CN101907013A - 使用虚拟的砖温度传感器的用于颗粒过滤器的再生***和方法 - Google Patents
使用虚拟的砖温度传感器的用于颗粒过滤器的再生***和方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101907013A CN101907013A CN2010101989785A CN201010198978A CN101907013A CN 101907013 A CN101907013 A CN 101907013A CN 2010101989785 A CN2010101989785 A CN 2010101989785A CN 201010198978 A CN201010198978 A CN 201010198978A CN 101907013 A CN101907013 A CN 101907013A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- temperature
- particulate filter
- exhaust
- maximum temperature
- estimated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
- F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
- F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
- F01N3/027—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
- F01N9/002—Electrical control of exhaust gas treating apparatus of filter regeneration, e.g. detection of clogging
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
- F02D41/0235—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/027—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
- F02D41/029—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
- F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/04—Methods of control or diagnosing
- F01N2900/0408—Methods of control or diagnosing using a feed-back loop
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/16—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust apparatus, e.g. particulate filter or catalyst
- F01N2900/1602—Temperature of exhaust gas apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D2200/00—Input parameters for engine control
- F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
- F02D2200/08—Exhaust gas treatment apparatus parameters
- F02D2200/0802—Temperature of the exhaust gas treatment apparatus
- F02D2200/0804—Estimation of the temperature of the exhaust gas treatment apparatus
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
- F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
- F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
- Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/40—Engine management systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
Abstract
本发明涉及使用虚拟的砖温度传感器的用于颗粒过滤器的再生***和方法。具体地,提供了一种排气控制***,其包括温度传感器、温度估测模块、和排气状况调节模块。温度传感器对减排设备下游处的排气的出口温度进行测量。温度估测模块对减排设备的最高温度进行估测。排气状况调节模块根据减排设备的最高温度对排气控制***的运行进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的排气***,更具体地,涉及使用了虚拟的砖温度传感器的用于颗粒过滤器的再生***和方法。
背景技术
