专利名称：排放气体后处理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种排放气体后处理系统，其配备有对发动机排放气体中所包含的微粒物质进行过滤的汽油微粒过滤器(GPF)。
背景技术：
通常而言，诸如柴油发动机的汽油直接喷射(GDI)发动机使空气流入气缸内，并且将燃料直接喷射到气缸内，并且一定量的微粒物质随着排放气体被排放。安装汽油微粒过滤器(GPF)以减少微粒物质。在汽油微粒过滤器设置在排放管线上的情况下，排放管线的背压增大，输出减小，并且燃料消耗增大。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种排放气体后处理系统，其优点是通过对汽油直接喷射发动机的排放气体中所包含的微粒物质进行过滤的汽油微粒过滤器而使得燃料消耗增幅和输出减幅降低。排放气体后处理系统可以包括排放管线，所述排放管线用于使从发动机排放的排放气体通过；汽油微粒过滤器，所述汽油微粒过滤器设置在所述排放管线上，以对排放气体中所包含的有害物质进行过滤；旁路管线，所述旁路管线设置在所述排放管线上，从而使排放气体绕过所述汽油微粒过滤器；以及控制部分，所述控制部分检测发动机的驾驶条件， 并且根据所检测到的驾驶条件使排放气体通过所述汽油微粒过滤器或者使排放气体绕过所述汽油微粒过滤器。主气门可以设置在所述汽油微粒过滤器的上游侧处，以便选择性地切断流入所述汽油微粒过滤器的排放气体，并且所述控制部分关闭所述主气门，从而使排放气体通过所述旁路管线。旁路气门可以设置在所述旁路管线上，以便选择性地切断通过所述旁路管线的排放气体。如果执行加热逻辑操作(heating logic)时，所述控制部分可以使排放气体通过所述汽油微粒过滤器，从而对所述汽油微粒过滤器进行加热。所述控制部分可以检测发动机的旋转速度，并且如果所述旋转速度超过预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器。所述控制部分可以检测发动机的冷却剂温度，并且如果所述冷却剂温度低于预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器。所述控制部分可以检测发动机的燃油温度，并且如果所述燃油温度低于预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器。所述控制部分可以检测车辆的速度，并且如果该速度高于预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器。如果用于对所述汽油微粒过滤器进行加热的加热逻辑操作不执行，如果发动机的旋转速度低于预定值，如果发动机的冷却剂温度高于预定值，如果发动机的燃油温度高于预定值，并且如果车辆的速度低于预定值，那么所述控制部分可以使排放气体通过所述旁路管线而不通过所述汽油微粒过滤器。如上所述，在根据本发明的排放气体后处理系统中，所产生的排放气体根据发动机的驾驶条件而选择性地通过汽油微粒过滤器，从而降低了燃料消耗，抑制了输出恶化。通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式
，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。
图1为根据本发明的示例性排放气体后处理系统的示意图。图2为用于控制根据本发明的示例性排放气体后处理系统的流程图。图3为显示根据本发明的示例性排放气体后处理系统中的排放气体中所包含的微粒量的图表。图4为显示发动机驾驶条件和根据本发明的示例性排放气体后处理系统中的汽油微粒过滤器(GPF)的关系的图表。图5为显示燃料消耗量和根据本发明的示例性排放气体后处理系统中的汽油微粒过滤器(GPF)的关系的图表。图6为显示冷却剂温度和根据本发明的示例性排放气体后处理系统中的排放气体中所包含的微粒量的关系的图表。应当了解，所附附图并非按比例地显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记引用本发明的同样的或等同的部分。
