CN101922329B - 用于再生排放过滤器的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，包括与内燃机流体连通并且被配置成从内燃机接收排气的排气管路。碳氢化合物供应源被连接至排气管路并与排气流体连通以用于向其输送碳氢化合物。颗粒物过滤器组件位于碳氢化合物喷射器下游以用于接收排气和碳氢化合物的混合物。颗粒物过滤器组件包括：位于其中的用于从排气中去除颗粒物的排气过滤器，以及位于其中在排气过滤器的上游并且可加热用于引发排气和碳氢化合物的混合物的氧化以及加热排气过滤器并使其中收集的颗粒物燃烧的电加热催化设备。

Description

用于再生排放过滤器的装置和方法
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系统，并且更具体地，涉及一一种用于再生排放颗粒物过滤器的高效系统。
背景技术
从内燃机特别是柴油发动机中排出的排气是含有气态排放物例如一氧化碳(“CO”)、未燃烧的碳氢化合物(“HC”)和氮氧化物(“NOX”)以及形成颗粒物(“PM”)的凝聚相材料(液体和固体)的非均匀混合物。通常布置在催化剂载体或基质上的催化剂成分被设置在柴油发动机的排放系统内以将某些或全部的这些排放成分转化为非受管制的排气组分。
用于高水平的颗粒物减少中使用的排放处理技术是柴油颗粒物过滤器设备(“DPF”)。已有若干种公知的用于DPF内的过滤器结构，其显示出从排气中去除颗粒物的有效性，例如陶瓷蜂窝状壁流式过滤器、卷绕或填充的纤维过滤器、开孔泡沫材料、烧结金属纤维等。陶瓷壁流式过滤器已经在汽车应用中获得了广泛的认可。
过滤器是一种用于从排气中去除颗粒物的物理结构，因此滤出颗粒物的累积会增加由发动机所承受的排放系统背压。为了解决由于排放颗粒物的累积而造成的背压增加，DPF要周期性地进行清理或再生。机动车应用中的DPF再生通常是自动进行并由发动机或其他控制器根据发动机和排放系统传感器所产生的信号进行控制。再生事件包括将DPF的温度升高至通常是高于600℃的水平，以便使累积的颗粒物燃烧。
为了再生DPF而在排放系统中产生所需温度的一种方法是将未燃烧的HC输送至位于DPF上游的氧化催化设备。可以通过将燃料直接喷入排气系统内来输送HC，或者可以通过给发动机过量供给燃料以在排出发动机的排气中造成有未燃烧的HC而实现。HC在氧化催化设备内被氧化，引起放热反应，其升高了排气的温度。被加热的排气向下游行进至DPF并使累积的颗粒物燃烧。这种再生方法的缺点在于将未燃烧HC输送至发动机排放系统会由于未将燃料用于作有用功而降低发动机/车辆的效率。另外，根据HC的输送位置，在DPF的上游的发动机和排放系统的热损失可能是很明显的，进一步降低了系统效率。而且，在通过给发动机过量供给燃料来输送燃料的情况下，部分燃料可能会绕过活塞，造成不希望的对发动机油的燃料稀释。
用于产生足以再生DPF的温度的另一种方法包括将电加热器设置为靠近过滤器的上游面。在通电时，电加热器运行以将足以用来点燃滤出的颗粒物的热能输送至过滤器的上游面。这种再生方法的缺点在于其需要大量的电能以有效地运行，这将不利于发动机/车辆的效率。另外，颗粒物的燃烧是在DPF过滤器的前端或上游端开始的，而完成过滤器的再生则要依赖于燃烧传播遍及整个设备。
因此，希望提供一种用于再生DPF的装置和方法，使得能够减少HC的消耗并降低用于其有效运行的电力需求。
发明内容
在本发明的示例性实施例中，提供一种用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统。该系统包括与内燃机流体连通并且配置为从内燃机接收排气的排气管路。碳氢化合物供应源被连接至排气管路并与排气流体连通以用于向其输送碳氢化合物。颗粒物过滤器组件与排气管路流体连通并且位于碳氢化合物供应源下游以用于接收排气和碳氢化合物的混合物。颗粒物过滤器组件还包括排气过滤器和电加热催化设备，其中排气过滤器位于颗粒物过滤器组件内以用于从排气中去除颗粒物，电加热催化设备位于颗粒物过滤器组件内、排气过滤器的上游、并且可加热用于引发排气和碳氢化合物的混合物的氧化从而加热排气过滤器并使其中收集的颗粒物燃烧。
