TWI262986B - A device and method for exhaust gas purification - Google Patents

Description

1262986 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於對内燃機排出的廢氣進行淨化 ^ 法，邊内燃機排出之廢氣通過一設置於一排氣管内並介於1内,、、：认，、 排氣口之間的第一過渡器，以便自廢氣中慮去顆粒成 ；、 77且已通過該第 一過濾器之部份廢氣經由一回流管而被變向並回详$〜 "迗至内燃機之進氣 ^。此外，本發明涉及使用該裝置進行廢氣淨化，特別係針對柴油機而 【先前技術】 眾所周知，EGR (廢氣回用）係一種有益的淨化方法，其可減少有 害廢氣之比例’特別係氧化氮⑽x)之_。於EGR系統中，内燃 排出之部份廢氣被回送至其進氣口。 、尤其對柴油機而言，玆存在一間題，即係會產生相當數量之顆粒成 份:該所謂顆粒成份係包括諸如煙塵以及燃料或者燃油中散發出之有機 殘留、物（名為SOF)。今已知可使用各種過渡器自廢氣中濾去此種顆粒 成=EGR系統中包括有一回流管，内燃機排出之廢氣有部份經由該管 =送朗燃機之進氣口，為防止_機因該雜廢氣中之顆粒成份而損 机且使此邛份廢氣在回送至内燃機之前，先通過一顆粒過濾器。為達 '狄 目的例如可將回流管之入口端設置於一過濾器（其設置於排 軋官内）之下游處，如德國專利4007516 C2號所示。另一種替代方式則 係將j渡器直接設置於該回流管内，如美國專利US55929% A號所 二、、等白知方案之缺點係，該過濾器之故障會導致未經過濾或者未充 刀過;慮之廢氣經由回流管回送至内燃機之進氣口，由此，進而會導致内 少然;f幾:^重JL ±t 進炙 早。防止未經過濾或者未充分過濾之廢氣回送至内燃機之 W ’―種方法係於過濾器下游之廢氣流中設置某種感應器，以期伯 1262986 當該感應器記錄到所回送之廢氣中顆粒數 測此廢氣流中之顆粒數量 量 ^，妹_編未充分過 署in 進乳口。此方案需安裝複雜的電子裝 置’因而較複雒且實施成本昂貴电卞衣 為敏感。 P M再者’此方輯於電子裝4之干擾頗 【發明内容】 、《tr=的輪習知技術，達成—種可靠且簡單之結構，使未 U或未仏縣之廢氣不會被贼至設有EGR系__機之 〇 〇 芬德據2 θ η亥目的乃藉由—種依據中請專利範圍第1項之裝置以 及-種依射請專利範圍第1()項之方法而達成之。 、本發明之方«在使_機排出之廢氣通過—妓於—排氣管内 於棚燃機與—排氣口之間的第—過濾器，以便自廢氣中濾去顆粒 、伤已通過為第-過濾器之部份廢氣經由一回流管而變向並回送至内 機之進氣口而且思在使已變向之該部份廢氣通過—設置於回流管之 入口知與《機之進氣口之間的第二過㉝。因此，可獲致—種複式過 濾系統。當内燃機運行正常，在排出正常量之廢氣，且兩過濾器完好之 B下.又置於排氣官内之第一過濾器捕捉顆粒成份，使已通過該第 L濾…之笔氣得以充分過濾，以便回送至内燃機之進氣日而不致對内 i、:機le成任何她該第—過濾、器之功能失效，例如因該過遽器受 打孩衝轉械之外部機械性影響遭毀壞*造成時，意味著對已通過 邊第:過〉慮器的廢氣之過渡相對於回用標準而言不足，所回送之廢氣將 由^第，過龜予以過濾，使_機之進氣口不被任何含有顆粒成份而 可此有㈣燃機之廢請達及。萬_内_因失靈而異常地排出大量廢 耽’使第-過義不能充分顧及，該第二過濾器亦有助於充分過渡所回 辽之尾氣本發明之方案成本效盈佳，而且具有甚高的功能可靠性。 1262986 間未被捕捉的ΐ=:’Γ操作條件下於通過第-過綱 期間被捕捉。二W部份亦不會於通過該第二過滤器 ”σΛ弗一過濾器於正常操作條件下不會，或者 =;:Γ切之程度上有助於捕捉所回送廢氣之顆粒成份，藉此 者塞。因此’祇在萬-第-猶器功能失常而允許 、山思5充分過濾、之廢氣通過時，該第二過濾、器始會有助於減少

