专利名称：颗粒过滤器和烃吸附器旁路系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及排气系统的颗粒物质过滤器和烃吸附器。
背景技术：
这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。当前所署名发明人的在本背景技术部分中所描述的程度上的工作，以及本描述的在申请时可能不构成现有技术的各方面，既非明示也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。催化转化器用在内燃发动机(ICE)的排气系统中，以减少排放物。例如，三效催化转化器(TWC)减少排气系统内的氧化氮、一氧化碳和烃。三效催化转化器将氧化氮转化为氮和氧；将一氧化碳转化为二氧化碳；并氧化未燃烧的烃(HC)，从而产生二氧化碳和水。催化转化器通常开始作用的平均催化剂起燃温度为大约600°C。因此，催化转化器在发动机的冷起动发生时的预热时段期间不作用或者提供最小的排放物减少。排气系统温度在发动机冷起动期间小于催化剂起燃温度。在预热时段期间，催化转化器不能有效地处理HC排放物。烃吸附器可以用于在预热时段期间捕获HC。烃吸附器通常当在大约小于100°C的温度时捕获HC，并在大于或等于大约100°C的温度时释放捕获的烃。在基于汽油的发动机系统中，在预热时段期间产生颗粒物质(PM)。PM过滤器可以用于捕获在预热时段期间产生的PM。
发明内容
提供了一种再生系统，并且所述再生系统包括第一比较模块。第一比较模块执行 (i)将吸附器的第一温度与吸附器释放温度进行比较和(ii)将发动机的第二温度与预定温度进行比较中的至少一个，并生成第一比较信号。第二比较模块将所述发动机的颗粒物质输出与预定的输出进行比较，并生成第二比较信号。模式选择模块基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号。旁路阀控制模块基于所述模式信号经由旁路阀旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。提供了一种操作再生系统的方法。所述方法包括基于(i)吸附器的第一温度与吸附器释放温度之间的比较和(ii)发动机的第二温度与预定温度之间的比较中的至少一个，生成第一比较信号。基于所述发动机的颗粒物质输出和预定的输出之间的比较生成第二比较信号。基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号。基于所述模式信号旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解的是，该详细描述和具体示例仅用于说明目的，而并非旨在限制本发明的范围。本发明还提供如下方案 1. 一种再生系统，包括
第一比较模块，所述第一比较模块执行(i)将吸附器的第一温度与吸附器释放温度进行比较和(ii)将发动机的第二温度与预定温度进行比较中的至少一个，并生成第一比较信号；
第二比较模块，所述第二比较模块将所述发动机的颗粒物质输出与预定的输出进行比较，并生成第二比较信号；
模式选择模块，所述模式选择模块基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号；以及
旁路阀控制模块，所述旁路阀控制模块基于所述模式信号经由旁路阀旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。2.根据方案1所述的再生系统，其中，当所述吸附器的所述第一温度小于所述吸附器释放温度时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至
少一者。3.根据方案2所述的再生系统，其中，当所述吸附器的所述第一温度大于或等于所述吸附器释放温度时，所述旁路阀控制模块关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。4.根据方案1所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述第二温度大于所述预定温度时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。5.根据方案4所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述第二温度小于或等于所述预定温度时，所述旁路阀控制模块关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。6.根据方案1所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述颗粒物质输出小于所述预定的输出时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至
少一者。7.根据方案1所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述颗粒物质输出大于或等于所述预定的输出时，所述旁路阀控制模块关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。8.根据方案1所述的再生系统，其中，所述旁路阀控制模块基于所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者的再生旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少
“"者 ο9.根据方案1所述的再生系统，其中，当
所述吸附器的所述第一温度小于所述吸附器释放温度；
