柴油发动机中的排放控制的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及用于内燃机(internal combust1n engines)的排放控制，并且更为具体地涉及用于柴油发动机中的排放控制的方法和系统。
【背景技术】
[0002]柴油发动机用在多种固定应用和移动应用中。例如，柴油发动机通常用在轿车和卡车中。为了符合排放标准，许多柴油发动机利用诸如柴油氧化催化器(DOC)之类的催化器。DOC可通过将碳氢化合物氧化成二氧化碳和水来减少柴油发动机的排放。柴油发动机还可以或者替代地使用一个或多个柴油颗粒过滤器(DPF)以通过将柴油颗粒物质从该发动机的排放气体中移除来减少排放。DPF中累积的颗粒物质可通过称之为再生的过程移除。许多DPF都可经由利用催化器和/或通过使排放系统中的燃料燃烧以将DPF加热至颗粒燃烧温度来通过烧尽累积的颗粒来实现主动再生。柴油发动机可还通过使发动机运行以升高排放温度和/或产生氧化氮NO和NO2 (总起来说为NOx)的排放以使累积的颗粒物质氧化而使DPF被动地再生。再生过于频繁会缩短排放系统的DPF和其它部件的使用寿命并浪费燃料，而再生不够频繁会导致发动机中的燃料使用效率低下。
【发明内容】
[0003]在本发明示例性的非限制性实施方式中，一种柴油发动机排放系统可构造有从柴油发动机接收第一排放气体的柴油氧化催化器和从该柴油氧化催化器接收第二排放气体的柴油颗粒过滤器。第一传感器可确定第一排放气体数据并将这种数据传送至控制器，而第二传感器可确定第二排放气体数据并将这种数据传送至该控制器。该控制器可基于第一排放气体数据和第二排放气体数据对未测量的排放气体数据进行估计，并确定何时启动用于该柴油颗粒过滤器的再生循环。
[0004]在本发明另一示例性的非限制性实施方式中，公开了一种用于在柴油氧化催化器处从柴油发动机接收第一排放气体、并在柴油颗粒过滤器处从该柴油氧化催化器接收第二排放气体的方法。第一排放气体数据可在第一传感器处确定并被传送至控制器，而第二排放气体数据可在第二传感器处确定并被传送至该控制器。该控制器可基于第一排放气体数据和第二排放气体数据对未测量的排放气体数据进行估计，并基于该未测量的排放气体数据确定何时启动用于该柴油颗粒过滤器的再生循环。
[0005]在本发明另一示例性的非限制性实施方式中，一种发动机可包括产生第一排放气体的柴油内燃部件。柴油氧化催化器可从该柴油内燃部件接收第一排放气体，并且柴油颗粒过滤器可从该柴油氧化催化器接收第二排放气体。第一传感器可确定第一排放气体数据并将这种数据传送至控制器，而第二传感器可确定第二排放气体数据并将这种数据传送至该控制器。该控制器可基于第一排放气体数据和第二排放气体数据对未测量的排放气体数据进行估计，并确定何时启动用于该柴油颗粒过滤器的再生循环。
[0006]当结合附图进行阅读时，前述概要以及下列详细说明将得到更好的理解。出于描述所要求保护的主题的目的，附图中示出了描绘出多个实施方式的示例；然而，本发明并不限于所公开的具体系统和方法。
【附图说明】
[0007]在参考附图阅读下列详细说明时，本发明的这些和其它特征、方面、和优点将得到更好地理解，其中:
[0008]图1是非限制性的示例性柴油发动机和排放系统的方框图。
[0009]图2是示出了一种实施非限制性的示例性柴油发动机和排放系统的方法的流程图。
[0010]图3是表现出通用计算机系统的示例性方框图，在该通用计算机系统中，可结合本说明书中所公开的方法和系统的多个方面。
【具体实施方式】
[0011]图1示出了示例性系统100，该示例性系统100包括可根据实施方式来实施的柴油发动机110和排放系统111。注意，整个系统100还可称之为“发动机”。如所示的系统100是将被用于说明本说明书中所公开的原理的简化的方框图，并且因此并不被解释成阐述了本说明书中所公开的任何实施方式所要求的任何物理要求或具体构造。本说明书中所述的所有部件、装置、系统、和方法可以用任何形状、形式、或类型的多种部件实施，并且能够实施所公开的实施方式的任一这种部件的任一组合均被设想成处于本公开的范围内。
