CN111734514B - 废气过滤器的再生方法及废气过滤器含浸系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够短时间且高效率地实现过滤器再生的废气过滤器的再生方法。关于在该废气过滤器的内部堆积有烟灰的所述废气过滤器的再生方法依次实施以下工序:工序1,在该工序中,使用了含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体,当所述过滤器内的气氛温度处于比该沸点低40℃以上的温度时,使所述液体含浸于所述过滤器;工序2,在该工序中,使含浸后的所述过滤器内的气氛温度上升到所述成分的沸点以上;以及工序3,在该工序中,将温度超过550℃的含氧气体向过滤器供给,使所述烟灰进行燃烧。

Description

废气过滤器的再生方法及废气过滤器含浸系统
技术领域
本发明涉及一种废气过滤器的再生方法。另外,本发明还涉及一种废气过滤器含浸系统。
背景技术
从柴油发动机及汽油发动机等内燃机排出的废气中的粒子状物质(以下记载为PM(Particulate Matter)。)中包含有烟灰。烟灰对人体有害,所以,被限制排出。目前,为了应对废气限制,广泛使用了以DPF及GPF为代表的废气过滤器,在这些废气过滤器中,使废气通过具有通气性的小细孔隔壁,对烟灰等PM进行过滤。在上述这样的废气过滤器中,当烟灰堆积到某一规定值以上的时间点,废气温度就会上升,使高温的废气流经过滤器,对烟灰进行燃烧除去,由此使过滤器得到再生,从而防止压力损失过大的问题。
在过滤器再生中,需要燃烧除去堆积于过滤器的烟灰,但是,烟灰的燃烧所需要的时间又较长,另外,为了提高废气温度又需要使用额外的燃料。因此,过滤器再生会产生出:用于使气体温度持续上升的燃料的消耗会过多的问题。另外,过滤器再生中,还会产生如下问题,即:由于废气温度较高,所以,氨发生氧化,尿素SCR的NOx净化效率就会大幅降低,因此,NOx排出量增加。
另外,作为使废气温度上升的方法,通常已知如下方法,即:在燃烧室内的燃烧后期以后,进行向燃烧室内喷射燃料的后置喷射,使该燃料在废气过滤器前的氧化催化器中进行燃烧,从而使气体温度上升。如果过滤器再生时间较长,则产生如下问题,即:后置喷射的燃料的一部分混入到润滑油中而将润滑油稀释,导致润滑性恶化而产生零部件磨损的问题。此外,还会产生如下问题,即:在再生前,烟灰堆积量最大,压力损失(压损)过大的问题。因此,在过滤器再生时,最好是尽量以低温且短时间内将大量烟灰予以燃烧除去。
在日本特开2008-057333号公报(专利文献1)中,记载有车辆的DPF再生处理装置,即,在搭载有柴油发动机的车辆中,能够缩短DPF的自动再生时间,从而提高发动机的有效运转性。根据该装置,虽然DPF的温度比以往有所降低,但是,向该DPF导入的氧浓度增大,此外,排气流量减少,因此,DPF的过滤器上的PM与排气中氧的接触概率也就增加,过滤器上的PM的燃烧得到活化,PM的燃烧除去能够得以快速进行,从而能够缩短PM的自动再生时间。
在日本特开2010-116913号公报(专利文献2)中,记载有柴油发动机的过滤器再生控制装置,其特征在于,在到达了过滤器的再生处理时机时,对发动机运转进行控制,以使得柴油发动机的氮氧化物的排出量减小。根据该装置,即便在过滤器再生控制中,也不会使氮氧化物NOx的排出量增加,从而不会使排气性能恶化。
另一方面,具有如下方法,即,将催化剂负载于废气净化过滤器,利用催化作用而使PM燃烧,由此,减轻PM的燃烧操作,从而使过滤器再生。在日本特开2018-119467号公报(专利文献3)中,记载有:出于以较低的温度来使PM燃烧的目的而采用了熔融盐型催化剂的废气净化装置。该废气净化装置在排气通路内具备:对废气中的PM进行捕集的废气净化过滤器、以及使堆积于废气净化过滤器的PM进行燃烧的过滤器再生部。所述废气净化过滤器具备:具有由隔室壁区划形成出的多个隔室的多孔质的过滤器基材、以及使所述PM燃烧而进行净化的PM燃烧催化剂。所述PM燃烧催化剂为:包含铯和钒的复合氧化物的熔融盐型催化剂,其中,铯相对于钒的摩尔比(Cs/V)为1.0≤Cs/V≤1.5。在过滤器再生部中,且在所述废气净化过滤器的上游侧配置有:加湿机构、以及用于使废气温度上升的加热机构。并且,记载有:在该废气净化装置中,在利用所述PM燃烧催化剂使所述PM氧化燃烧之前,利用所述加湿机构而使水蒸汽吸附于所述废气净化过滤器上的PM燃烧催化剂。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2008-057333号公报
专利文献2:日本特开2010-116913号公报
专利文献3:日本特开2018-119467号公报
发明内容
这样,虽然针对过滤器再生方法提出了各种改良,不过,在日本特开2008-057333号公报(专利文献1)的方法中,从以短时间且高效率地实施过滤器再生的观点考虑,尚有改善的余地。另外,在日本特开2010-116913号公报(专利文献2)的方法中,存在着:伴随NOx减少而导致发动机效率降低的问题,即便从以短时间且高效率地实施过滤器再生的观点考虑也不充分。另外,特别是在目前乘用车柴油的废气后处理为主流的负载有SCR催化剂的DPF中,存在如下问题,即:在NOx的还原中虽然是利用在车上将尿素分解得到的氨对NOx进行还原的,不过,如果为了促进烟灰氧化燃烧而同时使用所提案的各种具有强氧化功能的催化剂,则氨会被氧化,从而导致NOx净化性能出现恶化。鉴于上述情形,本发明的课题在于,在一实施方式中,提供一种能够以短时间且高效率地实现过滤器再生的废气过滤器的再生方法。另外,本发明的课题在于,在另一实施方式中,提供一种能够以短时间且高效率地实现过滤器再生的废气过滤器含浸系统。
本发明的发明人为了解决上述课题而进行了潜心研究,结果发现:使沸点为550℃以下的液体、较典型的为液体状的水含浸于堆积有烟灰的过滤器后再使烟灰燃烧是较为有效的。本发明是基于该见解而完成的,以下进行例示。
[1]一种废气过滤器的再生方法,在该废气过滤器的内部堆积有烟灰,
所述废气过滤器的再生方法的特征在于,包括依次实施以下工序:
工序1,在该工序中,使用了含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体,当所述过滤器内的气氛温度处于比该沸点低40℃以上的温度时,使所述液体含浸于所述过滤器;
工序2,在该工序中,使含浸后的所述过滤器内的气氛温度上升到所述成分的沸点以上;以及
工序3,在该工序中,将温度超过550℃的含氧气体向过滤器供给,使所述烟灰燃烧。
[2]根据[1]所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,在所述过滤器内的气氛温度处于比所述沸点低60℃以上的温度时,实施工序1。
[3]根据[1]或[2]所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,沸点为550℃以下的成分为水。