本文提供的背景描述是为了总体陈述本发明的发明背景。发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述,这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面,既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
发动机可产生碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)和颗粒。HC可被氧化催化剂过滤。NOx排放物可通过选择性催化还原(SCR)***还原。颗粒可被颗粒过滤器过滤。在一些实施方式中,颗粒过滤器可包括具有砖形式的催化剂,所述砖可在其内捕集颗粒。随着时间的过去,颗粒过滤器变满,从而需要被再生以去除捕集在颗粒过滤器的催化剂内的颗粒。在再生期间,对被捕集的颗粒施加热,以在颗粒过滤器内燃烧颗粒。在颗粒过滤器内的颗粒被燃烧之后,颗粒过滤器可重新恢复过滤。
在再生期间,颗粒过滤器的催化剂承受高温。但在整个颗粒过滤器内,颗粒过滤器的温度可能不是均匀的。除来自于排气的热之外,颗粒过滤器还承受从氧化催化剂内HC的氧化反应所释放的发热,所述氧化催化剂被提供在颗粒过滤器的上游处。而且,颗粒过滤器的再生包括对被捕获在催化剂砖的表面上的烟炱或颗粒进行氧化。对烟炱或颗粒进行氧化将向催化剂砖的表面释放热量。
传统地,排气温度传感器被设置在颗粒过滤器的上游和下游处,以分别监测排气的上游温度和下游温度。颗粒过滤器的温度可以是基于上游温度和下游温度的平均值。对再生的控制可以是基于颗粒过滤器的温度。
发明内容
一种排气控制***,其包括温度传感器、温度估测模块和排气状况调节模块。温度传感器对减排设备下游处的排气的出口温度进行测量。温度估测模块对减排设备的最高温度进行估测。排气状况调节模块根据减排设备的最高温度对排气控制***的运行进行控制。
一种再生***,其包括温度传感器、温度估测模块和排气状况调节模块。温度传感器对颗粒过滤器下游处的排气的出口温度进行测量。温度估测模块根据出口温度估测颗粒过滤器的最高温度。排气状况调节模块根据颗粒过滤器的最高温度对再生进行控制。
一种使颗粒过滤器再生的方法,其包括:对颗粒过滤器下游处的排气的出口温度进行测量;根据出口温度估测颗粒过滤器的最高温度;以及,根据估测的最高温度对颗粒过滤器的再生进行控制。
在一个特征中,可根据下式对最高温度进行估测:
式中,Tb为最高温度,T2为排气的出口温度,m为排气的质量流率,Mc为催化剂砖的质量,Cpb为催化剂砖的比热,Cp为排气的比热,F为排气与减排设备之间的热传递面积,α为热传递系数,以及T0为环境温度。
本发明还提供了以下方案:
方案1.一种排气控制***,包括:
温度传感器,所述温度传感器对减排设备下游处的排气的出口温度进行测量;
温度估测模块,所述温度估测模块对所述减排设备的最高温度进行估测;以及
排气状况调节模块,所述排气状况调节模块基于所述减排设备的所述最高温度对所述排气控制***的运行进行控制。
方案2.根据方案1所述的排气控制***,其中,基于发动机参数和所述减排设备的设计规格对所述最高温度进行估测。
方案3.根据方案2所述的排气控制***,其中,所述发动机参数包括所述出口温度、排气质量流率、环境温度和车速中的至少一个。
方案4.根据方案2所述的排气控制***,其中,所述设计规格包括催化剂砖的质量、催化剂砖的比热、排气的比热和热传递面积中的至少一个。
方案5.根据方案2所述的排气控制***,其中,基于下式对所述最高温度进行估测:
式中,Tb为所述最高温度;T2为所述排气的出口温度;m为排气质量流率;Mc为催化剂砖的质量;Cpb为催化剂砖的比热;Cp为排气的比热;F为所述排气与所述减排设备之间的热传递面积;α为热传递系数;以及,T0为环境温度。
方案6.根据方案2所述的排气控制***,其中,所述颗粒过滤器的最高温度是基于所述减排设备的催化剂砖的背面的温度。
方案7.根据方案1所述的排气控制,其中,所述减排设备包括催化转化器、三元催化转化器、氧化催化剂、柴油氧化催化剂、稀NOx捕集器和柴油颗粒过滤器中的至少一种。
方案8.一种再生***,包括:
温度传感器,所述温度传感器对颗粒过滤器下游处的排气的出口温度进行测量;
温度估测模块,所述温度估测模块基于所述出口温度对所述颗粒过滤器的最高温度进行估测;以及
排气状况调节模块,所述排气状况调节模块基于所述颗粒过滤器的所述最高温度对再生进行控制。
方案9.根据方案8所述的再生***,其中,基于发动机参数和所述颗粒过滤器的设计规格对所述最高温度进行估测。
方案10.根据方案9所述的再生***,其中,所述发动机参数包括所述出口温度、排气质量流率、环境温度和车速中的至少一个。
方案11.根据方案9所述的再生***,其中,所述设计规格包括催化剂砖的质量、催化剂砖的比热、排气的比热和热传递面积中的至少一个。
方案12.根据方案8所述的再生***,其中,基于下式对所述最高温度进行估测:
式中,Tb为所述最高温度;T2为所述排气的出口温度;m为排气质量流率;Mc为催化剂砖的质量;Cpb为催化剂砖的比热;Cp为排气的比热;F为所述排气与所述颗粒过滤器之间的热传递面积;α为热传递系数;以及,T0为环境温度。
方案13.根据方案8所述的再生***,其中,所述颗粒过滤器的最高温度是基于所述颗粒过滤器的催化剂砖的背面的温度。
方案14.根据方案8所述的再生***,其中,所述排气状况调节模块通过对所述排气流率和所述排气的氧浓度中的至少一个进行调节从而对所述再生进行控制。
方案15.一种使颗粒过滤器再生的方法,包括:
对所述颗粒过滤器下游处的排气的出口温度进行测量;
基于所述出口温度对所述颗粒过滤器的最高温度进行估测;以及
基于所述估测的最高温度对所述颗粒过滤器的再生进行控制。
方案16.根据方案15所述的方法,其中,基于发动机参数和所述颗粒过滤器的设计规格对所述最高温度进行估测。
方案17.根据方案16所述的方法,其中,所述发动机参数包括排气质量流率、车速、环境温度和所述出口温度。
