具有后處理再生循環(huán)控制的排氣系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種排氣系統(tǒng)，更具體地涉及一種具有后處理再生循環(huán)控制的排氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)動機(jī)——包括柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)、氣態(tài)燃料動力的發(fā)動機(jī)和本領(lǐng)域中已知的其它發(fā)動機(jī)一一排出空氣污染物的復(fù)雜混合物。這些空氣污染物可以包括氣態(tài)化合物，例如氮氧化物、烴和已知為顆粒物質(zhì)或煙灰的固體材料。由于對環(huán)境越來越高的關(guān)注度，排氣排放標(biāo)準(zhǔn)已變得越來越嚴(yán)格并且根據(jù)發(fā)動機(jī)的類型、發(fā)動機(jī)的尺寸和/或發(fā)動機(jī)的等級來規(guī)定從發(fā)動機(jī)排放的氣態(tài)化合物和固體材料的量。
[0003]發(fā)動機(jī)制造商為了遵守對向環(huán)境排出的污染物的規(guī)定而實(shí)行的一種方法是利用諸如催化劑和過濾器的后處理裝置還原、轉(zhuǎn)化或以其它方式除去來自發(fā)動機(jī)的排氣流的氣態(tài)化合物、烴和顆粒物質(zhì)。然而，這些后處理裝置僅可在特定運(yùn)轉(zhuǎn)條件下有效地工作。例如，一些催化劑僅在暴露于升高的溫度時有效地工作。因而，在低排氣溫度運(yùn)轉(zhuǎn)期間，例如在長時間怠速運(yùn)轉(zhuǎn)和/或低溫運(yùn)轉(zhuǎn)期間，催化劑將吸附烴，因?yàn)辄c(diǎn)燃溫度曲線不具有足以使烴徹底氧化的溫度。為了使來自排氣流的烴和被吸附到催化劑中的烴完全氧化，必須使排氣溫度上升到充分的溫度。然而，如果發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的加載利用包含被吸附的烴的后處理系統(tǒng)發(fā)生，則烴會點(diǎn)燃，從而導(dǎo)致會潛在地?fù)p傷或毀損催化劑的放熱事件。另外，如果被吸附的烴未點(diǎn)燃，則烴將呈白色煙羽的形式釋放，這是不希望有的。因此，一些發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)配備有用于人工地使經(jīng)過催化劑和過濾器的排氣升溫以便以受控方式使被吸附的烴氧化的
目-。
[0004]2008年1月24日公布的Zhang等人的美國專利7，788，911 ( “’ 911專利”)中公開了一種構(gòu)造成用于減少物質(zhì)積聚的示例性排氣系統(tǒng)。具體地，’ 911專利公開了一種發(fā)動機(jī)和排氣系統(tǒng)，該發(fā)動機(jī)和排氣系統(tǒng)監(jiān)視排氣溫度低于吸附溫度和高于吸附溫度的時間，并且如果低于吸附溫度的累計(jì)時間超過最大臨界值，則控制單元進(jìn)入解吸附或熱管理模式。熱管理模式使得控制單元引導(dǎo)發(fā)動機(jī)在較高的溫度水平下產(chǎn)生排氣，由此使積聚在排氣系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)氧化。
[0005]盡管’911專利的系統(tǒng)可充分用來再生氧化催化劑，但它可能仍不是最佳的。具體地，該系統(tǒng)在確定用于開始再生的臨界值時可能未考慮重要的輸入并且在再生期間可能未考慮可提高再生過程的效率的發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
[0006]所公開的系統(tǒng)和方法解決了上述問題和/或本領(lǐng)域的其它問題中的一個或多個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的一方面涉及一種排氣系統(tǒng)。該排氣系統(tǒng)可包括構(gòu)造成將來自發(fā)動機(jī)的排氣引導(dǎo)到大氣的排氣通路。該排氣系統(tǒng)還可包括布置在排氣通路內(nèi)的后處理構(gòu)件。該排氣系統(tǒng)還可包括配置成產(chǎn)生指示發(fā)動機(jī)的油門位置的油門位置信號的油門和配置成產(chǎn)生指示排氣溫度的溫度信號的溫度傳感器。該排氣系統(tǒng)還可包括與發(fā)動機(jī)、油門、傳感器和后處理系統(tǒng)通信的控制器。該控制器可配置成監(jiān)視溫度信號并跟蹤溫度信號低于臨界溫度的總持續(xù)時間。該控制器還可配置成在總持續(xù)時間大于臨界持續(xù)時間時開始發(fā)動機(jī)的負(fù)荷上升以使離開發(fā)動機(jī)的排氣升溫。臨界溫度和臨界持續(xù)時間在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間變化并由控制器基于至少包括油門位置的一個或多個輸入來確定。
[0008]本發(fā)明的另一方面涉及一種控制用于發(fā)動機(jī)的排氣系統(tǒng)的方法。該方法可包括接收指示排氣溫度的溫度信號并接收指示發(fā)動機(jī)的油門位置的油門位置信號。該方法還可包括監(jiān)視溫度信號并跟蹤溫度信號低于臨界溫度的總持續(xù)時間。該方法還可包括在總持續(xù)時間大于臨界持續(xù)時間時開始使發(fā)動機(jī)的負(fù)荷上升以使離開發(fā)動機(jī)的排氣升溫。臨界溫度和臨界持續(xù)時間在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間變化并基于至少包括油門位置的一個或多個輸入來確定。