[0012]柴油发动机110可以是利用柴油燃料运转的任一类型的内燃机或者是包括利用柴油燃料运转并产生排放气体的内燃部件的任何装置、部件、或系统。排放系统111可包括DOC 120和DPF 130。柴油发动机110可通过排放系统111沿由排放流101指示的方向排放气体，即将气体从柴油发动机110排放到DOC 120中、并从DOC 120中排放到DPF 130中，直到最终从DPF 130排放气体。DOC 120和DPF 130中的每一个均可将接收到的排放气体转换成被转换的排放气体，如在本说明书中所述。
[0013]发动机控制单元115可对柴油发动机110和柴油发动机110的任何部件进行控制。发动机控制单元115可还对燃料喷射部件150(如在本说明书中更为详细地讨论的那样)和/或燃料喷射部件150的致动器进行控制，以便控制燃料喷射到排放系统111中以用于再生DPF 130。发动机控制单元115可还从燃料喷射部件150接收数据，该燃料喷射部件150可包括传感器或使其能够检测和报告诸如燃料流率/流量(fuel flow rate)、排放流率/流量(exhaust flow rate)、排放气体组分浓度、温度、和压力数据之类的数据的任何其它部件。在一些实施方式中，燃料喷射部件150可通过与构造在排放系统111中的热电偶、压差(delta pressure)传感器、和/或其它类型的传感器通信或以其它方式与它们协力运转来获得或确定这种数据。作为选择，发动机控制单元115可通过直接利用构造在排放系统111中的热电偶、压差传感器、和/或其它类型的传感器运转、或者通过利用可提供或确定这种数据的任何其它手段来获得或确定用于排放系统111或被引导到该排放系统的排放气体的排放流率/流量、排放气体组分浓度、温度、和压力数据。发动机控制单元115可确定、获取、或以其它方式获得诸如用于排放系统111或被引导到该处的排放气体的流率/流量、排放气体组分浓度、温度、和压力数据之类的数据，并可将这种数据传送或以其它方式提供至控制器180或其部件(在下文中更为详细地讨论)。所有的这种部件均被设想成处于本发明公开的范围内。
[0014]在实施方式中，柴油发动机110将气体排放到DOC 120中。在该实施方式中，DOC120可以是柴油氧化催化子系统。DOC 120可包含诸如钯和铂之类的物质，并可将碳氢化合物和一氧化碳氧化成二氧化碳和水。通过柴油发动机110排放到DOC 120中的气体可包括可从DOC 120排放到DPF130中的颗粒物质。
[0015]DPF 130可以是可将颗粒从自DOC 120排放的排放气体中移除的、能够被再生的任何类型的柴油颗粒过滤器或其任一组合，这些柴油颗粒过滤器包括堇青石壁流过滤器(cordierite wall flow filter)、碳化娃壁流过滤器(silicon carbide wall flowfilter)、陶瓷纤维过滤器、和金属纤维流通过滤器(metal fiber flow through filter)。DPF 130可移除从DOC 120排放的颗粒物质中的任何部分或全部。
[0016]柴油燃料燃烧的副产品包括诸如累积在DPF 130中的灰渣之类的颗粒物质，从而增大了过滤器前的压力。为了使DPF 130返回至原始的或改良的运转性能，可使用再生过程或再生循环。再生可以是被动的或主动的。在主动再生实施方式中，燃料喷射部件150可将柴油喷射到排放系统111中，该柴油可被点燃以将高热量引入到排放系统111中，该高热量随后使颗粒物质燃烧以烧尽捕获在DPF 130中的颗粒物质。在一些这种实施方式中，可与通过燃料喷射部件150喷射的柴油燃料一起引入附加的燃料添加型催化器(addit1nalfuel borne catalyst)以降低烧尽颗粒物质所需的温度。燃料喷射部件150