運行排氣系統以防止再生期間驟冷的方法
2023-05-10 22:26:46
專利名稱：運行排氣系統以防止再生期間驟冷的方法
技術領域：
本發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的方法。
背景技術：
用於內燃機的排氣處理系統，包括但不限於柴油機，所述排氣處理系統包括用於處理來自發動機的排氣流的氧化催化器，當聯接至柴油發動機時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構的罐構成。基板 具有大的表面區域，所述表面區域上塗有活性催化劑層。隨著廢氣經過活性催化劑層，一氧化碳、氣態氫和液態碳氫化合物粒子，即未燃燒的燃料和/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、氣態氫和液態碳氫化合物粒子，活性催化劑層必須處於起燃溫度或在其之上。通常，一旦活性催化劑層達到起燃溫度，額外的碳氫化合物通過之後的後燃料噴射或碳氫化合物噴射器而注入廢氣流中。注入廢氣流中的額外的碳氫化合物可以被點燃，以進ー步加熱廢氣流。碳氫化合物的噴射速率可以以加速率增加，即，隨時間逐漸増加。碳氫化合物噴射速率如同系統允許那樣快地逐漸上升，即，加速，以最小化再生時間。氧化催化器的性能在車輛使用的情況下隨時間降低，這是由於活性催化劑材料的損失和/或由高廢氣溫度引起的燒結。該降低可以導致起燃溫度的増加，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，當活性催化劑層的溫度降低到起燃溫度之下時發生的碳氫化合物氧化的停止。氧化催化器的驟冷可以導致過多的碳氫化合物滑過氧化催化器，由此降低廢氣處理系統的性能，或可以導致碳氫化合物在氧化催化器的基板上的收集，一旦達到起燃溫度和被收集的碳氫化合物開始氧化，這可以引起過高的溫度。
發明內容
還提供了一種控制用於車輛的排氣處理系統的方法。該方法包括以ー噴射速率將碳氫化合物噴射到氧化催化器的上遊的排氣流中，以加熱氧化催化器。所述噴射速率以當前加速率增加。氧化催化器的狀態被感測，以確定氧化催化器是驟冷或未驟冷。當氧化催化器的狀態被確定為驟冷時，該當前加速率被減小，以限定減小的加速率。還提供了一種運行具有排氣處理系統的車輛的方法。該方法包括檢測使顆粒過濾器再生的請求。碳氫化合物噴射的當前加速率被限定。碳氫化合物以ー噴射速率被噴射到氧化催化器的上遊的排氣流中，以加熱氧化催化器。所述噴射速率以當前加速率増加。氧化催化器的狀態被感測以確定氧化催化器是驟冷或未驟冷，以及當氧化催化器的狀態被確定為驟冷時，停止碳氫化合物的噴射。該方法還包括，將碳氫化合物的當前加速率與最小可允許加速率比較，以確定當前加速率是大於或等於最小可允許加速率。其中氧化催化器的狀態被確定為驟冷以及碳氫化合物噴射被停止的事件的數量被追蹤。氧化催化器的狀態被確定為驟冷以及碳氫化合物噴射被停止的事件的數量與預先限定的限制比較，以確定事件的數量是否小於或等於預先限定的限制。當氧化催化器的狀態被確定為驟冷、事件的數量被確定為小於預先限定的限制、以及當前加速率被確定為大於最小可允許加速率吋，當前加速率被減小以限定減小的加速率。相應地，當氧化催化器驟冷時，碳氫化合物的以其被噴射到排氣中的加速率被減小。已發現，減小加速率(碳氫化合物以該加速率被噴射到排氣中)可以防止小於百分之百功能性的、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，過多的碳氫化合物(其當氧化催化器驟冷時會另外滑過氧化催化器)被最小化，由此通過最小化由會另外滑過氧化催化器的碳氫化合物導致的極端溫度梯度而增加氧化催化器和/或排氣處理系統的其他部件的使用壽命。本發明的上述特徵和優勢及其他特徵和優勢將從用於實施本發明的最佳模式的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。
圖I是車輛的示意平面圖，示出發動機和用於處理來自發動機的排氣的排氣處理系統。圖2是示出運行車輛的方法的流程圖。圖3是示出被噴射碳氫化合物與氧化催化器下遊的排氣溫度之間的在碳氫化合物噴射的不同加速率下的關係的圖。