在本发明的另一示例性实施例中，提供了一种用于内燃机的排气处理系统。该排气处理系统包括与内燃机流体连通并且配置为从内燃机接收排气并且在排气处理系统的各个设备之间引导排气的排气管路。用于减少排气内的碳氢化合物和CO的第一氧化催化设备被设置为与排气管路流体连通，而用于还原排气内的NOX组分的选择性催化还原设备被设置为与第一氧化催化设备下游的排气管路流体连通。碳氢化合物喷射器被连接至选择性催化还原设备下游的排气管路并与排气流体连通用于向其输送碳氢化合物。颗粒物过滤器组件与排气管路流体连通并且位于碳氢化合物喷射器下游用于接收排气和碳氢化合物的混合物。颗粒物过滤器组件包括排气过滤器和电加热催化设备，其中排气过滤器位于颗粒物过滤器组件内用于从排气中去除颗粒物，电加热催化设备位于颗粒物过滤器组件内、排气过滤器上游、并且可加热用于引发排气和碳氢化合物的混合物的氧化从而加热排气过滤器并使其中收集的颗粒物燃烧的。
在本发明的又一个示例性实施例中，提供了一种用于再生内燃机所用的排气颗粒物过滤器系统的方法，排气颗粒物过滤器系统具有：与内燃机流体连通并且配置为从内燃机接收排气的排气管路；被连接至排气管路并与排气流体连通用于向其输送碳氢化合物的碳氢化合物供应源；颗粒物过滤器组件，其具有位于其中的用于从排气中去除颗粒物的排气过滤器以及布置在其中位于排气过滤器上游的电加热催化氧化设备；该方法包括：感测颗粒物过滤器上游的排放背压；确定所述排放背压已达到表明需要加热排气过滤器并使其中收集的颗粒物燃烧的水平；给电加热催化氧化设备通电以达到所需温度；给碳氢化合物供应源通电以将未燃烧的碳氢化合物输送至电加热催化氧化设备的上游；以及监测颗粒物过滤器的温度并调节未燃烧碳氢化合物的输送以影响来自其的颗粒物的燃烧。
本发明的上述特征和优点以及其他的特征和优点将根据以下结合附图对用于实现本发明的最佳模式的详细说明而变得清楚。
本发明进一步提供了以下的解决方案。
解决方案1.一种用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其包括：
内燃机；
排气管路，其与所述内燃机流体连通并配置为从所述内燃机接收排气；
碳氢化合物供应源，其被连接至所述排气管路并与所述排气管路流体连通，用于向所述排气管路输送碳氢化合物并在其中形成排气和碳氢化合物的混合物；
颗粒物过滤器组件，其与所述排气管路流体连通并且配置为接收所述排气和碳氢化合物的混合物，所述颗粒物过滤器组件包括：
设置在颗粒物过滤器组件内的排气过滤器，用于从排气中去除颗粒物；以及
电加热催化设备，其设置在所述颗粒物过滤器组件内、所述排气过滤器的上游，并且可加热用于引发所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化，以加热排气并使在所述排气过滤器中收集的颗粒物燃烧。
解决方案2.如解决方案1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述碳氢化合物供应源包括连接至电加热催化设备上游的所述排气管路并与所述排气管路流体连通的碳氢化合物喷射器。
解决方案3.如解决方案1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述碳氢化合物供应源包括发动机。
解决方案4.如解决方案1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
氧化催化设备，其设置于所述颗粒物过滤器组件内、位于所述电加热催化设备和所述排气过滤器之间，并且配置为在所述电加热催化设备的下游引发所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化，以进一步加热排气并使在所述排气过滤器中收集的颗粒物燃烧。
解决方案5.如解决方案4中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
被应用至所述电加热催化设备、所述氧化催化设备或这两种设备的催化剂化合物，并且包括铂族金属。
解决方案6.如解决方案5中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述铂族金属包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其他合适的氧化催化剂或其组合。
解决方案7.如解决方案1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
