專(zhuān)利名稱(chēng)：用于監(jiān)控除污染系統(tǒng)的再生的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的領(lǐng)域，具體地涉及柴油機(jī)型內(nèi)燃機(jī)，因?yàn)槠渑懦?樣M立。實(shí)際上，本發(fā)明特別涉及對(duì)微粒過(guò)濾器(FAP)的管理。
它特別應(yīng)用于配備有微粒過(guò)濾器的任何車(chē)輛，同時(shí)也適用于針對(duì)清潔 氮氧化物捕集器(NOx捕集器)或其去硫作用而使用附加噴射器的情況。
背景技術(shù)：
與傳統(tǒng)的氧化催化器相反，這些系統(tǒng)以非連續(xù)、或交替的方式運(yùn)轉(zhuǎn)， 也就是說(shuō)在正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，其捕集污染物從而僅在再生階段期間處理 它們。為了再生，這些過(guò)濾器或捕集器需要特定的燃燒模式，從而保證必 要的熱度和/或濃度。
為了再生樣i粒過(guò)濾器，可以在膨脹階段期間、在高死點(diǎn)(PMH)之后 在內(nèi)燃機(jī)室中進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)延遲噴射，這些噴射是為了增加排氣溫度。 在PMH之后長(zhǎng)時(shí)間噴射的油氣不是在燃燒室中燃燒，而是在排氣管線(xiàn)的 催化部分中燃燒。為了減小污染物排放，實(shí)際上除了 FAP還可以設(shè)置位于 FAP上游的排氣管線(xiàn)中的氧化催化器(DOC)或者直接是FAP內(nèi)的催化 材料(例如鉑)。延遲噴射的HC和CO在這些催化位置上被氧化，這增 加了氣體的溫度。
最后，通過(guò)增加較遠(yuǎn)的后噴射的流量，在發(fā)動(dòng)機(jī)出口處產(chǎn)生較強(qiáng)的HC 和CO排放。還原劑在氧化催化器中反映為有氧氣存在于排氣中，同時(shí)產(chǎn) 生了熱量，這有助于增加微粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度。
因此，微粒過(guò)濾器的再生可以使用由通常位于微粒過(guò)濾器上游的氧化 催化器產(chǎn)生的熱量，以及催化階段的熱量，該催化階段被催化微粒過(guò)濾器覆蓋。后者實(shí)現(xiàn)了未被氧化催化器處理過(guò)的一氧化碳和碳?xì)浠衔锏难趸?功能。當(dāng)催化微粒過(guò)濾器上游不存在氧化催化器時(shí)，其也可以使用通過(guò)催 化孩i粒過(guò)濾器的氧化階段產(chǎn)生的熱量。
有助于再生的不同裝置的激活通常是由發(fā)動(dòng)機(jī)控制計(jì)算機(jī)引導(dǎo)，該計(jì) 算樹(shù)艮據(jù)多個(gè)M (即微粒過(guò)濾器的煙塵負(fù)荷)來(lái)確定再生的時(shí)刻，以及 其持續(xù)時(shí)間和該階段期間的噴射參數(shù)。
然而，為了改進(jìn)再生效率，必須在過(guò)濾器內(nèi)部產(chǎn)生溫度以促進(jìn)煙灰的
氧化(570 - 650"C )，該溫度大于排氣的正常溫度，而不管發(fā)動(dòng)機(jī)的工作 點(diǎn)。同樣，為了優(yōu)化對(duì)污染物整體的處理，必須最好地管理這些捕集器的 儲(chǔ)存和再生階段。這些操作因而需要在再生階段控制微粒過(guò)濾器入口的溫 度以及后噴射所造成的稀釋。
當(dāng)前，微粒儲(chǔ)存單元的再生所需要的熱量是借助于在汽缸膨脹階段過(guò) 程中、或者直接在排氣管線(xiàn)中的額外噴射來(lái)產(chǎn)生的。通常通過(guò)利用PID(比
例，積分，微分)而實(shí)現(xiàn)的氧化催化器出口處的溫度TsDoc的循環(huán)來(lái)執(zhí)行
噴射調(diào)整，所述PID應(yīng)用所計(jì)算的校正來(lái)調(diào)整該溫度。
為了實(shí)現(xiàn)排氣管線(xiàn)的催化階段所實(shí)現(xiàn)的放熱而設(shè)置的兩個(gè)致動(dòng)器對(duì)于 潤(rùn)滑油中的碳?xì)淙剂系南♂寽?zhǔn)則而言并不是等同的。
在汽缸中使用后噴射產(chǎn)生了額外的稀釋成本，而排氣的直接噴射方案 可以在這方面減輕系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)相比后噴射而優(yōu)先選擇排氣管線(xiàn)中的還原劑噴射 來(lái)最大化微粒過(guò)濾器的再生性能，從而限制與使用后噴射有關(guān)的稀釋成本。
