基于微粒物質氧化率的微粒過濾器再生的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及基于微粒物質氧化率的微粒過濾器再生，具體提供了一種用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括排出氣體導管、微粒過濾器(“PF”)裝置、烴類源以及當實施時包括操作邏輯的電子控制模塊。所述PF具有用于移除排出氣體中的微粒的過濾器結構并且基于截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量被選擇性地再生。所述控制模塊與所述內燃發(fā)動機和所述烴類源連通，并且接收接收標示截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量的再生信號。所述電子控制模塊包括用于在再生事件之前監(jiān)測所述內燃發(fā)動機的控制邏輯。所述電子控制模塊包括用于基于所述監(jiān)測來確定所述內燃發(fā)動機的多個操作參數(shù)的控制邏輯。
【專利說明】基于微粒物質氧化率的微粒過濾器再生
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的示例性實施方式涉及用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)，更具體地涉及一種在再生事件期間基于PF裝置的微粒物質氧化率來改良內燃發(fā)動機的操作的排出氣體處理系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]從內燃發(fā)動機排出的排出氣體是非均質混合物，其包含諸如一氧化碳(“CO”)、未燃燒的烴類(“HC”)和氮氧化物(“NOx”)的氣體排放物以及構成微粒物質(“PM”)的包括碳的凝結相微粒材料(液體和固體)。催化劑組分通常定位在催化劑載體或基體上，所述催化劑組分設置在發(fā)動機排氣系統(tǒng)中以將這些排氣組分中的某些或所有轉化成非管制的排出氣體成分。
[0003]用于降低CO和HC排放物的一種排氣處理技術是氧化催化裝置(“0C”)。OC裝置包括流通基體以及施加到所述基體的催化劑化合物。用于降低NOx排放物的一種排氣處理技術是定位在OC裝置的下游的選擇性催化還原(“SCR”)裝置。用于高水平PM還原的排氣處理技術可包括截留PM的微粒過濾器(“PF”)裝置，所述微粒過濾器裝置可定位在OC裝置和SCR裝置的下游。再生是從PF裝置移除堆積的PM的過程。
[0004]PM氧化率代表再生期間每個單位時間PF裝置內氧化的PM的量。有時PM被加載或者截留在PF裝置內，使得PM相對更抗氧化。例如，如果PM密集地填充在PF裝置中，或者具有相對高的烴類濃度，這可使得PM相對更抗氧化。因此，再生期間可能需要更高的輸入排氣溫度和更長的加熱時間，這轉而影響燃料消耗。相應地，期望提供一種在與某些當前可用的排出氣體處理系統(tǒng)相比更高效的再生策略。

【發(fā)明內容】

[0005]在本發(fā)明的一個示例性實施方式中，提供了一種用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括排出氣體導管、微粒過濾器(“PF”)裝置、烴類源以及包括實施時的操作邏輯的電子控制模塊。所述PF具有用于移除排出氣體中的微粒的過濾器結構并且基于截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量被選擇性地再生。所述控制模塊與所述內燃發(fā)動機連通并且選擇性地接收標示截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量的再生信號。所述電子控制模塊包括用于在再生事件之前監(jiān)測內燃發(fā)動機的控制邏輯。所述電子控制模塊包括用于基于所述監(jiān)測來確定內燃發(fā)動機的多個操作參數(shù)的控制邏輯。所述控制模塊包括用于基于所述多個操作參數(shù)來確定所述PF裝置的PM氧化率的控制邏輯。所述控制模塊包括如果接收到所述再生信號就激活所述烴類源來將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點的控制邏輯。所述排出氣體設定點基于所述PF裝置的PM氧化率。