所述发动机的所述第二温度大于所述预定温度；以及
所述发动机的所述颗粒物质输出小于所述预定的输出时，
所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。10.根据方案8所述的再生系统，其中，所述旁路阀控制模块基于所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者的再生旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少 “"者 ο11. 一种操作再生系统的方法，包括
基于⑴吸附器的第一温度和吸附器释放温度之间的比较和(ii)发动机的第二温度和预定温度之间的比较中的至少一个，生成第一比较信号；基于所述发动机的颗粒物质输出和预定的输出之间的比较生成第二比较信号； 基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号；以及基于所述模式信号旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。12.根据方案11所述的方法，还包括当所述吸附器的所述第一温度小于所述吸附器释放温度时，旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。13.根据方案12所述的方法，还包括当所述吸附器的所述第一温度大于或等于所述吸附器释放温度时，关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。14.根据方案11所述的方法，还包括当所述发动机的所述第二温度大于所述预定温度时，旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。15.根据方案14所述的方法，还包括当所述发动机的所述第二温度小于或等于所述预定温度时，关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述
至少一者。16.根据方案11所述的方法，还包括当所述发动机的所述颗粒物质输出小于所述预定的输出时，旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。17.根据方案11所述的方法，还包括当所述发动机的所述颗粒物质输出大于或等于所述预定的输出时，关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。18.根据方案11所述的方法，还包括基于所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者的再生，旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。19.根据方案11所述的方法，还包括当
所述吸附器的所述第一温度小于所述吸附器释放温度； 所述发动机的所述第二温度大于所述预定温度；以及所述发动机的所述颗粒物质输出小于所述预定的输出时， 旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。20.根据方案19所述的方法，还包括基于所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者的再生，旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图中
图1是根据本发明的集成再生系统的示例性发动机系统的功能框图； 图2是根据本发明的另一发动机系统和相应的再生系统的功能框图； 图3是根据本发明的地板下组件的透视剖面图； 图4是图3的地板下组件的另一透视剖面图5是根据本发明的集成再生控制模块的发动机控制模块的功能框图； 图6示出了根据本发明的操作基于颗粒物质过滤器的再生系统的方法；以及图7示出了根据本发明的操作基于颗粒物质过滤器和吸附器的再生系统的方法。
具体实施方式
下面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如这里所使用的，短语A、B和 C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解的是， 在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序执行方法内的步骤。如这里所使用的，术语模块可以包括专用集成电路(ASIC)；电子电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享的、专用的、或成组的);提供所描述功能的其它适合部件；或上述的一些或全部的组合，例如以芯片上系统的形式，或者可以是上述的一部分。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的、或成组的)。如上面所使用的，术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并可以指程序、例程、函数、类和/或对象。如上面所使用的，术语共享意味着来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个(共享的)处理器来执行。另外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个(共享的)存储器存储。如上面所使用的，术语成组意味着来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组处理器来执行。另外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器存储。