用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)。排放系統(tǒng)可具有排氣管、布置在排氣管中的后處理部件以及布置在排氣管中位于后處理部件的上游位置處的電阻柵格。排放系統(tǒng)可進(jìn)一步具有控制器，構(gòu)造為確定加熱后處理部件至閾值溫度的需求，當(dāng)后處理部件需要被加熱時(shí)，確定應(yīng)施加于發(fā)動(dòng)機(jī)上來(lái)增加從發(fā)動(dòng)機(jī)離開(kāi)的排氣溫度的負(fù)荷增加量，以及確定應(yīng)被施加至電阻柵格來(lái)增加排氣溫度的電能的量。控制器還可被構(gòu)造為選擇地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和應(yīng)用電能至電阻柵格的結(jié)合，來(lái)增加排氣溫度至閾值溫度。本實(shí)用新型通過(guò)升高經(jīng)過(guò)催化劑和過(guò)濾器的排氣溫度，有效地且有利地從來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排放流中去除氣態(tài)組分和微粒物質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)及動(dòng)力系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種排放系統(tǒng)，且更特別地，涉及一種使用主動(dòng)再生控制的排放系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動(dòng)機(jī)，包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、氣態(tài)燃料驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)和本領(lǐng)域中已知的其它發(fā)動(dòng)機(jī)，排放空氣污染物的復(fù)雜混合物。這些空氣污染物可以包括氣態(tài)組分，例如氮氧化物和已知為微粒物質(zhì)或積碳的固態(tài)材料。由于對(duì)環(huán)境的關(guān)注的增加，排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)變得更為嚴(yán)格，并且從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的氣態(tài)組分和固態(tài)材料的數(shù)量基于發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、發(fā)動(dòng)機(jī)尺寸和/或發(fā)動(dòng)機(jī)級(jí)別而規(guī)定。
[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)制造商為了順應(yīng)排放至環(huán)境的污染物規(guī)定而執(zhí)行的一種方法已經(jīng)使用催化劑和過(guò)濾器降低、轉(zhuǎn)化或以別的方式去除了來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流的氣態(tài)組分和微粒物質(zhì)。然而，這些裝置僅能在特定操作條件下有效地發(fā)揮作用。例如，一些催化劑僅當(dāng)暴露至升高溫度中才有效地發(fā)揮作用。微粒過(guò)濾器僅在一段時(shí)間內(nèi)發(fā)揮作用，直到它們變得飽和積碳。為了使微粒過(guò)濾器繼續(xù)操作，它們可能需要被加熱至捕獲的微粒物質(zhì)的燃燒閾值之上，使得微粒物質(zhì)被燒掉。因此，一些發(fā)動(dòng)機(jī)排放系統(tǒng)裝備有用于人為升高經(jīng)過(guò)催化劑和過(guò)濾器的排氣溫度的裝置，使得這些裝置的使用可被改善和保持。
[0004]2012年I月5日公開(kāi)的Ibrahim等人的美國(guó)專(zhuān)利2012/0003131(“ ’ 131公開(kāi)物”)中公開(kāi)了一種人為升高經(jīng)過(guò)過(guò)濾器的排氣溫度的典型排放系統(tǒng)。特別地，’131專(zhuān)利中公開(kāi)了一種電能系統(tǒng)，具有通過(guò)機(jī)械連接來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。依次，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生用于推進(jìn)機(jī)車(chē)頭的電能。電負(fù)荷堆用于消散機(jī)車(chē)頭在制動(dòng)期間產(chǎn)生的過(guò)多的動(dòng)力。提供電加熱器且包括位于發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流中的電阻元件。電加熱器用于將來(lái)自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的溫度升高至大約1000° F，外部動(dòng)力源、發(fā)電機(jī)和/或在制動(dòng)期間產(chǎn)生的過(guò)多的動(dòng)力用于驅(qū)動(dòng)電加熱器。