[0006]方案1.一種用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)，包括:
排出氣體導管，所述排出氣體導管與所述內燃發(fā)動機流體連通并且構造成從所述內燃發(fā)動機接收排出氣體； 烴類源；
微粒過濾器(“PF”)裝置，所述微粒過濾器裝置與所述排出氣體導管流體連通并且具有用于移除排出氣體中的微粒的過濾器結構，所述PF裝置構造成基于截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量被選擇性地再生；以及
當實施時包括操作邏輯的電子控制模塊，所述電子控制模塊與所述內燃發(fā)動機和烴類源連通，所述電子控制模塊選擇性地接收標示截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量的再生信號，所述控制模塊包括:
用于在再生事件之前監(jiān)測所述內燃發(fā)動機和所述排出氣體處理系統(tǒng)的控制邏輯；
用于基于所述監(jiān)測來確定多個操作參數(shù)的控制邏輯；
用于基于所述多個操作參數(shù)來確定所述PF裝置的微粒物質氧化率的控制邏輯；以及用于如果收到所述再生信號就激活所述烴類源以將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點的控制邏輯，所述排出氣體設定點基于所述PF裝置的微粒物質氧化率。
[0007]方案2.如方案I所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中電加熱器與所述控制模塊連通，所述電加熱器設置在所述排出氣體導管內并位于過濾器結構的上游，并且在所述再生事件期間如果所述排出氣體溫度處于所述排出氣體設定點就被通電以產生熱量。
[0008]方案3.如方案2所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述電加熱器是分區(qū)域電加熱器。
[0009]方案4.如方案2所述的排出氣體處理系統(tǒng)，進一步包括定位在所述PF裝置的上游的層流元件，在被所述電加熱器接收之前所述層流元件將所述排出氣體的湍流轉化成排出氣體的層流。
[0010]方案5.如方案4所述的排出氣體處理體統(tǒng)，其中所述層流元件和所述加熱器元件彼此附接。
[0011]方案6.如方案I所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)包括微粒物質生成率、排氣流量以及烴類滑移量。
[0012]方案7.如方案I所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)進一步包括微粒物質溫度、發(fā)動機廢氣再循環(huán)(“EGR”)率以及系數(shù)拉姆達Λ。
[0013]方案8.如方案I所述的排出氣體處理系統(tǒng)，進一步包括與所述控制模塊連通的溫度傳感器和背壓傳感器，其中所述再生信號是通過所述溫度傳感器和背壓傳感器的組合產生的。
[0014]方案9.一種用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng),包括:
排出氣體導管，所述排出氣體導管與所述內燃發(fā)動機流體連通并且構造成從所述內燃發(fā)動機接收排出氣體；
烴類源；
微粒過濾器(“PF”)裝置，所述微粒過濾器裝置與所述排出氣體導管流體連通并且具有用于移除排出氣體中的微粒的過濾器結構，所述PF裝置構造成基于截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量被選擇性地再生；
電加熱器，所述電加熱器設置在所述過濾器結構的上游并且與所述排出氣體導管流體連通，所述電加熱器在再生事件期間被選擇性地通電以便產生熱量；以及
當實施時包括操作邏輯的電子控制模塊，所述電子控制模塊與所述內燃發(fā)動機和烴類源連通，所述電子控制模塊選擇性地接收標示截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量的再生信號，所述控制模塊包括:
