專利名稱：運(yùn)行排氣系統(tǒng)以防止再生期間驟冷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及操作車輛的方法，且更具體地，涉及控制車輛的廢氣處理系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
用于內(nèi)燃機(jī)的排氣處理系統(tǒng)，包括但不限于柴油機(jī)，所述排氣處理系統(tǒng)包括用于處理來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的氧化催化器，當(dāng)聯(lián)接至柴油發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)常常稱為柴油氧化催化器。氧化催化器是流通裝置，其由容納基板或蜂窩形結(jié)構(gòu)的罐構(gòu)成?；?具有大的表面區(qū)域，所述表面區(qū)域上涂有活性催化劑層。隨著廢氣經(jīng)過活性催化劑層，一氧化碳、氣態(tài)氫和液態(tài)碳?xì)浠衔锪Ｗ樱次慈紵娜剂虾?或油，被氧化，由此減少有害的排放。然而，為了活性催化劑層氧化一氧化碳、氣態(tài)氫和液態(tài)碳?xì)浠衔锪Ｗ?，活性催化劑層必須處于起燃溫度或在其之上。通常，一旦活性催化劑層達(dá)到起燃溫度，額外的碳?xì)浠衔锿ㄟ^之后的后燃料噴射或碳?xì)浠衔飮娚淦鞫⑷霃U氣流中。注入廢氣流中的額外的碳?xì)浠衔锟梢员稽c(diǎn)燃，以進(jìn)ー步加熱廢氣流。碳?xì)浠衔锏膰娚渌俾士梢砸约铀俾试黾樱?，隨時(shí)間逐漸増加。碳?xì)浠衔飮娚渌俾嗜缤到y(tǒng)允許那樣快地逐漸上升，即，加速，以最小化再生時(shí)間。氧化催化器的性能在車輛使用的情況下隨時(shí)間降低，這是由于活性催化劑材料的損失和/或由高廢氣溫度引起的燒結(jié)。該降低可以導(dǎo)致起燃溫度的増加，這可以引起氧化催化器的驟冷。氧化催化器的驟冷被限定為，當(dāng)活性催化劑層的溫度降低到起燃溫度之下時(shí)發(fā)生的碳?xì)浠衔镅趸耐Ｖ?。氧化催化器的驟冷可以導(dǎo)致過多的碳?xì)浠衔锘^氧化催化器，由此降低廢氣處理系統(tǒng)的性能，或可以導(dǎo)致碳?xì)浠衔镌谘趸呋鞯幕迳系氖占坏┻_(dá)到起燃溫度和被收集的碳?xì)浠衔镩_始氧化，這可以引起過高的溫度。
發(fā)明內(nèi)容
還提供了一種控制用于車輛的排氣處理系統(tǒng)的方法。該方法包括以ー噴射速率將碳?xì)浠衔飮娚涞窖趸呋鞯纳嫌蔚呐艢饬髦?，以加熱氧化催化器。所述噴射速率以?dāng)前加速率增加。氧化催化器的狀態(tài)被感測(cè)，以確定氧化催化器是驟冷或未驟冷。當(dāng)氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷時(shí)，該當(dāng)前加速率被減小，以限定減小的加速率。還提供了一種運(yùn)行具有排氣處理系統(tǒng)的車輛的方法。該方法包括檢測(cè)使顆粒過濾器再生的請(qǐng)求。碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率被限定。碳?xì)浠衔镆冤`噴射速率被噴射到氧化催化器的上游的排氣流中，以加熱氧化催化器。所述噴射速率以當(dāng)前加速率増加。氧化催化器的狀態(tài)被感測(cè)以確定氧化催化器是驟冷或未驟冷，以及當(dāng)氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷時(shí)，停止碳?xì)浠衔锏膰娚洹Ｔ摲椒ㄟ€包括，將碳?xì)浠衔锏漠?dāng)前加速率與最小可允許加速率比較，以確定當(dāng)前加速率是大于或等于最小可允許加速率。