專利名稱：分層顆粒過(guò)濾器再生系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，更具體地，涉及一種具有在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間進(jìn)行選擇性再生的分層顆粒過(guò)濾器(“PF”)的排氣處理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中釋放出的排氣是異質(zhì)混合物，該混合物含有諸如一氧化碳(“CO”)、未燃燒的碳?xì)浠衔?“HC”)和氮氧化物(“N0X”)的氣體排放物，還含有構(gòu)成顆粒物(“PM”)的凝聚相物質(zhì)(液體和固體)。目前采用的用于高水平地減少顆粒物的排氣處理技術(shù)可包括捕集顆粒物的顆粒過(guò)濾器(“PF”)。再生是從PF中去除積累的顆粒物的過(guò)程。然而，在某些工作狀況期間會(huì)發(fā)生非受控的再生。具體地說(shuō)，如果在再生期間發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到怠速，則流經(jīng)PF的排氣將顯著地減少，而同時(shí)PF中的氧濃度將增大。因?yàn)檫M(jìn) 行中的再生導(dǎo)致PF的載體溫度升高，所以流量減小與氧濃度增大相結(jié)合會(huì)引起使PF溫度升高到較高溫度的非受控反應(yīng)。這種高溫度梯度往往會(huì)增加PF的應(yīng)力。反復(fù)的熱沖擊會(huì)造成可能最終導(dǎo)致PF的載體開裂的累積效應(yīng)。在某些情況下，甚至單個(gè)的降低到怠速事件(drop-to-idle event)有可能會(huì)引起使PF的載體開裂的溫度梯度。當(dāng)進(jìn)入PF的排氣的溫度設(shè)定點(diǎn)以取決于PF的溫度和煙炱載荷的增量升高時(shí)，發(fā)生PF的兩階段或三階段再生。然而，多階段再生并未考慮到在再生期間PF的煙炱載荷將持續(xù)變化。這樣，因?yàn)闇囟仍O(shè)定點(diǎn)是基于再生之前的煙炱載荷而設(shè)定的，所以在再生期間PF的溫度通常低于高再生效率所需的溫度。此外，PF的載體具有分層溫度，其中溫度從PF的中心到外表面逐漸降低。PF的分層溫度導(dǎo)致在整個(gè)PF中具有不同的煙炱燃燒速率。多階段再生并未考慮到PF載體的分層溫度。因此，期望提供一種用于使PF再生同時(shí)使PF中的溫度梯度和非受控再生的風(fēng)險(xiǎn)最小化的有效方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括排氣管道、碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、顆粒過(guò)濾器(“PF”)、至少一個(gè)傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、和控制模塊。排氣管道與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且用于接收來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣。碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到排氣管道并與排氣管道流體連通?？蛇x擇性地調(diào)節(jié)碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔停钥刂婆艢鉁囟?。PF與排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。該過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)和最外區(qū)。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間，選擇性地對(duì)PF進(jìn)行再生。PF具有分層溫度結(jié)構(gòu)，該溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于顆粒過(guò)濾器最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于顆粒過(guò)濾器最外區(qū)中的顆粒之前燃盡?？刂颇K具有存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線(infinite stagetemperature control curve)。所述至少一個(gè)傳感器與排氣管道相連通。所述至少一個(gè)傳感器檢測(cè)PF的工作狀況，并且生成指示捕集于PF的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)。第一溫度傳感器和第二溫度傳感器均與排氣管道相連通。第一溫度傳感器設(shè)置在PF的上游，第二溫度傳感器設(shè)置在PF的下游?？刂颇K與碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述至少一個(gè)傳感器、第一溫度傳感器、和第二溫度傳感器通信。控制模塊具有存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線。該溫度控制曲線顯示在PF上游的溫度設(shè)定點(diǎn)。在再生期間溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于仍然捕集于PF的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量。溫度控制曲線至少基于PF的分層溫度結(jié)構(gòu)、捕集于PF最內(nèi)區(qū)中的顆粒和捕集于PF最外區(qū)中的顆粒?？刂颇K包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述至少一個(gè)傳感器以獲知捕集于PF過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量并且判斷捕集于過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值?？刂颇K還包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)和持續(xù)地監(jiān)測(cè)第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)?？刂颇K包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于如果捕集于PF過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)顆粒閾值并且如果第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)PF閾值溫度則啟動(dòng)顆粒過(guò)濾器的再生?？刂颇K還包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于使來(lái)自第一溫度傳感器的感測(cè)溫度與溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)。可基于捕集于PF過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和第一溫度傳感器處的溫度來(lái) 調(diào)節(jié)溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)?？刂颇K還包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于基于溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)而持續(xù)地調(diào)節(jié)碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟?。本發(fā)明還涉及以下技術(shù)方案。方案I. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，包括
排氣管道，所述排氣管道與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成接收來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣；
碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置，所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到所述排氣管道并與所述排氣管道流體連通，其中，能選擇性地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟龋?br> 顆粒過(guò)濾器(“PF”)裝置，所述顆粒過(guò)濾器裝置與所述排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)和最外區(qū)，在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述顆粒過(guò)濾器具有分層溫度結(jié)構(gòu)，所述分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于所述顆粒過(guò)濾器最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器最外區(qū)中的顆粒之前燃盡；
至少一個(gè)與所述排氣管道連通的傳感器，其中，所述至少一個(gè)傳感器檢測(cè)所述顆粒過(guò)濾器的工作狀態(tài)，并且其中，所述至少一個(gè)傳感器生成指示捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)；
與所述排氣管道連通的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的上游，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的下游；以及
控制模塊，所述控制模塊與所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述至少一個(gè)傳感器、所述第一溫度傳感器、和所述第二溫度傳感器通信，所述控制模塊具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線，所述溫度控制曲線顯示在所述顆粒過(guò)濾器上游的溫度設(shè)定點(diǎn)，在再生期間所述溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于仍然捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量，其中，所述溫度控制曲線至少基于所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒、和捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒，所述控制模塊包括
用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述至少一個(gè)傳感器以獲知捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量并且判斷捕集于所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值的控制邏輯；
用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)并持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)的控制邏輯；
用于如果捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)所述顆粒閾值并且如果所述第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)顆粒過(guò)濾器閾值溫度則啟動(dòng)所述顆粒過(guò)濾器的再生的控制邏輯； 用于使由所述第一溫度傳感器所感測(cè)的溫度與所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)的控制邏輯，其中，能基于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和所述第一溫度傳感器處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)；以及
用于基于所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟鹊目刂七壿?。方?.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器包括中間區(qū)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒比捕集于所述中間區(qū)中的顆粒更快速地燃盡，并且其中，捕集于所述中間區(qū)中的顆粒比捕集于所述最外區(qū)中的顆粒更快速地燃盡。方案3.如方案2所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線基于測(cè)試數(shù)據(jù)，其中，通過(guò)在所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)每個(gè)中對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行監(jiān)測(cè)而生成所述測(cè)試數(shù)據(jù)。方案4.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)是由董青石材料所構(gòu)成。方案5.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于再生時(shí)間，其中，所述再生時(shí)間代表完成所述顆粒過(guò)濾器的再生所需時(shí)間的量。方案6.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)。方案7.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于所述顆粒過(guò)濾器的顆粒氧化速率。方案8.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于流入所述顆粒過(guò)濾器的空氣流量。方案9.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述控制器包含這樣的控制邏輯，所述控制邏輯用于在再生期間持續(xù)地調(diào)節(jié)排氣溫度使得所述顆粒過(guò)濾器不超過(guò)材料限值，其中，所述材料限值代表所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的最高容許溫度。方案10.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述至少一個(gè)傳感器是背壓傳感器和壓差傳感器中的一種。
方案11.如方案I所述的排氣處理系統(tǒng)，還包括位于所述顆粒過(guò)濾器的上游且與所述排氣管道流體連通的氧化催化劑裝置(“0C”)，并且其中，選擇性地啟用所述氧化催化劑裝置以引起排氣的氧化。方案12. —種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng),包括
排氣管道，所述排氣管道與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成接收來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣；
碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置，所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到所述排氣管道并且與所述排氣管流體連通，其中，能選擇性地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟龋?
顆粒過(guò)濾器(“PF”)裝置，所述顆粒過(guò)濾器裝置與所述排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)、最外區(qū)、以及材料限值，所述材料限值代表所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的最高容許溫度，在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述顆粒過(guò)濾器具有分層溫度結(jié)構(gòu)，所述分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒之前燃盡，其中，在再生時(shí)間內(nèi)對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述再生時(shí)間代表完成所述顆粒過(guò)濾器的再生所需時(shí)間的量；
