專利名稱：用于微粒過濾器的噴射抗焦化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及用于車輛的抗焦化控制系統(tǒng)，其使用燃料噴射 器(將燃料噴射到排氣系統(tǒng)中)執(zhí)行再生。
背景技術(shù)：
本節(jié)中的描述僅僅是為了提供了與本公開有關(guān)的背景技 術(shù)，可能并不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
過濾器(PF)從廢氣中濾出。P^布置在發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中。PF降 低了在燃燒期間產(chǎn)生的微粒的排放。隨著時(shí)間推移，PF變滿并且捕獲 的微粒物質(zhì)需要被移除。在再生期間，微粒物質(zhì)在PF中燃燒。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可以估計(jì)微粒物質(zhì)的積累并確定過濾器 何時(shí)需要再生。 一旦需要再生，控制系統(tǒng)就通過將燃料噴射到排氣系 統(tǒng)中來(lái)使能再生。噴射的燃料在柴油氧化催化劑中燃燒期間所釋放的 熱量提高了排氣溫度，其點(diǎn)燃在PF中被捕獲的微粒物質(zhì)。在一些系 統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射器被用于通過臨時(shí)濃縮空氣/燃料混合物來(lái)增加燃 料。燃燒后廢氣中過多的燃料被用于提高PF的溫度。其它系統(tǒng)使用的燃料噴射器與和燃料系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的噴射 器相分離。噴射器將燃料噴射到排氣系統(tǒng)中。由于暴露于排氣條件的 燃料噴射裝置中焦化或沉積物的形成，可能會(huì)產(chǎn)生性能問題。結(jié)果， 燃料噴射裝置可能經(jīng)受較差耐用性。

發(fā)明內(nèi)容
—種包括噴射器的系統(tǒng)，該噴射器用于將燃料直接噴射到 排氣系統(tǒng)中?？刂颇K使用噴射器施加燃料，以當(dāng)控制模塊確定需要 再生時(shí)，在微粒過濾器中燃燒顆粒物質(zhì)?？刂颇K選擇性地施加燃料，
4以在控制模塊確定不需要再生的周期內(nèi)運(yùn)用噴射器。在其它特征中，排氣溫度傳感器檢測(cè)排氣溫度。計(jì)時(shí)器確
定從上一次使用至少一個(gè)第二噴射器進(jìn)行噴射至今的周期。退降
(degradation)模塊，其基于排氣溫度和從上一次使用至少一個(gè)第二 噴射器進(jìn)行噴射的周期來(lái)確定至少一個(gè)第二噴射器的退降?？刂颇K 基于使能條件來(lái)選擇性使能至少一個(gè)第二噴射器的運(yùn)用。使能條件包 括以下至少之一排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)模式、以及從上一次使用至少一 個(gè)第二噴射器至今的周期。通過本文提供的說(shuō)明書，進(jìn)一步的使用范圍將變得顯而易 見。應(yīng)當(dāng)理解這些詳細(xì)描述和特定示例僅僅出于解釋說(shuō)明的目的， 無(wú)意于限定本發(fā)明的范圍。


本文中所描述的附圖僅用于解釋說(shuō)明的目的，并且無(wú)意于 以任何方式來(lái)限定本公開的范圍。圖1是根據(jù)本公開的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開的再生系統(tǒng)的功能框圖；
圖3示出了示例性再生噴射器；
圖4示出了用于減少焦化沉淀物的方法；以及
圖5示出了作為溫度和時(shí)間函數(shù)的噴射量。
具體實(shí)施例方式下述描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，并且無(wú)意于限定本公 開、應(yīng)用或使用。應(yīng)當(dāng)理解的是在整個(gè)附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指 示了相似或相應(yīng)的部件和特征。如在本文中所使用的，術(shù)語(yǔ)模塊是指 執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的專用集成電路(ASIC)、電子電路、 處理器(共享的、專用的、或成組的)以及存儲(chǔ)器，組合邏輯電路， 和/或提供所描述的功能的其它合適元件。本文所描述的焦化和沉積物的形成可具體對(duì)下述燃料噴 射裝置發(fā)起挑戰(zhàn)該燃料噴射裝置被暴露于排氣情況并相對(duì)不經(jīng)常被 使用。對(duì)于這些燃料噴射裝置，可能會(huì)有一些非活動(dòng)時(shí)間間隔，在此 期間剩余燃料可能發(fā)生氧化和聚合。例如，噴射裝置可用于便捷化或幫助柴油機(jī)微粒過濾器(PF)再生。再生間隔可能很少發(fā)生。僅僅作為示例，再生間隔可能 有幾百英里長(zhǎng)。僅作為示例，噴射器裝置可僅僅在需要時(shí)才被操作。