其中氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷以及碳?xì)浠衔飮娚浔煌Ｖ沟氖录臄?shù)量被追蹤。氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷以及碳?xì)浠衔飮娚浔煌Ｖ沟氖录臄?shù)量與預(yù)先限定的限制比較，以確定事件的數(shù)量是否小于或等于預(yù)先限定的限制。當(dāng)氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷、事件的數(shù)量被確定為小于預(yù)先限定的限制、以及當(dāng)前加速率被確定為大于最小可允許加速率吋，當(dāng)前加速率被減小以限定減小的加速率。相應(yīng)地，當(dāng)氧化催化器驟冷時(shí)，碳?xì)浠衔锏囊云浔粐娚涞脚艢庵械募铀俾时粶p小。已發(fā)現(xiàn)，減小加速率(碳?xì)浠衔镆栽摷铀俾时粐娚涞脚艢庵?可以防止小于百分之百功能性的、大量使用的氧化催化器的驟冷。通過防止氧化催化器的驟冷，過多的碳?xì)浠衔?其當(dāng)氧化催化器驟冷時(shí)會(huì)另外滑過氧化催化器)被最小化，由此通過最小化由會(huì)另外滑過氧化催化器的碳?xì)浠衔飳?dǎo)致的極端溫度梯度而增加氧化催化器和/或排氣處理系統(tǒng)的其他部件的使用壽命。本發(fā)明的上述特征和優(yōu)勢(shì)及其他特征和優(yōu)勢(shì)將從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細(xì)描述連同附圖時(shí)顯而易見。
圖I是車輛的示意平面圖，示出發(fā)動(dòng)機(jī)和用于處理來自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣的排氣處理系統(tǒng)。圖2是示出運(yùn)行車輛的方法的流程圖。圖3是示出被噴射碳?xì)浠衔锱c氧化催化器下游的排氣溫度之間的在碳?xì)浠衔飮娚涞牟煌铀俾氏碌年P(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式參考圖I，運(yùn)行車輛84的方法包括控制用于處理來自車輛84的發(fā)動(dòng)機(jī)90的排氣的排氣處理系統(tǒng)86，大體由箭頭88指示。發(fā)動(dòng)機(jī)90可以包括但不限于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。該方法可實(shí)施為一個(gè)或多個(gè)可運(yùn)行在車輛84的一個(gè)或多個(gè)控制器84上的算法。廢氣處理系統(tǒng)86包括氧化催化器92。如果發(fā)動(dòng)機(jī)90包括柴發(fā)動(dòng)油機(jī)，則氧化催化器92可以稱為柴油氧化催化器。氧化催化器92是流通裝置，其由容納基板或蜂窩形結(jié)構(gòu)的罐構(gòu)成?；寰哂写蟮谋砻鎱^(qū)域，所述表面區(qū)域上涂有活性催化劑層。氧化催化器92處理來自發(fā)動(dòng)機(jī)90的廢氣流，以減少?gòu)U氣的毒性，即減少?gòu)U氣系統(tǒng)的有毒排放物，包括但不限于一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和/或碳?xì)浠衔?HC)。隨著廢氣經(jīng)過活性催化劑層，一氧化碳、氣態(tài)氫和液態(tài)碳?xì)浠衔锪Ｗ?，即未燃燒的燃料?或油，被氧化，由此減少有害的排放?；钚源呋瘎┎牧峡梢园ㄣf族金屬(PGM)，將廢氣中的一部分氧化氮轉(zhuǎn)化為氮和ニ氧化碳或水，以及將一部分一氧化碳氧化為ニ氧化碳并將一部分未燃燒的碳?xì)浠衔镅趸癁楗搜趸己退??