專利名稱：用于廢氣處理系統(tǒng)內(nèi)的溫度偏移的控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例實(shí)施例涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)，更具體地涉及一種在廢氣微粒過濾器的再生過程中減小溫度偏移的方法。
背景技術(shù)：
從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣是有不同成分形成的混合物，該混合物可包含諸如一氧化碳(“CO”)、未燃燒的碳?xì)浠衔?“HC”)和氮氧化物(“NOx”)的氣態(tài)排放物以及構(gòu)成微粒物質(zhì)(“PM”)的凝聚相材料(液體和固體)。通常置于催化劑載體或基板上的催化劑合成物被設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣系統(tǒng)中，用以將一部分或所有的這些廢氣構(gòu)成轉(zhuǎn)化成未被規(guī)則限制的廢氣成分。在廢氣處理技術(shù)的領(lǐng)域中，存在已證實(shí)對于從廢氣中移除微粒物質(zhì)有效的多個(gè)已 結(jié)金屬纖維等。陶瓷蜂窩壁流動(dòng)過濾器在汽車應(yīng)用中被廣泛采用。通常，微粒過濾器被置于廢氣處理系統(tǒng)內(nèi)用以從廢氣中過濾微粒。隨著時(shí)間經(jīng)過，微粒過濾器可能變滿，需要清潔或“再生”來移除所收集的微粒。在車輛應(yīng)用中微粒過濾器的再生通常是自動(dòng)的，并由發(fā)動(dòng)機(jī)或其他的控制器基于由發(fā)動(dòng)機(jī)和廢氣系統(tǒng)傳感器產(chǎn)生的信號(hào)來控制。再生事件包含將微粒過濾器的溫度升高到通常在600°C的范圍內(nèi)的值，從而燃燒所積聚的微粒，并由此使過濾處理能夠繼續(xù)。存在與廢氣過濾器再生有關(guān)的某些控制問題。在再生過程中可能發(fā)生降至怠速狀況，當(dāng)以中速至高速運(yùn)轉(zhuǎn)的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)突然減慢到低速或怠速速度時(shí)會(huì)發(fā)生降至怠速狀況。該狀況可能導(dǎo)致流經(jīng)正再生的過濾器的廢氣流速的突然下降。當(dāng)流經(jīng)正再生的過濾器的廢氣突然減少時(shí)，由所積聚的微粒的氧化產(chǎn)生的熱將積聚于微粒過濾器中(即，廢氣流速不足以從正氧化的微粒中除去熱量)，并可能導(dǎo)致可損壞過濾器基板的溫度偏移。因此，期望提供一種用于控制在微粒過濾器再生事件過程中在降至怠速狀況下的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的期間可能發(fā)生的溫度偏移的設(shè)備和方法。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的示例實(shí)施例中，用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)包括廢氣導(dǎo)管，所述廢氣導(dǎo)管與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)處于流體連通并被配置為從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣；以及微粒過濾組件，所述微粒過濾組件與廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為接收流經(jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣。微粒過濾組件包括電加熱催化劑；微粒過濾器，所述微粒過濾器設(shè)置在電加熱催化劑的下游用以從廢氣中移除微粒物質(zhì)；碳?xì)浠衔飮娚淦鳎鎏細(xì)浠衔飮娚淦髟陔娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞搅鹘?jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣中；空氣泵，所述空氣泵在電加熱催化劑的上游與廢氣導(dǎo)管處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到廢氣導(dǎo)管以增大流經(jīng)微粒過濾器中的體積氣體流速，并減小微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及控制器，所述控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作碳?xì)浠衔飮娚淦?、電加熱催化劑以及空氣泵。在本發(fā)明的另一示例實(shí)施例中，提出了用于再生內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣系統(tǒng)中的微粒過濾組件的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)具有廢氣導(dǎo)管，所述廢氣導(dǎo)管與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)處于流體連通并被配置為從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣；以及微粒過濾組件，所述微粒過濾組件與廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為接收流經(jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣，微粒過濾組件包括電加熱催化劑；催化劑轉(zhuǎn)化器，所述催化劑轉(zhuǎn)化器被設(shè)置在電加熱催化劑的下游；微粒過濾器，所述微粒過濾器設(shè)置在催化劑轉(zhuǎn)化器的下游用以從廢氣中移除微粒物質(zhì)；碳?xì)浠衔飮娚淦?