用于动态控制过滤效率和燃料经济性的系统和方法技术方案

一种后处理系统，包括SCR系统、第一过滤器和设置在第一过滤器的下游的第二过滤器、以及提供了绕过第二过滤器的流动路径的旁路管道。阀可操作地联接到旁路管道，并且可在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，废气流过第二过滤器，在打开位置，废气的至少一部分流过旁路管道。控制器可操作地联接到阀，控制器被配置为基于第一过滤器的第一过滤效率来调节阀，以使从后处理装置排放到环境中的废气具有满足颗粒物质排放标准的颗粒物质数量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于动态控制过滤效率和燃料经济性的系统和方法
本公开总体上涉及用于与内燃(IC)发动机一起使用的后处理系统。背景废气后处理系统用于接收并且处理由IC发动机产生的废气。一般来说，废气后处理系统包括若干个不同的部件中的任意个，以减少存在于废气中的有害排放物的水平。例如，用于柴油驱动IC发动机的某些废气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)系统，该SCR系统包括催化器，催化器被配制为在有氨(NH3)的情况下将NOx(呈一定百分比的NO和NO2)转换成无害的氮气(N2)和水蒸汽(H2O)。后处理系统还可以包括过滤器，例如分流过滤器，过滤器被配置为去除来自废气的颗粒物质(PM)，例如烟灰、尘土、无机颗粒等。日益严格的PM排放标准要求过滤器以高过滤效率去除PM。然而，具有高过滤效率的过滤器对流经后处理系统的废气施加高背压，这可能降低发动机的燃料经济性。概述本文描述的实施例总体上涉及基于产生废气的发动机的运行条件(operatingcondition)来控制后处理系统的运行以获得高过滤效率或高燃料经济性的系统和方法。具体而言，本文所描述的实施例涉及后处理系统，其包括第一过滤器；第二过滤器，其具有的孔隙尺寸小于第一过滤器的孔隙尺寸，第二过滤器定位在第一过滤器的下游，用于提供高过滤效率；以及旁路管道，其用于当满足PM排放标准的同时期望高燃料经济性时，选择性地使废气的流绕过第二过滤器。在一些实施例中，被配置为减少由发动机产生的废气中的成分的后处理系统包括第一过滤器和设置在第一过滤器的下游的第二过滤器。旁路管道将位于第一过滤器的下游且位于第二过滤器的上游的废气流动路径流体地联接到位于第二过滤器的下游的废气流动路径。阀可操作地联接到旁路管道，该阀可在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置废气流过第二过滤器，在打开位置废气的至少一部分流过旁路管道以绕过第二过滤器。控制器可操作地联接到阀，并被配置为确定第一过滤器的第一过滤效率是否大于第一过滤效率阈值或小于或等于第一过滤效率阈值。控制器被配置为控制该阀，使得当第一过滤效率小于或等于第一过滤效率阈值时，相比于当第一过滤效率大于第一过滤效率阈值时，阀被更大程度地关闭，使得当第一过滤效率小于第一过滤效率阈值时，废气的更大部分流过第二过滤器，对阀的控制使得从后处理系统排放到环境中的废气具有低于预定阈值的PM数量。在一些实施例中，被配置为减少由发动机产生的废气中的成分的后处理系统包括第一过滤器，和设置在第一过滤器的下游的第二过滤器。旁路管道将位于第一过滤器的下游且位于第二过滤器的上游的废气流动路径流体地联接到位于第二过滤器的下游的废气流动路径。阀可操作地联接到旁路管道。该阀可在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，废气流过第二过滤器，在打开位置，废气的至少一部分流过旁路管道以绕过第二过滤器。控制器可操作地联接到阀。控制器被配置为确定发动机是在高颗粒物质运行条件下运行或是在低颗粒物质运行条件下运行。控制器被配置为控制该阀，使得在发动机的高颗粒物质运行条件期间，相比于在发动机的低颗粒物质运行条件期间，阀被更大程度地关闭，使得在发动机的高颗粒物质运行条件期间，相比于在发动机的低颗粒物质运行条件期间，废气的更大部分流过第二过滤器，对阀的控制使得从后处理系统排放到环境中的废气具有低于预定阈值的PM数量。在一些实施例中，用于减少由发动机产生的废气中的成分的后处理系统包括第一过滤器和位于第一过滤器的下游的第二过滤器。控制器可操作地联接到第一过滤器和第二过滤器，并被配置为确定第一过滤器在后处理系统的操作期间的第一过滤效率。响应于第一过滤效率等于或大于第一过滤效率阈值，控制器被配置为生成故障代码，指示用户将第二过滤器从后处理系统移除。在一些实施例中，阀包括多个环，这些环包括限定多个第一开口的第一环和限定多个第二开口的第二环。第二环邻接第一环。阀可在关闭位置和打开位置之间移动。在关闭位置，多个第一开口与多个第二开口未对准，以防止流体流过多个第一开口和多个第二开口。在打开位置，第二环相对于第一环旋转，使得多个第一开口与多个第二开口对准，允许流体流过。在一些实施例中，被配置为减少由发动机产生的废气中的成分的后处理系统包括第一过滤器和设置在第一过滤器的下游的第二过滤器。