；钚源呋瘎颖仨氃诨钚源呋瘎幼兊每刹僮饕约把趸趸?、一氧化碳、和未燃燒的碳?xì)浠衔镏?，被加熱到催化劑的起燃溫度。相?yīng)地，廢氣必須在活性催化劑層和廢氣的反應(yīng)開始之間，將活性催化劑層加熱到起燃溫度。為了快速地加熱氧化催化器92和/或廢氣處理系統(tǒng)86的其他部件，包括但不限干，柴油顆粒過濾器94和/或選擇性催化還原單元，碳?xì)浠衔锟梢员蛔⑷霃U氣流。碳?xì)浠衔锉稽c(diǎn)燃，以在廢氣內(nèi)產(chǎn)生熱，其被傳遞到氧化催化器92和/或廢氣處理系統(tǒng)86的其他部件。碳?xì)浠衔锟梢酝ㄟ^之后的后注入過程或碳?xì)浠衔镒⑸淦?6而被注入。在氧化催化器92已達(dá)到燃燒臨界溫度之后，碳?xì)浠衔锉蛔⑷?，所述燃燒臨界溫度大于起燃溫度，以確保被注入的碳?xì)浠衔餀M跨活性催化劑層被氧化。氧化催化器92的性能隨使用減低或減小，這是由于來自活性催化劑層的催化劑材料的損失，以及還由于基板的燒結(jié)。隨著氧化催化器92由于使用而退化，氧化催化器92的起燃溫度上升。如果氧化催化器92的起燃溫度上升至在燃燒臨界溫度之上的溫度，則碳?xì)浠衔飼?huì)滑過氧化催化器92和/或被截留在氧化催化器92的基板上而沒有氧化。為了避免該情況，當(dāng)車輛84檢測(cè)到氧化催化器92驟冷時(shí)，此處描述的方法降低了碳?xì)浠衔飮娚涞脚艢饬髦械募铀俾省Ｒ寻l(fā)現(xiàn)，放慢碳?xì)浠衔飮娚涞募铀俾蕼p少氧化催化器92驟冷的可能性，特別是在退化了并以低于百分之百(100% )有效性工作的氧化催化器中。圖2不出了表不被噴射碳?xì)浠衔锱c氧化催化器92 下游的排氣溫度在碳?xì)浠衔飮娚涞牟煌铀俾氏碌年P(guān)系的圖。當(dāng)查看頁(yè)面上的圖時(shí)，氧化催化器92下游的排氣以攝氏度(°C )的溫度在左側(cè)數(shù)值軸線20上示出，以毫克毎秒(mg/s)的碳?xì)浠衔飮娚渌俾试谟覀?cè)數(shù)值軸線22上示出，以秒(sec)的持續(xù)時(shí)間在水平軸線24上示出。第一線26(劃線-劃線-點(diǎn)-劃線-劃線)示出初始當(dāng)前加速率。如果氧化催化器92變?yōu)轶E冷，由第二線28 (劃線-劃線)指示，則氧化催化器92的溫度停留在在相同溫度或隨時(shí)間掉落，即使碳?xì)浠衔飮娚涞乃俾蕢埣印．?dāng)氧化催化器92變?yōu)轶E冷，則加速率降低，由第三線30 (長(zhǎng)劃線-短劃線-長(zhǎng)劃線)指示。應(yīng)意識(shí)到，第三線30的斜率小于第一線26的斜率，指示噴射速率的變化隨時(shí)間減小。已發(fā)現(xiàn)，碳?xì)浠衔飮娚涞臏p小的加速率減小氧化催化器92驟冷的可能性。非驟冷的并正常工作的氧化催化器92以第四線32(劃線-點(diǎn)-點(diǎn)-劃線)示出。參考圖3，方法包括檢測(cè)再生顆粒過濾器94的請(qǐng)求，大體由框34指示。如已知的，顆粒過濾器94必須被周期性地再生，以燒掉截留在其中的累積的顆粒過濾器。一旦使顆粒過濾器94再生的請(qǐng)求被接收，車輛84確定活性催化層的溫度是小于、等于或大于起燃溫度，大體由框36指示。如果活性催化劑層的溫度在起燃溫度之下，大體在38處指示，則車輛84控制器延遲再生，大體由框40指示，直到活性催化劑層的溫度等于或大于起燃溫度，從而活性催化劑層可以與被噴射碳?xì)浠衔锓磻?yīng)，以使顆粒過濾器94再生。活性催化劑層的溫度可以以任何合適的方式被確定，包括但不限于，配置為感測(cè)活性催化劑層的溫度的溫度傳感器，或通過從排氣的上游或下游關(guān)聯(lián)到活性催化劑層的溫度。