这里描述的装置和方法可以由通过一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来执行。计算机程序包括存储在非瞬时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非瞬时的有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储器和光存储器。在发动机的冷起动期间，产生颗粒物质(PM)。PM过滤器可以用在发动机的排气系统中，以捕获PM。PM过滤器会在排气系统内引入背压。下面描述的实施方案使该背压最小化。当允许在冷起动期间PM捕获并允许排气系统装置例如PM过滤器、吸附器、烟尘传感器等的高效再生的同时，背压被最小化。在图1中，示出了包括再生系统12的示例性发动机系统10。发动机系统10包括具有排气系统16的发动机14。排气系统16包括密耦催化剂或催化转化器(CC) 18和催化剂(地板下)系统19。再生系统12可以使地板下系统19的PM过滤器和/或吸附器(PMA) 再生。在图2-4中示出了示例PMA。发动机14是汽油(石油)火花点火发动机。发动机14 可以是直喷式发动机。发动机系统10可以是基于醇的例如基于甲醇、乙醇和/或基于E85 的发动机系统。发动机14燃烧空气和燃料混合物，从而产生驱动扭矩。空气通过穿过空气过滤器 20进入发动机14。空气穿过空气过滤器20，并可以被吸入到涡轮增压器22中。当包括涡轮增压器22时，涡轮增压器22压缩新鲜空气。压缩越大，发动机14的输出越大。当包括空气冷却器M时，压缩空气在进入进气歧管26之前穿过空气冷却器M。进气歧管沈内的空气被分配到气缸观中。燃料通过燃料喷射器30被喷射到气缸观中。火花塞32点燃气缸观中的空气/燃料混合物。空气/燃料混合物的燃烧产生排气。排气离开气缸观进入排气系统16中。再生系统12包括排气系统16和发动机控制模块(ECM) 40。排气系统16包括CC 18、地板下系统19、ECM 40、排气歧管42，且可以包括空气泵46。作为示例，CC 18可以包括三效催化剂(TWC)。CC 18可以还原氧化氮NOx、氧化一氧化碳(CO)以及氧化未燃烧的烃(HC)和挥发性有机化合物。CC 18基于后燃烧空气/燃料比来氧化排气。氧化的量提高了排气的温度。可选地，EGR阀(未示出)使一部分排气再循环回到进气歧管沈中。剩余的排气被引导到涡轮增压器22中，以驱动涡轮。涡轮有助于从空气过滤器20接收的新鲜空气的压缩。排气从涡轮增压器22流到CC 18。ECM 40包括再生控制模块48，后者控制PMA的再生。再生系统12可以在主动再生模式、被动再生模式或非再生模式下运行。在主动再生模式期间，PMA的温度提高至大于或等于再生温度(例如，600°C)。这允许捕获的PM和HC从PMA中释放出来。可以通过改变发动机的燃料和/或火花参数和/或通过在空气泵送模式下运行来提高PMA的温度。在空气泵送模式期间，空气被泵送到排气系统16中，以加热PMA。空气泵送模式可以包括空气泵46的激活。空气泵46将空气泵送到CC 18上游的排气系统16中。空气泵 46可以将环境空气泵送到排气系统16中。环境空气可以被引导到发动机14的排气歧管 42和/或排气门。位于地板下系统19上游的加热空气被引导通过地板下系统19。如此执行是为了 ( i)使PMA的温度保持在大于再生温度的温度下；和/或(ii)将PMA的温度提高至大于或等于再生温度。被动再生模式是指例如在冷起动时段之后且在空气泵46没有激活的情况下PMA 的再生。冷起动时段是指当发动机14的温度小于预定温度时在发动机14激活时的时段。 在被动再生模式期间，PMA的温度大于或等于再生温度。吸附器再生系统12可以在冷起动时段期间在非再生模式(即，PMA未被再生)下运行。在冷起动时段期间，排气系统16的催化剂例如CC 18和/或地板下系统19的催化剂的温度被提高到至少点燃温度。在冷起动时段期间，PMA正在捕获PM和HC。ECM 40基于传感器信息控制发动机14、再生系统12、空气泵46和起动器64。ECM 40可以控制起动器64的操作，以使曲轴66旋转，并起动发动机14。传感器信息可以直接经由传感器和/或间接经由存储在存储器70中的算法和表来获得。示出了用于确定排气流量水平、排气温度水平、排气压力水平、排气烟尘水平、催化剂温度、氧水平、进气空气流率、 进气空气压力、进气空气温度、车辆速度、发动机速度、EGR等的一些示例传感器80。示出了排气流量传感器82、排气温度传感器83、排气压力传感器85、排气烟尘水平传感器87、催化剂温度传感器86、氧传感器88、EGR传感器90、进气空气流量传感器92、进气空气压力传感器94、进气空气温度传感器96、车辆速度传感器98和发动机速度传感器99。一些传感器80可以并入在地板下系统19中，并经由信号线N将信号提供给ECM 40。N为整数。再生控制模块48可以基于来自传感器80的信息来控制再生系统12、发动机14、空气泵46和起动器64的操作。氧传感器88可以包括预转化器&传感器100和后转化器&传感器102。预转化器O2传感器100可以连接到第一排气管道103，并且在CC 18的上游。后转化器O2传感器 102可以连接到第二排气管道105，并且在CC 18的下游。预转化器O2传感器100与ECM 40 通信，并测量进入CC 18的排气流的&含量。后转化器&传感器102与ECM 40通信，并测量离开CC 18的排气流的O2含量。第一 O2信号和第二 O2信号指示在CC 18之前和之后的排气系统16中的A水平。A传感器100、102生成相应的第一 A信号和第二 A信号，其反馈到ECM 40用于空气/燃料比的闭环控制。