CN103597181A - 用于机动车辆的颗粒过滤器再生方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于包括内燃机的机动车辆的颗粒过滤器的再生方法，所述方法包括利用再生目标温度进行控制的再生阶段。根据本发明，所述方法包括利用比所述再生目标温度高的过热目标温度进行控制的在先过热阶段。

Description

用于机动车辆的颗粒过滤器再生方法
本发明要求于2011年6月7日提交的1154967法国申请的优先权，其中所述内容（正文，附图和权利要求）并入该处引作参考。
技术领域
本发明涉及一种用于包括内燃机的机动车辆的颗粒过滤器的再生方法。
背景技术
通常，颗粒过滤器随着车辆的使用，充满了炭黑，为了使颗粒过滤器再生，该车辆包括允许通过控制炭黑的燃烧使过滤器再生的电子系统。该炭黑的燃烧发生在高温下，所述高温由内燃机的出口处温度的增高所产生，在需要时由发生在氧化催化装置中燃料的后燃烧所补充。
为了不损坏位于后燃烧位置下游的排放线路的构件，该电子系统通过利用再生目标温度控制所述再生，该温度的调节通过控制用于后燃烧的燃料量进行。
在再生的效率，用于后燃烧的燃料过度消耗和燃油的燃料稀释（在燃料的喷射进行在内燃机的气缸中的情况下-以及在这种情况下，关于燃油的起始风险）之间的折衷方案不是优化的。另外，由于再生方法的持续时间较长，由于内燃机停机而失败的风险是相当高的。
发明内容
本发明的目的是解决这些缺点中的一个或多个。
由此，本发明涉及一种用于包括内燃机的机动车辆的颗粒过滤器的再生方法，所述方法包括利用再生目标温度进行控制的再生阶段，其特征在于，所述方法包括利用比所述再生目标温度高的过热目标温度进行控制的在先过热阶段。
根据本发明，应当理解，目标温度指的是在颗粒过滤器的入口处测量到的温度，代表颗粒过滤器的温度。
由此，通过在方法开始（过热阶段）时利用高目标温度，所述颗粒过滤器的温度升高要快速得多，并且通过在第二时段（再生阶段）中降低目标温度，该温度保持足够低从而不损坏氧化催化装置，这样允许短持续时间，高效，以及优化燃油稀释的再生。
根据一个特殊实施例，过热目标温度通过图线确定，所述图线的输入参数取决于所述再生方法开始之前车辆的行驶状况。
根据另一个特殊实施例，过热目标温度通过图线确定，所述图线的输入参数取决于所述颗粒过滤器中炭黑的质量。
根据又另一个特殊实施例，过热目标温度通过图线确定，所述图线的输入参数取决于布置在所述颗粒过滤器上游的氧化催化装置的温度升高动态。
根据另一个特殊实施例，从过热阶段转入再生阶段由过热阶段的预定持续时间到期所控制。根据一个该特殊实施例的变型，过热阶段的持续时间是恒定值。根据另一个变型，过热阶段的持续时间是取决于所述再生方法开始之前车辆的行驶状况和/或取决于所述颗粒过滤器中炭黑的质量和/或取决于布置在所述颗粒过滤器上游的氧化催化装置的温度升高动态的值。
根据另一个特殊实施例，从过热阶段转入再生阶段由达到阶段改变温度所控制。根据一个该特殊实施例的变型，阶段改变温度是恒定值。根据另一个变型，阶段改变温度是取决于所述再生方法开始之前车辆的行驶状况和/或取决于所述颗粒过滤器中炭黑的质量和/或取决于布置在所述颗粒过滤器上游的氧化催化装置的温度升高动态的值。
附图说明
参考附图通过阅读以下仅作为非限制性示例的说明书，本发明的其它特征和优点将更加清楚，所附附图其中：
-图1示出，对于不同再生试验，根据再生结束时颗粒过滤器上游温度的不同再生试验的效率，以及
-图2示出，对于与图1的试验相同的试验，根据用于后燃烧所喷射燃料合并流量（cumul）的再生效率。
具体实施方式
机动车辆包括内燃机，所述内燃机由进气管供给空气并且由燃料管供给燃料。所述内燃机还包括与内燃机连通并且允许将燃料在内燃机中燃烧所产生的气体排出的排放线路。
本发明涉及一种车辆，其包括：位于排放线路中的适用于过滤排放气体中颗粒的颗粒过滤器；以及位于该过滤器上游的适用于允许对排放气体中的未燃尽物进行催化氧化的氧化催化装置。在本实施例中，排放线路还包括位于氧化催化装置下游的适用于允许对排放气体中的氮氧化物进行催化还原的还原催化装置。
