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

本申请涉及用于动态控制过滤效率和燃料经济性的系统和方法。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。质数量。质数量。

【技术实现步骤摘要】
用于动态控制过滤效率和燃料经济性的系统和方法
[0001]本申请是申请日为2018年9月28日，申请号为201880098216.2，专利技术名称为“用于动态控制过滤效率和燃料经济性的系统和方法”的申请的分案申请。


[0002]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。

技术介绍

[0003]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NO
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(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。

技术实现思路

[0004]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(operating condition)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。
[0005]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。
[0006]在一些实施例中，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。
[0007]在一些实施例中，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
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10g/L的灰尘荷载。
[0008]在一些实施例中，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。
[0009]在一些实施例中，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。
[0010]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。
[0011]在一些实施例中，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。
[0012]在一些实施例中，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。
[0013]在一些实施例中，所述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。
[0014]在一些实施例中，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。
[0015]在一些实施例中，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周围。
[0016]在一些实施例中，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周围的所述旁路管道中。
[0017]在一些实施例中，所述旁路管道限定成穿过所述第二过滤器，并且所述阀设置在所述第二过滤器内的所述旁路管道中。
[0018]在一些实施例中，所述控制器还被配置为：确定所述废气的温度；以及响应于所述废气的所述温度高于预定温度阈值，关闭所述阀以迫使热废气流过所述第二过滤器，用于使所述第二过滤器再生。
[0019]在一些实施例中，所述后处理系统还包括：氧化催化器，其设置在所述第一过滤器的上游；和碳氢化合物引入组件，其被配置为将碳氢化合物引入所述氧化催化器中，其中所述控制器还被配置为指示所述碳氢化合物引入组件将碳氢化合物引入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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，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周围的所述旁路管道中。2.根据权利要求1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。3.根据权利要求1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。4.根据权利要求1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。5.根据权利要求1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。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的后处理系统，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周围。
7.根据权利要求1
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5中任一项所述的后处理系统，其中，所述旁路管道限定成穿过所述第二过滤器，并且所述阀设置在所述第二过滤器内的所述旁路管道中。8.根据权利要求1
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5中任一项所述的后处理系统，其中，所述控制器还被配置为：确定所述废气的温度；以及响应于所述废气的所述温度高于预定温度阈值，关闭所述阀以迫使热废气流过所述第二过滤器，用于使所述第二过滤器再生。9.根据权利要求8所述的后处理系统，还包括：氧化催化器，其设置在所述第一过滤器的上游；和碳氢化合物引入组件，其被配置为将碳氢化合物引入所述氧化催化器中，其中所述控制器还被配置为指示所述碳氢化合物引入组件将碳氢化合物引入到所述氧化催化器中，以将所述废气的所述温度升高到所述预定温度阈值以上。10.一种后处理系统，用于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；以及控制器，其可操作地联接到所述第一过滤器和所述第二过滤器，所述控制器被配置为：在所述后处理系统运行期间，确定所述第一过滤器的第一过滤效率；以及响应于第一过滤效率等于或大于第一过滤效率阈值，生成故障代码，指示用户将所述第二过滤器从所述后处理系统移除。11.根据权利要求10所述的后处理系统，还包括第二过滤器压力传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉君，约翰，
申请(专利权)人：康明斯排放处理公司，
类型：发明
国别省市：