用于在再生事件之前監(jiān)測所述內燃發(fā)動機和所述排出氣體處理系統(tǒng)的控制邏輯；
用于基于所述監(jiān)測來確定多個操作參數(shù)的控制邏輯；
用于基于所述多個操作參數(shù)來確定所述PF裝置的微粒物質氧化率的控制邏輯；用于如果收到所述再生信號就激活所述烴類源以將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點的控制邏輯，所述排出氣體再生設定點基于所述PF裝置的微粒物質氧化率；以及在所述再生事件期間如果所述排出氣體溫度處于所述排出氣體設定點就給電加熱器通電以產生熱量的控制邏輯。
[0015]方案10.如方案9所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述電加熱器是分區(qū)域電加熱器。
[0016]方案11.如方案9所述的排出氣體處理系統(tǒng)，進一步包括定位在所述PF裝置的上游的層流元件，在被所述電加熱器接收之前所述層流元件將所述排出氣體的湍流轉化成排出氣體的層流。
[0017]方案12.如方案11所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述層流元件和所述加熱器元件彼此附接。
[0018]方案13.如方案9所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)包括微粒物質生成率、排氣流量以及烴類滑移量。
[0019]方案14.如方案9所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)進一步包括微粒物質溫度、發(fā)動機廢氣再循環(huán)(“EGR”)率以及系數(shù)拉姆達Λ。
[0020]方案15.如方案9所述的排出氣體處理系統(tǒng)，進一步包括與所述控制模塊連通的溫度傳感器和背壓傳感器，其中所述再生信號是通過所述溫度傳感器和背壓傳感器的組合產生的。
[0021]方案16.—種控制用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)的再生的方法，包括: 在再生事件之前通過實施時包括操作邏輯的電子控制模塊來監(jiān)測所述內燃發(fā)動機和
所述排出氣體處理系統(tǒng)；
基于所述監(jiān)測確定多個操作參數(shù)；
基于所述多個操作參數(shù)確定PF裝置的微粒物質氧化率，其中所述多個操作參數(shù)包括微粒物質率、排氣流量以及烴類滑移量；
如果收到再生信號就改變烴類源的操作以將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點，所述排出氣體再生設定點基于所述PF裝置的微粒物質氧化率；以及
在所述再生事件期間如果所述排出氣體溫度處于所述排出氣體設定點就為電加熱器通電以產生熱量。
[0022]方案17.如方案16所述的方法，其中所述電加熱器是分區(qū)域電加熱器。
[0023]方案18.如方案16所述的方法，包括提供定位在所述PF裝置的上游的層流元件，在被所述電加熱器接收之前所述層流元件將所述排出氣體的湍流轉化成排出氣體的層流。
[0024]方案19.如方案16所述的方法，進一步包括微粒物質溫度、發(fā)動機廢氣再循環(huán)(“EGR”)率以及系數(shù)拉姆達Λ作為所述多個操作參數(shù)。
[0025]方案20.如方案16所述的方法，進一步包括與所述控制模塊連通的溫度傳感器和背壓傳感器，其中所述再生信號是通過所述溫度傳感器和背壓傳感器的組合產生的。
[0026]本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點以及其他特征和優(yōu)點將通過下面結合附圖對本發(fā)明的詳細描述而變得顯而易見。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在下面對實施方式的詳細描述中，僅通過示例呈現(xiàn)其他特征、優(yōu)點和細節(jié)，所述詳細描述參閱附圖進行，附圖中:
圖1是示例性排出氣體處理系統(tǒng)的示意圖；
圖2是圖1所示的電加熱器的示意圖；以及
