[發明專利]檢測異常頻繁的柴油機微粒過濾器再生的方法、發動機和排氣后處理系統以及警告系統和方法

有效

• 申請號: 201280074111.6
• 申請日: 2012-06-21
• 公開（公告）號: CN104508263B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 董群龍;杰弗里·馬利
• 申請（專利權）人: 馬克卡車公司
• 主分類號: F01N3/023
• 分類號: F01N3/023
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司11219
• 代理人: 陳依虹,劉光明

技術領域

本發明涉及一種發動機和排氣后處理系統，并且更具體地，涉及用于確定柴油機微粒過濾器(DPF)再生是否太頻繁的方法和裝置。

背景技術

現代柴油發動機通常設置有DPF以過濾諸如發動機排氣中的未燃盡碳氫化合物的微粒物質。隨著煙灰(soot)在DPF中收集，通常通過被稱為再生的過程來去除煙灰變得有必要。存在用于再生的兩個主要機制：稱作O2基再生的煙灰被O2氧化((C+O2→CO2)和/或(2C+O2→2CO))和稱作NO2基再生的煙灰被NO2氧化((C+2NO2→CO2+2NO)和/或(C+NO2→CO+NO))。兩者都通過引用并入的標題為“METHOD AND APPARATUS FOR REGENERATING A CATALYZED DIESEL PARTICULATE FILTER(DPF)VIA ACTIVE NO2-BASED REGENERATION WITH ENHANCED EFFECTIVE NO2 SUPPLY”的美國專利申請No.12/864,328和標題為“METHOD AND APPARATUS FOR NO2-BASED REGENERATION OF DIESEL PARTICULATE FILTERS USING RECIRCULATED NOX”的美國專利申請No.12/864,330描述了使用建模來計算DPF中的煙灰負荷。通過O2的再生通常被稱為“主動”再生，因為它通常涉及熱的添加以燒掉已在DPF中收集到的煙灰，但是在發動機和排氣后處理系統(EATS)的正常操作期間常常發生某種O2再生。通過NO2的再生通常被稱為“被動”再生并且是通過其在發動機和EATS的正常操作期間連續地再生DPF的主要機制。

DPF中的煙灰累積受發動機排出煙灰以及受諸如柴油機氧化催化劑(DOC)和DPF催化劑的EATS組分的催化活性影響，以及受諸如發動機排氣溫度和NOx水平的因素影響。在許多操作條件下，諸如在具有柴油發動機的卡車的正常公路運營期間，被動再生能夠防止大量煙灰堆積在DPF中，并且完全可以避免對于主動再生的需要。在不太有利的條件，諸如在不利的排氣溫度下的局部操作下，煙灰堆積在DPF中并且必須執行主動再生。

確定主動再生是否是必需的一個方式是通過測量跨DPF的壓力降并且根據在特定排氣溫度下的壓力降和發動機正以其操作的排氣質量流率來估計煙灰負荷。如果這個壓力降煙灰負荷估值超過預定煙灰負荷限制，則將啟動主動再生。

發明人已認識到太頻繁的再生可以指示問題，通常為與通過發動機的過度煙灰生成或通過DOC的不適當的催化劑活性相關聯的問題，但是諸如通過DPF的不適當的催化劑活性或減少的DPF有效容積(諸如當DPF填滿灰時)的其它因素還可以或替換地在頻繁再生后面。未能識別這樣的問題可能導致災難性的發動機或催化劑失效。

當前，通過將再生的頻率與預定再生頻率(即，特定時間間隔)相比較來確定再生是否在太頻繁地發生。然而，如所指出的，在特定條件下，卡車可能不需要任何再生，然而，在其它條件下，同一卡車可能每隔數天需要再生。這個變化使得難以使用單個或特定時間間隔準則來定義什么是正常DPF再生頻率，因為特定間隔對于主要在公路上運營的卡車來說可能是太頻繁的，而對于在走走停停交通中運營的卡車來說是正常的或不太頻繁的。

期望提供能夠可靠地促進DPF再生是否在太頻繁地發生的檢測的方法和裝置。進一步期望提供諸如涉及最少附加設備的使用的方法和裝置。除涉及避免發動機或催化劑失效的原因之外，期望檢測過度DPF再生以遵照諸如加州法規：CCR 1971.1(e)(S.2.2)頻繁再生、聯邦法規：CFR Pan 86.010-18段(g)(8)(ii)(B)DPF再生頻率的法規。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了用于檢測異常頻繁的柴油機微粒過濾器(DPF)再生的方法。所述方法包括：測量跨DPF的壓力降并且使用所測量到的壓力降來計算基于壓力降的煙灰負荷估值；根據發動機模型來計算煙灰輸出并且使用所計算的煙灰輸出來計算基于排放的煙灰負荷估值；將基于壓力降的煙灰負荷估值與基于排放的煙灰負荷估值相比較；以及如果基于壓力降的煙灰負荷估值與基于排放的煙灰負荷估值之間的差超過預定值，則提供警告。