用于控制及制造微粒过滤装置的方法制造方法及图纸

本发明专利技术的一个主题是用于检查打算用在柴油发动机的排气管路中的微粒过滤器的鲁棒性的方法，包括以下步骤，要点是：已首先确定了所述过滤器的烟尘质量限制，将新过滤器装满了至少等于所述质量限制两倍、至多等于所述质量限制三倍的水平的烟尘，随后使得所述过滤器以任何顺序经历严格再生，确定所述过滤器的过滤效率，测量它的压降并将其与新过滤器的压降相比较，测量它的裂化程度；和最后测量在机械应力之后它的完整性。本发明专利技术的另一主题是用于诊断过滤器的鲁棒性的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及在柴油发动机的排气管路中使用的、用于除去燃料燃烧所制造的烟尘的微粒过滤器的领域。本专利技术尤其是涉及用于控制 和诊断这样一个过滤器的热机械特性的方法，且还涉及用于制造微粒过滤器的方法。
技术介绍
已知柴油发动机是制造大量烟尘的。这是在燃烧火焰的极其 中心处无氧的情况下由烃类热裂解、以及在燃烧室内不足以燃烧因而产 生的全部烟尘微粒的温度而产生的。此烟尘当被排放到车辆外面时，作 为在其上凝结未燃烧碳氬化合物的晶粒，因而组成了可以被吸入的、且 其微小粒度允许它们直接进入肺泡的固态微粒。为限制烟尘排放出车辆外面、并满足日益严格的环境标准， 已经知道在排气管路中提供可选择与催化装置相组合的过滤装置，催化 装置具有将污染性气体排放物转化为惰性气体的目标。在该污染性气体 排放物中出现的尤其是未燃烧的碳氢化合物、且还有氮的氧化物(NOx) 或者一氧化碳(CO)。—般被称为"微粒过滤器"的烟尘过滤装置，通常是由多孔陶 瓷过滤支撑件组成的。此支撑件通常具有蜂巢结构，所述结构的一面允 许待过滤废气的进入，且其它面允许过滤后的废气排出。介于这些面中 间，过滤结构具有^L多孔壁彼此隔开的纵向和平行通道的组件，所述通 道在它们的一端处被封闭，以便推压废气通过所述多孔壁。为了该组件 的良好密封，结构的外围部分由称为涂层接合剂的接合剂所包围。该过 滤器也被保护性覆盖层所包围，该保护性覆盖层经常被称为"罐装 (canning)"、且是由玻璃纤维垫及金属外壳制成的。为了产生较好的 抗热冲击性(thermal shock resistance),该过滤器有时是由具有蜂巢结 构的平4亍立体面单块(parallelepipedal monolithic )元件的组件组成，所 述元件是用接合剂装配的。通常使用的陶瓷是堇青石(Mg2Al4Si2Q18 )或硅的碳化物(SlC),后者因其导热性及耐腐蚀特性而被优选。在发动机运行期间，；微粒过滤器装满了沉积在多孔壁上的烟 尘微粒。与在燃烧室内同样地，存在着允许烟尘燃烧的最低温度的问题。 因为烟尘被保持在过滤器中，燃烧动力学可以比在燃烧室内更低，这使 得有可能将烟尘的燃烧温度降低到60(TC左右。然而此收益不足以确保 在发动机的整个工作范围上的过滤器内的烟尘燃烧。因此有必要在过滤 循环之后提供一个再生循环，在该再生循环期间烟尘燃烧。 该微粒过滤器因此才艮椐下列方法而运行 -当废气温度允许时的烟尘的准"同时"过滤和燃烧； -当废气温度过低时在过滤器中保持和积聚烟尘微粒； -在烟尘积聚引起的压降变得不可接受之前的过滤器再生； 在烟灰保持阶段期间，过滤器的逐渐堵塞明确地导致压降增 加，这表现为发动机的燃料消耗的增加。通过使用后注入法提高废气的温度来执行再生步骤，后注入 法要-点是在发动机循环中的稍后时间里，注入将在排气管路中燃烧的 燃料。在再生期间，且因为烟尘的放热燃烧，随着烟尘颗粒优选地 沉积在过滤器的中心部分内、且还有在其下游部分内，过滤器承受了高 而且不均一的温度。该过滤器因此承受了能在材料内产生导致其过滤能 力部分或完全损失的微裂紋的高的热冲击。为了承受其鲁棒性，则能够根据热机械强度来预测并控制特 定过滤器的性能是重要的。在本专利技术的内涵中，将术语"鲁棒性"理解成意为过滤器在不 直接介入的情况下，在惯常的行车条件下维持可接受的工作水准的能 力，尤其是在这种类型的行车条件下，即60%的时间在干线公路上，15% 的时间在城镇里，25%的时间在高速公路上。被称为"烟尘质量限制(soot mass limit)"的一个常用参数， 要点是从所谓的严格再生循环产生裂化时开始，确定积聚在过滤器中(通常变为800rpm的速度)。