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      用于控制過高排氣溫度的組分和方法

      文檔序號:5203307閱讀:250來源:國知局
      專利名稱:用于控制過高排氣溫度的組分和方法
      用于控制過高排氣溫度的組分和方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及汽車排放控制系統(tǒng)領(lǐng)域,尤其涉及排放控制系統(tǒng)中溫度的調(diào)節(jié)。
      背景技術(shù)
      可使用多種方法,包括碳煙過濾器,減少發(fā)動機(jī)排氣中的碳煙。 一種類型的碳煙 過濾器為柴油微粒過濾器(DPF) 。 DPF為設(shè)計(jì)用于從柴油發(fā)動機(jī)排氣中去除柴油微粒 物質(zhì)的裝置。然而,DPF上的微粒物質(zhì)收集增加排氣系統(tǒng)中的背壓,降低燃料經(jīng)濟(jì)性。 因此,可周期性清潔或再生過濾器以使其可持續(xù)使用。再生被動地在裝配有催化劑的 DPF內(nèi),或者主動地通過增加排氣溫度來燒掉聚集的微粒物質(zhì)以進(jìn)一步燃燒碳煙???通過發(fā)動機(jī)管理、燃料燃燒器、催化氧化裝置、電阻加熱線圈或微波能量(僅舉幾個(gè) 例子)增加排氣溫度。
      增加排氣溫度,例如在DPF再生時(shí),可導(dǎo)致自持(self-sustained)的和自感應(yīng) 的溫度增加,因此排放控制系統(tǒng)的溫度增加越過可接受水準(zhǔn),從而使包括柴油微粒過 濾器、稀N0x捕集器、原位稀NOx捕集器和SCR催化劑的后處理催化劑退化,并減小這 些過濾器和催化劑的預(yù)期使用期限和效率。具體地, 一旦開始DPF再生,再生的熱量 可進(jìn)一步激發(fā)額外的再生,從而導(dǎo)致自持的和快速地增加的再生速度和顯著地增加的 溫度。
      多種方法可用于限制DPF溫度,并且這里的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識到伴隨的問題。例如, 排氣流可從排氣系統(tǒng)帶走熱量,但是可能不會提供足夠的冷卻以降低自持的和自感應(yīng) 的溫度增加。此外,在自持的和自感應(yīng)的溫度增加之前,特定的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況是否允許足 夠空氣流去冷卻DPF可能不清楚。控制溫度的另一種方法是限制排氣系統(tǒng)中過多的氧 氣,從而減少系統(tǒng)中的燃燒和溫度。然而,減少燃燒可能過早地延遲或停止再生,從 而降低再生的效率,降低過濾器的效果并增加無效的燃料消耗。此外,限制溫度所需 的氧氣減少可能導(dǎo)致發(fā)動機(jī)內(nèi)過度地冒煙。

      發(fā)明內(nèi)容
      這里的發(fā)明人也會認(rèn)識到這些問題和其他問題可通過一種用于發(fā)動機(jī)排氣的系
      統(tǒng)解決。該系統(tǒng)可包括用于引導(dǎo)發(fā)動機(jī)排氣的排氣管道;沿排氣管道設(shè)置的微粒過濾 器;連接至排氣管道并配置去儲存尿素的還原劑儲存裝置;及包括存儲器和處理器的 控制器,所述存儲器包括處理器可執(zhí)行的指令以在微粒過濾器再生時(shí)當(dāng)排氣溫度超過 閾值時(shí)將尿素供應(yīng)至微粒過濾器上游的排氣系統(tǒng)。這樣,車載儲存的例如用于SCR中
      4NOx還原的尿素還可用于管理過濾器再生。同樣需注意的是尿素噴射可以用于管理其 他自持的和自感應(yīng)的溫度增加情況,例如硫磺再生等。
      根據(jù)本發(fā)明的另一方面,提供一種設(shè)備。該設(shè)備包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī);配置用于從發(fā)
      動機(jī)引導(dǎo)排氣的排氣管道;沿排氣管道設(shè)置的柴油微粒過濾器;連接至排氣管道并配 置用于儲存尿素的還原劑儲存裝置;及包括存儲器和處理器的控制器,所述存儲器包 括所述處理器可執(zhí)行的指令以在排氣溫度超過閾值且在還原劑儲存裝置中儲存的尿 素的量大于限定值時(shí)將尿素供應(yīng)至排氣系統(tǒng),以及所述處理器可執(zhí)行的指令以在排氣 溫度超過閾值且在還原劑儲存裝置中儲存的尿素的量小于限定值時(shí)調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn) 以降低排氣溫度。


