专利名称：用于微粒过滤器的喷射抗焦化系统的制作方法
技术领域：
本公开涉及用于车辆的抗焦化控制系统，其使用燃料喷射 器(将燃料喷射到排气系统中)执行再生。
背景技术：
本节中的描述仅仅是为了提供了与本公开有关的背景技 术，可能并不构成现有技术。
过滤器(PF)从废气中滤出。P^布置在发动机的排气系统中。PF降 低了在燃烧期间产生的微粒的排放。随着时间推移，PF变满并且捕获 的微粒物质需要被移除。在再生期间，微粒物质在PF中燃烧。发动机控制系统可以估计微粒物质的积累并确定过滤器 何时需要再生。 一旦需要再生，控制系统就通过将燃料喷射到排气系 统中来使能再生。喷射的燃料在柴油氧化催化剂中燃烧期间所释放的 热量提高了排气温度，其点燃在PF中被捕获的微粒物质。在一些系 统中，发动机的喷射器被用于通过临时浓缩空气/燃料混合物来增加燃 料。燃烧后废气中过多的燃料被用于提高PF的温度。其它系统使用的燃料喷射器与和燃料系统相关联的喷射 器相分离。喷射器将燃料喷射到排气系统中。由于暴露于排气条件的 燃料喷射装置中焦化或沉积物的形成，可能会产生性能问题。结果， 燃料喷射装置可能经受较差耐用性。
发明内容
—种包括喷射器的系统，该喷射器用于将燃料直接喷射到 排气系统中。控制模块使用喷射器施加燃料，以当控制模块确定需要 再生时，在微粒过滤器中燃烧颗粒物质。控制模块选择性地施加燃料，
4以在控制模块确定不需要再生的周期内运用喷射器。在其它特征中，排气温度传感器检测排气温度。计时器确
定从上一次使用至少一个第二喷射器进行喷射至今的周期。退降
(degradation)模块，其基于排气温度和从上一次使用至少一个第二 喷射器进行喷射的周期来确定至少一个第二喷射器的退降。控制模块 基于使能条件来选择性使能至少一个第二喷射器的运用。使能条件包 括以下至少之一排气温度、发动机模式、以及从上一次使用至少一 个第二喷射器至今的周期。通过本文提供的说明书，进一步的使用范围将变得显而易 见。应当理解这些详细描述和特定示例仅仅出于解释说明的目的， 无意于限定本发明的范围。
本文中所描述的附图仅用于解释说明的目的，并且无意于 以任何方式来限定本公开的范围。图1是根据本公开的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的再生系统的功能框图；
图3示出了示例性再生喷射器；
图4示出了用于减少焦化沉淀物的方法；以及
图5示出了作为温度和时间函数的喷射量。
具体实施例方式下述描述实质上仅仅是示例性的，并且无意于限定本公 开、应用或使用。应当理解的是在整个附图中，相应的附图标记指 示了相似或相应的部件和特征。如在本文中所使用的，术语模块是指 执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、 处理器(共享的、专用的、或成组的)以及存储器，组合逻辑电路， 和/或提供所描述的功能的其它合适元件。本文所描述的焦化和沉积物的形成可具体对下述燃料喷 射装置发起挑战该燃料喷射装置被暴露于排气情况并相对不经常被 使用。对于这些燃料喷射装置，可能会有一些非活动时间间隔，在此 期间剩余燃料可能发生氧化和聚合。例如，喷射装置可用于便捷化或帮助柴油机微粒过滤器(PF)再生。再生间隔可能很少发生。仅仅作为示例，再生间隔可能 有几百英里长。仅作为示例，喷射器装置可仅仅在需要时才被操作。