这具有通过大量供应氧气用于低废气流 率来加速烟尘燃烧的效果。烟尘质量限制因而得以确定，随后汽车制造 厂商的问题是改变再生频率，以便使得后者仅在此质量限制下对所积聚的烟尘质量而发生。已经研发了用于在线估计积聚在过滤器中的烟尘质 量的系统。且其通常基于对压降的测量，也就是说基于在过滤器上游和 下游之间的压差。专利技术人不论用何种方法已经论证了该参数在预测鲁棒性方面 是不足的，且尤其是不可能在过滤器的随后的运行期间确保所有的再生 将在该烟尘质量限制下执行。对专利技术人而言，很显然多种因素能够得到这样的结杲即重生对明显高于烟尘质量限制的、尤其是大约是该质量限制两倍的烟尘质量发生。特别是，在所测得的压降与实际积聚的烟尘 质量之间的弱相关、或尤其是当在城镇环境中或在发动机技术问题的情 况下驾驶时低估了排放到燃烧室外面的烟尘数量，可能是一个问题。对 此问题的一个解决方案可以是增加再生频率，其不论通过何种方法会具 有增加燃料消耗的缺陷。因此，还存在对能检查并诊断微粒过滤器的鲁棒性、且能选 择允许保证此鲁棒性的过滤器材料及结构的需要。
技术实现思路
为此，本专利技术的第一主题是用于检查打算在柴油发动机的排 气管路中使用的微粒过滤器的鲁棒性的方法，其包括下列步骤-已首先确定了所述过滤器的烟尘质量限制，将新过滤器装满了至 少等于所述质量限制两倍、至多等于所述质量限制三倍的水平的烟尘， 随后使得所述过滤器以任何顺序经历严格再生-确定所述过滤器的过滤效率；-测量它的压降并将其与新过滤器的压降相比较；-测量它的裂化程度；和最后-测量在机械应力之后它的完整性。本专利技术的另 一主题是用于诊断打算用在柴油发动机的排气管 路中的微粒过滤器的鲁棒性的方法，包括以下步骤，要点是根据本发 明实施检查过程，并通过将过滤效率、压降变化、所述过滤器的裂化程 度及完整性与预定值和/或预定程度想对比，来诊断过滤器为鲁棒性的。对专利技术人而言，4艮显然这种处置方式使得有可能在有很高确 定性的情况下，确保微粒过滤器有或无鲁棒性，且这样做有可能有较低 成本，所扭J于的该组测试构成了必需的、且足以完成此目标的一组。确定烟尘质量限制优选地包括了以下步骤，要点是将至少 10个过滤器的总体(population)装载不同的烟尘质量，使得每个所述过滤 器经历严格再生，随后确定出现肉眼可见的裂紋的烟尘质量。严格再生优选地包括烟尘燃烧的启动，随后将发动机变为慢 速。当存在着确定一种类型的过滤器的烟尘质量限制的问题、和当有在 根据本专利技术经历该组测试之前重生装满烟尘的过滤器的问题时，严格再 生步骤以相同方式有利地^丸行。在经历严格再生之前，新过滤器优选地装满大约是烟尘质量 限制两倍半水平的烟尘。过滤器的过滤效率是通过测量在过滤器出口处相对于入口处 烟量的排烟量而有利地测量的。为了执行它，有可能将排烟浓度计 (smoke meter)放置到农i粒过滤器的上游和下游。该排烟浓度计使得有 可能通过测量由于烟雾引起的发黑度来确定烟尘微粒的量。表述"压降"在本专利技术的内涵中被理解成意为在过滤器的上游 和下游之间的压差。该压降必需根据用于新过滤器和再生过滤器相同的 协议来测量。存在各种方法，它们为本领域的技术人员所熟知。尤其是借助于在专利申请FR-A-2 840 405中所说明的方法，且特别是通 过测量穿过过滤器的超声波的传播。在传播参数(传播速度、波的频率 和幅值)中，速度已被证明是裂紋的数量及严重程度的可靠指标。相对 于通过新材料的超声波传播速度的传播速度的过大降低，可以明显是优本文档来自技高网...

【技术保护点】
检查用于在柴油发动机的排气管路中使用的微粒过滤器的鲁棒性的方法，其包括下列步骤：－已首先确定了所述过滤器的烟尘质量限制，将新过滤器装满了至少等于所述质量限制两倍、至多等于所述质量限制三倍的水平的烟尘，随后使得所述过滤器以任何顺序经历严格再生：－确定所述过滤器的过滤效率；－测量它的压降并将其与新过滤器的压降相比较；－测量它的裂化程度；和最后－控制在机械应力之后它的完整性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S巴顿，VM格莱泽，PJD吉罗特，
申请(专利权)人：欧洲技术研究圣戈班中心，
类型：发明
国别省市：FR[法国]