[0005]雖然’ 131公開(kāi)物的系統(tǒng)可以足夠發(fā)揮作用來(lái)再生排放微粒收集，但它仍不是最佳的。特別地，該系統(tǒng)沒(méi)有考慮柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在再生期間的重要操作條件，其可以提高再生進(jìn)程的效率。此外，電加熱器，通過(guò)它自己，可能不足以充分氧化收集的微粒物質(zhì)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型公開(kāi)了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，解決了一個(gè)或多個(gè)在【背景技術(shù)】中公開(kāi)的問(wèn)題和/或現(xiàn)有技術(shù)的其它問(wèn)題。
[0007]在一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，所述排放系統(tǒng)包括:排氣管，構(gòu)造為將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排放引導(dǎo)至大氣；后處理部件，布置在排氣管中；以及電阻柵格，布置在排氣管中位于后處理部件的上游位置；所述排放系統(tǒng)還包括:控制器，所述控制器操作性連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述后處理部件、所述電阻柵格、以及由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
[0008]其中，所述控制器構(gòu)造為確定加熱后處理部件至閾值溫度的需求，當(dāng)后處理部件需要被加熱時(shí)，確定應(yīng)施加于發(fā)動(dòng)機(jī)上以增加從發(fā)動(dòng)機(jī)離開(kāi)的排氣溫度的負(fù)荷增加量，以及確定應(yīng)被施加至電阻柵格來(lái)增加排氣溫度的電能的量；所述控制器還被構(gòu)造為選擇地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和應(yīng)用電能至電阻柵格的結(jié)合，來(lái)升高排氣溫度至閾值溫度，并且，所述負(fù)荷通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)而施加至發(fā)動(dòng)機(jī)上。
[0009]進(jìn)一步的，所述電阻柵格是第一電阻柵格；所述排放系統(tǒng)還包括與排氣管無(wú)關(guān)的第二電阻柵格；以及控制器進(jìn)一步構(gòu)造為，在負(fù)荷增加期間引導(dǎo)由發(fā)電產(chǎn)生的過(guò)多電能經(jīng)過(guò)第二電阻柵格。
[0010]其中，所述電能由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。
[0011]優(yōu)選的，所述后處理部件是微粒過(guò)濾器；以及所述閾值溫度是足夠氧化收集在微粒過(guò)濾器中的積碳的溫度。
[0012]進(jìn)一步的，所述排放系統(tǒng)還包括至少一個(gè)與后處理部件相關(guān)的壓力傳感器，所述控制器構(gòu)造為基于來(lái)自至少一個(gè)壓力傳感器的信號(hào)來(lái)確定加熱后處理元件的需求。
[0013]其中，所述控制器構(gòu)造為基于效率來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和電能應(yīng)用的結(jié)合。
[0014]其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生引導(dǎo)牽引電機(jī)的電能；以及應(yīng)被應(yīng)用至電阻柵格的電能在制動(dòng)期間由所述牽引電機(jī)產(chǎn)生。
[0015]進(jìn)一步的，所述負(fù)荷通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)而施加至發(fā)動(dòng)機(jī)；以及應(yīng)被應(yīng)用至電阻柵格的電能當(dāng)牽引電機(jī)未制動(dòng)時(shí)由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。