方案18.根据方案16所述的方法,其中,所述设计规格包括砖的质量、砖的比热、排气的比热和热传递面积。
方案19.根据方案16所述的方法,其中,基于下式对所述最高温度进行估测:
式中,Tb为所述最高温度;T2为所述排气的出口温度;m为排气质量流率;Mc为催化剂砖的质量;Cpb为催化剂砖的比热;Cp为排气的比热;F为所述排气与所述颗粒过滤器之间的热传递面积;α为热传递系数;以及,T0为环境温度。
方案20.根据方案16所述的方法,进一步包括,对排气流率和所述排气的氧浓度中的至少一个进行调节,以对所述再生进行控制。
从本文所提供的描述,更多的应用领域将会变得明显。应当理解,描述和具体示例仅是出于说明的目的,并不意图限制本发明的范围。
附图说明
这里所描述的附图仅用于说明之目的,并不意图以任何方式限制本发明的范围。
图1为示例性的柴油发动机***的功能框图,所述柴油发动机***包括了根据本发明的颗粒过滤器再生模块;
图2为根据本发明的颗粒过滤器再生模块的功能示意图;和
图3为根据本发明的用于使颗粒过滤器再生的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅为示例性的,决不意图对本发明、其应用或使用进行限制。为清晰起见,附图中使用相同的附图标记来标识相同的元件。如本文所使用的,术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述功能的其它合适的部件。
根据本发明教导的颗粒过滤器再生***和方法来对颗粒过滤器的催化剂砖的背面处的温度进行估测。颗粒过滤器的催化剂砖的背面处的温度可以代表颗粒过滤器的最高温度。根据颗粒过滤器下游处的排气的出口温度、发动机工作参数和颗粒过滤器的设计规格,来对温度进行估测。根据所估测的颗粒过滤器的最高温度,来对颗粒过滤器的再生过程进行控制,以避免对颗粒过滤器的催化剂砖造成热损坏。
现参考图1,示例性的发动机***10包括发动机12、进气歧管14、共轨燃料喷射***16和排气***18。发动机12可为汽油发动机或柴油发动机。示例性的发动机12包括6个气缸20,所述气缸被构造成处于呈V形布局的相邻的气缸组22、24内。尽管图1描述了6个气缸,但可以认识到,发动机12可包括其额外的或更少的气缸20。例如,可以设想具有2、4、5、8、10、12和16个气缸的发动机。还可以期望的是,柴油发动机12可具有直列式气缸结构。
空气通过节气门(未示出)被吸入进气岐管14内。空气从进气岐管14被吸入气缸20内,并在其内被压缩。燃料通过共轨喷射***16被喷入气缸20内。当发动机12为柴油发动机时,压缩空气的热量将空气/燃料混合物点燃。当发动机12为汽油发动机时,空气/燃料混合物被火花塞(未示出)点燃。排气从气缸20处排出,并被排入到排气***18内。在一些示例中,发动机***10可包括涡轮增压器26,所述涡轮增压器将额外的空气泵入气缸20内,以便与燃料和从进气岐管14吸入的空气一起燃烧。
排气***18包括排气岐管28、30,排气导管29和31,以及减排设备34。减排设备34包括催化转化器38、和/或颗粒过滤器40、和/或选择性催化还原(SCR)转化器(未示出)。例如,催化转化器38可为三元催化转化器(TWC)、氧化催化剂、柴油氧化催化剂(DOC),或稀NOx捕集器(LNT)(lean NOx trap(LNT))。颗粒过滤器40可为柴油颗粒过滤器(DPF)。SCR转化器可被提供在颗粒过滤器40的上游或下游处。
电加热器41可被提供在颗粒过滤器40的上游或与颗粒过滤器40集成在一起。第一和第二排气部分由第一和第二气缸组22和24限定。排气岐管28和30将排气部分从相应的气缸组22和24导引入排气导管29和31内。排气被引入涡轮增压器26内以驱动涡轮增压器26。混合的排气流从涡轮增压器26经过催化转化器38和加热器41流到颗粒过滤器40。在混合排气流流到大气中时,颗粒过滤器40从其中过滤掉颗粒。
颗粒过滤器40被定期地再生,以去除收集在颗粒过滤器40内的颗粒。在再生期间,电源42向电加热器41提供功率以便对流过其中的排气流进行加热,所述排气流又加热颗粒过滤器40。这样,位于颗粒过滤器40的催化剂表面上的柴油颗粒就被烧掉。当电加热器41与颗粒过滤器40集成在一起或者被设置在颗粒过滤器40的附近时,电加热器41也可直接加热颗粒过滤器40。除来自于电加热器41的热量之外,催化转化器38内HC的氧化所释放的发热也对颗粒过滤器40的温度升高有所贡献。在颗粒过滤器40内的柴油颗粒的燃烧也向颗粒过滤器40内的催化剂的表面释放热量。因此,在颗粒过滤器40的催化剂砖的整个表面上存在非均匀的温度分布。催化剂砖的最高温度出现在催化剂砖的背表面处。
控制模块43根据来自多个传感器的信号来对发动机***10的运行进行调节。该多个传感器包括但不局限于,进气岐管绝对压力(MAP)传感器44、发动机速度传感器46、进气温度(IAT)传感器48、质量型空气流量(MAF)传感器50,以及温度传感器54。MAP传感器44测量进气岐管14内的空气压力。发动机速度传感器46测量发动机速度(RPM)。IAT传感器48测量环境空气温度。质量型空气流量传感器50测量进入进气岐管14的空气的质量流率。
温度传感器54被提供在减排设备34的下游处,并对离开减排设备34的排气的温度进行测量。当减排设备34包括颗粒过滤器40并且期望对颗粒过滤器的温度进行估测时,温度传感器54可被设置在颗粒过滤器40的出口处。当减排设备34包括催化转化器38并且期望对催化转化器38的温度进行估测时,温度传感器54可被设置在催化转化器38的出口处。温度传感器54可为热敏电阻。
控制模块43包括颗粒过滤器再生模块60,颗粒过滤器再生模块60对颗粒过滤器40的催化剂砖的背面处的温度进行估测。颗粒过滤器40的催化剂砖的背面处的温度代表了颗粒过滤器40的最高温度。根据所估测的颗粒过滤器40的最高温度,颗粒过滤器再生模块60对颗粒过滤器再生过程进行控制。