[4]根据[3]所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述液体含有尿素。
[5]根据[1]~[4]中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,在工序1中,以含浸于过滤器的液体的含浸量相对于所述过滤器的容积1L而言为0.05L以上1L以下的方式进行实施。
[6]根据[1]~[5]中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述废气过滤器为车辆用废气过滤器。
[7]根据[6]所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,从车辆的外部供给所述液体。
[8]根据[1]~[7]中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述废气过滤器具备:外周侧壁;多个第一隔室,该多个第一隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面呈开口而第二底面被封孔;以及多个第二隔室,该多个第二隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面被封孔而第二底面呈开口,并且,具有:第一隔室及第二隔室夹着多孔质的隔壁而交替地相邻配置的结构。
[9]根据[1]~[8]中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述过滤器不具有氧化催化剂。
[10]一种废气过滤器含浸系统,其特征在于,具备:
废气过滤器,该废气过滤器设置于废气流路的途中;
供给装置,该供给装置用于朝向所述废气过滤器供给含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体;
温度传感器,该温度传感器设置于废气流路内;以及
自动控制装置,该自动控制装置在通过所述温度传感器而测量到的温度处于比所述沸点低40℃以上的温度时,容许所述供给装置进行所述液体的供给。
[11]根据[10]所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置能够朝向所述废气过滤器直接喷射所述液体。
[12]根据[10]所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器设置于:在废气流路的途中设置的储液部,所述供给装置能够朝向所述储液部供给所述液体。
[13]根据[10]~[12]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置设置于所述废气过滤器的上游侧。
[14]根据[10]~[13]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置在比在废气流路的途中设置的氧化催化器更靠下游的位置,来供给所述液体。
[15]根据[10]~[14]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述自动控制装置在通过所述温度传感器而测量到的温度处于比所述沸点低60℃以上的温度时,容许所述供给装置进行所述液体的供给。
[16]根据[10]~[15]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,沸点为550℃以下的成分是水。
[17]根据[10]~[16]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述液体含有尿素。
[18]根据[10]~[17]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述自动控制装置能够指示所述供给装置进行定量供给,且是以能够供给相对于所述过滤器的容积1L而言为0.05L以上1L以下的所述液体的方式来进行的。
[19]根据[10]~[18]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器为车辆用废气过滤器。
[20]根据[10]~[19]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器具备:外周侧壁;多个第一隔室,该多个第一隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面呈开口而第二底面被封孔;以及多个第二隔室,该多个第二隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面被封孔而第二底面呈开口,并且,具有:第一隔室及第二隔室夹着多孔质的隔壁而交替地相邻配置的结构。
[21]根据[10]~[20]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述过滤器不具有氧化催化剂。
[22]根据[10]~[21]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置具备水槽,该水槽对通过废气中的水蒸汽冷凝而生成的液体的水进行回收,并保存。
[23]根据[10]~[22]中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器含浸系统为:搭载于车辆的废气过滤器含浸系统,具有:用于从车辆的外部朝向所述供给装置供给所述液体的连接部。
发明效果
根据本发明的一实施方式,由于促进烟灰的燃烧,所以,即便在低温下也能够以短时间且高效率地实现过滤器再生。随之,根据本发明的一实施方式,可得到:能够减少烟灰的燃烧所需要的燃料消耗量、能够抑制润滑油被燃料稀释、以及能够抑制NOx净化效率降低等各种优点。这样,本发明在一实施方式中,对过滤器再生技术带来了突破性的技术进步,工业利用价值极高。
附图说明
图1是示意性地表示作为废气过滤器的一个例子的DPF的立体图。
图2是从与隔室延伸的方向正交的方向观察作为废气过滤器的一个例子的DPF时的示意性的截面图。
图3是用于说明促进烟灰燃烧的推定原理的示意图。
图4是表示液体的供给装置相对于废气过滤器的配置例的示意图。
图5是表示液体的供给装置相对于废气过滤器的另一配置例的示意图。
图6是表示对液体的供给装置进行控制的自动控制装置的动作例的流程图。
图7是表示对液体的供给装置进行控制的自动控制装置的另一动作例的流程图。
图8-1是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第一例的示意图。
图8-2是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第二例的示意图。
图8-3是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第三例的示意图。
