專利名稱：電加熱的顆粒物質(zhì)過濾器煙灰控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
該部分內(nèi)容僅僅提供了關(guān)于本發(fā)明的背景信息，并可能不構(gòu)成現(xiàn)有 技術(shù)c例如柴油發(fā)動機(jī)的發(fā)動機(jī)產(chǎn) 粒物質(zhì)，其* 粒物質(zhì)過濾器從廢 氣中過濾出來。顆粒物質(zhì)過濾器皮設(shè)置在發(fā)動機(jī)的廢氣排放系統(tǒng)中。顆粒物質(zhì) 過濾器M^了燃燒中產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)的排放。隨著時間的推移，顆粒物質(zhì)過濾^^皮充滿。在再生中，顆粒物質(zhì)可 以在顆粒物質(zhì)過濾器中被燃燒。再生可以包括將顆粒物質(zhì)過濾器加熱到顆粒物 質(zhì)的燃燒溫度。有多種方法可以用于再生，包括改變發(fā)動機(jī)的操作，^ffi燃料 燃燒器，^ffi催化氧化劑來增加燃料噴射后的Jt^U^， ^ffi耐熱線圈，禾口/或 4OT微波肖遣。耐熱線圈典型地設(shè)置與顆粒物質(zhì)過濾器接觸，以允許通過傳導(dǎo) 和Xt流來加熱。當(dāng)達(dá)到超過燃燒溫度的溫度，例如達(dá)到600'C時，柴油機(jī)的顆粒物 質(zhì)燃燒。燃燒的開始使得^^進(jìn)一步升高。相對于火花點(diǎn)火的發(fā)動機(jī)的廢氣流 中典型地具有低的氧水平，柴油發(fā)動機(jī)具有顯著更高的的氧水平。增加的氧水 平使得顆粒物質(zhì)過濾器盼決速再生成為可能，但同時也可會隨成一些問題。 {頓燃料的顆粒物質(zhì) ^>系繊向于降低燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，許多 基于燃料的顆粒物質(zhì)M^系統(tǒng)降低了 5%的燃料經(jīng)濟(jì)性。電加熱的顆粒物質(zhì)M^ 系纟規(guī)燃料經(jīng)濟(jì)性的降低可以忽略。然而，很難實(shí)現(xiàn)電加熱的顆粒物質(zhì)^>系 統(tǒng)的耐久性。

發(fā)明內(nèi)容
—種再生系統(tǒng)，包括具有接收廢氣的上游端和下游端的顆粒物質(zhì)(PM)過濾器?？刂颇K決定了顆粒物質(zhì)過濾器的當(dāng)前煙灰裝載量，并將當(dāng)前 煙氣裝載量與預(yù)設(shè)的煙氣裝載皿行比較。當(dāng)前煙灰裝載量低于預(yù)設(shè)的煙灰裝 載量時，該控制模塊允W^粒物質(zhì)過濾，生。提供一種再生方法，包繊31^粒物質(zhì)過濾器的上游端接雌氣。 測定當(dāng)前的煙灰裝載量。將當(dāng)前的煙灰裝載量與預(yù)設(shè)的煙灰裝載量相比較。當(dāng) 前的煙灰裝載量低于預(yù)設(shè)的煙灰裝載量時，允iffi粒物質(zhì)過濾器再生。當(dāng)前的 煙灰裝載量高于或等于預(yù)設(shè)的煙灰裝載量時，限制顆粒物質(zhì)過濾器的再生。ffiJlS里的描述，本發(fā)明將明顯適用于更多的領(lǐng)域。應(yīng)該理解的是， 這里的描述和具體實(shí)施例僅僅是為了說明的目的，而不是為了限制本發(fā)明的范 圍。


這里描述的附圖僅僅是為了說明的目的，而不是為了以任何的方式 限制本發(fā)明的范圍。圖1是結(jié)合了根據(jù)本發(fā)明的 例的再生系統(tǒng)的示例性的發(fā)動機(jī)系 統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)圖；圖2示出了顆粒物質(zhì)過濾器中的加熱；圖3是具有特定煙灰裝載的顆粒物質(zhì)過濾器的示例性的再生鵬的 曲線圖；圖4是具有不同的煙灰裝載量的顆粒物質(zhì)過濾器的再生峰值溫度的 曲線圖；圖5示出了電加熱的顆粒物質(zhì)過濾器的分區(qū)的入口加熱器的示例性 的分區(qū)；圖6示出了圖5中的分區(qū)的入口加熱器的一個分區(qū)中示例性的電阻 加熱器；圖7示出了電加熱的顆粒物質(zhì)過濾器，其具有與顆粒物質(zhì)過濾器間 隔的分區(qū)電加熱器；圖8示出了MS粒物質(zhì)過濾器組件中的加熱；以及
