排气设备被固体污染的过滤器元件的再生方法及排气设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将排气设备的被固体污染的过滤器元件再生的方法，其中该排气设备具有带有颗粒过滤器的主排气路径和AGR路径，该AGR路径在颗粒过滤器的下游从主排气路径上分支出来，其中过滤器元件布置在AGR路径中。本发明还涉及一种用于执行本发明的方法的排气设备。
【背景技术】
[0002]排气回收系统(德文缩写:AGR ;英文EGR:Exhaust Gas Recirculat1n)用于减少内燃发动机的排放，以遵守当前的排气法规。该AGR系统例如可以设计为高压排气回收装置。其中，将回收的排气流在涡轮增压机的涡轮机上游从主排气流中取出并在涡轮增压机的压缩机下游输送给内燃发动机的吸入空气。然而AGR系统也可以设计为低压排气回收装置，其中将回收的排气流在涡轮机下游取出并输送到压缩机的上游。AGR系统中的AGR阀用于将回收的排气流分配到内燃发动机的吸入空气中。
[0003]由DE 103 47 834 Al已知一种柴油机的排气设备，包含颗粒过滤器和在颗粒过滤器的上游分支出来的高压排气回收装置。AGR管道容纳有AGR冷却器以及环绕该冷却器的旁通管道。根据柴油机的工作点，通过旁通管道中导引的排气质量流来调节回收的排气的温度。为了实现颗粒过滤器的快速再生，不对回收的排气进行冷却。
[0004]US 6，625，978 BI公开一种低压排气回收装置。颗粒过滤器所在的AGR通道的起始段嵌入在用于清洁主排气流的催化器中。借助于导热管通过AGR通道的起始段将催化器的废热导入颗粒过滤器中，由此连同电加热装置一起引起颗粒过滤器的再生。流过颗粒过滤器的排气在经过颗粒过滤器后流过AGR冷却器和AGR阀。
[0005]WO 2011/018134 Al也公开一种包含低压排气回收装置的排气系统。在主排气系中，在排气流动方向上布置有催化器、颗粒过滤器和另外的过滤器元件(例如筛网或金属丝针织物)。所述另外的过滤器元件可以布置在紧邻颗粒过滤器的下游，从而能够在对颗粒过滤器的定期再生中对至少一个另外的过滤器元件的燃尽物(Abbrand)进行清洁。
[0006]DE 10 2008 015 600 Al公开一种用于运行带有设置在柴油颗粒过滤器下游的低压排气回收装置的内燃发动机的方法。在颗粒过滤器的再生过程中，至少部分地打开低压AGR阀。通过在颗粒过滤器的再生过程中的排气回收，通过提高通过颗粒过滤器的体积流量而减少了有害物质的排放并改善了颗粒过滤器中的烧损特性。
[0007]DE 10 2006 038 706 Al公开一种带有第一颗粒过滤器下游的低压排气回收装置的内燃发动机，该第一颗粒过滤器布置在主排气路径中。低压排气回收装置具有第二颗粒过滤器，例如金属丝编织物或筛网，该第二颗粒过滤器的过滤器网孔宽度大于或等于50微米，使得直径小于过滤器网孔宽度的颗粒物能够通过，而直径大于或等于过滤器网孔宽度的颗粒物被截留。从而能够充分地保护第二颗粒过滤器下游的构件不受例如可能从第一颗粒过滤器脱落的颗粒物的损伤。此外还确保了第二颗粒过滤器不被堵塞。可能在运转过程中松脱的来自第一颗粒过滤器(柴油颗粒过滤器)的颗粒物部分地来自制造过程(焊珠、污物)或部分地来自第一颗粒过滤器的载体(Monolithen)。
[0008]因而排气系统可以包括过滤器元件，用于将固体从回收的排气中过滤出去，以保护内燃发动机的AGR系统之内或吸气侧中的构件不受损伤。该过滤器元件可能在运行中被颗粒物堵塞，并影响甚至阻碍排气回收。这可能导致不再遵守所规定的排放性能和/或内燃发动机的耗油量升高。由此可能需要更换过滤器元件或甚至整个排气回收段。
【发明内容】
[0009]本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高失效安全性的方法和排气设备。