图8-4是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第四例的示意图。
图8-5是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第五例的示意图。
图8-6是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第六例的示意图。
图8-7是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第七例的示意图。
图8-8是具备本发明所涉及的废气过滤器含浸系统的排气系统的第八例的示意图。
符号说明
11…含浸液配管、12…废气流路、13…流量计、14…扩径部、15…温度传感器、16…含浸液供给装置、18…喷出口、19…自动阀、20…喷嘴、22…垫片、24…储液部、26…自动控制装置、27…车载判断系统、81…柴油发动机、80…排气管、82…氧化催化器、83…尿素水供给装置、83a…尿素水槽、83b…尿素水喷出口、83c…尿素水配管、84…含浸液供给装置、84a…含浸液槽、84b…含浸液喷出口、84c…含浸液配管、84d…连接部、85…废气过滤器、86…SCR催化器、87…消音器、88…汽油发动机、89…三元催化器、92…储液部、93…带有尿素水及含浸液切换功能的供给装置、93a…尿素水槽、93b…含浸液槽、93c…切换阀、93d…尿素水配管、93e…含浸液配管、93f…喷出口、93g…通用配管、96…车外的含浸液供给源、97…排水管、98…泵、100…废气过滤器、102…外周侧壁、104…第一底面、106…第二底面、108…第一隔室、110…第二隔室、112…隔壁、120…烟灰、122…孔隙。
具体实施方式
接下来,参照附图,对本发明的实施方式详细地进行说明。本发明并不限定于以下的实施方式,应当理解可以在不脱离本发明的主旨的范围内基于本领域技术人员的通常知识加以适当设计的变更、改良等。
(1.废气过滤器)
作为本发明所涉及的废气过滤器的再生方法及废气过滤器含浸系统中可使用的过滤器,能够具有可对废气中的烟灰进行捕集的结构即可,没有特别限制。作为典型的废气过滤器,可以举出:燃烧装置、较典型的为在来自搭载于车辆的发动机的废气线所装配的捕集烟灰的DPF(Diesel Particulate Filter)及GPF(Gasoline Particulate Filter)。在一实施方式中,DPF及GPF具备柱状的蜂窝结构部,该柱状的蜂窝结构部具有:多个第一隔室,该多个第一隔室从第一底面延伸至第二底面,且第一底面呈开口而第二底面被封孔;以及多个第二隔室,该多个第二隔室隔着多孔质的隔壁而与至少一个第一隔室相邻,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面被封孔而第二底面呈开口。具有上述交替封孔结构的蜂窝过滤器通常称为壁流型过滤器。
图1中记载有:示意性地表示作为废气过滤器的一个例子的DPF的立体图。图2中记载有:从与隔室延伸的方向正交的方向观察DPF时的示意性的截面图。图示的废气过滤器100具备:外周侧壁102;多个第一隔室108,它们配设于外周侧壁102的内侧,从第一底面104延伸至第二底面106,且第一底面104呈开口而第二底面106被封孔;以及多个第二隔室110,它们配设于外周侧壁102的内侧,从第一底面104延伸至第二底面106,且第一底面104被封孔而第二底面106呈开口。另外,图示的废气过滤器100具备:区划形成出第一隔室108及第二隔室110的多孔质的隔壁112,第一隔室108及第二隔室110夹着隔壁112而交替地相邻配置。
如果向废气过滤器100的上游侧的第一底面104供给含有烟灰的废气,则废气被导入到第一隔室108而在第一隔室108内又向下游前进。第一隔室108的下游侧的第二底面106被封孔,因此,废气通过区划形成出第一隔室108和第二隔室110的多孔质的隔壁112而向第二隔室110流入。由于烟灰无法通过隔壁112,因此,在第一隔室108内被捕集,并进行堆积。在烟灰被除去后,流入至第二隔室110的清洁废气在第二隔室110内向下游前进,从下游侧的第二底面106流出。
作为废气过滤器100的材质,并没有限定,可以举出多孔质陶瓷。作为陶瓷,可以举出:堇青石、多铝红柱石、磷酸锆、钛酸铝、碳化硅、硅-碳化硅复合材料、堇青石-碳化硅复合体、氧化锆、尖晶石、印度石、蓝宝石、刚玉、二氧化钛等。并且,这些陶瓷可以单独含有1种,也可以同时含有2种以上。作为废气过滤器100的其他材料,可以举出:含有以选自由Fe、Cr、Mo以及Ni构成的组中的一种或二种以上为主成分的合金成分的多孔质烧结金属等。另外,作为废气过滤器的其他形态,可以举出:将包含陶瓷纤维或金属纤维的层用作过滤器层的形态。
废气过滤器100可以根据用途而负载适当的催化剂。作为催化剂,并没有限定,可以举出:用于使烃(HC)及一氧化碳(CO)氧化燃烧而提高废气温度的氧化催化剂(DOC)、辅助烟灰等PM燃烧的PM燃烧催化剂、用于除去氮氧化物(NOx)的SCR催化剂及NSR催化剂、以及能够将烃(HC)、一氧化碳(CO)以及氮氧化物(NOx)同时除去的三元催化剂。催化剂可以适当含有:例如,贵金属(Pt、Pd、Rh等)、碱金属(Li、Na、K、Cs等)、碱土金属(Ca、Ba、Sr等)、稀土金属(Ce、Sm、Gd、Nd、Y、Zr、Ca、La、Pr等)、过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sc、Ti、V、Cr等)等。
特别是,在乘用车用的DPF中,为了同时具有烟灰捕集和NOx净化的功能而在DPF中负载有:Cu置换沸石、Fe置换沸石等。在这种情况下,虽然利用使尿素在车上分解而得到的氨,来进行NOx净化,但是,促进氨氧化的具有氧化功能的催化剂会妨碍NOx净化,因此,无法同时负载贵金属、碱金属等氧化功能较强的催化剂,所以,无法使烟灰的再生效率提高依赖于催化剂。
另外,废气过滤器100可以不负载催化剂。因此,废气过滤器100在一实施方式中没有负载氧化催化剂,在另一实施方式中没有负载PM燃烧催化剂,在再一实施方式中没有负载SCR催化剂,在又一实施方式中没有负载三元催化剂,此外在又一实施方式中对氧化催化剂、PM燃烧催化剂、SCR催化剂以及三元催化剂均没有进行负载。根据本发明的废气过滤器的再生方法的一实施方式,烟灰的燃烧促进效果是巨大的,因此,无需负载PM燃烧催化剂,从而能够以低温且短时间且高效率地将烟灰燃烧除去。
(2.废气过滤器再生方法)
如果持续使用废气过滤器,烟灰就会逐渐地堆积于废气过滤器的内部而使压力损失增加,因此,在烟灰堆积到某一规定值以上的时间点,需要将烟灰除去而使废气过滤器再生。作为烟灰的除去方法,通常采用:使废气温度上升后再使高温的废气流经废气过滤器而进行燃烧除去的方法。