背压传感器，其与所述排气管路流体连通、位于所述排气过滤器上游，并且配置为产生指示排气背压的信号；以及
控制器，其与所述背压传感器和所述碳氢化合物供应源连通，并且配置为在所述信号达到指示需要加热所述排气过滤器并使在其中收集的颗粒物燃烧的水平时将碳氢化合物输送至排气内。
解决方案8.如解决方案1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，其配置为与所述颗粒物过滤器组件内的排气流体连通，并且配置成产生指示其中的排气温度的信号；以及
控制器，其与所述温度传感器和所述碳氢化合物供应源连通，并且配置成控制碳氢化合物输送并保持足以使所述排气过滤器内的颗粒物燃烧的预定排气温度。
解决方案9.如解决方案1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述排气过滤器还包括：
陶瓷整体件，其具有由其间纵向延伸的多孔壁限定的延伸穿过其中的排放流动通道，所述排放流动通道包括：
第一子集的入口通道，其具有开放的入口端和封闭的出口端；以及
第二子集的出口通道，其具有封闭的入口端和开放的出口端，其中所述陶瓷整体件配置成通过所述入口通道接收所述排气并通过所述纵向延伸的多孔壁将所述排气转移至所述出口通道以及从所述排气中去除颗粒物。
解决方案10.如解决方案2中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
紊流器，其布置在排气管路内、靠近所述碳氢化合物喷射器并在所述碳氢化合物喷射器下游，并且配置为在所述颗粒物过滤器组件的上游将碳氢化合物和排气混合。
解决方案11.一种用于内燃机的排气处理系统，其包括：
内燃机；
排气管路，其与所述内燃机流体连通，并且配置为从所述内燃机接收排气并且在所述排气处理系统的多个设备之间引导排气；
第一氧化催化设备，其配置为用于氧化排气内的碳氢化合物和CO，设置为与所述排气管路流体连通；
选择性催化还原设备，其配置为用于还原排气内的NOX组分，设置为与所述第一氧化催化设备下游的所述排气管路流体连通；
碳氢化合物喷射器，其连接至所述选择性催化还原设备下游的所述排气管路并与所述排气管路流体连通，用于向所述排气管路输送碳氢化合物并形成排气和碳氢化合物的混合物；
颗粒物过滤器组件，其与所述排气管路流体连通并且位于所述碳氢化合物喷射器的下游，并配置为接收所述排气和碳氢化合物的混合物，其中所述颗粒物过滤器组件包括：
排气过滤器，其设置于所述颗粒物过滤器组件内并且配置为从排气中去除颗粒物；以及
电加热催化设备，其设置于所述颗粒物过滤器组件内、所述排气过滤器的上游，并且配置为用于加热以引发所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化，以加热排气并使所述排气过滤器内收集的颗粒物燃烧。
解决方案12.如解决方案11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
还原剂喷射器，其在所述选择性催化还原设备上游被连接至所述排气管路并与所述排气流体连通，并且配置为将具有氨组分的还原剂输送至所述选择性催化还原设备。
解决方案13.如解决方案11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
被应用至所述选择性催化还原设备的含有沸石和基本金属组分的催化剂化合物，所述基本金属包括铁(“Fe”)、钴(“Co”)、铜(“Cu”)或钒或其组合，所述催化剂化合物配置为在有包括尿素或氨或其组合的还原剂存在时还原排气内的NOX。
解决方案14.如解决方案11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
第二氧化催化设备，其布置在所述颗粒物过滤器组件内、位于所述电加热催化设备和所述排气过滤器之间，并且配置为在所述电加热催化设备的下游引发所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化，并配置为进一步加热所述排气并使在所述排气过滤器中收集的颗粒物燃烧。
解决方案15.如解决方案14中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
应用至所述氧化催化设备或所述电加热催化设备中的至少一个的包括铂族金属的氧化催化剂。
