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      用于輔助dpf再生的進(jìn)氣加熱器的制作方法

      文檔序號(hào):5198924閱讀:481來(lái)源:國(guó)知局
      專(zhuān)利名稱(chēng):用于輔助dpf再生的進(jìn)氣加熱器的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種進(jìn)氣加熱器,所述進(jìn)氣加熱器設(shè)計(jì)為在 冷的天氣條件期間有助于發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火,防止白煙,并支持DPF再生。
      背景技術(shù)
      柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)通常由所噴射的燃料和熱壓縮空氣的混 合物點(diǎn)火。雖然不需要外部點(diǎn)火設(shè)備(例如,火花塞),但是冷的天 氣條件對(duì)于啟動(dòng)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)引起顯著的困難。即,當(dāng)環(huán)境溫度降低 時(shí),內(nèi)燃機(jī)的溫度可能不足以實(shí)現(xiàn)所噴射的燃料的適當(dāng)點(diǎn)火。因而, 各種啟動(dòng)輔助裝置通常結(jié)合入柴油動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)中,以產(chǎn)生足夠量的熱 來(lái)啟動(dòng)點(diǎn)火。 制造商已經(jīng)提出各種技術(shù)來(lái)提高排氣溫度至適于實(shí)施再 生的水平。例如,本領(lǐng)域中已知包括催化劑以氧化排氣中的未燃燒成 分,從而提高排氣溫度。此外,排氣溫度可以通過(guò)稱(chēng)為后噴射的過(guò)程 增加。后噴射指的是在燃燒室或排氣系統(tǒng)中提供額外的燃料的方法。 額外的燃料不在發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中燃燒,而是用布置在排氣管中的催化劑 氧化以增加排氣溫度。然而,在冷啟動(dòng)之后,在產(chǎn)生足夠量的熱能以 啟動(dòng)催化活性之前,發(fā)動(dòng)機(jī)必須操作超過(guò)100秒。為了減少該時(shí)間, 可以設(shè)置加熱設(shè)備以將額外的熱引入排氣路徑中。

      發(fā)明內(nèi)容
      —旦排氣達(dá)到預(yù)定溫度,停用所述進(jìn)氣加熱器。然而, 響應(yīng)于需要DPF再生的各個(gè)因素,ECM起用整體適配在閉環(huán)加熱系統(tǒng)內(nèi) 的額外排氣溫度增加機(jī)構(gòu)。 當(dāng)氣體通過(guò)排氣后處理設(shè)備22時(shí),D0C24經(jīng)由催化反應(yīng) 氧化排氣中的碳?xì)浠衔铮瑥亩黾优艢鉁囟?。有利地,提高的排?溫度通過(guò)增加DPE26的溫度有助于再生,因而,去除在其中所捕獲的 樣么粒物質(zhì)。 然而,在輕發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和/或低環(huán)境溫度時(shí),如果排氣溫 度不足夠高以起動(dòng)催化反應(yīng),就不能發(fā)生再生。因而,為了防止由于 在DPF26中積聚的大量微粒物質(zhì)引起的后果,如導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)E降低性 能的增加的背壓,排氣溫度必須提高??梢圆捎帽绢I(lǐng)域已知的許多機(jī) 構(gòu)來(lái)提高排氣溫度。然而,排氣溫度升高的方式直接取決于當(dāng)前排氣 溫度。 如

      圖1所示,進(jìn)氣加熱器12直接聯(lián)接到交流發(fā)電機(jī)30。 交流發(fā)電機(jī)30與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)E機(jī)械聯(lián)接。 一旦起用,進(jìn)氣加熱器12 吸取大量的電流,且施加電載荷給交流發(fā)電才幾30。然而由于從發(fā)動(dòng)機(jī) E的電池32消耗的附加電流,交流發(fā)電機(jī)30增加發(fā)動(dòng)機(jī)載荷需求以給 電池32再充電。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平增加時(shí),額外的燃料燃燒,從而產(chǎn) 生額外的熱。因此,該額外的熱有助于提高排氣溫度,這繼而有助于 DPF再生。 優(yōu)選地,該方法還包括當(dāng)排氣溫度達(dá)到等于或大于預(yù)定 溫度的溫度時(shí),停用進(jìn)氣加熱器12。在示范性實(shí)施例中,該方法包括 當(dāng)排氣溫度在預(yù)定溫度范圍內(nèi)時(shí),將燃料引入到排氣,其中,所述燃 料可用以提高排氣溫度。此外,該方法包括當(dāng)DPF26積聚預(yù)定量的 微粒物質(zhì)時(shí)引入燃料。
      [0026雖然已經(jīng)詳細(xì)描述用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式,本發(fā)明 所屬領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到在所附權(quán)利要求書(shū)范圍內(nèi)的用于實(shí)施本發(fā) 明的各種可替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