所回送廢氣中顆粒成分之含量。 ，H 依據本發明又-較佳實施例，該第二過濾勒設置於回流管之出口 端處㈣、，萬—回流管崎，可防止含有顆粒咖燃機具損壞性 的:孔被吸進内燃機中。廢氣之回送，於正常情形下係經由吸氣效應而 進行:廢氣因吸氣效應而自排氣管帶入回流管。萬一回流管内故障，周 也工氣將^吸人回流官。此周遭空氣會裹帶砂蝶以及其他有損於内燃機 之顆粒。藉由將第二過濾H設置於回流f之人口端處，可防止此種被吸 入之顆粒隨關遭錢經回辭抵達㈣機之進氣口。 本發明之裝置以及本發明之方法，另一些實施例將出現於申請專利 範圍諸獨立項及下述說明中。 本發明亦係關於依據下述的申請專利範圍第U項所述本發明之裝 置之使用。 i 本發明於下文中將結合附圖，藉由實施例更詳細地予以說明。 【實施方式】 第一圖示意性地例示一設有依據本發明裝置之内燃機。該内燃機被 不意性地標以卜空氣乃經由進氣口 2而引人該内燃機，鄰近進氣口處 則可设置一空氣過濾器3。空氣經由一進氣通道（總體標以4)而導向 内燃機之燃燒室◦敎業已說明，本發明可應麟僅藉由吸氣方式操作 之内燃機’即空氣輸人内賴之燃燒室個該_機之活塞運動而產生 I262986 2。然而，本發明亦可翻於增_氣式，即由增 =，其通常可藉由-塵縮機而達成。對此縮機可以式= 動，諸如，獅_輸細_雜，蝴 1 弟1圖中所示，藉由内燃機排出之廢氣流而為之。因此’該裝置於厂、“ ^包含有-織壓氣機5’後者進而包含有—壓氣輪&以及―:歹， 料壓氣輪5a祕以紐將錢铜至_機，渦輪％麻置 ，燃獻:氣所致動而導該厂賺5&與渦輪％彼 Γ諸如，㈣酬——f進氣式帽常見的，Γ :破加壓後可於-增壓空氣冷卻器6(内冷器）内經受冷卻。排_ 駿—歸7卿氣σ 8進順域m圖中，已' 去顆粒成份。（…下文中（名為弟—過濾器）麟自廢氣中除 吞亥弟一過渡器1 〇呈右夕、两、春l古认 廢氣通過該第-過㈣/川後;^率為’使之能捕捉顆粒成份成使得 口 2並導入_機=卩破充份過慮，以供回送至_機之進氣 誠如下文將:二rt對内燃機造成任何損壞。 用於將内燃機排出之兄明t，本發明包含有—機構（總體標以20)， 置包含有—回:内_之進氣口 2°為此目的，該裝 口 12設置於第—、二其於示例中連接於進氣通道4。該回流管之入 内。若有需要，,,:1°之下游處，而該過濾器丨。則設置於排氣管 氣。該回流管u D " 11 Γ牙過—冷心13 ’以期冷卻所回送之廢 閥裝置則由-咖:由士孔閥1置14而連接於進氣通道4，其中之氣 制裝置I5，即可上:制衣置15加以控制。氣閥裝置14藉助於EGR控 的回用廢氣供氣量來自進氣通迢的新鮮空氣供氣量與來自回流管11 至内燃機之進氣^〜者之關係。此種經氣㈤14調節之混合物，遂可供 1262986 對^工制孔職置14之EGR控制裝置15，不妨可送之以有關内燃機 實際操作狀態之訊息，諸如來自氧氣測量探測器16 (又探測器）、内燃 機速度感應器Π以及節流閥位置感應器18之訊息。該咖控制裝置 Μ被程式化以可控制氣閥裝置14，並進而控機鮮空氣a氣之# 狀況，以使從排氣口 8排出、釋放至新鮮空氣中之有害物質含量最小。 該EGR控制裝置之程式化可以習知之方式進行，藉以於上述各因素之 間達成一種較佳關係。 除弟-過濾、器10之外，本發明尚包含有—第二過遽器％。此第二 過濾器3G設置於回流管之人口端u與_機之進氣口 2之間，且適當 地或者直接地鄰近於回流管„。