ECM 40基于第一 O2信号和第二 O2信号调节燃料流量、节气门定位和火花正时，从而调节发动机14的气缸中的空气/燃料比。现在还参照图2，示出了另一发动机系统10’的功能框图。发动机系统10’可以是发动机系统10的一部分。发动机系统10’包括发动机14、再生系统12’、排气系统16’ 和ECM 40’。在示出的示例中，排气系统16’以下述次序包括排气歧管42’、第一排气管道 126、CC 18、第二排气管道128、地板下系统19，和第三排气管道130。再生系统12，包括发动机14、CC 18、地板下系统19，、空气泵46、再生模块48和 /或起动器64。再生系统12’还可以包括排气流量、压力和/或温度传感器104、106、108、 110、112。第一排气流量、压力和/或温度传感器104可以连接到第一排气管道126，并且在 CC 18的上游。第二排气流量、压力和/或温度传感器106可以连接到CC 18。第三排气流量、压力和/或温度传感器108可以连接到位于CC 18的下游的第二排气管道128。第四排气流量、压力和/或温度传感器110可以用于检测跨地板下系统19’的PMA 132的压差。PMA 132可以是PM过滤器和/或吸附器(例如，涂覆有吸附剂材料的PM过滤器)。第四排气流量、压力和/或温度传感器110可以经由第一分接线路114检测进口压力， 并经由第二分接线路116检测出口压力。出口压力可以在PMA 132的输出端处检测，并可以用作参考压力。第四排气流量、压力和/或温度传感器110可以基于第一分接线路114 和第二分接线路116处的压力之差产生绝对压力信号Pap 111。第五排气流量、压力和/或温度传感器传感器112可以连接到位于地板下系统19’的下游的第三排气管道130。再生系统12’还可以包括烟尘水平传感器118。烟尘水平传感器118可以包括位于PMA 132的上游的阻板、筛、网孔和/或格栅120 (称作阻板120)。在PMA 132的烟尘水平增加时，阻板120的阻力减小。再生系统12’还可以包括PMA温度传感器119，后者连接到PMA 132，并检测PMA 132的温度。地板下系统19’可以包括具有PMA 132的地板下组件131、诸如三效催化剂的地板下催化剂134以及旁路阀136。PMA 132可以包括HC吸附剂材料，例如沸石材料。地板下催化剂134氧化残留在从CC 18和PMA 132接收的排气中的C0，从而生成C02。地板下催化剂134还可以还原氧化氮N0X，并氧化未燃烧的HC和挥发性有机化合物。ECM 40’和/或再生控制模块48可以选择操作模式，并基于来自传感器80、 104-112,118和/或119的信息来控制再生系统12’。这可以包括控制空气泵46的激活、 起动器64的操作和/或旁路阀136的位置。例如，旁路阀136可以在被动吸附器再生模式或低PM输出模式期间处于部分或完全打开位置。低PM输出模式是指当发动机14的PM输出小于预定的PM输出水平时。作为另一示例，旁路阀136可以在冷起动时段(冷启动模式) 或再生模式期间处于完全关闭或接近完全关闭位置(例如95%关闭)。再生模式可以指PMA 132的再生。现在还参照图3-4，示出了地板下组件131(发动机废气处理装置)的示例。地板下组件131可以包括壳体144、PMA 146 (例如，HC吸附剂)、旁路管道148、催化剂构件150和旁路阀组件152。壳体144可以限定废气进口 IM和废气出口 156，并可以在废气进口 IM 处包括喷嘴158。PMA 146可以位于壳体144内且在废气进口巧4和废气出口 156之间，从而在废气进口 1 和废气出口 156之间形成第一流动路径。作为示例，PMA 146可以包括沸石材料。沸石材料可以用于处理基于醇的燃料排放物，例如甲醇排放物、乙醇排放物、E85 排放物等。催化剂构件150可以包括三效催化剂。
旁路管道148可以通过PMA 146延伸，并限定旁路通道160。旁路通道160在废气进口 IM和废气出口 156之间限定与通过PMA 146限定的第一流动路径平行的第二流动路径。催化剂构件150可以位于PMA 146和旁路管道148与废气出口 156之间。催化剂构件150可以取决于旁路阀组件152的位置接收离开PMA 146和/或旁路管道148的废气， 如下所述。旁路阀组件152可以包括位于旁路通道160中的旁路阀162以及与旁路阀162接合以使旁路阀162在关闭位置(在图3中示出)和打开位置(在图4中示出)之间移位的电致动机构164。旁路阀162能够使得排气经过旁路通道160在废气进口巧4和废气出口 156 之间通过。旁路阀162在处于打开位置时启用该通道，并且当处于关闭位置时阻止(或防止) 废气进口巧4和废气出口 156之间的连通。旁路阀组件152还可以包括旁路阀传感器，后者检测旁路阀162的位置。该信息可以反馈到ECM 40和/或再生控制模块48以便旁路阀 162的位置控制。喷嘴158可以形成包括限定第一内径(Dl)的喷嘴出口 166的渐缩喷嘴。喷嘴出口 166可以定位成与在旁路管道148的端部170处限定的旁路通道160的进口 168相邻。 喷嘴出口 166可以与旁路通道160的进口 68中心对准。旁路通道160的进口 168可以限定第二内径(D2)。第一内径(Dl)可以小于第二内径(D2)。作为示例，第一内径(Dl)可以是第二内径(D2)的80%至99%。喷嘴出口 166还可以与吸附器旁路通道160的进口 168轴向间隔距离(L)。在示出的示例中，喷嘴出口 166 与吸附器旁路通道60的进口 168轴向间隔小于10毫米。第一内径(Dl)和第二内径(D2) 之间的差和/或距离(L)可以限定喷嘴出口 166和旁路通道160的进口 168之间的间隔。旁路管道148的限定进口 168的端部170可以沿从废气出口 156朝向废气进口巧4 的方向从PMA 146轴向向外延伸。