解决方案16.如解决方案15中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，所述铂族金属包括铂(Pt)、钯(Pd)或铑(Rh)或其组合。
解决方案17.如解决方案11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
背压传感器，所述背压传感器与所述排气管路流体连通、位于所述排气过滤器上游并且配置为产生指示所述排气背压的信号；以及
控制器，所述控制器与所述背压传感器和所述碳氢化合物喷射器信号连通，并且配置为在所述信号达到指示需要加热所述排气过滤器并使在其中收集的颗粒物燃烧的水平时将碳氢化合物喷射到所述排气中。
解决方案18.如解决方案11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，其配置为与所述颗粒物过滤器组件内的所述排气管路流体连通并且配置为产生指示其中的排气温度的信号；以及
控制器，其与所述温度传感器和所述碳氢化合物喷射器连通，并且配置为调节碳氢化合物的输送速率以保持用于使所述排气过滤器内的颗粒物燃烧的所需排气温度。
解决方案19.如解决方案11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，所述排气过滤器还包括：
陶瓷整体件，其具有由其间纵向延伸的壁限定的延伸穿过其中的排放流动通道，所述排放流动通道包括：
第一子集的入口通道，其具有开放的入口端和封闭的出口端；以及
第二子集的出口通道，其具有封闭的入口端和开放的出口端，其中所述排气通过所述入口通道进入所述陶瓷整体件，并通过所述纵向延伸的壁转移至所述出口通道以从所述排气中去除颗粒物。
解决方案20.一种用于再生内燃机所用的排气颗粒物过滤器系统的方法，所述排气颗粒物过滤器系统具有：与所述内燃机流体连通并且配置为从所述内燃机接收排气的排气管路；连接至所述排气管路并与排气流体连通以便向其输送碳氢化合物的碳氢化合物供应源；颗粒物过滤器组件，其具有布置在所述颗粒物过滤器组件中的用于从排气中去除颗粒物的排气过滤器，以及布置在所述颗粒物过滤器组件中位于所述排气过滤器上游的电加热催化氧化设备；所述方法包括：
感测所述颗粒物过滤器上游的排放背压；
确定所述排放背压已达到表明需要加热所述排气过滤器并使其中收集的颗粒物燃烧的水平；
激活所述电加热催化氧化设备到所需的温度；
激活所述碳氢化合物供应源以将未燃烧的碳氢化合物输送至所述电加热催化氧化设备的上游；以及
监测所述颗粒物过滤器的温度并调节未燃烧碳氢化合物的输送以影响来自其的颗粒物的燃烧。
附图说明
其他的目标、特征、优点和细节仅作为示例出现在以下对实施例的详细说明中，详细说明参照附图给出，其中：
图1是用于内燃机的排气处理系统的示意图；
图2是实施本发明的方面的柴油颗粒物过滤器设备的示例性实施例的截面图；以及
图3是实施本发明的方面的柴油颗粒物过滤器设备的另一实施例的截面图。
具体实施方式
以下的说明本质上仅仅是示例性的而并不是为了限制本公开、应用或用途。应当理解的是，在全部附图中，对应的附图标记表示类似或对应的部件和特征。
现参照图1，本发明的示例性实施例涉及一种总体上标记为10的排气处理系统，其用于减少内燃机例如柴油发动机12中的受管制排气成分。应当理解：柴油发动机12本质上仅仅是示例性的，并且在本文中说明的本发明能够被实现于实施排放颗粒物过滤器的各种发动机系统中。这样的发动机系统可以包括但不限于汽油直接喷射系统和均质充量压燃发动机系统。为了便于说明和论述，本公开将在柴油发动机12的背景下进行论述。
排气处理系统包括排气管路14，其可以包括用于将排气16从柴油发动机12输送至排气处理系统10的各种排放处理设备的若干节段。排放处理设备可以包括第一柴油氧化催化设备(“DOC1”)18。DOC1可以包括流通式金属或陶瓷整体基底20，其被包装在膨胀式垫(未示出)中，所述膨胀式垫受热时膨胀，从而使封装在不锈钢壳或罐21内的基底固定并隔离，所述不锈钢壳或罐21具有与排气管路14流体连通的入口和出口。基底20具有在其上设置的氧化催化剂化合物(未示出)。氧化催化剂化合物可被应用为洗涂层(wash coat)并且可以含有铂族金属例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其他合适的氧化催化剂或其组合。DOC118可用于处理未燃烧的气态和非挥发性的HC和CO，将其氧化以生成二氧化碳和水。