烟灰的着火温度较高,为了使堆积于废气过滤器的烟灰进行燃烧,通常需要在加热到温度超过550℃的含氧气体的存在下进行燃烧。从促进烟灰燃烧的观点考虑,虽说优选是加热温度较高,不过,如果提高加热温度,就会产生:燃料消耗量增加、NOx排出量增加、以及润滑油稀释等问题,因此,虽然温度超过550℃,但希望尽量能够以低温且短时间且高效率地将烟灰燃烧除去。
堆积于废气过滤器的烟灰多数情况下呈层状牢固地附着于废气过滤器,将固定于烟灰堆积层内部的烟灰燃烧除去并不容易。因此,通常在550℃左右是无法以短时间得到充分的烟灰除去率的。不过,根据本发明的发明人的研究结果,得到如下见解,即:如果在使水含浸于内部堆积有烟灰的废气过滤器的基础上,经过将水进行气化这一工艺后,再使烟灰燃烧,就会显著促进烟灰的燃烧,即便在550℃附近也能够得到优异的烟灰的除去效率。
并没有意欲通过理论来限定本发明,以下,参照图3,对促进烟灰燃烧的推定原理进行说明。废气过滤器的隔壁112最初未堆积烟灰(a)。不过,在持续使用废气过滤器的过程中,烟灰120逐渐地呈层状堆积于隔壁112(b)。如果使水含浸于堆积有烟灰120的废气过滤器100,则渗透于烟灰120的堆积层的水冷凝而形成出大量孔隙122(c)。据此,在工序3中,使烟灰再生用的含氧气体流经于烟灰的堆积层时的通过电阻会降低。即便在过滤器再生前的烟灰大量堆积的状态下,也能够明显降低压力损失,因此,能够抑制压力损失所导致的耗油性恶化。
然后,通过将废气过滤器加热到水的沸点以上而使水气化(特别是沸腾)。因水气化时的体积膨胀而导致烟灰120的堆积层从内部被破坏,从而烟灰120出现分散(d)。一部分烟灰从过滤器浮起或飞散。据此,烟灰与隔壁热隔离,即,从烟灰朝向隔壁的热传递路径被切断,因此,烟灰处于容易整体受热的状态。另外,高温气体容易接触到堆积于废气过滤器的烟灰整体,接触概率也得到提高。因此,尽管加热温度较低,也能够以短时间且高效率地将烟灰进行燃烧除去。另外,关于水,可以想到通过高温的水蒸汽和烟灰发生反应而局部性地产生氢(H2)和/或一氧化碳(CO),该反应也有助于烟灰的除去。该原理不限于水,可以认为即便是其他液体成分也同样成立。另外,在日本特开2018-119467号公报(专利文献3)中记载有对废气过滤器进行加湿的内容,但是,即便使所有作为气体的水蒸汽附着于废气过滤器,也无法获得如上所述的效果。
因此,根据本发明的一实施方式,提供一种废气过滤器的再生方法,在该废气过滤器的内部堆积有烟灰,
所述废气过滤器的再生方法的特征在于,包括依次实施以下工序:
工序1,在该工序中,使用了含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体,当所述过滤器内的气氛温度处于比该沸点低40℃以上的温度时,使所述液体含浸于所述过滤器;
工序2,在该工序中,使含浸后的所述过滤器内的气氛温度上升到所述成分的沸点以上;以及
工序3,在该工序中,将温度超过550℃的含氧气体朝向过滤器供给,使所述烟灰燃烧。
<工序1>
在工序1中,使用了含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体(以下也称为“含浸液”。),在废气过滤器内的气氛温度处于比该沸点低40℃以上的温度时,使上述液体含浸于所述过滤器。
通过将含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体(含浸液)含浸于废气过滤器,能够在到达实施烟灰燃烧的温度之前就使所述成分沸腾,因此,能够引起上述烟灰堆积层的破坏。从提高烟灰堆积层的破坏性能的观点考虑,含浸液中包含的沸点为550℃以下的成分的含量优选为60质量%以上,更优选为80质量%以上,进一步优选为90质量%以上。
关于沸点为550℃以下的成分,从使其更快速地蒸发并提高效果的观点考虑,优选沸点为500℃以下,更优选沸点为400℃以下,进一步优选沸点为300℃以下,最优选沸点为200℃以下。另外,常温下为液体容易实施工序1,因此,沸点为550℃以下的成分的熔点优选为20℃以下,更优选为10℃以下。
作为沸点为550℃以下的成分的具体例,没有限定,可以举出:水、碳原子数为5~30、特别是碳原子数6~16的烃(典型的为烷烃)。这些成分可以单独使用,也可以将二种以上组合使用。其中,从操作处理容易度及成本的观点考虑,优选为水。
作为含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体(含浸液)的具体例,可以举出:水、水溶液、油(例:汽油、灯油、轻油、重油、发动机油等)。含浸液可以单独使用,也可以将二种以上组合使用。其中,根据容易操作处理且廉价的理由,优选为水及水溶液。另外,通常为了将来自发动机的废气中的NOx还原,多数情况下使用尿素水。因此,从不需要重新准备液体供给源考虑,作为含浸液使用尿素的水溶液亦即尿素水非常便利。
如果考虑使沸点为550℃以下的成分在下一工序中沸腾,就需要使含浸液含浸于废气过滤器时的该过滤器内的气氛温度比所述成分的沸点还要低。不过,即便使含浸液含浸于废气过滤器时的该过滤器内的气氛温度比所述成分的沸点要低,但如果过于接近沸点,则在所述成分充分渗透于烟灰堆积层之前,所述成分也会蒸发,将无法充分得到烟灰堆积层的破坏效果。因此,使含浸液含浸于废气过滤器时的该过滤器内的气氛温度优选处于比沸点为550℃以下的成分的沸点低40℃以上的温度,优选低50℃以上的温度,更优选低60℃以上的温度。
例如,在作为沸点为550℃以下的成分使用水的情况下,使水含浸于废气过滤器时的该过滤器内的气氛温度优选为60℃以下,更优选为50℃以下,进一步优选为40℃以下。通常,当发动机起动时,废气温度以数十秒达到数百度。因此,在作为沸点为550℃以下的成分而使用水的情况下,通常在发动机停止时或发动机刚起动后实施工序1。
从促进烟灰堆积层破坏的观点考虑,含浸于废气过滤器的含浸液的含浸量相对于所述过滤器的容积1L而言,优选为0.05L以上,更优选为0.08L以上,进一步优选为0.1L以上。另外,由于即便过大,效果也会饱和且成本升高,所以,含浸于废气过滤器的含浸液的含浸量相对于所述过滤器的容积1L而言,优选为1L以下,更优选为0.6L以下,进一步优选为0.2L以下。此外,此处的过滤器的容积是根据过滤器的外形尺寸计算出的值,内部所存在的气孔、隔室也包括在容积内。
为了使含浸液充分含浸于废气过滤器,在向废气过滤器中供给必要量的含浸液后,至开始工序2中的温度上升为止的等待时间优选为0.5分以上,更优选为2分以上,进一步优选为5分以上。另一方面,如果使等待时间过长,则含浸液有时会蒸发而消失,因此,在向废气过滤器供给必备量的含浸液后,至进入工序2为止的等待时间优选为900分以下,更优选为600分以下,进一步优选为300分以下。在前一天的运转结束后,使其含有水,在第二天早上开始运转时,可以具有再生的时机。如果是轻油等常温下不蒸发的含浸液,则即便设定更长的等待时间也没有问题。例如,也可以在周末的运转结束后,使其含浸,在周初的运转开始时再生。