壳体144可以在轴向地位于旁路通道160的进口 168和 PMA 146之间的位置处限定围绕旁路管道148的环形室172。环形室172可以通过在喷嘴出口 166和旁路通道160的进口 168之间限定的间隔与废气进口巧4连通。当旁路阀162处于关闭位置时，来自发动机14的废气可以沿从废气进口 IM到废气出口 156的第一方向(Al)流经PMA 146。废气可以通过PMA 146从废气进口 IM流到催化剂构件150，并从废气出口 156流出。壳体144可以包括位于PMA 146和催化剂构件150 之间的扩散器174，并限定开口 176。开口 176可以用于控制通过PMA 146的排气流率。废气可以在吸附器旁路通道160打开时旁路通过PMA 146，并前进到催化剂构件 150。仅举例，当旁路通道160打开(即，旁路阀162处于打开位置)时，大约5-10%的排气可以流经PMA 146。当吸附器旁路通道160打开时，由发动机14提供的废气的一部分可以沿相反方向(如下所述)流经PMA 146，从而吹扫储存在PMA 146内的HC。当旁路阀162处于打开位置时，废气可以沿与第一方向(Al)相反且从废气出口 156到废气进口巧4的第二方向(A2)流经PMA 146。废气沿第一方向(Al)通过吸附器旁路通道160流到催化剂构件150，并从废气出口 156流出。废气可以沿着第二方向(A2)流经PMA 146，其可由喷嘴出口 166和旁路管道148的进口 168之间的布置产生。更具体地， 喷嘴出口 166和旁路管道148的进口 168之间的间隔可以在环形室172内产生局部低压区域。
因此，废气的一部分可以沿第二方向(A2)通过PMA 146从吸附器146和催化剂构件150之间的壳体144的高压区域流动。废气可以通过喷嘴出口 166和吸附器旁路管道 148的进口 168之间限定的间隔流到旁路管道148。再参照图1和图2，并参照图5，在图5中示出了 ECM 40’’。ECM 40’’可以用在图 1和图2的再生系统12、12’中。ECM 40’ ’包括再生控制模块48，并且还可以包括车辆速度模块180和发动机速度模块182。车辆速度模块180基于来自例如车辆速度传感器98的信息来确定车辆的速度。发动机速度模块182基于来自例如发动机速度传感器99的信息来确定发动机14的速度。再生控制模块48包括发动机监测模块184、PMA温度模块186、PM监测模块187、 第一比较模块188、第二比较模块190、第三比较模块191、模式选择模块192、烟尘负载模块 193、旁路阀控制模块194、空气泵送模块196和再生监测模块198。再生控制模块48在上述模式下操作。再生控制模块48可以在相同时段期间在多于一个模式下操作。第一比较模块188和第三比较模块191可以合并为单个比较模块。现在还参照图6，示出了操作基于PM过滤器的再生系统的方法。该方法可适用于不包括吸附器的再生系统。虽然相对于图1-5的实施方案描述了该方法，但该方法可以应用于本发明的其它实施例。该方法可以在200开始。下面描述的任务202-222可以重复执行，并可以由图1、图2和图5的ECM 40、ECM 40’、ECM 40’，中的一个来执行。发动机14 可以在执行202-222任务的同时处于ON (或运行)状态。在202，产生传感器信号。传感器信号可以包括可由上面描述的图1和图2的传感器80、104-112、118和119生成的排气流量信号、排气温度信号、排气压力信号、烟尘水平信号、压差(或绝对压力)信号、催化剂温度信号、氧信号、进气空气流量信号、进气空气压力信号、进气空气温度信号、车辆速度信号、发动机速度信号、EGR信号等。示例压差信号是PMA信号Ppmaap 230，其由第四流量、压力和/或温度传感器110并基于进气排气信号Ppmaii^P输出排气信号Ppmaqut生成。PMA信号Ppmaap 230可以是跨PM过滤器且不跨吸附器的压差。信号Ppmin、Pp_ut可以基于分接线路114、116中的压力生成。示例车辆速度信号是车辆速度信号Sveh 234。示例发动机速度信号是发动机速度信号SENe 236。在204，第一比较模块188确定发动机是否处于冷起动模式。再生控制模块48和 /或发动机监测模块184可以估计发动机温度，例如气缸温度Tm 238。可以基于发动机速度信号Sffle 236、燃料供给信号FUEL240和/或点火使能信号SPARK 242来确定气缸温度 Tcyl 238。第一比较模块基于发动机温度和/或气缸温度Tm 238和第一预定温度(例如，预定温度Tpked M6)之间的比较来生成第一比较信号COMP1 2440当发动机温度和/或气缸温度Ti 238小于第一预定温度时，再生控制模块48前进至206。当发动机温度和/或气缸温度Ti 238大于或等于第一预定温度时，再生控制模块48前进至210。可以基于发动机温度信号例如发动机冷却剂和油温信号来确定发动机温度和/ 或气缸温度Τ· 238。可以经由发动机的热和/或预测模型来估计发动机温度和/或气缸温度 Tcyl 238。在206，再生控制模块48关闭旁路阀(例如，旁路阀136或162)。这使得废气穿过 PM过滤器，从而提高了 PM过滤器的温度。在208，第二比较模块190确定发动机14是否正在低PM输出模式下运行。PM监测模块187估计发动机14的PM输出PMeq 2480可以基于发动机温度(例如，气缸温度Tm 238)、发动机冷却剂温度、发动机油温和/或基于发动机的预测模型来估计PM输出PMeq M8。预测模型可以基于车辆和/或发动机系统输出参数，例如车辆里程数、排气压力、跨PM 过滤器的排气压降等。里程数大约对应于和/或可以用于估计车辆发动机运行时间和/或产生的废气的量。第二比较模块190基于PM输出PMeq 248和预定的输出PMpked 250之间的比较来生成第二比较信号COMP2 249。