圖3是示出了一種操作圖1所示的排出氣體系統(tǒng)的方法的過程流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面的描述本質上僅是示例性的，并非旨在限制本發(fā)明、其應用或用途。應當理解的是，相應的附圖標記在所有附圖中指代相同或相應的部件和特征。如同在此使用的，術語“模塊”意指專用集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共享的、專用的或群組的)和執(zhí)行一個或多個軟件程序或固件程序的存儲器或者組合邏輯電路。
[0029]現(xiàn)參閱圖1，示例性實施方式涉及一種用于降低內燃(“1C”)發(fā)動機12的被管制的排出氣體組分的排氣處理系統(tǒng)10。在此描述的排出氣體處理系統(tǒng)可以在包括但不限于柴油發(fā)動機系統(tǒng)、汽油發(fā)動機系統(tǒng)和均質充量壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)的各種發(fā)動機系統(tǒng)中實施。
[0030]排出氣體處理系統(tǒng)10大體上包括一個或多個排出氣體導管14以及一個或多個排出氣體處理裝置。圖1示出了氧化催化劑裝置(“0C”) 20、選擇性催化還原裝置(“SCR”)22以及微粒過濾器(“PF”)裝置24。如所理解的，本發(fā)明的排出氣體處理系統(tǒng)可包括圖1所示的排出氣體處理裝置中的一個或多個的各種組合以及/或者其他排出氣體處理裝置(未示出)，而不限于本發(fā)明的示例。
[0031]在圖1中，可包括多個區(qū)段的排出氣體導管14將排出氣體15從IC發(fā)動機12輸送到排出氣體處理系統(tǒng)10的各種排出氣體處理裝置。OC裝置20包括例如可封裝在具有與排出氣體導管14流體連通的入口和出口的不銹鋼殼或罐中的流通金屬或陶瓷整料基體。所述基體可包括設置在其上的氧化催化劑化合物。所述氧化催化劑化合物可作為涂層施加并且可包含鉬族金屬-例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其他適當?shù)难趸呋瘎┗蛩鼈兊慕M合。0C20用于處理未燃燒的氣體以及非易失性HC和CO，所述未燃燒的氣體以及非易失性HC和CO被氧化以形成二氧化碳和水。
[0032]SCR裝置22可設置在OC裝置20的下游。以類似于OC裝置20的方式，SCR裝置22可包括例如可封裝在具有與排出氣體導管14和/或調節(jié)裝置流體連通的入口和出口的不銹鋼殼或罐中的流通陶瓷或金屬整料基體。所述基體可包括設置在其上的SCR催化劑組分。所述SCR催化劑組分可包含沸石以及在存在諸如氨(“NH3”)還原劑的情況下可有效地運轉來轉化排出氣體15中的NOx成分的一個或多個基礎金屬成分-例如鐵(“Fe”)、鈷(“Co”)、銅(“Cu”)或者釩(“V”)。
[0033]PF裝置24可設置在OC裝置20以及SCR裝置22的下游。PF裝置24用于過濾排出氣體15中的碳和其他微粒。在各種實施方式中，PF裝置24可使用陶瓷壁流整料過濾器40構造，所述過濾器40包裝在絕緣墊或者當加熱時膨脹并緊固和絕緣所述過濾器40的其他適當支撐件中。過濾器40可封裝在具有與排出氣體導管14和/或調節(jié)裝置流體連通的入口和出口的例如不銹鋼的殼或罐中。
[0034]陶瓷壁流整料過濾器40可具有由縱向延伸的壁限定的多個縱向延伸通道。所述通道包括一組具有開放入口端和閉合出口端的入口通道以及一組具有閉合入口端和開放出口端的出口通道。通過入口通道的入口端進入過濾器40的排出氣體15被迫穿過鄰近的縱向延伸壁移動到出口通道。通過這種壁流機構過濾了排出氣體15中的PM。過濾的PM沉積在入口通道的縱向延伸壁上，隨著時間的推移，其將具有增加由IC發(fā)動機12經受的排出氣體15背壓的效果。應當理解的是，陶瓷壁流整料過濾器40本質上僅是示例性的并且PF裝置24可包括其他過濾器裝置-例如纏繞或填充了纖維的過濾器、開放式發(fā)泡過濾器、燒結金屬纖維過濾器等。整料過濾器40中PM的堆積導致的排氣背壓的增加通常需要周期性地清潔或者再生PF24。再生涉及通常在高溫環(huán)境下氧化或者燃燒堆積的PM。