在废气过滤器用于车辆的情况下,含浸液可以每次都从车外进行供给,作为其他方法,也可以在车上设置含浸液的储存槽而从该储存槽进行供给。不过,废气过滤器的再生频率并不多,至多5天一次左右,另外,在卡车及巴士等商用车中,鉴于通常在规定的场所使车辆停止后进行过滤器的再生这一点,从成本的观点考虑,优选每次进行过滤器的再生时都从车外供给含浸液,而无需设置含浸液的储存槽。
作为使含浸液含浸于废气过滤器的方法,没有限定,除了朝向废气过滤器直接喷射含浸液的方法以外,还可以举出:将废气过滤器浸渍于含浸液的方法。无论是前者的方法还是后者的方法,含浸液都会通过毛细管现象而渗透或吸上来,从而向整个废气过滤器扩展,因此,不需要针对整个废气过滤器进行含浸液的喷射或浸渍,只要局部喷射或浸渍即可。
<工序2>
在工序2中,使含浸后的所述过滤器内的气氛温度上升到沸点为550℃以下的成分的沸点以上。经过该工艺,该成分进行气化而体积膨胀,因此,基于上述推定原理,可促进烟灰堆积层的破坏。此处,在含浸液含有多种沸点为550℃以下的成分的情况下,该沸点可以为具有范围的值。不过,此处为了方便,将沸点为550℃以下的多种成分中的在含浸液中体积比例最大的成分(溶剂)的沸点定义为:“沸点为550℃以下的成分的沸点”。
作为使废气过滤器内的气氛温度上升的方法,没有特别限制,在是车辆用废气过滤器的情况下,为了过滤器再生而进行:利用氧化催化器等使来自发动机的废气温度上升的操作,因此,通过该操作使其上升较为方便。
<工序3>
在工序3中,将温度超过550℃的含氧气体朝向废气过滤器供给,使所述烟灰进行燃烧。含氧气体优选超过550℃且尽量为低温,以便减少燃料消耗量。因此,含氧气体优选为650℃以下,更优选为600℃以下,进一步优选为570℃以下。如上所述,由于经过工序1而促进了堆积于废气过滤器的烟灰燃烧,所以,即便是这样的低温,也能够以短时间且高效率地将烟灰燃烧除去。
从将烟灰从废气过滤器中迅速地燃烧除去的观点考虑,含氧气体中的氧浓度优选为2体积%以上,更优选为3体积%以上,进一步优选为5体积%以上。另外,含氧气体中的氧浓度没有特别限制,可以考虑并用燃料的燃烧和电加热的情形,最大为仅有电加热时的21体积%。由于电加热的电力消耗并非优选,所以,在仅利用燃烧而对废气进行加热的情况下,从加热到550℃以上所需要的燃烧的氧消耗考虑,必然为15体积%以下。
含氧气体的种类没有特别限制,可以使用空气,不过,在是车辆用废气过滤器的情况下,通常为来自发动机的废气。在典型的实施方式中,作为含氧气体,如果是柴油发动机,则使用通过氧化催化器后的废气,如果是汽油发动机,则使用通过三元催化剂后的废气。
根据本发明的一实施方式,将温度超过550℃的含氧气体朝向废气过滤器供给的时间可以为10分以下,可以优选为8分以下,可以更优选为5分以下。并且,根据本发明的一实施方式,即便以上述短时间供给上述含氧气体而使烟灰燃烧,也能够实现90%以上、优选为95%以上、更优选为99%以上的再生效率。此处,再生效率η(%)利用下式表示。
η=(m1-m2)/m1×100(%)
η:再生效率
m1:再生前的PM堆积重量
m2:再生后的PM堆积重量
另外,废气过滤器中还捕集烟灰以外的PM,因此,在计算再生效率时,以也包含烟灰以外的PM的方式进行计算。另外,关于上述的m1、m2,作为用于求出再生效率的测量如下所述,即,未堆积烟灰的过滤器的重量MF1、再生前的堆积有烟灰的过滤器重量MF2、以及再生后的过滤器重量MF3分别是以于200℃进行1小时以上干燥而使催化剂中的水分也蒸发的干燥状态下进行测量。
m1=MF2-MF1
m2=MF3-MF1
(3.废气过滤器含浸系统)
根据本发明的一实施方式,提供一种适合实施上述废气过滤器的再生方法的废气过滤器含浸系统。
在一实施方式中,废气过滤器含浸系统具备:
废气过滤器,该废气过滤器设置于废气流路的途中;
供给装置,该供给装置用于朝向所述废气过滤器供给含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体;
温度传感器,该温度传感器设置于废气流路内;以及
自动控制装置,该自动控制装置在通过所述温度传感器所测量的温度处于比所述沸点低40℃以上的温度时,容许所述供给装置进行所述液体的供给。
作为废气过滤器,可以使用上述的“1.废气过滤器”的项目中说明的废气过滤器。根据典型的实施方式,在来自柴油发动机的废气的净化中使用DPF,在来自汽油发动机的废气的净化中使用GPF。另外,含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体(含浸液)如上述的“2.废气过滤器再生方法”的项目中所说明,典型地可以优选使用水或水溶液。
供给装置可以具有含浸液配管和喷出口,该含浸液配管与搭载于车上或车外的含浸液的供给源(例:储存槽)连接。含浸液从供给源经由含浸液配管而从喷出口喷出。虽然含浸液配管的前端可以不设置喷嘴,不过,出于提高喷出压力和/或控制喷出方向的目的,也可以在含浸液配管的前端安装有喷雾喷嘴等喷嘴,并在喷嘴前端设置有喷出口。喷出压力没有特别限制,例如可以为0.15MPa~2.0MPa,典型的为0.2MPa~0.5MPa。可以根据需要在含浸液配管的途中设置泵,据此,也可以使喷出压力上升。
在车上设置有含浸液的储存槽的情况下,可以预先从车外朝向储存槽供应含浸液。另外,在排气系统的最下游的废气温度较低的位置,废气中包含的水蒸汽冷凝而液化,并存储于废气流路内,因此,也可以将该液体的水用排水管回收而储存于车上的储存槽。能够利用燃料燃烧而产生的水,无需确保来自车外的其他水。
此外,为了将排气积极地冷却,也可以在排气管的外侧设置冷却用的翅片(容易增加面积而进行冷却)。另外,如美国专利第9739187号说明书所记载那样,可以具有:利用冷却器等将排气积极地冷却而回收废气中的水的水槽。
根据缩短时间的理由,来自供给装置的含浸液的供给流量优选为5cc/sec以上,更优选为10cc/sec以上,进一步优选为30cc/sec以上。另外,从降低装置及配管的大小以及成本的观点考虑,来自供给装置的含浸液的供给流量优选为200cc/sec以下,更优选为150cc/sec以下,进一步优选为100cc/sec以下。来自供给装置的含浸液的供给流量可以利用质量流量控制器等流量控制装置来进行控制。
图4中给出了:表示含浸液的供给装置相对于废气过滤器的配置例的示意图。在本实施方式中,具有蜂窝结构部的柱状的废气过滤器100装罐于:在废气流路12的途中所设置的流路截面积较大的扩径部14。含浸液供给装置16具有:含浸液配管11、喷嘴20、以及喷出口18。含浸液经过含浸液配管11而从在喷嘴20的前端所设置的喷出口18喷出。在本实施方式中,含浸液供给装置16配置成:能够朝向废气过滤器100直接喷射含浸液的位置及朝向。在废气过滤器100的外周侧壁与废气流路12的内壁之间可以夹有由陶瓷纤维或金属纤维制作的垫片22,以使两者之间不会产生间隙。