方法還包括限定碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率，大體由框42指示。碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率可以包括線性加速率或非線性加速率。為了再生顆粒過濾器94，碳?xì)浠衔锉粐娚涞脚艢饬髦胁⒃谘趸呋?2中與活性催化劑層起反應(yīng)。碳?xì)浠衔镆猿跏继細(xì)浠衔飮娚渌俾时怀跏嫉貒娚涞脚艢庵?。初始碳?xì)浠衔飮娚渌俾适菄娚涑龅奶細(xì)浠衔锏牧吭诮o定時(shí)間上的測(cè)量值。初始碳?xì)浠衔飮娚渌俾孰S時(shí)間増加。相應(yīng)地，初始碳?xì)浠衔飮娚渌俾孰S時(shí)間加速或逐漸加大。加速率確定噴射速率隨時(shí)間變化有多快。加速率被初始地設(shè)定為當(dāng)前加速率，當(dāng)以百分之百(100%)有效率運(yùn)行以盡可能快地完成氧化催化器92的再生時(shí)，所述當(dāng)前加速率使噴射速率如同氧化催化器92允許的那樣積極地和/或快地增加。一旦活性催化劑層處于或高于起燃溫度，大體在44處指示，該方法包括以噴射速率將碳?xì)浠衔飮娚?大體由框46指示)到氧化催化器92的上游的排氣流中，以加熱氧化催化器92。碳?xì)浠衔锏膰娚渌俾孰S后以如上所述的當(dāng)前加速率被増加，大體由框48指
/Jn ο該方法還包括感測(cè)氧化催化器92的狀態(tài)，以確定氧化催化器92是否驟冷或沒有驟冷，大體由框50示出。如此處使用的，當(dāng)氧化催化器92下游的排氣的溫度等于或小于氧化催化器上游的排氣的溫度吋，由于碳?xì)浠衔飮娚渌俾蕢埣?，氧化催化?2驟冷。排氣的溫度應(yīng)當(dāng)隨著碳?xì)浠衔锏膲埣拥呐艢馑俾识黾?，這是因?yàn)榕艢庵刑細(xì)浠衔锏牧砍掷m(xù)地增加。如果氧化催化器92下游的排氣的溫度不增加，即，停留在不變值或下降，則碳?xì)浠衔锏膲埣拥牧坎荒芘c活性催化劑層起反應(yīng)，并且氧化催化器92驟冷。當(dāng)氧化催化器92下游的排氣的溫度相對(duì)于氧化催化器上游的排氣的溫度增加時(shí)，氧化催化器92不驟冷，同時(shí)碳?xì)浠衔飮娚渌俾试黾?。增加的相?duì)溫度指示，碳?xì)浠衔锏脑黾恿吭谘趸呋?2中與活性催化劑層起反應(yīng)。相應(yīng)地，感測(cè)氧化催化器92的狀態(tài)包括感測(cè)氧化催化器92上游和氧化催化器92 的下游的排氣的溫度，以及在碳?xì)浠衔镒⑸渌俾试黾訒r(shí)將感測(cè)到的排氣的下游溫度與感測(cè)到的排氣的上游溫度比較，以確定在碳?xì)浠衔镒⑸渌俾试黾訒r(shí)，感測(cè)到的下游溫度是小于、等于或大于上游溫度。當(dāng)隨著碳?xì)浠衔飮娚渌俾蕢埣?，排氣的下游溫度大于排氣的上游溫度吋，確定氧化催化器92沒有驟冷，大體在52處指示。如果氧化催化器92沒有驟冷，則不采取行動(dòng)，大體由框54指示。當(dāng)隨著碳?xì)浠衔飮娚渌俾蕢埣?，排氣的下游溫度等于或小于排氣的上游溫度吋，確定氧化催化器92驟冷，大體在56處指示。當(dāng)氧化催化器92的溫度被確定為驟冷吋，那么該方法還包括停止碳?xì)浠衔锏膰娚?，大體由框58指示。一旦車輛84控制器確定氧化催化器92驟冷，碳?xì)浠衔锏膰娚浔煌Ｖ?，以防止過多的碳?xì)浠衔锘^氧化催化器92和/或積聚在氧化催化器92的基板上和/或排氣處理系統(tǒng)86的其它部件上，諸如但不限于顆粒過濾器94或選擇性還原催化器。一旦車輛84控制器確認(rèn)活性催化劑層處于或高于起燃溫度，碳?xì)浠衔飮娚淇梢员蝗缟纤龅刂匦缕饎?dòng)。