CN103153659A - 用于控制通风系统的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种设备，其包括内燃机（11）、废气系统（12）和用于收集废气中的微粒的微粒过滤器（16）。该设备还包括用于调节供应到在该内燃机附近的人员室（14）的空气的通风系统。过滤器（16）的再生导致希望不应到达该人员室（14）的气体的释放。因此，该设备被构造成在再生过程期间该通风系统阻止空气被从周围环境引入到该人员室内。该设备可以例如是车辆的一部分。

Description

用于控制通风系统的设备和方法

技术领域

本发明涉及根据权利要求1前序部分的设备、根据权利要求9的车辆以及根据权利要求10的方法。

背景技术

内燃机中的燃料燃烧导致经由废气系统离开该内燃机的残余产物的形成。考虑到环境，针对容许从不同类型的内燃机释放的排放物，提出了越来越严格的极限值。

废气流中的残余产物尤其呈现为微粒的形式。可以使用各种类型的过滤器以降低该废气流中的微粒的数量。然而，这些过滤器中有些过滤器在使用一段时间后会被堵塞，因此不得不被更换或清洁以使内燃机令人满意地运转并满足排放要求。

用于将微粒从过滤器去除的一种已知解决方案是确保在内燃机正常运转期间在选定的时间间隔内将升高的温度赋予废气以使这些微粒氧化，借此将它们从过滤器中去除。在内燃机的各种常见运行状况中，足够高的温度不能持续足够长的时间用于使清洁过程发生。这种情况下，通常是通过将提升废气温度到足够高的水平的一定量的燃料或一些其它介质喷射到这些废气中提高废气的温度或以其它一些方法帮助过滤器中的微粒氧化。

这样，过滤器被恢复用以继续使用。这个清洁过程是有利的，因为该过滤器不需要被更换或被从其在废气系统内的通常位置移走。这个清洁模式，或如其通常被称为的再生，可以希望的时间间隔被应用，从而能够使内燃机的排放值减到最少。

然而，再生必然会释放一些气体，这些气体尤其含有碳氢化合物（HC）且可能具有令人不悦的气味并因此成为对暴露于这些气体中的人们的损害。如果内燃机在行驶中的车辆内，这些气体不会引起针对该车辆内的人的问题，因为这些气体被在车辆行驶时通常产生的气流从该车辆清除。

当车辆静止或仅缓慢地移动时，将有这些气体集中在该车辆附近。然后，会有车辆的通风系统可能将这些气体吸到车辆的内部进而使司机和乘客暴露于这些气体中的风险。因此，需要一种解决方案以阻止在再生期间被释放的这些气体（这发生在车辆静止或以低速移动时）进入到车辆的人员室内。

类似的问题出现在这样的情况下，即内燃机被应用到船舶中或起到工业燃烧设备的作用并且具有邻近的人员室。

发明内容

本发明的目的是满足上述需要。这通过根据权利要求1的设备和根据权利要求9的方法来实现。

这个需要通过控制位于废气系统微粒过滤器中的再生过程的控制单元而满足，该微粒过滤器被连接至监控系统，该监控系统控制人员室的通风系统，从而当该再生过程启动时该监控单元停止将来自周围环境的空气供应到该人员室内，在该周围环境处可能有来自该再生过程的气体。

在所述设备的一个实施例中，内燃机位于车辆、船只或一些其它应用中（该内燃机在这些应用中移动或可移动），所以当车辆等的速度在10km/h以下时停止空气供应到人员室内。这个实施例是有利的，因为规定的速度确保有足够的通风气流环绕车辆人员室和进气口，以使在再生期间形成的任何气体都将被清除或与周围的新鲜空气混合。

在所述设备的一个实施例中，用于将燃料供应到所述废气的单元位于靠近所述微粒过滤器处并在被所述控制单元激活时启动再生。

在所述设备的一个实施例中，用于检测车辆速度的装置是该车辆的速度计。该设备的这个实施例通过使利用已经可得的信息和已存在的车辆若干部件成为可能而减少包含的部件。

在所述设备的一个实施例中，根据来自车辆周围环境的空气是否将被供应到所述人员室或者在该人员室内的空气是否将被循环而不需要供应来自该周围环境的空气调节通风系统。

本发明还涉及设置有根据上述任何实施例的至少一个设备的车辆。

本发明还涉及用于在再生过程期间切断或至少实质减少空气供应到所述人员室的方法。

以下结合附图描述举例说明本发明的实施例。

附图说明

图1示意性示出根据本发明的设备。

具体实施方式

图1示意性示出设备10，其包括呈现为内燃机11形式的微粒生成装置、废气系统12和用于将新鲜空气供给至车辆13的人员室14的通风系统的若干部件。

内燃机11例如呈现为给车辆13提供动力的多缸柴油机形式。图1中的所述车辆被描绘成卡车13，但是本发明也可以与应用于诸如公共汽车、火车、船只、叉车、起重车等的其它各种类型的微粒生成装置结合使用。因为该图仅是示意的，所以未示出与所述内燃机有关的部件，例如燃料供应装置等。

