再生輔助校準的制作方法

專利名稱：再生輔助校準的制作方法
技術領域：
本發明涉及發動機排氣后處理系統，且更具體地涉及柴油機顆粒過濾器的再生。
背景技術：
后處理系統可以包括必須再生并且可能由于硫化而失效的柴油機顆粒過濾器。歐洲專利申請08160276. 5公開了ー種改變發動機負載和速度以使排氣的溫度高于極限溫度的發動機控制系統。

發明內容
在一方面，本發明提供了一種動カ系統，該動カ系統包括產生排氣的發動機、將燃料噴射到發動機中的燃料系統、處理排氣的后處理系統、以及控制器。后處理系統包括使來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化劑、捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器、以及提供顆粒過濾器中煙粒的量的指示的傳感器。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，控制器增 大發動機燃料噴射壓力。 在另一方面,公開了ー種動カ系統，該動カ系統包括產生排氣的發動機、處理排氣的后處理系統、以及控制器。后處理系統包括使來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化齊U、捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器、以及提供顆粒過濾器中煙粒的量的指示的傳感器。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，控制器改變動力系統的操作參數，以使排氣中的NOx/煙粒的比率上升到大于35/1。在又一方面，公開了ー種方法，該方法通過至少部分地増大發動機燃料噴射壓力來使發動機所產生的排氣中的NOx/煙粒的比率臨時上升到大于35/1。本發明的其它特征和方面將通過下文的描述和附圖而顯而易見。


圖I是動力系統的圖解視圖。圖2是在第一操作模式和第二操作模式期間柴油機顆粒過濾器中的煙粒載荷的曲線表示。圖3是啟用第二操作模式的發動機速度-轉矩圖和邊界速度-轉矩曲線。圖4是用于第二操作模式下的策略的框圖。圖5是柴油機顆粒過濾器中的煙粒載荷的曲線表示，示出了延遲時段和過渡時段。圖6是柴油機顆粒過濾器中的煙粒載荷的曲線表示，示出了延遲時段和過渡時段。圖7是柴油機顆粒過濾器中超過閾值的煙粒載荷并且示出了發動機響應的曲線。圖8是在碳氫化合物去除校準(calibration)期間柴油機顆粒過濾器中的碳氫化合物水平的曲線表示。
圖9是在硫探測程序期間溫度分布和煙粒載荷分布的曲線表示。
具體實施例方式如圖I所示，動カ系統I包括發動機10和多個其它系統。這些系統包括燃料系統
20、進氣系統30、排氣系統40、后處理系統50、排氣再循環(EGR)系統60和電氣系統70。動カ系統I可以包括其它未示出的特征結構，諸如冷卻系統、周邊設備、傳動系構件等。發動機10形成用于動カ系統I的動力。發動機10包括氣缸體11、氣缸12和活塞13。活塞13在氣缸12內往復移動以驅動曲軸。發動機10可以是任何類型的發動機(內燃、氣體、柴油、氣態燃料、天然氣、丙烷等)，可以具有任何尺寸，帶有任何數量的氣缸，并且采用任何構造(“V”型、直列、徑向等)。發動機10可以用于驅動任何機器或其它裝置，包括公路卡車或車輛、越野卡車或機器、土方設備、發電機、航天應用、機車應用、海洋應用、泵、靜止設備、或其它發動機驅動的應用。 燃料系統20將燃料21輸送到發動機10。燃料系統20包括燃料箱22、燃料管23、燃料泵24、燃料過濾器25、燃料軌道26和燃料噴射器27。燃料箱22容納燃料21，并且燃料管23將燃料21從燃料箱22輸送到燃料軌道26。燃料泵24從燃料箱22吸取燃料21并將燃料21傳送到燃料軌道26。在一些實施例中，多于ー個燃料泵24可以與具有比上游燃料泵24高的壓カ容量的下游燃料泵24聯用。燃料21還可以經過ー個或多個燃料過濾器25以清潔燃料21。燃料21經由燃料軌道26來到燃料噴射器27，并且燃料21經由對應的燃料噴射器27被輸送到各氣缸12中。燃料噴射器27可以包括螺線管或壓電閥以輸送噴射物。通過燃料泵24的操作來對燃料軌道26進行加壓。燃料泵24可以包括控制燃料泵24的壓縮比的旋轉斜盤28。旋轉斜盤28的變化或燃料泵24的操作的其它變化可以用于改變燃料軌道26中的燃料21的壓カ并因此改變發動機燃料噴射壓力。上文將燃料系統20描述為共軌(common rail)燃料系統，但其它實施例可以適合于其它燃料系統，諸如整體式噴射器系統。進氣系統30將新鮮進氣31輸送到發動機10。進氣系統30包括空氣管32、空氣濾清器33、壓縮機34、進氣冷卻器35、進氣門36、進氣加熱器37和進氣歧管38。新鮮進氣31經空氣管32被吸入并進入氣缸12。新鮮空氣31首先經空氣濾清器33被吸取，然后由壓縮機34壓縮，且接下來由進氣冷卻器35冷卻。新鮮空氣31然后可以經過進氣門36和進氣加熱器37。新鮮空氣31然后經由進氣歧管38被輸送到發動機10。與各氣缸12相關的發動機進氣門可以用于將空氣輸送到氣缸12以用于燃燒。排氣系統40將未處理排氣41從發動機10傳送到后處理系統50。排氣系統40包括排氣歧管42、渦輪增壓器43和反壓閥44。反壓閥44可以包括對排氣施加的任何可控約束，包括智能發動機制動。渦輪增壓器43包括壓縮機34、渦輪45、渦輪增壓器軸46和廢氣門47。渦輪45經由渦輪增壓器軸46旋轉地連接到壓縮機34。廢氣門47包括廢氣門通路48和廢氣門閥49。廢氣門通路48使渦輪45的上游與下游相連，并且廢氣門閥49配置在廢氣門通路48內。在一些實施例中，可以不需要或者不包括廢氣門47。在一些實施例中，渦輪增壓器43可以包括不對稱渦輪45和可以用于驅動EGR的単獨的排氣歧管42。在其它實施例中，渦輪增壓器43可以包括可變幾何形狀渦輪45和可以用于驅動EGR的単獨的排氣歧管42。ー些實施例還可以包括串聯或并聯的ー個或多個附加渦輪增壓器43。反壓閥44位于渦輪45下游和后處理系統50上游。在其它實施例中，反壓閥44可以位于后處理系統50中，排氣歧管42中，或發動機10下游的其它部位。未處理排氣41經由發動機排氣門從發動機10排出并經排氣歧管42被傳送到渦輪45。熱的未處理排氣41驅動渦輪45，渦輪45驅動壓縮機34，并壓縮新鮮進氣31。當廢氣門閥49打開時，廢氣門通路48允許未處理排氣41繞開渦輪45。廢氣門通路48被控制成調節渦輪增壓器43增壓，并且廢氣門閥49可以構造成一旦達到臨界增壓壓カ便打開。后處理系統50接收未處理排氣41并將其提純以產生被傳送到大氣的清潔排氣51。后處理系統50包括排氣管52、柴油氧化催化劑(DOC) 53和柴油機顆粒過濾器(DPF)54，該柴油機顆粒過濾器54可以是催化DPF54。DOC 53和DPF 54可以被收容在如圖所示的單個罐55或單獨的罐中。后處理溫度代表罐55內部的DOC 53和DPF 54的溫度。后處理系統50中還可以包括消音器。