該第二過濾器3〇較佳的是設置位置係 於回流管之出口端處，如第1圖中所示。 鱗二過濾器30具有之過濾效率為，使之能捕捉顆粒成份成使得 通過该弟一過濾器30之氣體即可再直接送至内燃機之進氣口 2並導入 _機1中’而不會對内燃機造成任何損壞。該第二過濾器30較佳的 疋具有與欲使用於該内燃機之傳統型空氣過濾器大抵相同之效 率，亦:在示例中顯示成與空氣過渡器3大抵相同之過渡效率。w 10之1弟产"^慮為3〇最好設計成具有低於或者大抵相同於第—過渡器 之匕慮政率，以使在正常操作條件下於通過第一過滤器㈣ 捕捉的廢氣内顆粒成份，至少大部份亦不會於通過該第哭未 間被捕捉。因此，該第-%、♦哭扯^> …口川期 終株下技在_機排出正常衫廢氣之 本牛下"$一過慮器完好之時，不會或者僅在很小程度上 過第-過渡器10後又通過該第二過濾器3〇的廢氣中之顆粒成份進= 捉。於此種正常條件下，於獅過渡而言 ，該第二過濾哭遂將成為二、 動或者大抵被動的元件。該第二過滤器30僅意欲在二該第 30的氣體中顆粒成份含量大於正常情況之場合下，始充當二== 元件情况下保護内燃機，使之免接收到對 = 9 I262986 :=。為，刪1〇與第二過渡器30二者過滤效率的上 互_ ’ ·二過㉝3G具有之鮮顯#級可小於或大 過濾器10之標準過攄等級。作為一種替代或 、:-、、 二過淚哭ID If /、/、之結合，該第 對過據_形式之絕觸献料㈣献鱗料—顯、㈣之絕 過=Γ級，，—辭，在此綱軸蝴卜_以說 濾扣過濾效率之微米值。第二過濾器30例如可呈右一 、 10微米下能99%滹去效率之定羞卜irV卢吋至立杜” 一表不成在 的大於m ^ _料，_純魅可對正通過 未之顆粒予以渡去·。依據本例，第—過濾器部呈 有—相·於或者高於1G微米T99%遽去效率之定義上過濾效率。〜、 最大ΓΓ之“纟_鮮級”，係_m件下可__器的 =大級硬顆粒之直徑值。同樣，此值可由過濾器製造商賦予一過渡 為’以s兄明該過濾器之過濾效率。第二過渡器30例如可具有—表示成 10微米之絕對過漉效率，意指該過濾器可濾去正通過的所有大於:微 米之顆粒。依據本例，第—過濾器10遂應具有_相當於或者高於10微 米之絕對過遽效率。 、&第-過濾器K)與第二過遽器30包含有—種既抗高溫又具有良好過 渡能力之過㈣料。作為—種示例，可卜提的便是可以使用陶究材 料、礦物纖維以及金屬纖維。 第一過渡器宜設計成-種更生式過渡器，亦即一種無需更換即可復 原之過濾器。此種更生例如可以習知之方式，即藉由加熱該過濾器至所 需之度數，燃燒積存於顧器上之雕成份而達成。另―種可用於達成 過渡器10更生的技術，可見美國專利文獻US 4 902 487 A號。依據此 技術，使用-種位於該過濾器上游之觸媒，將原本呈現於廢氣中之N0 轉化成no2，隨後以後者與再積存於過濾紅之難成份發生反應。此 舉導致過渡器之自動更生◦由於第二過濾、H 3G在常態下對所通過之廢 10 1262986 氣濾去顆粒成份不起仙，或者、 此-過滹哭30 之度上起作用，故 兮笛-十成—更生^過渡器。不過若係*於考庹麓入， μ =過慮益30當然亦可以設計成一更生式過渡器。 思王 & _中所示本發明之實施例有—觸媒❻置於第 ” 處’作為—鋪代方案，該第-«器10可内含1_媒=之上游 之成份轉化成對環境不甚有害 '、將廢軋中 10,, 材曾卜Μ 柄於過—_含之過濾 、。本♦明之裝置當然亦可以設計成全無任何觸媒功能。^ 是，本:==!油機:特_進氣式柴油機。然而當強調的 顯進u'、·^方、其他類型之_機。再者’不論該_機是否為 == 予該内燃機之空氣是否為受迫，或者因内燃機内活 ^ =及力所產生’本發明均可發揮作用。