[0016]在另一方面，本實(shí)用新型還提供了一種動(dòng)力系統(tǒng)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)電機(jī)由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械地驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電能；牽引電機(jī)，構(gòu)造為接收電能且推進(jìn)機(jī)械；排氣管，構(gòu)造為引導(dǎo)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣至大氣；微粒過(guò)濾器，布置在排氣管中；電阻柵格，布置在排氣管中且位于微粒過(guò)濾器的上游位置；以及控制器，所述控制器操作性連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述微濾過(guò)濾器、所述電阻柵格、以及由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，所述控制器構(gòu)造為確定加熱微粒過(guò)濾器至收集在微粒過(guò)濾器中的積碳的起燃溫度，當(dāng)微濾過(guò)濾器需要被加熱時(shí)，確定應(yīng)施加于發(fā)動(dòng)機(jī)上以升高從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣溫度的負(fù)荷增加量，確定應(yīng)被施加至電阻柵格以升高排氣溫度的電能的量，以及選擇地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和應(yīng)用電能至電阻柵格的結(jié)合，來(lái)增加排氣溫度至起燃溫度；其中，施加至電阻柵格的電能由牽引電機(jī)在制動(dòng)期間產(chǎn)生且當(dāng)牽引電機(jī)在未制動(dòng)時(shí)由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。
[0017]上述的技術(shù)方案通過(guò)升高經(jīng)過(guò)催化劑和過(guò)濾器的排氣溫度，有效地且有利地從來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排放流中去除氣態(tài)組分和微粒物質(zhì)。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0018]附圖1是示例性公開(kāi)的動(dòng)力單元的示意性和圖表視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0019]附圖1示出了可被用于移動(dòng)運(yùn)用(例如，機(jī)車(chē)的主移動(dòng)體)或靜止運(yùn)用(例如，作為公共設(shè)置站的動(dòng)力源)的主動(dòng)力單元10。出于這一實(shí)用新型的目的，動(dòng)力單元10指示和描述為包括內(nèi)燃機(jī)12、空氣感應(yīng)系統(tǒng)14和排放系統(tǒng)16?？諝飧袘?yīng)系統(tǒng)14可被構(gòu)造為引導(dǎo)壓縮空氣或空氣燃料混合物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以點(diǎn)燃空氣和燃油來(lái)產(chǎn)生機(jī)械輸出和排放氣體的流動(dòng)。排放系統(tǒng)16可被構(gòu)造為將來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)12的排放氣體流引導(dǎo)至大氣。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，動(dòng)力單元10可以包括任何類(lèi)型的內(nèi)燃機(jī)，例如二或四沖程柴油燃料、汽油燃料、氣態(tài)燃料或混合燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0020]發(fā)動(dòng)機(jī)12可被連接至機(jī)械負(fù)載，其構(gòu)造為將來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換至有用動(dòng)力。在公開(kāi)的實(shí)施方式中，發(fā)動(dòng)機(jī)12連接至將旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)換至電能的主發(fā)電機(jī)18，電能隨后可被引導(dǎo)至相當(dāng)于動(dòng)力單元10的特定應(yīng)用的電力部件。在移動(dòng)運(yùn)用示例中，電能可被引導(dǎo)至推進(jìn)機(jī)車(chē)的一個(gè)或多個(gè)牽引電機(jī)20。在靜止運(yùn)用示例中，電能可被引導(dǎo)至末端消費(fèi)者(例如，利用柵格來(lái)引導(dǎo)電能)或用在用于其它目的的位置上(例如，用于泵送和/或鉆孔目的)。注意的是，如果需要的話，接收來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)12的旋轉(zhuǎn)輸出的負(fù)荷可以包括除了主電動(dòng)機(jī)的裝置。
[0021]空氣感應(yīng)系統(tǒng)14可以包括多個(gè)部件，其合作來(lái)處理和引導(dǎo)壓縮空氣或壓縮空氣和燃料混合物進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12。例如，空氣感應(yīng)系統(tǒng)14可以包括位于一個(gè)或多個(gè)壓縮機(jī)26下游的入口導(dǎo)管24中的空氣冷卻器22。(多個(gè))壓縮機(jī)26可被構(gòu)造為提取空氣、壓縮空氣且引導(dǎo)空氣通過(guò)入口導(dǎo)管24而經(jīng)過(guò)冷卻器22進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12。隨著空氣經(jīng)過(guò)冷卻器22，冷卻器22可以將來(lái)自空氣的熱量散發(fā)至大氣，由此降低溫度且增加空氣密度。