氧化催化劑裝置(“0C”)，所述氧化催化劑裝置位于所述顆粒過(guò)濾器的上游并與所述排氣管道流體連通，其中，選擇性地啟用所述氧化催化劑裝置以弓I起排氣的氧化；
壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述排氣管道連通，其中，所述壓力傳感器檢測(cè)所述顆粒過(guò)濾器的工作狀態(tài)，并且其中，所述壓力傳感器生成指示捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)；
與所述排氣管道連通的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的上游，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的下游；以及
控制模塊，所述控制模塊與所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述壓力傳感器、所述第一溫度傳感器、和所述第二溫度傳感器通信，所述控制模塊具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線，所述溫度控制曲線顯示在所述顆粒過(guò)濾器上游的溫度設(shè)定點(diǎn)，在再生期間所述溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的剩余顆粒的量，其中，所述溫度控制曲線至少基于所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒、和所述顆粒過(guò)濾器的再生時(shí)間，所述控制模塊包括
用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述壓力傳感器以獲知捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量并且判斷捕集于所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值的控制邏輯；用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)并持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)的控制邏輯；
用于如果捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)所述顆粒閾值并且如果所述第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)顆粒過(guò)濾器閾值溫度則啟動(dòng)所述顆粒過(guò)濾器的再生的控制邏輯；
用于使由所述第一溫度傳感器所感測(cè)的溫度與所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)的控制邏輯，其中，能基于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和所述第一溫度傳感器處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)；以及
用于基于所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟仁沟盟鲱w粒過(guò)濾器的任意點(diǎn)不超過(guò)所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料限值的控制邏輯。方案13.如方案12所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器包括中間區(qū)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒比捕集于所述中間區(qū)中的顆粒更快速地燃盡，并且其中，捕集于所述中間區(qū)中的顆粒比捕集于所述最外區(qū)中的顆粒更快速地燃盡。方案14.如方案13所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線基于測(cè)試數(shù)據(jù)，其中，通過(guò)在所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)每個(gè)中對(duì)對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行監(jiān)測(cè)而生成所述測(cè)試數(shù)據(jù)。
方案15.如方案12所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)是由董青石材料構(gòu)成。方案16.如方案12所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于所述顆粒過(guò)濾器的顆粒氧化速率。方案17.如方案12所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于流入所述顆粒過(guò)濾器的空氣流量。方案18.如方案12所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述壓力傳感器是背壓傳感器和壓差傳感器中的一種。方案19. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng),包括
排氣管道，所述排氣管道與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成接收來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣；
碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置，所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到所述排氣管道并與所述排氣管道流體連通，其中，能選擇性地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟龋?br> 顆粒過(guò)濾器(“PF”)裝置，所述顆粒過(guò)濾器裝置與所述排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)、以及材料限值，所述材料限值代表所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的最高容許溫度，在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述顆粒過(guò)濾器具有分層溫度結(jié)構(gòu)，所述分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器的中間區(qū)中的顆粒之前燃盡、以及捕集于所述顆粒過(guò)濾器的中間區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒之前燃盡，其中，在再生時(shí)間內(nèi)對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述再生時(shí)間代表完成所述顆粒過(guò)濾器的再生所需時(shí)間的量；
氧化催化劑裝置(“0C”)，所述氧化催化劑裝置位于所述顆粒過(guò)濾器的上游并與所述排氣管道流體連通，其中，選擇性地啟用所述氧化催化劑裝置以引起排氣的氧化；
與所述排氣管道連通的壓力傳感器，其中，所述壓力傳感器檢測(cè)所述顆粒過(guò)濾器的工作狀態(tài)，并且其中，所述壓力傳感器生成指示捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)；與所述排氣管道連通的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的上游，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的下游；以及