当PM输出PMeq 244小于预定的输出PMpked 250时，执行任务 210。当PM输出PMeq 244大于或等于预定的输出PMpked 250时，执行任务212。在210，将旁路阀部分地或完全地打开，以允许废气旁路通过PM过滤器。当发动机温度和/或气缸温度Tm 238大于或等于预定温度Tpked 246时，可以旁路通过PM过滤器。在212，模式选择模块192可以确定是否使PM过滤器再生。烟尘负载模块193估计PM过滤器的烟尘负载& 252。烟尘负载模块193可以使用诸如车辆里程数、排气压力、 跨PM过滤器的排气压降(例如，PMA信号Ppmaap 230)等的参数基于预测方法来估计烟尘负载S1O排气压力可以用于估计在一段时段内产生的排气的量。当排气压力超过预定的压力阈值时，或者当排气压力下降到预定的压力阈值以下时，可以执行再生。例如，当进入PMA 的排气压力超过预定的压力阈值时，可以执行再生。作为另一示例，当离开PMA的排气压力在预定的压力阈值以下时，可以执行再生。排气压降可以用于估计PMA中的烟尘的量。例如，烟尘负载量随着压降增加而增加。可以通过确定进入PMA的排气的压力减去离开PMA的排气的压力来确定排气压降。第四流量、压力和/或温度传感器110可以用于检测压降。预测方法可以包括确定一个或多个发动机运行条件，例如发动机负荷、供料方案 (样式、体积等)、燃料喷射正时和废气再循环(EGR)水平。可以基于发动机运行条件使用累积加权因子。累积加权因子与烟尘负载有关。当累积加权因子超过阈值时，可以执行再生。模式选择模块192可以基于各种参数来控制包括开始、暂停、和停止或结束再生在内的再生。例如，模式选择模块192可以基于车辆速度信号Sveh 234、发动机速度信号 Seng 236、第一比较信号COMP1对4、第二比较信号COMP2 M9、烟尘负载& 252、再生完成信号REGC0MP 260来控制再生并生成模式信号MODE 258。模式选择模块192还可以基于诸如PMA温度信号Tpf 254、催化剂18、134中的一者的催化剂温度信号T。at 256、排气流率信号 Fexh 257等的其它信号来控制再生并生成模式信号MODE 258。在214，再生控制模块48关闭旁路阀。这使得空气泵送模式开始。旁路阀可以被调节到完全关闭状态。旁路阀控制模块194基于模式信号MODE 258生成旁路控制信号 BVCONT 262和空气泵使能信号PUMPENABLE 264。在216，空气泵送模块196基于模式信号MODE和泵使能信号PUMPENABLE 264生成空气泵送信号AIRPUMP 266 O生成空气泵送信号AIRPUMP沈6，以激活空气泵46，从而将环境空气喷射到排气系统16中。向排气系统16中泵送空气平衡了发动机14、密耦催化剂和/或排气系统16的其它部件中的热能量，以使PM过滤器再生。喷射的空气被发动机14加热且被排气系统部件加热，然后穿过PM过滤器。这将PM过滤器的温度提高到比再生温度高的温度。然后，PM过滤器释放捕获的PM。在再生期间，PM过滤器的温度保持在例如600°C (再生温度)以上。 在PM过滤器再生期间，地板下催化剂134的温度可以大于或等于起燃温度。任务214可在执行任务216的同时执行。在218，再生控制模块48和/或再生监测模块198确定PM过滤器的再生是否完成。再生监测模块198可以基于PM过滤器和/或地板下催化剂134的热能量模型使用例如等式1来确定再生是否完成。能量
_ μ 'UFCAT'Rate ‘ i3ENG ‘ ^Mass' ^Mass ‘AIMP1HMP ‘ 1EKhW
—HP ⑴。
,^RunTime‘ ^Load‘ TaMBSPK, Rtime一Tufcat是地板下催化剂134的温度。^iate是通过CC 18的排气流率，其可以是提供到气缸观的质量空气流量和燃料量的函数。质量空气流量可以由质量空气流量传感器例如进气空气流量传感器92来确定。Ailass是PM过滤器的质量。CMass是地板下催化剂134的质量。Aimp是PM过滤器的阻力或阻抗。Cimp是地板下催化剂的阻力或阻抗。Texh可以指排气系统16的温度，并基于温度传感器104-112中的一个或多个。DC是发动机的工作循环。 EKunTinre是发动机14被激活(ON)的时间。Ekjad是发动机14上的当前负载。Tamb是环境温度。 CAM是发动机14的凸轮定相。SH(是火花正时。Iitime是再生控制模块48处于再生模式的时间量(当前再生时段)。这可以经由再生计时器270来测量。PM过滤器和/或地板下催化剂134的热能量模型是指由PM过滤器和/或地板下催化剂134接收的热能量。热能量模型可以包括其它发动机特征、密耦催化剂和/或地板下催化剂特征，例如发动机14的尺寸和体积、密耦催化剂18、PM过滤器和地板下催化剂134。 当热能量Energy大于预定的热能量达预定的时段时，和/或当再生计时器270超过预定的时段时，再生可以完成。再生监测模块198可以基于发动机参数信号ENGPARS 272和/或泵使能信号PUMPENABLE 264生成再生完成信号REGC0MP 260 发动机参数信号ENGPARS 272 可以包括等式1的热模型中的参数。在220，再生控制模块48和空气泵送模块196停止在空气泵送模式下运行。空气泵46可以被停用。在222，旁路阀控制模块194将旁路阀的位置调节到部分或完全打开位置。现在还参照图7，示出了操作基于PM过滤器和吸附器的再生系统的方法。尽管相对于图1-5的实施方案描述了该方法，但是该方法可以应用于本发明的其它实施例。该方法可以在300开始。下面描述的任务302-322可以重复执行，并可以由图1、图2和图5的 ECM 40, ECM 40 \ ECM 40，，中的一个来执行。