直接喷射含浸液的废气过滤器的部位没有特别限制,根据能够朝向过滤器截面方向(与废气的流动方向垂直的方向)上的较宽范围供给的理由,优选为废气过滤器的上游侧端面或下游侧端面,设定为废气过滤器的上游侧端面的话,还具有:再生时在过滤器入口侧能够提高本发明的效果从而促进下游的再生的效果,故优选。废气过滤器100含浸于:从供给装置16喷出的含浸液中。吹向上游侧端面或下游侧端面的含浸液通过毛细管现象而渗透于整个废气过滤器,因此,能够使含浸液含浸于整个废气过滤器。
图5中给出了:表示含浸液的供给装置相对于废气过滤器的另一配置例的示意图。在本实施方式中,具有蜂窝结构部的柱状的废气过滤器100装罐于:在废气流路12的途中所设置的流路截面积较大的扩径部14。含浸液供给装置16具有:含浸液配管11、喷嘴20、以及喷出口18。含浸液经过含浸液配管11而从在喷嘴20的前端所设置的喷出口18喷出。在喷嘴20的前端所设置的喷出口18朝向扩径部14的底部。扩径部14的底部能够作为对从供给装置16喷出的含浸液进行储存的储液部24而发挥作用。存储于储液部24的含浸液通过毛细管现象而被吸上来,因此,能够使所述液体含浸于整个废气过滤器。
供给装置16可以具有电磁阀及电动阀等自动阀19,可以构成为:能够根据来自自动控制装置26的开度信号而对阀的开闭进行控制。此外,供给装置16可以构成为:能够根据来自自动控制装置26的开度信号而对阀的开闭、以及阀的开度进行控制。自动控制装置26构成为:能够接收从判断过滤器再生的必要性的车载判断系统27发出来的过滤器再生请求。
温度传感器15设置于废气流路12内,能够对废气流路12内的气氛温度进行测定。温度传感器15的设置部位没有限定,从提高控制精度的观点考虑,优选设置于废气过滤器100的附近。具体而言,自废气过滤器的上游侧端面起算朝向废气的流动方向上游的30cm以内,优选为20cm以内,更优选为10cm以内的部位来设置温度传感器,或者,自废气过滤器的下游侧端面起算朝向废气的流动方向下游30cm以内,优选为20cm以内,更优选为10cm以内的部位来设置温度传感器。此外,也可以将温度传感器插入于废气过滤器。
自动控制装置26可以构成为:在通过温度传感器15而测量的温度处于比沸点为550℃以下的成分的沸点低40℃以上、优选低50℃以上、更优选低60℃以上的温度时,容许所述供给装置16进行含浸液的供给。
图6中给出了:表示对含浸液的供给装置进行控制的自动控制装置的动作例的流程图。车载判断系统基于堆积于废气过滤器的烟灰的状态,来判断过滤器再生的必要性(步骤1)。堆积于废气过滤器的烟灰的状态可以通过过滤器重量、过滤器的入口与出口之间的压力损失、以及根据行驶时间、行驶距离、运转条件的推定等来确认。车载判断系统在判断为需要再生的情况下,执行以下说明的步骤2,或者,通过警告灯等通知使用者需要进行再生。
在判断为需要过滤器再生的情况下,车载判断系统或使用者请求自动控制装置从供给装置朝向废气过滤器供给含浸液(步骤2)。此时,可以将自动控制装置构成为:能够进一步请求朝向废气过滤器供给的液体的量。在使用者执行步骤2的情况下,能够将指示液体供给开始的信号向自动控制装置传达即可,请求方法没有特别限制,可以将自动控制装置构成为:能够利用例如开关、GUI(图形用户界面)、CUI(角色用户界面)、CLI(命令行界面)、麦克风等用户界面进行请求。
当接收到上述请求时,自动控制装置判断通过温度传感器而测量的温度是否满足上述的规定的温度条件(步骤3)。
在判断为满足温度条件时,自动控制装置容许含浸液供给装置进行所述液体的供给(步骤4)。具体而言,自动控制装置能够发送将含浸液供给装置的自动阀打开的信号。此时,自动控制装置还可以构成为:当从含浸液供给装置喷出预定量的所述液体时,发送将自动阀关闭的信号,即,能够定量供给含浸液。来自供给装置16的含浸液的喷出量可以通过例如在含浸液配管11设置能够测量累积量的流量计13,来进行监视,自动控制装置26可以基于该累积量,来进行所述液体的供给停止(参照图4、图5)。从供给装置16喷出的液体的累积量与上述的“含浸于废气过滤器的液体的含浸量”相对应,因此,省略详细的说明。由于来自车载判断系统的警告灯等的通知,使用者在再生开始时也执行同样的步骤。
另一方面,在判断为不满足温度条件时,自动控制装置不容许供给装置进行所述液体的供给。继续进行判断,在满足温度条件时,给出液体供给开始的指令。在使用者进行再生开始的情形下,自动控制装置可以构成为:能够借助用户界面(例:显示屏的图像显示、扬声器的声音输出等)而传递该判断结果。
图7中给出了:对含浸液的供给装置进行控制的自动控制装置的另一动作例的流程图。在本实施方式中,步骤1及步骤2与上述的动作例相同。不过,在本实施方式中,自动控制装置构成为:能够监视发动机的工作状态(表示工作中或停止中的信号),“发动机有无工作“被追加为:是否容许供给装置进行所述液体的供给的判断基准。
具体而言,在本实施方式中,自动控制装置构成为:在步骤3中,除了满足上述的温度条件以外,仅在判断为:发动机停止时容许供给装置进行所述液体的供给。
图8-1~图8-8中记载了:搭载有本发明的一实施方式所涉及的废气过滤器含浸系统的各种排气系统的示意图。
在图8-1所示的排气系统中,来自柴油发动机81的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,自上游侧开始,依次排列有:氧化催化器82、尿素水供给装置83、含浸液供给装置84、废气过滤器85、SCR催化剂86、以及消音器87。含浸液供给装置84在比氧化催化器82更靠下游的位置进行供给含浸液,由此能够防止含浸液被氧化催化器吸收,从而能够高效率地将含浸液朝向废气过滤器85供给。在本实施方式中,尿素水供给装置83具备:设置于车上的尿素水槽83a、以及借助尿素水配管83c而与尿素水槽83a连接的尿素水喷出口83b。在本实施方式中,含浸液供给装置84具备:设置于车上的含浸液槽84a、以及借助含浸液配管84c而与含浸液槽84a连接的含浸液喷出口84b。另外,从含浸液供给装置84喷出的含浸液朝向废气过滤器85直接喷射。
在图8-2所示的排气系统中,来自汽油发动机88的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,自上游侧开始,依次排列有:三元催化剂89、含浸液供给装置84、废气过滤器85、以及消音器87。在本实施方式中,含浸液供给装置84具备:设置于车上的含浸液槽84a、以及借助含浸液配管84c而与含浸液槽84a连接的含浸液喷出口84b。
在图8-3所示的排气系统中,来自柴油发动机81的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,自上游侧开始,依次排列有:氧化催化器82、尿素水供给装置83、含浸液供给装置84、废气过滤器85、SCR催化剂86、以及消音器87。在本实施方式中,尿素水供给装置83具备:设置于车上的尿素水槽83a、以及借助尿素水配管83c而与尿素水槽83a连接的尿素水喷出口83b。在本实施方式中,含浸液供给装置84具备:设置于车上的含浸液槽84a、以及借助含浸液配管84c而与含浸液槽84a连接的含浸液喷出口84b。另外,从含浸液供给装置84喷出的含浸液朝向储液部92供给。