具體實施例方式參考圖I，運行車輛84的方法包括控制用於處理來自車輛84的發動機90的排氣的排氣處理系統86，大體由箭頭88指示。發動機90可以包括但不限於柴油發動機。該方法可實施為一個或多個可運行在車輛84的一個或多個控制器84上的算法。廢氣處理系統86包括氧化催化器92。如果發動機90包括柴發動油機，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構的罐構成。基板具有大的表面區域，所述表面區域上塗有活性催化劑層。氧化催化器92處理來自發動機90的廢氣流，以減少廢氣的毒性，即減少廢氣系統的有毒排放物，包括但不限於一氧化氮(NO)、一氧化碳(CO)和/或碳氫化合物(HC)。隨著廢氣經過活性催化劑層，一氧化碳、氣態氫和液態碳氫化合物粒子，即未燃燒的燃料和/或油，被氧化，由此減少有害的排放。活性催化劑材料可以包括鉬族金屬(PGM)，將廢氣中的一部分氧化氮轉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並將一部分未燃燒的碳氫化合物氧化為ニ氧化碳和水。活性催化劑層必須在活性催化劑層變得可操作以及氧化氮氧化物、一氧化碳、和未燃燒的碳氫化合物之前，被加熱到催化劑的起燃溫度。相應地，廢氣必須在活性催化劑層和廢氣的反應開始之間，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86的其他部件，包括但不限幹，柴油顆粒過濾器94和/或選擇性催化還原單元，碳氫化合物可以被注入廢氣流。碳氫化合物被點燃，以在廢氣內產生熱，其被傳遞到氧化催化器92和/或廢氣處理系統86的其他部件。碳氫化合物可以通過之後的後注入過程或碳氫化合物注射器96而被注入。在氧化催化器92已達到燃燒臨界溫度之後，碳氫化合物被注入，所述燃燒臨界溫度大於起燃溫度，以確保被注入的碳氫化合物橫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，這是由於來自活性催化劑層的催化劑材料的損失，以及還由於基板的燒結。隨著氧化催化器92由於使用而退化，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，則碳氫化合物會滑過氧化催化器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，當車輛84檢測到氧化催化器92驟冷時，此處描述的方法降低了碳氫化合物噴射到排氣流中的加速率。已發現，放慢碳氫化合物噴射的加速率減少氧化催化器92驟冷的可能性，特別是在退化了並以低於百分之百(100% )有效性工作的氧化催化器中。圖2不出了表不被噴射碳氫化合物與氧化催化器92 下遊的排氣溫度在碳氫化合物噴射的不同加速率下的關係的圖。當查看頁面上的圖時，氧化催化器92下遊的排氣以攝氏度(°C )的溫度在左側數值軸線20上示出，以毫克毎秒(mg/s)的碳氫化合物噴射速率在右側數值軸線22上示出，以秒(sec)的持續時間在水平軸線24上示出。第一線26(劃線-劃線-點-劃線-劃線)示出初始當前加速率。如果氧化催化器92變為驟冷，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間掉落，即使碳氫化合物噴射的速率増加。當氧化催化器92變為驟冷，則加速率降低，由第三線30 (長劃線-短劃線-長劃線)指示。應意識到，第三線30的斜率小於第一線26的斜率，指示噴射速率的變化隨時間減小。已發現，碳氫化合物噴射的減小的加速率減小氧化催化器92驟冷的可能性。非驟冷的並正常工作的氧化催化器92以第四線32(劃線-點-點-劃線)示出。參考圖3，方法包括檢測再生顆粒過濾器94的請求，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再生的請求被接收，車輛84確定活性催化層的溫度是小於、等於或大於起燃溫度，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於或大於起燃溫度，從而活性催化劑層可以與被噴射碳氫化合物反應，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，包括但不限於，配置為感測活性催化劑層的溫度的溫度傳感器，或通過從排氣的上遊或下遊關聯到活性催化劑層的溫度。