CN102661188B - 用于从废气后处理装置卸载碳氢排放物的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种卸载由废气沉积在后处理装置上的碳氢排放物的方法，该后处理装置在用于内燃机的废气系统中使用。该方法包括确定发动机是否已经以预定的怠速运转预定的时间量。该方法还包括如果发动机已经以预定的怠速运转预定的时间量，使预定的怠速增加预定值。发动机怠速增加使得向后处理装置的废气的流速增加且被沉积的碳氢排放物被卸载。还披露了一种用于卸载沉积在废气后处理装置上的碳氢排放物的系统以及使用这种系统的车辆。

Description

用于从废气后处理装置卸载碳氢排放物的系统和方法
技术领域
本发明涉及一种用于从用于内燃机的废气后处理装置卸载碳氢排放物的系统和方法。
背景技术
各种废气后处理装置，诸如柴油颗粒过滤器、三元催化器和其他装置，已经被开发以有效地限制来自内燃机的废气排放物。在压缩点火或柴油发动机的情况下，大量努力继续被用于开发实际并高效的装置和方法，用于减少废气中含大量碳的颗粒排放物。
氧化催化器是出于此目的通常在柴油发动机中设置的一种装置。这种氧化催化器通常被使用来氧化和燃烧废气流中存在的碳氢排放物。但是，当柴油发动机怠速运行一较长时间段时，碳氢排放物可以变为沉积在氧化催化器上。碳氢排放物在氧化催化器上的明显聚集会导致升高的温度以及对催化器的损坏。类似的关注可在三元催化器中开展，其通常用于火花点火或汽油发动机中。
发明内容
一种卸载由废气沉积在后处理装置上的碳氢排放物的方法，该后处理装置在用于内燃机的废气系统中使用，该方法包括确定发动机是否已经以预先设定的怠速运转预定的时间量。该方法还包括如果发动机已经以预定的怠速运转预定的时间量，使预定的怠速增加预定值。发动机怠速增加使得向后处理装置的废气的流速增加且被沉积的碳氢排放物被卸载。
发动机可以是柴油类型和汽油类型中的一种。如果发动机是柴油类型，后处理装置可包括柴油氧化催化器、选择性催化还原催化器和柴油颗粒过滤器中的至少一种。如果发动机是汽油类型，后处理装置可包括三元催化转化器。
该方法可包括确定发动机是否已经以冰点下温度运转。此外，该方法可包括如果发动机已经在冰点下温度以预定的怠速运转预定的时间量，使预定怠速增加有预定值。
发动机在冰点下温度以预先设定的怠速运转预定的时间量可表征沉积在后处理装置上的碳氢排放物的预定量。
发动机可用于具有中性模式和停车模式中的至少一种的车辆中。该方法还可包括确定车辆是否处于停车模式和中性模式中的一种，并且如果车辆处于停车模式和中性模式中的一种，可完成使预定的怠速增加有预定值的动作。
该方法还可包括，在使预定的怠速增加预定值之前，使高怠速开关激活，其中，该开关操作地连接到发动机。
确定发动机是否已经在冰点下温度以预先设定的怠速运转预定的时间量、使预先设定的怠速增加预定值、确定车辆是否处于停车模式和中性模式中的一种和使高怠速激活中的每一个动作由控制器执行。
还披露了一种用于卸载沉积在废气后处理装置上的碳氢排放物的系统以及使用这种系统的车辆。
本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述并连同附图而显而易见。
附图说明
图1是具有发动机的车辆的示意图，该发动机被连接到具有一系列废气后处理装置的废气系统；和
图2是用于控制图1的废气后处理装置的再生的方法的流程图。
具体实施方式
参考附图，其中，相同的附图标记在多幅视图中指代相同的部件，图1示意性地示出机动车10。车辆10包括内燃机12。如图所示，发动机12是压缩点火或柴油发动机。柴油发动机12中的内部燃烧当特定量的环境空气流14与一计量的燃料16混合时发生，该燃料由车载燃料箱18提供，最终的空气-燃料混合物在发动机的气缸(未示出)内被压缩。废气20作为燃烧的副产物从发动机12排放，且通过废气系统22被移送到环境中。
车辆10还包括变速器23，其被操作地连接到发动机12用于传递发动机扭矩以为车辆提供动力。变速器23可以是自动变速器或手动变速器，如本领域的技术人员所理解的那样。变速器23包括适当的齿轮系装置，其并未示出，但本领域的技术人员会意识到其存在。在变速器23内的这种齿轮系被构造为为车辆提供驾驶模式、倒档模式，并且如果变速器是自动类型的，还提供停车模式。变速器23还可包括中性模式。
车辆10还包括系统24。系统24包括废气系统22且被构造用于卸载碳氢排放物，该碳氢排放物由废气20沉积在定位在废气系统中的后处理装置上。如图1所示，废气系统22包括一系列废气后处理装置，示出为柴油氧化催化器26、选择性催化还原(SCR)催化器28和柴油颗粒过滤器30。所示出的一系列废气后处理装置26、28和30被构造为催化废气20，由此减少发动机12的各种废气排放物。
