专利名称：微粒捕集器再生系统及控制策略的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微粒捕集器再生系统，尤其涉及一种微粒捕集器再生系统及控制策略。
背景技术：
包括柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机和其它本领域已知的发动机之类的发动机会排出复杂的空气污染物的混合物。这些空气污染物可由气态和固态材料组成，比如微粒物质。微粒物质可包括灰分及被称为煤灰的未燃烧碳颗粒。
由于对环境的关注日益加强，废气排放标准变得愈加严苛。可以根据发动机的类型、尺寸和/或种类来调节从发动机排出的微粒物质和气体污染物的量。为了满足这些排放标准，有些发动机制造商在数个不同的发动机技术中，比如在燃油喷射、发动机操控以及空气吸入方面谋取改进。此外，发动机制造商已经开发出用于处理离开发动机之后的发动机废气的装置。
发动机制造商已经采用了被称作微粒捕集器的废气处理装置来将微粒物质从发动机废气流中除去。一个微粒捕集器可包括一被设计用来捕集微粒物质的过滤器。然而，该微粒捕集器在使用一段较长时间之后会在过滤器中聚积起微粒物质，从而造成过滤器被破坏和/或发动机性能下降。
恢复微粒捕集器性能的一个方法包括再生。可通过加热再生来对微粒捕集器过滤器系统进行再生，该方法包括将过滤器和所捕集到的微粒物质的温度提高到微粒物质的燃烧温度以上，从而将所聚积的微粒物质烧掉并再生过滤器系统。这一温度升高可通过各种方式来完成。例如，一些系统采用加热元件(例如电加热元件)以直接加热微粒捕集器的一个或多个部分(例如过滤材料或外部壳体)。其它系统被构造成用来在微粒捕集器的上游加热废气，从而使加热气流通过微粒捕集器以向微粒捕集器传送热量。例如，某些系统可改变一个或多个如空气/燃油混合比的发动机操作参数以产生被升温了的废气。用“富集的”空气/燃油混合物来运行一发动机可提高废气温度。其它系统使用了在导向微粒捕集器的废气管中产生火焰的一燃烧器在微粒捕集器的上游加热废气。
可以周期性地而非持续地进行再生。也就是说，在发生一触发工况之后，加热再生系统可响应该触发工况以启动再生触发工况。有些系统被构置成响应单一类型的触发工况，例如发动机的一预定时间量的运行或废气系统的一压力特性(例如废气系统中的背压)来启动再生。有些系统被构置成响应两种类型的触发工况来启动再生。例如，一种这样的再生系统被揭示在2003年9月23日授予Tashiro等人的美国专利6,622,480(‘480专利)中。该‘480专利揭示了一种再生系统，该系统被构置成响应以下中首先发生的工况来启动再生微粒捕集器的上游处的预定背压或微粒聚积模式(model)(即根据数个因素得到的、对聚集在微粒捕集器中的煤灰量的一个估计)。
可将该‘480专利揭示的该系统构置成响应两个不同的触发工况而启动再生，其中任何一个工况的征兆均为在微粒捕集器中聚积了大量的微粒物质。然而，‘480专利的系统并不涉及与这两个触发工况无关的一个或多个其它的参数，而这些参数可表示微粒捕集器中的微粒物质的聚积情况。例如，‘480专利并没有揭示出再生系统被构造成响应于其它潜在的触发工况来启动再生，比如发动机运行了预定的时间或燃油已经消耗了一预定的量。
本发明旨在提高现有的微粒捕集器再生系统和控制策略。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种微粒捕集器再生系统。该系统可包括一微粒捕集器，该微粒捕集器被构造成用来从一发动机的一废气流中去除一种或多种类型的微粒物质。该系统还可包括一再生装置，该装置被构造成用来减少微粒捕集器中的微粒物质的量。该系统还可包括一控制器，该控制器被构造成用来响应于至少三个触发工况中首先发生的一个来致动再生装置。