方法還包括限定碳氫化合物噴射的當前加速率，大體由框42指示。碳氫化合物噴射的當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，碳氫化合物被噴射到排氣流中並在氧化催化器92中與活性催化劑層起反應。碳氫化合物以初始碳氫化合物噴射速率被初始地噴射到排氣中。初始碳氫化合物噴射速率是噴射出的碳氫化合物的量在給定時間上的測量值。初始碳氫化合物噴射速率隨時間増加。相應地，初始碳氫化合物噴射速率隨時間加速或逐漸加大。加速率確定噴射速率隨時間變化有多快。加速率被初始地設定為當前加速率，當以百分之百(100%)有效率運行以儘可能快地完成氧化催化器92的再生時，所述當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於或高於起燃溫度，大體在44處指示，該方法包括以噴射速率將碳氫化合物噴射(大體由框46指示)到氧化催化器92的上遊的排氣流中，以加熱氧化催化器92。碳氫化合物的噴射速率隨後以如上所述的當前加速率被増加，大體由框48指
/Jn ο該方法還包括感測氧化催化器92的狀態，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，當氧化催化器92下遊的排氣的溫度等於或小於氧化催化器上遊的排氣的溫度吋，由於碳氫化合物噴射速率増加，氧化催化器92驟冷。排氣的溫度應當隨著碳氫化合物的増加的排氣速率而增加，這是因為排氣中碳氫化合物的量持續地增加。如果氧化催化器92下遊的排氣的溫度不增加，即，停留在不變值或下降，則碳氫化合物的増加的量不能與活性催化劑層起反應，並且氧化催化器92驟冷。當氧化催化器92下遊的排氣的溫度相對於氧化催化器上遊的排氣的溫度增加時，氧化催化器92不驟冷，同時碳氫化合物噴射速率增加。增加的相對溫度指示，碳氫化合物的增加量在氧化催化器92中與活性催化劑層起反應。相應地，感測氧化催化器92的狀態包括感測氧化催化器92上遊和氧化催化器92 的下遊的排氣的溫度，以及在碳氫化合物注射速率增加時將感測到的排氣的下遊溫度與感測到的排氣的上遊溫度比較，以確定在碳氫化合物注射速率增加時，感測到的下遊溫度是小於、等於或大於上遊溫度。當隨著碳氫化合物噴射速率増加，排氣的下遊溫度大於排氣的上遊溫度吋，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，則不採取行動，大體由框54指示。當隨著碳氫化合物噴射速率増加，排氣的下遊溫度等於或小於排氣的上遊溫度吋，確定氧化催化器92驟冷，大體在56處指示。當氧化催化器92的溫度被確定為驟冷吋，那麼該方法還包括停止碳氫化合物的噴射，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，碳氫化合物的噴射被停止，以防止過多的碳氫化合物滑過氧化催化器92和/或積聚在氧化催化器92的基板上和/或排氣處理系統86的其它部件上，諸如但不限於顆粒過濾器94或選擇性還原催化器。一旦車輛84控制器確認活性催化劑層處於或高於起燃溫度，碳氫化合物噴射可以被如上所述地重新起動。氧化催化器92的狀態被確定為驟冷以及碳氫化合物噴射被停止的多個事件可以被追蹤並存儲在控制器的存儲器中，大體由框60示出。氧化催化器92的狀態被確定為驟冷以及碳氫化合物噴射被停止的被追蹤事件的數量可以隨後與預先限定的限制比較，以確定被追蹤事件的數量是小於或等於預先限定的限制，大體由框62示出。該預先限定的限制表示車輛84可以試圖以當前加速率再生顆粒過濾器的事例的數量。如果事件的數量小於預先限定的限制，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。如果事件的數量等於或大於預先限定的限制，大體在68處示出，則氧化催化器92可以退化並可以不再以百分之百(100%)有效率運行，則控制器可降低加速率，碳氫化合物噴射速率以該降低的加速率增カロ。