      圖l顯示內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和控制系統(tǒng)的范例性的實(shí)施例。 圖2A和2B顯示排放控制系統(tǒng)的范例性的實(shí)施例。 圖3為描述DPF再生狀況的圖表。 圖4為描述DPF再生生熱減少的圖表。
      圖5為具有DPF生熱減少和不具有DPF生熱減少的排氣溫度的比較圖 圖6為在DPF再生期間降低排氣溫度的范例性方法的流程圖。 圖7為降低排氣溫度的范例性方法的流程圖。 圖8為降低排氣溫度的范例性方法的流程圖。
      具體實(shí)施例方式
      參閱圖1,顯示了包括多個(gè)燃燒室并由電子發(fā)動機(jī)控制器12控制的直噴式內(nèi)燃 發(fā)動機(jī)IO。發(fā)動機(jī)10的燃燒室30包括燃燒室壁32,活塞36位于其內(nèi)并連接至曲軸 40。在一個(gè)例子中,活塞36包括凹陷或槽(未圖示)以形成空氣和燃料的分層或均 質(zhì)充氣的選擇水準(zhǔn)。可選地,也可以使用平的活塞。
      燃燒室30顯示為通過進(jìn)氣門52和排氣門54與進(jìn)氣歧管44與排氣歧管48連通。 燃料噴射器66顯示為直接連接至燃燒室30用于通過常規(guī)的電子驅(qū)動器68將液體燃 料按照來自控制器12的信號fpw的脈沖寬度成比例地直接輸送至其內(nèi)。燃料被輸送 至包括燃料箱、燃料泵和燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)(未顯示)中。在一些實(shí)施例中,發(fā)動 機(jī)IO可包括多個(gè)燃燒室,每個(gè)燃燒室均具有多個(gè)進(jìn)氣門和/或排氣門。
      進(jìn)氣門52可通過電動氣門執(zhí)行器(EVA) 51由控制器12控制。同樣地,排氣門 54可通過EVA 53由控制器12控制。在一些情況下,控制器12可改變提供給執(zhí)行器 51和53的信號以控制各個(gè)進(jìn)氣門和排氣門的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣門52和排氣門54的 位置可分別由氣門位置傳感器55和57確定。在可替代實(shí)施例中,可由一個(gè)或多個(gè)凸 輪驅(qū)動進(jìn)氣門和排氣門中一個(gè)或多個(gè),并且可利用凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中一個(gè)或多個(gè)去改 變氣門運(yùn)轉(zhuǎn)。例如,燃燒室30可選擇地包括由電動氣門驅(qū)動控制的進(jìn)氣門和由包括 CPS和/或VCT的凸輪驅(qū)動控制的排氣門。
      進(jìn)氣歧管42可包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在這個(gè)具體例子中,節(jié)流板64 的位置可由控制器12通過提供給節(jié)氣門62帶有的電動馬達(dá)或驅(qū)動器的信號來改變, 該種配置通常稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。用這種方法,可運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)氣門62以改變提 供至其他發(fā)動機(jī)汽缸中的燃燒室30的進(jìn)氣。可通過節(jié)氣門位置信號TP將節(jié)流板64 的位置提供給控制器12。進(jìn)氣歧管42可包括用于分別將信號MAF和MAP提供至控制 器12的質(zhì)量空氣流量傳感器120和的歧管空氣壓力傳感器122。
      控制器12驅(qū)動燃料噴射器66以形成所需的空燃比混合物??刂破?2控制由燃 料噴射器66輸送的燃料量以使燃燒室30內(nèi)的空燃比混合物能夠選擇在基本上為(或 接近)化學(xué)計(jì)量、富化學(xué)計(jì)量值或稀化學(xué)計(jì)量值。此外,配置控制器12去驅(qū)動燃料 噴射器66以在一個(gè)循環(huán)期問執(zhí)行多次燃料噴射。
      排氣歧管氣體傳感器125顯示為連接至催化轉(zhuǎn)化器70上游的排氣歧管48。傳感 器125可為用于提供排氣空燃比指示的任何合適的傳感器,例如線性氧傳感器或 UEGO(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、兩態(tài)氧傳感器或EGO(排氣氧傳感器)、HEGO(加熱 型排氣氧傳感器,Heated EGO) 、 NOx、碳?xì)浠衔?HC)或一氧化碳(CO)傳感器并且可 提供連續(xù)的氧讀數(shù)。
