度，通常这会产生热冲击效应，在局部达到过高的温度，从而造成过滤器的损坏。
某些目前在用的***能实现对颗粒的连续氧化。
因而，某些***提出了这样的设计：在颗粒过滤器的上游位置安装一催化氧化装置，以便于将废气中的一氧化氮NO在250℃以上的温度中转化为二氧化氮NO2。这一技术也被称为“连续再生俘获”(CRT)，该技术结合了颗粒过滤器的效果与NO氧化催化剂的效果。
该装置是由一催化剂支撑体和催化剂构成的，其中催化剂被固定在支撑体上，催化剂例如是铂、铑等贵金属。利用所述催化剂的作用而产生的NO2具有这样的特性：其在250℃以上的温度中可将碳颗粒氧化。但是，过滤器的理想工作状况取决于所能达到的平均温度、以及所排放颗粒与所形成的NO2的比值。为了确保过滤器具有令人满意的工作效果，该CRT***需要均匀的再生过程，这将能限制过滤器两端之间的压力降，同时还消除了发生非可控发热再生过程的风险。
只有废气或燃烧室的温度至少在30％的车辆行驶时间内高于250℃，才能实现上述的状况。
如果未能满足上述条件，就会发生猛烈的反应，该反应与充塞在过滤器中的碳颗粒的浓度过高有关。这些反应是由大量颗粒过快地燃烧而造成的，因为会在局部达到非常高的温度，这些反应通常会由于带来热冲击而对过滤器造成损坏。
现有技术中还存在一种类似的装置，该装置构成了上述方式的改型，在该装置中，催化剂被直接淀积在颗粒过滤器上。但是，只有某些适于用在颗粒过滤器的材料能固定金属催化剂。该材料尤其是指堇青石。事实上，公知的是，这种类型的材料对温度和热冲击特别敏感。因而，很显然：被堵塞的颗粒过滤器中出现的温度突然升高会导致过滤器发生不可补救的损坏。这样就必须要更换颗粒过滤器以及整个排气装置，由此会花费非常高昂的费用。
其它的再生技术应用了有机金属添加剂，这些添加剂例如是铈、铁、锶、钙、以及其它金属，它们被添加到柴油中，以便于用这些催化剂的金属氧化物包覆所形成的碳颗粒，由此能在较低的温度上氧化碳颗粒。
这样的技术通过将含碳材料的燃烧温度催化降低到300或350℃附近，而适于获得与NO2相同的效果。
这种技术的第一个缺点在于：所使用的添加剂的成本高昂，还伴随着必须要设置添加剂补充装置的问题。
该技术的另一个缺点在于：其甚至表现出了更易于堵塞过滤器的趋势，因而更易于诱发激烈反应，其中的原因在于：如果工作中达到的温度不够高，则含碳材料中的添加剂甚至会促使过滤介质更快地出现堵塞。
其它的技术涉及一些试验性的设备，这些设备的工作基于一些辅助加热装置，该加热装置例如是燃烧器、电阻器、以及其它的装置。只有在过滤器筒表现出开始堵塞的趋势、从而造成压力降增大时，才使用这些辅助加热装置。这样的再生设备是在发动机运转时投入工作的，也就是说，其处于流量很大的废气流中。因而，这样的设备需要具有很高的加热能力，以便于能同时将废气和过滤器筒壳的质量加热到合适的温度。
发明内容
在这样的技术背景下，本发明的一个目的是提供一种用于对废气(尤其是柴油机废气)执行过滤的方法，该方法通过优化对废气(例如柴油机废气)的过滤而克服了各种现有技术的缺陷，其中，本发明的优化尤其体现在对过滤装置的再生方面，本发明的目的在于提供一种满意的方案，来解决过滤装置被碳颗粒堵塞的问题。
本发明的另一个目的在于提供一种用于过滤废气的方法，该方法包含均匀、有效而连续地执行再生恢复的操作，由此可避免出现颗粒聚积在过滤装置中、从而引发非可控再生的风险。
本发明的再一个目的在于提供一种用于过滤废气的方法，在该方法中，所包含的再生操作不会导致燃油消耗出现过大的增加，而且在一般情况下不会给用户带来额外的经济负担。
本发明的又一个目的是提供一种用于过滤废气的方法，在该方法中，所包含的再生操作不会使发动机的性能恶化，尤其是不会由于压力降而性能下降，出现压力降的原因在于：由于过滤设备出现堵塞，废气会向发动机施加背压。
本发明最后一个目的在于提供一种过滤设备，其用于执行根据本发明的过滤方法。
本发明实现了这些目的以及其它的目的，本发明主要是涉及一种用于对废气执行过滤的方法，其中的废气例如是柴油机排出的废气。在这种用于过滤废气的方法中，所述废气中的所有或部分颗粒被蓄留在过滤装置上，并受燃烧催化剂的作用而燃烧。该方法的特征主要在于：一旦要被执行过滤的废气的温度θg变为等于或小于一阈值温度θs，则阻隔至少一部分过滤装置，从而可限制(实质上可避免)被阻隔部分发生冷却，以将其保持在大于或等于θs的温度θo上，直到当θg再次变得大于θs为止，由此能加速再生过滤装置的该阻隔部分，原因在于此温度条件将优于过滤装置这一部分如未被阻隔时所获得的温度条件。
因而，根据本发明，废气是在这样一种过滤装置中经受过滤的：该装置例如是由至少两个筒盒构成的，这些筒盒被设置在同一壳体中，当发动机的运转不带有负载或处于怠速工况时，其中一个筒盒被短路掉，以便于将被隔离的这一无流筒盒保持足够高的温度，从而当发动机的工作能再次产生高热废气时，能获得非常连续的再生率。优选地是，两筒盒被轮流短路掉，从而能被连续地执行再生。