典型地，噴射器可在每8-10工作小時(shí)內(nèi)使用約15-30分鐘。上述再生 間隔提供了時(shí)間段，在此期間可能出現(xiàn)沉積物形成或燃料焦化問題。本公開降低了用在汽車產(chǎn)品的排氣系統(tǒng)中的燃料噴射裝 置的惡化。本公開監(jiān)控和模擬了在車輛排氣系統(tǒng)中的情況。本公開為 燃料噴射系統(tǒng)確定了合適方案，以運(yùn)用噴射器，其在提高燃料噴射系 統(tǒng)耐久性的同時(shí)還將最小化燃料消耗和排放控制問題。結(jié)果，可使用 更低成本的硬件和燃料噴射元件?？梢砸庾R(shí)到，盡管本公開描述了柴 油發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用，但本公開也可應(yīng)用于帶有微粒過濾器及烴類(HC)選 擇性催化還原(SCR)的內(nèi)燃機(jī)。現(xiàn)參考圖1，車輛10包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系 統(tǒng)12包括發(fā)動(dòng)機(jī)14、進(jìn)氣歧管16、共軌式燃料噴射系統(tǒng)18、及渦輪 增壓器27。發(fā)動(dòng)機(jī)14包括6個(gè)汽缸22,它們配置為鄰近的汽缸組24 和26，并成V形布局。盡管圖l描述了 6個(gè)汽缸22,但可以意識(shí)到 的是發(fā)動(dòng)機(jī)14可包括更多或較少的汽缸22。例如，構(gòu)思具有2、 3、 4、 5、 8、 10、 12、 16個(gè)汽缸的發(fā)動(dòng)機(jī)。還預(yù)期的是，發(fā)動(dòng)機(jī)14可能 具有單列類型汽缸配置。盡管示出了渦輪增壓的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，但本公 開也可適用于其它發(fā)動(dòng)機(jī)，例如自然進(jìn)氣式發(fā)動(dòng)機(jī)或增壓發(fā)動(dòng)機(jī)。通過由發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪增壓器27產(chǎn)生的入口真空，空氣被吸 入到進(jìn)氣歧管16中?？諝鈴倪M(jìn)氣歧管16被導(dǎo)入到各個(gè)汽缸22并在 其中被壓縮。燃料通過共軌式燃料噴射系統(tǒng)18而被噴射，并且壓縮 空氣的熱量點(diǎn)燃了空氣/燃料混合物。廢氣經(jīng)由排氣管道28從汽缸中 被排出。廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器27，渦輪增壓器將額外空氣傳遞給汽缸 22以用于燃燒。廢氣進(jìn)入柴油氧化催化劑(DOC)30,其有利于與廢氣中 過量燃料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。來(lái)自DOC 30的廢氣經(jīng)過微粒物質(zhì)(或稱顆 粒物質(zhì)，PM)過濾器31,該過濾器從排氣流中提取PM。廢氣離開 PM過濾器31?？刂颇K32控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)12的工作。更具體地， 控制模塊32基于各種參數(shù)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)工作。例如，控制模塊 32可在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)、車輛計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)，或者可以是獨(dú)立控制器?？刂颇K32還可執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)診斷。例如，控制模塊 32可核實(shí)DOC 30是否在正確工作。另外，控制模塊32可開始后燃 料噴射過程，以通過氧化DOC 30中的燃料來(lái)加熱到PM過濾器31的 廢氣?？刂颇K32可接收來(lái)自入口溫度傳感器34的溫度信號(hào)，入口 溫度傳感器34檢測(cè)在DOC 30開口處的廢氣溫度?？刂颇K32還可 接收來(lái)自出口溫度傳感器36的溫度信號(hào)，出口溫度傳感器36檢測(cè)離 開DOC 30的排氣溫度。控制模塊32可接收來(lái)自排氣壓力傳感器37 的壓力信號(hào)，排氣壓力傳感器37檢測(cè)排氣系統(tǒng)中的空氣壓力?？刂颇K32可接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)14中的速度傳感器38的 速度信號(hào)。控制模塊32可接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑傳感器39的溫度信 號(hào)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑傳感器39檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)14中的冷卻劑溫度?？刂颇?塊32可接收來(lái)自入口空氣溫度傳感器40的溫度信號(hào)，入口空氣溫度 傳感器40檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)14的入口空氣溫度?？刂颇K32可接收來(lái)自 環(huán)境壓力傳感器41的壓力信號(hào)，環(huán)境壓力傳感器41檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)14 外面的空氣壓力?？刂颇K32可接收來(lái)自空氣流量傳感器42的氣流 信號(hào)，空氣流量傳感器42檢測(cè)空氣進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)14中的速率。也可 提供其它輸入。在各種時(shí)刻，控制模塊32向噴射器50發(fā)送命令，以將燃 料噴射到排氣系統(tǒng)中?？墒褂弥T如提升閥的閥門52?？刂颇K32可 在需要PF31再生時(shí)控制燃料。控制模塊32也可在不需要再生時(shí)控制 燃料，以運(yùn)用噴射器50。現(xiàn)參考圖2，燃料供應(yīng)管道可將燃料供應(yīng)到噴射器50。另 一個(gè)管道62可將噴射器的輸出連接到閥門52，閥門布置得鄰近排氣 系統(tǒng)。閥門52和噴射器50可被距離D間隔開，該距離足以允許冷卻 并阻止由于高排氣溫度對(duì)噴射器50的損壞。任何可被使用的合適的閥門或噴射器都包括低噴嘴閥門 或諸如示于圖3中的那個(gè)的噴射器。在圖3中，示出了示例性閥門52。 僅作為示例，閥門52可包括上殼體70、上導(dǎo)引器72、閥門體73、彈 簧74、針76、及下導(dǎo)引器78。現(xiàn)在參考圖4和5,控制過程始于步驟200。在步驟204 中，控制過程查找燃料退降因子(作為排氣溫度和從上一次噴射事件
