CN102213123B - 用于再生排气过滤器的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于再生排气过滤器的设备和方法。一种用于内燃机的排气处理***包括排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通以在多个排气处理装置之间传送排气。与排气流体连通的烃喷射器将烃传输给排气。选择性催化还原装置设置在烃喷射器下游，且配置成接收并混合烃和排气且还原其中的NOX组分。氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通，且配置成氧化排气和烃混合物以升高排气温度。颗粒过滤器组件位于氧化催化剂装置下游，用于接收已加热排气且燃烧排气过滤器中收集的碳和颗粒。

Description

用于再生排气过滤器的设备和方法
技术领域
本发明的示例性实施例涉及用于内燃机的排气处理***，且更具体地涉及用于再生排气颗粒过滤器的有效***。
背景技术
从内燃机排放的排气是不均匀混合物，其包含气体排放物（如一氧化碳（CO）、未燃烃（HC）和氮氧化物(NOX)）以及组成颗粒物质的凝相材料（液态和固态）。催化剂组分，通常布置在设置于内燃机排气***中的催化剂载体或者基底上，提供用于将这些排气组分的某些或全部转化为未管制的排气组分。例如，内燃机的排气***可包括以下中的一种或多种：含有用于还原CO和发动机排出的HC的氧化催化剂（OC）的贵金属；用于还原NOX的选择性催化还原催化剂（SCR）；以及用于去除颗粒物质的颗粒过滤器装置（PF）。
用于高水平的减少颗粒物质的排气处理技术，PF可以使用多种已知排气过滤器结构中的一种，其在从排气中去除颗粒物质方面已经展现了有效性。这种排气过滤器结构可包括但不限于：陶瓷蜂窝壁流式过滤器、缠绕或者填充纤维的过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等等。陶瓷壁流式过滤器在机动车应用中已经广为接受。
排气过滤器是一种用于从排气去除颗粒的物理结构，因此，排气过滤器中过滤的颗粒的积聚将具有增加内燃机经历的排气***背压的影响。为了解决由于排气过滤器中排气颗粒积聚所造成的背压增加，PF被定期地清洗或者再生。车辆应用中的PF再生通常为自动的，且基于由发动机和排气***传感器产生的信号被发动机或者其它合适控制器所控制。所述再生事件包括通常通过加热发动机排气而将PF过滤器的温度增加至通常处于或高于600℃的水平以燃烧所积聚的颗粒。
一种用于产生排气***所要求的排气温度以再生PF的方法是，将未燃HC输送至设置在PF上游的氧化催化剂装置中。HC可以通过直接向排气***喷射燃料而输送到排气***，或者可以通过给内燃机“过量燃料供应”使得未燃HC在排气中离开发动机而实现。HC在氧化催化剂装置中以放热反应被氧化，所述放热反应升高排气的温度。被加热的排气向下游行进到PF且燃烧颗粒积聚物。
该再生方法的缺陷在于：通常期望将NOX还原装置定位在排气***内PF上游的位置，以便保护所述装置不受PF再生引起的高温偏移的影响。类似地，期望将NOX还原装置定位在OC的下游以保护敏感性SCR催化剂不受HC吸附损害。如果OC用于加热排气，如所述那样，那么在PF再生期间，由于OC中HC氧化产生的高温，在NOX还原装置内的NOX还原可能显著地减少。此外，NOX还原装置的热降级可能更明显，从而导致催化剂快速老化且低于所需耐用性。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，一种用于内燃机的排气处理***包括排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理***的多个装置之间传送排气。烃喷射器被连接到排气管道且与其中的排气流体连通，以便将烃传输给其并形成排气和烃混合物。选择性催化还原装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通，且配置成接收并混合排气和烃混合物并还原排气中的NOX组分。氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通，且配置成氧化排气和烃混合物以升高排气温度。颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，且与排气管道流体连通并位于第二氧化催化剂装置下游，用于接收已加热排气且燃烧排气过滤器中收集的碳和颗粒。