在另一个方面，本发明涉及一种再生一微粒捕集器的方法。该方法可包括监测一产生废气流的发动机和一被构造成将发动机所产生的废气从发动机带出的一废气系统的三个方面。该方法还包括响应于被确定满足一触发工况的三个方面中的至少一个工况来致动一被构造成用来减少一微粒捕集器中的微粒物质的量的再生装置，该微粒捕集器被构造成用来从发动机的废气流中去除一种或多种微粒物质。
图1是根据所揭示的一个示例性实施例的一工作机械的示意图。
图2是根据所揭示的一个示例性实施例的一微粒捕集器再生系统的示意图。
图3A是根据所揭示的一个示例性实施例的、对一微粒捕集器再生系统的一控制策略的流程图。
图3B是对图3A所示流程图的继续。
具体实施例方式
现在将详细参照附图。只要可能，在附图中将使用相同标号来表示相同的或类似的零件。
图1示出了一工作机械10。该工作机械10可包括一操作者工作台11、一或多个牵引装置12、一发动机14和一微粒捕集器再生系统16。
虽然将工作机械10显示为一卡车，但工作机械10也可为任意类型的、具有一可产生废气的发动机的机械。因此，牵引装置12可为任意类型的牵引装置，比如轮子(如图1所示)、履带、皮带或它们的任意组合。
发动机14可为会产生废气流的任意类型的发动机。例如，发动机14可为一内燃机，比如汽油发动机、柴油发动机、天然气发动机或任何其它会产生废气的发动机。
系统16可包括一后处理装置18。该后处理装置18可为任意类型的装置，它被构造成用来从发动机14的废气流去除一种或多种成分并可通过加热和其它方法再生。在一个实施例中，后处理装置18可包括一微粒捕集器19，如图2所示。可将该微粒捕集器19构造成可从发动机14所产生并流经一废气管20的废气中去除一种或多种微粒物质，该废气管被构造成用来将发动机14所产生的所有或部分废气引导到后处理装置18。微粒捕集器19可包括一外壳体22，该外壳体可将用来捕集微粒物质的一过滤材料24(例如金属网)包住。
虽然此处所讨论的后处理装置18主要为微粒捕集器，当在其它的实施例中，后处理装置18可包括一催化变换器、催化微粒捕集器、NOx吸收器或任何其它可以被再生的后处理装置。作为替代或附加方案，后处理装置18可包括这些装置的组合。例如，后处理装置18可包括串联的微粒捕集器和催化变换器，在某些实施例中，它们可被集成在同一个单元中(例如在同一个壳体中)。
可将后处理装置18构造成通过加热被再生。即，后处理装置18的再生可通过提高后处理装置18的温度来完成。后处理装置18的温度的这种提高可以多种方式来产生。例如，可通过与后处理装置18成一体或与其相邻的一加热装置直接对后处理装置18施加热量，比如用一电加热元件(未示出)。作为替代或附加方案，可通过从流经后处理装置18的废气传送给该装置的热量来提高后处理装置18的温度。在这样的实施例中，可在后处理装置18的上游加热废气。
可以通过一种或多种方法来提高废气的温度。例如改变发动机参数可以对废气温度发生影响。用“富集的”空气/燃油混合物来运行发动机14可提高废气温度。发动机负荷的上升也可提高废气温度。还可通过后喷射来加热废气，后喷射包括在进行燃烧之后向燃烧室再额外喷入燃油，这可使额外喷入的燃油在废气系统中燃烧，从而提升系统中的废气温度。还可通过加热废气或废气管20来提高废气温度。例如，可配置一电加热元件和/或火焰生成燃烧器来加热废气或废气管20。
在一个实施例中，系统16可包括一再生装置25，该装置被构造成用来减少后处理装置18中的微粒物质的量。例如，再生装置25可包括一燃烧器组合件26，该组合件被构造成用来在后处理装置18的上游提高流经废气管20的废气的温度。可将燃烧器组合件26构造成用来通过加热再生来保持或恢复后处理装置18的性能。废气流成分在后处理装置18中的聚积会导致发动机性能下降和/或对后处理装置18和/或系统16的其它组件造成可能有的损坏。可将燃烧器组合件26构造成可防止或恢复发动机的任何的性能下降并避免对后处理装置18和/或系统16的其它组件可能造成的损坏。例如，可将燃烧器组合件26构造成用来燃尽聚积在后处理装置18中的至少一部分微粒物质。
