[发明专利]贫燃发动机排气装置中的碳烟过滤器的再生方法，以及用于贫燃发动机的排气装置

说明书

本发明涉及一种用于再生贫燃发动机排气装置中的碳烟过滤器的 方法，采用该方法能减少在再生期间中的氮氧化物的排放。

在大多数运行期间中，贫燃发动机由贫化的空气/燃料混合物驱 动。属于此类的有柴油发动机和贫燃运行的快燃发动机。

为了改进空气质量，在欧洲和其他工业国家，废气立法不断变得 更加严格。按照欧洲议会的决议，从2009年9月1日起，新车辆必须 遵守欧5的界限值，从2014年9月1日起，柴油车辆必须遵守欧6 的界限值。欧5规定柴油车辆的界限值是180mg/km的氮氧化物，和 5mg/km的碳烟颗粒。欧6将氮氧化物的界限值降低至80mg/km。在 加利福利亚，甚至从2007年起，就已经起用50mg NO_x/英里和10mg 碳烟/英里的界限值。

作为有害物质，贫燃发动机在其废气中含有未燃烧的烃、一氧化 碳、氮氧化物和碳烟。所规定的废气中的氮氧化物和碳烟浓度的界限 值，再也不能仅仅通过采用发动机内的措施而得到遵守，而为了该目 的，废气后处理是必需的：可采用氮氧化物储存催化剂或SCR催化剂 将氮氧化物转化，且可采用碳烟过滤器将碳烟滤出。每行使500～1000 km，就必须通过将废气温度提高至高于550℃并且将碳烟过滤器中沉 积的碳烟燃烧掉而使碳烟过滤器再生。但是，碳烟过滤器的再生要持 续大约15分钟，这使其很难遵守氮氧化物的界限值：在碳烟过滤器再 生过程中出现的那样的高温下，用于氮氧化物-还原的催化剂的催化活 性是低的。而且，高的废气温度会损坏该催化剂。

本发明涉及用催化剂并用碳烟过滤器进行在贫燃发动机情况下的 废气后处理，所述催化剂用于转化氮氧化物。所述用于转化氮氧化物 的催化剂在下文也被称为脱氮催化剂。

DE 103 93 184 T5(相应于US 7,055,311 B2)描述了用于具有 多个气缸的柴油发动机的双流式废气净化装置。所述废气净化装置包 括用于第一组气缸的废气的第一排气管，和用于第二组气缸的废气的 第二排气管。在每个排气管中都安装有氮氧化物储存催化剂并任选地 安装有碳烟过滤器。这两个排气管在储存催化剂下游，在汇合点(Einm ündung)合并成共用排气管。所述共用排气管具有氧化催化剂。在第 一个和第二个排气管中的废气的组成彼此独立地由电子发动机控制装 置所调节，使得在所述一个用于再生储存催化剂的管道中使废气处于 富含状态，而在所述另一个管道中的废气是贫化的。如此调节废气的 富含和贫化，使得在两股废气流合并之后，在共用排气管中，存在贫 化的废气，并且将可能的还原剂泄露(Schlupf)在氧化催化剂上氧化。

如本专利申请的发明人认识到的那样，DE 103 93 184 T5的废气 净化装置不能在碳烟过滤器的再生过程中，将发动机排放的氮氧化物 转化成无害成分。

因此，本发明的一个目的是提供一种方法，所述方法即使在碳烟 过滤器的再生过程中，也能保证具有高的氮氧化物转化率，并且在碳 烟过滤器的再生过程中，能降低脱氮催化剂的温度负荷。此外，本发 明的另一个目的是提供一种适于该方法的排气装置。

所述目的通过权利要求1所述的方法实现。本发明的优选的具体 实施方案描述于从属权利要求中。

所述方法以具有多个气缸的贫燃发动机为前体条件，其中第一个 排气管接受第一组气缸的废气，且第二个排气管接受第二组气缸的废 气。每个排气管包括至少一个碳烟过滤器。两个排气管在碳烟过滤器 的下游合并成共用排气管。为了将氮氧化物转化，所述共用排气管包 括脱氮催化剂。在发动机的正常运行中，在所述两个排气管存在相同 的废气条件；发动机产生的碳烟被碳烟过滤器从废气中滤除，且氮氧 化物被脱氮催化剂转化。所述方法的特征在于所述两个碳烟过滤器在 时间上彼此交替地再生。为此，将相关排气管中的废气的温度升高至 碳烟点燃温度，而另一个排气管中继续存在正常的废气条件。两股废 气流在共用排气管中混合。因此，混合后的废气具有处于正常运行的 废气温度和在再生过程中的废气温度之间的平均温度。在共用排气管 中的混合废气流中所含有的氮氧化物，在脱氮催化剂上被转化成无害 成分。