[0010]所述技术问题通过一种用于将排气设备的被固体污染的过滤器元件再生的方法解决，其中该排气设备具有配备颗粒过滤器的主排气路径和AGR路径，该AGR路径在颗粒过滤器的下游从主排气路径上分支出来，其中过滤器元件布置在AGR路径中，并且该方法包括以下步骤:
[0011]-在颗粒过滤器再生的过程中，利用通过AGR路径回收的排气流通流所述过滤器元件，其中借助于由颗粒过滤器的再生所导致的对回收的排气流的加热来引起过滤器元件的再生。
[0012]在与排气设备相连的内燃发动机的运行过程中，烟灰(及其烟灰颗粒物)，即烟灰微粒沉积在过滤器元件(过滤器)上。此外，过滤器元件还将制造残留物从流过其中的排气流中过滤出来。在颗粒过滤器(例如是烟灰颗粒过滤器，如柴油颗粒过滤器)的再生过程中，颗粒过滤器中存放的烟灰颗粒物被完全燃烧。其中释放出的热量传导到主排气流(主排气质量流)。主排气流是各个流过颗粒过滤器的排气流。在颗粒过滤器的下游通过AGR路径(AGR表示排气回收)导引主排气流的(即回收的排气流的)一部分。因而加热的回收排气流流过该过滤器元件，从而优化对过滤器元件和在其上/中的固体的加热。这导致了过滤器元件的再生，即导致位于其上的烟灰颗粒物的燃尽，该烟灰颗粒物可能是被过滤出去的固体的一部分。其中，由颗粒物过滤器的再生所导致的对回收的排气流的加热足以用于过滤器元件的再生。
[0013]烟灰颗粒物产生自滑过颗粒过滤器的颗粒。从而当内燃发动机是柴油机时，本发明的方法尤其有利。
[0014]可以在颗粒过滤器再生的部分时间期间，或者也可以在颗粒过滤器再生的整个时间期间进行过滤器元件的通流。因而能够以最佳的方式控制过滤器元件再生的开始和结束。
[0015]由此在颗粒过滤器的再生时，将AGR路径(例如是低压排气回收区段)至少部分地打开或至少部分地保持打开状态。其中，可以在内燃发动机运行的过程中以相对较高的排气温度进行颗粒过滤器的再生或者至少在这样的发动机运行时开始颗粒过滤器的再生。其中，高排气温度在这种背景下理解为这样的温度，其在颗粒过滤器的进口处至少是5500C，尤其至少是600°C。
[0016]过滤器元件的通流优选通过在回收之前的步骤进行，该步骤将排气设备的布置在AGR路径中的AGR阀至少部分地打开或者至少部分地保持打开状态。AGR路径中的AGR阀是易于实现的、用于影响流过AGR路径的机构。
[0017]优选地规定，该方法还包括在通流步骤之前进行的以下步骤:
[0018]-检查AGR率、紧邻过滤器元件上游的温度和/或紧邻过滤器元件上游的λ值的当前数值是否在各自的、对于过滤器元件的再生所需(预先指定)的范围内，以及
[0019]-如果所述当前数值不在各自的所需范围内，则调节排气系统的AGR阀和/或调整内燃发动机的工作点，直至该当前数值处于该所需的范围内。
[0020]因而测出当前的AGR率、紧邻过滤器元件上游的当前的温度和/或紧邻过滤器元件上游的λ值(进而氧气质量比例)。随后检查所测得的值是否在(各自)所需范围内。如不符合该标准，则打开或关闭AGR阀和/或改变内燃发动机的工作点，直至符合该标准。其中，优选以力矩平衡的方式(momentenneutral)对内燃发动机的工作点进行调整。由内燃发动机提供或承受的扭矩由此至少基本上保持恒定。因而在内燃发动机的使用者未察觉到的情况下对工作点进行调整。
[0021]优选地提出，回收的排气流在紧邻过滤器元件上游处的温度为至少500°C，尤其为至少550°C，优选为至少60(TC。在温度达到60(TC (也可被称为烟灰颗粒物氧化的最低温度)以上时，即便在过滤器元件没有催化涂层的情况下，也会以足够快的速率进行烟灰颗粒物的氧化。然而过滤器元件可优选具有降低该最低温度的催化涂层，从而即便在低于500°C的温度下，也能足够快地进行烟灰颗粒物的氧化。
[0022]根据本发明的优选设计方案规定，回收的排气流在紧邻过滤器元件上游处的λ值为至少1.05，尤其为至少1.1，优选为至少1.15。从而确保了有足够的氧气用于回收的排气流中固体的氧化。
[0023]优选规定，AGR率在5%和40