，所述碳?xì)浠衔飮娚淦髟陔娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞搅鹘?jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣中；空氣泵，所述空氣泵在電加熱催化劑的上游與廢氣導(dǎo)管處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到廢氣導(dǎo)管以增大流經(jīng)微粒過濾器中的體積氣體流速，并減小微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及控制器，所述控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及在微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作碳?xì)浠?物噴射器、電加熱催化劑以及空氣泵，所述方法包括將電加熱催化劑加熱到碳?xì)浠衔镅趸瘻囟?；使碳?xì)浠衔飮娚淦鞴ぷ鲝亩鴮⑦^量的碳?xì)浠衔飮娚涞綇U氣中；在電加熱催化劑中氧化過量的碳?xì)浠衔飶亩箯U氣的溫度升高并使微粒過濾器中的微粒氧化；監(jiān)視廢氣流速；監(jiān)視微粒過濾器的溫度；以及當(dāng)流經(jīng)微粒過濾器的廢氣流速低于預(yù)定流速閾值或微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值、或者流經(jīng)微粒過濾器的廢氣流速低于預(yù)定流速閾值且微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值時(shí)，使電加熱催化劑和碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹箍諝獗霉ぷ?。本發(fā)明還提供了如下方案
方案I. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)，包括
廢氣導(dǎo)管，所述廢氣導(dǎo)管與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)處于流體連通并被配置為從所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣；以及
微粒過濾器組件，所述微粒過濾器組件與所述廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為接收流經(jīng)所述廢氣導(dǎo)管的廢氣，所述微粒過濾器組件包括
電加熱催化劑；
微粒過濾器，所述微粒過濾器設(shè)置在所述電加熱催化劑的下游用以從廢氣中移除微粒物質(zhì)；
碳?xì)浠衔飮娚淦?，所述碳?xì)浠衔飮娚淦髟谒鲭娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c所述廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞搅鹘?jīng)所述廢氣導(dǎo)管的廢氣中；空氣泵，所述空氣泵在所述電加熱催化劑的上游與所述廢氣導(dǎo)管處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到所述廢氣導(dǎo)管以增大流經(jīng)所述微粒過濾器的體積氣體流速，并減小所述微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及
控制器，所述控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及在所述微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作所述碳?xì)浠衔飮娚淦?、所述電加熱催化劑以及所述空氣泵。方?.如方案I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為通過將所述電加熱催化劑加熱到碳?xì)浠衔镅趸瘻囟炔⑹顾鎏細(xì)浠衔飮娚淦鞴ぷ?，來開始所述微粒過濾器的再生。方案3.如方案2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為通過在流經(jīng)所述微粒過濾器的廢氣流速下降到低于預(yù)定流速閾值時(shí)使所述電加熱催化劑和所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹顾隹諝獗霉ぷ?，來限制所述微粒過濾器中的再生溫度。方案4.如方案3所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定流速閾值接近發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)。方案5.如方案2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為通過在所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值時(shí)使所述電加熱催化劑和所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹顾隹諝獗霉ぷ?，來限制所述微粒過濾器中的再生溫度。方案6.如方案5所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定閾值溫度高于約550。。。方案7.