[0035]層流元件50和電加熱器52都定位在PF裝置24的上游以及SCR裝置22的下游。層流元件50可包括開放通道或蜂窩狀結構，并且在被電加熱器52接收之前將排出氣體15的湍流轉化成排出氣體15的層流。層流元件50和加熱器元件52可在一個實施方式中通過緊固元件或者其他方式附接到彼此。
[0036]電加熱器52被選擇性地通電來使PF裝置24再生并且提供熱量到整料過濾器40。在所示的實施方式中，電加熱器52定位成接近PF裝置24的整料過濾器40的前面54。具體地，電加熱器52安裝成鄰近整料過濾器40的上游端56。電加熱器52可包括諸如電阻絲的電阻加熱元件60 (圖2所示)。當通電時，電流通過電阻元件60流動到電加熱器52而生成熱量。電加熱器52允許排出氣體15和PM流通到PF裝置24。在一個示例性實施方式中，可采用為整料過濾器40的各個區(qū)段加熱的分區(qū)域電加熱器，然而，應當理解的是，也可以使用其他類型的電加熱器。
[0037]現(xiàn)在轉至圖2，電加熱器52可被劃分成多個區(qū)域62、64、66、68和70。電加熱器52構造成隨后供應熱量到每個區(qū)域62至70，以便以分區(qū)域方式加熱并且再生PF裝置24的整料過濾器40 (圖1所示)。每個區(qū)域62至70被單獨加熱，使得PF裝置24的整料過濾器40的鄰近部分被選擇性地分步加熱。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，通過供給能量到定位在每個區(qū)域62至70內的電阻加熱元件60，每個區(qū)域62至70都可被獨立地加熱。例如，區(qū)域62可首先被加熱，從而加熱整料過濾器40的中心區(qū)域。其次，區(qū)域64可被加熱，從而加熱整料過濾器40的外部徑向區(qū)域。區(qū)域66、68和70可被分別加熱，以便加熱整料過濾器40的剩余外部徑向區(qū)域。可以構想到的是，電加熱器52可以使用多個加熱器形式分段成多個區(qū)域，因此，本發(fā)明不限于圖2的實施方式。
[0038]回過來參閱圖1，控制模塊80可操作地連接到并且監(jiān)測發(fā)動機12、電加熱器52以及排出氣體導管14中的多個傳感器。具體地，圖1示出了控制模塊80，所述控制模塊80與背壓傳感器86以及定位在排出氣體導管14中的溫度傳感器82通訊。溫度傳感器82位于PF裝置24的下游，并且發(fā)送標示排出氣體導管14中特定位置處的溫度的電信號到控制模塊80。也就是說，溫度傳感器82標示PF裝置24的溫度。背壓傳感器86定位在PF裝置24的上游并且生成表明整料過濾器40中的碳裝載量和PM裝載量的信號。應當指出，雖然圖1示出了用于確定整料過濾器40中的碳裝載量的背壓傳感器86，但是還可以使用同樣可用于確定碳裝載量的其他方法。例如，在備選實施方式中，可使用德爾塔壓力傳感器(deltapressure sensor)來替代測量穿過PF裝置24的壓差?？刂颇K80包括用于連續(xù)監(jiān)測背壓傳感器86和溫度傳感器82的控制邏輯?？刂颇K80包括用于連續(xù)監(jiān)測溫度傳感器82的控制邏輯，以便讀取PE裝置24的溫度?？刂颇K80還包括用于監(jiān)測背壓傳感器86的控制邏輯，所述背壓傳感器86用于確定截留在PF裝置24的整料過濾器40內的PM的量。
[0039]控制模塊80包括用于監(jiān)測發(fā)動機12以及排出氣體處理系統(tǒng)10的各種操作參數(shù)以便確定PM氧化率的控制邏輯。PM氧化率代表再生期間每個單位時間PF裝置24內氧化的PM的量。具體地，在PF裝置24的特定再生事件之前并且基于多個操作參數(shù)來確定PM氧化率。所述操作參數(shù)包括PM生成率、排氣流量以及PF裝置24的烴類滑移量。所述操作參數(shù)可進一步包括PM溫度、發(fā)動機廢氣再循環(huán)(“EGR”)率以及系數(shù)拉姆達Λ。下面進一步論述所述操作參數(shù)。