参考图2,颗粒过滤器再生模块60包括颗粒过滤器状况评估模块62、加热器控制模块64、温度估测模块66、比较模块68、排气状况调节模块70,以及排气质量流率估测模块72。颗粒过滤器再生模块60开始颗粒过滤器40的再生,并连续地监测再生过程以确保颗粒过滤器40的温度在可接受的范围内。
更具体地,颗粒过滤器状况评估模块62对颗粒过滤器的状况进行评估,并确定再生的启动条件是否存在。仅作为示例,当颗粒过滤器40的载荷超过阈值或者当颗粒过滤器40的上游与下游之间的排气压力差超过阈值压力时,可能存在启动条件。当启动条件存在时,加热器控制模块64启用电加热器41以对流过电加热器41的排气进行加热。然后,当被加热的排气流过颗粒过滤器40时,被加热的排气对颗粒过滤器40进行加热以开始再生。再生过程的持续时间根据颗粒过滤器40内的柴油颗粒量而变化。电加热器41可仅在再生过程的初始时段期间被打开。在再生过程开始之后,电加热器41可被关闭。通过利用由颗粒燃烧所释放的热量,再生过程可继续进行。
替代性地,可以通过将更多的燃料喷入气缸内来开始再生过程,而不是使用电加热器41。仅作为示例,可在膨胀冲程的后期阶段喷入燃料。当催化转化器38包括柴油氧化催化剂(DOC)时,燃料可从DOC的上游被喷入排气管内。过量的燃料可在DOC内燃烧,以提高排气温度,从而导致柴油颗粒的燃烧。
排气质量流率估测模块72与MAF传感器50和燃料流量估测模块74通信。MAF传感器50测量新鲜空气的质量流率。根据所命令的燃料添加,燃料流量估测模块74对喷入气缸内的燃料流率进行估测。根据新鲜空气的质量流率和燃料流量,排气质量流率估测模块72对排气的质量流率进行估测。例如,排气的质量流率可为新鲜空气的质量流率与燃料流率之和。
在再生期间,温度估测模块66对颗粒过滤器40的最高温度连续地进行估测。所估测的颗粒过滤器40的最高温度出现在催化剂砖的背面处(也就是,砖温度)。温度估测模块66接收来自多个传感器的信号,并根据这些信号和颗粒过滤器40的设计规格对最高的砖温度进行估测。
所估测的最高温度可根据下式而确定:
式中,Tb为估测的最高温度(也就是,砖温度);T2为排气的出口温度,所述出口温度在颗粒过滤器的出口处被测量;m为排气质量流率;Mc为催化剂砖的质量;Cpb为催化剂砖的比热;Cp为排气的比热;F为排气与颗粒过滤器之间的热传递面积;α为热传递系数;以及,T0为环境温度。
与颗粒过滤器40的最高温度的估测相关的参数包括:排气质量流率、颗粒过滤器40下游处的排气的出口温度、催化剂砖的质量、催化剂砖的比热、排气的比热、排气与颗粒过滤器40之间的热传递面积、热传递系数、以及环境温度。
环境温度以及颗粒过滤器40下游处的排气的出口温度均可通过现有的传感器来测量。环境温度为进气温度,并且可通过IAT传感器48测量。出口温度可通过温度传感器54测量。排气质量流率可通过排气质量流率估测模块72来估测。热传递系数为车速的函数,并且可根据车速被计算,所述车速可通过车速传感器(未示出)测量。催化剂砖的质量、排气的比热和热传递面积可由颗粒过滤器40的设计规格得到。
比较模块68将颗粒过滤器40的估测(最高)温度与颗粒过滤器40的可接受温度范围相比较。当估测的温度超过可接受的温度范围的上限时,排气状况调节模块70将调节排气状况以便降低颗粒过滤器40的温度,仅作为示例,通过调节燃料添加以便减小燃料喷射的燃料量。当温度低于可接受的温度范围的下限时,排气状况调节模块70可以调节燃料添加,以便增加燃料喷射的燃料量,从而升高颗粒过滤器的温度。
颗粒过滤器40的估测温度使得过滤器硬件被保护,从而不受非受控的再生的损坏。如果估测温度超过阈值,则控制模块可通过增加排气流率或者通过减小排气的氧浓度来调节发动机状况。
现参考图3,用于使颗粒过滤器40再生的方法80开始于步骤82。在步骤84中,颗粒过滤器状况评估模块62确定用于颗粒过滤器再生的启动条件是否存在。当启动条件不存在时,方法80返回至步骤82以继续监测。当启动条件存在时,在步骤86中启用电加热器41或喷入过量的燃料以便升高排气的温度。在步骤88中,温度估测模块66对颗粒过滤器40的最高温度进行估测。在步骤90中,比较模块68将所估测的最高温度与颗粒过滤器40的可接受温度范围相比较。在步骤92中,当估测的温度超过可接受的温度范围的上限时,则在步骤94中,排气状况调节模块70对燃料添加进行调节,以降低颗粒过滤器40的温度。方法80转至步骤96。
在步骤92中,当所估测的温度没有超过可接受的温度范围的上限时,则在步骤98中,比较模块68确定所估测的温度是否低于可接受的温度范围的下限。如果所估测的温度低于可接受的温度范围的下限,则在步骤100中,排气状况调节模块70将改变发动机参数以升高温度。方法80转至步骤96。
在步骤98中,如果温度不低于可接受的温度范围的下限,则在步骤102中,比较模块68确定颗粒过滤器40的温度位于可接受的温度范围内。方法80转至步骤96。在步骤96中,颗粒过滤器状况评估模块62确定再生过程是否在步骤96中完成。如果再生过程未完成,则方法80返回至步骤88以继续监测和估测颗粒过滤器40的最高温度。颗粒过滤器40的最高温度的连续反馈可确保再生过程的实时控制。当再生过程在步骤96中完成时,方法80结束于步骤104。
本发明的颗粒过滤器再生***连续地监测颗粒过滤器40的最高温度。颗粒过滤器40的温度能够被更加精确地控制,以便改善再生效率并且避免对颗粒过滤器40的催化剂砖造成热损坏。通过使用现有的传感器和已知的颗粒过滤器40的设计规格,从而对最高温度进行估测。而且,本发明的颗粒过滤器再生***仅在颗粒过滤器40下游处使用了一个温度传感器以对颗粒过滤器40的温度进行估测。因此,制造成本被降低。