特别地，柴油氧化催化器26适于从发动机12接收废气20，以氧化和燃烧废气中的碳氢排放物。在柴油氧化催化器26之后，废气20被引导到SCR催化器28，其用于还原NOX。一种还原剂，通常称为“柴油-废气-流体”或DEF，可在SCR催化器28中提供给废气20流，以由此辅助NOX的还原。在废气20离开SCR催化器28之后，但在其被允许通向环境之前，该气体被引导通过柴油颗粒过滤器30，在那里从发动机12排放的排烟颗粒物质被收集和沉积。尽管，如图所示，SCR催化器28被定位在柴油颗粒过滤器30上游，SCR催化器还可定位在柴油颗粒过滤器下游，而不会影响该一系列废气后处理装置26、28和30在废气20的后处理中的有效性。
尽管压缩点火发动机被示出且关于图1被描述，系统24可类似地用于火花点火或汽油发动机(未示出)。在这种汽油发动机的废气系统中，适于汽油发动机的废气后处理装置可包括三元催化器，其可相对于图1所示的一些或全部柴油特定废气后处理装置被额外使用或替代它们被使用。如将被本领域的技术人员所理解的，三元催化转化器是一种废气后处理装置，其具有三个同时的任务，i)氮氧化物的氧化，ii)一氧化碳的氧化，和iii)未燃烧的碳氢化合物的氧化。
典型地，发动机12在正常运转条件期间排放的、作为废气20一部分的碳氢排放物被柴油氧化催化器26氧化，或逃逸并排放到环境。当发动机12以冰点下环境温度运转时，发动机中的燃烧可能不稳定或不完全，从而离开发动机的废气20可包括增大量的碳氢排放物。这种增大量的碳氢排放物通常是进入发动机12的次优化燃料-空气比的可燃混合物的结果。当环境空气流14以冰点下温度进入发动机12且发动机以怠速运转时，增加的碳氢排放物是特别可能的。环境空气流14的温度可被传感器32感测。
经验已经显示，在上述条件期间发动机12排放的碳氢化物的质量的增加可以足够显著，从而柴油氧化催化器26、SCR催化器28和柴油颗粒过滤器30不能以足够速率氧化碳氢化物也不能使之以足够速率逃逸到环境中。因而，柴油氧化催化器26、SCR催化器28和柴油颗粒过滤器30可容易使碳氢排放物沉积在其上。增加的碳氢排放物可首先装载到柴油氧化催化器26上。在柴油氧化催化器26之后，增加的碳氢排放物可装载到SCR催化器28上，且最终可装载到柴油颗粒过滤器30上。柴油氧化催化器26、SCR催化器28和柴油颗粒过滤器30的这种装载可明显降低所述一系列废气后处理装置的操作效率。
系统24还包括控制器34，其操作性地连接到发动机10和到变速器23。控制器34被编程以确定车辆是否处于停车模式。控制器34与传感器32电通讯，用于确定环境空气流14的温度。控制器34还被编程以确定发动机12是否已在冰点下温度以预先设定的怠速运转预定时间量。发动机12在冰点下环境温度以预先设定的怠速运转的预定时间量表示从发动机12排放的特定量碳氢排放物，该特定量碳氢排放物足以装载柴油氧化催化器26。发动机12以怠速运转的时间量可以在车辆10和发动机12的测试和开发期间被经验地确定。
当控制器确定车辆10处于停车模式时，如果发动机12已经在冰点下温度以预定怠速运转预定时间量，控制器34被额外地编程以使预先设定的怠速增加预定值36。如果变速器23处于中性模式，控制器34还可被编程以使预先设定的怠速增加预定值36。系统24还可包括高怠速开关38，其操作地连接到发动机12。开关38被构造为，在控制器使发动机12的预先设定的怠速增加预定值36之前，被控制器34激活。发动机12的怠速的这种增加用于增加流到柴油氧化催化器26的废气20的速率和/或温度，其足以卸载沉积在柴油氧化催化器上的碳氢排放物。
总的来说，以常规预先设定的怠速离开发动机12的废气20的温度为大约100℃。将发动机12的怠速增加有足以为柴油氧化催化器26卸载的经验确定的数量将使废气20的温度初始地增加到大约300℃。废气20的温度的初始增加之后，在柴油氧化催化器26内的放热反应将开始。由此开始后，在柴油氧化催化器26内的放热反应将导致碳氢化物在柴油氧化催化器内反应，并将柴油氧化催化器内的温度驱动到大约400℃并在其之上。
在柴油氧化催化器26内的增加的温度将被废气20的增加的流速承载到SCR催化器28，且然后到柴油颗粒过滤器30，并且由此从这些后处理装置卸载沉积的碳氢化物。因而，当控制器34确定车辆10处于停车模式时，控制器可授权使预先设定的怠速增加预定值36，以便从后处理装置26、28和30卸载碳氢化物。