為此，其提出根據(jù)壁的溫度值而將所引入的燃料流量用于排氣管線(xiàn)中 的直接噴射和/或燃燒室中的延遲噴射。
優(yōu)選地，排氣管線(xiàn)中的燃料噴射被限制在具有更小負(fù)荷的區(qū)域中以及 具有更大的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的區(qū)域中，并且排氣管線(xiàn)中的噴射燃料的流量被限 制在最大流量，該最大流量使得噴射的燃料不會(huì)在排氣管線(xiàn)中完全被氧化。本發(fā)明還提出一種設(shè)備，包括位于渦輪機(jī)上游的笫一溫度傳感器、氧 化催化器、用于測(cè)量除污染系統(tǒng)入口處的溫度的笫二溫度傳感器、以及用 于確定排氣管線(xiàn)的壁的溫度的裝置。


參考附圖，通過(guò)閱讀下面對(duì)非限制性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的其他特
征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中
-圖1示出了本發(fā)明的應(yīng)用實(shí)例； -圖2示出了按照排氣M的噴射分配； -圖3說(shuō)明了用于確定壁溫度的方法； -圖4是控制的框圖；以及
-圖5針對(duì)三個(gè)壁溫度說(shuō)明了排氣管線(xiàn)中(第五噴射器)的噴射燃料 的量的飽和軌跡。
具體實(shí)施例方式
圖1以非限制性的方式示出了了本發(fā)明對(duì)車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用。其示出 了四缸發(fā)動(dòng)機(jī)l、渴輪機(jī)2和渦輪增壓器壓縮機(jī)3，以及回路EGR及其冷 卻器4。在排氣管線(xiàn)中具有氧化催化器(DOC) 7，其后隨一樣t粒過(guò)濾器 (FAP)8。排氣管燃料噴射器9位于催化器7上游，其稱(chēng)為第五噴射器。 有關(guān)的不同傳感器是在渦輪機(jī)之前的溫度傳感器(Tavt) 11、孩吏粒過(guò)濾器入 口的溫度傳感器(Tefap) l3、微粒過(guò)濾器出口的溫度傳感器(Tesfap) l4、 氧氣探測(cè)器16、以及壓力差傳感器17，或者是相對(duì)壓力傳感器，它們位于 過(guò)濾器上游與空氣之間。最后，該圖示出了發(fā)動(dòng)機(jī)蝶形進(jìn)氣閥8、 EGR閥 19以及用于隔離排氣管線(xiàn)的裝置21。關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)22接收并處理 由所述傳感器發(fā)送的信號(hào)，以及來(lái)自電子消費(fèi)者23、電動(dòng)風(fēng)機(jī)組(groupe mot ventilateur) 25、受控溫度調(diào)節(jié)器26以及大氣壓力和溫度傳感器27、 28的其他信息。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，位于排氣管線(xiàn)中的額外的噴射器，即第五噴射器9，可以位于渦輪機(jī)的上游或下游，這個(gè)位置不會(huì)影響所提出的策略。本發(fā) 明的設(shè)備因而包括下列元件排氣管?chē)娚淦?、位于渦輪機(jī)上游的第一溫
度傳感器ll、氧化催化器8、用于測(cè)量除污染系統(tǒng)入口處的溫度Tefap的第
二溫度傳感器12、除污染系統(tǒng)8以及用于確定排氣管線(xiàn)的壁的溫度Tpan)i 的裝置。根據(jù)本發(fā)明，用于測(cè)量壁的溫度的裝置可以是集成到計(jì)算機(jī)中的 計(jì)算模型或者是壁溫度傳感器(未示出)。最終，除污染系統(tǒng)8可以是微
粒過(guò)濾器或例如氮氧化物捕集器的其他系統(tǒng)，而排氣管?chē)娚淦?可以位于 渦輪才幾的上游或下游。
如上文所述，本發(fā)明提出在安裝于排氣通道中的額外噴射器與后噴射
之間分配燃料的量Qred，這能夠在微粒過(guò)濾器入口處達(dá)到期望的溫度。
確切地說(shuō)，按照排氣管線(xiàn)的壁的溫度Tpan)i的瞬時(shí)值，通過(guò)#*立過(guò)濾
器入口的溫度控制策略所控制的還原劑的量Qred用于首先是額外的噴射器
Q5inj和/或后噴射Qp。i。
本發(fā)明的原理是排氣管?chē)娚淦鞑荒軌蛴糜谡麄€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍。實(shí)際 上，由低排氣流量和低壁溫所表征的區(qū)域不能實(shí)現(xiàn)充分的噴射燃料汽化。 為了安全，可以在由高排氣流量和高壁溫所表征的區(qū)域中優(yōu)選地不使用排 氣管?chē)娚淦?，這是因?yàn)檫€原劑在氧化催化器中停留的時(shí)間對(duì)于實(shí)現(xiàn)還原劑