尽管已经联系颗粒过滤器对温度估测模块66进行了描述,但温度估测模块66可与任何类型的减排设备一起使用。例如,温度估测模块66可用于对催化转化器、氧化催化剂、TWC和LNT的最高温度进行估测。类似地,在任一减排设备的出口处仅需一个温度传感器来用于温度估测。类似地,所估测的最高温度可用于减排设备的再生控制或任何与温度相关的控制。
本领域技术人员根据之前描述可意识到,本发明的广泛教导可以不同的形式被实现。因此,尽管本发明包括特定示例,但本发明的实际范围并不受此限制,因为在对附图、说明书和所附权利要求进行研究后,其它的修改对于本领域技术人员而言将变得显而易见。
Claims (10)
1.一种排气控制***,包括:
温度传感器,所述温度传感器对减排设备下游处的排气的出口温度进行测量;
温度估测模块,所述温度估测模块对所述减排设备的最高温度进行估测;以及
排气状况调节模块,所述排气状况调节模块基于所述减排设备的所述最高温度对所述排气控制***的运行进行控制。
2.根据权利要求1所述的排气控制***,其中,基于发动机参数和所述减排设备的设计规格对所述最高温度进行估测。
3.根据权利要求2所述的排气控制***,其中,所述发动机参数包括所述出口温度、排气质量流率、环境温度和车速中的至少一个。
4.根据权利要求2所述的排气控制***,其中,所述设计规格包括催化剂砖的质量、催化剂砖的比热、排气的比热和热传递面积中的至少一个。
5.根据权利要求2所述的排气控制***,其中,基于下式对所述最高温度进行估测:
式中,Tb为所述最高温度;T2为所述排气的出口温度;m为排气质量流率;Mc为催化剂砖的质量;Cpb为催化剂砖的比热;Cp为排气的比热;F为所述排气与所述减排设备之间的热传递面积;α为热传递系数;以及,T0为环境温度。
6.根据权利要求2所述的排气控制***,其中,所述颗粒过滤器的最高温度是基于所述减排设备的催化剂砖的背面的温度。
7.根据权利要求1所述的排气控制,其中,所述减排设备包括催化转化器、三元催化转化器、氧化催化剂、柴油氧化催化剂、稀NOx捕集器和柴油颗粒过滤器中的至少一种。
8.一种再生***,包括:
温度传感器,所述温度传感器对颗粒过滤器下游处的排气的出口温度进行测量;
温度估测模块,所述温度估测模块基于所述出口温度对所述颗粒过滤器的最高温度进行估测;以及
排气状况调节模块,所述排气状况调节模块基于所述颗粒过滤器的所述最高温度对再生进行控制。
9.根据权利要求8所述的再生***,其中,基于发动机参数和所述颗粒过滤器的设计规格对所述最高温度进行估测。
10.一种使颗粒过滤器再生的方法,包括:
对所述颗粒过滤器下游处的排气的出口温度进行测量;
基于所述出口温度对所述颗粒过滤器的最高温度进行估测;以及
基于所述估测的最高温度对所述颗粒过滤器的再生进行控制。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US12/479028 | 2009-06-05 | ||
US12/479,028 US8146351B2 (en) | 2009-06-05 | 2009-06-05 | Regeneration systems and methods for particulate filters using virtual brick temperature sensors |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101907013A true CN101907013A (zh) | 2010-12-08 |
CN101907013B CN101907013B (zh) | 2012-10-10 |
Family
ID=43262575
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2010101989785A Active CN101907013B (zh) | 2009-06-05 | 2010-06-04 | 使用虚拟的砖温度传感器的用于颗粒过滤器的再生***和方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8146351B2 (zh) |
CN (1) | CN101907013B (zh) |
DE (1) | DE102010022317B4 (zh) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104033213A (zh) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | 斗山工程机械(中国)有限公司 | 一种工程机械及其dpf再生*** |
CN106762040A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 | 一种应用于汽油发动机的排放后处理***及处理方法 |
CN112081644A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 颗粒捕集器的再生方法及装置 |
CN114073871A (zh) * | 2020-08-20 | 2022-02-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种过滤***和过滤方法 |
CN114542308A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-27 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种gpf温度确定方法、装置、介质及计算机设备 |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130291518A1 (en) * | 2012-05-07 | 2013-11-07 | Ajay Patel | Exhaust system having a pre-heater |
