[发明专利]内燃机尾气净化后处理系统的先导加热装置与方法

说明书

本发明公开一种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热装置与方法。所述装置包括在催化剂或催化过滤器(1000)上游安装有颗粒物收集器(200)，所述颗粒物收集器(200)内置点火起燃装置(300)。所述方法为利用颗粒物收集器(200)内置的点火起燃装置(300)输入热量点燃颗粒物收集器(200)内所收集的颗粒物，并利用颗粒物收集器(200)内的颗粒物燃烧所产生的热量对下游的催化剂或催化过滤器(1000)进行加热，令催化剂升温或引发催化过滤器再生。本发明装置和方法可以大量减少后处理系统在需要对发动机排气进行加热时对外来输入热量的需求，从而大大减少能量消耗，简化后处理系统及其配套系统设计，显著提高整套后处理系统的经济性、可靠性和安全性。

技术领域

本发明涉及一种先导式加热方法与装置。更具体地，涉及一种内燃机尾气净化后处理系统的先导加热装置与方法。

背景技术

目前用于柴油机后处理分别采用两个主要装置：即降颗粒物(DePM)系统和降氮氧化物(DeNOx)系统或者两者的集成，即DePM+DeNOx系统。

DePM系统通常采用DOC(柴油氧化催化剂)+POC(颗粒物氧化催化剂)、PF(部分流颗粒捕捉器)或DPF(柴油颗粒捕捉器)等催化剂和过滤器的组合。当颗粒物积累到一定程度，这些催化剂过滤装置的组合(以下简称“催化过滤器”)就需要进行再生，即在较高的(再生)温度下将颗粒物氧化掉。这个再生过程可以是自动自发产生的，即被动再生；也可以是按事先约定的某些条件通过控制器来点燃的，即主动再生。当前主动再生技术所采用的通过直接加热发动机排气，比如电加热，或喷射燃料(比如柴油)，来进行加热再生。喷射燃油是目前比较流行的办法，但是增加油耗，系统复杂，成本高，安装困难，难以控制再生温度，最为关键的是燃油喷射系统带来火灾隐患。电加热相对比较安全简便，但是，不仅需要消耗大量电能(导致油耗增加)，而且往往由于大量电能消耗会极大地影响电池使用寿命和汽车供电系统的正常工作，所以很难得到真正的实际应用。

如今的尿素SCR(选择性还原催化剂)降氮氧化物(DeNOx)系统同样也需要一定的排气温度才能达到一定的NOx转化率。随着政府环保要求逐步提高，对车辆在低载荷低速(比如怠速)状态的NOx排放也要求足够减少。而此时由于SCR载体温度太低，其效率经常满足不了环保法规要求。这就要求进行一定的热控制。除了对发动机本身控制参数可以做相应的调整以外，另外一个有效的办法就是对排气进行后置加热升温。与DePM系统类似，当今的加热技术包括上述的同样的加热方法，也带来了同样的毛病和缺陷。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热装置。本发明装置利用一个颗粒物(PM)收集器来收集发动机排气中的颗粒物，在必要时点燃收集器内的颗粒物燃烧，达到加热发动机排气，进而加热整个后处理器的效果。

本发明的另一个目的在于提供一种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热方法。本发明方法利用少量外来热量点燃柴油机排气中颗粒物(PM)并使其自身燃烧所产生的热量来加热后处理器。

为达到上述第一个目的，本发明采用下述技术方案：

一种用于内燃机尾气净化后处理系统的先导式加热装置，其示意图如图1所示，在催化剂或催化过滤器1000上游安装有颗粒物收集器200，所述颗粒物收集器200内置点火起燃装置300。其设计特征是确保在催化剂或催化过滤器1000需要加热时，PM收集器200已经收集到足够多的颗粒物。在必要时，可以直接输入热量(比如电加热)或者通过输入某种添加剂(比如柴油、酒精、助燃剂等)产生热量来点燃PM收集器200内的颗粒物燃烧，最终起到对下游催化剂或催化过滤器1000加热升温的作用。

优选地，所述点火起燃装置300采用电加热方式或喷射添加剂方式起燃；所述颗粒物收集器200为永久固定在封装壳体上的装置。而所述起燃装置300为永久固定装置或者为可拆卸更换的装置。