完全氧化而言非常短。根據(jù)圖2，排氣管線(xiàn)中的燃料噴射因而僅用于特定
的發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍，并且例如限于具有較低負(fù)荷的區(qū)域和具有較高發(fā)動(dòng)機(jī) 負(fù)荷的區(qū)域。
壁溫度可以由傳感器或集成在發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)中的模型根據(jù)不同的參數(shù)
來(lái)計(jì)算。為了確定壁溫度Tpar。i，實(shí)際上可以使用傳感器或例如集成到發(fā)動(dòng) 機(jī)控制計(jì)算機(jī)中的計(jì)算模型，其能夠給出Tpar。i的瞬時(shí)值。這個(gè)溫度隨著 圖3提及的不同參數(shù)的變化而變化，所述參數(shù)包括渦輪壓縮機(jī)的渦輪機(jī)之 前的排氣的溫度Tavt、發(fā)動(dòng)機(jī)的水溫Teau、排氣流量Qech以及(例如在入 口處所測(cè)量的)空氣流量Qair。所述才莫型可以按照發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)而使用所 有這些參數(shù)，或僅使用一部分參數(shù)。
待噴射的燃料量Qred取決于壁的溫度、氧化催化器DOC出口的溫度或FAP入口的溫度Tefap，以及發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)(排氣流量)。燃料量Qred 是借助于集成到發(fā)動(dòng)機(jī)控制計(jì)算機(jī)中的模塊來(lái)計(jì)算的。如圖4所示，這個(gè) 模塊包括待噴射還原劑流量的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)裝置(假設(shè)與致動(dòng)器無(wú)關(guān))、發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速/力偶工作點(diǎn)的圖以及由PID (比例、積分、微分)型校正器根據(jù)微 粒過(guò)濾器入口的溫度測(cè)量值與定值溫度Te。M之差而生成的校正。
取決于壁溫度和穿過(guò)壁的氣體流量的DOC的轉(zhuǎn)換能力限定了第五噴 射器的最大流量，對(duì)于該流量而言排氣的噴射還原劑中的一部分不會(huì)被氧 化。為了考慮這個(gè)約束，本發(fā)明提出噴入排氣管線(xiàn)的燃料流量Q^j限于最
大流量Qinjmax,對(duì)于該最大流量而言所噴射的燃料不會(huì)在該排氣管線(xiàn)中完 全凈皮氧化。確切地說(shuō)，只要噴射流量Q叫小于排氣管線(xiàn)中的最大可完全氧 化流量Q叫max,燃料就被優(yōu)先噴入排氣管線(xiàn)。
圖5針對(duì)不同的壁溫Tpar。u、 Tpar。i2、 Tpar。i3示出了第五噴射器的流量 的高飽和原理。在不能使用該噴射器的兩個(gè)區(qū)域中，如果FAP入口的溫度
控制策略要求DOC中的放熱產(chǎn)物，則允許后噴射。
當(dāng)允許使用第五噴射器時(shí)，其首先變?yōu)轱柡蛷亩粌?yōu)先使用直到飽和，
同時(shí)將所控制的余量轉(zhuǎn)至后噴射
-如果Qred <最大Q5inj，則Q5inj = Qred并且Qpoil = 0
誦如果Qred》最大Q5inj，則Qsir^最大Q5inj并且Qpoi尸Qred —最大Q5inj。 因此，發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的延遲噴射引入了相對(duì)于排氣管線(xiàn)中的可氧化 流量Qinjmax的燃料余量Qp。i。優(yōu)選地，在將通過(guò)過(guò)濾器8的再生而控制的 余量轉(zhuǎn)至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的燃料的延遲噴射之前，發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)22控制
專(zhuān)用于排氣管線(xiàn)9的噴射器中的燃料流量Qred，直到氧化催化器7達(dá)到飽和。
在排氣管?chē)娚浜秃髧娚渫瑫r(shí)激活的情況下，全部噴射燃料為與定值相
交而優(yōu)選地遵循ii^斜度(rampe de progression )，從而避免噴射燃料的 一部分穿過(guò)催化器而沒(méi)發(fā)生反應(yīng)。利用這種噴射條件，穿過(guò)催化器的還原 劑在較高的排氣流量和壁溫的情況下可以,皮氧化的更好。