在图8-4所示的排气系统中,来自柴油发动机81的废气经过排气管80而排出。在排气管80,自上游侧开始,氧化催化器82、带有尿素水及含浸液切换功能的供给装置93、废气过滤器85、SCR催化剂86、以及消音器87依次排列。在本实施方式中,带有尿素水及含浸液切换功能的供给装置93具备:设置于车上的尿素水槽93a、设置于车上的含浸液槽93b、切换阀93c、将尿素水槽93a及切换阀93c连接起来的尿素水配管93d、将含浸液槽93b及切换阀93c连接起来的含浸液配管93e、喷出口93f、以及将切换阀93c及喷出口93f连接起来的通用配管93g。根据本实施方式,通过对切换阀93c进行切换操作,能够将尿素水及含浸液从喷出口93f选择性地进行供给。本实施方式具有能够简化配管系统的优点。在喷出口93f喷射液体的方向优选朝向废气过滤器85的入口端面。也可以为来自多个喷出口93f的喷射。此外,优选为,使从喷出口93f的位置连接至废气过滤器85的入口的配管向下方倾斜,从而供给至配管内的液体流经配管而向废气过滤器85侧流动。
在图8-5所示的排气系统中,来自柴油发动机81的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,自上游侧开始,依次排列有:氧化催化器82、尿素水供给装置83、废气过滤器85、SCR催化剂86、以及消音器87。尿素水供给装置83具备:设置于车上的尿素水槽83a、以及借助尿素水配管83c而与尿素水槽83a连接的尿素水喷出口83b。在本实施方式中,具有如下优点,即,通过将尿素水作为含浸液进行使用,能够进一步简化配管系统。在尿素水喷出口83b喷射液体的方向优选朝向废气过滤器85的入口端面。也可以为来自多个喷口的喷射。此外,优选为,使从喷出口83b的位置连接至废气过滤器85的入口的配管向下方倾斜,从而供给至配管内的液体流经配管而向废气过滤器85侧流动。
在图8-6所示的排气系统中,来自柴油发动机81的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,自上游侧开始,依次排列有:氧化催化器82、尿素水供给装置83、含浸液供给装置84、废气过滤器85、SCR催化剂86、以及消音器87。在本实施方式中,尿素水供给装置83具备:设置于车上的尿素水槽83a、以及借助尿素水配管83c而与尿素水槽83a连接的尿素水喷出口83b。在本实施方式中,含浸液供给装置84具备:用于从车外的含浸液供给源96向该供给装置84导入含浸液的接头等连接部84d、以及借助含浸液配管84c而与该连接部84d连接的含浸液喷出口84b。作为车外的含浸液供给源96,例如,可以使用设置于车外的含浸液槽内的含浸液。在含浸液为水的情况下,还可以使用自来水。
在图8-7所示的排气系统中,来自汽油发动机88的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,依次排列有:自上游侧开始,三元催化剂89、含浸液供给装置84、废气过滤器85、以及消音器87。在本实施方式中,含浸液供给装置84具备:用于从车外的含浸液供给源96向该供给装置84导入含浸液的接头等连接部84d、以及借助含浸液配管84c而与该连接部84d连接的含浸液喷出口84b。作为车外的含浸液供给源96,例如,可以使用设置于车外的含浸液槽内的含浸液。在含浸液为水的情况下,还可以使用自来水。
在图8-8所示的排气系统中,来自汽油发动机88的废气经过排气管80而排出。在排气管80上,自上游侧开始,依次排列有:三元催化剂89、含浸液供给装置84、废气过滤器85、以及消音器87。在本实施方式中,含浸液供给装置84具备:含浸液槽84a(水槽)、以及借助含浸液配管84c而与含浸液槽84a连接的含浸液喷出口84b。在本实施方式中,在消音器87的下游侧的排气管80连接有排水管97,在排气管80内的低温部分已冷凝的水经过排水管97而被回收到含浸液槽84a。可以构成为:在含浸液配管84c的途中设置泵98,从含浸液槽84a朝向含浸液喷出口84b输送含浸液。
另外,尿素水的供给量及供给时机等可以通过公知的自动控制装置来控制。不过,出于除去NOx的目的而朝向废气流路供给尿素水是在废气温度达到数百度时进行的。因此,即便尿素水导入至废气流路,也会一瞬间气化,不会以液体的形式附着于废气过滤器。亦即,以往即便将供给尿素水的系统搭载于车上,在以往的尿素水的使用方法中,也无法使尿素水含浸于废气过滤器。
实施例
以下,例示出用于更好地理解本发明及其优点的实施例,不过,本发明并不限定于实施例。
(1.废气过滤器的准备)
准备出以下规格的DPF,用于各过滤器再生试验用。
材质:Si-SiC(硅-碳化硅复合材料)制
形状:圆柱状
尺寸:直径165mm×高度140mm(容积:3L)
隔室密度:46.5隔室/cm2
隔壁的厚度:0.305mm
隔室形状(与隔室的长度方向垂直的截面中的隔室的截面形状):正方形
隔壁的气孔率:63%
催化剂:在隔壁形成SCR催化剂的涂层
结构:壁流型蜂窝结构
(2.PM的堆积)
将上述DPF设置于柴油发动机的排气系统,使发动机工作,直至24g的PM堆积于DPF为止。PM堆积重量如下求出,即,测定PM堆积运转前的过滤器重量和PM堆积运转后的过滤器干燥重量,根据其差值求出PM堆积重量。
(3.过滤器再生试验)
<试验No.1~3:发明例>
通过上述顺序,朝向堆积有包含烟灰的PM的DPF的壳内供给400cc的水(液温:25℃),以使得在25℃的气氛温度下在壳内空间的下侧存储有液体的水,放置5分钟,通过毛细管现象而使其含浸。含浸量相对于DPF的容积1L而言为约0.13L。通过测定含浸前后的DPF的重量,来确认含浸量。
针对含浸后的DPF,使氧浓度为8体积%的发动机废气以2.3Nm3/min的流量流动了表1中记载的再生时间,来进行过滤器再生试验。此时,按照试验编号,使DPF的入口气体温度像表1中记载那样进行变化。
<试验No.4~9:比较例>
通过上述顺序,针对堆积有包含烟灰的PM的DPF,在没有含浸水的情况下,使氧浓度为8体积%的发动机废气以2.3Nm3/min的流量流动了表1中记载的再生时间,来进行过滤器再生试验。此时,按照试验编号,使DPF的入口气体温度像表1中记载那样进行变化。
(4.再生开始压力损失(压损)测定)
在上述过滤器再生试验中,测定过滤器再生开始时刻的DPF的入口与出口之间的压力损失。将结果示于表1。
(5.再生效率测定)
在上述过滤器再生试验中,测定过滤器的再生效率。利用测定再生前后的过滤器干燥重量的方法,来测定过滤器的再生效率。将结果示于表1。
作为用于求出再生效率的测量则如下所述,即,将未堆积烟灰的过滤器的重量、再生前的堆积有烟灰的过滤器重量、以及再生后的过滤器重量分别是以于200℃进行1小时以上干燥而使催化剂中的水分也蒸发的干燥状态下进行测量。
表1
Figure BDA0002397996860000221
(6.考察)