圖9示出了顆粒物質(zhì)過濾器的再生方法。
具體實(shí)施例方式以下的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明的內(nèi)容、
應(yīng)用或使用。應(yīng)該理解的是全部附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相似或相應(yīng)的部 分和特征。在這里，術(shù)語模塊指代，或作為其一部分，或包^#定用途集成電 路(ASIC)，電子電路，處理器(共享的、專用的、或成組的)和/或存儲器(共 享的、專用的、或成組的)，其執(zhí)行一個或多個軟件或固件禾辨，齡的邏輯電 路，和/或其他掛期脫的功能的魏的部件?，F(xiàn)在參見圖1，根據(jù)本發(fā)明示意性地說明了、包括再^統(tǒng)11的示 例的柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10。需要注意的是i亥柴油發(fā)動豐幾系統(tǒng)10本質(zhì)上僅僅是示例 性的，以及這里描述的再生系統(tǒng)ll可以用于多種安^W顆茅5^濾器的發(fā)動機(jī)系 統(tǒng)。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括，但不限于，汽油直接噴射發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和均質(zhì)壓燃發(fā) 動機(jī)系統(tǒng)。為了易于說明，本發(fā)明將討it種柴油發(fā)動m^統(tǒng)。渦輪增壓柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10包括發(fā)動機(jī)12，其燃燒空氣和燃料混合 物來產(chǎn)生驅(qū)動力矩?？諝釳空氣過濾器14 m該系統(tǒng)?？諝馔ㄟ^空氣過濾器 14被抽入渦$^壓機(jī)18。渦輪增壓機(jī)18將iSA該系統(tǒng)10的親賴羊空氣壓縮。通 常空氣的壓縮禾號越大，發(fā)動機(jī)12的輸出也越大。然后，壓縮空氣在iSA入口 集管22前，通過空氣冷卻器20。入口集管22中的空氣被分KA汽缸26。雖然這里描述的是四個汽缸 26，但是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法鼬多用于具有多個汽缸的發(fā)動機(jī)，包括但不限于2， 3， 4， 5， 6， 8， 10和12個汽缸。還要注意的是本發(fā)明的系統(tǒng)和方法會嫩用于 V型結(jié)構(gòu)的汽缸。燃料M燃料噴射器28被噴射入汽缸26。來自壓縮空氣的熱 量點(diǎn)燃空，燃料混合物?？?，燃料混合物的燃,生廢氣。it^從汽缸26排 出，進(jìn)入廢氣系統(tǒng)。 iM氣系統(tǒng)包括廢氣集管30，柴油氧化催化劑32,和具有分區(qū)的入 口加熱器35的特別的顆粒物質(zhì)過濾器組件34?？蛇x的是， 一個Jtn幫盾環(huán)Jtn ^t盾環(huán)閥(未示出)將一部分廢氣Wt盾環(huán)到入口集管22。剩下的廢氣被引入渦 輪增壓機(jī)18來驅(qū)動渦輪。該渦輪便于壓縮從空氣過濾器14接收的,羊空氣。 廢氣從渦輪增壓機(jī)18流過柴油氧化催化劑32，然后艦分區(qū)加熱器35， itA 到顆粒物質(zhì)過濾器組件34。柴油氧化催化劑32按照二次燃燒空氣/燃料的比例氧化廢氣。氧化的量升高了廢氣的 。顆粒物質(zhì)過濾器組件34接收來自柴油