尽管图示出系统16只有一单个后处理装置18和一单个再生装置25，但系统16也可包括一个以上的后处理装置18和/或一个以上的再生装置25。例如，在一个实施例中，系统16可包括被构造成用来再生两个后处理装置的一单个再生装置25。在另一个实施例中，系统16可包括被构造成用来再生两个后处理装置的两个再生装置25。在这样的一个实施例中，可将每个再生装置构造成用来再生后处理装置之一或再生两个后处理装置。系统16还可包括以一任何适于再生的方式组合的任意数量的再生装置和/或后处理装置。
图2示出了废气处理系统16的一个示例性实施例。为了以下的解释，将后处理装置18作为微粒捕集器19来讨论，而再生装置25将作为燃烧器组合件26来讨论。然而，应该注意的是后处理装置18和再生装置25可为任意上述已经揭示的类型的后处理装置和再生装置。系统16还可包括一控制器28，该控制器被构造成接收来自不同来源的信息并根据这些信息来控制系统16的一个或多个组件。
燃烧器组合件26可沿废气管20设于发动机14和微粒捕集器19之间的任意位置处。燃烧器组合件26可包括被一构造成用来向燃烧器组合件26供应燃油的燃油喷射器30。可将燃烧器组合件26构造成用来生成火焰，该火焰可与废气流进行热交换。可将系统16构造成用来向该燃油喷射器30供应新鲜空气以用于与燃油混合而燃烧以及用于在燃烧器组合件26工作之前和/或之后冲洗燃油喷射器30中的任何燃油和碎片。
可将系统16构造成向燃油喷射器30供应新鲜空气以用于与燃油混合而在燃烧器组合件26中燃烧，其中新鲜空气源为发动机14的一空气进气系统32。也就是说，可将空气从比如一进气总管34的空气进气系统32的一部分从一压缩机36的下游进入，该压缩机被构造成为发动机14产生强制进气。压缩机36可包括一涡轮增压器、增压器或任何其它的装置，这些装置被构造成用来压缩进入空气从而为发动机14产生强制进气。可将空气通过一空气管38从进气总管34引导到燃油喷射器30。向燃油喷射器30供应的空气可由一空气阀39调节并可由控制器28控制。
可将系统16构造成在不同的发动机工况下，比如在发动机快速加速或发动机快速减速的过程中，以一先导引燃模式(pilot mode)工作以防止熄火。在该先导引燃模式中，燃油喷射器30可向燃烧器组合件26输送一预定的空气和燃油混合物。例如，该空气和燃油混合物可与发动机在基本稳定的转速下运行时所输送的混合物不同。
燃烧器组合件26还可包括一火花塞40，它被构造成提供火花以点燃燃油喷射器30所输送的空气/燃油混合物。可由一点火线圈42向该火花塞40供应电流，该点火线圈可由控制器28控制。虽然将燃烧器组合件26显示和描述为包括火花塞40，但也可采用另外的点火源，比如电热塞或任何其它用于对空气/燃油混合物点火的装置。
控制器28可包括任何用于接收关于工作机械的操作参数的信息以及/或者用于监测、记录、存储、索引、处理和/或传送这类信息的装置。这些装置可包括诸如一存储器、一个或多个数据存储装置、一中央处理单元或任何可用于进行一操作的其它组件之类的组件。虽然可将本发明的各方面总的描述为存放在存储器中，但熟悉本领域技术的人会知道这些方面可储存在各种类型的计算机程序产品或计算机可读介质中或可从中读取，比如计算机芯片和二级存储装置，包括硬盘、软盘、光介质、CD-ROM或其它形式的RAM或ROM。各种其它的已知线路可与控制器28相连，比如供电线路、信号处理线路、电磁线圈驱动线路、通讯线路和其它适当的线路。
可将控制器28构造成响应至少三个触发工况中首先发生的一个工况而启动再生装置25。也就是说，控制器28可监测至少三个触发工况，如果其中任意一个满足，则控制器28将启动再生装置25。触发工况可包括例如发动机14工作了一预定长的时间、发动机14消耗了一预定量的燃油、监测到微粒捕集器19上游的一背压上升到超过一预定的压力、监测到微粒捕集器19两边的一压差大于一预定的值以及确定计算得到的聚积在微粒捕集器19中的微粒物质的量超出一预定的量。
