[发明专利]使用灰分补偿再生管理的排气系统

说明书

本发明涉及一种使用灰分补偿再生管理的排气系统，包括：排气通道，其可连接到发动机；微粒过滤器，其布置在排气通道中；传感器，其被配置为生成指示由烟尘和灰分累积导致的跨微粒过滤器的总压差的信号；负载致动器，其被配置为选择性地调整发动机上的负载；以及控制模块，其以电子方式连接到负载致动器和传感器。所述控制模块：确定指示由烟尘累积导致的总压差量的补偿压差；基于所述补偿压差确定所述微粒过滤器的烟尘负载；基于所述烟尘负载使所述负载致动器启动第一发动机负载增加；跟踪自启动所述第一发动机负载增加以来经过的时间；以及当经过的时间大于经过时间限制且烟尘负载大于目标烟尘负载时，使所述负载致动器启动后续发动机负载增加。

技术领域

本公开涉及一种排气系统，更具体地说，涉及一种使用再生管理过程的排气系统。

背景技术

发动机(包括柴油发动机、汽油发动机、气体燃料动力发动机和所属技术领域中已知的其它发动机)排出空气污染物的复杂混合物。这些空气污染物可以包括诸如氮氧化物之类的气体化合物，以及被称为微粒物质或烟尘的固体物料。通常使用被称为微粒过滤器的设备从发动机排气流中移除微粒物质。微粒过滤器通常包括多孔过滤介质，其捕获微粒物质并且允许其它排气继续流过。在一段时间之后，微粒过滤器变得被微粒物质堵塞，必须移除微粒物质以便微粒过滤器继续正常运行。从微粒过滤器中移除微粒物质的过程被称为再生。微粒过滤器再生方法通常包括以下步骤：检测微粒过滤器何时达到最大容量，将排气温度人为提高到足够高的温度以便燃烧微粒物质，并且保持该温度直至烧掉足够数量的微粒物质。

用于检测微粒过滤器何时达到最大容量的已知方法包括使用不同输入计算微粒过滤器的微粒负载，这些输入包括跨微粒过滤器的压差、微粒过滤器温度、在不同油门凹口(throttle notch)设置上花费的时间、在闲置上花费的时间，以及自上一次再生以来的时间。此外，获得并且保持再生温度的已知方法包括在预定时间段内增大油门凹口设置。但是，这些方法可能并非最佳。

在2013年2月21日公布的Gallagher等人的美国专利公开2013/0046424(“’424公开”)中披露一种人为提高经过过滤器的排气的温度的示例性排气系统。具体地说，’424公开披露一种具有柴油发动机的机车，所述柴油发动机连接到包括微粒过滤器的排气系统。机车控制器与发动机、油门和构成控制器(consist controller)通信。机车控制器从不同发动机传感器接收信号以便确定何时使微粒过滤器再生。机车控制器和构成控制器在构成中的机车之间调整负载分配，以便产生较高的排气温度以有助于再生。在每个机车中调整油门凹口设置，以便有助于特定机车的微粒过滤器的再生。基于传感器数据或者在经过某一时间量(例如30分钟)之后，确定再生完成。

尽管’424公开的系统可以充分地使排气微粒过滤器再生，但可能仍然不太理想。具体地说，所述系统可能没有在再生之前和/或期间考虑柴油发动机和排气系统的能够提高再生过程的效率的重要操作条件。具体地说，所述系统可能没有独立于微粒过滤器中的烟尘含量而考虑灰分含量，这可能导致不准确的再生触发和/或终止。此外，在再生过程中，可能并未有效地管理油门凹口设置以便提高效率并降低对微粒过滤器的损坏。

公开的排气系统解决了上面讨论的问题和/或现有技术的其它问题中的一个或多个。

发明内容