氧化催化劑32的廢氣，以及過濾廢氣中出現(xiàn)的ffi可煙，粒。分區(qū)的入口加熱 器35與顆粒物質(zhì)過濾器組件34隔開，并加熱賠至瞎生7鵬，這將在下面描 述?？刂颇K44基于斜中檢測信息和煙灰裝載量來控帝撥動機(jī)和顆粒物 質(zhì)過濾器再生。更特別地，控制模±央44評估 粒物質(zhì)過濾器組件34的裝載 量。當(dāng)該ifj古的裝載量在預(yù)設(shè)的7K平和/離氣的流報要求的范圍內(nèi)時，通過 電源46控制電流到娜粒物廣過濾器組件34來啟動再生禾酵。再頓程的持 續(xù)時間可以基于所估計的在顆粒物質(zhì)過濾器組件34中的顆粒物質(zhì)的量而被改 變。在再生過程中，電流MM加到分區(qū)的加熱器35。更特別地，能量在 預(yù)設(shè)的時間內(nèi)分別對顆粒物質(zhì)過濾器組件34的加熱器35的所選擇的區(qū)域進(jìn)行 加熱。鄉(xiāng)S1加賣織35的航被活性區(qū)働鵬。該l戯鵬的廢氣流到顆粒物質(zhì)過 濾器組件34的下游過濾器以及以對流方式加熱該過濾器。用經(jīng)3 粒物質(zhì)過濾 器的被加熱的戯所產(chǎn)生的熱量實(shí)現(xiàn)再勉程的剩余部分。上述系統(tǒng)可包括傳 40，用于決定廢氣流量水平，Jt^，水平， 廢氣壓力水平，氧水平，入口空氣流率，入口空氣壓力，入口空氣溫度，發(fā)動 禾/lJI^，戯幫盾環(huán)，等等。圖上示出了鵬流量傳繊42，鵬》鵬傳繊 43，戯壓力傳麟45，氧傳離48，戯#!盾環(huán)傳鵷50，入口空氣流量傳 52，入口空氣壓力傳殿&54，入口空氣^Jt傳感器56，以及發(fā)動^UI度傳 繊58?，F(xiàn)在參考圖2，說明了M粒物質(zhì)過濾器70中的加熱。i，粒物質(zhì) 過濾器具有前加熱區(qū)72，戯通過其;aA。廢氣lfcta熱，點(diǎn)燃并發(fā)生髓顆粒 物質(zhì)過濾器70的長度方向傳播的放熱反應(yīng)?，F(xiàn)在參考圖3，曲線圖，了一個示例性的顆粒物質(zhì)過濾器的溫度曲 線，例如一個柴油豐鵬粒物質(zhì)過濾器。鵬曲線對應(yīng)于一i^寺定的煙灰裝載量， 例如2g/1 (彌升)。每個溫度曲線對應(yīng)于沿顆粒物質(zhì)過濾器長度方向的軸向距離 上的鵬。斑由向距離/，粒物質(zhì)過濾器的入口測量到顆粒物質(zhì)過濾器的出口。 圖上表示了該溫度隨時間的變化。圖上分別表示了 Tg， Twl， Tw2， Tw3，和 Tw4五條曲線。Tg表示的是i4A顆粒物質(zhì)過濾器的廢氣溫度隨時間的變化。Twl-Tw4分別表示的飄粒物質(zhì)過濾器在l英寸，3英寸，5英寸，和7英寸位 置的軸向溫度隨時間的變化。雖然該溫度曲線表示的是近似2g/1的煙灰裝載量， 但是可以形成其他煙灰裝載量的溫度曲線。沿著顆粒物質(zhì)過濾器，顆粒物質(zhì)過 濾器的峰值^^AIP立物質(zhì)過濾器的入口到出口增加?，F(xiàn)在參考圖4，峰值鵬曲線圖中每條曲線表示的是在再^1程中， 對于相應(yīng)的煙灰裝載量沿著顆粒物質(zhì)過濾器的峰值驢。圖示了三條曲線。該 三條曲線表示2g/1， 3g/1和4g/1的裝載量。隨著煙灰裝載量的增加，、歸顆粒物 質(zhì)過濾器從入口到出口，顆粒物質(zhì)過濾器的溫度增加。顆粒物質(zhì)過濾器可以具有預(yù)設(shè)的峰值操作鵬。該峰《餓作驗可以 與潛在的顆粒物質(zhì)過濾器退化點(diǎn)相關(guān)。例如，顆粒物質(zhì)過濾器可能在操作、^ 高于80(TC時出故障。該峰值操作^Jt^于不同的顆粒物質(zhì)過濾器可以不同。該 峰值溫度可以是與顆粒物質(zhì)過濾器的一部分的平均^g，粒物質(zhì)過濾器作為 離的平均鵬目關(guān)。為了防止損壞顆粒物質(zhì)過濾器，從而增加顆粒物質(zhì)過濾器的使用壽 命，本發(fā)明的實(shí)施例基于煙灰裝載量調(diào)娜粒物質(zhì)過濾器的再生。給顆粒物質(zhì) 過濾器設(shè)置一個目標(biāo)最大化操作^Jt TM。該目標(biāo)最大化操作^^ TM與顆粒物 質(zhì)過濾器的故斷M相關(guān)。在一個實(shí)施例中，該目標(biāo)最大化操作^^TM等于故 障鵬乘上一個安全因子，例如95%±2。丄該安全因子只慰合出了一個例子，
可以fOT其他的安全因子。當(dāng)煙灰裝載量低于或等于一個與最大操作鵬TM相關(guān)的煙灰裝載
