專利名稱：控制燃燒器的燃料噴射量的方法以及廢氣后處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種控制燃燒器的燃料噴射量的方法以及廢氣后處理裝置，更具體地，本發(fā)明涉及一種這樣的控制燃燒器的燃料噴射量的方法以及廢氣后處理裝置，其中基于由催化過濾器引起的放熱效應來控制燃燒器，從而穩(wěn)定地減少廢氣。
背景技術：
通常，由于柴油發(fā)動機具有比汽油發(fā)動機更高的功率和更低的燃料花費，因此柴油發(fā)動機被廣泛地應用于車輛、施工設備、船舶等。然而，柴油發(fā)動機是這樣的四沖程發(fā)動機，其中，燃料被噴入發(fā)動機中然后以壓縮點火方法燃燒，在燃料的自點火過程中，由于空燃比的不均勻而會出現(xiàn)不完全燃燒，因此會產生有害顆粒(廢氣)。具體地，有害顆粒主要包含NOx、顆粒物質(PM)和C0，有報道稱有害顆粒占總空氣污染的40%。因此，在許多國家中規(guī)定了廢氣排放，為了符合該規(guī)定，已經公開了一種廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置被插入排氣管中以減少廢氣。在大多數(shù)后處理裝置中，在柴油發(fā)動機中產生的廢氣被引入具有催化劑的過濾器中，然后在過濾器中燃燒，從而減少廢氣的排放。然而，歸功于當將廢氣簡單地引入過濾器時廢氣的低溫，還已經開發(fā)出一種新技術，在該新技術中，在將廢氣引入過濾器前增加該廢氣的溫度，從而增加燃燒率。為了增加廢氣的溫度，已經提出一種燃料噴射后處理裝置和使用燃燒器的后處理
直ο在燃料噴射后處理裝置中，噴射的燃料在通過催化過濾器和/或前催化器時被氧化，從而增加過濾器的溫度，在所述過濾器中通過這種反應來收集碳煙。然而，在燃料噴射后處理裝置中，由于利用通過燃料的催化氧化而出現(xiàn)的放熱反應來增加廢氣的溫度，所以需要較長的時間來獲得目標溫度值。在過量地噴入燃料的情形中，會排出未反應的燃料，從而出現(xiàn)環(huán)境污染。此外，典型地需要180°C或更高的溫度來有效地實現(xiàn)催化氧化，但是如果利用具有低于180°C的溫度的廢氣驅動車輛，那么無法平穩(wěn)地實現(xiàn)催化氧化。具體地，在排出未反應的燃料的情形中，會排放乳白色的碳煙，可能在駕駛中導致嚴重的安全問題，還可能使得外觀變差。在利用燃燒器的后處理裝置中，燃燒器被設置在發(fā)動機和催化過濾器之間，以便直接加熱廢氣，并在發(fā)動機關閉或怠速狀態(tài)或發(fā)動機驅動狀態(tài)中操作燃燒器。在通過在發(fā)動機關閉或怠速狀態(tài)中操作燃燒器來去除碳煙的方法的情況中，由于在相同的條件下操作燃燒器，因此可以穩(wěn)定地驅動發(fā)動機。然而，由于僅在催化過濾器飽和有所收集的碳煙的狀態(tài)中操作燃燒器，所以有意地停止發(fā)動機以操作燃燒器并不方便。在通過在發(fā)動機驅動狀態(tài)中操作燃燒器來去除碳煙的方法的情況中，必須測量被引入燃燒器的廢氣的溫度和燃燒器后端處的溫度，以確定供應至燃燒器的燃料噴射量。如果在催化過濾器的前端處提供前催化器，那么必須測量被引入前催化器的廢氣的溫度，以確定被供應至燃燒器的燃料噴射量。然而，在將發(fā)動機應用于車輛的情形中，在驅動車輛時廢氣的溫度和數(shù)量會快速改變。因此，與實際必需的量相比，可能錯誤地計算噴入使用燃燒器的后處理裝置的燃料。當在僅使用催化過濾器的情況中利用在催化過濾器的前端處測量的溫度或在使用前催化器和過濾器的情況中利用在前催化器的前端處測量的溫度來決定燃料噴射量時， 不可能反映出由在被供應至燃燒器的燃料通過催化過濾器和/或前催化器被氧化時所產生的熱量引起的熱效應。換句話說，如果使用燃燒器的后處理裝置的設定溫度值是500°C，那么將燃燒器的后端(催化過濾器的前端)處的設定溫度保持在預定誤差范圍內。但是由于過量的和未反應的碳氫化合物在經過催化劑時會通過催化燃燒而產生熱量，因此經過催化過濾器或前催化器之后的廢氣的溫度在催化過濾器和前催化器之間或在催化過濾器的后端處可能是 900 "C。如果溫度如上所述過量地增加，那么過濾器的耐久性會變差，在最差的情況中，過濾器可能被損壞。