[0022]排放系統(tǒng)16可以包括多個(gè)部件，其處理和引導(dǎo)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣至大氣。例如，排放系統(tǒng)16可以包括排氣管28、一個(gè)或多個(gè)由流經(jīng)導(dǎo)管28的排氣驅(qū)動(dòng)的渦輪30，以及一個(gè)或多個(gè)流動(dòng)地連接至(多個(gè))渦輪30下游的后處理部件32。來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣可被引導(dǎo)經(jīng)過(guò)(多個(gè))渦輪30并因而驅(qū)動(dòng)渦輪30來(lái)旋轉(zhuǎn)(多個(gè))壓縮機(jī)26且壓縮進(jìn)入空氣。在離開(kāi)(多個(gè))渦輪30之后，排氣流可以經(jīng)過(guò)(多個(gè))后處理部件32且在排至大氣之前被處理。
[0023](多個(gè))后處理部件32可以包括氧化催化劑(例如，柴油氧化催化劑一D0C)、微粒過(guò)濾器(例如，柴油微粒過(guò)濾器一DPF)、還原型催化劑(例如，選擇性催化還原裝置一SCR裝置)、凈化催化劑(例如，氨吸附催化劑一AMOx催化劑)或本領(lǐng)域中已知的用于轉(zhuǎn)換、降低、捕獲、移除或以別的方式處理由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的排氣組分的其它類(lèi)型成分的任一者或多者。僅用于示意的目的，附圖1中示出的排氣系統(tǒng)16是單獨(dú)DPF，其構(gòu)造為從經(jīng)過(guò)導(dǎo)管28的排氣中移除微粒(例如，積碳和未燃燒的碳?xì)浠衔?。
[0024](多個(gè))后處理部件32可被構(gòu)造為，當(dāng)(至少周期地)暴露于大于等于某閾值的排氣溫度時(shí)能夠最佳地工作。例如，當(dāng)排氣溫度升高時(shí)，微粒催化劑可以?xún)H以所需速率轉(zhuǎn)換或降低成分。在其它示例中，DPF可以變得隨著時(shí)間而滲透積碳并且需要周期地暴露至更高的排氣溫度用于再生目的。那就是，使用DPF收集的積碳可以?xún)H通過(guò)氧化而移除，其發(fā)生在升高至積碳燃燒溫度之上的溫度處。
[0025]經(jīng)過(guò)(多個(gè))后處理部件32的排氣溫度可以以多種不同方式而升高。首先，發(fā)動(dòng)機(jī)12上的機(jī)械負(fù)載可以選擇地增加，因而使得發(fā)動(dòng)機(jī)12燃燒更大量的燃料并且增加經(jīng)過(guò)導(dǎo)管28的排氣帶來(lái)的溫度。發(fā)動(dòng)機(jī)12上的機(jī)械負(fù)荷可通過(guò)調(diào)整主發(fā)電機(jī)18的操作而增加，使得主發(fā)電機(jī)18將更大量的發(fā)動(dòng)機(jī)12的機(jī)械旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成電能。其次，加熱器34(例如，布置在導(dǎo)管28中的電電阻柵格)可被用于直接加熱在(多個(gè))后處理部件32和(多個(gè))渦輪30下游位置處的排氣。
[0026]當(dāng)增加了發(fā)動(dòng)機(jī)12上的機(jī)械負(fù)載來(lái)人為增加排氣溫度時(shí)，由主發(fā)電機(jī)18產(chǎn)生的額外電能必須被調(diào)節(jié)。也就是，額外電能必須從主發(fā)電機(jī)18提取出。在一個(gè)實(shí)施方式中，額外電能可經(jīng)過(guò)多個(gè)電阻柵格38而消散,其以熱的形式將電能傳輸至大氣。在另一個(gè)實(shí)施方式中，額外電能可被引導(dǎo)至加熱器34且用于進(jìn)一步增加排氣溫度。在又一個(gè)實(shí)施方式中，一些額外電能可被引導(dǎo)至電阻柵格36并且剩余的額外電能可被引導(dǎo)至加熱器34。
[0027]當(dāng)使用加熱器34 (單獨(dú)或與增加的機(jī)械負(fù)載結(jié)合)來(lái)人為增加排氣溫度時(shí)，提供給加熱器34的電能可以來(lái)自多個(gè)不同來(lái)源。如上所述，在一個(gè)實(shí)施方式中，電能可直接來(lái)自主發(fā)電機(jī)18。在另一個(gè)實(shí)施方式中，電能可在制動(dòng)期間通過(guò)牽引電機(jī)20產(chǎn)生。在又一個(gè)實(shí)施方式中，弓I導(dǎo)至加熱器34的電能可來(lái)自動(dòng)力儲(chǔ)存源，例如電池。在最終一個(gè)實(shí)施方式中，電能可根據(jù)需要由這些不同來(lái)源的組合而提供。