量時執(zhí)行再生。當(dāng)煙灰裝載量低于或在一個預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)時可以執(zhí)行再生。該 預(yù)設(shè)的范圍具有一刊氐的煙灰裝載量極限S,t和一個與最娥作離Tm相夫的 高的煙灰裝載量極限Sut。限制顆粒物質(zhì)過濾器的峰值操作^a^減小顆粒物質(zhì) 過濾器內(nèi)部的壓力以及其膨脹。在一個實(shí)施例中，評估煙灰裝載量并基于此來 執(zhí)行再生。在另一個實(shí)施例中，當(dāng)煙灰裝載量大于再生所希望的水平時，執(zhí)行 緩解策略來斷氐再紐程中顆粒物質(zhì)過濾器的峰值鵬。通過預(yù)定的方法，煙灰裝載量可以通過參 評估，例如里程，廢 氣壓力，廢氣沿顆粒物質(zhì)過濾器的壓降，等等。里程是指機(jī)動車?yán)锍?，近似?br> 關(guān)于或能夠用^i平估機(jī)動車發(fā)動禾;i^行時間禾口/^^生的i^量。例如，當(dāng)機(jī)動
車已經(jīng)行駛了大約200-300英里后可以執(zhí)行再生。煙灰產(chǎn)生量取決于機(jī)動車運(yùn)行總時間。在空轉(zhuǎn)的速度時產(chǎn)生比在以行5史速度運(yùn)行時更少的煙灰。產(chǎn)生的廢氣 量相關(guān)于 粒物質(zhì)過濾器中的煙灰裝載量的狀態(tài)。廢氣的壓力可以被用來評估經(jīng)過一段時間后產(chǎn)生的廢氣量。當(dāng)廢氣 壓力超過一個預(yù)設(shè)值或降低到一個預(yù)設(shè)值之下時，可以執(zhí)行再生。例如，當(dāng)進(jìn) 入顆粒物質(zhì)過濾器的廢氣壓力超過一個預(yù)設(shè)值時，可以執(zhí)行再生。另一個例子, 當(dāng)顆粒物質(zhì)過濾器排出的廢氣壓力低于一個預(yù)設(shè)值時，可以執(zhí)行再生。廢氣的壓降可被用來評估在顆粒物質(zhì)過濾器中的煙灰量。例如，當(dāng) 壓降增大時煙灰裝載量也隨著上升。廢氣的壓降可以由iSA顆粒物質(zhì)過濾器的 廢氣壓力減去顆粒物質(zhì)過濾器出口的廢氣壓力來決定。廢氣排放系統(tǒng)壓力傳感 器可棚來掛共這些壓力。預(yù)測方法可包括測定一個或多個發(fā)動豐/Ug行狀態(tài)，例如發(fā)動機(jī)載荷， 燃料方案(模式，容量，等等)，燃料噴射時間，以^itn幫盾環(huán)(鵬幫盾環(huán)) 程度?？苫诎l(fā)動機(jī)狀態(tài)使用累積加權(quán)因子。該累積加權(quán)因子與煙灰裝載量相 關(guān)。當(dāng)累積加權(quán)因子超過一個極限時，再生將被執(zhí)行?；谠u估的煙灰裝載量和一個已知的顆粒物質(zhì)過濾器的峰值操作溫 度，執(zhí)行再生來防雄粒物質(zhì)過濾器操作纟鵬高于峰《識作纟鵬。設(shè)計一個控制系統(tǒng)，目標(biāo)皿擇煙灰裝載量以允許顆粒物質(zhì)過濾器 再生而不需要干擾控制。在限制峰值操作纟驢時，這里提供一個強(qiáng)制的再生策 略，,雄粒物質(zhì)過濾器中移出煙灰。對峰值操作^^的限制斷氐了顆粒物質(zhì)過 濾器的底層的熱應(yīng)力，從而防止由高的煙灰放熱弓l起的對顆粒物質(zhì)過濾器的損 害。顆粒物質(zhì)過濾器的4頓絲得以延長。當(dāng)煙灰裝載量大于與一個設(shè)定的峰值再生溫度相關(guān)的極限水平時， 緩解策略將被執(zhí)行來降低再生中的顆粒物質(zhì)過濾器的峰值溫度。例如，當(dāng)一個 最大化的煙灰裝載量極限設(shè)置為大約2g/1以及當(dāng)前煙灰裝載量為4g/1，為了減小 再生過程中顆粒物質(zhì)過濾器中的溫度，調(diào)整發(fā)動積運(yùn)行。該調(diào)整可以包括氧控 制和it^流量控制。煙灰裝載量可以高于上限水平，例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)長期接收高入口空 氣^的工作時。這樣的工作可能發(fā)生于一個長的高速公路入口坡道或者在高 速公路上的加速階段。另一個例子，當(dāng)發(fā)動機(jī)的節(jié)氣門在長期不斷地在全開和 全關(guān)之間切換時煙灰裝載量可能超過上限。高的空氣^M可以阻止或限制顆粒物質(zhì)過濾器的再生。在氧控制中，減少進(jìn)入顆粒物質(zhì)過濾器的氧的量來降低再生過程中
顆粒物質(zhì)過濾器的放熱^it。為了降低氧含量，空氣、繊將被降低，廢氣再循
環(huán)將被增加，禾口/劍然料噴射將被增加。在發(fā)動機(jī)汽缸內(nèi)和/^SA相關(guān)的i^排