發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的一個目的是提供這樣一種廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置基于當從燃燒器噴射的燃料通過催化過濾器或前催化器時出現(xiàn)的放熱效應來控制燃燒器，從而穩(wěn)定地加熱廢氣并有效地減少廢氣的排放。本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置適當?shù)乇３謴U氣后處理裝置的內部溫度，從而使耐久性的變差減到最小，該廢氣后處理裝置還根據車輛狀況和驅動狀態(tài)來適當?shù)夭僮魅紵?。技術問題的解決方案為了實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了這樣一種廢氣后處理裝置，該廢氣后處理裝置包括燃燒器30，該燃燒器設置于排氣管20處并具有燃料噴射部31和點火裝置32， 以增加廢氣溫度，從柴油發(fā)動機10產生的廢氣在排氣管中流動；在廢氣的流向上設置于燃燒器30的后側處的柴油顆粒過濾器(DPF)40，以燃燒包含在廢氣中的有機材料或顆粒物質 (PM)；用于測量廢氣溫度的溫度傳感器70 ；以及控制部50，所述控制部利用通過從溫度傳感器70測量的溫度估測的發(fā)動機排量來控制燃料噴射部31的燃料噴射量。優(yōu)選地，控制部50通過進一步使用柴油發(fā)動機10的RPM信息來估測發(fā)動機排量， 并溫度傳感器70在廢氣的流向上被設置在DPF 40的后側。優(yōu)選地，廢氣后處理裝置100進一步包括設置于燃燒器30和DPF 40之間的前催化器60，其中，溫度傳感器70沿著廢氣的流向設置在前催化器60和DPF 40之間或設置在 DPF 40的后側處。此外，本發(fā)明提供了一種使用上述廢氣后處理裝置來控制燃燒器的燃料噴射量的方法。優(yōu)選地，控制部50控制燃料噴射量，使得碳氫化合物的量沿著廢氣的流向在燃燒器30的后側處在1至3000ppm之間。
優(yōu)選地，控制部50控制燃料噴射量使得廢氣排放率為0. 001至0. 02克每升每分， 所述廢氣排放率由下述等式1計算[等式1]廢氣排放率(E) = a ·發(fā)動機排量· RPM(a=負荷因子常數(shù))。本發(fā)明的有利效果根據如上述的控制燃燒器的燃料噴射量的方法和根據本發(fā)明的廢氣后處理裝置， 提供了這樣一種傳感器，該傳感器基于當從燃燒器噴射的燃料經過催化過濾器或前催化器時出現(xiàn)的放熱效應來控制燃燒器的燃料噴射量，從而在不使耐久性變差的情況下有效地減少廢氣的排放。此外，本發(fā)明根據車輛狀況和驅動狀態(tài)來適當?shù)夭僮魅紵?，并防止由從燃燒器噴射的未反應燃料引發(fā)的問題。


從結合附圖給出的優(yōu)選實施方式的下述說明中，本發(fā)明的上述以及其他目的、特點和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中圖1和圖2是根據本發(fā)明的每個實施方式的廢氣后處理裝置的視圖；圖3是通過控制根據本發(fā)明的廢氣后處理裝置中的燃料噴射量而改變的溫度的曲線圖；以及圖4是示出了對比實施例中的溫度變化的曲線圖。[主要元件的詳細描述]10發(fā)動機20排氣管30燃燒器31燃料噴射部32點火裝置40催化過濾器50控制部60前催化器100廢氣后處理裝置