控制模塊，所述控制模塊與所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述壓力傳感器、所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器通信，所述控制模塊具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線，所述溫度控制曲線顯示在所述顆粒過(guò)濾器上游的溫度設(shè)定點(diǎn)，在再生期間所述溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量，其中，所述溫度控制曲線至少基于所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)、測(cè)試數(shù)據(jù)、所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)、所述顆粒過(guò)濾器的顆粒氧化速率、流入所述顆粒過(guò)濾器的空氣流量、仍然捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的中間區(qū)中的顆粒、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒、和所述顆粒過(guò)濾器的再生時(shí)間，并且其中，通過(guò)在所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)每個(gè)中對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行監(jiān)測(cè)而生成所述測(cè)試數(shù)據(jù)，所述控制模塊包括
用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述壓力傳感器以獲知捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi) 的顆粒量并且判斷捕集于所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值的控制邏輯；用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)和持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)的控制邏輯；
用于如果捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)所述顆粒閾值并且如果所述第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)顆粒過(guò)濾器過(guò)濾器閾值溫度則啟動(dòng)所述顆粒過(guò)濾器的再生的控制邏輯；
用于使由所述第一溫度傳感器所感測(cè)的溫度與所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)的控制邏輯，其中，能基于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和所述第一溫度傳感器處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)；以及
用于基于所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟仁沟盟鲱w粒過(guò)濾器的任意點(diǎn)不超過(guò)所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料限值的控制邏輯。方案20.如方案19所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)是由董青石材料構(gòu)成?；谙旅娴谋景l(fā)明的詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附圖，將容易地理解本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。


僅通過(guò)舉例，在下面的實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明中其它特征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)將變得顯而易見，該詳細(xì)說(shuō)明參照附圖進(jìn)行。圖I是具有顆粒過(guò)濾器裝置(“PF”)和控制模塊的排氣處理系統(tǒng)的示例圖。圖2是圖I中所示PF的圖示。圖3是存儲(chǔ)在圖I中所示控制模塊的存儲(chǔ)器中的溫度控制曲線的圖示。
具體實(shí)施方式
下面的描述在本質(zhì)上只是示例性的，并非意圖限制本公開、其應(yīng)用或使用。應(yīng)當(dāng)理解的是，在所有附圖中相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示類似或相應(yīng)的部件和特征。本文中使用的術(shù)語(yǔ)“模塊”是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享處理器、專用處理器、或組處理器)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或提供所述功能的其它合適構(gòu)件?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，一個(gè)示例性實(shí)施例涉及排氣處理系統(tǒng)10，該系統(tǒng)是用于減少內(nèi)燃(IC)發(fā)動(dòng)機(jī)12的受管制的排氣成分。本文中所述的排氣處理系統(tǒng)10可以應(yīng)用于使用顆粒過(guò)濾器的各種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。這種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可以包括但不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)、汽油直接噴射系統(tǒng)、和均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。排氣處理系統(tǒng)10通常包括一條或多條排氣管道14、以及一個(gè)或多個(gè)排氣處理裝置。在圖示的實(shí)施例中，排氣處理系統(tǒng)的裝置包括氧化催化劑裝置(“0C”)18和顆粒過(guò)濾器裝置(“PF”)20。正如可以理解的，本公開的排氣處理系統(tǒng)10可以包括一個(gè)或多個(gè)圖I中所示排氣處理裝置的各種組合、和/或其它排氣處理裝置(未圖示)，并且不限于本實(shí)例?！?br> 在圖I中，可以包括數(shù)段的排氣管道14將排氣15從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12輸送到排氣處理系統(tǒng)10的各種排氣處理裝置。氧化催化劑裝置18可包括例如流過(guò)式金屬或陶瓷整體型載體，該載體被包裹在被加熱時(shí)發(fā)生膨脹從而對(duì)載體產(chǎn)生固定和絕緣作用的絕緣墊或其它合適支撐物中。可將載體封裝入具有與排氣管道14流體連通的進(jìn)口和出口的不銹鋼殼或罐中。載體可以包含設(shè)置在該載體上的氧化催化劑化合物。氧化催化劑化合物可以用載體涂層(wash coat)的形式加以涂布，氧化催化劑化合物可包含鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或者其它合適的氧化催化劑、或者其組合。氧化催化劑裝置18可用于處理未燃燒的氣態(tài)和非揮發(fā)性HC及CO，這些物質(zhì)被氧化而形成二氧化碳和水。HC或燃料噴射器40可位于與排氣管道14中的排氣15流體連通的氧化催化劑裝置18的上游。燃料噴射器40與HC供應(yīng)裝置(未圖示)流體連通，并且用于將未燃燒的HC25導(dǎo)入用于輸送到氧化催化劑裝置18的排氣流中。也可在排氣管道14內(nèi)非常靠近HC噴射器40的部位設(shè)置混合器或湍流器44，用以進(jìn)一步幫助HC 25與排氣15的徹底混合從而形成排氣與碳?xì)浠衔锏幕旌衔?。PF 20可設(shè)置在氧化催化劑裝置18的下游。PF 20的作用是從排氣15中過(guò)濾出碳和其它顆粒。在各種實(shí)施例中，可利用陶瓷壁流式整體型過(guò)濾器30來(lái)構(gòu)成PF 20，過(guò)濾器30被包裹在被加熱時(shí)發(fā)生膨脹從而對(duì)過(guò)濾器30起固定和絕緣作用的絕緣墊或其它合適支撐物中?？蓪⑦^(guò)濾器30封裝入殼或罐中，該殼或罐例如為不銹鋼并具有與排氣管道14流體連通的進(jìn)口和出口。在一個(gè)示例性實(shí)施例中，過(guò)濾器30由基于董青石的材料構(gòu)成，然而應(yīng)該理解，也可以使用其它類型的材料。陶瓷壁流式整體型過(guò)濾器30可具有被縱向延伸壁所限定的多個(gè)縱向延伸的通道。所述通道包括一個(gè)子組的具有開放進(jìn)口端和封閉出口端的進(jìn)口通道、以及一個(gè)子組的具有封閉進(jìn)口端和開放出口端的出口通道。經(jīng)過(guò)進(jìn)口通道的進(jìn)口端進(jìn)入過(guò)濾器30的排氣15被迫經(jīng)過(guò)相鄰的縱向延伸壁而移動(dòng)到出口通道。