具体实施例方式下面将详细地参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。参考图1，示例性排放气体后处理系统可以包括发动机100、排放管线110、汽油微粒过滤器(GPF) 130、旁路管线140、主气门120、旁路气门150和控制部分160。从发动机100排放的排放气体通过排放管线110，并且汽油微粒过滤器130对排放气体中所包含的微粒物质进行过滤。发动机100为汽油直接喷射型，并且将燃料直接喷射到气缸内。旁路管线140设置为绕开排放管线110上的汽油微粒过滤器130，并且旁路气门 150可以设置在旁路管线140上。旁路管线140从GPF130的上游侧的排放管线分叉，以便汇入GPF130的下游侧的排放管线。另外，主气门120设置在汽油微粒过滤器130的上游侧的排放管线110上，从而选择性地切断流经气体微粒过滤器130的排放气体。相应地，如果通过控制部分160使主气门120关闭并且使旁路气门150打开，则通过排放管线Iio的排放气体流经旁路管线140而非排放管线的汽油微粒过滤器130。另外，如果通过控制部分160使主气门120打开并且使旁路气门150关闭，则流经排放管线110的排放气体通过汽油微粒过滤器130而非旁路管线140。具体而言，在排放气体通过汽油微粒过滤器130的情况下，存在的问题在于排放气体的压力增大，发动机的输出恶化，并且燃料消耗增大。在本发明的示例性实施方案中，控制部分160根据发动机的驾驶条件(driving condition)选择性地使排放气体通过旁路管线140，从而防止燃料消耗增大，并防止发动机的输出恶化。控制部分160执行用于对汽油微粒过滤器130进行加热的加热逻辑操作，以便在发动机100处于寒冷状态时有效地对排放气体进行净化，并且控制部分160检测发动机100 的旋转速度、冷却剂温度和燃油温度。参考图2，在步骤S200中控制开始，并且在步骤S210中发动机100起动。在步骤S220中，确定是否执行用于对氧化催化剂(oxidation catalyst)或GPF 进行加热的加热逻辑操作。催化剂包括汽油微粒过滤器，并且可以包括设置在排放管线上的所有催化剂。如果在步骤S220中执行用于对催化剂进行加热的逻辑操作，则在步骤S280 中控制部分使排放气体通过汽油为了过滤器(130，GPF)。在步骤S230中，确定发动机100的旋转速度(RPM)是否高于预定值。如果RPM超过预定值，则在步骤S280中控制部分使排放气体通过汽油微粒过滤器130。在步骤S240中，确定发动机100的冷却剂温度是否低于预定值。如果冷却剂温度低于预定值，则在步骤S280中控制部分使排放气体通过汽油微粒过滤器。在步骤S250中，确定发动机100的燃油温度是否低于预定值。如果燃油温度低于预定值，则在步骤S280中控制部分使排放气体通过汽油微粒过滤器130。在步骤S260中，确定车辆速度是否高于预定值。如果车辆速度超过预定值，则在步骤S280中排放气体通过汽油微粒过滤器130。如果在步骤S220、S230、S240、S250和S260中，未执行用于催化剂的加热逻辑操
作，发动机100的旋转速度低于预定值，冷却剂温度高于预定值，燃油温度高于预定值，并且车辆速度低于预定值，那么在步骤S270中，控制部分使排放气体通过旁路管线140，从而使排放气体不通过汽油微粒过滤器130。相应地，排放气体的背压降低，从而使发动机的输出不会恶化，燃料消耗降低。
参考图3，横轴表示时间，纵轴表示排放气体中所包含的微粒物质(PM)的量、冷却剂温度、燃油温度、催化剂(汽油微粒过滤器)温度和排放温度。如图所示，排放气体中所包含的微粒物质的量与冷却剂温度、燃油温度、催化剂温度和排放气体温度相关。具体而言，冷却剂温度越低，则微粒物质的量越多；并且燃油温度越低，则微粒物质的量越多。而且，催化剂和排放气体的温度越低，则微粒物质的量越多。此外，发动机100的旋转速度与车辆速度相关，旋转速度和车辆速度越高，则微粒物质的量越大。参考图4，横轴表示发动机100的旋转速度，纵轴表示动力和扭矩。TWC表示三种方式的催化转化器，GPF表示汽油微粒过滤器130，空表示不存在催化剂，并且2X和3X表示催化剂的量。如图所示，如果排放气体通过覆盖有催化剂的汽油微粒过滤器130，则发动机100 的输出和扭矩减小。参考图5，横轴显示三种方式的催化转化器(TWC)和汽油微粒过滤器(GPF)的组合，并且纵轴表示单位燃料消耗量。再次，空表示不存在催化剂，并且2X和3X显示催化剂的量。如图所示，随着采用汽油微粒过滤器130或者随着催化剂的量增大，单位燃料消