典型地，喷射器可在每8-10工作小时内使用约15-30分钟。上述再生 间隔提供了时间段，在此期间可能出现沉积物形成或燃料焦化问题。本公开降低了用在汽车产品的排气系统中的燃料喷射装 置的恶化。本公开监控和模拟了在车辆排气系统中的情况。本公开为 燃料喷射系统确定了合适方案，以运用喷射器，其在提高燃料喷射系 统耐久性的同时还将最小化燃料消耗和排放控制问题。结果，可使用 更低成本的硬件和燃料喷射元件。可以意识到，尽管本公开描述了柴 油发动机应用，但本公开也可应用于带有微粒过滤器及烃类(HC)选 择性催化还原(SCR)的内燃机。现参考图1，车辆10包括发动机控制系统。发动机控制系 统12包括发动机14、进气歧管16、共轨式燃料喷射系统18、及涡轮 增压器27。发动机14包括6个汽缸22,它们配置为邻近的汽缸组24 和26，并成V形布局。尽管图l描述了 6个汽缸22,但可以意识到 的是发动机14可包括更多或较少的汽缸22。例如，构思具有2、 3、 4、 5、 8、 10、 12、 16个汽缸的发动机。还预期的是，发动机14可能 具有单列类型汽缸配置。尽管示出了涡轮增压的柴油发动机，但本公 开也可适用于其它发动机，例如自然进气式发动机或增压发动机。通过由发动机涡轮增压器27产生的入口真空，空气被吸 入到进气歧管16中。空气从进气歧管16被导入到各个汽缸22并在 其中被压缩。燃料通过共轨式燃料喷射系统18而被喷射，并且压缩 空气的热量点燃了空气/燃料混合物。废气经由排气管道28从汽缸中 被排出。废气驱动涡轮增压器27，涡轮增压器将额外空气传递给汽缸 22以用于燃烧。废气进入柴油氧化催化剂(DOC)30,其有利于与废气中 过量燃料发生化学反应。来自DOC 30的废气经过微粒物质(或称颗 粒物质，PM)过滤器31,该过滤器从排气流中提取PM。废气离开 PM过滤器31。控制模块32控制发动机控制系统12的工作。更具体地， 控制模块32基于各种参数来控制发动机系统工作。例如，控制模块 32可在发动机控制模块(ECM)、车辆计算机中实现，或者可以是独立控制器。控制模块32还可执行发动机系统诊断。例如，控制模块 32可核实DOC 30是否在正确工作。另外，控制模块32可开始后燃 料喷射过程，以通过氧化DOC 30中的燃料来加热到PM过滤器31的 废气。控制模块32可接收来自入口温度传感器34的温度信号，入口 温度传感器34检测在DOC 30开口处的废气温度。控制模块32还可 接收来自出口温度传感器36的温度信号，出口温度传感器36检测离 开DOC 30的排气温度。控制模块32可接收来自排气压力传感器37 的压力信号，排气压力传感器37检测排气系统中的空气压力。控制模块32可接收来自发动机14中的速度传感器38的 速度信号。控制模块32可接收来自发动机冷却剂传感器39的温度信 号，发动机冷却剂传感器39检测发动机14中的冷却剂温度。控制模 块32可接收来自入口空气温度传感器40的温度信号，入口空气温度 传感器40检测发动机14的入口空气温度。控制模块32可接收来自 环境压力传感器41的压力信号，环境压力传感器41检测发动机14 外面的空气压力。控制模块32可接收来自空气流量传感器42的气流 信号，空气流量传感器42检测空气进入到发动机14中的速率。也可 提供其它输入。在各种时刻，控制模块32向喷射器50发送命令，以将燃 料喷射到排气系统中。可使用诸如提升阀的阀门52。控制模块32可 在需要PF31再生时控制燃料。控制模块32也可在不需要再生时控制 燃料，以运用喷射器50。现参考图2，燃料供应管道可将燃料供应到喷射器50。另 一个管道62可将喷射器的输出连接到阀门52，阀门布置得邻近排气 系统。阀门52和喷射器50可被距离D间隔开，该距离足以允许冷却 并阻止由于高排气温度对喷射器50的损坏。任何可被使用的合适的阀门或喷射器都包括低喷嘴阀门 或诸如示于图3中的那个的喷射器。在图3中，示出了示例性阀门52。 仅作为示例，阀门52可包括上壳体70、上导引器72、阀门体73、弹 簧74、针76、及下导引器78。现在参考图4和5,控制过程始于步骤200。在步骤204 中，控制过程查找燃料退降因子(作为排气温度和从上一次喷射事件
7至今的周期的函数)。例如，喷射量、时间及温度间的示例性关系被