正是通過(guò)此壁流式機(jī)構(gòu)對(duì)排氣15中的碳和其它顆粒進(jìn)行過(guò)濾。過(guò)濾出的顆粒沉積在進(jìn)口通道的縱向延伸壁上并且隨時(shí)間的推移將會(huì)有增大內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12所經(jīng)歷的排氣背壓的影響。應(yīng)理解的是，該陶瓷壁流式整體型過(guò)濾器在本質(zhì)上只是示例性的，并且PF 20可以包括其它過(guò)濾器裝置，例如繞線式或填充式纖維過(guò)濾器(wound or packed fiber filter)、開孔泡沫、燒結(jié)金屬纖維等。由于顆粒物在整體型過(guò)濾器30中的積累所造成的排氣背壓的增大，通常要求對(duì)PF 20定期地進(jìn)行清理或再生。再生涉及到積累的碳和其它顆粒在通常為高溫環(huán)境(>600°C)中的氧化或燃燒。控制模塊50可操作地經(jīng)由一些傳感器連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12和排氣處理系統(tǒng)10并對(duì)它們進(jìn)行監(jiān)測(cè)。具體地，圖I示出了控制模塊50，該控制模塊50與位于排氣管道14內(nèi)的兩個(gè)溫度傳感器52、54、以及背壓傳感器60通信。第一溫度傳感器52位于氧化催化劑裝置18的下游且位于PF 20的上游，第二溫度傳感器54位于第一溫度傳感器52和PF 20的下游。溫度傳感器52、54將各自指示排氣管道14內(nèi)特定位置的溫度的電信號(hào)發(fā)送給控制模塊50。背壓傳感器60位于PF 20的上游，并且生成指示整體型過(guò)濾器30中的碳載荷和顆粒載荷的信號(hào)。應(yīng)當(dāng)指出的是，雖然圖I示出了用于測(cè)定整體型過(guò)濾器30中的碳載荷的背壓傳感器60，但也可利用其它方法來(lái)測(cè)定碳載荷。例如，在一個(gè)替代的實(shí)施例中，可替代地利用壓差傳感器來(lái)測(cè)量經(jīng)過(guò)PF 20前后的壓差。控制模塊50包括控制邏輯，該控制邏輯 用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)背壓傳感器60、第一溫度傳感器52和第二溫度傳感器54。具體地，控制模塊50包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于監(jiān)測(cè)背壓傳感器60以獲知捕集于PF 20的整體型過(guò)濾器30內(nèi)的顆粒量?？刂颇K50還包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)第一溫度傳感器52以獲知第一溫度讀數(shù)并監(jiān)測(cè)第二溫度傳感器54以獲知第二溫度讀數(shù)?？刂颇K50包括用于啟動(dòng)PF 20的再生的控制邏輯。如果捕集于PF 20的整體型過(guò)濾器30內(nèi)的顆粒量超過(guò)指示再生需要的壓力閾值、以及如果來(lái)自第一和第二溫度傳感器52和54的第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)指示再生需要的溫度閾值，則再生發(fā)生。在確定PF 22的背壓以及第一和第二溫度讀數(shù)已經(jīng)達(dá)到相應(yīng)的指示需要對(duì)PF 22進(jìn)行再生的閾值水平時(shí)，控制器50包含這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于將排氣14的溫度升高到適合于整體型過(guò)濾器30中的碳和顆粒物再生的水平。排氣14的升高的溫度是基于圖3中所示的無(wú)限級(jí)溫度控制曲線80，下面將對(duì)溫度控制曲線80進(jìn)行更詳細(xì)的論述。具體地，在一個(gè)實(shí)施例中，控制模塊50與燃料噴射器40通信?？刂颇K50包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于控制由燃料噴射器40噴射入排氣流15中的碳?xì)浠衔锘蛉剂?5的量從而控制排氣15的溫度?？梢韵氲剑谀承┣闆r下可以省略燃料噴射器40，并且控制器50可以包含用于持續(xù)地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)12的工作參數(shù)(例如燃料噴射正時(shí)和量)從而控制排氣15的溫度的控制邏輯?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，圖示的示例性PF 20與排氣15之間成錯(cuò)流(cross flow)。PF 20具有分層溫度，這表示PF 20的溫度從PF 20的中心部62到外表面64逐漸降低。PF 20的分層溫度導(dǎo)致再生期間在整個(gè)PF 20中具有不同的顆粒燃燒速率。在圖示的實(shí)施例中，PF20包括最內(nèi)區(qū)70、中間區(qū)72和最外區(qū)74。類似地，由于PF 20具有分層溫度，因而在再生期間捕集于PF 20的最內(nèi)區(qū)70中的顆粒在捕集于PF 20的最外區(qū)74中的顆粒之前燃盡。分層溫度結(jié)構(gòu)也導(dǎo)致捕集于PF 20的最內(nèi)區(qū)70中的顆粒比捕集于中間區(qū)72中的顆粒更快速地燃盡。捕集于中間區(qū)72中的顆粒比捕集于PF 20的最外區(qū)74中的顆粒更快速地燃盡。例如，在一個(gè)說(shuō)明性實(shí)施例中，在再生期間最內(nèi)區(qū)70的溫度可以約為615°C，中間區(qū)72的溫度可以在約575°C到約600°C之間，最外區(qū)74的溫度可以在約490°C到約550°C之間，然而應(yīng)該理解的是也可采用其它溫度范圍。圖3是存儲(chǔ)在控制模塊50 (示于圖I)的存儲(chǔ)器中的無(wú)限級(jí)溫度控制曲線80的示例性圖示。溫度控制曲線80顯示再生期間在一個(gè)給定的時(shí)間點(diǎn)在PF 20(示于圖I)的上游的溫度設(shè)定點(diǎn)。溫度設(shè)定點(diǎn)是位于溫度控制曲線80上的特定點(diǎn)，溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于在再生期間仍然捕集于PF 20的整體型結(jié)構(gòu)30內(nèi)(示于圖I)的顆粒量。將再生期間仍然被捕集于PF 20的整體型結(jié)構(gòu)30內(nèi)的顆粒量圖示為顆粒曲線82。在PF 20的再生期間仍然被捕集于PF 20的整體型結(jié)構(gòu)30內(nèi)的顆粒量將作為時(shí)間的函數(shù)而減少；這由顆粒曲線82示出?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2和圖3，溫度控制曲線80至少基于PF 20的分層溫度(示于圖2)、以及在再生期間捕集于PF 20內(nèi)的顆粒量。具體地，溫度控制曲線80把PF 20的分層溫度考慮進(jìn)去，因?yàn)镻F 20的溫度從中心部62到外表面64逐漸降低(示于圖2)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，溫度控制曲線80可基于通過(guò)對(duì)PF 20在最內(nèi)區(qū)70、中間區(qū)72和最外區(qū)74每個(gè)中的各種位置進(jìn)行監(jiān)測(cè)所采集的測(cè)試數(shù)據(jù)。
溫度控制曲線80還基于再生期間仍然被捕集于PF 20內(nèi)的顆粒的分層結(jié)構(gòu)。捕集于PF 20中的顆粒量從中心部62到外表面64逐漸減小(示于圖2)。也就是說(shuō)，溫度控制曲線80還基于在最內(nèi)區(qū)70、中間區(qū)72和最外區(qū)74每個(gè)中捕集于PF 20內(nèi)的顆粒量，其中捕集的顆?；赑F 20的特定區(qū)70、72和74而變化。捕集于PF 20內(nèi)的顆粒作為溫度、局部顆粒載荷和氧氣(“02”)濃度的函數(shù)而燃盡。因此，捕集于PF 20的中心部62中的顆粒比捕集于PF 20的外表面64中的顆粒更快速地燃盡。在一個(gè)實(shí)施例中，可基于通過(guò)對(duì)溫度、局部顆粒載荷和氧氣(“02”)濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)所采集的測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)建立PF 20的顆粒燃燒速率的模型?？赏ㄟ^(guò)對(duì)PF 20的最內(nèi)區(qū)70、中間區(qū)72和最外區(qū)74的各種位置的溫度、局部顆粒載荷和氧氣(“02”)濃度進(jìn)行監(jiān)測(cè)而進(jìn)行測(cè)試。溫度控制曲線80也可基于PF 20的再生時(shí)間。再生時(shí)間是PF完全再生所需時(shí)間的量。溫度控制曲線80也可基于PF 20的材料性質(zhì)。具體地，溫度控制曲線80可將構(gòu)成PF 20的整體型過(guò)濾器30的材料的溫度限值考慮進(jìn)去。溫度控制曲線80也可基于捕集于PF 20內(nèi)的顆粒的顆粒氧化速率。顆粒氧化速率至少取決于進(jìn)入PF 20的排氣15 (示于圖