旁路管道流体地联接以下项中的至少一项：将位于第一过滤器的上游的废气流动路径流体地联接到位于第一过滤器和第二过滤器之间的废气流动路径；或者将位于第一过滤器和第二过滤器之间的废气流动路径流体地联接到位于第二过滤器的下游的废气流动路径。阀可操作地联接到旁路管道，该阀可在关闭位置和打开位置之间移动，在关闭位置，废气流过第二过滤器，在打开位置，废气的至少一部分流过旁路管道以绕过第二过滤器。控制器可操作地联接到阀。控制器被配置为确定发动机是在高PM运行条件下运行或是在低PM运行条件下运行。控制器被配置为控制该阀，使得在发动机的高PM运行条件期间，相比于在发动机的低PM运行条件期间，阀被更大程度地关闭，使得在发动机的高PM运行条件期间，相比于在发动机的低PM运行条件期间，废气的更大部分流过第二过滤器，对阀的控制使得从后处理系统排放到环境中的废气具有低于预定阈值的PM数量。应认识到，前述构思和下面更详细讨论的附加的构思(假定这样的构思不相互不一致)的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。特别地，出现在本公开末尾的所要求保护的主题的所有组合被设想为本文所公开的主题的一部分。附图简述根据结合附图进行的下面的描述和所附权利要求，本公开的前述特征和其它特征将变得更充分地明显。应理解，这些附图仅描绘了根据本公开的若干实施方式且因此不应被视为限制本公开的范围，将通过使用附图利用另外的具体说明和细节来描述本公开。图1是根据实施例的后处理系统的示意图。图2是根据实施例的控制后处理系统的过滤效率的示例方法的示意性流程图。图3A是根据另一个实施例的后处理系统的示意性框图。图3B是根据另一个实施例的后处理系统的示意性框图。图4是可被包括在图3A或图3B的后处理系统中的控制电路的实施例的示意性框图。图5是示例性过滤器的过滤器流量限制与过滤效率的曲线图。图6是根据又一实施例的后处理系统的示意图。图7A是根据实施例的后处理系统的一部分的侧视透视图，示出了第一过滤器、第二过滤器和旁路管道；图7B是设置在图7A的后处理系统的旁路管道中的阀的侧视透视图。图8A是图7A的后处理系统的一部分的侧视图，其中阀处于关闭位置，并且图8B示出了处于打开位置的阀。图9是根据又一实施例的后处理系统的示意图。图10是包括第一过滤器和定位在第一过滤器的下游的第二过滤器的后处理系统的总过滤效率的曲线图。图11A-图11B是根据实施例的用于动态控制后处理系统的过滤效率和控制与后处理系统流体地联接的发动机的燃料经济性的方法的示意性流程图。图12是根据实施例的可以用作图3、图4、图6或图9所示控制器的计算设备的示意性框图。在整个下面的详细描述中，对附图进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种后处理系统，其被配置为减少由发动机产生的废气中的成分，所述后处理系统包括：/n第一过滤器；/n第二过滤器，其设置在所述第一过滤器的下游；/n旁路管道，其将位于所述第一过滤器的下游且位于所述第二过滤器的上游的废气流动路径流体地联接到位于所述第二过滤器的下游的废气流动路径；/n阀，其可操作地联接到所述旁路管道，所述阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述废气流过所述第二过滤器，在所述打开位置，所述废气的至少一部分流过所述旁路管道以绕过所述第二过滤器；以及/n控制器，其可操作地联接到所述阀，所述控制器被配置为：/n确定所述第一过滤器的第一过滤效率是否大于第一过滤效率阈值或小于或等于所述第一过滤效率阈值；以及/n控制所述阀，使得当所述第一过滤效率小于或等于所述第一过滤效率阈值时，相比于当所述第一过滤效率大于所述第一过滤效率阈值时，所述阀被更大程度地关闭，使得当所述第一过滤效率小于所述第一过滤效率阈值时，更大部分的所述废气流过所述第二过滤器，对所述阀的所述控制使得从所述后处理系统排放到环境中的所述废气具有低于预定阈值的颗粒物质数量。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种后处理系统，其被配置为减少由发动机产生的废气中的成分，所述后处理系统包括：
第一过滤器；
第二过滤器，其设置在所述第一过滤器的下游；
旁路管道，其将位于所述第一过滤器的下游且位于所述第二过滤器的上游的废气流动路径流体地联接到位于所述第二过滤器的下游的废气流动路径；
阀，其可操作地联接到所述旁路管道，所述阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述废气流过所述第二过滤器，在所述打开位置，所述废气的至少一部分流过所述旁路管道以绕过所述第二过滤器；以及
控制器，其可操作地联接到所述阀，所述控制器被配置为：
确定所述第一过滤器的第一过滤效率是否大于第一过滤效率阈值或小于或等于所述第一过滤效率阈值；以及
控制所述阀，使得当所述第一过滤效率小于或等于所述第一过滤效率阈值时，相比于当所述第一过滤效率大于所述第一过滤效率阈值时，所述阀被更大程度地关闭，使得当所述第一过滤效率小于所述第一过滤效率阈值时，更大部分的所述废气流过所述第二过滤器，对所述阀的所述控制使得从所述后处理系统排放到环境中的所述废气具有低于预定阈值的颗粒物质数量。


