[发明专利]基于电加热颗粒过滤器区的燃料后喷系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年2月18日提交的美国临时申请NO.61/153,457的受益权。通过引用在本文中引入以上申请的公开内容。

技术领域

本发明涉及内燃发动机的发动机控制系统，更具体地涉及颗粒过滤器再生系统。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本公开相关的背景信息，有可能并不构成现有技术。

发动机，例如柴油发动机，产生颗粒物质(PM)，其通过例如壁流PM过滤器的PM过滤器从排气中滤出。PM过滤器布置在发动机的排气系统中。PM过滤器减少燃烧期间产生的PM的排放。

随着时间的流逝，PM过滤器会变满。在再生期间，PM可在PM过滤器内燃烧。再生可涉及将PM过滤器加热到PM的燃烧温度。存在多种执行再生的方法，包括修改发动机管理、利用燃料燃烧器、利用催化氧化器来借助燃料后喷提高排气温度、利用电阻加热线圈以及/或者利用微波能量。电阻加热线圈通常布置成与PM过滤器接触以允许通过传导和对流进行加热。

可利用排气加热技术或利用电加热技术进行再生。排气加热技术是指例如通过燃料后喷加热排气。在发动机的燃烧循环期间，空气/燃料混合物被压缩并在发动机的气缸内被点燃。为了稳健性并利于再生，可在燃烧循环期间并在空气/燃料混合物点燃之后将燃料喷射到气缸内或者喷射到排气流中。此外或可替代地可将燃料喷射到排气流中或排气系统中。当在点火期间或点火之后以及/或者燃烧循环的排气冲程期间或之后被引入时，称为后喷(PI)燃料的喷射燃料与排气混合并被布置在排气系统中的氧化催化剂氧化。由催化剂中的氧化反应释放的热使排气系统升温，这利于PM过滤器中颗粒的点燃。

电加热技术是指电加热进入PM过滤器的排气。可在PM过滤器的上游布置一个或多个电线圈，并可启用所述线圈以加热排气。这提供PM的快速加热及起燃。

利用燃料的PM削减系统倾向于降低燃料经济性。例如，很多基于燃料的PM削减系统会使燃料经济性下降5％。为了提高燃料经济性，利用电加热PM削减系统。当电加热PM削减系统与基于燃料的PM削减系统结合使用时，在PM过滤器内会产生膨胀力和压缩力。该膨胀力和压缩力是由例如PM过滤器的电加热区与非电加热区之间的温差引起的。膨胀力和压缩力在PM过滤器上产生应力，这可引起例如PM过滤器的堇青石基板破裂。

发明内容

在一个实施例中，提供一种包括具有多个区的颗粒物质(PM)过滤器的系统。电加热器包括与所述区中的相应区相关联的加热器部段。所述电加热器布置在PM过滤器的上游并靠近该PM过滤器。燃料后喷系统将燃料喷射到发动机的气缸和排气系统中的至少一个内。控制模块选择所述区中的一个区，基于所述区中的该选定区调节燃料后喷，并利用所述加热器部段中的相应加热器部段加热所述区中的该选定区。

因此，根据本发明，提供一种系统，该系统包括：颗粒物质，即PM过滤器，其包括多个区；电加热器，其包括与所述多个区的相应区相关联的多个加热器部段，其中所述电加热器布置在所述PM过滤器的上游并靠近该PM过滤器；燃料后喷系统，其将燃料喷射到发动机的气缸和排气系统中的至少一个内；以及控制模块，其选择所述多个区中的一个，基于所述多个区中的该选定区调节燃料后喷，并利用所述多个加热器部段中的相应加热器部段电加热所述多个区中的该选定区。

优选地，所述控制模块在启用与所述多个区中的第一区相关联的第一加热器部段时设定第一燃料后喷水平，并在启用与所述多个区中的第二区相关联的第二加热器部段时设定第二燃料后喷水平。

优选地，所述第一燃料后喷水平与比所述第二燃料后喷水平喷射更多的后喷燃料相关。

优选地，与所述多个区中的第二区相比，所述多个区中的第一区更靠近所述PM过滤器的周边；并且其中在不启用所述多个区中的第二区时启用所述多个区中的第一区。

优选地，所述多个区中的第一区为环形，所述多个区中的第二区为圆形。

优选地，所述多个区中的第一区至少部分地环绕所述多个区中的第二区。

优选地，所述控制模块在电加热所述多个区中的第一区时利用所述燃料后喷系统将排气温度提高至第一预定水平；其中所述控制模块在电加热所述多个区中的第二区时利用所述燃料后喷系统将排气温度提高至第二预定水平；并且其中所述第一预定水平大于所述第二预定水平。

优选地，与所述多个区中的第二区相比，所述多个区中的第一区更靠近所述PM过滤器的周边。

优选地，所述控制模块在相同时期内电加热所述多个区中与所述PM过滤器的中心相距不同距离的区。