选择性催化还原设备(“SCR”)22可以被设置在DOC118的下游。以类似于DOC 1的方式，SCR 22也可包括流通式陶瓷或金属整体基底24，其被包装在膨胀式垫(未示出)中，膨胀式垫在受热时膨胀，从而使封装在不锈钢壳体或罐25内的基底固定并隔离，不锈钢壳体或罐25具有与排气管路14流体连通的入口和出口。基底24具有涂覆于其上的SCR催化剂化合物(未示出)。SCR催化剂化合物优选地含有沸石以及一种或多种基本金属组分例如铁(“Fe”)、钴(“Co”)、铜(“Cu”)或钒，这就能够有效地操作用于在有还原剂例如氨(“NH3”)存在时转化排气16内的NOX成分。通过与管路17流体连通的喷射器26或通过将还原剂输送至排气16的其他合适方法，可将由还原剂供应罐19通过管路17提供的NH3还原剂23在SCR 22上游位置处喷入排气管路14内。还原剂可以是气体、液体或尿素水溶液的形式并且可以在喷射器26内与空气混合以助于喷雾的分散。混合器或紊流器27也可以在排放管路14内被布置成接近于喷射器26以进一步助于还原剂和排气16的充分混合。
参照图1和2，排气过滤器组件，在此情况下为柴油颗粒物过滤器设备(“DPF”)28，在排气处理系统10内位于SCR 22的下游，并且操作用于过滤排气16中的碳和其他颗粒物。DPF 28可以利用图2中的陶瓷壁流式整体过滤器30来构建，过滤器30被包装在膨胀式垫33中，膨胀式垫33在受热时膨胀，使装在不锈钢壳体或罐31内的过滤器固定并隔离，不锈钢壳体或罐31具有与排气管路14流体连通的入口和出口。陶瓷壁流式整体件具有由纵向延伸的壁34限定的多条纵向延伸的通道32。通道32包括具有开放的入口端38和封闭的出口端40的入口通道36的子集；以及具有封闭的入口端44和开放的出口端46的出口通道42的子集。通过入口通道36的入口端38进入过滤器30的排气16被迫使通过相邻的纵向延伸的壁34转移至出口通道42。正是通过该壁流式机构来过滤排气16中的碳和其他颗粒物48。滤出的颗粒物沉积在入口通道36的纵向延伸的壁34上，并且随着时间的流逝会具有增加由柴油发动机12所承受的排气背压的效果。应当理解的是，陶瓷壁流式整体过滤器30本质上仅仅是示例性的并且DPF可以包括其他的过滤器设备，例如卷绕或填充的纤维过滤器、开孔泡沫材料、烧结金属纤维等。
在示例性实施例中，由颗粒物48的累积而造成排放背压的升高要求定期地清理或再生DPF 28。再生包括通常在高温(＞600℃)环境中氧化或燃烧累积的碳和其他颗粒物48。为了再生的目的，电加热催化设备(“EHC”)50布置于DPF28的罐31内。EHC 50可以由导电的任意合适材料例如卷绕或层叠的金属整体件52构成。连接至电气系统例如车辆电气系统的电导线54给EHC 50供电以由此加热该设备，如以下将进一步介绍。氧化催化剂化合物(未示出)可作为洗涂层而被应用至EHC50并且可以含有铂族金属例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其他合适的氧化催化剂或其组合。
在示例性实施例中，第二柴油氧化催化设备(“DOC2”)58布置于DPF 28的罐31内。类似于DOC118，DOC258可以包括流通式金属或陶瓷整体基底60，其被包装在膨胀式垫33内，膨胀式垫33在受热时膨胀，从而使不锈钢壳或罐31内的基底固定并隔离。基底60具有在其上设置的氧化催化剂化合物(未示出)。氧化催化剂化合物可作为洗涂层应用并且可以含有铂族金属例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其他合适的氧化催化剂或其组合。
再次参照图1，HC或燃料喷射器62位于DPF 28的上游，与排气管路14内的排气16流体连通。通过燃料管路61与燃料供应罐63内的HC 65流体连通的燃料喷射器62配置成将未燃烧的HC 65引入排气流内以便输送至DPF 28。混合器或紊流器64也可置于排放管路14内，靠近HC喷射器62，以进一步助于将HC与排气16充分混合。
再次参照图1，控制器例如车辆控制器66通过与多个传感器信号连通而被操作地连接至排气处理系统10并监测排气处理系统10。如本文中所用，术语控制器可以包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的(共享、专用或群组)处理器和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适的构件。