具體實施例方式在下文中，將參考附圖詳細描述本發(fā)明的實施方式。圖1和圖2是根據本發(fā)明的每個實施方式的廢氣后處理裝置100的視圖。本發(fā)明的廢氣后處理裝置100包括設置于排氣管20處的燃燒器30、催化過濾器 40、溫度傳感器70和控制部50。本發(fā)明的廢氣后處理裝置100設置于排氣管20處，從柴油發(fā)動機10產生的廢氣流過排氣管20。燃燒器30包括燃料噴射部31和點火裝置32，以便加熱廢氣。附圖示出這樣的實施例燃燒器30設置為與排氣管20垂直。燃燒器30可以設置為與廢氣流平行或以其它方式設置。催化過濾器40沿廢氣的流向被設置在燃燒器30的后側，以燃燒有機材料或顆粒物質(PM)。催化過濾器40用來燃燒由燃燒器30加熱的廢氣，從而減少廢氣中的有害物質?？刂撇?0是這樣的裝置，該裝置用通過從溫度傳感器70測量的溫度估測的發(fā)動機排量來控制燃料噴射部31的燃料噴射量?？刂撇?0控制本發(fā)明的廢氣后處理裝置100 的全部操作。本發(fā)明的廢氣后處理裝置100是用于控制控制部50的燃料噴射量的主要元件，該廢氣后處理裝置100使用由溫度傳感器70測量的溫度、并可通過進一步使用柴油發(fā)動機10 的RPM信息來估測發(fā)動機排量。在提供燃燒器30和催化過濾器40的情形中，繼而，在沿廢氣的流向的排氣管20 處，如圖1所示，溫度傳感器70被設置在催化過濾器40的后側，控制部50分析從溫度傳感器70測量的溫度信息，從而基于由催化過濾器的放熱效應引起的溫度增加來控制燃燒器 30的燃料噴射量。同時，本發(fā)明的廢氣后處理裝置100可進一步包括在燃燒器30和催化過濾器40 之間的前催化器60。前催化器60用來燃燒被包含在廢氣中的有機材料，并增加廢氣的溫度。例如，柴油氧化催化器(DOC)可用作前催化器60。這里，溫度傳感器70可如圖2所示沿著廢氣的流向設置在前催化器60和催化過濾器40之間，或如圖1所示設置在催化過濾器40的后側，或設置在前催化器60和催化過濾器40之間同時也在催化過濾器40的后側。通過利用溫度傳感器70控制燃燒器30的燃料噴射量，本發(fā)明的廢氣后處理裝置 100防止溫度在某一位置過度增加，從而穩(wěn)定地減少有害物質并改進耐久性。在本發(fā)明的廢氣后處理裝置100中，通過適當?shù)乜刂迫紵?0的燃料噴射量可能防止過量地供應燃料，還可能增強耐久性?？刂撇?0比較從溫度傳感器70測量的溫度并控制燃料噴射量，從而適當?shù)貒娚淙剂?，以使廢氣加熱至目標溫度。此時，控制燃料噴射量，使得在廢氣的流向上在燃燒器30 的后側處碳氫化合物的量在1至3000ppm之間。 也就是說，控制部50比較通過溫度傳感器70測量的溫度并決定是否噴射燃料，從而基于所測量的溫度和目標溫度來決定具體的燃料噴射量。此外，控制部50可通過附加地利用柴油發(fā)動機10的RPM信息來決定燃料噴射量以及是否噴射燃料，所述RPM信息作為決定車輛狀態(tài)和車輛驅動狀態(tài)的條件。優(yōu)選地，控制部50計算廢氣排放率并控制燃料噴射量使得廢氣排放率為0. 001至 0. 02克每升每分。用等式1計算廢氣排放率。廢氣排放率與發(fā)動機排量和車輛的RPM成正比，并且負荷因子常數(shù)(a)可根據車輛狀態(tài)來改變?？赏ㄟ^重復的燃料噴射操作來計算廢氣排放率。[等式1]廢氣排放率(E) = a ·發(fā)動機排量· RPM(a=負荷因子常數(shù))。通過發(fā)動機排量和RPM獲得的廢氣排放率用作決定燃料噴射量的主要因素。如果從溫度傳感器70測量的溫度和目標溫度之間沒有差異，那么不操作燃燒器30，如果其間有較大差異，那么在由等式1計算的燃料噴射范圍內噴射大量燃料，如果其間有較小差異，那么在由等式1計算的燃料噴射范圍內噴射少量燃料。也就是說，在控制根據本發(fā)明的廢氣后處理裝置中的燃料噴射量的方法中，可能基于車輛狀態(tài)決定燃料噴射范圍，還可能決定精確的燃料噴射量以及是否噴射燃料，從而有效地減少廢氣的有害物質。圖3是通過控制根據本發(fā)明的廢氣后處理裝置100中的燃料噴射量來改變的溫度的曲線圖，圖4是示出了對比實施例中的溫度變化的曲線圖，其中，為具有6800CC的發(fā)動機排量的卡車設置燃燒器30、涂有鉬的前催化器60和堇青石催化過濾器40，如圖2所示，并且曲線圖示出了目標溫度是480°C的狀態(tài)中的前催化器60的前端處、前催化器60的后端處以及過濾器的后端處的每個溫度。 