根据表1可知,在使DPF在液体的水中含浸后进行过滤器再生的试验No.1~3中,即便为560℃的低温的入口气体温度,也能够仅以5分钟的再生时间得到99%的过滤器再生效率。另外,由试验No.1~3可知,通过使DPF在水中含浸,使得烟灰堆积层冷凝而形成出孔隙,因此,再生开始时压力损失降低。与此相对,在试验No.7~9中,没有将DPF在水中含浸,因此,即便是650℃的入口气体温度,在5分钟的再生时间中也仅得到17%的再生效率。另外,由试验No.4~6的结果可知,在没有将DPF在水中含浸的情况下,即便将再生时间延长到20分钟,再生效率也依然较低。

Claims (23)

1.一种废气过滤器的再生方法,在该废气过滤器的内部堆积有烟灰,
所述废气过滤器的再生方法的特征在于,依次实施以下工序:
工序1,在该工序中,使用了含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体,当发动机停止且所述过滤器内的气氛温度处于比该沸点低40℃以上的温度时,使所述液体含浸于所述过滤器;
工序2,在该工序中,使含浸后的所述过滤器内的气氛温度上升到所述成分的沸点以上;以及
工序3,在该工序中,将温度超过550℃的含氧气体向过滤器供给,使所述烟灰燃烧。
2.根据权利要求1所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,在所述过滤器内的气氛温度处于比所述沸点低60℃以上的温度时,实施工序1。
3.根据权利要求1所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,沸点为550℃以下的成分为水。
4.根据权利要求3所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述液体含有尿素。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,在工序1中,以含浸于过滤器的液体的含浸量相对于所述过滤器的容积1L而言为0.05L以上1L以下的方式进行实施。
6.根据权利要求1~4中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述废气过滤器为车辆用废气过滤器。
7.根据权利要求6所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,从车辆的外部供给所述液体。
8.根据权利要求1~4中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述废气过滤器具备:外周侧壁;多个第一隔室,该多个第一隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面呈开口而第二底面被封孔;以及多个第二隔室,该多个第二隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面被封孔而第二底面呈开口,
并且,具有:第一隔室及第二隔室夹着多孔质的隔壁而交替地相邻配置的结构。
9.根据权利要求1~4中任一项所述的废气过滤器的再生方法,其特征在于,所述过滤器不具有氧化催化剂。
10.一种废气过滤器含浸系统,其特征在于,具备:
废气过滤器,该废气过滤器设置于废气流路的途中;
供给装置,该供给装置用于朝向所述废气过滤器供给含有50质量%以上的沸点为550℃以下的成分的液体;
温度传感器,该温度传感器设置于废气流路内;以及
自动控制装置,该自动控制装置在通过所述温度传感器而测量到的温度处于比所述沸点低40℃以上的温度时,容许所述供给装置进行所述液体的供给,
所述自动控制装置构成为:仅在判断为发动机停止时,容许所述供给装置进行所述液体的供给。
11.根据权利要求10所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置能够朝向所述废气过滤器直接喷射所述液体。
12.根据权利要求10所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器设置于:在废气流路的途中设置的储液部,
所述供给装置能够朝向所述储液部供给所述液体。
13.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置设置于所述废气过滤器的上游侧。
14.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置在比在废气流路的途中设置的氧化催化器更靠下游的位置,来供给所述液体。
15.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述自动控制装置在通过所述温度传感器而测量到的温度处于比所述沸点低60℃以上的温度时,容许所述供给装置进行所述液体的供给。
16.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,沸点为550℃以下的成分是水。
17.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述液体含有尿素。
18.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述自动控制装置能够指示所述供给装置进行定量供给,且是以能够供给相对于所述过滤器的容积1L而言为0.05L以上1L以下的所述液体的方式来进行的。
19.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器为车辆用废气过滤器。
20.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器具备:外周侧壁;多个第一隔室,该多个第一隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面呈开口而第二底面被封孔;以及多个第二隔室,该多个第二隔室配设于外周侧壁的内侧,从第一底面延伸至第二底面,且第一底面被封孔而第二底面呈开口,
并且,具有:第一隔室及第二隔室夹着多孔质的隔壁而交替地相邻配置的结构。
21.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述过滤器不具有氧化催化剂。
22.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述供给装置具备水槽,该水槽对通过废气中的水蒸汽冷凝而生成的液体的水进行回收,并保存。
23.根据权利要求10~12中任一项所述的废气过滤器含浸系统,其特征在于,所述废气过滤器含浸系统为:搭载于车辆的废气过滤器含浸系统,
具有:用于从车辆的外部朝向所述供给装置供给所述液体的连接部。
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