[0040]PM生成率代表由發(fā)動機12生成的PM的量。PM生成率可通過傳輸?shù)娜剂系牧恳约鞍l(fā)動機12的操作狀況來確定。在一個實施方式中，控制模塊80對PM生成率積分來確定在給定時間截留在PF裝置24中的PM?？刂颇K80包括用于計算排出氣體導管14內的排出氣體流動速率的控制邏輯。排出氣體流動速率基于發(fā)動機12的進氣質量，所述發(fā)動機12的進氣質量通過進氣質量空氣流量傳感器(未示出)以及發(fā)動機12的燃料質量流量來測量。具體地，發(fā)動機12的排氣流量是通過添加發(fā)動機12的進氣質量到發(fā)動機12的燃料質量流量來計算的。PF裝置24的烴類滑移代表在未被催化的情況下穿過OC裝置20的HC，因為OC裝置20可能無法完全催化引入到排出氣體流15中的所有HC。具體地，排出氣體處理系統(tǒng)10可包括一個或多個烴類噴射器(未示出)，所述烴類噴射器從OC裝置20上游噴射烴類(例如，燃料)。備選地，可以使用控制模塊80來控制發(fā)動機12的燃燒，以便執(zhí)行后燃燒燃料噴射來將HC引入到排出氣體中。
[0041]PM溫度代表截留在PF裝置24內的PM的溫度，并且可通過溫度傳感器82來測量。EGR率代表作為發(fā)動機12的進氣的一部分的再循環(huán)排出氣體的量或流動速率。系數(shù)拉姆達Λ是通過監(jiān)測發(fā)動機12以及定位在排出氣體導管14中的NOx傳感器(未示出)來確定的。系數(shù)拉姆達Λ標示發(fā)動機12的化學計量點，其中小于1.0的值表明發(fā)動機12富氧運轉,而大于1.0的值表明稀燃運轉。
[0042]控制模塊80包括用于選擇性地起動PF裝置24的再生的控制邏輯。如果截留在整料過濾器40內的微粒的量導致過濾器40內的壓力超過由背壓傳感器86確定的閾值壓力值并且生成代表需要再生的信號或者如果來自溫度傳感器82的溫度讀數(shù)超過代表能夠再生的閾值溫度值，則發(fā)生再生。具體地，控制模塊80可通過連續(xù)地調節(jié)烴類源的操作參數(shù)來起動再生。在一個實施方式中，烴類源是發(fā)動機12，并且可以控制諸如燃料噴射正時和數(shù)量的操作參數(shù)來調節(jié)排出氣體15的溫度。備選地，在另一個方法中烴類源是烴類噴射器，并且控制模塊80包括用于控制通過一個或多個HC噴射器(未示出)噴射到排出氣流15中的HC的量的控制邏輯，以便控制排出氣體15的溫度。
[0043]控制模塊80包括用于確定排出氣體設定點的控制邏輯?？刂颇K80包括用于將排出氣體15的溫度選擇性地提升到排出氣體設定點值的控制邏輯。排出氣體設定點值代表在再生期間需要的排出氣體15的提升溫度，以便大體上防止在完成再生之前PM氧化結束的狀況。定位在PF過濾器24中的PM的氧化可能在完成再生之前因排出氣體導管14中的相對高的排出氣體流動速率而結束。排出氣體設定點是PM氧化率的函數(shù)。例如，如果PM氧化率表明PF過濾器24加載或截留有相對更抗氧化的PM(例如，如果PM密集地填充在PF裝置24中)，那么排出氣體設定值是相對較高的值(例如，大約700°C)。同時，如果PM氧化率表明PF過濾器40加載有相對不那么抗氧化的PM，那么排出氣體設定點值設定為相對較低的值(例如，大約550°C )。排出氣體15的溫度可以通過改變發(fā)動機12的操作來提升到排出氣體設定點。
[0044]控制模塊80還可包括用于一旦再生期間排出氣體15達到排出氣體設定點就激活電加熱器52的控制邏輯。電加熱器52在再生期間被通電并且用作額外熱源，從而減少完成再生需要的時間量。在一個實施方式中，如果采用分區(qū)域的電加熱器，那么控制模塊80可激活電加熱器52的區(qū)域62到70 (圖2所示)來選擇性地加熱PF裝置的整料過濾器40的對應區(qū)域，然而應當理解的是，還可以使用其他類型的電加熱器。
[0045]如上所述的排出氣體處理系統(tǒng)10基于截留在PF裝置24內的PM的PM氧化率來確定再生期間排出氣體15的溫度。例如，如果PM氧化率表明PF過濾器40加載有相對不那么抗氧化的PM，那么排出氣體設定點設定為相對較低的值。相對較低的排出氣體溫度將轉而降低輸入排氣溫度以及PF裝置24的再生期間需要的加熱時間，從而減少發(fā)動機12的燃料消耗。
[0046]現(xiàn)將論述再生PF裝置24的方法。參閱圖3，示出了操作排出氣體處理系統(tǒng)10的示例性過程的示例性過程流程圖大體上由附圖標記200標示?？傮w上參閱圖1-3，過程200在步驟202處開始，其中控制模塊80包括用于確定是否收到了再生信號的控制邏輯。再生信號可以通過溫度傳感器82和背壓傳感器86的組合產生(例如，如果背壓傳感器86生成代表需要再生的信號并且溫度傳感器82生成代表能夠再生的信號)。如果控制模塊80未收到再生信號(N)，那么方法200可往下進行至步驟204。