如圖3和圖4所示，所有條件是相同的。在圖3中，控制部50利用從設置于前催化器60和催化過濾器40之間的溫度傳感器70測量的溫度來控制燃燒器30的燃料噴射量， 在圖4中，控制部50通過比較從設置于前催化器60的前端處的溫度傳感器70測量的溫度來控制燃料噴射量。如圖3所示，在控制根據本發(fā)明的燃燒器和廢氣后處理裝置的燃料噴射量的方法中，最大溫度是530°C或更小，并且與圖4對比而言溫度分布相對均勻。然而，在圖4的對比實施例中，由于最大溫度增加至720°C，所以可理解的是，耐久
性變差。本申請包含與于2009年7月30日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請 No. 10-2009-0069951相關的主題，該文獻的全部內容以引用的方式結合到本文中。雖然已經針對特定實施方式描述了本發(fā)明，但是對本領域的技術人員來說顯而易見的是，在不背離由下述權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可進行各種改變和修改。工業(yè)實用性在控制燃燒器的燃料噴射量的方法以及根據本發(fā)明的廢氣后處理裝置中，如上所述，因為基于由前催化器60或催化過濾器40引起的廢氣溫度的增加來控制燃燒器的燃料噴射量，所以可能穩(wěn)定地操作該裝置，從而有效地減少廢氣中的有害物質。
權利要求
1.一種廢氣后處理裝置，包括燃燒器(30)，該燃燒器設置于排氣管00)處并且具有燃料噴射部(31)和點火裝置 (32)，以增加廢氣溫度，從柴油發(fā)動機(10)產生的廢氣在所述排氣管00)中流動；柴油顆粒過濾器GO)，即DPF00)，該柴油顆粒過濾器沿廢氣的流向設置于所述燃燒器(30)的后側，以便燃燒包含在廢氣中的有機材料或顆粒物質(PM)；溫度傳感器(70)，該溫度傳感器用于測量廢氣溫度；以及控制部(50)，該控制部利用通過由所述溫度傳感器(70)測量的溫度估測出的發(fā)動機排量來控制所述燃料噴射部(31)的燃料噴射量。
2.根據權利要求1所述的后處理裝置，其中，所述控制部(50)通過進一步利用所述柴油發(fā)動機(10)的RPM信息來估測所述發(fā)動機排量。
3.根據權利要求1所述的后處理裝置，其中，所述溫度傳感器(70)沿廢氣的流向設置在所述DPF (40)的后側處。
4.根據權利要求1所述的后處理裝置，所述后處理裝置還包括設置于所述燃燒器(30) 和所述DPF(40)之間的前催化器(60)，其中，所述溫度傳感器(70)沿廢氣的流向設置在所述前催化器(60)和所述DPF (40) 之間或設置在所述DPF (40)的后側處。
5.一種控制根據權利要求1至4中任一項所述的后處理裝置中的燃燒器所用的燃料噴射量的方法。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述控制部(50)控制所述燃料噴射量，使得沿廢氣的流向在所述燃燒器(30)的后側處，碳氫化合物的量在1至3000ppm之間。
7.根據權利要求6所述的方法，其中，所述控制部(50)控制燃料噴射量使得廢氣排放率為0. 001至0. 02克每升每分，所述廢氣排放率由下述等式1計算[等式1]廢氣排放率(E) = a ·發(fā)動機排量· RPM(a=負荷因子常數(shù))。
全文摘要
公開了一種控制燃燒器的燃料噴射量的方法以及廢氣后處理裝置，更具體地，涉及這樣一種控制燃燒器的燃料噴射量的方法以及廢氣后處理裝置，其中基于由催化過濾器引起的放熱效應來控制燃燒器，從而穩(wěn)定地減少廢氣。
文檔編號F01N3/025GK102472137SQ201080035670
公開日2012年5月23日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2009年7月30日
發(fā)明者丁鴻碩, 劉君鐘, 金允植, 金圣桓, 金容祐, 金榮率 申請人:Sk 新技術株式會社