放系統(tǒng)的燃料噴射將被增加。更多燃料的燃燒降低了出現(xiàn)在鵬排放系統(tǒng)的氧廢氣流量的大幅增加可以幫助辨別或減小顆粒物質(zhì)過濾器中的放熱 反應(yīng)。廢氣流量控制可以包t繩過在變速器中調(diào)低速檔或者M(jìn)增加空魏度 來增加l^流量。發(fā)動^UI度的提高將增加廢氣流量。現(xiàn)在參考圖5，圖示了另一個示例性的分區(qū)的入口加熱器的設(shè)置。中 心部分可以被包括第一圓周帶區(qū)域的中間區(qū)包圍。該中間區(qū)可以被一個包括第 二圓周帶區(qū)域的外部包圍。在該例中，中心部分包括區(qū)l。第一圓周帶區(qū)域包括區(qū)2和3。第二
圓周帶區(qū)域包括區(qū)i， 4和5。如上述實(shí)施例戶;M，當(dāng)來自非活性區(qū)的下游部分
提供應(yīng)力緩解時，來自活性區(qū)的下游部分被再生?？梢宰⒁獾氖牵?一次可以激 活區(qū)l， 2， 3， 4，禾口5中的一個。其他的區(qū)域保持3徵活狀態(tài)。電加熱器可與顆粒物質(zhì)過濾器間隔開。換句話說，電加熱器可設(shè)置 于顆粒物質(zhì)過濾器的前面，而不是與顆粒物質(zhì)過濾器下游接觸。該加熱器選擇 性地加熱顆粒物質(zhì)過濾器的部分。顆粒物質(zhì)過濾器可安裝在盡量接^粒物質(zhì) 過濾器的前部來控制加熱申莫式。加熱器的長度被^S為^t氣的iO^最優(yōu)化。熱能通過廢氣從加熱器傳輸?shù)筋w粒物質(zhì)過濾器。因此，顆粒物質(zhì)過 濾器主要是以對流方式加熱。電加熱激皮分成區(qū)域來M^加熱顆粒物質(zhì)過濾器 所需要的電能。這些區(qū)域也加熱選擇的顆粒物質(zhì)過濾器中的下游部分。Mil僅 僅加熱選擇的過濾器的部分，由于熱膨脹，在底層中的力的大小被減小。結(jié)果 是更高的局部的煙灰，可用于再生中而不會損壞顆粒物質(zhì)過濾器。通M擇性地加熱一個或多個在顆粒物質(zhì)過濾器的前部的區(qū)域，以 及用被加熱的廢氣點(diǎn)燃煙灰來^IS粒物質(zhì)過濾器再生。當(dāng)達(dá)到足夠的表面St 后，加熱flM關(guān)閉，并且燃燒的煙灰落到顆粒物質(zhì)過濾器通道的整個長度上， 與在焰火中燃燒火藥線相似。換句話說，該加熱器可以僅僅被激活足夠長的時 間來引發(fā)煙灰點(diǎn)燃，然后被關(guān)閉。其他的再生系統(tǒng)典型地在煙 燒^1程中1頓傳導(dǎo)和對流并保持加熱器的功率(在更低的纟驢例如600攝氏度)。結(jié)果是 這些系 向于使用比本發(fā)明系統(tǒng)更大的功率。燃燒的煙灰就是繼續(xù)再生過程的燃料。該過，就每個加熱區(qū)域是連
續(xù)的，直到顆粒物質(zhì)過濾親波完全再生?，F(xiàn)在參考圖6， 一個示例性的電阻加熱器200設(shè)置在鄰近圖5所示的 第一圓周帶區(qū)域中的一個區(qū)域(例如區(qū)域3)。電阻加熱器200可以包括一個或 多個,各自的區(qū)i或來lif共足夠的加熱的線圈?，F(xiàn)在參考圖7，更詳細(xì)地描述了顆粒物質(zhì)過濾器組j牛201?？嵙Ｎ?質(zhì)過濾器組件201包括殼體202，過濾器203，以及分區(qū)的加熱器204。該加熱 器204可以被設(shè)置在層流元件210和過濾器203的底層之間。電連接器211可 以給±3 粒物質(zhì)過濾器201的區(qū)域供電?？梢宰⒁獾氖?，加熱器204可與過濾器203間隔開，使得加熱主要 ^Xt流加熱。絕緣體212可以被設(shè)置在加熱器204和殼體202之間。賠^± 游入口 214 aX顆粒物質(zhì)過濾器組件201 ，并M^粒物質(zhì)過濾器組件201的一個 或多個區(qū)敏兀熱。被加熱的戯經(jīng)過一離巨離并!艦濾器203接收。加熱器204 可與過濾器203間隔開，并且加熱器204可不與過濾器203相接觸?，F(xiàn)在參考圖8，圖上更詳細(xì)地描述了M粒物質(zhì)過濾器組件228中的 加熱。itn 230通過加熱器232并被加熱器232的一個或多個區(qū)鄉(xiāng)口熱。被加 熱的^經(jīng)過一段距離"d"后被顆粒物質(zhì)過濾器234接收。