也可由工作机械10的操作人员、所有人、维护技术人员等来手动启动再生。可通过开关、按钮或与工作机械相连的类似装置以及/或者被构造成与工作机械10连系的一维修工具来完成手动触发再生。
系统16可包括各种被构造成用来产生关于系统16的操作参数的信息的传感器。这样的信息可由控制器28接收。例如，系统16可包括上游温度传感器44、上游压力传感器46、下游温度传感器48和下游压力传感器50。这些传感器可沿废气管20分别放置在微粒捕集器19的上游和下游并被构造成在各自的位置测量废气管20中的废气温度和压力。这样的测量值可由控制器28接收。
上游压力传感器46和下游压力传感器50可组成一压差测量系统。可将这样的一个系统构造成用来测量微粒捕集器19上游的一废气流上游压力和微粒捕集器19下游的一废气流下游压力之间的差。或者，作为对上游压力传感器46和下游压力传感器50的替代，压差测量系统可包括一单个压差传感器(未示出)，该传感器被构造成用来测量微粒捕集器19上游和下游的废气流之间的压差。
系统16还可包括一行驶速度传感器52，该传感器被构造成用来监测工作机械10的行驶速度(即工作机械10相对于其所行进的表面的速度)。系统16还可设置有一火焰传感系统，该系统连接有燃烧器组合件26并被构造成用来检测燃烧器组合件26是否正产生火焰。这样的火焰传感系统可包括例如一火焰传感器54。此外，系统16可包括一发动机转速传感器56，该传感器被构造成用来测量发动机14的工作转速(转/分钟)。
上述传感器可包括任意类型的传感装置，该装置适于监测它们各自的参数。具体来说，火焰传感器54可包括任何适于监测一火焰的存在的传感器，比如温度传感器(即热电偶)、光传感器、紫外线传感器和离子传感器。可将火焰传感器54构造成用来监测火焰附近的状况(例如温度、紫外线、离子等)。可在靠近火焰足够近的范围内的任意位置来监测这样的一状况，从而可监测到火焰的存在。作为附加或替代方案，可将火焰传感系统构造成用来监测状况的变化速率。例如，在火焰位置附近的温度以预定的速度增加可表明火焰被点燃从而使温度上升了。
作为对火焰传感器54的附加或替换方案，可将火焰传感系统构造成用来确定下游温度传感器48所测量的下游废气温度是否比上游温度传感器44所测量的上游废气温度超出一预定的量。高得多的下游温度表明火焰被点燃并故而在废气流经燃烧器组合件26时而被加热了。
控制器28可包括一定时装置58。可将控制器28构造成用来将来自该定时装置58的信息与来自其它来源的信息相结合。例如，控制器28可采用与关于发动机14的工作的信息(即来自发动机转速传感器56)相结合的、来自定时装置58的信息来确定发动机14工作了多长时间。还可利用定时装置58来监测可控制再生过程的持续时间或系统16和/或工作机械10的其它操作参数。
可将系统16构造成用来控制一个或多个附加的系统功能和/或参数。可将控制器28构造成控制传送给燃油喷射器30的燃油压力(从而控制燃油喷射速率)。一燃油打开/关闭阀门60可与燃油喷射器30连接以选择性地允许将燃油输送给燃油喷射器30，该阀门可由控制器28控制。除了该燃油打开/关闭阀门60以外，系统16还可包括一燃油压力调节阀62，该阀门可由控制器28控制以调节燃油压力，并由此调节给燃油喷射器30的燃油输送速率。在某些实施例中，可将控制器28构造成用来以一闭环方式(closed loopfashion)，即响应于在燃油喷射器30处或其附近测得的压力值(例如通过燃油压力传感器，未示出)，来控制输送给燃油喷射器30的燃油的压力。
可将控制器28进一步构造成用来响应于系统16的其它参数来控制燃油打开/关闭阀门60和/或燃油压力调节阀62(即，控制流向燃油喷射器30的燃油流量)。例如，可将控制器28构造成用来响应于来自上游温度传感器44的回馈来控制进入微粒捕集器19的废气温度。可通过调节供应给燃油喷射器30的燃油和/或空气的量来控制该上游废气温度，而通过控制燃油打开/关闭阀门60和/或燃油压力调节阀62能实现对燃油和/或空气量的调节。可响应于上游温度传感器44所进行的测量来控制其它类型的再生装置或方法。例如，可改变后喷射的量(例如通过控制器28)来控制进入任意种类的后处理装置18的废气温度。