I)的溫度。顆粒氧化是放熱反應(yīng)，該放熱反應(yīng)產(chǎn)生越多的熱則顆粒的氧化就發(fā)生得越快。溫度控制曲線80也可基于流入PF 20的空氣流量。具體地，可利用與控制器50通信的質(zhì)量空氣流量傳感器(未圖示)來(lái)監(jiān)測(cè)空氣流量，其用于確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12的空氣質(zhì)量。在PF 20的再生期間，控制模塊50包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于使由第一溫度傳感器52感測(cè)的溫度與溫度控制曲線80的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)?？苫诓都赑F20(圖I)的整體型過(guò)濾器30內(nèi)的顆粒量和第一溫度傳感器52 (圖I)處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)溫度控制曲線80的溫度設(shè)定點(diǎn)?？刂颇K50還包括這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于基于溫度控制曲線80的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)12 (示于圖I)的多個(gè)工作參數(shù)從而控制排氣15的溫度。因此，在再生期間，當(dāng)由第一溫度傳感器52所顯示溫度上升時(shí)仍然捕集于PF 20內(nèi)的顆粒的量減小?？刂颇K50還包含這樣的控制邏輯，該控制邏輯用于持續(xù)地調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)12(圖I)的多個(gè)工作參數(shù)，使得在再生期間PF 20的任意位置的溫度不超過(guò)材料限值。材料限值代表構(gòu)成PF 20整體型過(guò)濾器30的材料的最大容許溫度。例如，參照?qǐng)D2，如果PF 20的整體型過(guò)濾器30是由基于董青石的材料所構(gòu)成，那么PF 20的最內(nèi)區(qū)70、中間區(qū)72和最外區(qū)74處的溫度通常將不超過(guò)董青石的材料溫度限值。PF 20的顆粒氧化是放熱反應(yīng)，該放熱反應(yīng)產(chǎn)生越多的熱則顆粒氧化就發(fā)生得越快。因此，PF 20內(nèi)的高溫或溫度的快速升高會(huì)導(dǎo)致由于快速顆粒氧化所造成的不希望有的溫度漂移(excursion)。然而，因?yàn)闇囟瓤刂魄€80的溫度設(shè)定點(diǎn)基于PF 20的分層溫度和顆粒載荷而持續(xù)地調(diào)節(jié)或升高，所以發(fā)生這種飄移的概率顯著降低或者幾乎被排除。溫度漂移的降低也將減小PF 20所經(jīng)歷的熱沖擊，這轉(zhuǎn)而減少或顯著地排除PF 20中的過(guò)濾器30的開裂的發(fā)生。減少過(guò)濾器30的開裂的發(fā)生將轉(zhuǎn)而提高PF 20的耐久性和可靠性。此夕卜，因?yàn)闇囟瓤刂魄€80的溫度設(shè)定點(diǎn)基于PF 20的分層溫度和顆粒載荷而持續(xù)地升高，所以PF 20的顆粒氧化速率會(huì)增大。這是因?yàn)镻F 20的再生是在將過(guò)濾器30的材料限值考慮在內(nèi)的最高容許溫度下進(jìn)行的。在最高容許溫度下對(duì)PF 20進(jìn)行再生有助于縮短再生時(shí)間。較短的再生時(shí)間導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)12的燃料效率提高。在再生期間，溫度控制曲線80的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)或升高，使得PF 20的分層溫度不超過(guò)材料限值。具體地，參照?qǐng)D2，PF 20的最內(nèi)區(qū)70、中間區(qū)72和最外區(qū)74各區(qū)內(nèi)的溫度一般不超過(guò)過(guò)濾器30的材料限值。因此，PF 20可由與部分的目前正在使用的·其它類型材料相比較具有較低溫度限值的材料所構(gòu)成。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，諸如董青石的材料可用于以前采用碳化硅(“SiC”)的應(yīng)用中。雖然已參照示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了說(shuō)明，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的是，在不背離本發(fā)明的范圍的情況下，可做出各種變化并且本發(fā)明的各要素可被其等同物所代替。另外，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可做出許多修改以使具體情況或材料適應(yīng)本發(fā)明的教導(dǎo)。因此，意圖是本發(fā)明并不局限于所公開的具體實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落在本申請(qǐng)的范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，包括 排氣管道，所述排氣管道與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成接收來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣； 碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置，所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到所述排氣管道并與所述排氣管道流體連通，其中，能選擇性地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟龋? 顆粒過(guò)濾器(“PF”)裝置，所述顆粒過(guò)濾器裝置與所述排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)和最外區(qū)，在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述顆粒過(guò)濾器具有分層溫度結(jié)構(gòu)，所述分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于所述顆粒過(guò)濾器最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器最外區(qū)中的顆粒之前燃盡； 至少一個(gè)與所述排氣管道連通的傳感器，其中，所述至少一個(gè)傳感器檢測(cè)所述顆粒過(guò)濾器的工作狀態(tài)，并且其中，所述至少一個(gè)傳感器生成指示捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)； 與所述排氣管道連通的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的上游，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的下游；以及 控制模塊，所述控制模塊與所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述至少一個(gè)傳感器、所述第一溫度傳感器、和所述第二溫度傳感器通信，所述控制模塊具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線，所述溫度控制曲線顯示在所述顆粒過(guò)濾器上游的溫度設(shè)定點(diǎn)，在再生期間所述溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于仍然捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量，其中，所述溫度控制曲線至少基于所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒、和捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒，所述控制模塊包括 