在示例性实施例中，位于DPF 28上游的背压传感器68产生指示加载在陶瓷壁流式整体过滤器30内的碳和颗粒物的信号。在确定背压已达到指示需要再生DPF 28的预定水平后，控制器66就激活EHC 50并将EHC的温度升高至适于快速HC氧化的水平(大约为450℃)。位于DPF 28的壳体31内的温度传感器70监测EHC 50下游的排气温度。当EHC 50已经达到所需的运行温度时，控制器66就会激活HC喷射器62以将燃料输送到排气管路14内用于和排气16混合。燃料/排气混合物进入DPF 28并流过已加热的EHC 50，由其引发快速氧化反应并得到温升。由EHC 50内的氧化反应而得到的已加热排气流过无源的DOC258，从而引发在排气16内的HC进一步完全氧化并将排气温度升高至适于再生陶瓷壁流式整体过滤器30内的碳和颗粒物48的水平(＞600℃)。控制器66可以通过温度传感器70监测EHC 50、DOC258和陶瓷壁流式整体过滤器30内的放热氧化反应的温度并调节喷射器62的HC输送速率以保持预定温度。
在另一示例性实施例中，可以构思，在某些情况下，为了有利于发动机控制排气16内的碳氢化合物水平而可省略燃料喷射器62。在这样的情况下，控制器例如车辆控制器66通过与多个传感器例如背压传感器68信号连通而被操作地连接至排气处理系统10并监测排气处理系统10。背压传感器产生指示加载在陶瓷壁流式整体过滤器内的碳和颗粒物的信号，并且在确定背压已达到指示需要再生DPF 28的预定水平后，控制器66就激活EHC 50并将EHC的温度升高至适于快速HC氧化的水平(大约为450℃)。温度传感器70监测EHC 50下游的排气温度，并且当EHC 50已经达到所需的运行温度时，控制器66就会调节发动机正时和燃料供给的速率/频率以将过量的未燃烧燃料输送到排气管路14内以用于和排气16混合。燃料/排气混合物进入DPF 28并流过已加热的EHC 50，其引发快速氧化反应并得到温升。如上所述，由EHC 50内的氧化反应而得到的已加热排气流过无源的DOC258，从而引起在排气16内的HC进一步完全氧化并将排气温度升高至适于再生陶瓷壁流式整体过滤器30内的碳和颗粒物48的水平(＞600℃)。控制器66可以通过温度传感器70监测EHC 50、DOC258和陶瓷壁流式整体过滤器30内的放热氧化反应的温度，并调节来自于发动机12的HC输送速率以保持预定温度。
将小型的EHC 50与无源的DOC258结合使用以建立用于再生DPF 28所需的放热反应，对于降低引发氧化反应所需的电能来说是很有效的。在图3中示出的另一个示例性实施例中，通过使用单个较大的EHC 50并去除无源的DOC2可以从DPF 28中去除一定的复杂度。但是，使用较大的EHC 50可能会由于增加了运行较大型加热器所需的电力需求而带来系统效率方面的损失。
尽管已经参照示例性实施例介绍了本发明，但是本领域技术人员应当理解的是，在不背离本发明保护范围的情况下，可以进行各种改变并且其元件可以用等价物替代。另外，可以进行多种修改以使特定的情况或材料适于本发明的教导而并不背离其实质的保护范围。因此，应当理解的是，本发明并不局限于作为设想用于实现本发明的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明应当包括落入本申请保护范围内的所有实施例。

Claims (20)

1.一种用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其包括：
内燃机；
排气管路，其与所述内燃机流体连通并配置为从所述内燃机接收排气；
碳氢化合物供应源，其被连接至所述排气管路并与所述排气管路流体连通，用于向所述排气管路输送碳氢化合物并在其中形成排气和碳氢化合物的混合物；
颗粒物过滤器组件，其与所述排气管路流体连通并且配置为接收所述排气和碳氢化合物的混合物，所述颗粒物过滤器组件包括：
设置在颗粒物过滤器组件内的排气过滤器，用于从排气中去除颗粒物；
电加热催化设备，其设置在所述颗粒物过滤器组件内、所述排气过滤器的上游，并且可加热用于引发所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化，以加热排气并使在所述排气过滤器中收集的颗粒物燃烧；以及，