在这种被隔离、并保持在高温上的过滤单元中，在不存在冷气体的情况下，由于单元中保持着非常轻微的流量，所以其中仍然缓慢地进行着再生过程，但最重要的是：这些过滤单元将保持在最佳的温度上，直到发动机再次带载运行、并再次排出高热废气时为止。因而，这些隔离筒盒中的再生过程能持续地进行，消除了发生堵塞的可能性。
优选地是，对于温度θg每次在三个数值之间的变动，过滤装置的各个部分都依次地经历阻隔/再生过程，其中的三个数值为：大于或等于θs的数值v1、小于或等于θs的数值v2、以及一大于或等于θs的数值v3，其中v1等于或不等于v3，这样就能实现过滤装置均匀而连续的再生。
根据本发明一显著的特征，对过滤装置一部分进行阻隔的操作在于：阻止废气在过滤装置的至少30％部分中流动，优选为至少阻流50％，更为优选的阻流范围是在50％到75％之间。上述的百分比表达的是体积百分比。
优选地是，θs等于250℃或300℃。
有利地是，所述废气是由增压柴油机产生的，且那些数据参数-即废气温度θg和阈值温度θs是由进气压力、和/或发动机转速、和/或过滤装置的上游背压间接地给出的，阈值进气压力优选地等于发动机最大进气压力的2.5％。
根据一种优选实施方式，过滤装置是由至少两个(优选为至少三个)过滤筒盒构成的，每个过滤筒盒中都设置有一阻隔器，当θg≤θs时，过滤装置优选包括的三个筒盒中的两个筒盒构成了过滤装置的被阻隔部分。
根据本发明这些方面中的另一方面，本发明的一个目的是提供一种用于过滤废气的设备，其包括：至少一催化剂装置；以及用于对所述废气执行过滤的装置，该设备被设置在一反应室内，该反应室位于发动机所产生废气流的流动路径上，所述设备的特征在于：过滤装置是由至少两个组件构成的，每一组件都包括一催化剂支撑件，且靠近一配备有阻流装置的过滤筒盒。
有利地是，设备包括一用于将废气再循环到发动机进气口处的装置，该装置的工作与这样的操作相关联：当发动机未加速时，关断废气在一个或多个过滤筒盒中的流动，因而，所导致的加大背压会自动开启一个阀门，该阀门允许废气执行再循环。
按照本发明设备的一优选特征，每一过滤筒盒都具有一阻流装置，其被设置在上游或下游位置，并由一电子计算机进行控制，该计算机能考虑到发动机的所有工况，以便于每当加速踏板的位置归零(不加速状态)时，能隔离至少一个过滤筒盒。
在本发明设备一有利的实施方式中，过滤装置是由至少三个筒盒组成的，且每一筒盒都带有阻流装置，这些阻流装置由一电子计算机进行控制，该计算机能考虑到发动机的所有工况，以便于轮流执行操作：当发动机未加速运行时，隔离至少两个筒盒，并每当发动机加速运行时，隔离那个在非加速状态时过滤气体的筒盒。
有利地是，设置在各个过滤筒盒中的阻流装置包括一小尺寸量孔，以保持非常低的流量。
根据一种有利的改型，设备包括一***，该***借助于一雾化器对柴油执行二次喷射、以将其喷射到废气中，该***优选位于过滤设备和催化转化器的上游，并由一电子计算机进行控制，该计算机能考虑到发动机的所有工况，该柴油二次喷射***可与废气再循环***配合使用。
在这种改型中，可考虑使所喷射的柴油中含有有机金属燃烧催化剂，可从一专用容罐供送该催化剂，也可不从专用容罐供送。
最后，在本发明的范围内，所述设备可利用公知的有机金属添加剂，二次喷射***可喷射该添加剂，以取代喷射柴油。
在该优选实施方式中，过滤装置是由一组件构成的，该组件包括至少两个过滤单元，每个单元都带有一阻流装置，这些阻流装置由一顾及发动机工况的计算机执行控制。
如果根据本发明的装置包括多于两个过滤单元，则每个所述过滤单元将包括一阻流装置，以用于将它们依次短路掉。
为各个所用过滤筒盒设置的阻流装置被设置在过滤单元的下游位置。
根据本发明的一种改型，阻流装置还可被包含在过滤单元以及相关的催化转化器的下游部位中。
根据本发明一区别特征，所述过滤单元都将包括一位于上游的催化剂盘，其优选地位于一金属支撑件上。
催化剂是普通的铂基氧化催化剂，用以实现对碳氢化合物和CO的完全氧化。
根据本发明的另一种改型，过滤设备包括一***，当设备的过滤性能下降时，该***能利用一单向阀对废气执行再循环，由此可利用背压的升高将一部分未经过滤的废气输送到进气管中，其中，背压升高的原因在于该限流作用。
根据本发明的一种改型，过滤设备包括多于三个的过滤筒盒，从而，当其中一个筒盒被隔离时，剩余的筒盒数目足以应对满负荷工况，其中的被隔离筒盒是为了在部分负载或怠速时过滤气体而预留的。该目的在于将各个载满负荷时使用的筒盒中的过滤介质和催化剂保持在高温上。如果检测到即将出现堵塞，则用怠速时使用的筒盒替换其余筒盒中的其中之一。
附图说明
在阅读了下文参照附图所作的描述之后，可更清楚地理解本发明，附图以非限定性的方式示出根据本发明的过滤设备的一种实施方式，在附图中：