[0028]經(jīng)過(guò)(多個(gè))后處理部件32的排氣流的溫度可基于任意數(shù)量的不同情況而選擇地增加。例如，排氣溫度可在額外電能可用的任何時(shí)刻，例如制動(dòng)發(fā)生的任何時(shí)刻而被選擇地增加。替代地，排氣溫度可在周期基礎(chǔ)上或當(dāng)(多個(gè))后處理部件32需要或可能從溫度增加獲益的任何時(shí)刻選擇地增加。
[0029]在公開(kāi)的實(shí)施方式中，控制器38基于通過(guò)一個(gè)或多個(gè)傳感器40探測(cè)的(多個(gè))后處理部件32的參數(shù)而調(diào)節(jié)排放溫度。例如，基于探測(cè)的壓力或經(jīng)過(guò)后處理部件32的排氣壓力差，控制器38可選擇地控制發(fā)動(dòng)機(jī)12上的機(jī)械負(fù)載增加和/或?qū)е码娔鼙灰龑?dǎo)至加熱器34?？刂破?8可以繼續(xù)控制負(fù)載增加和/或加熱器34激活一設(shè)定時(shí)段或直到探測(cè)到的(多個(gè))后處理部件32的參數(shù)到達(dá)可接受值?？刂破?8可被構(gòu)造為調(diào)節(jié)動(dòng)力單元10的不同部件之間的電能流動(dòng)，例如在主發(fā)電機(jī)18、牽引電機(jī)20、加熱器34和/或電阻柵格36之間，通過(guò)一個(gè)或多個(gè)開(kāi)關(guān)42或其它固態(tài)裝置。
[0030]控制器38可以包括單獨(dú)或多個(gè)微處理器、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)、數(shù)字信號(hào)處理器(DPS)等，其能夠響應(yīng)于多種輸入而控制動(dòng)力單元10的操作。多個(gè)商業(yè)上可用的微處理器可被構(gòu)造為執(zhí)行控制器38的功能。應(yīng)意識(shí)到，控制器38可易于包含微處理器，獨(dú)立于那些控制而非排放相關(guān)的功能，并且控制器38可以通過(guò)數(shù)據(jù)連接或其它方法與總動(dòng)力單元處理器通訊。多種其它的已知電路可以與控制器38連接，包括動(dòng)力供應(yīng)電路、信號(hào)處理電路、促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)器電路(例如，電路供電螺線管、電機(jī)或壓力促動(dòng)器)、通訊電路和其它合適電路。
[0031]工業(yè)應(yīng)用
[0032]本實(shí)用新型的排放系統(tǒng)可以應(yīng)用至多種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括，例如柴油、汽油和氣態(tài)燃料供能的發(fā)動(dòng)機(jī)。實(shí)際上，公開(kāi)的排放系統(tǒng)可用于任何新的或現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)中，其具有從選擇性排放加熱收益的后處理部件?，F(xiàn)在將詳細(xì)描述動(dòng)力單元10的操作。
[0033]在動(dòng)力單元10的操作期間，(多個(gè))壓縮機(jī)26可提取空氣、壓縮空氣至所需水平，以及經(jīng)過(guò)冷卻器22引導(dǎo)壓縮空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以點(diǎn)燃?jí)嚎s空氣和燃油的混合物，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)主發(fā)電機(jī)18的機(jī)械旋轉(zhuǎn)和排放氣體的流動(dòng)。排放氣體可以經(jīng)過(guò)導(dǎo)管28、(多個(gè))驅(qū)動(dòng)渦輪30，并且隨后經(jīng)過(guò)(多個(gè))后處理部件32。排放氣體可以包括調(diào)節(jié)的成分(例如，微粒)，其應(yīng)通過(guò)(多個(gè))后處理部件32調(diào)節(jié)(例如，獲取)。
[0034]控制器38可以監(jiān)測(cè)(多個(gè))后處理部件32的操作，并且相應(yīng)地確定經(jīng)過(guò)這里的排氣溫度的增加需求。例如，基于來(lái)自(多個(gè))傳感器40的壓力差信號(hào),控制器38可以確定DPF滲透有積碳且需要被再生。控制器38可隨后選擇地使得排氣溫度經(jīng)過(guò)上文所述的不同方法的組合而升高。
[0035]通過(guò)使用控制器38來(lái)人為地增加排氣溫度的不同方法的組合可基于使用者確定的目標(biāo)而選擇。例如，動(dòng)力單元10的一個(gè)特定使用者會(huì)希望再生進(jìn)程盡可能有效地實(shí)施，同時(shí)其它使用者會(huì)希望再生進(jìn)程盡快或者在最少不便的時(shí)刻實(shí)施。不管該目標(biāo)，控制器38可構(gòu)造為選擇地實(shí)施最佳實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)的不同溫度升高方法的組合。