在执行任务302-322的同时，发动机14可以为ON (或正在运行)。在302，生成传感器信号，如在任务202中。PMA信号Ppmaap 230可以是跨PM过滤器和吸附器的压差。在304，第一比较模块188确定发动机是否处于冷起动模式，如在任务204 中。当发动机温度和/或气缸温度Tm 238小于第二预定温度(例如，预定温度Tpked M6) 时，再生控制模块48前进至306。当发动机温度和/或气缸温度Tm 238大于或等于第二预定温度时，再生控制模块48前进至310。第二预定温度可以与第一预定温度不同。在306，再生控制模块48关闭旁路阀(例如，旁路阀136或162)。这使得废气穿过PM过滤器和吸附器，从而提高了 PM过滤器和吸附器的温度。在308，第二比较模块确定发动机14是否在低PM输出模式下运行，以及第三比较模块191确定PM过滤器和吸附器的温度是否大于吸附器释放温度TABS· 309。PM监测模块 187估计发动机14的PM输出PMeq 2480可以基于发动机温度(例如，气缸温度Tm 238)、发动机冷却剂温度、发动机油温和/或基于发动机的预测模型来估计PM输出PMro 2480预测模型可以基于车辆和/或发动机系统输出参数，例如车辆里程数、排气压力、跨PM过滤器和吸附器的排气压降等。第二比较模块190基于PM输出PMeq 248和预定的输出PMpked 250之间的比较来生成第二比较信号COMP2 2490第三比较模块191基于吸附器释放温度ΤΑΒ· 309和当前(第二)PMA温度Tpma2 313之间的比较来生成第三比较信号COMP3 311。PMA温度模块186可以基于(i)来自温度传感器119的第一 PMA温度信号Tpmai和/或(ii)气缸温度Tm 238来生成当前PMA温度Tpma2 313。当(i)PM输出PMeq 244小于预定的输出PMpked 250，和/或(ii)当前PMA温度Tpma2 313大于吸附器释放温度Tabs- 309时，执行任务310。当(i)PM输出PMeq 244大于或等于预定的输出PMpked 250，和/或(ii)当前PMA温度Tpma2 313小于或等于吸附器释放温度 Tabseel 309时，执行任务312。在310，将旁路阀部分地或完全地打开，以使废气旁路通过PM过滤器和吸附器。当发动机温度和/或气缸温度238大于或等于第二预定温度时，可以旁路通过PM过滤器和吸附器。
在312，模式选择模块192可以确定是否使PM过滤器和吸附器再生，与任务212的确定类似。烟尘负载模块193估计PM过滤器和吸附器的烟尘负载& 252。烟尘负载模块 193可以基于预测方法使用诸如车辆里程数、排气压力、跨PM过滤器的排气压降(例如，PMA 信号Ppmaap 230)等的参数来估计烟尘负载&。预测方法可以包括确定一个或多个发动机运行条件，例如发动机负荷、供料方案 (样式、体积等)、燃料喷射正时和废气再循环(EGR)水平。可以基于发动机条件使用累积加权因子。累积加权因子与烟尘负载有关。当累积加权因子超过阈值时，可以执行再生。模式选择模块192可以基于各种参数来控制包括开始、暂停和停止或结束再生在内的再生。例如，模式选择模块192可以基于车辆速度信号Sveh 234、发动机速度信号Seic 236、第一比较信号COMP1 M4、第二比较信号COMP2 M9、烟尘负载& 252、第三比较信号 COMP3 311、再生完成信号REGC0MP 260来控制再生并生成模式信号MODE 258。模式选择模块192还可以基于诸如PMA温度信号Tpf 254、催化剂温度信号T。AT 256、排气流率信号Fexh 257等的其它信号来控制再生并生成模式信号MODE 258。在314，再生控制模块48关闭旁路阀。这使得空气泵送模式开始。旁路阀可以被完全关闭。旁路阀控制模块194基于模式信号MODE 258生成旁路控制信号BVCONT 262和空气泵使能信号PUMPENABLE 264.在316，空气泵送模块196基于模式信号MODE和泵使能信号PUMPENABLE 264生成空气泵送信号AIRPUMP 266 O生成空气泵送信号AIRPUMP沈6，以激活空气泵46，从而将环境空气喷射到排气系统16中。向排气系统16中泵送空气平衡了发动机14、密耦催化剂和/或排气系统16的其它部件中的热能量，以使PM过滤器和吸附器再生。喷射的空气被发动机14加热且被排气系统部件加热，然后穿过PM过滤器和吸附器。这将PM过滤器和吸附器的温度提高到比再生温度高的温度。然后，PM过滤器和吸附器释放捕获的HC，其被地板下催化剂134氧化。在再生期间，PM过滤器和吸附器的温度保持在至少例如600°C (再生温度)以上。在PM过滤器和吸附器再生期间，地板下催化剂134的温度可以大于或等于起燃温度。任务314可在执行任务316的同时执行。在318，再生控制模块48和/或再生监测模块198确定PM过滤器和吸附器的再生是否完成。再生监测模块198可以基于PM过滤器和吸附器和/或地板下催化剂134的热能量模型使用例如等式1来确定再生是否完成。PM过滤器和吸附器和/或地板下催化剂134的热能量模型是指由PM过滤器和吸附器和/或地板下催化剂134接收的热能量。热能量模型可以包括其它发动机特征、密耦催化剂和/或地板下催化剂特征，例如发动机14的尺寸和体积、密耦催化剂18、PM过滤器和吸附器以及地板下催化剂134。当热能量Energy大于预定的热能量达预定时段时，和/ 或当再生计时器270超过预定的时段时，再生可以完成。再生监测模块198可以基于发动机参数信号ENGPARS 272和/或泵使能信号PUMPENABLE 264生成再生完成信号REGC0MP 260。发动机参数信号ENGPARS 272可以包括等式1的热模型中的参数。在320，再生控制模块48和空气泵送模块196停止在空气泵送模式下运行。