氧化催化设备，其设置于所述颗粒物过滤器组件内、位于所述电加热催化设备和所述排气过滤器之间，所述排气过滤器、氧化催化设备和电加热催化设备布置在单个罐内。
2.如权利要求1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述碳氢化合物供应源包括连接至电加热催化设备上游的所述排气管路并与所述排气管路流体连通的碳氢化合物喷射器。
3.如权利要求1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述碳氢化合物供应源包括内燃机。
4.如权利要求1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述氧化催化设备设置于所述排气过滤器的入口端。
5.如权利要求4中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
被应用至所述电加热催化设备、所述氧化催化设备或这两种设备的催化剂化合物，并且包括铂族金属。
6.如权利要求5中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述铂族金属包括铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其组合。
7.如权利要求1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
背压传感器，其与所述排气管路流体连通、位于所述排气过滤器上游，并且配置为产生指示排气背压的信号；以及
控制器，其与所述背压传感器和所述碳氢化合物供应源连通，并且配置为在所述信号达到指示需要加热所述排气过滤器并使在其中收集的颗粒物燃烧的水平时将碳氢化合物输送至排气内。
8.如权利要求1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，其配置为与所述颗粒物过滤器组件内的排气流体连通，并且配置成产生指示其中的排气温度的信号；以及
控制器，其与所述温度传感器和所述碳氢化合物供应源连通，并且配置成控制碳氢化合物输送并保持足以使所述排气过滤器内的颗粒物燃烧的预定排气温度。
9.如权利要求1中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，所述排气过滤器还包括：
陶瓷整体件，其具有由其间纵向延伸的多孔壁限定的延伸穿过其中的排放流动通道，所述排放流动通道包括：
第一子集的入口通道，其具有开放的入口端和封闭的出口端；以及
第二子集的出口通道，其具有封闭的入口端和开放的出口端，其中所述陶瓷整体件配置成通过所述入口通道接收所述排气并通过所述纵向延伸的多孔壁将所述排气转移至所述出口通道以及从所述排气中去除颗粒物。
10.如权利要求2中所述的用于内燃机的排气颗粒物过滤器系统，其特征在于，还包括：
紊流器，其布置在排气管路内、靠近所述碳氢化合物喷射器并在所述碳氢化合物喷射器下游，并且配置为在所述颗粒物过滤器组件的上游将碳氢化合物和排气混合。
11.一种用于内燃机的排气处理系统，其包括：
内燃机；
排气管路，其与所述内燃机流体连通，并且配置为从所述内燃机接收排气并且在所述排气处理系统的多个设备之间引导排气；
第一氧化催化设备，其配置为用于氧化排气内的碳氢化合物和CO，设置为与所述排气管路流体连通；
选择性催化还原设备，其配置为用于还原排气内的NOX组分，设置为与所述第一氧化催化设备下游的所述排气管路流体连通；
碳氢化合物喷射器，其连接至所述选择性催化还原设备下游的所述排气管路并与所述排气管路流体连通，用于向所述排气管路输送碳氢化合物并形成排气和碳氢化合物的混合物；
颗粒物过滤器组件，其与所述排气管路流体连通并且位于所述碳氢化合物喷射器的下游，并配置为接收所述排气和碳氢化合物的混合物，其中所述颗粒物过滤器组件包括：
排气过滤器，其设置于所述颗粒物过滤器组件内并且配置为从排气中去除颗粒物；
电加热催化设备，其设置于所述颗粒物过滤器组件内、所述排气过滤器的上游，并且配置为用于加热以引发所述排气和碳氢化合物的混合物的氧化，以加热排气并使所述排气过滤器内收集的颗粒物燃烧，所述排气过滤器和电加热催化设备布置在单个罐内；以及