US8793983B2 (en) * | 2012-05-07 | 2014-08-05 | Electro-Motive Diesel, Inc. | Heater tube for an exhaust system |
JP6144568B2 (ja) * | 2013-07-31 | 2017-06-07 | いすゞ自動車株式会社 | センサ出力値推定装置 |
US9528422B2 (en) * | 2013-08-06 | 2016-12-27 | GM Global Technology Operations LLC | Particulate filter washcoat diagnosis based on exothermic substrate temperature |
US10550781B2 (en) | 2017-09-12 | 2020-02-04 | Ford Global Technologies, Llc | Systems and methods for particulate filter load estimation |
US11542849B1 (en) | 2021-09-17 | 2023-01-03 | Caterpillar Inc. | Method and system for determining internal temperature of a mid-brick catalyst for machine control |
US11852067B2 (en) * | 2022-02-28 | 2023-12-26 | Thermo King Llc | Systems and methods of using diesel particulate filter heater as a load bank |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040123586A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-07-01 | Denso Corporation | Exhaust gas cleaning system for internal combustion engine |
US20050060992A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for restricting excessive temperature rise of filter in internal combustion engine |
JP2005083243A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Ajiantamu:Kk | 自動車用排気ガス昇温装置 |
JP2005090434A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化システム |
JP2006022730A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Denso Corp | 排気浄化装置の排気温度センサ故障検出装置 |
JP2008038822A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Denso Corp | エンジンの燃料未燃分推定装置、排気浄化装置の温度推定装置 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH01127016A (ja) * | 1987-11-12 | 1989-05-19 | Ngk Insulators Ltd | セラミックハニカムフィルターの燃焼再生方法 |
DE4230180A1 (de) * | 1992-09-09 | 1994-03-10 | Eberspaecher J | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung des Beladungszustands von Partikelfiltern |
US5419122A (en) * | 1993-10-04 | 1995-05-30 | Ford Motor Company | Detection of catalytic converter operability by light-off time determination |
FR2778118B1 (fr) * | 1998-04-29 | 2000-06-02 | Inst Francais Du Petrole | Procede et dispositif de regeneration locale et controlee d'un filtre a particules |
JP4367176B2 (ja) * | 2003-05-16 | 2009-11-18 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2007505266A (ja) * | 2003-06-12 | 2007-03-08 | ドナルドソン カンパニー,インコーポレイティド | 排気システムの過渡的な流れ中に燃料を供給する方法 |
JP2005048678A (ja) * | 2003-07-30 | 2005-02-24 | Nissan Motor Co Ltd | 内燃機関の燃焼制御装置 |