所述内燃机的燃烧气体（废气）通过废气系统12经由排气管15被引出至周围环境，该排气管位于所述车辆内适当的位置、距离所述车辆人员室足够远且距离所述通风系统的新鲜空气进气口足够远，以使燃烧气体可能被引入该人员室的风险最小化。微粒过滤器16位于沿着该排气管的某个位置。微粒过滤器16的目的是捕获所述燃烧气体中的固体微粒，阻止它们被引出至周围环境。所述微粒呈现为燃料在内燃机11的汽缸内燃烧期间形成的残余产物的形式，这些微粒的大部分是归因于不完全燃烧的碳烟微粒。经过一段时间的使用，微粒过滤器16由于被捕获的微粒而被堵塞，因而限制该过滤器的流通，结果对内燃机11的性能产生负面影响。随后，微粒过滤器16可以通过所谓的再生被清洁。再生之后，该过滤器可以再次被使用并将重获其清洁能力。过滤器16的再生的发生不需要该过滤器必须从其在废气系统12内的正常位置被移走。再生受到被供给到所述废气的燃料的影响，从而使这些废气达到高温和/或以一些其它方式帮助位于该过滤器内的所述微粒氧化。这依靠位于过滤器16上游的特殊的喷射系统完成。这个喷射系统没有出现在所述附图中，也未被更详细地描述，因为它是众所周知的现有技术。或者，该喷射借助该内燃机的延迟喷射（lateinjection）形式的普通燃料喷射系统实现，该延迟喷射使得仅当所述燃料到达废气系统12时在内燃机11中才发生燃烧。

废气系统12包括在所述内燃机之后的具有涡轮的涡轮增压装置22，该涡轮由该内燃机的废气驱动以运转用于该内燃机的引入空气的压缩机。废气系统12还包括消声器，另外还可以包括用于减少废气排放物（例如水解催化剂、SCR（选择性催化还原）催化剂、氧化催化剂（DOC）等等）的其它部件。本文未给出这些部件的更进一步的描述，因为它们对于理解本发明是非必要的。

微粒过滤器16的再生由控制单元18控制。控制单元18也调节供应至所述废气的燃料供应和预定的时间间隔，该时间间隔由控制单元18测量和监控。可选地，基于对被捕获于该过滤器内的微粒量的适合的检测或测量，当在过滤器内达到一定的微粒等级时，该控制单元可以启动再生。这可以通过借助设置在所述废气系统内位于过滤器16前面和后面的适合的传感器测量过滤器两侧的压降完成。

车辆包括通风系统，通风系统旨在响应于监控单元20控制至和在车辆的人员室14内的气流。该通风系统可以包括用于加温/冷却被供应到人员室14的空气的系统，在这种情况下监控单元20也将控制供应到人员室14的空气的温度调节。

控制单元18在微粒过滤器16内的所述再生过程开始之前、同时或之后立即发送信号到构成车辆13的通风系统的一部分的监控单元20。

当监控单元20接收到来自控制单元18的所述再生过程已经激活的信号，该监控单元检查所述车辆的速度。如果该车辆是静止的或以低于预定的低速行驶，该监控单元将停止引入来自该车辆的周围环境的空气到人员室14，以阻止自该再生过程产生的气体被吸入所述通风系统并从所述通风系统进入该人员室。关于车辆13的速度的信息可以直接自该车辆的速度计获取或由单独的测量装置或车辆导航系统提供。可选地，该车辆速度可以间接地通过监测内燃机的速度等得到。关于该车辆是否静止的信息也可以由其驻车制动器被启动提供。重要的是具有用于将代表该车辆速度的信号值传送到监控单元20和/或控制单元18的装置。

当没有来自车辆13的周围环境的空气被供应到人员室14时，使得人员室14内的空气在所述通风系统中循环以在该人员室内保持希望的空气温度和清洁度是适合的。在其它实施例中，进气供应仅部分地被停止，只要达到可被视为基本上停止的程度就足够。即使有在再生过程期间完全切断空气供应的理由，但是也有支持在再生过程期间能够将少量空气供应到该人员室的理由。重要的是该供应基本上被切断，意思是至多不超过20%且有利地至多不超过10%的来自该周围环境的空气被供应到该人员室。在替代实施例中，这可以根据所述车辆速度决定，从而当该车辆静止时来自该周围环境的空气供应被切断，但是逐步地随着该车辆速度增加容许来自该周围环境的更多空气被供应到该人员室。

当所述车辆速度超过预定速度，所述通风系统再次被开启，从而充足的新鲜空气再一次被引入到所述人员室内，即使所述再生仍在进行。那么，在该车辆附近应该将不再有来自再生的、可能被引入该人员室内的气体的任何集中。当然，当该再生停止时该通风系统也会被再次开启。