用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述至少一個(gè)傳感器以獲知捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量并且判斷捕集于所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值的控制邏輯； 用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)并持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)的控制邏輯； 用于如果捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)所述顆粒閾值并且如果所述第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)顆粒過(guò)濾器閾值溫度則啟動(dòng)所述顆粒過(guò)濾器的再生的控制邏輯； 用于使由所述第一溫度傳感器所感測(cè)的溫度與所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)的控制邏輯，其中，能基于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和所述第一溫度傳感器處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)；以及 用于基于所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟鹊目刂七壿嫛?br> 2.如權(quán)利要求I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器包括中間區(qū)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒比捕集于所述中間區(qū)中的顆粒更快速地燃盡，并且其中，捕集于所述中間區(qū)中的顆粒比捕集于所述最外區(qū)中的顆粒更快速地燃盡。
3.如權(quán)利要求2所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線基于測(cè)試數(shù)據(jù)，其中，通過(guò)在所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)每個(gè)中對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行監(jiān)測(cè)而生成所述測(cè)試數(shù)據(jù)。
4.如權(quán)利要求I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)是由董青石材料所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于再生時(shí)間，其中，所述再生時(shí)間代表完成所述顆粒過(guò)濾器的再生所需時(shí)間的量。
6.如權(quán)利要求I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)。
7.如權(quán)利要求I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于所述顆粒過(guò)濾器的顆粒氧化速率。
8.如權(quán)利要求I所述的排氣處理系統(tǒng)，其中，所述溫度控制曲線還基于流入所述顆粒過(guò)濾器的空氣流量。
9.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，包括 排氣管道，所述排氣管道與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成接收來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣； 碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置，所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到所述排氣管道并且與所述排氣管流體連通，其中，能選擇性地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟龋? 顆粒過(guò)濾器(“PF”)裝置，所述顆粒過(guò)濾器裝置與所述排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)、最外區(qū)、以及材料限值，所述材料限值代表所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的最高容許溫度，在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述顆粒過(guò)濾器具有分層溫度結(jié)構(gòu)，所述分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒之前燃盡，其中，在再生時(shí)間內(nèi)對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述再生時(shí)間代表完成所述顆粒過(guò)濾器的再生所需時(shí)間的量； 氧化催化劑裝置(“0C”)，所述氧化催化劑裝置位于所述顆粒過(guò)濾器的上游并與所述排氣管道流體連通，其中，選擇性地啟用所述氧化催化劑裝置以引起排氣的氧化； 壓力傳感器，所述壓力傳感器與所述排氣管道連通，其中，所述壓力傳感器檢測(cè)所述顆粒過(guò)濾器的工作狀態(tài)，并且其中，所述壓力傳感器生成指示捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)； 與所述排氣管道連通的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的上游，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的下游；以及 控制模塊，所述控制模塊與所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述壓力傳感器、所述第一溫度傳感器、和所述第二溫度傳感器通信，所述控制模塊具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線，所述溫度控制曲線顯示在所述顆粒過(guò)濾器上游的溫度設(shè)定點(diǎn)，在再生期間所述溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的剩余顆粒的量，其中，所述溫度控制曲線至少基于所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒、和所述顆粒過(guò)濾器的再生時(shí)間，所述控制模塊包括 用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述壓力傳感器以獲知捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量并且判斷捕集于所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值的控制邏輯；用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)并持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)的控制邏輯； 用于如果捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)所述顆粒閾值并且如果所述第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)顆粒過(guò)濾器閾值溫度則啟動(dòng)所述顆粒過(guò)濾器的再生的控制邏輯； 用于使由所述第一溫度傳感器所感測(cè)的溫度與所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)的控制邏輯，其中，能基于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和所述第一溫度傳感器處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)；以及 用于基于所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟仁沟盟鲱w粒過(guò)濾器的任意點(diǎn)不超過(guò)所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料限值的控制邏輯。