DOC 53將ー氧化氮(NO)氧化成ニ氧化氮(N02)。DOC 53在基底上包括催化劑或貴金屬涂層。基底可以具有蜂巣或其它長形通道結構或其它高表面積結構。基底可以由堇青石或另ー種合適的陶瓷或金屬制成。貴金屬涂層可以主要由鉬組成，不過可以使用其它催化涂層。在一個實施例中，DOC 53可以在每平方英寸DOC 200至600個孔格上具有介于10與50克/立方英尺的貴金屬載荷。雖然可以使用鈀涂層，但可以不需要鈀涂層，因為它通常用于在500攝氏度之上的溫度穩定性。DOC還可以包括修補基面(washcoat)涂層以幫助保持貴金屬涂層并提供另外的反應位置。修補基面可以基于氧化鋁(AL2O3),或者基于另一種合適的材料。不同類型的DOC構造成用于帶有不同的DPF 54再生策略的不同類型的后處理系統。這些不同的DPF 54再生策略可以包括低溫、定量給料和上游加熱。當前的后處理系統50的DOC 53的特征可以體現為低溫后處理系統DOC 53，因為DPF 54在比較低的溫度下被動地再生。這些低溫DOC需要高貴金屬載荷來實現所需的N02生產水平，但可以不需要用于熱穩定性的鈀。定量給料DOC需要高貴金屬載荷來形成所需的放熱反應量。這些定量給料DOC還可能由于可能包含的溫度而需要用于熱穩定性的鈀。這些定量給料DOC的總貴金屬載荷可以類似于上述低溫DOC的貴金屬載荷。上游加熱DOC用于諸如加熱器或燃燒器的熱源位于DPF 54上游以提供用于DPF54再生的熱的后處理系統。這些上游加熱DOC不需要高貴金屬載荷，因為熱來自另ー個來源。然而，這些上游加熱DOC可能由于可能包含的較高溫度而需要用于熱穩定性的鈀。這些系統中通常需要大于500攝氏度的后處理溫度。這些上游加熱DOC可以在每平方英寸DOC 200至400個孔格上具有介于5與25克/立方英尺的貴金屬載荷。由于較低的貴金屬載荷，上游加熱DOC可以比低溫或定量給料DOC更廉價。DPF 54收集顆粒物質(PM)或煙粒。DPF 54還可以包括催化劑或貴金屬以及修補基面，以幫助DOC 53將NO氧化成ニ氧化氮(N02)。DPF54的催化劑涂覆在帶有蜂窩結構或其它長形通道或薄壁結構的基底上。DPF 54基底可以比DOC 53基底更加多孔并且每隔ー個通道可以被堵塞，其中一半通道在入口端被堵塞，且一半通道在出口端被堵塞。這種増大的孔隙率和堵塞的通道促進了排氣的壁流。壁流使得煙粒被過濾并收集在DPF 54中。類似于D0C，不同類型的DPF構造成用于帶有不同的DPF 54再生策略的不同類型的后處理系統。例如，上游加熱后處理系統可以不需要帶有任何催化劑或僅比較少的催化劑的DPF，因為需要較少的被動再生。后處理系統50的變型是可能的。例如，DOC 53可以擴大、減小或消除DPF 54上的任何催化劑需求。DPF 54也可以擴大并且增加涂覆的催化劑的量以消除對DOC 53的需求。催化劑的類型也可以改變。也可以向燃料供給源添加催化劑。后處理系統50還可以包括選擇性催化還原(SCR)系統以將NO和N02還原成N2。SCR系統可以包括SCR催化劑和還原劑系統，以向SCR催化劑中增加還原劑供給。EGR系統60將未處理排氣41傳送到進氣系統30，其中未處理排氣41與新鮮空氣31混合而形成混合空氣61。混合空氣61然后被輸送到發動機10。由于未處理排氣41已經被發動機10燃燒，所以它包含較少的氧并且比新鮮空氣31更加有惰性。因此，混合空氣61由發動機10燃燒生成了較少熱量，這抑制了 NOx的形成。EGR系統60包括EGR分支62、EGR管63、EGR冷卻器64、EGR閥65、簧片閥66、EGR導入ロ 67和ー個或多個EGR混合器68。EGR分支62流體連接到排氣歧管42和EGR管63。在其它實施例中，EGR分支62可以與單個或單組氣缸隔離。在再其它實施例中，EGR分支62可以進一歩位于下游，可以在后處理系統50之后或其中。EGR系統60還可以適合于位于氣缸內。EGR冷卻器64在EGR分支62下游配置在EGR管63中。在一些實施例中，EGR冷卻器64和進氣冷卻器35可以合并。一些實施例也可以不包括簧片閥66。EGR閥65在EGR冷卻器64下游配置在EGR管63中。簧片閥66在EGR閥65下游配置在EGR管63中。在其它實施例中，EGR閥65和/或簧片閥66可以配置在EGR冷卻器64上游。EGR導入ロ 67在簧片閥66下游與EGR管63流體連接。EGR混合器68延伸到進氣管32中，以將未處理排氣41導入新鮮空氣31中并與新鮮空氣混合，從而形成混合空氣61。在一些實施例中，可以不需要或者不包括簧片閥66和EGR混合器68。電氣系統70從動カ系統I傳感器接收數據,處理該數據,并控制動カ系統I中的多個構件的操作。電器系統70包括控制器71、線束72和多個傳感器。控制器71可以體現為電子控制模塊(ECM)或能夠接收、處理和傳送所需數據的另ー個處理器。控制器71還可以體現為協同工作的多個單元。控制器71可以與比當前實施例中所示多或少的構件通信和/或控制所述構件。控制器71構造或編程為接收數據并控制如文中所述的動カ系統I的構件。傳感器全部經由線束72連接到控制器71。在其它實施例中，可以使用無線通信代替線束72。傳感器可以包括煙粒載荷傳感器73、后處理入口溫度傳感器74、進氣溫度傳感器75、大氣壓傳感器76、軌道燃料溫度傳感器77、軌道燃料壓カ傳感器78、EGR氣體溫度傳感器79、EGR閥入口壓カ傳感器80、EGR閥出ロ壓カ傳感器81、進氣歧管溫度傳感器82、進氣歧管壓カ傳感器83和發動機速度傳感器84。還可以包括EGR閥位置傳感器，或者可以基于已知的命令信號來確定EGR閥位置。煙粒載荷傳感器73提供了 DPF 54中的煙粒載荷的指示。煙粒載荷傳感器73提供與DPF 54的每單位體積的質量或數量相對應的讀數。可以將煙粒載荷表達為DPF 54的最大可接受的煙粒載荷的百分比。可以將DPF54的最大可接受煙粒載荷確定為DPF 54中熱事件的可能性變得高于任意極限或臨界量的載荷。因此，煙粒載荷百分比可能大于100%，但這是不希望的。可能需要針對可以通過大氣壓傳感器76確定的不同海抜或大氣壓來修正煙粒載荷值。還可能需要針對DPF 54中隨時積聚粉塵來修正煙粒載荷值。這種修正可以使用估計粉塵量的模型或傳感器來完成。煙粒載荷傳感器73的精度和響應度越高，可以分配的100%煙粒載荷值就越精確。在一個實施例中，煙粒載荷傳感器73可以體現為射頻(RF)傳感器。
這種RF傳感器可以使射頻通過DPF 54并測量衰減頻率作為DPF 54中顆粒載荷的指示。煙粒載荷傳感器73還可以測量DPF 54內部或涉及DPF 54的其它方面作為煙粒載荷的指示。例如，煙粒載荷傳感器73可以測量跨DPF 54的壓差或溫差。煙粒載荷傳感器73還可以體現為隨間預測顆粒載荷的計算機脈譜圖、模型或算法。后處理入ロ溫度傳感器74測量進入后處理系統50的未處理排氣41的溫度。可以經由后處理入口溫度傳感器74來確定后處理溫度。還可以采用其它方式來確定后處理溫度。例如，可以從發動機圖、紅外線溫度傳感器、位于上游或下游的溫度傳感器、或壓カ傳感器來確定或推測后處理溫度。進氣溫度傳感器75測量進入進氣系統30的新鮮空氣31的環境溫度。大氣壓傳感器76測量動カ系統I環境的大氣壓作為海拔指示。軌道燃料溫度傳感器77和軌道燃料壓カ傳感器78測量燃料軌道26內部的溫度和壓力，該壓カ是發動機燃料噴射壓力。EGR氣體溫度傳感器79測量與新鮮空氣31混合的未處理排氣41的溫度。EGR閥入口壓カ傳感器80和EGR閥出口壓カ傳感器81測量EGR閥65的任一側的壓力。進氣歧管溫度傳感器82和進氣歧管壓カ傳感器83測量進氣歧管38內部的溫度和壓力。發動機速度傳感器84可以通過測量凸輪軸、曲軸或其它發動機10構件的速度來測量發動機10的速度。線束72還連接到反壓閥44、廢氣門閥49、燃料泵24、發動機10、燃料噴射器27、EGR閥65、進氣門36和進氣加熱器37。控制器71控制反壓閥44、廢氣門閥49、燃料泵24、發動機10、燃料噴射器27、EGR閥65、進氣門36和進氣加熱器37。發動機10產生的煙粒被DPF 54收集。煙粒的主要成分是碳(C)。未處理排氣41中包含的NO在其經過DOC時轉化為N02。N02接下來與被捕集在DPF 54中的碳相接觸。來自DOC 53的N02和被捕集在DPF54中的碳然后反應而產生CO2和NO，從而燃燒煙粒。如果DPF被催化，則NO可以再次轉化為N02，以實現進ー步的煙粒氧化。在后處理點燃溫度之上，上述反應可以在足以至少燃燒被捕集的煙粒或使DPF 54連續再生的速度發生。后處理點燃溫度可以是大約230攝氏度。在其它實施例中，后處理點燃溫度可以介于大約200攝氏度與260攝氏度之間。隨著后處理溫度上升到點燃溫度之上，上述反應的速度提高并且DPF 54更快地再生。在這些條件下的再生可以稱為低溫再生。圖2、圖3和圖5-8是動カ系統操作條件的曲線圖。應理解，所提出的值旨在說明本發明的方面且不一定代表預期或經歷的數據集。如圖2所示，在一些發動機10工作或負載循環或環境下，后處理溫度在充足的時間足夠高以使DPF 54連續再生。然而，圖2還示出了在ー些負載循環或環境下，后處理溫度可能不足，并且DPF中的煙粒載荷可能達到再生活化煙粒閾值103。為了應對達到再生活化煙粒閾值103的狀況，發動機10包括在第一操作模式101或第二操作模式102下操作的控制系統100。也可以稱為再生輔助校準的第二操作模式102形成有助于產生DPF 54再生的動カ系統I條件。