      權(quán)利要求
      1.一種加熱系統(tǒng),包括加熱設(shè)備,所述加熱設(shè)備可操作地連接到交流發(fā)電機(jī),所述交流發(fā)電機(jī)機(jī)械地聯(lián)接到柴油發(fā)動(dòng)機(jī);和排氣后處理設(shè)備,所述排氣后處理設(shè)備用于再生從所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣中的微粒物質(zhì);其中,所述加熱設(shè)備可操作地設(shè)置為經(jīng)由所述交流發(fā)電機(jī)增加發(fā)動(dòng)機(jī)載荷。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的加熱系統(tǒng),其特征在于,還包括控制模塊, 所述控制模塊可操作地連接到所述加熱設(shè)備,且可操作以起用和停用 所述加熱設(shè)備,所述控制模塊響應(yīng)于預(yù)定參數(shù)組。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的加熱系統(tǒng),其特征在于,所述排氣后處理 設(shè)備包括用于收集微粒物質(zhì)的柴油微粒過(guò)濾器。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的加熱系統(tǒng),其特征在于,所述排氣后處理 設(shè)備還包括柴油氧化催化劑,所述柴油氧化催化劑設(shè)置為氧化流動(dòng)通 過(guò)其的排氣中的碳?xì)浠衔铮霾裼脱趸呋瘎┎贾迷谒霾裼臀?粒過(guò)濾器的上游。
      5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的加熱系統(tǒng),其特征在于,所述加熱設(shè)備是 進(jìn)氣加熱器,當(dāng)排氣溫度低于預(yù)定溫度時(shí),所述進(jìn)氣加熱器可操作以 經(jīng)由交流發(fā)電機(jī)增加發(fā)動(dòng)才幾載荷;其中,增加的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加排氣溫度;和其中,增加的排氣溫度有助于再生所述柴油微粒過(guò)濾器。
      6. —種用于提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能的閉環(huán)加熱系統(tǒng),包括 進(jìn)氣加熱器,所述進(jìn)氣加熱器可操作地設(shè)置為提高從所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣溫度,當(dāng)排氣溫度低于預(yù)定溫度時(shí),所述進(jìn)氣加熱器可 操作;交流發(fā)電機(jī),所述交流發(fā)電機(jī)可操作地連接到進(jìn)氣加熱器且可操作 以增加發(fā)動(dòng)機(jī)載荷,所述交流發(fā)電沖幾機(jī)械地聯(lián)接到柴油發(fā)動(dòng)才幾;和排氣后處理設(shè)備,所述排氣后處理設(shè)備包括柴油微粒過(guò)濾器,所述 排氣后處理設(shè)備可操作地設(shè)置為再生從所述柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出且傳遞給 柴油微粒過(guò)濾器的排氣中的微粒物質(zhì)。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,還包括第一 控制模塊,所述第一控制模塊可操作地設(shè)置以起用和停用所述進(jìn)氣加 熱器,所述第一控制模塊響應(yīng)于從可操作地連接到進(jìn)氣加熱器的第二 控制模塊發(fā)送的控制信號(hào)。
      8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,還包括至少 一個(gè)傳感器,以檢測(cè)排氣溫度,所述至少一個(gè)傳感器可操作地連接到 所述第二控制模塊且可操作以輸出排氣溫度給第二控制模塊。
      9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,所述排氣后 處理設(shè)備還包括柴油氧化催化劑,所述柴油氧化催化劑設(shè)置為氧化流 動(dòng)通過(guò)其的排氣中的碳?xì)浠衔?,所述柴油氧化催化劑布置在所述?油微粒過(guò)濾器的上游。
      10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,所述第一 控制模塊是高電流控制模塊,所述第二控制模塊是電子控制模塊;且其中,所述電子控制模塊可操作地設(shè)置為在排氣溫度低于預(yù)定溫度 時(shí)激勵(lì)高電流控制模塊以起用進(jìn)氣加熱器。
      11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,還包括至 少一個(gè)電加熱設(shè)備,所述至少一個(gè)電加熱設(shè)備可操作地連接到電子控 制模塊且可操作以增加排氣溫度。
      12. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,所述電子 控制模塊可操作地設(shè)置為當(dāng)排氣溫度處于預(yù)定溫度范圍內(nèi)時(shí),經(jīng)由 后噴射增加排氣溫度。
