[发明专利]控制颗粒过滤器操作的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§120要求2010年8月30日提交的美国专利申请系列号第12/871,474号的优先权权益，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。

技术领域

本发明总体上涉及控制颗粒过滤器操作的方法，例如控制颗粒过滤器操作从而将过滤器逸出颗粒数(filter particle number slip)保持在低于预定阈值的方法。

背景

环境方面的问题促使全世界很多地方的人们履行对内燃机和其他燃烧系统的排放要求。人们使用催化转化器除去废气中包含的许多污染物;但是，人们经常需要使用过滤器除去微粒物质，例如灰和烟炱。例如，人们经常在发动机后处理系统中使用壁流式微粒过滤器从废气除去微粒。

这些微粒过滤器可以用蜂窝状基材制造，包括用内部多孔壁分隔的平行的流动通道或孔道。例如，可以选择性地(如以棋盘格图案形式)堵塞流动通道的入口端和出口端，从而迫使废气一进入基材就通过内部多孔壁。所述多孔壁保留从其流过的废气中的一部分颗粒。多孔壁的微粒俘获可以分两个不同的阶段进行:首先，在多孔壁内部俘获(称为深床过滤)，然后在流动通道的多孔壁上俘获(称为饼床过滤)。以这种方式，已发现壁流式过滤器能从废气中有效去除颗粒，如灰和烟炱，在大部分过滤器操作过程中提供相对高的过滤效率(例如，在开始饼床过滤时提供接近100％的过滤效率)。因此，颗粒物(PM)排放标准通常能满足相对高的发动机-排出PM水平，该水平能启动颗粒过滤器中饼床过滤的早发(early onset)。

根据发动机校准和发动机后处理系统中使用的组件类型，颗粒过滤器可以在宽的发动机-排出NOx与发动机-排出PM之比(NOx/PM)范围内运行。例如，相对低至中等的NOx/PM比使得过滤器中饼床过滤早发，而相对高的NOx/PM比可以使得过滤器中饼床过滤延迟发生或者甚至不发生饼床过滤。例如，高NOx/PM比通常伴随高的废气温度，这又容易在过滤器中产生高的被动再生速率(即与烟炱累积速率相比)。这种条件可能导致流动通道壁上不均匀的烟炱分布，从而将过滤器操作限制为部分(或全部)过滤器体积中的深床过滤。因此，当颗粒过滤器在高NOx/PM比下操作时，基于过滤器颗粒数(PN)的过滤效率可能受损，从而增加从过滤器逸出的颗粒数(即，由于过滤器内缺少饼床过滤，可能增加未被过滤器俘获并因此排出的颗粒数)。

为满足日益严格的排放要求，例如同时规范PM质量和PM数，因此希望提供一种控制颗粒过滤器操作的方法，从而将从过滤器中逸出的颗粒数保持在低于预定阈值。

发明内容

本发明可以解决上述一个或多个问题，并且/或者能够展现上文所述的一种或多种合乎需要的特征。借助以下描述，其他的特征和/或优点将变得显而易见。

根据本发明的各种示例性实施方式，一种控制废气后处理系统中颗粒过滤器操作的方法可以包括使用基于质量的烟炱负载估计方案计算颗粒负载速率与过滤器再生速率之比，以及将所述颗粒负载速率与过滤器再生速率之比与预定阈值进行比较。所述方法还可以包括对所述颗粒过滤器的操作条件进行控制，从而将所述颗粒负载速率与过滤器再生速率之比保持在高于所述预定阈值的数值。

根据本发明的各种其它示例性实施方式，一种控制废气后处理系统中颗粒过滤器操作的方法可以包括测量所述颗粒过滤器上的压降，以及将所述测量的压降与估计的最小压降进行比较。所述方法还可以包括对所述颗粒过滤器的操作条件进行控制，从而将所述测量的压降保持在高于所述估计的最小压降的数值，其中所述估计的最小压降是与所述颗粒过滤器的最小烟炱负载量对应的压降，所述最小烟炱负载量基本上沿着所述颗粒过滤器的整个长度保持烟炱饼层。

其它的目的和优点将部分在随后的描述中陈述，部分由该描述可明显看出，或可通过实施本发明而了解到。借助所附权利要求及其等同形式中特别指出的要素和组合，将会认识和实现这些目的和优点。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不对权利要求书构成限制。

附图简要说明

可单独通过以下详述或通过以下详述和附图一起理解本发明。所含附图有助于进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图显示了本发明的一个或多个示例性的实施方式，与描述一起用来解释某些原理和操作。

图1是显示机动车辆中示例性废气后处理系统的示意图；