在大多數發動機10工作或負載循環或環境下并且當DPF 54在再生活化煙粒閾值103以下時，控制系統100在也可以稱為標準校準的第一操作模式101下操作發動機10。將第二操作模式102描述為供低溫后處理系統使用，但也可以與定量給料或上游加熱后處理系統聯用以輔助再生。圖3示出了發動機速度與發動機轉矩的關系曲線圖。該曲線圖包括峰值額定速度-轉矩曲線104和臨界或邊界速度-轉矩曲線105。邊界速度-轉矩曲線105可 以與在正常操作條件下引起高于DOC的點燃溫度的后處理溫度以實現DPF 54的連續再生 的發動機10狀態相關。在一個實施例中，該點燃溫度可以是大約230攝氏度。在其它實施例中，速度-轉矩曲線105可以與其它后處理溫度閾值相關。邊界速度-轉矩曲線105的形狀可以根據動カ系統I和其安裝而變化。發動機10速度由發動機速度傳感器84確定。根據發動機10速度和燃料21的噴射量來計算發動機10轉矩。可以通過由發動機速度和轉矩值構成的圖來確定邊界速度-轉矩曲線105下方的區域。如果發動機10速度-轉矩在邊界速度-轉矩曲線105之上，則禁用第二操作模式102并且僅采用第一操作模式101。如果DPF 54達到再生活化煙粒閾值103并且發動機10速度和轉矩在邊界速度-轉矩曲線105之下，則控制系統100在第二操作模式102下操作發動機10。一旦達到再生失活煙粒閾值106，控制系統100便再次啟用第一操作模式101。在下降到再生失活煙粒閾值106之下后，第二操作模式102不會被再啟用直到再次達到再生活化煙粒閾值103。判斷再生活化煙粒閾值103和再生失活煙粒閾值106的確立，以盡可能避免使用第二操作模式102。在一些實施例中，再生活化煙粒閾值103可以是大約90%。在其它實施例中，再生活化煙粒閾值103可以介于70%與100%之間、85%與95%之間、大于80%或大于90%。在一些實施例中，再生失活煙粒閾值106可以是大約80%，在其它實施例中，再生失活煙粒閾值106可以介于65%與85%之間、大于70%、或大于80%。如果當發送機10處于第二操作模式102下時發動機10速度和轉矩上升到邊界速度-轉矩曲線105之上，則可以中斷第二操作模式102，并啟用第一操作模式101。如果在這種中斷后發動機速度和轉矩再次下降到邊界速度-轉矩曲線105之下并且煙粒載荷在再生失活煙粒閾值106之上，則啟用第二操作模式102。一旦發動機10停止工作，任何與第二操作模式102是否啟用或是否已發生中斷有關的歷史記錄就可能消失或者可能被保存以繼續第二操作模式102的操作，就像未發生過中斷一祥。歷史記錄也可以配置成在發動機10停止工作之后的預定或臨界時間量之后消失。圖4中示出了第二操作模式102。第二操作模式102采用ー組再生策略200來形成發動機結果(outcome)205。發動機結果205包括較高的排氣溫度和較高的NOx/煙粒比。這樣，控制系統100實現了用于完成DPF 54的再生的目標NOx/煙粒比107和目標再生溫度108，如圖2所示。目標NOx/煙粒比107引起可以縮短第二操作模式102所需的時間量的加速低溫連續再生。在第一操作模式101期間，發動機10所產生的NOx/煙粒比可以大于每克煙粒20克NOx。在第二操作模式102期間，發動機10所產生的目標NOx/煙粒比107可以上升為大于每克煙粒35克NOx。在其它實施例中，在第二操作模式102期間，目標NOx/煙粒比107可以大于每克煙粒45克NOx。在再其它實施例中，在第二操作模式102期間，目標NOx/煙粒比107可以大于每克煙粒50克NOx。在第二操作模式102期間，目標NOx/煙粒比107也可以介于每克煙粒45到55克NOx之間。在一些實施例中，發動機10所產生的目標NOx/煙粒比107可以是每克煙粒大約50克NOx。在第二操作模式102期間，目標再生溫度108高于點燃溫度并且可以在200與400攝氏度之間的范圍內。在其它實施例中，在第二操作模式102期間，目標再生溫度108大于230攝氏度。如上所述，DOC將NO轉化成N02并且N02與DPF 54中的碳發生反應而形成CO2和 NO。第二操作模式102增大了未處理排氣41中的NOx/煙粒比，從而可獲得更多的N02來與煙粒發生反應，從而以更快的速度形成CO2和NO。如上所述，第二操作模式102也必須提高未處理排氣41的溫度以使后處理溫度上升到點燃溫度之上，從而實現這些反應。第二操作模式102還減小了未處理排氣41中的煙粒量，使得較少的碳將被捕集并且DPF中的總煙粒載荷將更快地減小。為了實現結果205，第二操作模式102采用改變發動機的操作參數的多個再生策略200。這些再生策略200可以包括反壓閥策略210、EGR策略220、燃料噴射正時策略230、燃料噴射模式策略240、燃料壓カ策略250和進氣加熱器策略260。雖然每個個別的策略可能以不同方式影響NOx、溫度和煙粒，但它們全部協同工作以提高后處理溫度和未處理排氣41的NOx/煙粒比。文中所述的再生策略的類型部分在一定程度上與降低的燃料效率、增加的發動機10噪音、減慢的瞬時響應和増加的成本和復雜性相關。然而，本發明的動カ系統I和控制系統100使這些擔憂最小化。在大部分操作條件下，很少需要或使用第二操作模式102。第二操作模式102以及再生策略200的使用實際上還減少了其它DPF再生系統所需的另外的硬件(加熱器、燃燒器、計量器等)。一起使用多個再生策略200還可以幫助使NOx/煙粒比和溫度最大化，以輔助再生或者實現DPF 54的加速再生并縮短利用或需要第二操作模式102的時長。雖然第二操作模式102可以引起煙粒量的増加，但它也更多地増加了 NOx的量，從而引起較高的NOx/煙粒比。可選擇地，第二操作模式102可以減少NOx并減少煙粒，從而同樣引起較高的NOx/煙粒比。高NOx/煙粒比還降低了溫度并且減少了在DPF 54的再生所需的溫度的時間，這減小了 DPF 54上的熱應カ并且減少了 DPF 54的任何老化或失活。DPF 54的老化可以包括催化劑的燒結，這可能根據時間和溫度而堵塞通道并降低性能。第二操作模式102將DPF 54的煙粒載荷降低到再生失活煙粒閾值106之下所需的時間可以在大約20分鐘與60分鐘之間的范圍內。所需的時間主要根據還影響后處理溫度的各種條件而變化，并且可以比所述的時間長或短。影響第二操作模式102將DPF 54的煙粒載荷降低到再生失活煙粒閾值106之下所需的時間的條件可以包括環境空氣溫度、寄生載荷水平、低發動機怠速、排氣管52長度、進氣系統30的設計和尺寸確定、渦輪增壓器43配置、隔熱、發動機機艙尺寸、以及許多其它因素。反壓閥策略210包括關閉反壓閥44。關閉反壓閥44增大了排氣系統40中的壓力，從而使調速器增加噴射到發動機10中的燃料21的量以維持發動機10速度。所噴射的燃料21的増加可以引起燃料效率降低，但它還引起未處理排氣41和后處理溫度升高。反壓閥44的關閉量取決于發動機10速度。反壓閥44以實現所需的后處理溫度同時避免發動機10失速的量關閉。在低速下，反壓閥可以最大關閉98%，而在較高的速度下，反壓閥44可以最大僅關閉60%。反壓閥44關閉的百分比是阻塞的排氣管的截面積與在反壓閥44完全打開時排氣管的截面積的百分比。反壓閥關閉的百分比可以基于所使用的特定閥設計而變化。在低速下，與在未關閉時介于3與7kPa之間的壓差相比，反壓閥44的關閉可以導致介于150與300kPa之間的進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差。在高速下，與在未關閉時介于40與50kPa之間的壓差相比，反壓閥44的關閉可以導致進氣歧管38與排氣歧管 42之間介于50與IOOkPa之間的壓差。以上列舉的壓差范圍可以基于渦輪增壓器43尺寸而變化并匹配其它動カ系統I的改變。反壓閥44的關閉可以慢速完成以在緩慢的受控速度下建立排氣歧管42中的壓力。反壓閥44關閉的量和上述對應的壓差可以主要取決于多種因素，包括渦輪增壓器43類型/尺寸確定/匹配、進氣歧管38尺寸、排氣歧管42尺寸、EGR管63尺寸、后處理系統50的反壓、以及許多其它因素。反壓閥44的操作由進氣歧管38與排氣歧管42之間測定或確定的壓差控制。