2.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述阀最初处于所述关闭位置，在所述关闭位置，所述废气的基本上全部流过所述第二过滤器，并且其中响应于所述第一过滤效率等于或大于第一过滤效率阈值，所述控制器将所述阀移动到所述打开位置，使得与所述第二过滤器相比，更多的所述废气流过所述旁路管道。


3.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，对于小于5000英里的发动机里程，所述第一过滤效率阈值对应于所述第一过滤器上的大约0.1g/L-10g/L的灰尘荷载。


4.根据权利要求1所述的后处理系统，其中，所述控制器还被配置为：
确定跨越所述第一过滤器的第一压降；以及
确定所述废气的流动速率，
其中所述控制器被配置为基于所述第一压降和所述废气的所述流动速率来确定所述第一过滤效率。


5.根据权利要求4所述的后处理系统，其中，所述控制器还被配置为：
确定跨越所述第二过滤器的第二压降；
响应于所述第二压降大于预定压降阈值，增加所述阀的开度，以允许所述废气的至少一部分绕过所述第二过滤器。


6.一种后处理系统，其被配置为减少由发动机产生的废气中的成分，所述后处理系统包括：
第一过滤器；
第二过滤器，其设置在所述第一过滤器的下游；
旁路管道，其将位于所述第一过滤器的下游且位于所述第二过滤器的上游的废气流动路径流体地联接到位于所述第二过滤器的下游的废气流动路径；
阀，其可操作地联接到所述旁路管道，所述阀能够在关闭位置和打开位置之间移动，在所述关闭位置，所述废气流过所述第二过滤器，在所述打开位置，所述废气的至少一部分流过所述旁路管道以绕过所述第二过滤器；以及
控制器，其可操作地联接到所述阀，所述控制器被配置为：
确定所述发动机是在高颗粒物质运行条件下运行或是在低颗粒物质运行条件下运行；
控制所述阀，使得在所述发动机的所述高颗粒物质运行条件期间，相比于在所述发动机的所述低颗粒物质运行条件期间，所述阀被更大程度地关闭，使得在所述发动机的所述高颗粒物质运行条件期间比在所述发动机的所述低颗粒物质运行条件期间，更大部分的所述废气流过所述第二过滤器，对所述阀的所述控制使得从所述后处理系统排放到环境中的所述废气具有低于预定阈值的颗粒物质数量。


7.根据权利要求6所述的后处理系统，其中，所述控制器被配置为：
响应于所述发动机在所述高颗粒物质运行条件下运行，将所述阀打开第一预定量，使得所述阀关闭的程度大于打开的程度，从而使得相比于流过所述旁路管道，更大部分的所述废气流过所述第二过滤器；以及
响应于所述发动机在所述低颗粒物质运行条件下运行，将所述阀打开第二预定量，使得所述阀打开的程度大于关闭的程度，从而使得相比于流过所述第二过滤器，更大部分的所述废气流过所述旁路管道。


8.根据权利要求6所述的后处理系统，其中，所述第二过滤器具有比所述第一过滤器更小的孔隙尺寸，使得所述第二过滤器具有比所述第一过滤器更高的过滤效率。


9.根据权利要求6所述的后处理系统，还包括定位成位于所述第一过滤器的下游且位于所述第二过滤器的上游的选择性催化还原系统。


10.根据权利要求6所述的后处理系统，其中，相对于所述低颗粒物质运行条件，所述高颗粒物质运行条件对应于在所述发动机产生的所述废气中存在较大量的颗粒物质。


11.根据权利要求6所述的后处理系统，其中，所述第二过滤器具有比所述第一过滤器小的直径，并且所述旁路管道位于所述第二过滤器附近。


12.根据权利要求11所述的后处理系统，其中，所述阀位于所述旁路管道的入口处，所述阀包括：
第一环，其限定多个第一开口；和
第二环，其限定多个第二开口，所述第二环邻接所述第一环，
其中在所述关闭位置，所述多个第一开口与所述多个第二开口未对准，使得所述废气流过所述第二过滤器，并且其中所述第二环被配置为相对于所述第一环旋转，以将所述阀移动到所述打开位置，在所述打开位置，所述多个第一开口与所述多个第二开口对准，使得所述废气的至少一部分流过所述多个第一开口和所述多个第二开口进入位于所述第二过滤器附近的所述旁路管道中。

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉君，约翰·K·海谢尔贝赫，苏长胜，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：美国;US