如方案3所述的廢氣處理系統(tǒng)，還包括流速傳感器，所述流速傳感器所述廢氣導(dǎo)管中的廢氣處于流體連通，并與所述控制器處于信號(hào)通訊，從而產(chǎn)生表示所述廢氣導(dǎo)管中的流速的信號(hào)。 方案8.如方案5所述的廢氣處理系統(tǒng)，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器所述微粒過濾器組件中的廢氣處于流體連通，并與所述控制器處于信號(hào)通訊，從而產(chǎn)生表示所述微粒過濾器組件中的溫度的信號(hào)。方案9. 一種用于再生內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣系統(tǒng)中的微粒過濾器組件的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)具有廢氣導(dǎo)管，所述廢氣導(dǎo)管與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)處于流體連通并被配置為從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣；以及微粒過濾器組件，所述微粒過濾器組件與廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為接收流經(jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣，微粒過濾器組件包括電加熱催化劑；催化劑轉(zhuǎn)化器，所述催化劑轉(zhuǎn)化器被設(shè)置在電加熱催化劑的下游；微粒過濾器，所述微粒過濾器設(shè)置在催化轉(zhuǎn)化器的下游用以從廢氣中移除微粒材料；碳?xì)浠衔飮娚淦?，所述碳?xì)浠衔飮娚淦髟陔娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞搅鹘?jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣中；空氣泵，所述空氣泵在電加熱催化劑的上游與廢氣導(dǎo)管處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到廢氣導(dǎo)管以增大流經(jīng)微粒過濾器中的體積氣體流速，并減小微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及控制器，所述控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及在微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作碳?xì)浠衔飮娚淦?、電加熱催化劑以及空氣泵?br> 所述方法包括
將所述電加熱催化劑加熱到碳?xì)浠衔镅趸瘻囟龋?br> 使所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞴ぷ鲝亩鴮⑦^量的碳?xì)浠衔飩鬟f到廢氣中；
在所述電加熱催化劑中氧化過量的碳?xì)浠衔飶亩箯U氣的溫度升高并使所述微粒過濾器中的微粒氧化；
監(jiān)視廢氣流速；
監(jiān)視所述微粒過濾器的溫度；以及
當(dāng)流經(jīng)所述微粒過濾器的廢氣流速降低到低于預(yù)定流速閾值或所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值、或者流經(jīng)所述微粒過濾器的廢氣流速降低到低于預(yù)定流速閾值且所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值時(shí)，使所述電加熱催化劑和所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹顾隹諝獗霉ぷ鳌７桨?0.如方案9所述的用于再生微粒過濾器組件的方法，其特征在于，所述預(yù)定流速閾值是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)。方案11.如方案9所述的用于再生微粒過濾器組件的方法，其特征在于，所述預(yù)定溫度閾值高于約550°C。通過下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述的特征、優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)將易于理解。


其他的目的、特征、優(yōu)點(diǎn)以及細(xì)節(jié)僅以示例的方式在下面的實(shí)施例的詳細(xì)描述中給出，參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在附圖中
圖I是將本發(fā)明的多個(gè)方面具體化的用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)的示例圖；以及 圖2是將本發(fā)明的多個(gè)方面具體化的控制方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述本身僅作為示例，而不旨在限制本發(fā)明及其應(yīng)用或使用。應(yīng)該理解的是，在所有的附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件和特征。現(xiàn)參照圖1，本發(fā)明的示例實(shí)施例涉及用于減少內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的規(guī)定的廢氣構(gòu)成的廢氣處理系統(tǒng)，標(biāo)記為10?？梢灶A(yù)見到，本文描述的發(fā)明可以在采用廢氣微粒過濾器的各種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)施。