系统16可包括多个燃油压力调节阀，可以对它们进行独立的控制。可将至少一个燃油压力调节阀62被构造成用来调节主燃油压力，而将一第二燃油压力调节阀(未示出)构造成用来调节先导引燃燃油压力。先导引燃燃油压力可在先导引燃模式中使用，在该模式中系统16采用一预定的空气/燃油混合比以防止在各种发动机工况下熄火，例如紧急加速和快速减速。
可监测系统16的其它操作参数以保持和/或优化再生工艺的控制。例如，下游温度传感器48可监测下游废气温度是否高于一预定的温度之上。如果下游废气温度过高，则这就会表明微粒捕集器19中的温度处于不希望的高水平，而且/或者再生会有些不稳定(例如煤灰的焚化和/或催化剂驱动的反应在后处理装置18中的剧烈程度会超出控制器28所指令的)。
还可将系统16构造成用来通过确定上游温度传感器44所测量的上游废气温度和下游温度传感器48所测量的下游废气温度之间的差来监测再生工艺的稳定性。如果下游温度传感器48所测量的温度比上游温度传感器44所测量的温度超出一预定量的情况持续超出一预定的时间，则控制器28可减小再生工艺的规模或终止再生工艺。例如，在这样的情况下，控制器28可降低燃烧器组合件26所产生的火焰的强度。在某些情况下，如果再生工艺十分不稳定(例如如果下游废气温度超出一预定量或比上游废气温度超过比一预定量还多)，则控制器28可终止再生工艺。
可将控制器28构造成在下游废气温度超出一预定的温度或下游废气温度比上游废气温度超过比一预定量还多时记录为发生错误。还可将控制器28构造成如果错误的数量达到一预定值(例如当发生三次错误时)就终止再生工艺。否则，控制器28可启动一开始序列(start-up sequence)。
系统16可包括一显示器64。该显示器64可位于工作机械10上的任意合适的位置上，比如在操作者工作台11中。显示器64可为任意类型的显示器，包括屏幕显示器，比如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、等离子屏幕等。可将显示器64构造成可显示关于系统16的操作参数的信息。例如，显示器64可包括报警指示器66(例如报警灯、信息报警等)。可将控制器28构造成在监测到预定数量的错误之后将报警指示器66点亮。作为对显示器64的替代或附加方案，系统16可包括用来向操作人员传送关于系统16的操作参数的信息的一个或多个听觉报警器。除了提供关于系统16的操作参数视觉回馈以外，显示器64还被构造成显示关于系统16或任何其它连接于工作机械10的装置和/或系统的其它信息。显示器64还可被构造成表明何时发生再生或即将发生再生。
图3示出了操作系统16的一个示例性控制策略。下面将详细讨论图3所示的示例性控制策略。
工业适用性所揭示的微粒捕集器再生系统16可适用于加强对发动机的废气排放的控制。系统16可用于发动机的任何一个应用场合。这样的应用场合可包括例如发动机组之类的固定装置或如车辆之类的机动装置。所揭示的系统可用于任何类型的车辆，比如汽车、工作机械(包括那些道路用或非道路用的)以及其它重型装置。
在图3A和3B中列出了一个示例性的控制策略。用于系统16的这一控制策略可以一连续的回路或一周期性基础进行。参见图3A，该控制策略开始(步骤68)且系统16开始监测是否多个触发器中的任意一个被释放(即满足触发工况)。例如，在具有三个触发器的系统中(如图3所示)，该策略可确定触发器1是否被释放(步骤70)，如果不是，则该策略将进行询问是否触发器2被释放(步骤72)，如果不是，则看触发器3是否被释放(步骤74)。如果触发器3未被释放，则该策略将回到“开始”(步骤68)，并且重新开始以一连续的回路进行。虽然这些对触发器是否被释放的询问被显示并描述为连续的，但这些询问也可并列进行(例如每个询问可基本同时地进行)。