氧化催化器92的狀態(tài)被確定為驟冷以及碳?xì)浠衔飮娚浔煌Ｖ沟亩鄠€(gè)事件可以被追蹤并存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中，大體由框60示出。氧化催化器92的狀態(tài)被確定為驟冷以及碳?xì)浠衔飮娚浔煌Ｖ沟谋蛔粉櫴录臄?shù)量可以隨后與預(yù)先限定的限制比較，以確定被追蹤事件的數(shù)量是小于或等于預(yù)先限定的限制，大體由框62示出。該預(yù)先限定的限制表示車輛84可以試圖以當(dāng)前加速率再生顆粒過濾器的事例的數(shù)量。如果事件的數(shù)量小于預(yù)先限定的限制，大體在64處指示，則車輛84控制器可以保持當(dāng)前加速率，大體由框66指示，以及重新嘗試顆粒過濾器94的再生。如果事件的數(shù)量等于或大于預(yù)先限定的限制，大體在68處示出，則氧化催化器92可以退化并可以不再以百分之百(100%)有效率運(yùn)行，則控制器可降低加速率，碳?xì)浠衔飮娚渌俾室栽摻档偷募铀俾试謦怼Ｒ寻l(fā)現(xiàn)，降低加速率可以限制或防止氧化催化器92驟冷。另外，碳?xì)浠衔锏漠?dāng)前加速率可以與最小可允許加速率比較，以確定當(dāng)前加速率是大于或等于最小可允許加速率，大體由框70指示。最小可允許加速率是碳?xì)浠衔飮娚淇梢砸云鋲埣拥淖盥俾?。如果?dāng)前加速率等于最小可允許加速率，大體在72處指示，則當(dāng)前加速率可以不被降低，并且車輛84診斷器被接合以確定氧化催化器92的狀態(tài)，大體由框74指示。然而，如果當(dāng)前加速率大于最小可允許加速率，大體在76處指示，則當(dāng)前加速率可以被降低。當(dāng)氧化催化器92的狀態(tài)被確定為驟冷，被追蹤事件的數(shù)量被確定為小于預(yù)先限定的限制，并且當(dāng)前加速率被確定為大于最小可允許加速率時(shí)，則該方法還包括減小當(dāng)前加速率以限定減小的加速率，大體由框78指示。這樣，碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率被重新限定為等于碳?xì)浠衔飮娚涞臏p小的加速率，大體由框80指示，并且該被重新限定的當(dāng)前加速率被存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中。該方法如上所述地繼續(xù)，使用重新限定的當(dāng)前加速率來増加碳?xì)浠衔飮娚渌俾?。如果氧化催化?2繼續(xù)驟冷，則系統(tǒng)繼續(xù)減小碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率，以限定進(jìn)ー步減小的加速率，以及繼續(xù)將當(dāng)前加速率重新限定為等于該進(jìn)ー步減少的加速率。該迭代過程持續(xù)，直到氧化催化器92的狀態(tài)被確定為未驟冷。盡管已經(jīng)對(duì)執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進(jìn)行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得 知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實(shí)施本發(fā)明的許多替換設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種控制用于車輛的排氣處理系統(tǒng)的方法，該方法包括 將碳?xì)浠衔镆冤`噴射速率噴射到氧化催化器的上游的排氣流中，以加熱氧化催化器； 以當(dāng)前加速率增加噴射速率； 感測(cè)氧化催化器的狀態(tài)，以確定氧化催化器是驟冷或未驟冷；以及 當(dāng)氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷吋，減小該當(dāng)前加速率以限定減小的加速率。