誕E離"d"可以 是1/2英寸或更少。顆粒物質(zhì)過濾器234可具有中頓口 240， ilit 242，過濾 材料244，以及方劃寸狀地位于中鵬口240的夕卜偵啲出口246。顆粒物質(zhì)過濾器 234可被催化。被加熱的廢氣引MS粒物質(zhì)過濾器234中的顆粒物質(zhì)燃燒，這使 顆粒物質(zhì)過濾器234再生。加熱器232通ilX寸流傳熱來點(diǎn)燃顆粒物質(zhì)過濾器234 的前面(入口)部分。當(dāng)前面部分中的煙灰達(dá)到一個足夠高的溫度時，加熱器 關(guān)閉。煙灰的燃燒瀉落到過濾器鵬254上而不需要給加熱器保持功率?，F(xiàn)在參考圖9，表示了再生顆粒物質(zhì)過濾器的步驟。在步驟300，控制模塊的控制器，例如控制模塊44，開始并進(jìn)行到步驟301。在步驟301，產(chǎn)生
傳感器信號。該傳 信號可以包括廢氣流信號，^溫度信號，廢氣壓力信 號，氧信號，入口空氣流信號，入口空氣壓力信號，入口空氣鵬信號，發(fā)動 禾;ui度信號，賠再循環(huán)信號等等，這對言號由戰(zhàn)的傳ii^產(chǎn)生。在步驟302，控制器刑古顆粒物質(zhì)過濾器的當(dāng)前的煙灰裝載量S,。控 制器可如前所述地評估煙灰裝載量。該評估可基于機(jī)動車?yán)锍虜?shù)，廢氣壓力， 廢氣沿顆粒物質(zhì)過濾器的壓降，禾口/或預(yù)測的方法。該預(yù)測方法可包括基于一個 或多個發(fā)動機(jī)運(yùn)行參數(shù)的評估，例如發(fā)動機(jī)載荷，燃料方案，燃料噴射時間， 以^iW再循環(huán)禾號。在步驟303中，控制器測定當(dāng)前的煙灰裝載量S,是否大 于煙灰裝載量下限S,t。當(dāng)前的煙灰裝載量&大于煙灰裝載量下限S,t時，控制器 進(jìn)行到步驟304，否則控制器返回步驟302。在步驟304，控制器決定當(dāng)前的煙灰裝載量S,是否小于煙灰裝載量上 限S^。該上限Sut可以與設(shè)定的顆粒物質(zhì)最大操作驗相關(guān)，例如最娥作驢 TM。當(dāng)前的煙灰裝載量VJ、于煙灰裝載量上限Sut時，控制器進(jìn)行到步驟308。 當(dāng)前的煙灰裝載量S,大于或等于煙灰裝載量上限SJ寸，控制器進(jìn)行到步驟310。在步驟309和310，控制器決定是否延i^限制再生。控制器可以延 遲一段預(yù)設(shè)的時間然后再生和/或執(zhí)行如前所述的緩解策略來限制在再^l程中 顆粒物質(zhì)過濾器的峰值溫度。當(dāng)再生被延遲一段預(yù)設(shè)的時間，控制器將返回到 步驟302或303。當(dāng)再生不被延遲時，控制器將進(jìn)行到步驟311或在步驟328 結(jié)束，如圖所示。當(dāng)纟辦策略不能執(zhí)行或緩解策略不會辦卩Iit和/或限制顆粒物 質(zhì)過濾器的峰值^^超過預(yù)設(shè)的極限值時，控制器將延遲再生。該極限值可為 煙灰裝載量上限Sut。在步驟311，控制器執(zhí)行緩解策略。當(dāng)執(zhí)行再生步驟312-324的時候， 步驟311可以被執(zhí)行?？刂破髟趫?zhí)行步驟311之前，之中或之后進(jìn)行到步驟308。如果控制器確定在步驟304中再生是必須的，在步驟308中控制器 選擇一個或多個區(qū)域，并在步驟312中激活戶腿擇的區(qū)域的加熱器。在步驟316 中，控制器基于電流，電壓，廢氣流量和廢氣纟驢中的至少一個來估計一個足 夠達(dá)到最小過濾器表面溫度的加熱時間。該最小表面皿應(yīng)i^夠弓跑煙灰燃 燒以及產(chǎn)生灣落效果。僅僅是舉例，該最小表面^^可被設(shè)定為700攝氏度或 者更高。作為步驟316的替換，在步驟320中，控制器基于預(yù)設(shè)的加熱時間，廢氣流以及廢氣^it估計達(dá)到過濾器最小表面^t所需要的電流和電壓。該電 流和電壓可以在再生之前和/或再生期間被限制和/或調(diào)整，來卩l(xiāng)iW粒物質(zhì)過濾 器的^M最大操作^^。在步驟324中，控制器決定加熱時間是否己結(jié)束。如果步驟324選 擇"是"，控制器將在步驟326中決定是否有另外的區(qū)域需要被再生。如果步驟 326選擇"是"，控制器返回步驟308。否貝啦制驗步驟328中結(jié)束。