空气泵46可以被停用。在322，旁路阀控制模块194将旁路阀的位置调节到部分或完全打开位置。图6和图7的上述任务意味着示例性示例；这些任务可以取决于应用顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间段期间或以不同的顺序执行。上面描述的实施方案减小了当不在冷起动模式下运行和/或再生模式下运行时的排气背压。因为在低PM输出模式期间旁路通过PMA，所以这些实施方案由于再生之间的时间增加而减少了排气系统的再生次数。PM在高或峰值烟尘再生时段期间被捕获。PM过滤器与吸附器集成，且在地板下组件内，从而有助于满足部分零排放车辆(P^V)系统HC和 PM排放要求。本发明的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但是， 本发明的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和以下权利要求书的基础上其他修改对于本领域技术人员来说将变得显而易见。
权利要求
1.一种再生系统，包括第一比较模块，所述第一比较模块执行(i)将吸附器的第一温度与吸附器释放温度进行比较和(ii)将发动机的第二温度与预定温度进行比较中的至少一个，并生成第一比较信号；第二比较模块，所述第二比较模块将所述发动机的颗粒物质输出与预定的输出进行比较，并生成第二比较信号；模式选择模块，所述模式选择模块基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号；以及旁路阀控制模块，所述旁路阀控制模块基于所述模式信号经由旁路阀旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。
2.根据权利要求1所述的再生系统，其中，当所述吸附器的所述第一温度小于所述吸附器释放温度时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
3.根据权利要求2所述的再生系统，其中，当所述吸附器的所述第一温度大于或等于所述吸附器释放温度时，所述旁路阀控制模块关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
4.根据权利要求1所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述第二温度大于所述预定温度时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
5.根据权利要求4所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述第二温度小于或等于所述预定温度时，所述旁路阀控制模块关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
6.根据权利要求1所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述颗粒物质输出小于所述预定的输出时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
7.根据权利要求1所述的再生系统，其中，当所述发动机的所述颗粒物质输出大于或等于所述预定的输出时，所述旁路阀控制模块关闭所述旁路阀，以引导废气通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
8.根据权利要求1所述的再生系统，其中，所述旁路阀控制模块基于所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者的再生旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少 “"者 ο
9.根据权利要求1所述的再生系统，其中，当所述吸附器的所述第一温度小于所述吸附器释放温度；所述发动机的所述第二温度大于所述预定温度；以及所述发动机的所述颗粒物质输出小于所述预定的输出时，所述旁路阀控制模块旁路通过所述PM过滤器和所述吸附器中的所述至少一者。
10.一种操作再生系统的方法，包括基于(i)吸附器的第一温度和吸附器释放温度之间的比较和(ii)发动机的第二温度和预定温度之间的比较中的至少一个，生成第一比较信号；基于所述发动机的颗粒物质输出和预定的输出之间的比较生成第二比较信号；基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号；以及基于所述模式信号旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。
全文摘要
本发明涉及颗粒过滤器和烃吸附器旁路系统。具体地，一种再生系统包括第一比较模块，执行(i)将吸附器的第一温度与吸附器释放温度进行比较和(ii)将发动机的第二温度与预定温度进行比较中的至少一个，并生成第一比较信号。第二比较模块将所述发动机的颗粒物质输出与预定的输出进行比较并生成第二比较信号。模式选择模块基于所述第一比较信号和所述第二比较信号来选择模式并生成模式信号。旁路阀控制模块基于所述模式信号调节旁路阀的位置以旁路通过颗粒物质(PM)过滤器和所述吸附器中的至少一者。
文档编号F01N9/00GK102400748SQ20111027097
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月14日 优先权日2010年9月14日
发明者V. 冈策 E., G. 桑托索 H., J. 小帕拉托尔 M. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司