[发明专利]识别颗粒过滤器中的燃烧情况的方法和装置

说明书

技术领域

本发明要求2008年5月30日提交的0853563号法国专利申请的优先权，该申请的内容(说明书、附图和权利要求书)被引用于本申请文件中。

本发明与内燃机的防污染领域有关，特别与能够配置于内燃机的排气管路的颗粒过滤器的控制有关，旨在吸附内燃机中因燃烧而生的颗粒。

背景技术

内燃机运转时由于燃料的燃烧而产生要排出的气体，其中包括一定量的受控污染物。特别是内燃机的燃烧而产生的污染物可能包括一些碳化的固体颗粒。由于不能限制内燃机以使它仅排出允许数量的可控污染物，排出的气体必须经过处理以将这些污染物降低到容许的界限以下。

处理排气的装置通常位于内燃机的排放回路中。我们说的是对排气的后处理。这种处理装置可能由一个或几个部件组成，特别是包括一个颗粒过滤器。

机动车的颗粒过滤器能够通过过滤除去内燃机、通常是柴油机的排气中出现的固体粒子。一旦在过滤器中被捕获，这些粒子必须被周期性地消除，方式是将过滤器中的温度从450℃提高到700℃，以促成粒子的燃烧。这个操作自然地被称作颗粒过滤器的“再生”。通常地，再生所需的能量通过使排气温度升高而得到。

通常在再生阶段将排气的温度从内燃机运转时的正常温度提高所需的额外能量是通过使用后喷射，也就是说在压缩循环的上死点之后的延后喷油，而提供的，或通过燃烧收益的降低，再或是通过直接向排气管路中喷油提供。

在使用后喷射的情况下碳氢燃料可能在内燃机内完全或部分地燃烧，使排气的温度上升，或者，如果后喷射足够延迟，增加了排气中一氧化碳(CO)和碳化氢(HC)的含量，这两者会在接触氧化性催化剂时氧化而产生热量。如果我们向内燃机的排气管路中直接喷入雾状或汽态的碳氢燃料，上述现象同样可以发挥作用。

但是，被过滤器捕获的碳化粒子是一些易燃材料，如果过滤器中应用了有助于再生的添加剂，它们可能在温度大约高于450℃时自动燃烧，不然的话只要存在足够的燃料，它们也会在温度达到600℃时自动燃烧。

通常内燃机的排气中存在氧气，当颗粒过滤器中的炭黑量较大时，炭黑粒子就可能发生燃烧，导致过滤器中释放出大量的能量，造成对它的损害(例如出现裂纹)或者破坏。

特别是在配置有过滤器的机动车辆主要在市内行驶的情况下，换句话说，在经常低速行驶并频繁停驶的情况下，可观察到过滤器中的炭黑含量增加。在这些情况下，很难使过滤器再生，因为排气的温度与颗粒过滤器再生的温度相去甚远，或者排气只在用于完成再生的很短的短暂时段就达到启动再生的温度。典型地，柴油机动车辆被涡轮增压机增压时，在涡轮增压机的涡轮出口处测量到的排气的温度在150℃左右，而为了启动加有添加剂的过滤器的再生应该至少达到大约450℃的温度。

另外，如果颗粒过滤器中的炭黑量接连多次达到极限，内燃机就被拖入强负载的状态下运转，排气的温度可能自动引发过滤器中的炭黑燃烧。另外，在某些情形下，在内燃机停转前开始的炭黑的燃烧可以在停转后继续，甚至，如果排气回路非常热和过滤器未能被排出的气流冷却的时候，炭黑的燃烧可以在内燃机停转稍后启动。

这些非受控制的炭黑的燃烧如果发生在较高的温度下或者导致过滤器中的温度快速上升，就可能损害过滤器。这种损害从不止一个方面而言都是不利的。一方面，这影响到后处理系统的效率，另一方面，根据现行的和即将实行的有关车载诊断(OBD功能)的规定，有必要在一个使用时间段内(根据EURO5标准，典型地为160 000公里)确保后处理系统的效率，或者确保在后处理系统出故障时能够提醒开车的司机。

法国雷诺集团的FR2814498号专利提供了一种诊断颗粒过滤器故障或者通过观察过滤器再生期内释出的能量来计算它的负载的装置。如果说通过不同的策略控制颗粒过滤器的再生已为人所知，则现有技术并未掌握对过滤器中的粒子的这种自发燃烧进行控制的方法，及其可能引致的过滤器的故障。

此外，这种非受控制的粒子的燃烧会影响过滤器中炭黑的含有量，目前在测定炭黑含有量的模块中尚未考虑这种情况。

发明内容

本发明的目的在于提出一种识别配置在内燃机排气管路中的颗粒过滤器中的燃烧，特别是非受控燃烧的方法。这种对所检测到的燃烧的识别和定性可以诊断过滤器的故障，或者了解燃烧对过滤器中的炭黑含有量的作用，且可在内燃机运转的整个过程中执行这些功能。本发明可以在过滤器应用中的所有阶段对其进行控制，而非如现有技术所做到的那样，仅在其受控再生的阶段对其进行控制。