已發現，降低加速率可以限制或防止氧化催化器92驟冷。另外，碳氫化合物的當前加速率可以與最小可允許加速率比較，以確定當前加速率是大於或等於最小可允許加速率，大體由框70指示。最小可允許加速率是碳氫化合物噴射可以以其増加的最慢速率。如果當前加速率等於最小可允許加速率，大體在72處指示，則當前加速率可以不被降低，並且車輛84診斷器被接合以確定氧化催化器92的狀態，大體由框74指示。然而，如果當前加速率大於最小可允許加速率，大體在76處指示，則當前加速率可以被降低。當氧化催化器92的狀態被確定為驟冷，被追蹤事件的數量被確定為小於預先限定的限制，並且當前加速率被確定為大於最小可允許加速率時，則該方法還包括減小當前加速率以限定減小的加速率，大體由框78指示。這樣，碳氫化合物噴射的當前加速率被重新限定為等於碳氫化合物噴射的減小的加速率，大體由框80指示，並且該被重新限定的當前加速率被存儲在控制器的存儲器中。該方法如上所述地繼續，使用重新限定的當前加速率來増加碳氫化合物噴射速率。如果氧化催化器92繼續驟冷，則系統繼續減小碳氫化合物噴射的當前加速率，以限定進ー步減小的加速率，以及繼續將當前加速率重新限定為等於該進ー步減少的加速率。該迭代過程持續，直到氧化催化器92的狀態被確定為未驟冷。儘管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得 知在所附的權利要求的範圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種控制用於車輛的排氣處理系統的方法，該方法包括 將碳氫化合物以ー噴射速率噴射到氧化催化器的上遊的排氣流中，以加熱氧化催化器； 以當前加速率增加噴射速率； 感測氧化催化器的狀態，以確定氧化催化器是驟冷或未驟冷；以及 當氧化催化器的狀態被確定為驟冷吋，減小該當前加速率以限定減小的加速率。
2.如權利要求I所述的方法，其中，感測氧化催化器的狀態包括感測在氧化催化器的上遊和感測在氧化催化器的下遊的排氣的溫度。
3.如權利要求2所述的方法，其中，感測氧化催化器的狀態包括，在碳氫化合物注射速率增加時將感測到的排氣的下遊溫度與感測到的排氣的上遊溫度比較，以確定在碳氫化合物注射速率増加時感測到的下遊溫度是小於、等於或大於上遊溫度。
4.如權利要求3所述的方法，其中，感測氧化催化器的狀態包括，當隨著碳氫化合物噴射速率増加而排氣的下遊溫度等於或小於排氣的上遊溫度吋，確定氧化催化器驟冷。
5.如權利要求I所述的方法，還包括將碳氫化合物噴射的當前加速率重新限定為等於碳氫化合物噴射的減小的加速率。
6.如權利要求5所述的方法，還包括繼續減小碳氫化合物噴射的當前加速率以限定減小的加速率，和繼續將當前加速率重新限定為等於減小的加速率，直到氧化催化器的狀態被確定為未驟冷。
7.如權利要求I所述的方法，還包括當氧化催化器的狀態被確定為驟冷時，停止碳氫化合物的注入。
8.如權利要求7所述的方法，還包括追蹤其中氧化催化器的狀態被確定為驟冷以及碳氫化合物噴射被停止的事件的數量。
9.如權利要求8所述的方法，還包括將被追蹤事件的數量與預先限定的限制相比較，以確定被追蹤事件數量是小於或等於預先限定的限制。
10.如權利要求9所述的方法，其中，當氧化催化器被確定為驟冷時減小當前加速率以限定減小的加速率被進ー步限定為，當氧化催化器的狀態被確定為驟冷以及被追蹤事件數量被確定為小於預先限定的限制時減小當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的方法，包括檢測使顆粒過濾器再生的請求，以及將碳氫化合物以注射速率注射到氧化催化器的上遊的排氣流中，以加熱氧化催化器。該注射速率以當前加速率增加，當氧化催化器驟冷時，當前加速率被減小以限定減小的加速率。
文檔編號F01N3/20GK102691556SQ20121007569
公開日2012年9月26日 申請日期2012年3月21日 優先權日2011年3月21日
發明者D.M.範布倫, K.傑克遜, M.V.泰勒, P.巴拉薩, 小託馬斯.拉羅斯 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司