通常地，随着车辆的使用，颗粒过滤器充满了炭黑，为了使颗粒过滤器再生，车辆包括允许通过控制炭黑的燃烧使过滤器再生的电子系统。该炭黑的燃烧发生在高温下，所述高温由在氧化催化装置中发生的燃料（通常是内燃机所用燃料的一部分）的后燃烧（在内燃机下游）所产生。为了不损坏位于后燃烧位置下游的排放线路构件，该电子系统利用再生目标温度控制再生（通常是后燃烧燃料流量），所述再生目标温度足够低从而既不损坏氧化催化装置，也不损坏颗粒过滤器，还不损坏还原催化装置（如果有的话）。
根据本发明，颗粒过滤器的再生方法包括两个阶段：再生目标温度下的再生阶段，以及，在所述再生阶段之前，高于所述再生目标温度的过热目标温度下的过热阶段。
由于过热目标温度比再生目标温度高，因此颗粒过滤器的温度升高比在传统方法中更快速。然后，然后针对再生阶段降低目标温度允许，一方面，避免有可能损坏排放线路中元件的过高温度，并且，另一方面，减少燃料消耗以及燃油的燃料稀释时间比（在喷入内燃机气缸中的情况下）。尽管较高的目标温度在方法的第一阶段受到限制，但是本发明在以下方面仍有收获：降低后燃烧的燃料消耗、较高的再生效率（高于90％）以及该再生方法的总体持续时间减少（由此限制在该方法期间内燃机停机的风险）。
根据一个特殊实施例，过热目标温度，过热阶段的持续时间，再生目标温度以及再生阶段的持续时间由电子系统所固定。
已进行了不同的试验，图1和图2中示出结果。
1.涉及传统再生方法的具有一个阶段的试验通过由拉丁字母所标记的点示出（A：450℃目标温度下5分钟；B和C：500℃目标温度下10分钟；D和E：500℃目标温度下10分钟和优化PID控制器；F和G：550℃目标温度下2分钟；H和I：550℃目标温度下3分钟；J和K：550℃目标温度下5分钟；L和M：550℃目标温度下10分钟；N和O：600℃目标温度下1分钟；P和Q：600℃目标温度下1分30秒；以及R和S：600℃目标温度下2分钟）。
2.涉及根据本发明再生方法的具有两个阶段的试验，通过由希腊字母οπρστυφχφω所标记的点所示出（α和β：500℃目标温度下3分钟随后450℃目标温度下5分钟；γ和δ：550℃目标温度下2分钟随后450℃目标温度下5分钟；ε和ζ：550℃目标温度下1分钟随后500℃目标温度下10分钟；η：550℃目标温度下2分20秒随后500℃目标温度下5分钟；Θ和λ：570℃目标温度下1分钟随后500℃目标温度下5分钟；μ：600℃目标温度下1分钟随后500℃目标温度下5分钟；v和ξ：600℃目标温度下1分20秒随后500℃目标温度下10分钟）。
同样在低再生目标温度下（450℃），只要存在过热阶段，即使在温度没有那么高的过热目标温度下，效率也要高得多。在较高的再生目标温度（500℃）下，即使是较小的过热，效率也总是高于85％。
在具有初始过热阶段的每个试验中，在颗粒过滤器上游的最终温度只能稍超过500℃，这是为了特别高的效率（与在传统方法中颗粒过滤器上游的最终温度经常超过550℃相比较）。
在本发明中应当理解，最终温度是再生期间和结束时的温度。示意性地，该热循环因而包括过热阶段，然后是一段水平低温，因此可以有利地追求该低温，而不是通常所追求的再生温度。
根据其它的实施例，过热目标温度、过热阶段的持续时间、再生目标温度以及再生阶段的持续时间的至少其中一个数值是根据车辆的运行数据（尤其是在方法开始时）确定的。
由此，过热目标温度可由图线确定，所述图线的输入参数取决于再生方法开始之前车辆的行驶状况（行驶状况可以是车辆的速度和/或内燃机的扭矩）和/或颗粒过滤器中炭黑的质量和/或氧化催化装置的温度升高动态（该动态可取决于内燃机进气口处的空气流量）。
过热目标温度可以比再生目标温度高至少40℃，甚至至少80℃或者甚至100℃。
从过热阶段转入再生阶段由过热阶段的预定持续时间到期和/或达到阶段改变温度所控制。