耗量增大。参考图6，横轴表示时间，并且纵轴表示根据燃料的喷射条件的冷却剂温度和PM的量。如图所示，排放气体中所包含的微粒物质的量根据冷却剂温度和燃料喷射条件而以不同方式分布。具体而言，冷却剂温度越低，排放气体中所包含的微粒物质的量越大。为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“下”和其它术语被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。
权利要求
1.一种排放气体后处理系统，包括排放管线，所述排放管线用于使从发动机排放的排放气体通过；汽油微粒过滤器，所述汽油微粒过滤器设置在所述排放管线上，以对排放气体中所包含的有害物质进行过滤；旁路管线，所述旁路管线设置在所述排放管线上，从而使排放气体绕过所述汽油微粒过滤器；以及控制部分，所述控制部分检测发动机的驾驶条件，并且根据所检测到的驾驶条件使排放气体通过或者绕过所述汽油微粒过滤器。
2.根据权利要求1所述的排放气体后处理系统，其中主气门设置在所述汽油微粒过滤器的上游侧处，以便选择性地切断流入所述汽油微粒过滤器的排放气体，并且所述控制部分关闭所述主气门，从而使排放气体通过所述旁路管线。
3.根据权利要求1所述的排放气体后处理系统，其中旁路气门设置在所述旁路管线上，以便选择性地切断通过所述旁路管线的排放气体。
4.根据权利要求2所述的排放气体后处理系统，其中如果执行加热逻辑操作时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器，从而对所述汽油微粒过滤器进行加热。
5.根据权利要求2所述的排放气体后处理系统，其中所述控制部分检测发动机的旋转速度，并且如果所述旋转速度超过预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器ο
6.根据权利要求2所述的排放气体后处理系统，其中所述控制部分检测发动机的冷却剂温度，并且如果所述冷却剂温度低于预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器。
7.根据权利要求2所述的排放气体后处理系统，其中所述控制部分检测发动机的燃油温度，并且如果所述燃油温度低于预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器ο
8.根据权利要求2所述的排放气体后处理系统，其中所述控制部分检测车辆的速度， 并且如果该速度高于预定值时，所述控制部分使排放气体通过所述汽油微粒过滤器。
9.根据权利要求2所述的排放气体后处理系统，其中如果用于对所述汽油微粒过滤器进行加热的加热逻辑操作不执行，如果发动机的旋转速度低于预定值，如果发动机的冷却剂温度高于预定值，如果发动机的燃油温度高于预定值，并且如果车辆的速度低于预定值， 那么所述控制部分能够使排放气体通过所述旁路管线而不通过所述汽油微粒过滤器。
全文摘要
本发明涉及一种排放气体后处理系统，其可以包括排放管线，所述排放管线用于使从发动机排放的排放气体通过；汽油微粒过滤器，所述汽油微粒过滤器设置在所述排放管线上，以对排放气体中所包含的有害物质进行过滤；旁路管线，所述旁路管线设置在所述排放管线上，从而使排放气体绕过所述汽油微粒过滤器；以及控制部分，所述控制部分检测发动机的驾驶条件，并且根据所检测到的驾驶条件使排放气体通过所述汽油微粒过滤器或者使排放气体绕过所述汽油微粒过滤器。
文档编号F01N9/00GK102477893SQ20111020804
公开日2012年5月30日 申请日期2011年7月19日 优先权日2010年11月19日
发明者崔茂莹 申请人:现代自动车株式会社