[0009]本發(fā)明的另一個方面涉及一種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括發(fā)動機(jī)、從發(fā)動機(jī)延伸的排氣歧管和與排氣歧管連接的渦輪增壓器。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)還可包括構(gòu)造成將排氣引導(dǎo)到大氣的與渦輪增壓器的出口連接的至少一個排氣通路和布置在排氣通路內(nèi)的后處理構(gòu)件。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)還可包括配置成產(chǎn)生指示發(fā)動機(jī)的油門位置的油門位置信號的油門和配置成產(chǎn)生指示排氣溫度的溫度信號的溫度傳感器。該發(fā)動機(jī)系統(tǒng)還可包括與發(fā)動機(jī)、油門、傳感器和后處理系統(tǒng)通信的控制器。該控制器可配置成監(jiān)視溫度信號并跟蹤溫度信號低于溫度臨界值的總持續(xù)時間。該控制器還可配置成在總持續(xù)時間大于臨界持續(xù)時間時開始發(fā)動機(jī)的負(fù)荷上升以使離開發(fā)動機(jī)的排氣升溫。臨界溫度和臨界持續(xù)時間在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間變化并基于至少包括油門位置的一個或多個變量來確定。
【附圖說明】
[0010]圖1是示例性公開的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意性和概略性的圖示。
[0011]圖2是示出運(yùn)轉(zhuǎn)圖1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示例性公開的方法的流程圖。
[0012]圖3是示出在再生循環(huán)期間運(yùn)轉(zhuǎn)圖1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示例性公開的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]圖1示出可用于移動應(yīng)用(例如，機(jī)車的原動機(jī))或靜止應(yīng)用(例如，作為公用工程站的動力源)中的示例性發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10。出于本發(fā)明的目的，發(fā)動機(jī)10被示出和描述為包括內(nèi)燃發(fā)動機(jī)12、進(jìn)氣系統(tǒng)14和排氣系統(tǒng)16。進(jìn)氣系統(tǒng)14可構(gòu)造成將壓縮空氣或空氣和燃料的混合物引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)12中。發(fā)動機(jī)12可燃燒空氣和燃料而產(chǎn)生機(jī)械輸出和排氣流。排氣系統(tǒng)16可構(gòu)造成將來自發(fā)動機(jī)12的排氣流引導(dǎo)到大氣。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10可包括任何類型的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，例如二或四沖程柴油燃料、汽油燃料、氣態(tài)燃料或混合燃料發(fā)動機(jī)。
[0014]發(fā)動機(jī)12可與構(gòu)造成將來自發(fā)動機(jī)12的旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為有用功的機(jī)械負(fù)載連接。在所公開的實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)12與將旋轉(zhuǎn)輸出轉(zhuǎn)化為電力的主發(fā)電機(jī)18連接，所述電力然后可被引導(dǎo)到與發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10的特定應(yīng)用對應(yīng)的電氣構(gòu)件。在一種示例性應(yīng)用中，電力可被引導(dǎo)到推進(jìn)機(jī)車的一個或多個牽引電機(jī)20。在一種示例性靜止應(yīng)用中，電力可被引導(dǎo)到終端消費(fèi)者(例如，經(jīng)由公用電網(wǎng))或就地用于其它目的(例如，用于栗送和/或鉆探目的)。可設(shè)想，如果期望的話，接收來自發(fā)動機(jī)12的旋轉(zhuǎn)輸出的機(jī)械負(fù)載可體現(xiàn)為不同于主發(fā)電機(jī)的裝置。
[0015]進(jìn)氣系統(tǒng)14可包括配合成調(diào)節(jié)和導(dǎo)入壓縮空氣或壓縮空氣和燃料的混合物到發(fā)動機(jī)12中的多個構(gòu)件。例如，進(jìn)氣系統(tǒng)14可包括位于一個或多個壓縮機(jī)26下游的進(jìn)氣管道24內(nèi)的空氣冷卻器22。壓縮機(jī)26可構(gòu)造成吸入空氣，將空氣加壓，并且經(jīng)由進(jìn)氣管道24將空氣經(jīng)冷卻器22引導(dǎo)到發(fā)動機(jī)12中。隨著空氣經(jīng)過冷卻器22，冷卻器22可將來自空氣的熱消散至大氣，由此降低空氣的溫度并提高其密度。
[0016]排氣系統(tǒng)16可包括調(diào)節(jié)來自發(fā)動機(jī)12的排氣并且將其引導(dǎo)到大氣的多個構(gòu)件。例如，排氣系統(tǒng)16可包括排氣管道28、由流經(jīng)管道28的排氣驅(qū)動的一個或多個渦輪30、和在渦輪30的下游流體地連接的一個或多個后處理構(gòu)件32。來自發(fā)動機(jī)12的排氣可被引導(dǎo)經(jīng)過渦輪30并由此驅(qū)動渦輪30使壓縮機(jī)26旋轉(zhuǎn)并壓縮進(jìn)氣。在離開渦輪30之后，排