7至今的周期的函數(shù))。例如，噴射量、時(shí)間及溫度間的示例性關(guān)系被
示于圖5中。在步驟208中，退降因子被積分。新的退降因子被設(shè)定 為等于舊退降因子加新查詢值。從上一次噴射至今的時(shí)間被累加。在步驟210，控制過程確定退降因子是否大于退降最小值。 如果為假，則控制過程返回步驟204。否則，控制過程繼續(xù)到步驟214。 在步驟214,控制過程確定時(shí)間或從上一次運(yùn)用的積分時(shí)間是否大于 預(yù)定周期Un。如果為假，則控制過程返回204。否則，控制過程繼續(xù) 到步驟218，為噴射器運(yùn)用檢查使能情況。示例性使能條件包括排氣 溫度、環(huán)境溫度和催化劑溫度。其它示例性使能條件可基于發(fā)動(dòng)機(jī)工 作模式。控制過程從步驟218繼續(xù)，并且控制過程在步驟222中確 定排氣溫度是否高于預(yù)定溫度tempmin。如果步驟222是假，則控制過 程返回步驟218。如果步驟222為真，則控制過程將傳遞預(yù)定燃料量 (例如Q克)，來(lái)運(yùn)用噴射器(不論是否需要再生)?？刂七^程繼續(xù)到 步驟230,并且燃料退降因子、噴射器量、及從上一次噴射至今的時(shí) 間為O。控制過程繼續(xù)到步驟204。這種方法提供了耐久性、燃料消耗、排放控制之間的最優(yōu) 平衡。該控制方法通過在通常不使用或不需要噴射器的周期中及時(shí)運(yùn) 用噴射器而降低了焦化。運(yùn)用的頻率取決于工作時(shí)間、溫度和排氣流 速及其它因素。在特別的挑戰(zhàn)性條件下，運(yùn)用更加頻繁。在提高了噴 射裝置耐久性的同時(shí)，總?cè)剂鲜褂煤团欧庞绊懯强梢院雎缘摹?br> 8
權(quán)利要求
1. 一種系統(tǒng)，包括噴射器，用于將燃料直接噴射到排氣系統(tǒng)中；以及控制模塊，其使用所述噴射器將燃料施加到所述排氣系統(tǒng)，以當(dāng)所述控制模塊確定需要再生時(shí)，在微粒過濾器中點(diǎn)燃微粒物質(zhì)，并且當(dāng)所述控制模塊確定不需要再生時(shí)，選擇性地施加燃料以運(yùn)用所述噴射器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括排氣溫度傳感器，其 檢測(cè)排氣溫度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括計(jì)時(shí)器，其確定從上 一次使用所述噴射器進(jìn)行噴射至今的周期。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括退降模塊，其基于所 述排氣溫度和所述周期來(lái)確定所述噴射器的退降。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述控制模塊基于使能條 件，選擇性使能使用所述噴射器進(jìn)行的燃料噴射。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述使能條件包括以下至少 之一排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)模式、以及從上一次使用所述噴射器至今的周期。
7. —種方法，包括提供噴射器，該噴射器將燃料直接噴射到排氣系統(tǒng)中；使用所述噴射器將燃料施加到所述排氣系統(tǒng)，以當(dāng)所述控制模塊確定需要再生時(shí)，在所述微粒過濾器中點(diǎn)燃微粒物質(zhì)；以及選擇性地施加燃料以在所述控制模塊確定不需要再生的周期中運(yùn)用所述噴射器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括檢測(cè)排氣溫度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括確定從上一次使用所 述噴射器進(jìn)行噴射至今的周期。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括基于所述排氣溫 度和所述周期來(lái)確定所述噴射器的退降。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，進(jìn)一步包括基于使能條件， 選擇性地使能使用所述噴射器進(jìn)行的燃料噴射。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述使能條件包括以下至 少之一排氣溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)模式、以及從上一次使用所述噴射器至今 的周期。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于微粒過濾器的噴射抗焦化系統(tǒng)。具體地，提供了一種包括噴射器的系統(tǒng)，其中所述噴射器用于將燃料直接噴射到排氣系統(tǒng)中?？刂颇K使用噴射器施加燃料，以當(dāng)控制模塊確定需要再生時(shí)，在微粒過濾器中燃燒微粒物質(zhì)?？刂颇K選擇性地施加燃料以在控制模塊確定不需要再生的周期內(nèi)運(yùn)用噴射器。
文檔編號(hào)F01N3/025GK101545391SQ20081014977
公開日2009年9月30日 申請(qǐng)日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月26日
發(fā)明者D·B·布朗, M·J·小帕拉托爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司