如果触发器1、2或3中的任意一个被释放，则该策略将请求来自系统16的、关于发动机14的工况(例如发动机转速、冷却剂温度等)是否有利于再生的信息(步骤76)。此外，步骤76可确定工作机械10的行驶速度是否大于3英里/小时以及发动机14所产生的废气温度处于有利于再生的水平。如果这些参数和/或工况中的一个不在规格之内(即不利于再生)，则该策略将重复步骤76直到这样的条件落入规格之内(即有利于再生)。应该注意的是步骤76中的行驶速度的极限可为任意的预定速度且可改变。此外，这样的可变性是可以选择的。虽然没有显示出，但步骤76所进行的询问还可包括确定工作机械10的传动装置是否处于空档和/或手制动器是否接合。如果工作机械10的传动装置处于空档或手制动器被接合，则要避免再生。
如果确定这些参数和/或工况有利于再生，则该策略可进行到步骤80，此时可提醒系统16以打开起动火花(例如以一适于开始起动、即点燃一火焰的速率和动力水平对火花塞40点火)。此外，在步骤82处，系统16可打开起动空气(例如流向燃油喷射器30的、适于开始起动即点燃火焰的空气)，以例如清洗燃油喷射器30并点燃由燃油喷射器30供应燃油的火焰。在步骤84处，系统16可打开起动燃油(以一适于开始起动、即点燃火焰的速率供应的燃油)。
系统16可通过确定燃烧器火焰是否被点燃(步骤86)来监测点火。如果没有点燃，则该策略将确定点火定时器所设定的时间是否届满(步骤88)。如果没有，则该策略将循环回到步骤86以确定火焰是否点燃。在再次进行这一询问之前将进行一次延迟(未示出)。如果点火定时器所设定时间届满，则该策略将开始关闭序列，包括切断起动燃油(步骤90)、切断起动空气和火花(步骤92)以及记录错误，从而对失败的点火存档(步骤94)。作为附加或替代的方案，步骤94可包括增加一个“点火失败”的计数。
在步骤96处，该策略还将确定是否已经记录了一次以上的错误(例如如图3A所示的3次)。在一个实施例中，步骤96可确定“点火失败”计数是否在一预定的限值之上(例如2次)。如果不是，则在一次延迟(例如30分钟；步骤98)之后，该策略将循环回到步骤76以尝试进行另一次起动(例如点火)。然而，如果记录下的错误在一次以上(在这个例子中是3次)，则可记录另一次错误(步骤100)，将点亮一个报警灯(步骤102)，并且结束该策略(步骤106)。
回到步骤86，如果监测到火焰被点燃则前进到图3B，系统16将打开再生运行空气(regeneration running air)、火花和燃油(例如适于继续再生的空气、火花和燃油，与起动或关闭相反)。还可将系统16构造成用来控制后处理装置18的进口处的温度。在步骤110处，该策略会询问进口温度是否是如所要求的。如果不是，则可由系统16来调节输送给燃油喷射器30的燃油量(例如速率)(步骤112)，而且可重复步骤110。或者，在对燃油输送速率进行检查后该策略可继续前进而不再检查进口温度。
如果确定进口温度是所要求的，则系统16可开始监测一系列其它的参数，同时运行再生工艺。该策略可通过询问火焰是否被点燃(步骤114)来检查熄火(flameouts)(即火焰无意的熄灭)。该策略还检查工作机械10的行驶速度是否在小于一预定的极限速度的情况下持续的时间超过一预定的时间(例如至少5分钟速度小于3英里/小时；步骤116)。极限速度和持续时间可为任意的适当的值。极限速度和持续时间也是可以调节的。此外，该策略可确定工作机械的传动装置是否处于空档(步骤118)。虽然没有在步骤118中显示，但该策略还可确定手制动器是否接合，从而如果手制动器已接合则暂停再生。另外，该策略可确定出口温度以及进口温度和出口温度之间的差(ΔT)是否在一预定范围内(步骤120)。