[0036]例如，當(dāng)控制器38確定了加熱(多個(gè))后處理部件32的需求，控制器38可以確定應(yīng)施加于發(fā)動(dòng)機(jī)12上的機(jī)械負(fù)載的增加，來(lái)升高離開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣溫度。控制器38隨后可以確定應(yīng)被施加至加熱器38的電阻柵格以直接升高排氣溫度的電能的量?？刂破?8隨后可以選擇地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和應(yīng)用電能至電阻柵格的結(jié)合，從而以最有效的方式升高排氣溫度至(多個(gè))后處理部件32的閾值溫度。在一些應(yīng)用中，充分增加排氣溫度所需的多數(shù)動(dòng)力可來(lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)12上的機(jī)械負(fù)載的增加。
[0037]在(多個(gè))后處理部件32的加熱期間，引導(dǎo)至加熱器34的電能可以來(lái)自不同來(lái)源。例如，如果在牽引電機(jī)20主動(dòng)制動(dòng)機(jī)車(chē)且產(chǎn)生電能同時(shí)需要再生，隨后，引導(dǎo)至加熱器34的電能可主要來(lái)自于牽引電機(jī)20。由牽引電機(jī)20產(chǎn)生的任何過(guò)多的能量在這一時(shí)刻可隨著需要而被引導(dǎo)至與電阻柵格36并聯(lián)。然而，如果當(dāng)牽引電機(jī)20沒(méi)有主動(dòng)制動(dòng)機(jī)車(chē)的時(shí)候需要再生，隨后，被弓I導(dǎo)至加熱器34的電能必須來(lái)自于其它來(lái)源，例如來(lái)自于存儲(chǔ)裝置和/或來(lái)自于主發(fā)電機(jī)18。
[0038]通常，使用由牽引電機(jī)20產(chǎn)生的過(guò)多的電能來(lái)經(jīng)過(guò)(多個(gè))后處理部件32加熱排氣是最有效的。然而，當(dāng)牽引電機(jī)20部產(chǎn)生電能時(shí)，最有效的是實(shí)施發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加和加熱器激活(正如與僅有發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載增加或僅有加熱器激活相對(duì)的)的組合。在一些實(shí)施方式中，僅有發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加或加熱器激活可能不足以充分加熱(多個(gè))后處理部件32。
[0039]在一些情形中，需要的是每當(dāng)過(guò)多的電能是可用的時(shí)候通過(guò)加熱器34人為地升高排放溫度，而不管由(多個(gè))傳感器40產(chǎn)生的信號(hào)。例如，可能的是，當(dāng)牽引電機(jī)20主動(dòng)制動(dòng)機(jī)車(chē)時(shí)，DPF不再完全飽和。在這一情形中，可能更有效的是，在除了等待額外積碳負(fù)載的時(shí)候，使用過(guò)多的電能開(kāi)始再生。
[0040]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員明顯的是，對(duì)于該排放系統(tǒng)，可以進(jìn)行多種修改和變形，而不偏離本實(shí)用新型的范圍?；趯?duì)在此公開(kāi)的說(shuō)明書(shū)和該系統(tǒng)的實(shí)踐的考慮，其它的實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。這里的詳述和示例意于僅被認(rèn)為是示例，本實(shí)用新型的實(shí)際保護(hù)范圍通過(guò)權(quán)利要求和它們的等價(jià)物來(lái)指示。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于，包括: 排氣管，用于引導(dǎo)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排放至大氣； 后處理部件，布置在排氣管中； 電阻柵格，布置在排氣管中，位于后處理部件的上游位置；以及控制器，所述控制器操作性連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述后處理部件、所述電阻柵格、以及由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)。
2.如權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器構(gòu)造為: 確定加熱后處理部件至閾值溫度的需求； 當(dāng)后處理部件需要被加熱時(shí)，確定應(yīng)施加于發(fā)動(dòng)機(jī)上以增加從發(fā)動(dòng)機(jī)離開(kāi)的排氣溫度的負(fù)荷增加量，以及 確定應(yīng)被施加至電阻柵格來(lái)增加排氣溫度的電能的量；以及 選擇地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和應(yīng)用電能至電阻柵格的結(jié)合，來(lái)升高排氣溫度至閾值溫度，并且 負(fù)荷通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的所述發(fā)電機(jī)而施加至發(fā)動(dòng)機(jī)上。