[0047]在步驟204，控制模塊80監(jiān)測發(fā)動機12以及排出氣體處理系統(tǒng)10的各種操作參數(shù)來確定PM氧化率。具體地，控制模塊80可監(jiān)測各種操作參數(shù)-包括發(fā)動機12的PM生成率、排氣流量、PF裝置24的烴類滑移量、PF裝置的PM溫度、EGR率以及系數(shù)拉姆達Λ。方法200隨后可返回到步驟202，或者終止。
[0048]如果控制模塊80收到再生信號(Y)，那么方法200可往下進行至步驟206。在步驟206，控制模塊80起動PF裝置24的再生，其中排出氣體14的溫度被提升到排出氣體設定點。具體地，控制模塊80可起動再生并且通過激活烴類源來提升排出氣體溫度15。具體地，烴類源可以是發(fā)動機12，連續(xù)調節(jié)發(fā)動機12的操作參數(shù)來提升排出氣體溫度。備選地，在另一個方法中，控制模塊80包括用于控制通過一個或多個烴類噴射器(未示出)噴射到排出氣流15中的烴類的量的控制邏輯，以便控制排出氣體15的溫度。方法200隨后可往下進行至步驟208。
[0049]在步驟208中，控制模塊80可通過定位在排出氣體導管14中的傳感器(例如，圖1所示的溫度傳感器82)來監(jiān)測排出氣體溫度，以便確定排出氣體溫度是否達到排出氣體設定點值。如果并未達到排出氣體設定點值(N)，那么方法200往下進行至步驟210，其中通過改變發(fā)動機12的操作參數(shù)來提升排出氣體溫度。方法200隨后可返回到步驟208。
[0050]如果已達到排出氣體設定點值(Y)，那么方法200往后進行至步驟212，其中電加熱器52被激活來通過提供熱量到整料過濾器40使PF裝置24再生。電加熱器52在再生期間用作額外熱源，從而減少完成再生需要的時間量。具體地，例如，如果電加熱器52是分區(qū)域電加熱器，那么控制模塊80可激活電加熱器52的各種區(qū)域(例如，圖2所示的區(qū)域62至70)以便加熱PF裝置的整料過濾器40。方法200可隨后終止。
[0051]雖然已經參照示例性實施方式描述了本發(fā)明，但是所屬領域技術人員將會理解的是，在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，可對本發(fā)明做出各種改變并且可用等同元件來代替本發(fā)明的元件。另外，在不偏離本發(fā)明的實質范圍的情況下，可做出多種改型以使特定情況或材料適應本發(fā)明的教導。因此，本發(fā)明將不局限于所公開的特定實施方式；相反，本發(fā)明將包括落入本申請的范圍內的所有實施方式。
【權利要求】
1.一種用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)，包括: 排出氣體導管，所述排出氣體導管與所述內燃發(fā)動機流體連通并且構造成從所述內燃發(fā)動機接收排出氣體； 烴類源； 微粒過濾器(“PF”)裝置，所述微粒過濾器裝置與所述排出氣體導管流體連通并且具有用于移除排出氣體中的微粒的過濾器結構，所述PF裝置構造成基于截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量被選擇性地再生；以及 當實施時包括操作邏輯的電子控制模塊，所述電子控制模塊與所述內燃發(fā)動機和烴類源連通，所述電子控制模塊選擇性地接收標示截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量的再生信號，所述控制模塊包括: 用于在再生事件之前監(jiān)測所述內燃發(fā)動機和所述排出氣體處理系統(tǒng)的控制邏輯； 用于基于所述監(jiān)測來確定多個操作參數(shù)的控制邏輯； 用于基于所述多個操作參數(shù)來確定所述PF裝置的微粒物質氧化率的控制邏輯；以及用于如果收到所述再生信號就激活所述烴類源以將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點的控制邏輯，所述排出氣體設定點基于所述PF裝置的微粒物質氧化率。