可以并行(例如如图3B所示)或连续监测这些参数。如果确定这些参数中的任意一个不在规格之内(即，如果确定火焰没有点燃、确定行进速度在3英里/小时以下至少持续了5分钟、确定工作机械10处于空档和/或出口温度(ΔT)在预定范围以外)，那么可将错误纪录下来(步骤122)。在某些实施例中，只有在选定的参数超出规格之后才会产生错误。如果确定这些错误被记录了多次(例如在这个例子中是3次；步骤124)，则将记录下另一个错误代码(步骤126)，一个报警灯将被点亮(步骤130)，并且该策略将结束(步骤131)。
不论这些错误是否发生一次以上，该策略都将开始切断燃油、空气和火花(步骤132)。该策略可随后询问该再生工艺是否完成了一预定的百分比以上(例如90％；步骤134)。如果是，则再生和策略都将结束(步骤136)。如果不是，则该策略将延迟(例如30分钟；步骤137；见图3A)，循环回到步骤76并开始尝试起动一个新的再生循环。该策略将在开始试图重新启动一个新的再生循环之前延迟。在某些实施例中，根据监测到的一错误情况(例如参数超出规格)而进行的一个或多个步骤可以一不同的顺序来进行。例如，步骤134可在步骤122之前进行。也就是说，该策略可在记录错误之前可确定再生是否完成了90％。
回到在再生工艺过程中对参数的监测(步骤114-120；图3B)，如果所有受到监测的参数在规格之内，则该策略将确定再生是否完成(步骤38)。如果不是，则该策略将循环回到步骤110以继续监测再生参数。系统16可通过例如监测再生定时器所设定时间是否届满来确定再生是否完成。在其它的实施例中，可采用一个模型来根据各种标准确定用户要求定制的再生强度和/或持续时间。在某些实施例中，在再生过程中可对一个参数重复检查一次或多次。这些参数可包括例如背压和/或压差(例如微粒捕集器19的上、下游废气之间的压差)。如果背压和压差超出一预定的极限，则可确定再生过程完成。
如果确定再生完成，则可开始关闭此作业。系统16可切断再生运行燃油(步骤140)、打开清扫空气(即向燃油喷射器30供应用来清理碎片和残留的燃油的空气；步骤142)、打开适于将任何残留在燃油喷射器30中的燃油燃尽的火花(步骤140)以及结束再生和此策略(步骤146)。系统16可以几种方法来确定再生过程完成。在一个实施例中，可在一个具体的时间段中进行再生。在某些实施例中，该时间段是可以改变的。这样的可变的时间段可手动或自动选择(例如根据发动机14和系统16的各种操作参数)。
所揭示的该系统和控制策略能可靠地监测微粒捕集器19中的煤灰载荷，这是因为在系统的工作过程中至少可监测三个触发工况。以下是对几种类型的触发机构的互相之间的作用的讨论。虽然以下的讨论提及的是具有某些类型的触发器的实施例，但应该认为这些讨论只是示例性的，因为可采用各种触发器的组合形式。
在某些实施例中，一个简单的时间触发器(例如发动机工作时间)可提供最好的可靠性，因为没有物理特性需要被感测以监控这样一个触发工况。然而，根据其它的因素，微粒捕集器19中的煤灰载荷会达到有理由在早于该时间触发器所设定的时间间隔的一时间就要进行再生的一个量值。在这样的情况下，在某些实施例中，系统16可根据发动机14和系统16的各种参数来计算微粒捕集器19中可能承载的煤灰量。例如，如果在一特定的时间间隔中发动机14在较高的负荷下工作，则煤灰负载会更高，这样可能有理由对微粒捕集器19频繁地进行再生。
另外，如果由于某些没有在计算中考虑到的因素使煤灰负载超负荷，则可配置背压或压差触发器来监控较高量值的煤灰负载。这样，在当一计算和其它类型的触发工况不能表明需要进行再生的情况下，一背压或压差触发器可甚至在满足一时间触发器工况之前就触发再生以纠正过大的煤灰负载。不论何种原因，如果监测物理参数的触发器中没有一个表明需要进行一次再生，那么时间触发器将确保以一相对固定的间隔进行再生。不论何种原因，如果没有确定其它的触发工况得以满足，然而操作人员、所有人、维护技术人员等根据他们的观察认为进行再生是适当的，那么也可手动触发再生。