在本发明的另一个示例性实施例中，一种操作用于内燃机的排气处理***的方法，所述排气处理***包括：排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理***的多个装置之间传送排气；烃喷射器，所述烃喷射器被连接到排气管道且与排气流体连通，以便将烃传输给其并形成排气和烃混合物；第一氧化催化剂装置，所述第一氧化催化剂装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通；选择性催化还原装置，所述选择性催化还原装置配置成还原排气中的NOX组分，设置成在第一氧化催化剂装置下游与排气管道流体连通；第二氧化催化剂装置，所述第二氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通；和颗粒过滤器组件，所述颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，与排气管道流体连通并位于第二氧化催化剂装置下游，所述方法包括：通过烃喷射器将烃传输到排气。在第一氧化催化剂中氧化排气中的烃的第一部分，以将排气温度升高至第一温度。使得排气通过选择性催化还原装置且在其中混合排气。在第二氧化催化剂中氧化排气中的烃的第二部分，以将排气温度升高至第二温度。将处于第二温度的排气传输到颗粒过滤器组件，用于燃烧设置在排气过滤器上的碳和颗粒。
方案1. 一种用于内燃机的排气处理***，包括：
排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理***的多个装置之间传送排气；
烃喷射器，所述烃喷射器被连接到排气管道且与排气流体连通，以便将烃传输给排气并形成排气和烃混合物；
选择性催化还原装置，所述选择性催化还原装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通，且配置成接收并混合排气和烃混合物并且还原其中的NOX成分；
氧化催化剂装置，所述氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通，且配置成氧化排气和烃混合物以升高排气温度；和
颗粒过滤器组件，所述颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，与排气管道流体连通并位于氧化催化剂装置下游，用于接收已加热排气且燃烧排气过滤器中收集的碳和颗粒。
方案2. 根据方案1所述的用于内燃机的排气处理***，还包括氧化催化剂装置，所述氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置上游与排气管道流体连通，且配置成氧化一氧化碳和发动机排出的烃。
方案3. 根据方案2所述的用于内燃机的排气处理***，其中，所述烃喷射器在选择性催化还原装置和位于选择性催化还原装置上游的氧化催化剂装置上游被连接到排气管道。
方案4. 根据方案3所述的用于内燃机的排气处理***，其中，所述烃喷射器是内燃机。
方案5. 根据方案2所述的用于内燃机的排气处理***，其中，所述烃喷射器在选择性催化还原装置上游和位于选择性催化还原装置上游的氧化催化剂装置下游被连接到排气管道。
方案6. 根据方案5所述的用于内燃机的排气处理***，还包括第二选择性催化还原装置，所述第二选择性催化还原装置位于烃喷射器的上游和位于烃喷射器上游的氧化催化剂装置下游。
方案7. 根据方案3所述的用于内燃机的排气处理***，其中，选择性催化还原装置上游的氧化催化剂装置具有代表发动机排量20％－40％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化烃和排气混合物中的烃的仅一部分且将排气升高至第一温度。
方案8. 根据方案7所述的用于内燃机的排气处理***，其中，选择性催化还原装置上游的第一排气温度是大约450℃至500℃。
方案9. 根据方案3所述的用于内燃机的排气处理***，其中，选择性催化还原装置下游的氧化催化剂装置具有代表发动机排量25％－45％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化烃和排气混合物中的烃的其余部分且将排气温度升高至第二温度。
方案10. 根据方案9所述的用于内燃机的排气处理***，其中，颗粒过滤器组件上游的第二排气温度是大约600℃至650℃。
方案11. 根据方案1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，选择性催化还原装置包括设置在其上的耐高温催化剂化合物，所述催化剂化合物抵抗烃吸附和损害。
方案12. 根据方案11所述的用于内燃机的排气处理***，其中，选择性催化还原装置包括催化剂化合物，其包括沸石和一种或多种贱金属组分，如铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）或者钒(V)，其能够在存在诸如氨的还原剂的情况下操作以转化排气中的NOX成分。
方案13. 根据方案1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，氧化催化剂装置设置在颗粒过滤器组件中。