      催化轉(zhuǎn)化器70顯示為與排氣歧管48連通。在一些實(shí)施例中,催化轉(zhuǎn)化器70可 為柴油氧化催化劑。排放控制系統(tǒng)72顯示在催化轉(zhuǎn)化器70的下游。排放控制系統(tǒng) 72可包括還原劑儲存裝置74和一個(gè)或多個(gè)排放控制裝置76。排放控制裝置76顯示 為與催化轉(zhuǎn)化器70連通。還原劑儲存裝置74可將還原劑供應(yīng)給進(jìn)入排放控制裝置 76的排氣流。在圖2中詳細(xì)描述了排放控制系統(tǒng)72。
      顯示在圖1中的控制器12為常見的微處理器,包括微處理器單元102、輸入/輸 出端口 104、執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲介質(zhì)(在這個(gè)具體例子中為只讀存儲芯片 106)、隨機(jī)存取存儲器108、保活存儲器IIO和常見的數(shù)據(jù)總線。
      控制器12顯示為從連接至發(fā)動機(jī)10的傳感器接收多種信號,除了之前論述的那 些信號,還包括來自連接至冷卻套簡114的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度 (ECT)、來自連接至曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118的指示發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)的表面 點(diǎn)火感測信號(PIP)、來自溫度傳感器124的催化轉(zhuǎn)化器溫度Tcat、來自溫度傳感 器126的排放控制裝置溫度Tec、來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置TP和來自傳 感器122的絕對歧管壓力信號MAP。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號RPM由控制器12以常見方式從 表面點(diǎn)火感測信號PIP生成,并且歧管壓力信號MAP提供發(fā)動機(jī)負(fù)載指示。控制器 12被配置去控制排放控制系統(tǒng)72。此外,排放控制系統(tǒng)72可將反饋發(fā)送至控制器 12。下面會詳細(xì)描述這個(gè)特征。取決于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,發(fā)動機(jī)10內(nèi)的燃燒可為多種類型。盡管圖l描繪了壓燃式發(fā) 動機(jī),應(yīng)該明白的是下面描述的實(shí)施例可用于任何合適的發(fā)動機(jī),包括但不限于柴油 和汽油壓燃式發(fā)動機(jī)、火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)、直噴或進(jìn)氣道噴射式發(fā)動機(jī)等。此外,可 使用多種燃料和/或燃料混合,例如汽油、柴油、氣氣、乙醇、甲烷和/或其組合。
      圖2A和2B更詳細(xì)地顯示了發(fā)動機(jī)10的排放控制系統(tǒng)72的例子。排放控制系統(tǒng) 72可包含一個(gè)或多個(gè)排放控制裝置76。排放控制裝置可為通常使用在這種系統(tǒng)中的 任何催化劑或碳煙過濾器。例如,排放控制裝置可為柴油微粒過濾器(DPF)、選擇性 催化還原(SCR)系統(tǒng)、稀N0x捕集器(LNT)、原位稀N0x捕集器、N0x催化劑或者 本領(lǐng)域技術(shù)人員一般已知的任何其他的后處理催化劑。在一些實(shí)施例中,排放控制系 統(tǒng)72可包含顯示在圖2B中的一系列的催化劑或碳煙過濾器。這種催化劑和/或碳煙 過濾器可以以任何可達(dá)成期望的過濾的順序設(shè)置。在一些實(shí)施例中,排放控制裝置 76可為DPF。在其他實(shí)施例中,排放控制系統(tǒng)72可包含SCR和DPF。在另一些實(shí)施 例中,排放控制系統(tǒng)72可包含SCR、 DPF和N0x催化劑。