10.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，包括 排氣管道，所述排氣管道與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成接收來(lái)自所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣； 碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置，所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置連接到所述排氣管道并與所述排氣管道流體連通，其中，能選擇性地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟龋? 顆粒過(guò)濾器(“PF”)裝置，所述顆粒過(guò)濾器裝置與所述排氣管道流體連通并且具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)，所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)、以及材料限值，所述材料限值代表所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的最高容許溫度，在所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述顆粒過(guò)濾器具有分層溫度結(jié)構(gòu)，所述分層溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器的中間區(qū)中的顆粒之前燃盡、以及捕集于所述顆粒過(guò)濾器的中間區(qū)中的顆粒在捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒之前燃盡，其中，在再生時(shí)間內(nèi)對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生，所述再生時(shí)間代表完成所述顆粒過(guò)濾器的再生所需時(shí)間的量； 氧化催化劑裝置(“OC”)，所述氧化催化劑裝置位于所述顆粒過(guò)濾器的上游并與所述排氣管道流體連通，其中，選擇性地啟用所述氧化催化劑裝置以引起排氣的氧化； 與所述排氣管道連通的壓力傳感器，其中，所述壓力傳感器檢測(cè)所述顆粒過(guò)濾器的工作狀態(tài)，并且其中，所述壓力傳感器生成指示捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量的信號(hào)； 與所述排氣管道連通的第一溫度傳感器和第二溫度傳感器，其中，所述第一溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的上游，所述第二溫度傳感器設(shè)置在所述顆粒過(guò)濾器的下游；以及控制模塊，所述控制模塊與所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、所述壓力傳感器、所述第一溫度傳感器和所述第二溫度傳感器通信，所述控制模塊具有存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線，所述溫度控制曲線顯示在所述顆粒過(guò)濾器上游的溫度設(shè)定點(diǎn)，在再生期間所述溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地變化從而對(duì)應(yīng)于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量，其中，所 述溫度控制曲線至少基于所述顆粒過(guò)濾器的分層溫度結(jié)構(gòu)、測(cè)試數(shù)據(jù)、所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料性質(zhì)、所述顆粒過(guò)濾器的顆粒氧化速率、流入所述顆粒過(guò)濾器的空氣流量、仍然捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)中的顆粒、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的中間區(qū)中的顆粒、捕集于所述顆粒過(guò)濾器的最外區(qū)中的顆粒、和所述顆粒過(guò)濾器的再生時(shí)間，并且其中，通過(guò)在所述顆粒過(guò)濾器的最內(nèi)區(qū)、中間區(qū)和最外區(qū)每個(gè)中對(duì)所述顆粒過(guò)濾器進(jìn)行監(jiān)測(cè)而生成所述測(cè)試數(shù)據(jù)，所述控制模塊包括 用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述壓力傳感器以獲知捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量并且判斷捕集于所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量是否超過(guò)顆粒閾值的控制邏輯；用于持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第一溫度傳感器以獲知第一溫度讀數(shù)和持續(xù)地監(jiān)測(cè)所述第二溫度傳感器以獲知第二溫度讀數(shù)的控制邏輯； 用于如果捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量超過(guò)所述顆粒閾值并且如果所述第一和第二溫度讀數(shù)超過(guò)顆粒過(guò)濾器過(guò)濾器閾值溫度則啟動(dòng)所述顆粒過(guò)濾器的再生的控制邏輯； 用于使由所述第一溫度傳感器所感測(cè)的溫度與所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)互相關(guān)聯(lián)的控制邏輯，其中，能基于捕集于所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)內(nèi)的顆粒量和所述第一溫度傳感器處的溫度來(lái)調(diào)節(jié)所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)；以及 用于基于所述溫度控制曲線的溫度設(shè)定點(diǎn)持續(xù)地調(diào)節(jié)所述碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置對(duì)碳?xì)浠衔锏妮斔蛷亩刂婆艢鉁囟仁沟盟鲱w粒過(guò)濾器的任意點(diǎn)不超過(guò)所述顆粒過(guò)濾器的所述過(guò)濾器結(jié)構(gòu)的材料限值的控制邏輯。
全文摘要
本發(fā)明涉及分層顆粒過(guò)濾器再生系統(tǒng)，具體提供一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括排氣管道、碳?xì)浠衔锕?yīng)裝置、顆粒過(guò)濾器(“PF”)、至少一個(gè)傳感器、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、和控制模塊。顆粒過(guò)濾器與排氣管道流體連通并具有用于去除排氣中的顆粒的過(guò)濾器結(jié)構(gòu)。過(guò)濾器結(jié)構(gòu)具有最內(nèi)區(qū)和最外區(qū)。在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間選擇性地對(duì)顆粒過(guò)濾器進(jìn)行再生。顆粒過(guò)濾器具有分層的溫度結(jié)構(gòu)，該溫度結(jié)構(gòu)導(dǎo)致在再生期間捕集于顆粒過(guò)濾器最內(nèi)區(qū)中的顆粒在捕集于顆粒過(guò)濾器最外區(qū)中的顆粒之前燃燼?？刂颇K具有存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有無(wú)限級(jí)溫度控制曲線。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102900495SQ20121026067
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者J.李, R.米塔爾, M.V.泰勒, T.小拉羅斯, T.J.索布查克, P.賈辛基維奇, R.J.達(dá) 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司