進氣歧管38中的壓カ由進氣歧管壓カ傳感器83確定。排氣歧管42中的壓カ由EGR閥入口壓カ傳感器80確定。如下文所述，EGR閥65在第二操作模式102期間關閉，因此在EGR閥進ロ壓力傳感器80處的壓力將與排氣歧管42中的壓カ相同。在一個可選擇實施例中，排氣歧管42中的壓カ可以由排氣歧管42中增設的壓カ傳感器確定。如果在ー個可選擇的實施例中EGR閥未完全關閉或者不包括或改變EGR系統60，則可能需要在排氣歧管42中增設壓カ傳感器。反壓閥44的操作也可以受后處理溫度控制。然而，進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差可能更敏感。使用后處理溫度來控制反壓閥44的操作可能需要等待溫度由于壓差而上升。如果基于進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差的控制未引起超過DOC 53的點燃溫度的后處理溫度，則可以使用基于后處理溫度的控制。盡管實現了進氣歧管38與排氣歧管42之間的目標壓差但也無法達到期望的后處理溫度可能是低溫環境條件或后處理系統50遠遠安裝在下游的結果。在這些狀況下，可以基于后處理溫度來控制反壓閥44并使其以比大于進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差所要求的百分比關閉。然而，在ー個實施例中，不允許進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差超過最大值(例如300kPa)。如果基于進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差的控制引起后處理溫度超過預定或臨界后處理最大溫度(例如400攝氏度)，則也可以使用基于后處理溫度的控制。超過后處理最高溫度可能導致DOC 53和/或DPF 54損壞，如上所述。在這些狀況下，可以基于后處理溫度來控制反壓閥44并使其以比大于進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差所要求的百分比打開。超過后處理最高溫度也可引起向操作員發出警告。反壓閥44的操作也可以受排氣歧管42中的絕對壓カ控制。然而，利用進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差可以降低應對海拔對絕對壓カ的影響的需求。如果反壓閥44無法關閉或者對命令作出響應，則可以修改第二操作模式102，以或多或少地使用其它再生策略200和/或使發動機10減速。為了保持反壓閥44正常工作并在可能苛刻的環境中測試其操作，可以執行反壓閥44的運動。這些運動可以定期(例如每30分鐘)完成。運動程度可以取決于排氣質量流速，其中在較低的排氣質量流速下完成較大的運動，而在較高的排氣質量流速下完成較小的運動。可以根據發動機10速度、傳感器、輸出、或另ー個動カ系統I狀態來確定排氣質量流速。較大的運動為反壓閥44操作和測試提供了更多益處，而在較高速度下可能需要較小的運動，以減少在測試期間對發動機10性能的影響。反壓閥44的運動還可以被限制為僅在低發動機10速度下發生，其中對性能沖擊的擔憂較小。 另外的策略或反壓閥策略210的替代策略可以是進氣門策略。進氣門36或反壓閥44中的一者或兩者可以稱為用于輔助DPF 54的再生的再生閥。在一個實施例中，進氣門36的關閉減少了供給到發動機10的新鮮進氣31的量并且增加了抽吸損失，這使溫度升高。反壓閥策略210可以比進氣門策略更有效，因為反壓閥策略210并未降低歧管壓力，因此更加不易失敗。在一些實施例中，動カ系統I中可以不需要或者不包括進氣門36。EGR閥策略220包括在第二操作模式102期間或者在反壓閥44至少部分關閉時關閉EGR閥65。然而，EGR閥65可以在反壓閥44至少部分關閉時無需始終關閉，尤其是在使用反壓閥44來對其它后處理裝置如SCR系統或DOC 53進行熱管理的情況下。關閉EGR系統60増加了所產生的NOx的量。關閉EGR系統60還防止了在反壓閥44部分關閉時通過EGR系統60的高流量水平。這種流動可能導致混合空氣61中未處理排氣41與新鮮空氣31的不平衡并且可能降低反壓閥策略210的效力。在一些實施例中，反壓閥44將保持完全打開或者以大于在發生EGR閥65無法關閉的情況下的程度打開。EGR閥策略220在不帶EGR系統的動力系統中可以消除，或者在具有缸內EGR系統的動力系統中可以進行修改。燃料噴射正時策略230包括提前或延遲主要射流的正吋。是提前還是延遲燃料噴射正時部分取決于在第二操作模式102啟用前對于當前發動機10速度和轉矩而言在第一操作模式101下當前燃料噴射正時如何。改變燃料噴射正時的沖擊可以主要取決于燃燒動態，燃燒動態可以受活塞和活塞頭幾何形狀、燃料噴霧模式、空/燃比、或其它因素影響。姑且不論這些不確定性，提前的燃料噴射正時可以與減少的煙粒和増加的NOx相關，而延遲的燃料噴射正時可以與升高的溫度、増加的煙粒和減少的NOx相關。由于這些相沖突的利益，是提前還是延遲燃料噴射正時取決于第二操作模式102中的其它再生策略200在一定的發動機10速度和轉矩下可以對溫度、NOx和煙粒產生的影響。例如，在邊界速度-轉矩曲線105下方的高發動機10速度和轉矩下，可以通過其它策略容易地獲得高于點燃溫度的后處理溫度，因此提前燃料噴射正時以減少煙粒。相比之下，在邊界速度-轉矩曲線105下方的低發動機10速度和轉矩下，可能難以通過其它策略獲得高于點燃溫度的后處理溫度，因此延遲燃料噴射正時以輔助升高后處理溫度。燃料噴射模式策略240包括通過燃料噴射器27増加燃料噴射。在一個實施例中，燃料噴射模式策略240可以增加早期先導噴射(在活塞13上死點位置前10至40度)、封閉聯接先導噴射(在活塞13上止點位置前5至20度)、封閉聯接噴射(在活塞13上死點位置后5至30度)、或延遲噴射(在活塞13上死點位置后10至40度)。其它實施例可以包括各種各樣可選擇的燃料噴射模式。這些噴射中的每ー者都具有可以有益于實現DPF 54的再生的不同影響，尤其是當與其它再生策略200聯合吋。與燃料噴射正時策略230相似，使用早期先導噴射、延遲后噴射還是兩者將取決于發動機10速度和轉矩以及其它再生策略200實現DPF 54的再生所需的溫度、NOx和煙粒水平的能力。延遲后噴射的増加可以與降低煙粒和升高溫度相關，因此可能常常是燃料噴射模式策略240的一部分。燃料壓カ策略250包括升高燃料軌道26中的燃料壓カ，以升高發動機燃料噴射壓力。升高的燃料噴射壓力可以升高噪音水平，而且還可以增加NOx并且降低煙粒。較高的燃料噴射壓力改善了燃燒室中的燃料21的霧化，這可以導致NOx的增加。升高的燃料 壓カ還可以降低溫度，但可以使用其它再生策略200來補償這種影響并升高溫度。第二操作模式102期間的燃料噴射壓力可以比第一操作模式101期間的燃料噴射壓カ大I. 5倍、2倍或2. 5倍。此外，燃料噴射壓力可以在第二操作模式102期間沿斜率逐漸上升。在一個實施例中，與第一操作模式101期間介于30與40MPa之間相比，第二操作模式102期間的燃料噴射壓力可以介于60與70MPa之間。進氣加熱器策略260包括啟用進氣加熱器37。啟用進氣加熱器37增加了發動機10的寄生載荷并且加熱了輸送到燃燒氣缸12的進氣。這兩種效果引起較高的排氣溫度并且輔助再生。在一些實施例中，可能不需要或者不包括進氣加熱器37。然而，在低發動機10怠速下，向進氣加熱器37和發動機10或機器的其它電氣元件提供電カ的交流發電機可能無法提供足夠的動力，因此，需要一種僅在一定程度并在需要時啟用進氣加熱器37的策略。因此，進氣加熱器37可以由閉環控制系統基于進氣溫度和燃料消耗而啟用。進氣溫度和燃料消耗用于預測在定量使用進氣加熱器37的情況下得到的未處理排氣41的溫度。然后僅在實現所需的未處理排氣41溫度所需的程度啟用進氣加熱器37。進氣溫度可以由進氣歧管溫度傳感器82確定。可以基于發動機10負載或速度-轉矩來修正燃料消耗值，因為空氣流量和燃燒熱量將發生變化并對未處理排氣41溫度有影響。在可選擇的實施例中，可以不需要進氣加熱器策略260和進氣加熱器37。