JP4403944B2 (ja) * | 2004-01-13 | 2010-01-27 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2006029239A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Toyota Motor Corp | 排気浄化フィルタ過熱防止装置 |
JP4095979B2 (ja) * | 2004-07-20 | 2008-06-04 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP4400356B2 (ja) * | 2004-07-22 | 2010-01-20 | 株式会社デンソー | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP2006118418A (ja) * | 2004-10-21 | 2006-05-11 | Nippon Soken Inc | 内燃機関のフィルタまたは排気浄化触媒の温度推定方法 |
US7275365B2 (en) * | 2004-11-05 | 2007-10-02 | Southwest Research Institute | Method for controlling temperature in a diesel particulate filter during regeneration |
JP4595521B2 (ja) * | 2004-12-16 | 2010-12-08 | 日産自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
JP4501877B2 (ja) * | 2006-03-14 | 2010-07-14 | 株式会社デンソー | 内燃機関の制御装置 |
JP4582058B2 (ja) * | 2006-06-22 | 2010-11-17 | 株式会社デンソー | 排気浄化装置の温度検出装置 |
US7877988B2 (en) * | 2007-01-02 | 2011-02-01 | Cummins Ip, Inc. | Apparatus, system, and method for controlling soot filter regeneration using maximum soot filter temperature |
US8291694B2 (en) * | 2007-06-15 | 2012-10-23 | GM Global Technology Operations LLC | Electrically heated particulate filter enhanced ignition strategy |
-
2009
- 2009-06-05 US US12/479,028 patent/US8146351B2/en active Active
-
2010
- 2010-06-01 DE DE102010022317.4A patent/DE102010022317B4/de active Active
- 2010-06-04 CN CN2010101989785A patent/CN101907013B/zh active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040123586A1 (en) * | 2002-10-03 | 2004-07-01 | Denso Corporation | Exhaust gas cleaning system for internal combustion engine |
JP2005083243A (ja) * | 2003-09-08 | 2005-03-31 | Ajiantamu:Kk | 自動車用排気ガス昇温装置 |
JP2005090434A (ja) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Toyota Motor Corp | 内燃機関の排気浄化システム |
US20050060992A1 (en) * | 2003-09-22 | 2005-03-24 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Method for restricting excessive temperature rise of filter in internal combustion engine |
JP2006022730A (ja) * | 2004-07-08 | 2006-01-26 | Denso Corp | 排気浄化装置の排気温度センサ故障検出装置 |
JP2008038822A (ja) * | 2006-08-09 | 2008-02-21 | Denso Corp | エンジンの燃料未燃分推定装置、排気浄化装置の温度推定装置 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104033213A (zh) * | 2013-03-07 | 2014-09-10 | 斗山工程机械(中国)有限公司 | 一种工程机械及其dpf再生*** |
CN106762040A (zh) * | 2017-01-03 | 2017-05-31 | 宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司 | 一种应用于汽油发动机的排放后处理***及处理方法 |
