[发明专利]微粒过滤器再生过程中降低燃料消耗的方法和装置

说明书

一种柴油机微粒过滤器系统，包括：位于所述柴油机微粒过滤器的入口侧的温度传感器；位于所述柴油机微粒过滤器的出口侧的温度传感器；位于所述柴油机微粒过滤器的入口侧的压力传感器；以及与所述温度传感器和压力传感器连接的控制模块，并且所述控制模块装载有将柴油机微粒过滤器中负载烟灰含量与由压力传感器测得压力相关联的查阅表；其中，当所述柴油机微粒过滤器的烟灰负载达到预设的烟灰负载时，所述控制模块启动再生循环。

优先权声明

本申请涉及2010年9月9日提交的序列号为61/381,290的美国临时申请，其内容纳入本文作为参考。

技术领域

本发明总体上涉及一种包括微粒过滤器以控制排放物的系统，并且更特别地涉及一种方法，用以最优化微粒过滤器的再生循环，计算微粒过滤器的最优化尺寸，并当引擎速度降低至空转的时候控制微粒过滤器的温度。

背景技术

典型的引擎具有排气系统，其包括用于将微粒过滤出排气流的过滤处理，以使得排出排气系统的排放符合地区环境法规和/或世界环境法规。这些环境标准和法规正在变得更加严格，并且需要使排出排气系统的氮氧化物(NO_x)、碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的量降低，从而满足法规所制定的标准。其它的排放物消除部件，例如选择性催化还原系统(SCR)、柴油机氧化催化剂(DOC)、氮氧化物吸收催化剂 (NAC)、稀油氮氧化物捕集器(LNT)及其组合在排放系统中可能是需要的，以使得排气可以被进一步清洁(例如从排气流移除氮氧化物)。排放标准的严格化需要使更多的污染物从排气流中移除。一个或多个这些部件的引入减少了在排气系统中可提供的空间容量。随着排气部件的引入，总体燃料消耗会增加，并且其需要改善总体燃料消耗和/或改善燃料效率。举例来说，所消耗的总燃料的百分之一到百分之三被用于执行再生循环。

当所述微粒过滤器达到目标烟灰负载的时候和/或排气通过微粒过滤器越来越困难的时候，所述微粒过滤器的再生就被执行。就目前来说，并不存在精确的方法来计算微粒过滤器的实际烟灰负载(即目标烟灰负载)，由此，再生循环基于燃料消耗、行车里程、引擎运行时间和引擎排放速率来触发。已经做出了基于烟灰负载触发再生循环的尝试；然而，当前的微粒过滤器和微粒过滤器系统在计算目标烟灰负载的时候具有相当高的偏差(variability)。例如，当目标烟灰负载达到的时候再生循环开始；然而，其它的过程变量使用所计算的最大烟灰负载来设定，以使得柴油机微粒过滤器不至于被损坏。用于触发再生循环的最大烟灰负载可以通过使目标烟灰负载与计算烟灰负载的偏差相加而计算得出。举例来说，最大烟灰负载可以通过使5克/升的目标烟灰负载与计算烟灰负载时的±2克/升的偏差相加来计算得出。因此，在这种系统中，当目标烟灰负载为5克/升的时候将开始所述的再生循环。然而，由于计算最大烟灰负载的偏差，微粒过滤器实际上可能会包含约3克/升至约7克/升。由此，由于计算微粒过滤器的目标烟灰负载的偏差，入口气体温度可能会相对于最大烟灰负载来设定，其将会导致增加的再生时间、比目标温度更高或更低的温度、不同的再生具有不一致的效率、低再生效率、在低于和/或高于目标烟灰负载时发生再生循环、或其组合。

在微粒过滤器再生过程中所面对的另一个挑战为在最大化再生温度的同时不发生“失控的”反应，或者不超过约800℃的温度，以使得排气系统部件不至于被损坏。大于约1000℃的温度可能会导致微粒过滤器的破裂、熔融、失活或降低涂覆在微粒过滤器上的催化剂的效率，或其组合。如果所述的微粒过滤器破裂、熔融，或者所涂覆的催化剂失活，那么就可能不能再满足环境法规的要求(例如环境保护署(EPA)的法规)。