麵論内燃機為增壓 t式’則廢氣回流管應於增壓魏單元之贼崎接進氣道， 圖所示。 田周林明之衣置可與其製造相結合應用於内燃機，惟亦可於 後將該«應祕已投人使狀㈣機，細㈣姐善EGR功能。、 、，本發明自然絕麵限於上述實施例，相反，其諸多可行之衍生形態 當顯見於減該項技藝之人士，而不致録所_的中請專利範圍 出之本發明基本理念。 【圖式簡單說明】 内燃機及相關的EGR系統，例示本發明 第1圖係一原理圖，顯示一 裝置之一種實施例。 【主要元件符號說明】 1 内燃機 2 内燃機之進氣口 3 空氣過濾器 4 進氣通道 5 一渦輪壓氣機 5 a 一壓氣鲶 1262986 5b 一渦輪 6 一增壓空氣冷卻器 7 一排氣管 8 一排氣口 9 一觸媒 10 第一過濾器 11 一回流管 12 回流管之入口 13 一冷卻器 14 一氣閥裝置 15 EGR控制裝置 16 氧氣測量探測器（λ探測器） 17 内燃機速度感應器 18 節流閥位置感應器 20 一機構 30 第二過濾器 12

Claims (1)

1262986 1. 、申請專利範圍： -種用於對内燃機⑴ 第一過濾器Uo)，設置於=進行淨化之裝置，其包含有：— -排氣口 ( 8 )之間，内並介於該内燃機⑴鱼 〇1)，用於使已通過顧—I終顆粒成份；以及-回心 部份廢氣回送至内燃二器2 (二,部份廢氣變向，並將: 〜端心:=(r置包含有 之過濾效率。 十成具有低於第一過濾器（10) 2· 如申請專利範圍第“員所述之 濾器(3。)具有之定義上 ;一二::中，該第二過 過濾等級。 弗過濾為（⑺）之定義上 3·如申請專利範圍第！或2項所述之一種廢氣 二過濾器⑽）具有之絕對 & ’其中，該第 過濾等級。 ^艇、、及低於弟一過渡器〇0)之絕對 4·如申⑼專利_第丨項所述之—種廢氣淨化|置， 5. ^申請專利範圍第4項所述之一種廢氣淨化裝置，直中— 具有與賴於該内一 ★ 專利知圍第】項所述之一種廢氣淨化裝置，其中，該第二過 遽态（30)設置於回流管之出口端處。 7凊專利範圍第1項所述之一種廢氣淨化裝置，其中，該第—過 濾杰（10)内含有一種觸媒材質，用於將廢氣令之成份轉化成野環 境較無害之物質。 13 7. 1262986 8. 如申請專利範圍第1項所述之一種廢氣淨化裝置，其中，該裝置包 含有一置於排氣管（7)内之觸媒（9)。 9. 一種用於對内燃機（1)排出之廢氣進行淨化之方法，該内燃機排出 之廢氣通過一設置於一排氣管（7)内並介於該内燃機（1)與一排 氣口（8)之間的第一過濾器（10)，以便自廢氣中濾去顆粒成份， 而且已通過該第一過濾器（10)之部份廢氣經由一回流管（11)而 變向並回送至内燃機之進氣口（2)，其特徵在於：已變向之該部份 廢氣通過一設置於回流管之入口端（20)與内燃機之進氣口（2)之 間的第二過濾器（30 )，該第二過濾器係設計成具有低於第一過濾器 (10)之過濾效率。 1262986 七、指定代表圖： (一）本案指定代表圖為：第（1、子 ㈡本代表圖之元件符號簡單說明· ^ 内燃機 3 空氣過濾器 4 5 一滿輪壓氣機 5a 5b 一渦輪 6 7 一排氣管 8 9 一觸媒 10 11 一回流管 12 13 一冷卻器 14 15 EGR控制裝置 16 17 内燃機速度感應器 18 20 一機構 30 内燃機之進氣口 進氣通道 一壓氣輪 一增壓空氣冷卻器 一排氣口 第一過濾器 回流管之入口 一氣閥裝置 氧氣測量探測器（λ探測器） 節流閥位置感應器 第二過濾器 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學