对于那些具有本领域中的普通技术的人员来说，显然可以对所揭示的微粒捕集器再生系统和控制策略进行各种修改和变型而不会背离本发明的范围。在阅读了说明书和此处所揭示的实际应用之后，本发明的其它实施方式对于那些具有本领域中的普通技术的人员来说是显而易见的。应该认为说明书和例子只是示例性的，本发明的实际范围由所附权利要求及其等效内容限定。
权利要求
1.一种微粒捕集器再生系统，包括一微粒捕集器，该微粒捕集器被构造成用来从一发动机的一废气流中去除一种或多种类型的微粒物质；一再生装置，该装置被构造成用来减少微粒捕集器中的微粒物质的量；以及一控制器，该控制器被构造成用来响应于至少三个触发工况中首先发生的一个工况来致动再生装置。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述至少三个触发工况是从包括以下因素的组中选取的一预定的发动机工作时间量、被发动机消耗了的一预定量的燃油、监测到微粒捕集器上游的背压上升到一预定压力以上、监测到微粒捕集器两端的压差大于一预定值、确定一算得的聚积在微粒捕集器中的微粒物质的量超过一预定量以及致动一手动触发器。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，再生装置被构造成可用来提升微粒捕集器的温度。
4.如权利要求3所述的系统，其特征在于，再生装置包括一燃烧器组合件，该燃烧器组合件具有一燃油喷射器并被构造成用来产生一火焰，该火焰与废气流进行换热。
5.如权利要求4所述的系统，其特征在于，该系统还被构造成向燃油喷射器供应空气，从而与燃油混合以在燃烧器组合件中燃烧，其中，空气源是在一压缩机下游的发动机空气吸入系统，该压缩机被构造成可为发动机形成强制进气。
6.一种再生一微粒捕集器的方法，包括监测一产生废气流的发动机和一被构造成将发动机所产生的废气流从发动机带出的废气系统的三个方面；以及响应于被确定满足一触发工况的三个方面中的至少一个工况来致动被构造成用来减少一微粒捕集器中的微粒物质的量的一再生装置，该微粒捕集器被构造成用来从发动机的废气流中去除一种或多种类型的微粒物质。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述至少三个触发工况是从包括以下因素的组中选取的一预定的发动机工作时间量、被发动机消耗了的一预定量的燃油、监测到微粒捕集器上游的背压上升到一预定压力以上、监测到微粒捕集器两端的压差大于一预定值、确定一算得的聚积在微粒捕集器中的微粒物质的量超过一预定量以及致动一手动触发器。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，再生包括提高微粒捕集器的温度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，用具有一燃油喷射器的一燃烧器组合件来产生一火焰，该火焰与废气流进行换热。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，向燃油喷射器供应空气并将空气与燃油混合以在燃烧器组合件中燃烧，其中，空气源是在一压缩机下游的发动机的一空气吸入系统，该压缩机被构造成可为发动机形成强制进气。
全文摘要
本发明提供了一种微粒捕集器再生系统。该系统可包括一微粒捕集器，该微粒捕集器被构造成用来从一发动机的一废气流中去除一种或多种类型的微粒物质。该系统还可包括一再生装置，该装置被构造成用来减少微粒捕集器中的微粒物质的量。该系统还可包括一控制器，该控制器被构造成用来响应于至少三个触发工况中首先发生的一个工况来致动再生装置。
文档编号F01N3/023GK1916378SQ20061009566
公开日2007年2月21日 申请日期2006年6月29日 优先权日2005年6月30日
发明者S·J·芬克, J·K·布劳姆斯, A·A·柯尼特, C·M·阿米纳尼, M·P·维斯罗 申请人:卡特彼勒公司