進氣加熱器策略260和進氣加熱器37可以僅在環境溫度非常低(例如低于負25攝氏度)時或者在頻繁地在低發動機10怠速或負載下運行的場合下需要。在其它可選擇的實施例中，在第二操作模式102期間，發動機10空轉速度也可以升高。發動機100空轉速度在預定或臨界環境溫度以下(例如0攝氏度以下)的環境中也可以升高。環境的環境溫度可以由新鮮空氣進氣溫度傳感器75確定。在其它實施例中，可以不包括新鮮進氣溫度傳感器75并且環境溫度可以在發動機10升溫前由其它溫度傳感器在發動機10起動時確定。其它可選擇的實施例也可以包括在發動機10上使用ー個或多個寄生負載作為第ニ操作模式102的一部分。可以通過啟用水泵、空氣調節器、液壓泵、發電機、風扇、加熱系統、壓縮機、光或任何其它從發動機10吸能的系統來增加發動機10的負載。如果采用SCR系統，則可以在提速時和/或在啟用第二操作模式102期間增加還原劑供給，以應對第二操作模式102產生的高NOx水平。為了進ー步說明控制系統100的方面，圖5、圖6和圖7包括作為時間的函數的圖3的邊界速度-轉矩曲線105。為了簡単，圖5、圖6和圖7將邊界速度-轉矩曲線105顯示為平坦線并且還包括相對于邊界速度-轉矩曲線105表示發動機10的速度和轉矩的線。這樣，圖5、圖6和圖7示出了發動機10的速度和轉矩何時高于和低于邊界速度-轉矩曲線105的時間。圖5示出了控制系統100還可以包括延遲時段109。延遲時段109是盡管煙粒載荷高于再生活化煙粒閾值103并且發動機10的速度和轉矩下降到邊界速度-轉矩曲線105之下第二操作模式102也被啟用前的延遲。因此，在延遲時段109期間，第一操作模式101 起作用。第二操作模式102的啟用可能對響應性和性能有負面影響。因此，當發動機10速度和轉矩有可能升高時，可能需要避免啟用第二操作模式102。發動機10速度和轉矩的升高通常緊隨發動機10速度和轉矩下降之后。例如，操作員和機器常常在完成任務之后在啟動另ー個動作或換擋之前暫停。如圖5所示，延遲時段109可以用于由發動機10通過在這種停頓期間保持其處于第一操作模式101中而改善瞬時響應。因此，延遲時段109有助于減小發動機10速度和轉矩將在第二操作模式102被啟用后不久由于這些停頓而回到邊界速度-轉矩曲線105之上的可能性。一旦發動機10速度和轉矩回到邊界速度-轉矩曲線105之上，延遲時段109便結束。延遲時段109還在大于零的預定或臨界時間量之后結束。在一個實施例中，延遲時段109可以是大約30秒。在其它實施例中，延遲時段109可以介于0與50秒之間、大于10秒、或小于50秒。延遲時段的長度可以基于所經歷的エ況來確立，因此可能大幅變化。圖6還示出了延遲時段109的長度也可以基于煙粒載荷的水平而改變。當發動機10下降到邊界速度-轉矩曲線105之下吋，圖6中的煙粒載荷比圖5中高。由于較高的煙粒載荷，對DPF 54的再生給予比提供響應性更多的優先，以便可以使發動機10速度和轉矩升高。因此，縮短了延遲時段109的長度。延遲時段109的長度可以根據煙粒載荷而按比例縮短。在一個實施例中，延遲時段109可以縮短到煙粒載荷増大超過再生活化煙粒閾值10310%之后的大約3秒。在其它實施例中，延遲時段109可以縮短到煙粒載荷増加超過再生活化煙粒閾值103的10%之后I到30秒之間、I到7秒之間、大于3秒、小于3秒、或零秒。還可以基于機器工作狀態、機器檔位、發動機10惰轉、或操作員有無來改變延遲時段109的長度。延遲時段109可以適用于全部再生策略200或者可以僅適用于所采用的再生策略200的一部分。在一個實施例中，延遲時段109可以僅適用于反壓閥策略210。控制系統100的一些實施例也可以不包括延遲時段109或者可以包括變化的延遲時段109。圖5還示出了控制系統100可以包括過渡時段110。過渡時段110可以在第二操作模式102結束時増加，以平穩過渡回到第一操作模式101。也可以在其它發動機10校準或操作模式變化的間隔增加過渡時段110。在過渡時段110期間，再生策略200從第二操作模式102緩慢變回到第一操作模式101。這種緩慢變化可以提示操作員在變化期間注意到的噪音、振動和/或性能的變化。在一個實施例中，過渡時段110可以適用于反壓閥策略210。在第二操作模式102期間，反壓閥44部分關閉。立即打開反壓閥44可能由于壓カ快速釋放而導致負載噪音和可能的振動。因此，在過渡時段110期間，反壓閥44可以緩慢打開，以緩慢釋放壓力。這種緩慢的壓カ釋放可以減少否則在發動機10回到第一操作模式101時會經歷的噪音和振動。雖然反壓閥44運動的速度可能大幅變化，但在ー個示例中，在過渡時段110期間，反壓閥44可以在4到5秒之間的時間內實現完全運動。在其它實施例中，反壓閥44可以在I到10秒之間、3到6秒之間、大于5秒、大于2秒、或大于I秒內實現完全運動。反壓閥44移動的速度可以根據所包括的反壓、空氣質量流量、以及可接受的壓カ釋放的速度而變化。
如圖6所示，由于過渡時段110可能減慢發動機10的瞬時響應，可能不會始終允許這種過渡時段110和反壓閥44的緩慢移動。如果對發動機10施加負載，從而發動機10速度和轉矩超過邊界速度-轉矩曲線105并結束第二操作模式102，則在回到第一操作模式101前可以不包括或者僅包括有限的過渡時段110。這種狀況下，反壓閥44將盡可能快或者比在過渡時段110期間更快地打開。在沒有過渡時段110的情況下，反壓閥44可以在不到I秒的時間內實現完全運動。在一個實施例中，當不包括過渡時段110時，反壓閥44可以在150毫秒內實現其90%的完全運動。這種快速打開可以導致排氣系統40中的快速減壓或壓カ釋放。這種快速壓カ釋放可以導致一定的噪音和可能的振動，但可以大部分被升高的發動機10速度和轉矩掩蓋。在其它實施例中，在發動機10速度和轉矩高速變化期間，可以抑制過渡時段110的使用。如圖7所示，如果DPF 54中的煙粒載荷上升到再生活化煙粒閾值103之上，則可以采取另外的糾正動作。各種原因可以導致發生這種情況，包括極低的環境溫度、高海抜、DOC 53或DPF 54的硫失活(下文更詳細地描述)、發動機10故障、或意料之外的應用安裝構造。如果煙粒載荷達到高于再生活化煙粒閾值103的緩和減速煙粒閾值111，則可以對操作員發出警告并且發動機10處于減少的煙粒校準112。不論發動機10是在邊界速度-轉矩曲線105之上還是之下，都可以使用減少的煙粒校準112。在一些實施例中，降低量的煙粒閾值111可以是大約100%。在其它實施例中，降低量的煙粒閾值111可以介于80%與110%之間、95%與105%之間、大于90%、或大于100%o減少的煙粒校準112減小了發動機10產生的煙粒量，以盡量減小DPF54中的煙粒載荷。減少的煙粒校準112可以不使用全部在第二操作模式102中使用的再生策略200。在一個實施例中，減少的煙粒校準112比第一操作模式101所要求更多地關閉EGR閥65，以實現減小的EGR流量。減小的EGR流量可以提高燃燒效率并減少煙粒。然而，第一操作模式101的其它方面可以不通過減少的煙粒校準112改變。減少的煙粒校準112還可以包括發動機10的緩和減速113。在緩和減速113期間提供給發動機的燃料量可以根據特定發動機(10)和特定安裝或應用而變化。發動機10的緩和減速113可以包括大約85%提供給發動機10的通常燃料量。在其它實施例中，發動機10的緩和減速113可以包括大約50%與95%之間、70%與90%之間、或小于95%提供給發動機10的通常燃料量。所使用的緩和減速113的程度也可以隨著煙粒載荷増大而按比例增大。緩和減速113期間的這種減小的燃料量也可以降低發動機10速度并幫助發動機10速度和轉矩移動到邊界速度-轉矩曲線105下方(視負載而定)。如果發動機10速度-轉矩確實在邊界速度-轉矩曲線105之下，則可以使用第二操作模式102。如果煙粒載荷達到高于緩和減速煙粒閾值111的完全減速煙粒閾值114，則可以再次對操作員發出警告并且發動機10處于完全減速115。可以使用也可以不使用上述減少的煙粒校準112。不論發動機10是在邊界速度-轉矩曲線105之上還是之下，都可以使用完全減速115。在一些實施例中，完全減速煙粒閾值114可以是大約120%。在其它實施例中，完全減速煙粒閾值114可以介于90%與140%之間、115%與125%之間、大于100%、或大于 I20%o