為了改進(jìn)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)，本發(fā)明提出響應(yīng)于總流量定值的變化來(lái)首先改
9變排氣管?chē)娚涞牧髁?。這樣，后噴射對(duì)于定值的變化是不敏感的。然而， 由于盡可能地減小后噴射造成的稀釋是優(yōu)選的，因此本發(fā)明提出重新建立 平衡(即實(shí)現(xiàn)排氣管線(xiàn)中的可能的最大還原劑流量和發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的最 小流量)以逐漸增加排氣管還原劑流量。
排氣管線(xiàn)中的還原劑噴射策略的模型被并入車(chē)輛的ECU中。該策略 的主要步驟如下
-所述才莫型首先基于圖、針對(duì)所考慮的工作點(diǎn)來(lái)確定待噴射的燃料的
附加量(Qred )。
-對(duì)DOC出口處(或FAP入口處)的溫度的測(cè)量使之能夠校正這個(gè) 還原劑量，從而盡可能地接近于FAP入口處的期望溫度(定值溫度)(Tsdck: =Tefap )
-所述控制接著根據(jù)排氣管特性(Tpar。j和QECH)來(lái)管理在第五噴射 器(Qs叫)與后噴射(Qp。u)之間的附加燃料的分配?？梢灾挥械谖鍑娚?器不運(yùn)轉(zhuǎn)，或者是只有延遲噴射不運(yùn)轉(zhuǎn)。
最后應(yīng)當(dāng)指出，用于計(jì)算壁溫的模型的準(zhǔn)確度會(huì)限制對(duì)所提出策略的 使用。實(shí)際上，能夠在負(fù)荷轉(zhuǎn)速范圍上盡可能多地使用附加噴射是很重要 的，而當(dāng)壁溫過(guò)低時(shí)不使用附加噴射也同樣重要。Tp目i的值的容限將直接 影響可達(dá)到的轉(zhuǎn)il/負(fù)荷范圍。
權(quán)利要求
1. 一種用于控制除污染系統(tǒng)的再生的方法，所述除污染系統(tǒng)包括氧化催化器和過(guò)濾器(8)，該方法在于根據(jù)所述系統(tǒng)的入口處的溫度、通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的一些燃燒室中的燃料的延遲噴射和/或通過(guò)在所述過(guò)濾器上游的排氣管線(xiàn)中由專(zhuān)用于所述排氣管線(xiàn)的噴射器(9)所進(jìn)行的直接噴射而將燃料引入排氣中，其特征在于，所引入的燃料的流量(Qred)按照所述排氣管線(xiàn)的壁的溫度(Tparoi)的值而用于所述排氣管線(xiàn)中的直接噴射和/或一些燃燒室中的延遲噴射。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，燃料至所 述排氣管線(xiàn)中的噴射僅用于特定的發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法，其特征在于，燃料至所 述排氣管線(xiàn)中的噴射限于具有較低負(fù)荷的區(qū)域和具有較高發(fā)動(dòng)機(jī) 負(fù)荷的區(qū)域。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的控制方法，其特征在于，所述壁的溫度是由傳感器確定的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l、 2或3所述的控制方法，其特征在于，所述壁的溫度(Tpar。i)是由集成到發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)算機(jī)中的模型根據(jù)參數(shù)來(lái)確定的，所述參數(shù)包括渦輪壓縮機(jī)的渦輪機(jī)之前的排氣的溫度(Tavt)、水的溫度(Teau)、排氣的流量(Qeeh)和空氣流量 (Qair)。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，噴入所述排氣管線(xiàn)的燃料的流量(Qinj)限于最大流量(Qinjmax),對(duì)于 該最大流量而言所噴射的燃料不會(huì)在該排氣管線(xiàn)中被氧化催化器 完全氧化。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，只要所 噴射的流量(Qinj)小于所述排氣管線(xiàn)中的最大可完全氧化流量(Qinjraax)，所述燃料就首先被噴入該排氣管線(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制方法，其特征在于，相對(duì)于所 述排氣管線(xiàn)中的可氧化流量(Qinjmax)的燃料余量(QpQi)是由發(fā) 動(dòng)機(jī)燃燒室中的延遲噴射所引入的。