本发明基于一些示例性实施例描述如上，这些实施例当然可以多种方式结合。替代在过滤器再生期间完全切断所述空气供应至人员室14地，在多个替代实施例中还可以至少实质减少该空气供应。如今很多现代车辆或多或少都具有自动控制通风系统，借此所述人员室内的空气在某些运行状况下再循环例如以能够更快速地达到希望的内部温度。在这种情况下，以适合的方式阻止或至少基本上阻止空气自所述周围环境被引入。如果车辆装有这类自动控制通风系统，那么控制单元18与监控单元20之间的连通可以容易地通过在再生期间采用与用于在人员室14内的空气再循环相同的通风状态来建立。

在其它情况下，所述通风系统适合于被更多地人工控制。这类情况下，在该通风系统中可以设置合适的阀和阻尼器以在再生期间实现相应的功能。因此，权利要求书中的术语“通风系统”包括为了能够实现期望的功能所要求的若干部件，不考虑它们的实际构型。

在上述例子中，再生由控制单元18控制，该控制单元可以是完全独立的控制单元，但也可以是位于所述车辆内的其它控制单元（例如所述内燃机的普通控制系统）的一部分。这同样适用于监控单元20，该监控单元可选地可以是一些其它监控单元或控制单元的一部分。

上述主要描述本发明被用于由内燃机提供动力的车辆。本发明还可以被类似地应用于如上所述的这类情况下，即工业发动机被长期安装并且靠近该发动机的人员室以来自该燃烧设备附近的空气通风。这种情况下，由于此处通风完全受控于再生的激活，当然不可能根据任何速度参数来调整通风控制。

如上所述的本发明在一些实施例中取决于车辆速度，从而仅在低速时所述空气供应至所述人员室才会被停止。在其它变形中，相似的功能例如通过将切断仅限制在当该车辆被挂在某些低档时的时间以取代使用直接取决于车辆速度的参数来实现。

如上所述的本发明还涉及在再生期间由内燃机生成的将被烧掉的微粒，但是多个其它应用可以包含任何微粒生成装置。因此，权利要求书中的术语“内燃机”将被认为是也包括这类其它装置。

本发明涉及用于控制如上所述的设备的方法。该方法可能已经在关于该设备的全部必要内容中被描述。本发明进而还涉及一种方法，借由该方法监控单元20将所述通风系统置于这样的状态中，即在位于所述废气系统内的微粒过滤器的再生过程期间切断或至少实质减少从所述周围环境供应到人员室14的空气。

根据如上所述的例子，为了过滤器再生将燃料喷射进排气管路内。在多个替代实施例中，可以使用不包含这类燃料喷射的其它已知的再生方法。

Claims (10)

1.一种用于控制用于人员室的通风系统以使该通风系统适用于将空气供应到该人员室的设备，该设备包括用于控制该通风系统的监控单元（20），另外还包括：内燃机（11）；用于将废气运送出该内燃机（11）的废气系统（12），该废气系统包括可再生的微粒过滤器（16）；和用于激活在该过滤器（16）内的再生的控制单元（18），其特征在于，该控制单元（18）和该监控单元（20）以这样的方式彼此连通，即，当再生过程被激活时能够使该监控单元（20）切断或至少实质减少从周围环境供应至该人员室（14）的空气供应。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，该设备位于车辆内。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，该设备还包括用于检测所述车辆的速度的检测装置，并且所述控制单元（18）、所述监控单元（20）和该检测装置以这样的方式彼此连通，即，如果再生过程在该车辆（13）的速度低于一定的预定速度的时刻被激活则能够使该监控单元切断或至少实质减少从所述周围环境供应至该车辆（13）的所述人员室（14）的空气供应。

4.根据权利要求2或3所述的设备，其特征在于，当所述车辆（13）的速度在10km/h以下时，供应至所述人员室（14）的所述空气供应就被停止或至少被减少。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，当所述车辆（13）静止时，所述空气供应至所述人员室（14）就被停止或至少被减少。

6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，用于将燃料供应至所述废气以启动再生过程的单元在所述废气系统（12）内位于所述微粒过滤器（16）的上游。

7.根据前述权利要求2-6中任一项所述的设备，其特征在于，用于检测所述车辆（13）的速度的装置是该车辆的速度计。

8.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其特征在于，在再生仍在进行时所述监控单元（20）使得所述通风系统循环所述人员室（14）内的空气。

9.一种设置有根据前述权利要求中任一项所述的设备的车辆（13）。

10.一种用于控制根据前述权利要求1-8中任一项所述的设备的方法，其特征在于，在再生过程期间所述监控单元（20）将所述通风系统置于这样的状态中，即切断或至少实质减少从所述周围环境供应至所述人员室（14）的空气供应。