图1是一个总体视图，示出根据本发明一优选实施方式的***，该***包括一具有两筒盒的过滤设备，每一筒盒都具有位于金属支撑体上的氧化催化剂，且在下游处具有一阀门，如果必要的话，阀门可被驱动而完全切断被过滤气体的流动，过滤设备与一带有单向阀的废气循环***组合使用；
图2中的总体视图示出过滤设备，其包括一催化转化器，其独立于过滤单元，该过滤单元与一位于上游侧的阻流***相关联；
图3中的总体视图示出带有柴油喷射***的过滤设备；
图4示出过滤设备的一种改型，该过滤设备包括三个过滤筒盒；以及
图5中的总体视图示出一种过滤设备，其带有应用在发动机环境中的所有改型特征。
具体实施方式
图1中详细地示出适于应用根据本发明的过滤设备的、根据一优选实施方式的***。在该***中，车辆的各个机械部件相互配合，这些部件构成或不构成过滤设备的组成部件，它们有助于对过滤设备执行再生。
因而，从发动机排出的废气经喷嘴1通入到设备中，然后再输送给金属支撑体2上的各个催化剂盘，为了在两过滤筒盒3中实现过滤，筒盒优选地是由碳化硅制成的，但也可用堇青石或其它陶瓷来形成过滤介质。两筒盒都被设置在腔室4的内部，且通过一种隔热材料6相互隔绝开，以防止被环境空气冷却。
阀门5被设置在这些过滤筒盒的出口处，用于完全隔离各个筒盒、以及彻底阻隔出口通道。这些阀门由气动缸7驱动，且废气随后被输送到出口8处。
下面介绍该设备的工作过程：当加速踏板的位置恢复到零位状态(非加速状态)时，一位置检测器(图中未示出)将信号数据输送给一计算机，该计算机交替地启动各个气动缸，以便于在该特定工作状态下，完全阻隔两筒盒中的其中之一，并只使用单个筒盒。因此，被阀门阻隔的筒盒中的过滤介质将保持着较高的温度，该温度是在最后一次加速的过程中达到的，只有当发动机再次加速、因而废气再次达到高温时，才开启阀门，以使筒盒恢复工作。为了使这些筒盒都能获得令人满意的再生效果，在五到十分钟的时间间隔内，可阻隔同一筒盒，且另一筒盒可被用来在怠速时检测筒盒的背压，以便于在达到预定程度时启动与前述筒盒的互换。
该附图1还示出这样的可能性：当其中一个阀门5被阻隔、且所导致的背压增加会产生流经阀门17的气流，在通向进气歧管20的方向上，设备通过一管线16与一可自动启动的废气循环装置相联，这种状况对应于加速踏板处于零位的状态，因而，此时的废气温度较低。
循环操作的作用在于降低流经某些筒盒的被过滤废气的流量，其中，所述筒盒是指在这些工况下仍然保持工作状态的那些筒盒，由此可减少筒盒的冷却。类似地，在进气歧管20处与空气混合起来的热废气在流经涡轮压缩机18之后通入到发动机21中，这将造成从喷嘴22排出的废气的温度有显著的增加，在怠速过程中，设备23进口处的废气温度可能会从通常情况下的90℃到100℃升高到160℃。
阀门17是一个大截面的单向阀，更好地是，该阀门属于叶片阀，在几毫巴过压的条件下，其就允许通流。阀门17的尺寸、以及通向进气歧管20的管线的尺寸被设计成这样：在怠速工况下，该组件能将30％到60％的废气流循环回发动机。
一旦发动机开始加速运行，进气歧管内的压力就会超过过滤器进口处的背压，从而关闭了阀门17，自动地切断了废气循环流。
图2中示出一种改型形式的设备，其不同之处在于：两筒盒3共用同一催化转化器14，并采用蝶阀15来取代图1中优选实施方式所用的阀门5，蝶阀15被布置在筒盒的上游位置，用于阻隔过滤器。
图3和图5示出另一种可行的设计形式，其具有一柴油喷射***，该***位于过滤设备的上游，计算机根据从位于过滤器上游的压力传感器9和温度传感器10获得的数据而执行操作，以调整最佳的工作策略，由此使各个过滤器保持理想的清洁程度，为此，计算机甚至借助于雾化器11执行辅助柴油喷射，其中，空气12和柴油13被输送给雾化器11。执行这种喷射的目的在于：当发动机运行在满负荷工况下时，提高废气的温度，以将过滤介质加热到更高的温度，进而提高再生率。只有检测到过滤器即将出现堵塞时才执行这种喷射。
图4中的改型采用了三个过滤筒盒，而不是使用两个筒盒，这样的设计将能允许更好地维持过滤介质中的温度。
事实上，如采用具有三个筒盒的设备，则就能引入另一种变型形式，在该变型形式中，可按照如下的策略，利用由各传感器发送给计算机的背压数据和温度数据对各个筒盒执行隔离控制。
例如，当加速踏板位置恢复到零时，阻隔三个筒盒中的两个筒盒，在此状态下，气流只能流经一个筒盒。只有在下一次加速时，这两个筒盒中的气流才能逐渐恢复，根据背压数据确定这些筒盒加入到回路中的合适时机。例如，一旦检测到背压达到100mbar的数值，则计算机就将启动第一筒盒的阀门的开启，而且只有当背压持续为100mbar的数值时，才开启第二筒盒的阀门。
取决于所使用的发动机类型，该背压值可不同于100mbar，上述的这一数值只是被作为举例。