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，燃料的 總流量(Qred)針對(duì)每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)、通過(guò)取決于所述過(guò)濾器的 入口的溫度(Tefap)與再生定值溫度(Te。ns)之差的因子而被校 正。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在將由 所述過(guò)濾器的再生所控制的余量轉(zhuǎn)至發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室中的燃料的延 遲噴射之前，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)算機(jī)(22)控制專(zhuān)用于所述排氣管 線(xiàn)的噴射器中的燃料流量(Qred)直到氧化催化器(7)飽和。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制方法，其特征在于，排氣管 噴射器的流量首先響應(yīng)于總流量定值的變化而變化。
12. 根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，所迷除 污染系統(tǒng)(8)是微粒過(guò)濾器。
13. —種用于實(shí)施根據(jù)前述權(quán)利要求之一的方法的設(shè)備，其特 征在于，包括專(zhuān)用于排氣管的噴射器(9)、位于渦輪壓縮機(jī)的渦 輪機(jī)上游的第一溫度傳感器(11)、氧化催化器(8)、用于測(cè)量 除污染系統(tǒng)的入口的溫度(Tefap)的第二溫度傳感器(12)、除 污染系統(tǒng)(8)以及用于確定排氣管線(xiàn)的壁的溫度(Tpar。j)的裝置。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述壁 溫度裝置是集成到計(jì)算機(jī)(22)中的計(jì)算模型。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的控制設(shè)備，其特征在于，所 述燃料噴射器(9)被放置在渦輪壓縮機(jī)的渦輪機(jī)(2)的上游。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的控制設(shè)備，其特征在于，所 述燃料噴射器(9)被放置在渦輪壓縮機(jī)的渦輪機(jī)(2)的下游。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13至16之一所述的控制設(shè)備，其特征在于，所述第一溫度傳感器(11)被放置在渦輪壓縮機(jī)的渦輪機(jī)(2)的 上游。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13至17之一所述的控制設(shè)備，其特征在于， 其包括位于所述除污染系統(tǒng)的出口 (Tsfap)的第四溫度傳感器(14)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13至17之一所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述除污染系統(tǒng)(8)是微粒過(guò)濾器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求13至17之一所述的控制設(shè)備，其特征在于， 所述除污染系統(tǒng)(8)是氮氧化物捕集器。
全文摘要
一種用于監(jiān)控除污染系統(tǒng)(8)的再生的方法，在于根據(jù)系統(tǒng)的入口溫度、通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的一些燃燒室中的燃料延遲噴射和/或過(guò)濾器上游的排氣系統(tǒng)中的直接噴射而將燃料引入排氣，其特征在于，所引入的燃料流量(Q_red)按照排氣系統(tǒng)的壁的溫度(T_paroi)的值而用于排氣系統(tǒng)中的直接噴射和/或燃燒室中的延遲噴射。
文檔編號(hào)F02D41/02GK101443534SQ200780017600
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2007年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月14日
發(fā)明者F·利龐, J-M·杜克洛, M·瓦扎尼-沙赫迪 申請(qǐng)人:雷諾股份公司