[發明專利]用于再生柴油機微粒過濾器的方法

無效

• 申請號: 201010260754.2
• 申請日: 2010-08-19
• 公開（公告）號: CN101994545A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 斯蒂法諾·卡薩尼;戴維德·默丘里;西莫內·巴貝羅;皮爾路易吉·雷勒卡蒂
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作公司
• 主分類號: F01N3/025
• 分類號: F01N3/025;F02D41/30;F02D41/26
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

技術領域

本發明涉及對柴油發動機系統中的柴油微粒過濾器(DPF)進行再生。

背景技術

柴油發動機系統總體地包括一個或多個燃燒室，所述燃燒室由缸中的往復活塞獨立地限定。

缸設置有一個或多個進氣閥以及一個或多個排氣閥，所述進氣閥用于循環地朝向進氣線路打開燃燒室從而接收新鮮的空氣流，排氣閥用于循環地朝向排氣線路打開燃燒室從而排放廢氣。

缸也設置有可電控制的噴射裝置，該噴射裝置由基于微電腦的控制器(ECU)控制，用于根據多種噴射方式將燃料噴射入燃燒室內部。

在正常的發動機操作期間，多種噴射方式通常包括壓縮沖程期間在進氣閥關閉與活塞到達其上死點中心位置(TDC)之間的時間間隔內一次接一次地多次噴射燃料。

這樣噴射的燃料在燃燒室內部燃燒，在用于產生曲柄軸處扭矩的作功沖程中產生高溫和高壓氣體，這些氣體的膨脹直接地將力施加至活塞從而將活塞朝向其下死點中心位置(BDC)移動。

排氣閥在接近活塞到達其下死點中心位置時打開燃燒室，使得在活塞的下一排氣沖程期間廢氣能夠流入排氣線路。

柴油氧化催化器(DOC)傳統地位于排氣線中，用于分解形成于發動機的燃燒過程中并且容納在廢氣流中的剩余的碳氫化合物和氧化氮。

為了實現更嚴格的排放規程，柴油微粒過濾器(DPF)一般位于DOC下游的排氣線路中，用于從廢氣流捕獲和移除柴油微粒物質(煙灰)。

通常地，柴油微粒過濾器與柴油氧化催化器連接，形成單一組，其可根據排氣線路的結構而位于閉合連接的結構中或者在板下方的結構中。

在閉合連接的結構中，這一組位于發動機的排氣歧管附近，渦輪增壓器的渦輪機的緊下游。在板下結構中，這一組定位成遠離排氣歧管，柴油氧化預催化器通常夾置在所述組與渦輪增壓器的渦輪機之間。

柴油微粒過濾器總體地包括多孔材料的過濾器主體，一端封閉的孔從過濾器主體的相對側延伸進入過濾器主體。在正常操作中，廢氣從過濾器主體的一側進入一端封閉的孔，通過過濾器物質進入另一側的一端封閉的孔，由此，由廢氣攜帶的微粒物質保持在表面以及過濾器主體的孔中。

累積的微粒物質增加過濾器兩端的壓降。

當壓降變得過大時，其可能導致過濾器主體開裂，使得該過濾器無效，或者其可能影響柴油發動機的效率。

為了避免該過濾器的過度阻塞，微粒物質必須在臨界量的微粒物質已經累積在過濾器主體中時被移除。

這一過程總體地稱為柴油微粒過濾器的再生。

傳統地，通過將DPF加熱至累積微粒物質燃燒掉的溫度而實現，使得過濾器主體再次干凈。

公知地，借助進入DPF的廢氣的溫度增加而加熱該過濾器。這一溫度增加(一般高達630℃)必須在所有可能的駕駛狀態(即，城市駕駛，高速公路駕駛等)保持特定的時間(一般為600秒)。

廢氣溫度的上升是通過專用的多次噴射的形式實現的，由此，在活塞已經經過其上死點中心位置之后一定量的燃料被噴射入燃燒室，之前被噴射入的燃料已經燃燒掉。

這種晚噴射的燃料能夠由于燃燒室內部的燃料燃燒而實現第一溫度增加，由于排氣線路的催化器(DOC)中的燃料氧化而實現第二溫度增加

更具體地，第一溫度增加是通過通常稱為過后噴射的單一次燃料噴射而實現的。

該過后噴射在排氣閥打開之前開始，充分接近TDC從而相當完全地燃燒入燃燒室。

過后噴射燃料的燃燒產生熱氣，這些熱氣隨后從燃燒室排放并且借道排放線路通過DPF，由此對后者進行加熱。

通過通常稱為過后噴射的一次或多次燃料噴射實現第二溫度增加。

過后噴射開始于足夠遠離TDC從而使得燃料不會燃燒入燃燒室，一般在排氣閥打開之后。

因此，過后噴射的燃料未被燃燒而被噴出燃燒室，借道排氣線路通向柴油氧化催化器(DOC)。

該柴油氧化催化器能夠有效地氧化未燃燒的過后噴射燃料，加熱隨后通過DPF的廢氣。

相應于再生過程的當前策略能夠在大多數的發動機工況下實現必要的目標DPF溫度，其一般限定在發動機速度、發動機負荷以及車速方面。

但是，不是所有可能的發動機工況都能實際地被當前再生策略包括。

例如，當發動機工作于低怠速狀態時，當前再生策略可得到的溫度增加不可能實現溫度上游DPF的所需目標(由于氣體上游DOC的非常低的溫度)，這樣，再生并不是這樣在所需的再生持續時間中高效地完全地燃燒柴油微粒過濾器中的微粒物質，尤其在采用小排量發動機的輕型應用中，尤其是用于DPF的板下結構。