此外，上述的改型策略也可设计成：在给定的背压水平上时，独立于其它工作状况，基于温度数据来判断关闭一个或多个筒盒-例如当温度θs落入到250℃或300℃的范围内时执行操作。
由此可见，设置与各个筒盒相联的各个阀门的目的在于将这些筒盒隔离开，以使其维持前次满负荷工作时获得的高温，以防止筒盒在随后的部分负载或怠速工况时冷却下来，这样进行设计的原因在于：高温有利于燃烧反应，因而，如这样进行设计则能获得一个主要的优点：在关闭阀门的同时保持小流量的废气流，以维持这种燃烧反应，这种燃烧反应是高发热的，其甚至会趋于升高筒盒的温度。通过采用一种带有小尺寸量孔24的阀门可实现这一操作，该量孔小于一个毫米或几个毫米，量孔的直径取决于发动机的排量，以允许必要的流量能由此通过。
应当指出的是：由于在较高的温度下，氧化氮可与碳发生反应，因而，本发明所实现的、将两筒盒中至少之一中的过滤介置维持在较高温度上的设计将使所述筒盒达到更高的氧化氮消减率。在采用该设备的条件下，如按照官方规定的测量方法，可发现氧化氮能降低30％。
类似地，对于各个筒盒中装备有催化剂的设备，由于能将至少一个催化剂盘保持在高温条件下，所以已经发现：在执行官方规定的污染测试循环时，能实现更高的碳氢化合物降低率。
对于某种***而言，其包括至少三个筒盒，且各个筒盒的尺寸被确定成：在满负荷工况下，只有其中的两个筒盒对废气执行过滤，对该***执行控制的改型形式在于：指定其中的两个筒盒专用于在满负荷工况下工作，并预留一个筒盒在部分负载或怠速工况时工作，以此来维持筒盒中过滤介置和催化剂在满负载时获得的高温，从而实现了对所有污染物最大限度的消减。为了使各个筒盒能在理想的状况下获得再生，一旦检测到某一背压水平，计算机就将把专用于怠速工况的筒盒与在满负载时使用的一个筒盒进行对换。
上文描述的、与催化转化器配合使用或由催化器协助的过滤装置要想良好地工作，就必须要使用含硫量在50ppm以下的柴油，从2005年开始将推广这一燃油标准。
但是，对于含硫量高于50ppm的柴油，最好是使用如图3所示的设备，在该设备中，使用一柴油雾化器11来将一种有机金属添加剂从另外一个专用容罐中喷射到柴油中，其中的容罐内储有所述添加剂混合物。
由于在废气温度太低时隔离了某些筒盒，所以可获得一定的温度，该温度将有助于实现令人满意的工作效果-甚至对于在所有情况下都使用该添加剂的情形。
类似地，该设备可被应用在客用车辆的柴油机中，且各个筒盒上阀门的开闭可由控制该共轨型直喷柴油机的计算机直接进行控制。与上文描述的情况类似，可编程控制为在怠速和小负载时执行关闭阀门的操作。这种类型发动机所能达到的温度实际上能永久性地维持着两筒盒其中之一中足够快速的再生反应，以使其保持着不足以发生堵塞的状态。

Claims (13)

1.用于对废气执行过滤的方法，利用所述方法将所述废气中的所有或部分颗粒蓄留在过滤装置上，并使颗粒受燃烧催化剂的作用而燃烧，
其特征在于所述方法主要包括操作：一旦要被执行过滤的废气的温度θg变为小于或等于一阈值温度θs，则阻隔至少一部分过滤装置，从而限制——实质上避免了被阻隔部分发生冷却，并将其保持在大于或等于θs的温度θo上，直到当θg再次变得大于θs为止，由此能加速再生所述过滤装置的阻隔部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对于温度θg每次在三个数值之间的变动，所述过滤装置的各个部分都依次地经历阻隔/再生过程，其中的三个数值为：大于或等于θs的数值v1、小于或等于θs的数值v2、以及又一大于或等于θs的数值v3，其中v1等于或不等于v3，这样就能实现过滤装置均匀而连续的再生。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：对所述过滤装置一部分执行阻隔的操作在于：阻止废气在所述过滤装置的至少30％部分中流动，优选为至少阻流50％，更为优选的阻流范围是在50％到75％之间，该百分比表达的是体积百分比。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：θs等于250℃或300℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述废气是由增压柴油机产生的；且那些数据参数——即废气温度θg和阈值温度θs是由进气压力、和/或发动机转速、和/或过滤装置的上游背压间接地给出的，阈值进气压力优选地等于发动机最大进气压力的2.5％。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述过滤装置是由至少两个——优选为至少三个过滤筒盒构成的，每个过滤筒盒中都设置有一阻隔器，当θg≤θs时，所述过滤装置优选包括的三个筒盒中的两个筒盒构成了所述过滤装置的被阻隔部分。