过热阶段的预定持续时间可以是恒定值（例如，1，2或3分钟）或者是由图线确定的值，所述图线的输入参数取决于再生方法开始之前车辆的行驶状况（行驶状况可以是车辆的速度和/或内燃机的扭矩）和/或颗粒过滤器中炭黑的质量和/或氧化催化装置的温度升高动态（该动态可取决于内燃机进气口处的空气流量）。
相对于阶段改变温度进行测量和比较的温度可以是排放线路中的测量温度，更准确地说，是在氧化催化装置和颗粒过滤器之间的测量温度。由此，该测量温度可以是颗粒过滤器上游的温度、氧化催化装置下游的温度，或者是还原催化装置上游的温度（该还原催化装置位于颗粒过滤器的上游或下游）。
该阶段改变温度可以是过热目标温度或者，优选地，被保护值所修正的过热目标温度的数值（以防止由于系统的热惯性而超过过热目标温度）。典型地，修正通过该过热目标温度减去保护值实现。该保护值可以是恒定值或者由图线确定的值，所述图线的输入参数取决于再生方法开始之前车辆的行驶状况（行驶状况可以是车辆的速度和/或内燃机的扭矩）和/或颗粒过滤器中炭黑的质量和/或氧化催化装置的温度升高动态（该动态可取决于内燃机进气口处的空气流量）。
通过根据车辆的运行数据使再生方法适配（例如，过热和再生目标温度，过热和再生阶段的持续时间，或者阶段改变温度），可以优化该方法以及更好地保护氧化还原装置，其中该装置承受的最大温度也取决于行驶状况。
本发明可用于所有颗粒过滤器类型（单体型，可加型或者催化型），并且无论怎样的排放线路的元件以及它们的相对位置（具有或不具有还原催化装置以及还原催化装置在颗粒过滤器的上游或下游）。

Claims (10)

1.一种用于包括内燃机的机动车辆的颗粒过滤器的再生方法，所述方法包括利用再生目标温度进行控制的再生阶段，其特征在于，所述方法包括利用比所述再生目标温度高的过热目标温度进行控制的在先过热阶段。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述过热目标温度通过图线确定，所述图线的输入参数取决于所述再生方法开始之前车辆的行驶状况。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述过热目标温度通过图线确定，所述图线的输入参数取决于所述颗粒过滤器中炭黑的质量。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述过热目标温度通过图线确定，所述图线的输入参数取决于布置在所述颗粒过滤器上游的氧化催化装置的温度升高动态。
5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，从过热阶段转入再生阶段由过热阶段的预定持续时间到期所控制。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过热阶段的持续时间是恒定值。
7.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述过热阶段的持续时间是取决于所述再生方法开始之前车辆的行驶状况和/或取决于所述颗粒过滤器中炭黑的质量和/或取决于布置在所述颗粒过滤器上游的氧化催化装置的温度升高动态的值。
8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，从过热阶段转入再生阶段由达到阶段改变温度所控制。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述阶段改变温度是恒定值。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述阶段改变温度是取决于所述再生方法开始之前车辆的行驶状况和/或取决于所述颗粒过滤器中炭黑的质量和/或取决于布置在所述颗粒过滤器上游的氧化催化装置的温度升高动态的值。
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