這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括但不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油直接噴射系統(tǒng)、以及均質(zhì)充氣壓燃點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。廢氣處理系統(tǒng)10包括廢氣導(dǎo)管14，廢氣導(dǎo)管14可包括多個(gè)管段，廢氣導(dǎo)管14與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12流體連通，并被配置為從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12接收廢氣16并將廢氣16從發(fā)動(dòng)機(jī)12輸送到廢氣處理系統(tǒng)10的各廢氣處理裝置。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，一個(gè)廢氣處理裝置可包括具有設(shè)置在其上的氧化催化劑化合物18A的氧化催化劑裝置(“0C”)18，氧化催化劑化合物18A被配置為促使導(dǎo)致可升高廢氣16的溫度的放熱反應(yīng)的諸如一氧化碳(“CO”)的某些廢氣構(gòu)成和過量的碳?xì)浠衔?“HC”)氧化。氧化催化劑裝置18可包括被容納在隔熱和固定材料中的流通型金屬或陶瓷整塊基板20，隔熱和固定材料則被封裝在剛性殼體或筒體中。筒體19包括與廢氣導(dǎo)管14處于流體連通的入口和出口。氧化催化劑化合物18A可被實(shí)施為涂覆涂層，并可包含鉬族金屬，例如，鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其他的適合的氧化催化劑或它們的組合物。在示例實(shí)施例中，選擇性催化還原裝置(“SCR”)26可被設(shè)置在氧化催化劑裝置18的下游。以與氧化催化裝置18類似的方式，SCR26可還包括被容納在隔熱和固定材料(圖未示)中的流通型陶瓷或金屬整塊基板28，隔熱和固定材料則被封裝在剛性殼體或筒體27中。筒體27包括與廢氣導(dǎo)管14處于流體連通的入口和出口?；?8具有涂覆于其上的SCR催化劑合成物26A。SCR催化劑合成物26A優(yōu)選地包含沸石以及一個(gè)或多個(gè)基本金屬成分，例如，鐵(“Fe”)、鈷(“Co”)、銅(“Cu”)或釩(“V”)，它們可在存在氨基還原劑的情況下有效地用于轉(zhuǎn)化廢氣16中的氮氧化物(“NOx”)構(gòu)成。S卩，SCR26選擇性地吸收氨基還原劑并減少流經(jīng)SCR26的NOx。氨基還原劑23經(jīng)由還原劑供應(yīng)系統(tǒng)21被導(dǎo)入到廢氣處理系統(tǒng)10中，還原劑供應(yīng)系統(tǒng)21與廢氣導(dǎo)管14連接并處于流體連通。在示例實(shí)施例中，還原劑供應(yīng)系統(tǒng)21包括設(shè)置成在選擇性催化還原裝置(“SCR”)26的上游與廢氣導(dǎo)管14處于流體連通的還原劑噴射器22。還原劑噴射器22被配置為將氨基還原劑23周期性和選擇性地噴射到氧化催化劑裝置(“0C”)18與選擇性催化還原裝置(“SCR”)26之間的廢氣16中?？梢允褂脤被€原劑23輸送到廢氣16的其他的適合的方法。氨基還原劑23從還原劑供應(yīng)罐25經(jīng)由導(dǎo)管17被供應(yīng)。還原劑可為氣體、液體或水尿素溶液的形式，并可與還原噴射器22中的空氣混合，從而輔助所噴射的還原劑噴霧分散到廢氣16中?；旌掀骰蛲牧髌?4可緊靠噴射器22設(shè)置在廢氣導(dǎo)管14內(nèi)，從而進(jìn)一步輔助還原劑23與廢氣16的徹底混合。在示例實(shí)施例中，廢氣處理系統(tǒng)10還包括具有微粒過濾器組件35(將在下面描述)和空氣泵30的微粒過濾器系統(tǒng)50?？諝獗?0與廢氣導(dǎo)管14處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到廢氣處理系統(tǒng)10。如圖I進(jìn)一步所示，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方式，微粒過濾器組件35與廢氣導(dǎo)管14處于流體連通，并被配置為接收廢氣16。微粒過濾器組件35包括設(shè)置在微粒過濾器33的上游的電加熱催化劑(EHC) 32。在示例實(shí)施例中，電加熱催化劑(EHC) 32 和微粒過濾器33被一起封裝在剛性殼體或筒體31中。筒體31包括與廢氣導(dǎo)管14處于流體連通的入口和出口。微粒過濾器33可被構(gòu)造為使用陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34，在該廢氣過濾器基板中，流入微粒過濾器33的廢氣16被迫使經(jīng)多孔的鄰接延伸的壁遷移。正是通過這種機(jī)構(gòu)，廢氣16被過濾出碳和其他的微粒。過濾出的微粒被置于微粒過濾器33中，隨著時(shí)間流逝將產(chǎn)生增大由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12承受的廢氣背壓的效果?？深A(yù)見到的是，陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34本身僅是示例，微粒過濾器33可包括其他的過濾器裝置，例如，被纏繞的或封裝的纖維過濾器、開孔泡沫、燒結(jié)金屬纖維等。在示例實(shí)施例中，上述的由微粒物質(zhì)的積聚引起的廢氣背壓的增大需要周期性地清潔或再生微粒過濾器33的廢氣過濾器基板34。再生包括在通常為高溫(大約350°C至大約600°C)環(huán)境中的所積聚的碳或其他的微粒的氧化或燃燒。電加熱的催化劑(EHC) 32可包括金屬基板36，一種或多種氧化催化劑成分36A被涂覆于金屬基板36。