      總體上,可在具體的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況例如DPF再生、LNT脫硫(DeS0x)、 SCR碳 氫化合物凈化、碳?xì)浠衔锵礈?hydrocarbon scrub)和脫硝期間操作這里描述的 部件以降低自持的和自感應(yīng)的溫度增加。在一些實(shí)施例中,當(dāng)溫度接近閾值時(shí),可通 過監(jiān)測排氣溫度和/或監(jiān)測排放控制裝置的溫度并啟動保護(hù)策略來降低自持的和自感 應(yīng)的溫度增加。在其他實(shí)施例中,當(dāng)檢測到特殊的發(fā)動機(jī)狀況時(shí),可通過啟動保護(hù)策 略降低自持的和自感應(yīng)的溫度增加。例如,在再生、LNT DeS0x、 SCR碳?xì)浠衔飪?化或者在特殊類型的再生、LNT DeS0x、 SCR碳?xì)寤衔飪艋陂g可啟動保護(hù)策略。 在另外一個(gè)實(shí)施例中,可通過比較排放控制裝置的上游和下游溫度,當(dāng)該溫度超過預(yù) 定值或預(yù)定差時(shí)啟動保護(hù)策略降低自持的和自感應(yīng)的溫度增加。
      在一些實(shí)施例中,為了降低排氣溫度,如圖2A和2B顯示,保護(hù)策略可將還原劑 供應(yīng)給排氣系統(tǒng)202。在另外的實(shí)施例中,保護(hù)策略可限制排氣中的氧氣。在其他的 實(shí)施例中,可供應(yīng)還原劑并限制氧氣。
      特別地,排放控制系統(tǒng)72可自儲存裝置74噴射還原劑。在一些實(shí)施例中,還原 劑儲存裝置74可為車載儲存裝置以儲存排放控制系統(tǒng)72中使用的還原劑。在其他實(shí) 施例中,還原劑儲存裝置可儲存由車輛駕駛者供應(yīng)的尿素水溶液,盡管可使用其他還 原劑。在一些情況下,還原劑儲存裝置可保存多相的水和尿素的組合。例如, 一定量 的尿素可凝固而相應(yīng)量的水可不凝固。這樣,可改變液體尿素溶液的組分以便可調(diào)節(jié) 所釋放液體的組分從而便于溫度控制。因此,最好可包括濃度傳感器,從而基于尿素 濃度調(diào)節(jié)所釋放液體的量??蛇x地或作為補(bǔ)充,還原劑儲存裝置74可包括溫度傳感 器,這樣來自溫度傳感器的反饋可用于確定尿素溶液中的尿素濃度。
      在一些實(shí)施例中,可將包括尿素和水的共晶溶液供應(yīng)至還原劑儲存裝置74以使
      多相的尿素和水的組分不會實(shí)質(zhì)上改變。應(yīng)該明白的是共晶溶液混合物可為處于具有最低熔點(diǎn)的組分的兩相或多相的混合物,其中所述相同時(shí)在這個(gè)溫度從液體溶液結(jié) 晶。通過使用共晶尿素水溶液,所述溶液的兩相或多相組分可包括基本上相同的水和 尿素成分。例如,在液體尿素水溶液中可出現(xiàn)基本上比例相等的來自共晶尿素水溶液 的冰凍的水和結(jié)晶尿素。
      釋放的還原劑的量可通過控制器12確定,所述控制器12配置用于控制選擇性地 將存儲的還原劑供應(yīng)給排氣系統(tǒng)。來自還原劑儲存裝置的還原劑噴射可位于排放控制 系統(tǒng)72中任何一個(gè)或多個(gè)碳煙過濾器或催化劑之前或之間。例如,還原劑儲存裝置 可在排放控制裝置76之前(例如在DPF之前),或在多個(gè)排放控制裝置之間(例如在 SCR和DPF之間),或在一系列排放控制裝置之前或以任何其他可達(dá)成所期望結(jié)果的 組合噴射還原劑。在一些實(shí)施例中,需要在排氣系統(tǒng)中不同點(diǎn)具有不同的溫度閾值。 例如,為了在DPF再生期間降低自持的和自感應(yīng)的溫度增加,希望將溫度保持在800 'C以下。然而,LNT在大約在300。C至350。C之間運(yùn)轉(zhuǎn)最有效。因此希望在DPF之前 噴射足夠的還原劑以將DPF的溫度降低至大約在600'C至80(TC之間,并且在LNT之 前噴射足夠的還原劑以將下游LNT的溫度降低至300'C至350'C之間。
      當(dāng)排氣系統(tǒng)的氣體或排放控制裝置的溫度水準(zhǔn)超過閾值水準(zhǔn)時(shí),控制器12釋放 還原劑。在一些實(shí)施例中,排放控制系統(tǒng)72的溫度可從發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)推斷。這種發(fā)動 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可包括DPF再生、LNT DeSOx或SCR碳?xì)饣衔飪艋?br> 在其他實(shí)施例中,溫度例如催化轉(zhuǎn)化器的溫度Tcat可由溫度傳感器124提供。 在另外的實(shí)施例中,排放控制裝置的溫度Tec可由一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器126提供。 在一些實(shí)施例中,可具有連接至每個(gè)催化劑或碳煙過濾器的溫度傳感器。在其他實(shí)施 例中,可以僅為單個(gè)傳感器。這種傳感器可設(shè)置在排放控制系統(tǒng)中的任何催化劑或過 濾器上。例如,如果排放控制系統(tǒng)72由SCR、 DPF和NOx催化劑組成,傳感器可位于 這些部件中一個(gè)、 一些或所有部件上。在其他實(shí)施例中,傳感器可設(shè)置在每個(gè)催化劑 或過濾器之前或之后,或者催化劑或過濾器中的一些的之前或之后。每個(gè)傳感器將測 量指示提供給如本文描述的控制器12。來自每個(gè)傳感器的信息可單獨(dú)使用或者和一 個(gè)或多個(gè)額外的傳感器組合使用。