上述的步驟是示例式的例子；取決于應(yīng)用，這些步驟可以柳,地， 同步地，同時地，連續(xù)地，時間交;iMll或以不同的Jl酵地執(zhí)行。在4頓中，控制模塊決定何時顆粒物質(zhì)過濾器需要再生。該決定是 基于顆粒物質(zhì)過濾器中的煙灰水平。另外，再生可以被定期地或者基于事件而 執(zhí)行?？刂颇K可以評估何時齡顆粒物質(zhì)過濾器需要再生或者何時顆粒物質(zhì) 過濾器中的區(qū)域需要再生。當(dāng)控制模塊決定整個顆粒物質(zhì)過濾器需要再生時， 控制模i力l頃序地一次激活一個或多個區(qū)域，使顆粒物質(zhì)過濾器的相關(guān)的下游部 分內(nèi)啟動再生。在區(qū)域再生之后， 一個或多個其他區(qū)域被激活，同時其他的為 非激活狀態(tài)。該方法持續(xù)到所有的區(qū)域都被激活。當(dāng)控制?！姥霙Q定一個區(qū)域需 要再生時，控制?！姥爰せ钕鄳?yīng)的需要再生的顆粒物質(zhì)過濾器的相關(guān)的下游部分 的該區(qū)域。本發(fā)明因為縮短的再生時間，可充分地減少燃料經(jīng)濟(jì)損失，降低排 氣管溫度，以及增加系統(tǒng)堅穩(wěn)性。本領(lǐng)域的技術(shù)人員現(xiàn)在可以從上述的描述中認(rèn)識到本發(fā)明的廣泛教 導(dǎo)的內(nèi)容能夠用多種形式來實(shí)現(xiàn)。因此，雖然本發(fā)明包括特定的例子，但是本 發(fā)明實(shí)際的范圍不應(yīng)該被限制，因為通過附圖，說明書以及后面的權(quán)利要求書， 其他的修改對本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1、一種再生系統(tǒng)，包括顆粒物質(zhì)過濾器，其包括接收廢氣的上游端和下游端；以及控制模塊，其決定顆粒物質(zhì)過濾器的當(dāng)前煙灰裝載量，并將當(dāng)前煙灰裝載量與預(yù)設(shè)的煙灰裝載量相比較，以及當(dāng)前煙灰裝載量低于該預(yù)設(shè)的煙灰裝載量時，允許顆粒物質(zhì)過濾器再生。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再^統(tǒng)，其中當(dāng)前煙灰裝載量在具有相應(yīng)的煙灰裝載量下限和煙灰裝載量上限的煙灰裝載量范圍內(nèi)時，控制模塊允許再生。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再^^系統(tǒng)，其中預(yù)設(shè)的煙灰裝載量與預(yù)設(shè)的顆粒 物質(zhì)過濾器的最対喿作 鵬相關(guān)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的再生系統(tǒng)，其中預(yù)設(shè)的顆粒物質(zhì)過濾器的最大操 作溫度等于顆粒物質(zhì)過濾器的故障、皿乘上安全因子。
5、 根據(jù)權(quán)禾腰求1戶脫的再^系統(tǒng)，其中控制模i爐于里程，賠壓力， 以^im壓降中的至少一個來決定當(dāng)前煙灰裝載量。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的再頓統(tǒng)，其中控制模i據(jù)于累積力敝因子來決 定當(dāng)前煙灰裝載量，該累積加權(quán)因子基于發(fā)動機(jī)載荷，燃料噴射時間，以及廢 氣Wt盾環(huán)禾i^中的至少一個。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1戶腿的再^系統(tǒng)，其中當(dāng)前煙灰裝載量高于或等于煙灰 裝載量上限時，控制模塊至少執(zhí)行延，粒物質(zhì)過濾器的再生和纟，策略中的 一錯斷氐顆粒物質(zhì)過濾驗再生中的峰值驗。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7戶誠的再^^統(tǒng)，其中會 策略包織控制和戯流量 控制中的至少一個。