7.用于过滤废气的设备，其包括至少一催化剂装置，所述废气的过滤装置(3)被设置在一反应室(4)内，位于发动机(21)所产生废气流的流动路径上，所述设备的特征在于：所述过滤装置(3)是由至少两个组件构成的，每一组件都包括一催化剂支撑件(2)，且连接着一配备有阻流装置(5)的过滤筒盒。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：安装有一废气再循环装置(16)——用于将废气再循环到发动机进气口(20)处，所述废气再循环装置的工作与这样的操作相关联：每当发动机未加速时，关断废气在一个或多个过滤筒盒中的流动，因而，所导致的加大背压自动开启一个阀门，该阀门允许废气执行再循环。
9.根据权利要求7或8所述的设备，其特征在于：每一过滤筒盒都具有一阻流装置(5)，其被设置在上游或下游位置，由一电子计算机进行控制，该计算机能考虑到发动机的所有工况，以便于每当加速踏板的位置归零(不加速状态)时，能隔离至少一个过滤筒盒。
10.根据权利要求7到9之一所述的设备，其特征在于：过滤装置是由至少三个筒盒组成的，且每一筒盒都带有阻流装置(5)，所述阻流装置由一电子计算机进行控制，所述计算机能考虑到发动机的所有工况，以便于轮流执行操作：当发动机未加速运行时，隔离至少两个筒盒，并当发动机加速运行时，隔离那个在非加速状态时过滤气体的筒盒。
11.根据权利要求7到10中任一项所述的设备，其特征在于：设置在各个过滤筒盒中的阻流装置包括一小尺寸量孔(24)，以维持非常低的流量。
12.根据权利要求7到11中任一项所述的设备，其特征在于：安装一柴油二次喷射***，该***借助于一雾化器(11)对柴油执行二次喷射，以将其喷射到废气中，该***位于所述过滤设备和催化转化器的上游，并由一电子计算机进行控制，该计算机能考虑到发动机的所有工况，所述柴油二次喷射***可与废气再循环***(16、17)配合使用。
13.根据权利要求12所述的设备，其特征在于：所喷射的柴油中含有一有机金属，作为燃烧催化剂，可从一专用容罐供送该催化剂，也可不从专用容罐供送。
CNA03815532XA 2002-06-04 2003-06-03 具有由可控阻隔装置来变化过滤表面的柴油机废气过滤的方法和设备 Pending CN101405486A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0206835A FR2840354A1 (fr) 2002-06-04 2002-06-04 Dispositif de filtration des gaz d'echappement pour moteur diesel a surface de filtration variable par obstruction commandee
FR0206835 2002-06-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN101405486A true CN101405486A (zh) 2009-04-08

Family

ID=29558939

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA03815532XA Pending CN101405486A (zh) 2002-06-04 2003-06-03 具有由可控阻隔装置来变化过滤表面的柴油机废气过滤的方法和设备

Country Status (9)

Country Link
US (1) US7314501B2 (zh)
EP (1) EP1573181A2 (zh)
JP (1) JP2006515395A (zh)
CN (1) CN101405486A (zh)
AU (1) AU2003253083A1 (zh)
CA (1) CA2487942A1 (zh)
FR (1) FR2840354A1 (zh)
MX (1) MXPA04012166A (zh)
WO (1) WO2003102389A2 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022160A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 通用汽车环球科技运作公司 氧化微粒过滤器
CN103557057A (zh) * 2013-11-06 2014-02-05 苏州佑瑞检测技术有限公司 一种多工作模式汽车尾气净化器
CN104689649A (zh) * 2015-02-28 2015-06-10 成都易态科技有限公司 恢复滤芯通过性的方法