      在一些實(shí)施例中,誘導(dǎo)還原劑釋放的觸發(fā)/l萄值溫度可為接近或超過約800'C。 可釋放充足的還原劑以將排氣冷卻至約800'C以下,優(yōu)選地為600'C以下。在其他實(shí) 施例中,排氣的溫度被降低至大約300'C至600'C之間,優(yōu)選地至大約30(TC至400 'C之間。在另外的實(shí)施例中,可使用DPF進(jìn)口溫度和出口溫度時(shí)間變化率的組合。例 如,如果DPF進(jìn)口溫度高于600'C并且DPF出口溫度的增加速度快于6'C/秒,可噴射 還原劑直至溫度變化率慢至小于3'C/秒。
      在另一個(gè)實(shí)施例中,可通過多種傳感器上的溫度差確定觸發(fā)。例如,可通過排放 控制裝置上游的發(fā)動機(jī)排氣溫度和所需微粒過濾器或其他排放控制裝置溫度之間的 溫度差確定所述觸發(fā)。在又一個(gè)實(shí)施例中,可通過排放控制裝置上游和排放控制裝置下游的溫度差確定所述觸發(fā)。
      因此,當(dāng)檢測到特殊的發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)和/或記錄特殊的溫度時(shí),控制器可促使排放 控制系統(tǒng)72從還原劑儲存裝置74釋放一定量的還原劑以便于充分地降低排氣溫度。 基于各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀況,例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載、排氣溫度、排氣過剩氧量、還原劑儲存 水準(zhǔn)、微粒過濾器負(fù)載等,可調(diào)節(jié)還原劑量。例如,如果溫度超過閾值且較多碳煙遺 留在過濾器上,則相對于少量碳煙遺留在過濾器上的相似情況可噴射較大量的尿素。
      在其他實(shí)施例中,例如,如果還原劑不可用,則保護(hù)策略可包括減少排氣中的氧 氣,從而進(jìn)一步限制放熱反應(yīng)率。在一些實(shí)施例中,還原劑釋放可結(jié)合進(jìn)入微粒過濾 器中的氧氣的減少。傳感器160提供排氣中的氧濃度指示。信號162將指示氧氣(02) 濃度的電壓提供給控制器12。
      現(xiàn)參閱圖3,顯示了描繪在DPF再生期間自持的和自感應(yīng)的溫度增加(例如熱失 控)的圖表。如在圖3中使用,失控DPF狀態(tài)示為高于DPF下游的80(TC的排氣溫度。 在高于80(TC的溫度時(shí),DPF涂層和材料以及其他后處理催化劑遭受損害,例如貴金 屬燒結(jié)和載體開裂或熔化。例如, 一些SCR催化劑比如釩催化劑在60(TC溫度以上會 無效。
      圖4描述了使用如本文描述的保護(hù)策略降低可能的失控DPF再生??墒褂美鐐?感器124和/或126測量排氣溫度??筛鶕?jù)上游或下游傳感器或該二個(gè)傳感器的作用 啟動保護(hù)策略。當(dāng)檢測到觸發(fā)/閾值溫度時(shí),控制器12從還原劑儲存裝置74釋放尿 素。釋放充足的尿素以將排氣溫度降低至安全/可控的水準(zhǔn)。圖5中描繪了在再生中 自持的和自感應(yīng)的溫度增加期間和在其生熱已經(jīng)被減少的再生期間排氣溫度對比。
      圖6說明了用于運(yùn)轉(zhuǎn)排放控制系統(tǒng)的范例性方法的流程圖。首先,在610處,確
      定柴油微粒過濾器是否正在再生。這個(gè)確定可通過多種方法實(shí)施,例如基于設(shè)置在控 制程序中的標(biāo)記,在預(yù)定長度時(shí)間后檢查微粒過濾器是否已經(jīng)儲存了超過預(yù)定水準(zhǔn)的 微粒,或者通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何另外的方式。在一些實(shí)施例中,可去掉 610處且程序可直接進(jìn)入至612處。總體上來說,如果610處的回答為是,或者去掉 610,則程序確定DPF過濾器或其他相關(guān)的排放控制裝置上游測量的溫度與DPF過濾 器或其他相關(guān)的排放控制裝置下游測量的溫度之間的溫度差是否超過預(yù)定參數(shù)。