完全減速115可以包括大約50%提供給發動機10的通常燃料量。在其它實施例中，發動機10的完全減速115可以包括大約20%與80%之間、40%與60%之間、或小于70%提供給發動機10的通常燃料量。與緩和減速113相似，完全減速115可以降低發動機10速度并且幫助發動機10速度和轉矩移動到邊界速度-轉矩曲線105下方(視負載而定)。如果發動機10速度和轉矩確實處于邊界速度-轉矩曲線105之下，則可以使用第二操作模式102。如果煙粒載荷達到高于完全減速煙粒閾值114的停機煙粒閾值116，則可能發生發動機停機事件117。在一些實施例中，停機煙粒閾值116可以是大約140%。在其它實施例中，停機煙粒閾值116可以介于110%與160%之間、125%與155%之間、大于110%、或大于140% o如果比預定或臨界值或者比預期更頻繁地使用第二操作模式102，則操作員也可以接收警告和/或發動機10可以減速。在特定后處理溫度之下，可以不校準煙粒載荷傳感器73。如果發動機10在該后處理溫度之下運轉延長的時間段，則控制系統100可以臨時修改第一操作模式101，以升高后處理溫度，從而從煙粒載荷傳感器73獲得讀數。如果煙粒載荷傳感器73失效，則可以假設DPF 54的煙粒載荷始終高于再生活化煙粒閾值103并低于緩和減速煙粒閾值111。在某些實施例中，在發動機10起動后的發動機10升溫期間，可以禁用第二操作模式102。第二操作模式102可以在起動后被禁用預定或臨界時間量或者直到在起動后達到預定或臨界的冷卻液溫度或油溫。在發動機10起動后并且在發動機10升溫前，燃燒品質通常不良。啟用第二操作模式102可能使燃燒品質進ー步惡化。圖8示出了控制系統100還可以包括碳氫化合物去除校準118。并且已知發動機10排氣包含也可以在催化劑的點燃溫度之下的溫度下被收集在后處理系統50中的碳氫化合物(HC)。大部分碳氫化合物經過DOC 53和DPF 54，但ー些碳氫化合物可以被收集或存儲在催化劑上。如果允許積累，則當發動機10速度和轉矩升高并且出現高排氣流量時碳氫化合物將形成白色煙霧。在碳氫化合物去除溫度119之上，可以從后處理系統50去除碳氫化合物。在該碳氫化合物去除溫度119之上，碳氫化合物反應而形成ニ氧化碳(CO2)和水(H2OX碳氫化合物去除溫度119可以是大約180攝氏度。由于當啟用第二操作模式102時達到遠高于碳氫化合物去除溫度119的溫度，所以當啟用第二操作模式102時將去除碳氫化合物。碳氫化合物還將在發動機10速度和轉矩使后處理溫度超過碳氫化合物去除溫度119的任何時間被去除。然而，有時，后處理溫度長時間未超過碳氫化合物去除溫度119并且發動機10未產生足夠的煙粒以在DPF 54中形成足以觸發第二操作模式102的煙粒載荷。如果發動機10長時間在低怠速或者在低負載下運行，則可能出現這種情況。這時，可以使用碳氫化合物去除校準118。碳氫化合物去除校準118可以類似于第二操作模式102。然而，碳氫化合物去除校準118不需要達到與第二操作模式102 —樣高的溫度或者獲得DPF 54再生所需的NOx/煙粒水平。因此，碳氫化合物去除校準118可以采用較少的策略和/或可以以低于第二操作模式102的程度采用這些策略。 例如，碳氫化合物去除校準118可以僅包括比第二操作模式102所需低0%到70%之間的進氣歧管38與排氣歧管42之間的壓差。控制系統100還可以包括用于探測硫失活的硫探測程序300。可以通過使用低硫或超低硫燃料21來防止或減少硫失活。硫探測程序300探測何時已發生硫失活并因此可以提供未使用低硫燃料的指示。如圖9中所示，硫探測程序300包括發動機10在再生前校準301下運轉，接著在硫去除校準302下運轉，接著在再生后校準303下運轉。再生前校準301和再生后校準303基本上可以體現為與第二操作模式102相同的再生策略200。在一個實施例中，再生前校準301和/或再生后校準303與第二操作模式102相同。硫去除校準302或硫去除校準302的變型也可以獨立于硫探測程序300単獨用于硫去除。硫探測程序300也可以使用不同于再生策略200的策略。例如，可以通過影響其它發動機10運轉參數、燃燒燃料的燃燒器、電加熱器、碳氫化合物計量和其它技術來實現硫探測程序300中的期望后處理溫度。煙粒載荷傳感器73在該硫探測程序300期間測量煙粒，且控制器71判斷DOC 53和DPF 54是否已硫失活。硫失活影響DOC 53和DPF 54的性能。燃料21中的硫在燃燒期間形成S02。DOC 53和DPF 54上的催化劑使SO2氧化而形成存儲在貴金屬催化劑上的S03。硫還可以存儲在修補基面上。存儲在DOC 53和DPF 54上的硫掩蓋了反應位置，降低了催化反應的效率并由此減少了 N02的產生。減少的N02的產生降低了煙粒燃燒的速度。由于煙粒燃燒的這種降低的速度，DPF 54可能開始無法在邊界速度-轉矩曲線105之上再生。因此，更頻繁地需要第二操作模式102。硫失活還可以使第二操作模式102變得無效。可以使用大于300攝氏度的后處理溫度來恢復反應位置并驅使硫離開DOC 53和DPF 54。如果頻繁使用第二操作模式102或者DPF 54無法再生，則可以使用硫探測程序300來判斷誘因是否為燃料中的硫而不是動カ系統I中的另ー種故障。這些故障可以包括失活的DOC 53或DPF 54或將導致第二操作模式102無效的另ー個動カ系統I構件的故障。圖9示出了在硫探測程序300期間的溫度分布。為了啟動硫探測程序，DPF 54需要一定程度的煙粒載荷。該煙粒載荷的程度可以大于80%。在其它實施例中，可能需要大于90%的煙粒載荷。操作員或維修技術人員可以啟動硫探測程序300，并且硫探測程序300可以作為維修程序的一部分來完成。在其它實施例中，硫探測程序300可以自動完成。硫探測程序300開始于再生前校準301。在再生前校準301期間，如上文關于第二操作模式102所述來實現目標再生溫度108和再生NOx/煙粒比107，以使DPF 54再生。在硫去除校準302期間，后處理溫度上升到脫硫溫度305。脫硫溫度305可以高于目標再生溫度108并且可以介于300攝氏度與500攝氏度之間。在一個實施例中，脫硫溫度305可以介于400攝氏度與500攝氏度之間。硫去除校準302可以運行一段時間，以使DOC 53和DPF 54去除全部或一部分硫。可以通過進氣歧管壓カ與排氣歧管壓カ之差和/或后處理入口溫度傳感器74來控制溫度。如果達到高于500攝氏度的后處理溫度，則DOC 53可能損壞，除非添加鈀或另ー種高溫穩定劑，如上所述。脫硫溫度305可以高于上述最大后處理溫度，因為硫探測程序300很少使用并且在比較短的時間達到脫硫溫度305。
在一些實施例中，可以在硫去除校準302期間使用策略來使排氣溫度而不是NOx/煙粒比最大化，以實現減小的NOx/煙粒比307。這種減小的NOx/煙粒比307可以減慢再生速度并避免在硫去除校準302期間去除全部煙粒。在一個實施例中，減小的NOx/煙粒比307 小于 35/1。接下來，后處理溫度降低到目標再生溫度108并且在如上所述的再生后校準303期間實現再生NOx/煙粒比107以使DPF 54再生，從而實現介于200攝氏度與400攝氏度之間的目標再生溫度108。再生后校準303可以運行預定或臨界的時間量或者僅在實現再生失活煙粒閾值106之后結束。在一個實施例中，再生前校準301和再生后校準303均可以運行大約30分鐘。硫去除校準302可以運行足以去除大量硫的預定或臨界的時間量。在一個實施例中，硫去除校準302可以運行30分鐘到60分鐘之間。在其它實施例中，硫去除校準302可以運行小于30分鐘。圖9還示出了在硫探測程序300期間未發生硫失活的煙粒載荷分布和發生硫失活的煙粒載荷分布。硫探測程序300將再生前校準301期間的煙粒去除前速度309與再生后校準303期間的煙粒去除后速度311進行比較。如果煙粒去除后速度311顯著快于或大于煙粒去除前速度309，則判定已發生硫失活。在其它實施例中，可以利用硫去除校準302期間的煙粒去除速度的變化來檢測硫失活。如果已發生硫失活，則煙粒去除速度將隨著越來越多的硫被去除而隨時升高。