示于图5中。在步骤208中，退降因子被积分。新的退降因子被设定 为等于旧退降因子加新查询值。从上一次喷射至今的时间被累加。在步骤210，控制过程确定退降因子是否大于退降最小值。 如果为假，则控制过程返回步骤204。否则，控制过程继续到步骤214。 在步骤214,控制过程确定时间或从上一次运用的积分时间是否大于 预定周期Un。如果为假，则控制过程返回204。否则，控制过程继续 到步骤218，为喷射器运用检查使能情况。示例性使能条件包括排气 温度、环境温度和催化剂温度。其它示例性使能条件可基于发动机工 作模式。控制过程从步骤218继续，并且控制过程在步骤222中确 定排气温度是否高于预定温度tempmin。如果步骤222是假，则控制过 程返回步骤218。如果步骤222为真，则控制过程将传递预定燃料量 (例如Q克)，来运用喷射器(不论是否需要再生)。控制过程继续到 步骤230,并且燃料退降因子、喷射器量、及从上一次喷射至今的时 间为O。控制过程继续到步骤204。这种方法提供了耐久性、燃料消耗、排放控制之间的最优 平衡。该控制方法通过在通常不使用或不需要喷射器的周期中及时运 用喷射器而降低了焦化。运用的频率取决于工作时间、温度和排气流 速及其它因素。在特别的挑战性条件下，运用更加频繁。在提高了喷 射装置耐久性的同时，总燃料使用和排放影响是可以忽略的。
8
权利要求
1. 一种系统，包括喷射器，用于将燃料直接喷射到排气系统中；以及控制模块，其使用所述喷射器将燃料施加到所述排气系统，以当所述控制模块确定需要再生时，在微粒过滤器中点燃微粒物质，并且当所述控制模块确定不需要再生时，选择性地施加燃料以运用所述喷射器。
2. 根据权利要求1所述的系统，进一步包括排气温度传感器，其 检测排气温度。
3. 根据权利要求2所述的系统，进一步包括计时器，其确定从上 一次使用所述喷射器进行喷射至今的周期。
4. 根据权利要求3所述的系统，进一步包括退降模块，其基于所 述排气温度和所述周期来确定所述喷射器的退降。
5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述控制模块基于使能条 件，选择性使能使用所述喷射器进行的燃料喷射。
6. 根据权利要求5所述的系统，其中所述使能条件包括以下至少 之一排气温度、发动机模式、以及从上一次使用所述喷射器至今的周期。
7. —种方法，包括提供喷射器，该喷射器将燃料直接喷射到排气系统中；使用所述喷射器将燃料施加到所述排气系统，以当所述控制模块确定需要再生时，在所述微粒过滤器中点燃微粒物质；以及选择性地施加燃料以在所述控制模块确定不需要再生的周期中运用所述喷射器。
8. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括检测排气温度。
9. 根据权利要求8所述的方法，进一步包括确定从上一次使用所 述喷射器进行喷射至今的周期。
10. 根据权利要求9所述的方法，进一步包括基于所述排气温 度和所述周期来确定所述喷射器的退降。
11. 根据权利要求7所述的方法，进一步包括基于使能条件， 选择性地使能使用所述喷射器进行的燃料喷射。
12. 根据权利要求11所述的方法，其中所述使能条件包括以下至 少之一排气温度、发动机模式、以及从上一次使用所述喷射器至今 的周期。
全文摘要
本发明涉及用于微粒过滤器的喷射抗焦化系统。具体地，提供了一种包括喷射器的系统，其中所述喷射器用于将燃料直接喷射到排气系统中。控制模块使用喷射器施加燃料，以当控制模块确定需要再生时，在微粒过滤器中燃烧微粒物质。控制模块选择性地施加燃料以在控制模块确定不需要再生的周期内运用喷射器。
文档编号F01N3/025GK101545391SQ20081014977
公开日2009年9月30日 申请日期2008年9月25日 优先权日2008年3月26日
发明者D·B·布朗, M·J·小帕拉托尔 申请人:通用汽车环球科技运作公司