例 如,在一些實(shí)施例中,預(yù)定參數(shù)可要求DPF過濾器下游測量的溫度低于DPF過濾器上 游測量的溫度。在其他實(shí)施例中,下游溫度不可超過上游溫度特定閾值以上,例如不 大于約100'C。在另外的實(shí)施例中,預(yù)定值可基于閾值和在排氣系統(tǒng)中的另外的催化 劑、過濾器、捕集器的上游和下游或排氣的上游和下游的溫度差。取決于多種參數(shù), 例如過濾材料、催化劑材料、年限、尺寸和多種其他情況,可改變恰當(dāng)?shù)臏囟戎狄约?所用的該溫度值之間的差值。當(dāng)612處的回答為是時(shí),程序繼續(xù)進(jìn)入至614處并啟動 保護(hù)策略。隨著啟動保護(hù)策略,程序進(jìn)入至616處并噴射充足的尿素以降低排放控制 裝置上游溫度,如圖2A和2B進(jìn)一步詳細(xì)顯示??蓪⒛蛩貒娚湓趩蝹€(gè)排放控制裝置的上游,例如在DPF之前、多個(gè)排放控制裝置之間或者多種排放控制裝置的上游。如果 612處回答為否,則程序確定不需要保護(hù)策略并且不采取進(jìn)一步措施。
      如在圖6中示例,通過監(jiān)測相對于彼此上游和下游溫度的改變,可能會接收熱失 控或潛在的熱失控指示以允許啟動保護(hù)策略來降低排氣溫度并減小和/或最小化對后 處理催化劑和過濾器的損害。
      圖7中顯示了可替代實(shí)施例。在圖7中,當(dāng)DPF再生在710處開始,且在712處 監(jiān)測排氣和催化劑的溫度時(shí),在714處確定是否已經(jīng)超過閾值。如果還沒有超過,監(jiān) 測持續(xù)下去。如果已經(jīng)超過閾值,則在716處確定噴射進(jìn)系統(tǒng)中的尿素可用性。如果 尿素不可用,則在722處激活可替代策略。例如,可改變排氣中的氧氣水平??赏ㄟ^ 使用EGR(排氣再循環(huán))閥、進(jìn)氣節(jié)氣門、碳?xì)浠衔飮娚淦鳌⒏淖冞M(jìn)氣門或排氣門 正時(shí)或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何其他方式改變氧氣水平。如果716處回答為尿素或 另外的還原劑可用,則將其噴射進(jìn)排氣系統(tǒng)202中。然后在720處確定尿素噴射是否 充足。如果噴射是充足的則溫度降低至可接受水準(zhǔn),程序?qū)Y(jié)東。如果噴射不充足 或還原劑不可用,則程序?qū)⑦M(jìn)入722處且可釆用可替代方法(例如通過減少排氣中的 氧氣量)以將溫度降低至閾值以下。
      在某些發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下,例如DPF再生、LNT DeSOx、 SCR碳?xì)浠衔飪艋?碳?xì)浠衔锵礈旌兔撓?,極有可能發(fā)生自持的和自感應(yīng)的溫度增加。在這些運(yùn)轉(zhuǎn)狀況 時(shí)通過監(jiān)測排氣溫度,有可能在自持的和自感應(yīng)的溫度增加開始之前或剛開始之后干 涉,從而將對后處理催化劑和過濾器的退化減少和/或最小化。如圖7中示例,在一 些情況下,有必要采用多于一個(gè)策略以將排氣溫度降低至可接受水準(zhǔn)。通過尿素或其 他還原劑的噴射可降低排氣溫度。然而,如果沒有足夠的尿素可用以將排氣溫度降低 至可接受水準(zhǔn),可釆用額外的策略,例如通過使用EGR閥、進(jìn)氣節(jié)氣門、碳?xì)浠衔?噴射器、改變進(jìn)氣門或排氣門正時(shí)或通過本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的任何其他方法限制排 氣中的氧氣。
      圖8中顯示了又一個(gè)實(shí)施例。在圖8中,在810處確定微粒過濾器是否正在再生。 可用多種方法來確定,例如,基于設(shè)置在控制程序中的標(biāo)記,在預(yù)定長度時(shí)間后檢查 微粒過濾器是否已經(jīng)儲存了超過預(yù)定水準(zhǔn)的微粒,或者通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任 何其他的方法。當(dāng)810處的回答為是時(shí),程序確定DPF的閾值是否超過預(yù)定參數(shù)。例 如,DPF的溫度是否高于大約600°C。在其他實(shí)施例中,在這點(diǎn)可使用其他催化劑、 過濾器的閾值或排氣的閾值。取決于多種參數(shù),例如微粒過濾器材料、尺寸和多種其 他狀況,所使用的恰當(dāng)溫度值可變化。當(dāng)812處的回答為是時(shí),程序進(jìn)入814處并確 定將由傳感器測量的溫度調(diào)節(jié)至閾值之下所需尿素的合適的量。 一旦確定合適的量, 在816處將尿素噴射在催化劑的上游。