其它實施例也可以將第二操作模式102期間的速度與預期速度進行比較，然而，這些比較可能由于其它不受控的變化而不精確。煙粒載荷傳感器73可能需要高解析度、響應度和/或精度以利用第二操作模式102作為使DPF 54再生的實用方法。煙粒載荷傳感器73可能需要在寬的煙粒載荷操作范圍上操作的能力。例如，壓差煙粒載荷傳感器可能僅在較高的負載工作，因此可能不足以在90%的再生活化煙粒閾值103觸發第二操作模式102或者在80%的再生失活煙粒閾值106結束第二操作模式102。壓差煙粒載荷傳感器也可以僅在較高的發動機10速度和轉矩或排氣質量流量工作，因此可能不足以在發動機10速度和轉矩低于邊界速度-轉矩曲線105時觸發第二操作模式102。氧化模型可能不會提供再生之間可能較長的間隔所需的精度水平。硫探測程序300還需要響應和精確的煙粒載荷傳感器73來確定和比較再生速度。RF傳感器可以提供煙粒載荷傳感器73所需的解析度、響應度和精度的水平。然而，本發明確實設想可以采用各種各樣的煙粒載荷傳感器73，包括壓差煙粒載荷傳感器和氧化模型。エ業適用性以上描述公開了多個不同的物體。公開了ー種動カ系統，該動カ系統包括產生排氣的發動機、將燃料噴射到發動機中的燃料系統、處理排氣的后處理系統、以及控制器。后處理系統包括使來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化劑、捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器、以及提供顆粒過濾器中煙粒量的指示的傳感器。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，控制器通過燃料系統來增大發動機燃料噴射壓力。控制器可以改變另外的動カ系統操作參數，以升高排氣的溫度，從而實現大于200攝氏度的后處理溫度 。動カ系統還可以包括將排氣從發動機傳送到后處理系統的排氣系統和配置在配氣系統中的反壓閥，其中當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，反壓閥至少部分關閉。動カ系統還可以包括使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統和配置在排氣再循環系統中的排氣再循環閥，其中當反壓閥至少部分關閉時，排氣再循環閥部分關閉。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，燃料系統可以噴射燃料的主要射流，并且控制器可以改變燃料主要射流的正吋。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，燃料系統也可以噴射燃料主要射流，并且控制器可以在燃料主要射流前或后增加另外的燃料射流。當發動機速度和轉矩在臨界速度和轉矩曲線之下時，控制器可以增大發動機燃料噴射壓力或燃料軌道壓力。還公開了一種動カ系統,該動カ系統包括產生排氣的發動機、處理排氣的后處理系統、以及控制器。后處理系統包括使來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化劑、捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器、以及提供顆粒過濾器中煙粒量的指示的傳感器。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，控制器改變動力系統的操作參數，以使排氣中的NOx/煙粒比上升到大于35/1。控制器還可以改變動カ系統操作參數，以升高排氣的溫度，從而實現大于200攝氏度的后處理溫度。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，控制器還可以増大發動機燃料噴射壓力。動カ系統還可以包括將排氣從發動機傳送到后處理系統的排氣系統和配置在配氣系統中的反壓閥，其中當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，控制器至少部分關閉反壓閥。動カ系統還可以包括使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統和配置在排氣再循環系統中的排氣再循環閥，其中當反壓閥至少部分關閉時，控制器關閉排氣再循環閥。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，燃料系統可以噴射燃料主要射流，并且控制器可以改變燃料主要射流的正吋。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，燃料系統可以噴射燃料主要射流，并且控制器可以在燃料主要射流前或后增加另外的燃料射流。當發動機速度和轉矩在臨界速度和轉矩曲線之下時，控制器可以改變發動機的操作參數。還公開了ー種動カ系統，該動カ系統包括發動機、燃料系統、后處理系統、以及控制器。后處理系統包括構造成使來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化劑、構造成捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器、以及構造成提供顆粒過濾器中煙粒量的指示的傳感器。控制器構造成當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時增大發動機燃料噴射壓力。控制器還可以構造成改變其它動カ系統操作參數以實現大于200攝氏度的后處理溫度。動カ系統還可以包括構造成將排氣從發動機傳送到后處理系統的排氣系統和配置在排氣系統中的反壓閥。排氣閥可以構造成當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時至少部分關閉。動カ系統還可以包括構造成使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統和配置在排氣再循環系統中的排氣再循環閥。排氣再循環閥可以構造成當反壓閥至少部分關閉時關閉。燃料系統可以構造成噴射燃料主要射流，并且控制器可以構造成當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時改變燃料主要射流的正時并且在燃料主要射流前或后增加另外的燃料射流。控制器還可以構造成當發動機速度和轉矩在臨界速度和轉矩曲線之下時增大發動機燃料噴射壓力。還公開了ー種方法，該方法通過至少部分増大發動機燃料噴射壓力來使發動機所產生的排氣的NOx/煙粒比臨時上升到大于35/1。該方法可以包括以下步驟中的一個或多個關閉配置在排氣管中的反壓閥，關閉配置在使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統中的排氣再循環閥，相對于發動機中的活塞的位置改變燃料主要射流何時噴射到發動機中的燃料噴射正吋，以及在主要射流前或后噴射燃料射流，其中燃料射流小于主要射流。當發動機速度和轉矩在臨界速度和轉矩曲線之下并且接收排氣的顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值時，也可以使排氣中的NOx/煙粒比上升。當排氣中的NOx/煙粒比上升時，可以使排氣的溫度上升，以實現大于200攝氏度的后處理溫度。也可以使NOx/煙 粒比上升到大于50/1。還公開了一種動カ系統,該動カ系統包括產生排氣的發動機、處理排氣并且包括捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器的后處理系統、以及控制器，該控制器構造成執行硫探測程序，該硫探測程序進行再生前校準以在后處理系統中實現介于200攝氏度與400攝氏度之間的溫度，并且在再生前校準后進行硫去除校準以在后處理系統中實現介于300攝氏度與500攝氏度之間的溫度。后處理系統可以包括在過濾器上游將來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化劑。