CN105673141A (zh) * 2016-04-05 2016-06-15 浙江农林大学暨阳学院 一种汽车尾气处理器的净化装置
CN105736108A (zh) * 2016-04-17 2016-07-06 阮居高 一种农机用烟筒
CN105888792A (zh) * 2016-04-13 2016-08-24 南昌大学 一种基于柴油机尾气处理的可循环使用的后处理装置

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7992382B2 (en) * 2003-08-01 2011-08-09 Illinois Valley Holding Company Particulate trap system and method
FR2872199B1 (fr) * 2004-06-25 2006-10-06 Jean Claude Fayard Procede et dispositif de reduction/elimination de la quantite de particules contenues dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion interne
FR2880914B1 (fr) * 2005-01-14 2007-04-06 Peugeot Citroen Automobiles Sa Ligne d'echappement pour moteur de vehicule automobile
AT501042B8 (de) * 2005-02-02 2007-02-15 Pankl Emission Control Systems Vorrichtung zum reinigen von kraftfahrzeugabgasen
DE102005038707A1 (de) * 2005-08-15 2007-03-08 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung eines Abgases einer Verbrennungskraftmaschine
FR2902137B1 (fr) * 2006-06-07 2008-08-01 Jean Claude Fayard Bruleur et procede pour la regeneration de cartouches de filtration et dispositifs equipes d'un tel bruleur
US7685814B2 (en) * 2006-07-12 2010-03-30 Cummins Filtration, Inc. Systems, apparatuses, and methods of determining plugging or deplugging of a diesel oxidation catalyst device
US20080022657A1 (en) * 2006-07-28 2008-01-31 Caterpillar Inc. Power source thermal management and emissions reduction system
EP2111279A2 (en) * 2007-01-30 2009-10-28 Donaldson Company, Inc. Apparatus for cleaning exhaust aftertreatment devices and methods
DE202007003597U1 (de) * 2007-03-08 2008-07-17 Mann+Hummel Gmbh Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung
JP4910814B2 (ja) * 2007-03-23 2012-04-04 パナソニック株式会社 排ガス浄化装置
US7582141B2 (en) * 2007-05-31 2009-09-01 International Truck Intellectual Property Company, Llc Diesel particulate filter pulse cleaner flow director system and method
US20100037423A1 (en) * 2008-07-10 2010-02-18 Herman John T Apparatus for Cleaning Exhaust Aftertreatment Devices and Methods
EP2344748B1 (en) * 2008-11-06 2013-01-09 Renault Trucks Internal combustion engine system and particulate filter unit for such an internal combustion engine system
US9127581B2 (en) * 2009-11-10 2015-09-08 Jeju National University Industry-Academic Cooperation Foundation Filter assembly and exhaust gas reducing device including same
GB2479362B (en) * 2010-04-07 2012-07-04 Rifat A Chalabi Improvements in gas treatment
US20120285902A1 (en) * 2011-05-10 2012-11-15 Cummins Filtration Ip Inc. Filter with Shaped Flow Path Combinations
US9119976B2 (en) * 2012-06-28 2015-09-01 Zodiac Aerotechnics Oxygen breathing device and method for maintaining an emergency oxygen system
US9010098B2 (en) * 2012-10-24 2015-04-21 Electro-Motive Diesel, Inc. After-treatment device
CN103557048B (zh) * 2013-11-06 2015-10-28 江苏鑫誉丰环保科技有限公司 一种多腔室汽车尾气净化装置
AT514430B1 (de) * 2013-11-18 2015-01-15 Apf Advanced Particle Filters Gmbh Rauchgasreinigungsanlage zur Abscheidung von Schadstoffen aus Rauchgasen
US11480082B2 (en) 2018-09-28 2022-10-25 Cummins Emission Solutions Inc. Systems and methods for dynamic control of filtration efficiency and fuel economy
CN117231326B (zh) * 2023-11-01 2024-03-08 南京开特环保科技有限公司 一种汽车尾气颗粒捕集装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5692318A (en) * 1979-12-25 1981-07-27 Toyota Motor Corp Apparatus for capturing fine particles contained in exhaust gas of internal combustion engine
CH663253A5 (en) * 1984-04-11 1987-11-30 Bbc Brown Boveri & Cie Exhaust particle filter for internal combustion engines
US4840028A (en) * 1987-03-20 1989-06-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Purifier of diesel particulates in exhaust gas
DE3717140A1 (de) * 1987-05-21 1988-12-08 Webasto Ag Fahrzeugtechnik Russfilteranlage im abgastrakt einer diesel-brennkraftmaschine
WO1993000503A2 (en) * 1991-06-27 1993-01-07 Donaldson Company, Inc. Trap apparatus with tubular filter element
IT1249969B (it) * 1991-07-30 1995-03-30 Iveco Fiat Metodo ed apparecchiatura per la determinazione dell'intasamento di unfiltro, in particolare di un filtro di un impianto di scarico.
US5426936A (en) * 1992-02-21 1995-06-27 Northeastern University Diesel engine exhaust gas recirculation system for NOx control incorporating a compressed air regenerative particulate control system
DE4394868T1 (de) * 1992-09-25 1994-10-20 Toyoda Automatic Loom Works Hitzebeständiges Filter
US5396764A (en) * 1994-02-14 1995-03-14 Ford Motor Company Spark ignition engine exhaust system
JPH09222009A (ja) * 1996-02-15 1997-08-26 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気微粒子浄化装置
FR2755623B1 (fr) * 1996-11-12 1998-12-04 Inst Francais Du Petrole Procede et unite de filtration de gaz d'echappement, ayant un chauffage modulable
JPH11182232A (ja) * 1997-12-19 1999-07-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 排気ガス浄化装置及び操作方法
US6223926B1 (en) 1999-09-03 2001-05-01 Carl Craven Underground rake storage device
US6233926B1 (en) * 2000-03-01 2001-05-22 Illinois Valley Holding Company Apparatus and method for filtering particulate in an exhaust trap
US6572682B2 (en) * 2001-06-26 2003-06-03 Rypos, Inc. Self-cleaning filter system using direct electrically heated sintered metal fiber filter media

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102022160A (zh) * 2009-09-22 2011-04-20 通用汽车环球科技运作公司 氧化微粒过滤器
CN103557057A (zh) * 2013-11-06 2014-02-05 苏州佑瑞检测技术有限公司 一种多工作模式汽车尾气净化器
CN103557057B (zh) * 2013-11-06 2016-01-20 万潇熠 一种多工作模式汽车尾气净化器
CN104689649A (zh) * 2015-02-28 2015-06-10 成都易态科技有限公司 恢复滤芯通过性的方法
CN104689649B (zh) * 2015-02-28 2016-12-07 成都易态科技有限公司 恢复滤芯通过性的方法
CN105673141A (zh) * 2016-04-05 2016-06-15 浙江农林大学暨阳学院 一种汽车尾气处理器的净化装置
CN105673141B (zh) * 2016-04-05 2018-10-26 浙江农林大学暨阳学院 一种汽车尾气处理器的净化装置
CN105888792A (zh) * 2016-04-13 2016-08-24 南昌大学 一种基于柴油机尾气处理的可循环使用的后处理装置
CN105888792B (zh) * 2016-04-13 2018-07-17 南昌大学 一种基于柴油机尾气处理的可循环使用的后处理装置
CN105736108A (zh) * 2016-04-17 2016-07-06 阮居高 一种农机用烟筒

Also Published As

Publication number Publication date
EP1573181A2 (fr) 2005-09-14
US20050257518A1 (en) 2005-11-24
JP2006515395A (ja) 2006-05-25
US7314501B2 (en) 2008-01-01
AU2003253083A1 (en) 2003-12-19
WO2003102389A2 (fr) 2003-12-11
WO2003102389A9 (fr) 2004-02-19
CA2487942A1 (fr) 2003-12-11
MXPA04012166A (es) 2005-09-21
FR2840354A1 (fr) 2003-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101405486A (zh) 具有由可控阻隔装置来变化过滤表面的柴油机废气过滤的方法和设备
EP1503071B1 (en) Exhaust gas recirculation in internal combustion engines
US5671600A (en) Method of reducing the NOx emission of a supercharged piston-type internal combustion engine
US5089236A (en) Variable geometry catalytic converter
CN101283169B (zh) 柴油机的排气净化装置
US5335492A (en) Exhaust gas filter and/or a catalytic converter
US6474060B2 (en) Exhaust gas recirculation filtration system
US10415513B2 (en) EGR system with particle filter and wastegate
US7334397B2 (en) Regulation method and a device for exhaust gas purification
EP2198133B1 (en) Particle filter assembly and method for cleaning a particle filter
CN101482047B (zh) 用于净化来自柴油机的排气的方法和***
CN101676528A (zh) 用于再生安装在内燃机废气管路中的颗粒过滤器的方法和设备
CN101408120A (zh) 发动机排气净化装置
CN107787395A (zh) 引擎废气排放处理***
US20060021335A1 (en) Exhaust treatment system having particulate filters
US10774724B2 (en) Dual stage internal combustion engine aftertreatment system using exhaust gas intercooling and charger driven air ejector
US20180230874A1 (en) Dual stage internal combustion engine aftertreatment system using common radiator cooling fluid circuits for exhaust gas intercooling and charger-driven ejector
US20060196176A1 (en) Apparatus for adjusting the temperature of exhaust gases
EP0591180A1 (en) Particulate filter trap for a diesel engine
US20080229734A1 (en) System for Purifying the Exhaust Gases Emitted by Internal Combustion Engines
KR20110003098A (ko) 배기가스 저감 장치 및 배기가스 저감 방법
CN1323227C (zh) 柴油机尾气前处理装置
KR20050123353A (ko) 자동차용 ｅｇｒ 쿨러 및 그 제어 방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Open date: 20090408