電壓經(jīng)由EHC32的電極38傳遞而開始EHC加熱模式，電流流經(jīng)金屬基板36從而實(shí)現(xiàn)金屬基板的快速加熱。金屬基板36和所涂覆的一種或多種氧化催化劑成分36A的溫度升高至催化劑成分能夠使廢氣16中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)開始氧化的溫度(即，碳?xì)溲趸餃囟?。由于由氧化反應(yīng)產(chǎn)生的熱以及流經(jīng)金屬基板36的電流，流經(jīng)電加熱催化劑(EHC) 32的廢氣16的溫度升高。隨后，被加熱的廢氣16流出電加熱的催化劑(EHC) 32并流入微粒過濾器33中。氧化催化劑化合物33A還可作為封閉涂層被涂覆到微粒過濾器33，并可包含鉬族金屬，例如，鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其他的適合的氧化催化劑或它們的組合物。通常，通過將廢氣溫度升至足以使引起被攜帶入其中的微粒物質(zhì)氧化的微粒氧化溫度(大約350°C至大約600°C)，使微粒過濾器33再生。再生事件的發(fā)生通常經(jīng)由下述動(dòng)作而開始一旦通過如上所述的電壓施加將電加熱催化劑(EHC) 32的溫度升高到催化劑成分能夠使廢氣16中的一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)開始氧化的溫度，就經(jīng)由設(shè)置在電加熱的催化劑(EHC) 32的上游的碳?xì)浠衔飮娚淦?2噴射過量的碳?xì)浠衔?0 (例如燃料)。碳?xì)浠衔飮娚淦?2經(jīng)由導(dǎo)管46與燃料供應(yīng)罐44中的HC源40處于流體連通，碳?xì)浠衔飮娚淦?2被配置為將過量的碳?xì)浠衔?0導(dǎo)入電加熱的催化劑(EHC)32的上游的廢氣流16中。諸如車輛控制器48的控制器可操作地連接到廢氣處理系統(tǒng)10，并經(jīng)由與多個(gè)傳感器的信號(hào)通訊監(jiān)測廢氣處理系統(tǒng)10。如本文所使用的，術(shù)語“控制器”可包括專用集成電路(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、專用處理器或處理器組)和內(nèi)存、組合邏輯電路、和/或提供所期望的功能的其他適合的部件。在示例實(shí)施例中，設(shè)置在微粒過濾器33的上游的背壓傳感器52產(chǎn)生表示陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34中的碳和微粒裝載的信號(hào)。當(dāng)背壓達(dá)到表示需要清潔或再生微粒過濾器33的預(yù)定值被確定時(shí)，控制器48使電加熱催化劑(EHC)32開始EHC加熱模式，當(dāng)達(dá)到所選擇的氧化溫度時(shí)，控制器48使碳?xì)浠衔飮娚淦?2開始將過量的碳?xì)浠衔?0供應(yīng)到廢氣16，如上所述。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器53和廢氣流傳感器54可與控制器48進(jìn)行信號(hào)通訊，并允許控制器調(diào)節(jié)電加熱催化劑(EHC) 32的溫度和所噴射的碳?xì)浠衔?0的量，由此控制微粒過濾組件35的陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34的溫度，并管理在其中的熱駐留時(shí)間來防止溫度偏移超過可能損壞基板或置于基板上的催化劑化合物的預(yù)定溫度閾值(例如，>550°C)ο
在示例實(shí)施例中，在微粒過濾組件35的陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34的再生過程中，如果內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12達(dá)到預(yù)定的流速閾值，例如，接近或達(dá)到怠速的運(yùn)轉(zhuǎn)速度(降至怠速狀態(tài))，則控制器48將使碳?xì)浠衔飮娚淦?2和電加熱催化劑(EHC) 32不工作，并將促使空氣泵30將空氣供應(yīng)到廢氣處理系統(tǒng)10，由此維持流經(jīng)微粒過濾組件35的足夠的體積氣體流動(dòng)，從而減少其中的熱駐留時(shí)間并將來自電加熱催化劑(EHC) 32的供應(yīng)熱和來自陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34中的燃燒微粒物質(zhì)的氧化熱轉(zhuǎn)移通過并離開微粒過濾器33 ;由此防止由來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)12的低廢氣流動(dòng)引起的溫度偏移。當(dāng)來自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣16的流速恢復(fù)至足以防止微粒過濾器33內(nèi)的溫度偏移的值時(shí)，控制器48可使空氣泵30不工作，并且恢復(fù)微粒過濾器33的再生。圖2是示出將本發(fā)明的多個(gè)方面具體化的控制方法的流程圖。如圖2所示，在步驟100，當(dāng)背壓達(dá)到表示需要清潔或再生微粒過濾器33的陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34的預(yù)定值被確定時(shí)，使微粒過濾器33的再生事件開始。在步驟102，控制器48使電加熱催化劑(EHC) 32開始EHC加熱事件并將裝置的溫度加熱到碳?xì)浠衔颒C氧化溫度。