      在某些發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下,例如DPF再生、LNT DeSOx、 SCR碳?xì)浠衔飪艋?碳?xì)浠衔锵礈旌兔撓?,極有可能發(fā)生自持的和自感應(yīng)的溫度增加。如圖8所示例,在這些運(yùn)轉(zhuǎn)狀況或類似的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況時(shí),通過監(jiān)測來自排氣系統(tǒng)的信息可確定是否超過 用于排氣溫度或特殊的催化劑或過濾器的溫度的閾值?;谝呀?jīng)超過所述閾值的量和 /或特定溫度,可確定需要多少尿素或其他還原劑以將溫度降低至可接受值。通過監(jiān) 測閾值,有可能減小或中斷自持的和自感應(yīng)的溫度增加,從而使后處理催化劑和過濾 器的退化減小和/或最小化。
      在可替代實(shí)施例中,如圖6、 7和8中所示的DPF再生的開始或確定可描繪增加 排氣溫度的其他事件,例如LNT DeS0x、 SCR碳?xì)浠衔飪艋?、碳?xì)浠衔锵礈旌兔?硝。
      應(yīng)該明白的是詳細(xì)的處理的順序并非完成這里描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn) 所必需,而是提供用于說明和描述的方便。取決于具體使用的策略,可重復(fù)地執(zhí)行說 明的步驟或功能中的一個(gè)或多個(gè)。此外,所描述的步驟可清楚地用代碼表示,這些代 碼可編程于例如在發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)中,用于傳感器的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中。
      注意的是本文包括的控制例和估算程序可與多種發(fā)動機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置一起 使用。本文描述的特定程序可表示為任何數(shù)目處理策略(如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多 任務(wù)、多線程及其類似)中的一個(gè)或多個(gè)。這樣,說明的多種動作、操作或功能可按 說明的順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或在一些情況下省略。同樣地,處理的順序也并非完成這 里描述的示例實(shí)施例的特征和優(yōu)點(diǎn)所必需,而是提供用于說明和描述的方便。取決于 具體使用的策略,可重復(fù)地執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)說明的動作或功能。而且所描述的動作可 清楚地用代碼表示,這些代碼可編程于發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中。
      應(yīng)該明白的是,這里公開的配置和程序?qū)嶋H上為范例性的,并且這些具體實(shí)施例 不認(rèn)為限制,因?yàn)橛性S多可能的變化。本發(fā)明主題包括所有新穎和非顯而易見的多種 系統(tǒng)和配置以及本文公開的其他特征、功能和/或特性的組合和次組合。
      本申請的權(quán)利要求具體地指出某些被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的組合和次組 合。這些權(quán)利要求可指為"一個(gè)"元素或"第一"元素或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng) 該了解為包括一個(gè)或多個(gè)這種元素的結(jié)合,既不要求也不排除兩個(gè)或多個(gè)這種元素。 所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現(xiàn)有權(quán)利要求 或通過在這個(gè)或關(guān)聯(lián)申請中提出新的權(quán)利要求得到主張。這些權(quán)利要求,無論與原始 權(quán)利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不同,也被認(rèn)為包括在本發(fā)明主題內(nèi)。
      權(quán)利要求