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其中，感測(cè)氧化催化器的狀態(tài)包括感測(cè)在氧化催化器的上游和感測(cè)在氧化催化器的下游的排氣的溫度。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，感測(cè)氧化催化器的狀態(tài)包括，在碳?xì)浠衔镒⑸渌俾试黾訒r(shí)將感測(cè)到的排氣的下游溫度與感測(cè)到的排氣的上游溫度比較，以確定在碳?xì)浠衔镒⑸渌俾蕢埣訒r(shí)感測(cè)到的下游溫度是小于、等于或大于上游溫度。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，感測(cè)氧化催化器的狀態(tài)包括，當(dāng)隨著碳?xì)浠衔飮娚渌俾蕢埣佣艢獾南掠螠囟鹊扔诨蛐∮谂艢獾纳嫌螠囟葏迹_定氧化催化器驟冷。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括將碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率重新限定為等于碳?xì)浠衔飮娚涞臏p小的加速率。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，還包括繼續(xù)減小碳?xì)浠衔飮娚涞漠?dāng)前加速率以限定減小的加速率，和繼續(xù)將當(dāng)前加速率重新限定為等于減小的加速率，直到氧化催化器的狀態(tài)被確定為未驟冷。
7.如權(quán)利要求I所述的方法，還包括當(dāng)氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷時(shí)，停止碳?xì)浠衔锏淖⑷搿?br>
8.如權(quán)利要求7所述的方法，還包括追蹤其中氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷以及碳?xì)浠衔飮娚浔煌Ｖ沟氖录臄?shù)量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，還包括將被追蹤事件的數(shù)量與預(yù)先限定的限制相比較，以確定被追蹤事件數(shù)量是小于或等于預(yù)先限定的限制。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中，當(dāng)氧化催化器被確定為驟冷時(shí)減小當(dāng)前加速率以限定減小的加速率被進(jìn)ー步限定為，當(dāng)氧化催化器的狀態(tài)被確定為驟冷以及被追蹤事件數(shù)量被確定為小于預(yù)先限定的限制時(shí)減小當(dāng)前加速率以限定減小的加速率。
全文摘要
一種控制車輛的排氣處理系統(tǒng)的方法，包括檢測(cè)使顆粒過濾器再生的請(qǐng)求，以及將碳?xì)浠衔镆宰⑸渌俾首⑸涞窖趸呋鞯纳嫌蔚呐艢饬髦校约訜嵫趸呋?。該注射速率以?dāng)前加速率增加，當(dāng)氧化催化器驟冷時(shí)，當(dāng)前加速率被減小以限定減小的加速率。
文檔編號(hào)F01N3/20GK102691556SQ20121007569
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月21日
發(fā)明者D.M.范布倫, K.杰克遜, M.V.泰勒, P.巴拉薩, 小托馬斯.拉羅斯 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司