一旦在電加熱催化劑(EHC)32中在步驟104中達(dá)到碳?xì)浠衔餃囟龋诓襟E106中，控制器使碳?xì)浠衔飮娚淦?2工作從而將過量的碳?xì)浠衔?0噴射到廢氣16中以進(jìn)行電加熱催化劑(EHC) 32中的氧化，隨后微粒過濾器33的陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34內(nèi)的微粒物質(zhì)被氧化。該處理從步驟106持續(xù)到步驟108，在步驟108中，微粒過濾器33的陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34的溫度被確定。該處理從步驟108繼續(xù)進(jìn)行至步驟110，在步驟110中，微粒過濾器中的廢氣流速被確定。根據(jù)本發(fā)明的示例實(shí)施例，當(dāng)在步驟108中微粒過濾器的溫度被確定為大于約550°C的預(yù)定溫度閾值時(shí)，或者在步驟110中廢氣流速被確定為處于預(yù)定流速閾值，例如達(dá)到或接近怠速狀態(tài)時(shí)，或者上述兩者時(shí)，處理持續(xù)到步驟125，在步驟125中，控制器使碳?xì)浠衔飮娚淦骱碗娂訜岽呋瘎?EHC)32不工作，并使空氣泵30工作從而將空氣輸入到廢氣處理系統(tǒng)10來增大氣體的體積流動(dòng)，由此熱轉(zhuǎn)移通過微粒過濾器35。在步驟135，如果微粒過濾器的溫度小于等于預(yù)定的溫度閾值并且廢氣流速大于預(yù)定的流速閾值，則在步驟145使空氣泵30不工作并且恢復(fù)微粒過濾器的正常再生。如果在步驟112中背壓達(dá)到表示清潔或再生陶瓷壁流型整塊廢氣過濾器基板34的預(yù)定值被確定時(shí)，則在步驟114中控制器將使碳?xì)浠衔飮娚淦?2和電加熱催化劑(EHC) 32不工作。本發(fā)明通過利用較低的廢氣溫度和由空氣泵的使用產(chǎn)生的較高的氣體流動(dòng)進(jìn)行抑制，實(shí)現(xiàn)了減小廢氣微粒過濾器的再生過程中的熱偏移的優(yōu)點(diǎn)。盡管參照示例實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解的是，可在不背離本發(fā)明的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改并可以用等效物替換多個(gè)構(gòu)件。另外，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可以進(jìn)行許多改進(jìn)以使特定的情況或材料適合根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)。因 此，本發(fā)明不限于所披露的實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)施例，本發(fā)明包括落入本申請的范圍內(nèi)的所有的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)，包括 廢氣導(dǎo)管，所述廢氣導(dǎo)管與所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)處于流體連通并被配置為從所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣；以及 微粒過濾器組件，所述微粒過濾器組件與所述廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為接收流經(jīng)所述廢氣導(dǎo)管的廢氣，所述微粒過濾器組件包括電加熱催化劑；微粒過濾器，所述微粒過濾器設(shè)置在所述電加熱催化劑的下游用以從廢氣中移除微粒物質(zhì)； 碳?xì)浠衔飮娚淦鳎鎏細(xì)浠衔飮娚淦髟谒鲭娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c所述廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞搅鹘?jīng)所述廢氣導(dǎo)管的廢氣中； 空氣泵，所述空氣泵在所述電加熱催化劑的上游與所述廢氣導(dǎo)管處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到所述廢氣導(dǎo)管以增大流經(jīng)所述微粒過濾器的體積氣體流速，并減小所述微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及 控制器，所述控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及在所述微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作所述碳?xì)浠衔飮娚淦鳌⑺鲭娂訜岽呋瘎┮约八隹諝獗谩?br> 2.如權(quán)利要求I所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為通過將所述電加熱催化劑加熱到碳?xì)浠衔镅趸瘻囟炔⑹顾鎏細(xì)浠衔飮娚淦鞴ぷ?，來開始所述微粒過濾器的再生。
3.如權(quán)利要求2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為通過在流經(jīng)所述微粒過濾器的廢氣流速下降到低于預(yù)定流速閾值時(shí)使所述電加熱催化劑和所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹顾隹諝獗霉ぷ?，來限制所述微粒過濾器中的再生溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定流速閾值接近發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求2所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器被配置為通過在所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值時(shí)使所述電加熱催化劑和所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹顾隹諝獗霉ぷ?，來限制所述微粒過濾器中的再生溫度。