第二氧化催化设备，其布置在所述颗粒物过滤器组件内、位于所述电加热催化设备和所述排气过滤器之间，并且配置为在所述电加热催化设备的下游引发所述排气和碳氢化合物的混合物的进一步氧化，以进一步加热所述排气并使在所述排气过滤器中收集的颗粒物燃烧。
12.如权利要求11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
还原剂喷射器，其在所述选择性催化还原设备上游被连接至所述排气管路并与所述排气流体连通，并且配置为将具有氨组分的还原剂输送至所述选择性催化还原设备。
13.如权利要求11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
被应用至所述选择性催化还原设备的含有沸石和基本金属组分的催化剂化合物，所述基本金属包括铁(“Fe”)、钴(“Co”)、铜(“Cu”)或钒或其组合，所述催化剂化合物配置为在有包括尿素或氨或其组合的还原剂存在时还原排气内的NOX。
14.如权利要求11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，所述第二氧化催化设备布置在所述排气过滤器的入口端。
15.如权利要求14中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
应用至所述第一氧化催化设备或第二氧化催化设备或所述电加热催化设备中的至少一个的包括铂族金属的氧化催化剂。
16.如权利要求15中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，所述铂族金属包括铂(Pt)、钯(Pd)或铑(Rh)或其组合。
17.如权利要求11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
背压传感器，所述背压传感器与所述排气管路流体连通、位于所述排气过滤器上游并且配置为产生指示所述排气背压的信号；以及
控制器，所述控制器与所述背压传感器和所述碳氢化合物喷射器信号连通，并且配置为在所述信号达到指示需要加热所述排气过滤器并使在其中收集的颗粒物燃烧的水平时将碳氢化合物喷射到所述排气中。
18.如权利要求11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，还包括：
温度传感器，其配置为与所述颗粒物过滤器组件内的所述排气管路流体连通并且配置为产生指示其中的排气温度的信号；以及
控制器，其与所述温度传感器和所述碳氢化合物喷射器连通，并且配置为调节碳氢化合物的输送速率以保持用于使所述排气过滤器内的颗粒物燃烧的所需排气温度。
19.如权利要求11中所述的用于内燃机的排气处理系统，其特征在于，所述排气过滤器还包括：
陶瓷整体件，其具有由其间纵向延伸的壁限定的延伸穿过其中的排放流动通道，所述排放流动通道包括：
第一子集的入口通道，其具有开放的入口端和封闭的出口端；以及
第二子集的出口通道，其具有封闭的入口端和开放的出口端，其中所述排气通过所述入口通道进入所述陶瓷整体件，并通过所述纵向延伸的壁转移至所述出口通道以从所述排气中去除颗粒物。
20.一种用于再生内燃机所用的排气颗粒物过滤器系统的方法，所述排气颗粒物过滤器系统具有：与所述内燃机流体连通并且配置为从所述内燃机接收排气的排气管路；连接至所述排气管路并与排气流体连通以便向其输送碳氢化合物的碳氢化合物供应源；颗粒物过滤器组件，其具有布置在所述颗粒物过滤器组件中的用于从排气中去除颗粒物的排气过滤器；布置在所述颗粒物过滤器组件中位于所述排气过滤器上游的电加热催化氧化设备；以及设置于所述颗粒物过滤器组件内、位于所述电加热催化氧化设备和所述排气过滤器之间的氧化催化设备，所述排气过滤器、氧化催化设备和电加热催化氧化设备布置在单个罐内；所述方法包括：
感测所述颗粒物过滤器上游的排放背压；
确定所述排放背压已达到表明需要加热所述排气过滤器并使其中收集的颗粒物燃烧的水平；
激活所述电加热催化氧化设备到所需的温度；
激活所述碳氢化合物供应源以将未燃烧的碳氢化合物输送至所述电加热催化氧化设备的上游；以及
监测所述颗粒物过滤器的温度并调节未燃烧碳氢化合物的输送以影响来自其的颗粒物的燃烧。
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