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的再生系統(tǒng)，其中氧控制包括M^進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空 氣流量，增加i^^t盾環(huán)，以及增加SA發(fā)動機(jī)的燃料供給中的至少一個。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的再生系統(tǒng)，其中i^流量控制包括變速器的降 速變換以及增加發(fā)動機(jī)空^度中的至少一個。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的再4^統(tǒng)，進(jìn)一步包括加熱器，^ffi粒物質(zhì) 過濾器的上游并對鵬進(jìn)行加熱，其中控制t莫i，制供給加熱器的電流來調(diào)M氣的溫度，并點(diǎn)itt^粒物質(zhì)過濾器中的煙灰。
12、 一種再生方法，包括M^粒物質(zhì)過濾器的上、游端接te^;以及 決定顆粒物質(zhì)過濾器的當(dāng)前煙灰裝載量； 將當(dāng)前煙灰裝載量與預(yù)設(shè)的煙灰裝載量相比較；當(dāng)前煙灰裝載量低于該預(yù)設(shè)的煙灰裝載量時，允許^^立物質(zhì)過濾器再生；以及當(dāng)前煙灰裝載量高于或等于該預(yù)設(shè)的煙灰裝載量時，限制顆粒物質(zhì)過濾器 的再生。
13、 根據(jù)權(quán)利要求12戶服的再生方法，其中當(dāng)前煙灰裝載量在具有相應(yīng)的煙灰裝載量下限和煙灰裝載量上限的煙灰裝載量范圍內(nèi)時，再生被允許。
14、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的再生方法，其中預(yù)設(shè)的煙灰裝載量與一個預(yù)設(shè)的顆粒物質(zhì)過濾器的最大操作溫度相關(guān)，所述最大操作^^與顆粒物質(zhì)過濾器 的故瞎鵬相關(guān)。
15、 根據(jù)權(quán)利要求12所述的再生方法，其中當(dāng)前煙灰裝載量的決定基于里 程，戯壓力，以鵬氣壓降中的至少一個。
16、 根據(jù)權(quán)利要求12戶;M的再生方法，其中當(dāng)前煙灰裝載量的決定是基于累積加權(quán)因子，該累積加權(quán)因子是基于發(fā)動機(jī)載荷，燃料噴射時間，以及廢氣 Wf盾環(huán)禾號中的至少一個。
17、 根據(jù)權(quán)利要求12戶皿的再生方法，進(jìn)一步包括當(dāng)前煙灰裝載量高于或等于煙灰裝載量上限時，延娜粒物質(zhì)過濾器的再生。
18、 根據(jù)權(quán)禾腰求17戶艦的再生方法，其中再生lteiE—段預(yù)設(shè)的時間，以及其中在預(yù)設(shè)的時間段之后，再生被允許。
19、 根據(jù)權(quán)利要求12戶皿的再生方法，進(jìn)一步包括當(dāng)前煙灰裝載量高于或 等于煙灰裝載量上限時，通過M^廢氣中的氧以及增加廢氣流量來降低顆粒物 質(zhì)過濾，再生中的峰值，。
20、 根據(jù)權(quán)利要求12 0M的再生方法，進(jìn)一步包括當(dāng)前煙灰裝載量低于預(yù) 設(shè)的煙灰裝載量時，調(diào)整供給位于顆粒物質(zhì)過濾器的上游的加熱器的電流來加 熱鵬以及點(diǎn) ^粒物質(zhì)過濾器中的煙灰。
全文摘要
一種再生系統(tǒng)包括顆粒物質(zhì)過濾器，其具有接收廢氣的上游端和下游端?？刂颇K決定顆粒物質(zhì)過濾器的當(dāng)前煙灰裝載量，并將當(dāng)前煙灰裝載量與預(yù)設(shè)的煙灰裝載量相比較。當(dāng)前煙灰裝載量低于該預(yù)設(shè)的煙灰裝載量時，該控制模塊允許顆粒物質(zhì)過濾器再生。
文檔編號F01N3/027GK101446220SQ200810173788
公開日2009年6月3日 申請日期2008年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月14日
發(fā)明者E·V·岡策, G·巴蒂亞, M·J·小帕拉托爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司