CN114073871A (zh) * | 2020-08-20 | 2022-02-22 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种过滤***和过滤方法 |
CN114073871B (zh) * | 2020-08-20 | 2023-07-11 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种过滤***和过滤方法 |
CN112081644A (zh) * | 2020-09-16 | 2020-12-15 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 颗粒捕集器的再生方法及装置 |
CN112081644B (zh) * | 2020-09-16 | 2022-05-03 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 颗粒捕集器的再生方法及装置 |
CN114542308A (zh) * | 2022-01-14 | 2022-05-27 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种gpf温度确定方法、装置、介质及计算机设备 |
CN114542308B (zh) * | 2022-01-14 | 2023-03-03 | 东风汽车集团股份有限公司 | 一种gpf温度确定方法、装置、介质及计算机设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102010022317A1 (de) | 2011-01-05 |
US8146351B2 (en) | 2012-04-03 |
US20100307139A1 (en) | 2010-12-09 |
CN101907013B (zh) | 2012-10-10 |
DE102010022317B4 (de) | 2014-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101907013B (zh) | 使用虚拟的砖温度传感器的用于颗粒过滤器的再生***和方法 | |
US8181449B2 (en) | Control method of exhaust gas purification system and exhaust gas purification system | |
CN101443534B (zh) | 用于监控除污染***的再生的方法和设备 | |
CN102770649B (zh) | 再生辅助延迟时段 | |
CN102770635B (zh) | 再生辅助过渡时段 | |
US20170333844A1 (en) | Method and system for mitigating urea deposits within an scr catalyst system | |
US9771851B2 (en) | Method and apparatus for controlling an internal combustion engine coupled to an exhaust aftertreatment system | |
CN103883380B (zh) | 发动机排气温度的控制方法和*** | |
CN104653256A (zh) | 净化排放气体的***和方法 | |
CN102822481A (zh) | 再生辅助校准 | |
US20120023903A1 (en) | Apparatus and method for monitoring regeneration frequency of a vehicle particulate filter | |
CN102770650A (zh) | 硫探测程序 | |
KR101886088B1 (ko) | 배기 가스 정화 장치 및 배기 가스 정화 방법 | |
US20120031080A1 (en) | Method and apparatus for predicting peak temperature in a vehicle particulate filter | |
EP2581572B1 (en) | Exhaust-gas purification system | |
US9194272B2 (en) | Power system | |
US20080104942A1 (en) | System for controlling adsorber regeneration | |
CN102844538A (zh) | 废气净化装置及废气净化装置的控制方法 | |
CN102235217A (zh) | 用于颗粒物过滤器再生期间防止烃漏过的控制***和方法 | |
CN102116189A (zh) | 在柴油颗粒过滤器再生预热期间控制发动机的方法和*** | |
US8527185B2 (en) | Energy-based closed-loop control of turbine outlet temperature in a vehicle | |
CN101825008B (zh) | 用于控制电加热式颗粒过滤器的方法和*** | |
WO2014016594A1 (en) | Method of controlling operation of an exhaust fluid treatment apparatus | |
WO2005121518A1 (ja) | 排気ガス後処理装置 | |
CN102305118A (zh) | 控制在颗粒物质过滤器再生期间的排气温度的***和方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |