[发明专利]微粒物质保持系统及其运转方法

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于内燃发动机的排气处理系统，尤其涉及柴油发 动机的柴油微粒物质保持系统及其运转方法。

背景技术

从柴油发动机排出的排气包含作为主要成分的大量细小微粒。细小微粒(也 称为柴油微粒物质(DPM))包括柴油碳烟(即碳粒)和悬浮微粒(例如灰烬微 粒、金属碎粒、硫酸盐和硅酸盐)。当释放进大气中时，DPM能够引起严重的环 境问题和健康风险。

因此，已经设计柴油微粒过滤器(DPF)用于收集这些微粒物质。DPF要求 正常再生，其中去除收集的微粒(例如通过燃烧)以维持过滤器的收集能力并 且减小由于堵塞造成的压力损失。美国专利US 5,595,581显示了一个过滤器再 生的示例方法。其中，使用一对过滤器在收集运转期间从排气中去除细小粒子。 在过滤器再生运转期间，窜气间歇地被吹过其中一个过滤器以抽取收集的细小 粒子。细小粒子被气体传送至收集箱，在收集箱处通过燃烧处理这些细小粒子。

然而，本发明的发明人已经认识到这种方法带来一些潜在的问题。如一个 例子，没有足够的窜气以在其它过滤器达到其最大收集能力之前抽取其中一个 过滤器。如另一个例子，在再生运转期间来自排气的背压会降低窜气的抽取效 率。无论哪一种情况都会导致不充分的过滤器再生并且会劣化后续收集运转的 收集性能。如又一个例子，美国专利US 5,595,581显示的方法要求附加组件， 例如收集箱和相关的电加热器或燃烧器。因此，需要对附加部件进行经常维护 以维持过滤器装置的性能。

发明内容

因此，在一个例子中，通过一种连接至发动机排气系统和进气系统的微粒 物质保持系统的运转方法来解决上述一些问题。微粒物质保持系统包含至少第 一过滤器和第二过滤器，该方法包含：以第一过滤器存储微粒物质并且第二过 滤器释放存储的微粒物质而排气在第一方向上流穿过过滤器的第一模式运转， 其中在第一方向上流动包含在流穿过第二过滤器之前流穿过第一过滤器，并且 在第一模式期间，从第一过滤器和第二过滤器之间抽吸至少一些尾气用于排放 至大气中。该方法进一步包含：以第一过滤器释放存储的微粒物质并且第二过 滤器存储微粒物质而排气在第二、相反的方向上流穿过过滤器的第二模式运转， 其中在第二方向上流动包含在流穿过第一过滤器之前流穿过第二过滤器，并且 在第二模式期间，从第一过滤器和第二过滤器之间抽吸至少一些排气管气体用 于排放至大气中。这样，在给定的模式下，能够协调微粒物质存储和释放，同 时排气在单个方向上流穿过微粒物质保持系统。因此，该协同动作可防止碳烟 的重度聚积和过滤器内的相关压力问题。此外，以这样的方式，可有效地反向 流穿过该系统的排气方向，从而反转过滤器的微粒物质存储和释放功能。通过 从过滤器之间(具体地在微粒物质存储过滤器之后并且在微粒物质释放过滤器 之前)抽吸至少一些尾气，可相当大的减小排放至大气中的排气的微粒物质含 量。这样，不需要复杂的系统维护和再生就可改善具有微粒物质保持系统的发 动机的排放质量。

根据本发明另一方面，提供一种用于包括具有进气系统和排气系统的发动 机的车辆的系统，所述系统包含：连接至所述发动机进气系统和排气系统的微 粒物质保持系统，所述微粒物质保持系统包含至少第一过滤器和第二过滤器， 所述第一过滤器连接至第一控制阀，所述第二过滤器连接至第二控制阀；及 控制器，配置为：在第一状况期间，运转在第一模式，所述第一过滤器存储微 粒物质并且所述第二过滤器释放收集的微粒物质，其中从所述第一过滤器和所 述第二过滤器之间抽吸排气并且随后传送至排气管，所述排气在第一方向上流 穿过所述过滤器，其中在所述第一方向上流动包含在流穿过所述第二过滤器之 前流穿过所述第一过滤器；运转在第二模式，所述第一过滤器释放收集的微粒 物质并且所述第二过滤器存储微粒物质，其中从所述第一过滤器和所述第二过 滤器之间抽吸排气并且随后传送至排气管，所述排气在第二、相反的方向上流 穿过所述过滤器，在所述第二方向上流动包含在流穿过所述第一过滤器之前流 穿过所述第二过滤器；及通过调节从所述第一过滤器和所述第二过滤器之间抽 吸的排气量调节排气再循环量。