      1. 一種用于發(fā)動機(jī)排氣的系統(tǒng),包括用于引導(dǎo)發(fā)動機(jī)排氣的排氣管道;沿所述排氣管道設(shè)置的微粒過濾器;連接至所述排氣管道并配置用于儲存尿素的還原劑儲存裝置;及包括存儲器和處理器的控制器,所述存儲器包括所述處理器可執(zhí)行的指令以在微粒過濾器再生期間當(dāng)排氣溫度超過閾值時(shí)將所述尿素供應(yīng)至所述微粒過濾器上游的所述排氣系統(tǒng)。
      2. 如權(quán)利要求i所述的系統(tǒng),其特征在于,在柴油微粒過濾器再生期間所述閾值 指示自持的和自感應(yīng)的溫度增加。
      3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng),其特征在于,進(jìn)一步包括選擇性催化還原催化劑, 其中所述存儲器進(jìn)一步包括所述處理器可執(zhí)行的指令用于供應(yīng)所述尿素以還原所述 選擇性催化還原催化劑中的N0x。
      4. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng),其特征在于,所述存儲器進(jìn)一步包括所述處理器可執(zhí)行的指令以在第一組運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下當(dāng)排氣溫度超過所述閾值時(shí)供應(yīng)所述尿素,及所述 處理器可執(zhí)行的指令以在第二組運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下通過所述發(fā)動機(jī)內(nèi)空氣流節(jié)流來減少所 述排氣中過剩氧量而不需要將尿素供應(yīng)至所述排氣。
      5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng),其特征在于,所述第二組運(yùn)轉(zhuǎn)狀況包括當(dāng)儲存的尿 素水準(zhǔn)低于限定值。
      6. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng),其特征在于,所述由處理器執(zhí)行以供應(yīng)尿素的指令 響應(yīng)于儲存在所述儲存裝置中的尿素量進(jìn)一步供應(yīng)所述尿素。
      7. —種在包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)和包括柴油微粒過濾器、還原劑儲存裝置及還原劑輸 送系統(tǒng)的排放控制系統(tǒng)的車輛中用于控制排氣生熱的方法,包括依照柴油微粒過濾器上游排氣溫度與柴油微粒過濾器下游區(qū)域溫度的溫度差控 制噴射進(jìn)排放控制裝置上游的發(fā)動機(jī)排氣內(nèi)的還原劑。
      8. 如權(quán)利要求7所述的方法,其特征在于,所述還原劑為尿素。
      9. 如權(quán)利要求8所述的方法,其特征在于,排氣生熱控制在所述排氣中保持過剩 氧量。
      10. 如權(quán)利要求9所述的方法,其特征在于,所述柴油微粒過濾器上游的發(fā)動機(jī) 排氣溫度為所述柴油微粒過濾器的再生的溫度。
      全文摘要
      本申請涉及用于控制過高排氣溫度的組分和方法。本申請公開的一種用于發(fā)動機(jī)排氣的系統(tǒng),包括用于引導(dǎo)發(fā)動機(jī)排氣的排氣管道;沿所述排氣管道設(shè)置的微粒過濾器;連接至所述排氣管道并配置用于儲存尿素的還原劑儲存裝置;及包括存儲器和處理器的控制器,所述存儲器包括所述處理器可執(zhí)行以在微粒過濾器再生期間當(dāng)排氣溫度超過閾值時(shí)將所述尿素供應(yīng)至所述微粒過濾器上游的排氣系統(tǒng)的指令。本申請揭示了一種運(yùn)轉(zhuǎn)在排放控制系統(tǒng)中具有還原劑輸送和儲存系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法。所述方法包括通過降低在微粒過濾器再生期間產(chǎn)生的過高的排氣溫度來減少對排氣系統(tǒng)中后處理裝置的熱損害。
      文檔編號F01N3/20GK101424204SQ200810170650
      公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
      發(fā)明者威廉·查爾斯·魯奧納 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司
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