图2示出了使在如图1所示的任意后处理装置26、28和30上沉积的碳氢排放物卸载的方法40。正如上文中的系统24，方法40类似地可用于使废气在柴油发动机的后处理装置以及汽油发动机特定后处理装置上沉积的碳氢排放物卸载，该汽油发动机特定后处理装置可包括三元催化器。
相应地，该方法在框42开始，其包括使用控制器34确定发动机12是否已以预先设定的怠速运转预定时间量。如上所述，该方法还可包括使用控制器34确定发动机12是否已在冰点下温度以预先设定的怠速运转。控制器34还可确定车辆10是否处于停车模式和中性模式中的一个，且如果，车辆处于停车模式和中性模式中的一个，可授权预先设定的怠速增加预定值36。此外，该方法还可包括，在使预定怠速增加有预定值36之前，由控制器34激活高怠速开关。
在框42之后，该方法行进到框44，其包括，如果发动机12已经以预定预定怠速运转预定时间量，通过控制器34使预定怠速增加有预定值36。所述使预先设定的怠速增加有预定值36使首先到柴油氧化催化器26、然后到SCR催化器28和最后到柴油颗粒过滤器30的废气20的流速增加，以便使被沉积的碳氢排放物卸载。并且，如果如上所述，发动机12已经在冰点下温度以预先设定的怠速运转预定时间量，可完成使预先设定的怠速增加有预定值。该方法结束于框46，其中废气20到柴油氧化催化器26的流速增加，且被沉积的碳氢排放物从后处理装置卸载。在框46之后，该方法可循环回到框42并重新开始。
尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附权利要求范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims (9)

1.一种卸载由废气沉积在后处理装置上的碳氢排放物的方法，该后处理装置在用于内燃机的废气系统中使用，包括：
确定发动机是否已经以冰点下环境温度以预先设定的怠速运转预定的时间量；和
如果发动机已经以所述冰点下环境温度以预先设定的怠速运转预定的时间量，使预定的怠速增加预定值，从而向后处理装置的废气的流速增加且被沉积的碳氢排放物被卸载。
2.如权利要求1所述的方法，其中，发动机是柴油类型，且后处理装置包括柴油氧化催化器、选择性催化还原催化器和柴油颗粒过滤器中的至少一种。
3.如权利要求1所述的方法，其中，发动机用于具有中性模式和停车模式中的至少一种的车辆中，还包括确定车辆是否处于停车模式和中性模式中的一种，并且如果车辆处于停车模式和中性模式中的一种，使预先设定的怠速增加有预定值。
4.如权利要求1所述的方法，其中，发动机在冰点下环境温度以预先设定的怠速运转预定的时间量表征沉积在后处理装置上的碳氢排放物的预定量。
5.如权利要求3所述的方法，其中，使预先设定的怠速增加预定值包括使高怠速开关激活，并且其中，所述确定发动机是否已经在冰点下环境温度以预定的怠速运转预定的时间量、使预定的怠速增加预定值、确定车辆是否处于停车模式和中性模式中的一种和使高怠速开关激活中的每一个由控制器执行。
6.一种用于卸载经由由内燃机产生的废气沉积在废气后处理装置上的碳氢排放物的系统，包括：
废气系统，被构造为排出废气，其中，废气后处理装置操作地连接到废气系统且被构造为对废气进行催化；和
控制器，操作地连接到发动机且被编程为：
确定发动机是否已经以冰点下环境温度以预先设定的怠速运转预定的时间量；和
如果发动机已经以冰点下环境温度以预定的怠速运转预定的时间量，使预定的怠速增加预定值，从而至后处理装置的废气的流速增加且被沉积的碳氢排放物被卸载。
7.如权利要求6所述的用于卸载经由由内燃机产生的废气沉积在废气后处理装置上的碳氢排放物的系统，其中，发动机是柴油类型和汽油类型中的一种，且其中，如果发动机是柴油类型，后处理装置包括柴油氧化催化器、选择性催化还原催化器和柴油颗粒过滤器中的至少一种。
8.如权利要求6所述的用于卸载经由由内燃机产生的废气沉积在废气后处理装置上的碳氢排放物的系统，其中，发动机在冰点下环境温度以预定的怠速运转预定的时间量表征沉积在后处理装置上的碳氢排放物的预定量。
9.如权利要求6所述的用于卸载经由由内燃机产生的废气沉积在废气后处理装置上的碳氢排放物的系统，其中，发动机用于具有中性模式和停车模式中的至少一种的车辆中，并且控制器还被编程为确定车辆是否处于停车模式和中性模式中的一种，并且被进一步编程为如果车辆处于停车模式和中性模式中的一种，授权预先设定的怠速增加预定值。
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