方案14. 根据方案2所述的用于内燃机的排气处理***，其中，氧化催化剂装置中的催化剂化合物包括涂层，所述涂层包含铂族金属，例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其它合适的氧化催化剂或其组合。
方案15. 根据方案1所述的用于内燃机的排气处理***，还包括：
背压传感器，所述背压传感器与排气管道流体连通，在排气过滤器的上游，且配置成产生表示排气背压的信号；和
控制器，所述控制器与背压传感器和烃喷射器信号连通，且配置成在背压达到表示需要加热排气过滤器以燃烧其中收集的碳和颗粒的预定水平时致动烃喷射器，以将烃喷射到排气中。
方案16. 根据方案15所述的用于内燃机的排气处理***，还包括：
温度传感器，所述温度传感器配置成在颗粒过滤器组件附近与排气管道流体连通且配置成产生表示排气温度的信号；和
控制器，所述控制器与温度传感器和烃喷射器信号连通，且配置成调节从烃喷射器传输烃的速率，以保持期望排气温度，以便燃烧排气过滤器中的碳和颗粒。
方案17. 一种操作用于内燃机的排气处理***的方法，所述排气处理***包括：排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理***的多个装置之间传送排气；烃喷射器，所述烃喷射器被连接到排气管道且与排气流体连通，以便将烃传输给排气并形成排气和烃混合物；第一氧化催化剂装置，所述第一氧化催化剂装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通；选择性催化还原装置，所述选择性催化还原装置配置成还原排气中的NOX组分，设置成在第一氧化催化剂装置下游与排气管道流体连通；第二氧化催化剂装置，所述第二氧化催化剂装置设置成在选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通；和颗粒过滤器组件，所述颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，与排气管道流体连通并位于第二氧化催化剂装置下游，所述方法包括：
通过烃喷射器将烃传输到排气；
在第一氧化催化剂中氧化排气中的烃的第一部分，以将排气温度升高至第一温度；
使得排气通过选择性催化还原装置且在其中混合排气；
在第二氧化催化剂中氧化排气中的烃的第二部分，以将排气温度升高至第二温度；以及
将处于第二温度的排气传输到颗粒过滤器组件，用于燃烧设置在排气过滤器上的碳和颗粒。
方案18. 根据方案17所述的操作用于内燃机的排气处理***的方法，还包括：
将温度传感器定位成在颗粒过滤器组件附近与排气管道流体连通且产生表示排气温度的信号；和
将控制器定位成与温度传感器和烃喷射器信号连通，调节传输到排气的烃的速率，以保持期望排气温度，以便燃烧排气过滤器中的碳和颗粒。
方案19. 根据方案18所述的操作用于内燃机的排气处理***的方法，还包括：在选择性催化还原装置上涂覆耐高温催化剂化合物，所述催化剂化合物抵抗烃吸附和损害。
本发明的上述特点和优点以及其它特点和优点从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述结合附图显而易见。
附图说明
其它目标、特点、优点和细节将在实施例的以下详细描述中仅通过例子显现，详细描述参考附图，在附图中：
图1是体现本发明特征的内燃机的排气处理***的示例图；和
图2是体现本发明特征的内燃机的排气处理***的另一个实施例的示例图；
图3是体现本发明特征的内燃机的排气处理***的另一个实施例的示例图；和
图4是体现本发明特征的内燃机的排气处理***的又一个实施例的示例图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的且不旨在限制本发明、应用或使用。应当理解的是在附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
现在参考图1，本发明的一个示例性实施例涉及排气处理***（总体上参考为10），用于减少内燃机12排出的管制排气成分。应当理解的是，本文所述的发明能够且可以在采用排气颗粒过滤器的各种发动机***中实施。这种发动机***可包括但不限于：汽油直喷式***和均质充气压缩点火发动机***。
排气处理***10包括排气管道14，排气管道14可包括多个部段，用于将排气16从发动机12传输到排气处理***10的各个排气处理装置。排气处理装置可包括第一氧化催化剂装置（OC1）18。OC1可以用流通式金属或陶瓷整料基底20构造，基底20包绕在膨胀或非膨胀垫（未示出）中，所述垫在被加热时膨胀，以紧固和隔离基底，基底包装在刚性外壳或罐21中，其具有与排气管道14流体连通的入口和出口。基底20具有设置在其上的氧化催化剂化合物（未示出）。氧化催化剂化合物可作为涂层涂覆且可包括铂族金属，例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其它合适的氧化催化剂或其组合。OC1 18用于处理未燃气体和非挥发性HC和CO，其以放热反应被氧化以形成二氧化碳和水。
在一个示例性实施例中，选择性催化还原装置（SCR）22可设置在OC1 18的下游。以类似于OC1的方式，SCR装置22也可以用流通式陶瓷或金属整料基底24构造，基底24包绕在膨胀或非膨胀垫（未示出）中，所述垫在被加热时膨胀，以紧固和隔离基底，基底包装在刚性外壳或罐25中，其具有与排气管道14流体连通的入口和出口。基底24具有涂覆在其上的NOX还原催化剂组分，例如SCR催化剂组分（未示出）。SCR催化剂组分优选包含沸石和一种或多种贱金属组分，如：铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）或者钒(V)，其可以在存在还原剂（例如氨（NH3））的情况下操作以有效地还原排气流16中的NOX成分。SCR催化剂化合物是耐高温催化剂化合物，优选抵抗HC吸附和损害以及高温偏移，如某些铜基催化剂化合物已经显现的那样。通过管道17从还原剂供应箱19供应的NH3还原剂23使用与管道14流体连通的喷射器26或者将还原剂传输到排气16的其它合适方法在SCR装置22上游的位置喷射到排气管道14中。还原剂可以是气体、液体或水尿素溶液的形式，且可与喷射器26中的空气混合以帮助所喷射喷流的扩散。
在示例性实施例中，排气颗粒过滤器（PF）28位于排气处理***10内在SCR装置22的下游，且操作以过滤排气流16中的碳和排气携带的其它颗粒。PF装置28可以使用陶瓷壁流式整料排气过滤器30构造，其包绕在膨胀或非膨胀垫（未示出）中，所述垫在被加热时膨胀，以紧固和隔离过滤器，过滤器包装在刚性耐热外壳或罐31中，具有与排气管道14流体连通的入口和出口。进入排气过滤器30的排气16被强制迁移通过多孔靠近地延伸的壁，且排气通过该机构被过滤碳和其它颗粒。过滤的颗粒沉积在排气过滤器30内，且随着时间的经过将具有增加发动机12经受的排气背压的影响。应当理解的是，陶瓷壁流式整料排气过滤器30本质上仅仅是示例性的，且PF 28可以包括其它过滤器装置，例如缠绕或者填充纤维的过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等等。
在示例性实施例中，由颗粒物质的积聚引起的排气背压的增加需要PF装置28被定期地清洗或再生。再生包括在通常高温（>600℃）环境中氧化或燃烧所积聚的碳和其它颗粒。为了再生目的，第二氧化催化剂装置（OC2）32设置在PF装置28的上游，在PF装置和SCR装置22之间。OC2 32可位于独立的罐34（图1）内，或者在另一个实施例中其可以位于PF 罐31内（图2）。类似于OC1 18，OC2 32可以包括流通式金属或陶瓷整料基底34，基底34包绕在膨胀或非膨胀垫（未示出）中，所述垫在被加热时膨胀，以紧固和隔离罐35；或31（在安装在PF 28中的情况下）中的基底。基底34具有设置在其上的氧化催化剂化合物（未示出）。氧化催化剂化合物可作为涂层涂覆且可包括铂族金属，例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其它合适的氧化催化剂或其组合。
如图1所示，HC或燃料喷射器38设置在OC1 18和SCR装置22的上游，与排气管道14中的排气16流体连通。燃料喷射器38通过流体管道44与燃料供应箱42中的HC供应40流体连通，且配置成将未燃HC 40引入OC1 18和SCR装置22上游的排气流中。控制器（例如，车辆控制器48）操作性地连接到排气处理***10且通过与多个传感器信号连通而监测排气处理***10。如本文使用的，术语“控制器”可包括专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或者固件程序的处理器（共享的、专用的和群组的）和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述控制功能的其它合适部件。在示例性实施例中，位于PF装置28上游的背压传感器50配置成产生表示陶瓷壁流式整料排气过滤器30中的碳和颗粒负载的信号。在确定背压已经达到表示需要再生或清洗PF装置28的排气过滤器30的预定水平时，控制器48致动燃料喷射器38，以将HC 40喷射到排气16，如所述那样。在示例性实施例中，OC1 18具有代表发动机排量20％－40％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化燃料喷射器38所喷射的HC的仅一部分。OC1 18配置成仅氧化所喷射的HC 46的该部分，这将导致SCR装置22上游的排气16的温度增加至大约450℃至500℃的第一排气温度。在该温度下，SCR装置22将不吸附以未氧化状态经过OC1 18的未燃HC 46，从而避免损害和去激活SCR催化剂组分。此外，450℃至500℃范围的温度将不导致耐高温SCR催化剂组分的热降级，从而从排气***10获得可靠的长期NOX还原性能。
所喷射的HC 40中的通过SCR装置22的其余部分由于其从中通过而与排气16完全混合。在其从SCR装置22离开之后，混合好且汽化的HC/排气混合物进入OC2 32，其中，未燃的喷射HC 40的其余部分在其进入PF 28之前被氧化。在示例性实施例中，OC2 32具有代表发动机排量25％－45％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化由燃料喷射器38所喷射但已经从OC1 18经过或逃逸的HC 40的其余部分。OC2 32中HC 40的氧化将导致PF装置28上游的排气16的温度增加至大约600℃至650℃的第二排气温度；即，适合于在陶瓷壁流式整料排气过滤器30中燃烧碳和颗粒物质的温度。控制器48可通过温度传感器52监测陶瓷壁流式整料过滤器30中已加热排气的温度，以及通过温度传感器54监测OC1 18上游的排气温度，且调节喷射器38的HC传输速率，以保持所述期望排气温度。
在另一个示例性实施例中（图2），设想的是，在一些情况下，燃料喷射器38可无需有利于排气16中的烃水平的发动机控制。在这种情况下，控制器48操作性地连接到排气处理***10且通过与多个传感器（如背压传感器50）信号连通而监测排气处理***10。背压传感器50配置成产生表示陶瓷壁流式整料排气过滤器30中的碳和颗粒负载的信号，在确定背压已经达到表示需要再生或清洗PF 28的预定水平时，控制器48将调节发动机定时和到内燃机12的燃料供应速率和/或频率，从而将过量未燃燃料（HC）传输到排气管道14中以与排气16混合。如上所述，OC1 18具有代表发动机排量20％－40％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以仅氧化排气16中离开发动机12的HC的该部分。OC1 18配置成氧化排气中的过量HC的仅一部分，这将导致SCR装置22上游的排气16的温度增加至大约450℃至500℃的第一气体温度。在该温度下，SCR装置22将不吸附以未氧化状态经过OC1 18的未燃HC，从而避免损害和去激活SCR催化剂组分。此外，450℃至500℃范围的温度将不导致SCR催化剂组分的热降级，从而从排气处理***10获得可靠的长期NOX还原性能。
通过SCR装置22的过量HC的其余部分进入OC2 32，其在进入PF装置28的排气过滤器30之前被氧化。在示例性实施例中，OC2 32具有代表发动机排量25％－45％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化在排气16中离开发动机12但已经从OC1 18经过或逃逸的HC 的其余部分，且将导致PF装置28上游的排气16的温度增加至大约600℃至650℃的第二排气温度，该第二排气温度适合于在陶瓷壁流式整料排气过滤器30中燃烧碳和颗粒物质。控制器48可通过温度传感器52监测排气过滤器30中已加热排气温度的温度，以及通过温度传感器54监测OC1 18上游的排气温度，且调节发动机定时和到发动机12的燃料供应速率和/或频率，以保持所述期望排气温度。
使用在SCR装置22上游的小OC1 18与在SCR装置22下游而在PF装置28的排气过滤器30上游的小OC2 32结合，在PF 28再生期间提供高NOX转化效率，以及由于减少或消除对SCR催化剂的热损害而提供改进的SCR催化剂耐用性。通过将HC氧化事件的一部分移动到紧邻PF装置28的位置，还可以避免通过排气处理***10的各个部件和装置的排气16的显著热损失，从而减少PF装置28再生期间的HC消耗且改进发动机12的燃料效率。
在图3所示的另一个示例性实施例中，在一些应用中避免升高排气16的温度直到其已经通过SCR装置22以便延长该装置的耐用性可能是有利的。在这种情况下，HC或燃料喷射器38设置在OC1 18下游，与排气管道14中的排气16流体连通。燃料喷射器38通过流体管道44与燃料供应箱42中的HC供应40流体连通，且配置成将未燃HC 40喷射到SCR装置22上游的排气流中。如前文所述，位于PF装置28上游的背压传感器50产生表示陶瓷壁流式整料排气过滤器30中的碳和颗粒负载的信号。在确定背压已经达到表示需要清洗或再生PF装置28的排气过滤器30的预定水平时，控制器48致动燃料喷射器38，以将HC 40喷射到排气16。所喷射的HC 40将通过SCR装置22，其中HC与排气16完全混合。在其从SCR装置22离开之后，混合好的HC/排气混合物进入OC2 32，其中，在其进入PF 28之前被氧化。在该示例性实施例中，OC2 32具有容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化由燃料喷射器38所喷射的HC 40，且将导致PF装置28上游的排气16的温度增加至大约600℃至650℃；即，适合于在陶瓷壁流式整料排气过滤器30中燃烧碳和颗粒物质的温度。控制器48可通过温度传感器52监测陶瓷壁流式整料过滤器30中已加热排气的温度，以及通过温度传感器54监测OC1 18上游的排气温度，且调节喷射器38的HC传输速率，以保持所述期望排气温度。在该示例性实施例中，OC1仅用于减少CO和发动机排出的HC。
在图4中的又一个示例性实施例中，在一些应用于避免将SCR装置22的一部分暴露于未燃HC以及避免升高排气16的温度直到其已经通过SCR以便进一步延长该装置的耐用性也可能是有利的。在这种情况下，第二SCR装置60设置在OC1 18和SCR装置22的下游，与排气管道14中的排气16流体连通。HC或燃料喷射器38通过流体管道44与燃料供应箱42中的HC供应40流体连通，且配置成将未燃HC 40引入SCR装置60和SCR装置22之间的排气流中。在该配置中，SCR 22避免HC污染的可能性，同时SCR装置60继续可用于将所喷射的HC 40与排气16完全混合。如前文所述，位于PF装置28上游的背压传感器50产生表示陶瓷壁流式整料排气过滤器30中的碳和颗粒负载的信号。在确定背压已经达到表示需要清洗或再生PF装置28的排气过滤器30的预定水平时，控制器48致动燃料喷射器38，以将HC 40喷射到排气16。所喷射的HC 40将通过SCR装置60，其中HC与排气16完全混合。在其从SCR装置60离开之后，混合好的HC/排气混合物进入OC2 32，其中，在其进入PF 28之前被氧化。在该示例性实施例中，OC2 32具有容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化由燃料喷射器38所喷射的HC 40，且将导致PF装置28上游的排气16的温度增加至大约600℃至650℃；即，适合于在陶瓷壁流式整料排气过滤器30中燃烧碳和颗粒物质的温度。控制器48可通过温度传感器52监测陶瓷壁流式整料过滤器30中已加热排气的温度，以及通过温度传感器54监测OC1 18上游的排气温度，且调节喷射器38的HC传输速率，以保持所述期望排气温度。在该示例性实施例中，OC1仅用于减少CO和发动机排出的HC。
尽管本发明已经参考示例性实施例来描述，但是本领域技术人员可理解的是，在不偏离本发明范围的情况下，可以作出各种变化且等价物可以替代其元件。另外，在不偏离本发明本质范围的情况下，可以作出许多修改以使得具体情况或材料适合于本发明的教导。因此，本发明并不旨在限于作为设想用于实施本发明的最佳模式所公开的具体实施例，而本发明将包括所有落入本申请范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的排气处理***，包括：
排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理***的多个装置之间传送排气；
烃喷射器（38），所述烃喷射器被连接到排气管道且与排气流体连通，以便将烃传输给排气并形成排气和烃混合物；
第一选择性催化还原装置（22），所述第一选择性催化还原装置位于烃喷射器的上游；
第一氧化催化剂装置（18），所述第一氧化催化剂装置设置成在第一选择性催化还原装置上游与排气管道流体连通，且配置成氧化一氧化碳和发动机排出的烃；
第二选择性催化还原装置（60），所述第二选择性催化还原装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通，且配置成接收并混合排气和烃混合物并且还原其中的NOX成分；
第二氧化催化剂装置（32），所述第二氧化催化剂装置设置成在第二选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通，且配置成氧化排气和烃混合物以升高排气温度；和
颗粒过滤器组件，所述颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，与排气管道流体连通并位于氧化催化剂装置下游，用于接收已加热排气且燃烧排气过滤器中收集的碳和颗粒。
2.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，所述烃喷射器是内燃机。
3.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第二选择性催化还原装置上游的第一氧化催化剂装置具有代表发动机排量20％－40％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化烃和排气混合物中的烃的仅一部分且将排气升高至第一温度。
4.根据权利要求3所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第一选择性催化还原装置上游的第一排气温度是大约450℃至500℃。
5.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第二选择性催化还原装置下游的第二氧化催化剂装置具有代表发动机排量25％－45％的容积，且包括催化剂化合物负载，其足够活性以氧化烃和排气混合物中的烃的其余部分且将排气温度升高至第二温度。
6.根据权利要求5所述的用于内燃机的排气处理***，其中，颗粒过滤器组件上游的第二排气温度是大约600℃至650℃。
7.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第一选择性催化还原装置包括设置在其上的耐高温催化剂化合物，所述催化剂化合物抵抗烃吸附和损害。
8.根据权利要求7所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第一选择性催化还原装置包括催化剂化合物，其包括沸石和一种或多种贱金属组分，如铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）或者钒(V)，其能够在存在诸如氨的还原剂的情况下操作以转化排气中的NOX成分。
9.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第二氧化催化剂装置设置在颗粒过滤器组件中。
10.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，其中，第一氧化催化剂装置中的催化剂化合物包括涂层，所述涂层包含铂族金属，例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其它合适的氧化催化剂或其组合。
11.根据权利要求1所述的用于内燃机的排气处理***，还包括：
背压传感器，所述背压传感器与排气管道流体连通，在排气过滤器的上游，且配置成产生表示排气背压的信号；和
控制器，所述控制器与背压传感器和烃喷射器信号连通，且配置成在背压达到表示需要加热排气过滤器以燃烧其中收集的碳和颗粒的预定水平时致动烃喷射器，以将烃喷射到排气中。
12.根据权利要求11所述的用于内燃机的排气处理***，还包括：
温度传感器，所述温度传感器配置成在颗粒过滤器组件附近与排气管道流体连通且配置成产生表示排气温度的信号；和
控制器，所述控制器与温度传感器和烃喷射器信号连通，且配置成调节从烃喷射器传输烃的速率，以保持期望排气温度，以便燃烧排气过滤器中的碳和颗粒。
13.一种操作用于内燃机的排气处理***的方法，所述排气处理***包括：排气管道，所述排气管道与内燃机流体连通，并配置成从内燃机接收排气且在排气处理***的多个装置之间传送排气；烃喷射器，所述烃喷射器被连接到排气管道且与排气流体连通，以便将烃传输给排气并形成排气和烃混合物；第一氧化催化剂装置，所述第一氧化催化剂装置设置成在烃喷射器上游与排气管道流体连通；第一选择性催化还原装置，所述第一选择性催化还原装置配置成还原排气中的NOX组分，设置成在第一氧化催化剂装置下游与排气管道流体连通且位于烃喷射器的上游；第二选择性催化还原装置，所述第二选择性催化还原装置设置成在烃喷射器下游与排气管道流体连通，且配置成接收并混合排气和烃混合物并且还原其中的NOX成分；第二氧化催化剂装置，所述第二氧化催化剂装置设置成在第二选择性催化还原装置下游与排气管道流体连通；和颗粒过滤器组件，所述颗粒过滤器组件具有用于收集设置在其中的碳和颗粒的排气过滤器，与排气管道流体连通并位于第二氧化催化剂装置下游，所述方法包括：
通过烃喷射器将烃传输到排气；
在第一氧化催化剂中氧化排气中的烃的第一部分，以将排气温度升高至第一温度；
在第一选择性催化还原装置中还原排气中的NOX组分；
使得排气通过第二选择性催化还原装置，在其中混合排气和烃混合物并且还原其中的NOX成分；；
在第二氧化催化剂中氧化排气中的烃的第二部分，以将排气温度升高至第二温度；以及
将处于第二温度的排气传输到颗粒过滤器组件，用于燃烧设置在排气过滤器上的碳和颗粒。
14.根据权利要求13所述的操作用于内燃机的排气处理***的方法，还包括：
将温度传感器定位成在颗粒过滤器组件附近与排气管道流体连通且产生表示排气温度的信号；和
将控制器定位成与温度传感器和烃喷射器信号连通，调节传输到排气的烃的速率，以保持期望排气温度，以便燃烧排气过滤器中的碳和颗粒。
15.根据权利要求14所述的操作用于内燃机的排气处理***的方法，还包括：在第一选择性催化还原装置上涂覆耐高温催化剂化合物，所述催化剂化合物抵抗烃吸附和损害。
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