      13. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的閉環(huán)加熱系統(tǒng),其特征在于,所述電子 控制模塊可操作地設(shè)置為當(dāng)柴油微粒過(guò)濾器積聚了預(yù)定量的微粒物 質(zhì)時(shí),經(jīng)由后噴射增加排氣溫度。
      14. 一種閉環(huán)加熱系統(tǒng),所述閉環(huán)加熱系統(tǒng)用于輔助再生包括柴油 微粒過(guò)濾器在內(nèi)的排氣后處理設(shè)備,以清潔從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣 中的微粒物質(zhì),所述閉環(huán)加熱系統(tǒng)包括進(jìn)氣加熱器,所述進(jìn)氣加熱器可操作地設(shè)置為提高從所述柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)排出的排氣溫度,當(dāng)排氣溫度低于預(yù)定溫度時(shí),所述進(jìn)氣加熱器可 操作;交流發(fā)電機(jī),所述交流發(fā)電機(jī)可操作地連接到進(jìn)氣加熱器,所述交 流發(fā)電初4幾械地聯(lián)接到柴油發(fā)動(dòng)才幾;柴油氧化催化劑,所述柴油氧化催化劑用于氧化從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出 且流動(dòng)通過(guò)所述柴油氧化催化劑的排氣中的碳?xì)浠衔铮霾裼脱趸呋瘎┎贾迷谒霾裼臀⒘_^(guò)濾器的上游;高電流控制模塊,所述高電流控制模塊用于起用和停用所述進(jìn)氣加 熱器,所述高電流控制模塊響應(yīng)于從可操作地連接到進(jìn)氣加熱器的電 子控制模塊發(fā)送的控制信號(hào);和至少一個(gè)傳感器,所述至少一個(gè)傳感器用于檢測(cè)排氣溫度,所述至 少 一個(gè)傳感器可操作地連接到所述電子控制模塊且可操作以輸出排氣 溫度給電子控制模塊;其中,所述進(jìn)氣加熱器還可操作地設(shè)置為經(jīng)由交流發(fā)電機(jī)增加發(fā)動(dòng) 機(jī)載荷;其中,增加的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷促使增加排氣溫度;和其中,增加的排氣溫度有助于再生所述柴油微粒過(guò)濾器。
      15. —種再生柴油微粒過(guò)濾器的方法,包括 通過(guò)操作進(jìn)氣加熱器加熱發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣,所述進(jìn)氣加熱器從電池吸取電能,且引起增加的交流發(fā)電才幾載荷需求以對(duì)電池再充電;其中,增加的交流發(fā)電機(jī)載荷需求增加發(fā)動(dòng)機(jī)載荷,增加的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加排氣溫度;和其中,增加的排氣溫度有助于再生所述柴油微粒過(guò)濾器。
      16. —種支持柴油微粒過(guò)濾器再生的方法,包括 感測(cè)從柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣溫度;和當(dāng)所述排氣溫度低于預(yù)定溫度時(shí),經(jīng)由交流發(fā)電機(jī)起用加熱設(shè)備以 增加發(fā)動(dòng)才幾載荷,所述交流發(fā)電積4幾械地耳關(guān)接到柴油發(fā)動(dòng)才幾; 其中,增加的發(fā)動(dòng)機(jī)載荷增加排氣溫度;和 其中,增加的排氣溫度有助于再生所述柴油微粒過(guò)濾器。
      17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法,其特征在于,還包括當(dāng)排氣溫 度至少達(dá)到預(yù)定溫度時(shí),停用所述加熱設(shè)備。
      18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于,還包括當(dāng)排氣溫 度處于預(yù)定溫度范圍內(nèi)時(shí),將燃料引入到排氣,所述燃料可用以提高 排氣溫度。
      19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法,其特征在于,還包括當(dāng)柴油微 粒過(guò)濾器積聚了預(yù)定量的微粒物質(zhì)時(shí),將燃料引入到排氣,所述燃料可用以提高排氣溫度。
      全文摘要
      本發(fā)明涉及用于輔助DPF再生的進(jìn)氣加熱器。提供一種用于提高柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能的裝置和方法。在低發(fā)動(dòng)機(jī)載荷和冷環(huán)境溫度時(shí),進(jìn)氣加熱器經(jīng)由交流發(fā)電機(jī)增加發(fā)動(dòng)機(jī)載荷,這繼而使得發(fā)動(dòng)機(jī)能夠通過(guò)燃燒過(guò)程燃燒更多的燃料。燃燒后的燃料提高排氣溫度,這從而適于冷啟動(dòng),控制白煙,且有助于DPF再生。
      文檔編號(hào)F02D29/06GK101368532SQ20081014498
      公開(kāi)日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月17日
      發(fā)明者J·C·譚, S·懷泰克, T·M·法雷爾 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作公司
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