6.如權(quán)利要求5所述的廢氣處理系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定閾值溫度高于約550°C。
7.如權(quán)利要求3所述的廢氣處理系統(tǒng)，還包括流速傳感器，所述流速傳感器所述廢氣導(dǎo)管中的廢氣處于流體連通，并與所述控制器處于信號(hào)通訊，從而產(chǎn)生表示所述廢氣導(dǎo)管中的流速的信號(hào)。
8.如權(quán)利要求5所述的廢氣處理系統(tǒng)，還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器所述微粒過濾器組件中的廢氣處于流體連通，并與所述控制器處于信號(hào)通訊，從而產(chǎn)生表示所述微粒過濾器組件中的溫度的信號(hào)。
9.一種用于再生內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣系統(tǒng)中的微粒過濾器組件的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)具有廢氣導(dǎo)管，所述廢氣導(dǎo)管與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)處于流體連通并被配置為從內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣；以及微粒過濾器組件，所述微粒過濾器組件與廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為接收流經(jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣，微粒過濾器組件包括電加熱催化劑；催化劑轉(zhuǎn)化器，所述催化劑轉(zhuǎn)化器被設(shè)置在電加熱催化劑的下游；微粒過濾器，所述微粒過濾器設(shè)置在催化轉(zhuǎn)化器的下游用以從廢氣中移除微粒材料；碳?xì)浠衔飮娚淦鳎鎏細(xì)浠衔飮娚淦髟陔娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞搅鹘?jīng)廢氣導(dǎo)管的廢氣中；空氣泵，所述空氣泵在電加熱催化劑的上游與廢氣導(dǎo)管處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到廢氣導(dǎo)管以增大流經(jīng)微粒過濾器中的體積氣體流速，并減小微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及控制器，所述控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及在微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作碳?xì)浠衔飮娚淦鳌㈦娂訜岽呋瘎┮约翱諝獗茫? 所述方法包括 將所述電加熱催化劑加熱到碳?xì)浠衔镅趸瘻囟龋? 使所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞴ぷ鲝亩鴮⑦^量的碳?xì)浠衔飩鬟f到廢氣中； 在所述電加熱催化劑中氧化過量的碳?xì)浠衔飶亩箯U氣的溫度升高并使所述微粒過濾器中的微粒氧化； 監(jiān)視廢氣流速； 監(jiān)視所述微粒過濾器的溫度；以及 當(dāng)流經(jīng)所述微粒過濾器的廢氣流速降低到低于預(yù)定流速閾值或所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值、或者流經(jīng)所述微粒過濾器的廢氣流速降低到低于預(yù)定流速閾值且所述微粒過濾器的溫度高于預(yù)定溫度閾值時(shí)，使所述電加熱催化劑和所述碳?xì)浠衔飮娚淦鞑还ぷ鞑⑹顾隹諝獗霉ぷ鳌?br> 10.如權(quán)利要求9所述的用于再生微粒過濾器組件的方法，其特征在于，所述預(yù)定流速閾值是發(fā)動(dòng)機(jī)怠速狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于廢氣處理系統(tǒng)內(nèi)的溫度偏移的控制設(shè)備。一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)包括配置為從發(fā)動(dòng)機(jī)接收廢氣的微粒過濾器組件。微粒過濾器組件包括電加熱催化劑；微粒過濾器，微粒過濾器設(shè)置在電加熱催化劑的下游；碳?xì)浠衔飮娚淦?，碳?xì)浠衔飮娚淦髟陔娂訜岽呋瘎┑纳嫌闻c廢氣導(dǎo)管處于流體連通并被配置為將過量的碳?xì)浠衔飮娚涞綇U氣中；空氣泵，空氣泵在電加熱催化劑的上游與廢氣處于流體連通，并被配置為將空氣輸送到廢氣以增大流經(jīng)微粒過濾器中的體積氣體流速，并減小微粒過濾器中的熱駐留時(shí)間；以及控制器，控制器被設(shè)置為基于預(yù)定的廢氣流速、溫度閾值、以及在微粒過濾器內(nèi)的微粒裝載來操作碳?xì)浠衔飮娚淦?、電加熱催化劑以及空氣泵?br> 文檔編號(hào)F01N3/023GK102966412SQ20121031182
公開日2013年3月13日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月29日
發(fā)明者E.V.岡策, M.J.小帕拉托爾, G.巴蒂亞 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司