2.如權利要求1所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中電加熱器與所述控制模塊連通，所述電加熱器設置在所述排出氣體導管內并位于過濾器結構的上游，并且在所述再生事件期間如果所述排出氣體溫度處于所述排出氣體設定點就被通電以產生熱量。
3.如權利要求2所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述電加熱器是分區(qū)域電加熱器。
4.如權利要求2所述的排出氣體處理系統(tǒng)，進一步包括定位在所述PF裝置的上游的層流元件，在被所述電加熱器接收之前所述層流元件將所述排出氣體的湍流轉化成排出氣體的層流。
5.如權利要求4所述的排出氣體處理體統(tǒng)，其中所述層流元件和所述加熱器元件彼此附接。
6.如權利要求1所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)包括微粒物質生成率、排氣流量以及烴類滑移量。
7.如權利要求1所述的排出氣體處理系統(tǒng)，其中所述操作參數(shù)進一步包括微粒物質溫度、發(fā)動機廢氣再循環(huán)(“EGR”)率以及系數(shù)拉姆達Λ。
8.如權利要求1所述的排出氣體處理系統(tǒng)，進一步包括與所述控制模塊連通的溫度傳感器和背壓傳感器，其中所述再生信號是通過所述溫度傳感器和背壓傳感器的組合產生的。
9.一種用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)，包括: 排出氣體導管，所述排出氣體導管與所述內燃發(fā)動機流體連通并且構造成從所述內燃發(fā)動機接收排出氣體； 烴類源； 微粒過濾器(“PF”)裝置，所述 微粒過濾器裝置與所述排出氣體導管流體連通并且具有用于移除排出氣體中的微粒的過濾器結構，所述PF裝置構造成基于截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量被選擇性地再生； 電加熱器，所述電加熱器設置在所述過濾器結構的上游并且與所述排出氣體導管流體連通，所述電加熱器在再生事件期間被選擇性地通電以便產生熱量；以及 當實施時包括操作邏輯的電子控制模塊，所述電子控制模塊與所述內燃發(fā)動機和烴類源連通，所述電子控制模塊選擇性地接收標示截留在所述PF裝置的過濾器結構內的微粒的量的再生信號，所述控制模塊包括: 用于在再生事件之前監(jiān)測所述內燃發(fā)動機和所述排出氣體處理系統(tǒng)的控制邏輯； 用于基于所述監(jiān)測來確定多個操作參數(shù)的控制邏輯； 用于基于所述多個操作參數(shù)來確定所述PF裝置的微粒物質氧化率的控制邏輯；用于如果收到所述再生信號就激活所述烴類源以將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點的控制邏輯，所述排出氣體再生設定點基于所述PF裝置的微粒物質氧化率；以及在所述再生事件期間如果所述排出氣體溫度處于所述排出氣體設定點就給電加熱器通電以產生熱量的控制邏輯。
10.一種控制用于內燃發(fā)動機的排出氣體處理系統(tǒng)的再生的方法，包括: 在再生事件之前通過實施時包括操作邏輯的電子控制模塊來監(jiān)測所述內燃發(fā)動機和所述排出氣體處理系統(tǒng)； 基于所述監(jiān)測確定多個操作參數(shù)； 基于所述多個操作參數(shù)確定PF裝置的微粒物質氧化率，其中所述多個操作參數(shù)包括微粒物質率、排氣流量以及烴類滑移量； 如果收到再生信號就改變烴類源的操作以將排出氣體溫度增加到排出氣體設定點，所述排出氣體再生設定點 基于所述PF裝置的微粒物質氧化率；以及 在所述再生事件期間如果所述排出氣體溫度處于所述排出氣體設定點就為電加熱器通電以產生熱量。
【文檔編號】F01N3/027GK103806986SQ201310569293
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2012年11月13日
【發(fā)明者】E.V.岡策, M.J.小帕拉托爾, J.C.譚 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司