3.如權(quán)利要求2所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于， 所述電阻柵格是第一電阻柵格； 所述排放系統(tǒng)還包括與排氣管無(wú)關(guān)的第二電阻柵格；以及 控制器進(jìn)一步構(gòu)造為，在負(fù)荷增加期間引導(dǎo)由發(fā)電產(chǎn)生的過(guò)多電能經(jīng)過(guò)第二電阻柵格。
4.如權(quán)利要求2所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于:所述電能由所述發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。
5.如權(quán)利要求2所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng),其特征在于: 所述后處理部件是微粒過(guò)濾器；以及 所述閾值溫度是足夠氧化收集在微粒過(guò)濾器中的積碳的溫度。
6.如權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于，還包括至少一個(gè)與后處理部件相關(guān)的壓力傳感器，所述控制器構(gòu)造為基于來(lái)自所述至少一個(gè)壓力傳感器的信號(hào)來(lái)確定加熱后處理元件的需求。
7.如權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器構(gòu)造為基于效率來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和電能應(yīng)用的結(jié)合。
8.如權(quán)利要求1所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于: 所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)產(chǎn)生弓I導(dǎo)牽弓I電機(jī)的電能；以及 應(yīng)被應(yīng)用至電阻柵格的電能在制動(dòng)期間由所述牽引電機(jī)產(chǎn)生。
9.如權(quán)利要求2所述的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的排放系統(tǒng)，其特征在于: 所述負(fù)荷通過(guò)由發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)而施加至發(fā)動(dòng)機(jī)；以及 應(yīng)被應(yīng)用至電阻柵格的電能當(dāng)牽引電機(jī)未制動(dòng)時(shí)由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。
10.一種動(dòng)力系統(tǒng)，其特征在于，包括: 發(fā)動(dòng)機(jī)； 發(fā)電機(jī)，由發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械地驅(qū)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生電能； 牽引電機(jī)，構(gòu)造為接收電能且推進(jìn)機(jī)械； 排氣管，構(gòu)造為引導(dǎo)來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排放至大氣； 微粒過(guò)濾器，布置在排氣管中； 電阻柵格，布置在排氣管中位于微粒過(guò)濾器的上游位置；以及控制器，所述控制器操作性連接到所述發(fā)動(dòng)機(jī)、所述微粒過(guò)濾器、所述電阻柵格、以及由所述發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)，所述控制器構(gòu)造為: 確定加熱微粒過(guò)濾器至收集在微粒過(guò)濾器中的積碳的起燃溫度； 當(dāng)微濾過(guò)濾器需要被加熱時(shí)，確定應(yīng)施加于發(fā)動(dòng)機(jī)上以升高從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣溫度的負(fù)荷增加量； 確定應(yīng)被施加至電阻柵格以升高排氣溫度的電能的量；以及 選擇地執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷增加和應(yīng)用電能至電阻柵格的結(jié)合，來(lái)增加排氣溫度至起燃溫度， 其中，施加至電阻柵格的電能由牽引電機(jī)在制動(dòng)期間產(chǎn)生且當(dāng)牽引電機(jī)在未制動(dòng)時(shí)由發(fā)電機(jī)產(chǎn)生。
【文檔編號(hào)】F01N9/00GK203925682SQ201420271451
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】M·B·古特克, R·P·S·桑吉亞, B·瑟沃思 申請(qǐng)人:易安迪機(jī)車(chē)公司