在硫去除校準后，硫探測程序可以進行再生后校準以在后處理系統中實現介于200攝氏度與400攝氏度之間的溫度。動カ系統還可以包括提供顆粒過濾器中煙粒量的指示的傳感器。傳感器的讀數可以用于指示氧化催化劑和顆粒過濾器中的至少一者已經發生硫失活。再生前校準和再生后校準可以在排氣中實現大于35/1的NOx/煙粒比。再生前校準、硫去除校準和再生后校準可以包括以下策略中的至少ー者増大發動機燃料噴射壓力；部分關閉配置在排氣管中的反壓閥；關閉配置在使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統中的排氣再循環閥；相對于發動機中的活塞的位置改變燃料主要射流何時噴射到發動機中的燃料噴射正時；以及在主要射流前或后噴射燃料射流，其中燃料射流小于主要射流。可以將再生前校準期間的煙粒去除速度與再生后校準期間的煙粒去除速度進行比較，以指示氧化催化劑和顆粒過濾器中的至少ー者已經發生硫失活。再生前校準可以緊接著硫去除校準前進行，而再生后校準可以緊接著硫去除校準后進行。再生前校準、硫去除校準和再生后校準可以進行預定量的時間。硫探測程序可以由操作員觸發。當顆粒過濾器中的煙粒量足以避免在硫探測程序期間去除全部煙粒時，可以啟用硫探測程序。還公開了 ー種動カ系統,該動カ系統包括產生排氣的發動機、將燃料噴射到發動機中的燃料系統、處理排氣并且包括捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器的后處理系統、以及構造成執行硫探測程序的控制器。控制器進行硫去除校準以在后處理系統中實現介于300攝氏度與500攝氏度之間的溫度，并且在硫去除校準后進行再生后校準以在后處理系統中實現介于200攝氏度與400攝氏度之間的溫度。后處理系統還可以包括在過濾器上游將來自發動機的NO轉化為N02的氧化催化劑和提供顆粒過濾器中煙粒量的指示的傳感器。傳感器的讀數可以用于指示氧化催化劑和過濾器中的至少ー者已經發生硫失活。還公開了一種探測處理來自發動機的排氣的后處理系統中的硫的方法。該方法包括將顆粒過濾器在去除硫后的再生速度與顆粒過濾器在去除硫前再生速度進行比較。該方法可以包括通過使排氣的溫度上升以在后處理系統中實現介于300攝氏度與500攝氏度之間的溫度來去除硫。顆粒過濾器的再生可以包括使排氣中的NOx/煙粒比上升到大于35/1并使排氣的溫度上升以在后處理系統中實現介于200攝氏度與400攝氏度之間的溫度。顆粒過濾器的再生還可以包括以下策略中的至少ー者増大發動機燃料噴射壓力；部分關閉配置在排氣管中的反壓閥；關閉配置在使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統中的排氣再循環閥；相對于發動機中的活塞的位置改變燃料主要射流何時噴射到發動機中的燃料噴射正時；以及在主要射流前或后噴射燃料射流，其中燃料射流小于主要射流。當顆粒過濾器中的煙粒量足以避免在硫去除期間去除所有煙粒時，可以啟用該方法。還公開了ー種動カ系統,該動カ系統包括產生排氣的發動機、捕集來自發動機的 煙粒的顆粒過濾器、以及控制器，該控制器使動カ系統從第一操作模式切換到第二操作模式以使顆粒過濾器再生，其中，第一操作模式與第二操作模式之間的過渡在顆粒過濾器中的煙粒量相對于閾值改變時以比在發動機的負載改變時慢的速度發生。第二操作模式可以包括再生閥的致動，并且再生閥可以在顆粒過濾器中的煙粒量相對于閾值改變時以比當發動機的負載上升時慢的速度致動。從第二操作模式回到第一操作模式的過渡可以在顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下時比在發動機的負載上升時慢的速度發生。第二操作模式可以包括再生閥的關閉，并且再生閥可以在顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下時以比在發動機的負載上升時慢的速度打開。再生閥可以是配置在傳送排氣的排氣管中的反壓閥。當顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下時，反壓閥可以在大于一秒內打開，而當發動機的負載上升時，反壓閥可以在小于一秒內打開。當顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下時，反壓閥可以在大于兩秒內打開，而當發動機的負載上升時，反壓閥可以在小于一秒內打開。還公開了ー種動カ系統，該動カ系統包括產生排氣的發動機、傳送排氣的排氣管、配置在排氣管中的反壓閥、以及控制器，該控制器在第一條件下以第一速度致動反壓閥并在第二條件下以比第一速度快的第二速度致動反壓閥。反壓閥可以在其不再需要后以第一速度致動，并且當反壓閥將抑制對發動機的動カ需求時可以以第二速度致動。該動カ系統還可以包括捕集排氣中的煙粒的顆粒過濾器，并且反壓閥可以用于使顆粒過濾器再生。一旦顆粒過濾器不再需要再生，就可以不再需要反壓閥。反壓閥可以關閉以使顆粒過濾器再生，并且可以以第一或第二速度打開。當顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下時，反壓閥可以以第一速度打開，而當發動機的負載上升時，反壓閥可以以第二速度打開。第一速度可以在大于一秒內致動反壓閥，而第二速度可以在小于一秒內致動反壓閥。還公開了ー種控制動カ系統的方法，該方法包括在第一操作模式下操作動カ系統，在第二操作模式動力系統下操作以輔助顆粒過濾器的再生，響應于顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下而使動力系統在第一時間段從第二操作模式過渡到第一操作模式，以及響應于動カ系統的負載上升超過臨界量而使動力系統在比第一時間段短的第二時間段從第二操作模式過渡到第一操作模式。第二操作模式可以包括致動再生閥，并且再生閥可以響應于顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下而在大于一秒的時間段致動，且響應于動力系統的負載上升超過臨界量而在小于一秒的時間段致動再生閥。第二操作模式可以包括關閉再生閥，并且再生閥可以響應于顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下而在大于ー秒的時間段打開，且可以響應于動カ系統的負載上升超過臨界量而在小于一秒的時間段打開。再生閥可以是配置在排氣管中的反壓閥。反壓閥可以響應于顆粒過濾器中的煙粒量下降到閾值之下而在大于一秒的時間段打開，且可以響應于動カ系統的負載上升超過臨界量而在小于一秒的時間段打開。在對于當前發動機速度而言顆粒過濾器中的煙粒量在閾值之上且動カ系統的負載在臨界量之下后，動カ系統可以在第二操作模式下操作。還公開了一種動カ系統,該動カ系統包括產生排氣的發動機、捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器、以及控制器，該控制器響應于發動機的負載改變以及大于零的臨界時間量在發動機的負載改變后過去而使動力系統從第一操作模式切換到第二操作模式以使顆粒過濾器再生。當對于當前發動機速度而言發動機的負載降低到閾值之下時，控制器可 以使動力系統從第一操作模式切換到第二操作模式。當對于當前發動機速度而言發動機的負載降低到閾值之下并且顆粒過濾器中的煙粒量在閾值之上時，控制器也可以使動カ系統從第一操作模式切換到第二操作模式。第二操作模式還可以包括關閉再生閥。再生閥可以是配置在傳送排氣的排氣管中的反壓閥。第二操作模式可以包括以下中的一者或多者部分關閉配置在發動機排氣管中的反壓閥；増大發動機燃料噴射壓力；關閉配置在使排氣從發動機再循環回到發動機進氣管的排氣再循環系統中的排氣再循環閥；相對于發動機中的活塞的位置改變燃料主要射流何時噴射到發動機中的燃料噴射正時；以及在主要射流前或后噴射燃料射流，其中燃料射流小于主要射流。臨界時間量可以大于10秒。臨界時間量也可以隨著顆粒過濾器中的煙粒量上升而減小。臨界時間量可以大于10秒，并且在顆粒過濾器中的煙粒量超過閾值10%的情況下減小到小于10秒。還公開了ー種動カ系統，該動カ系統包括產生排氣的發動機、傳送排氣的排氣管、配置在排氣管中的反壓閥、以及在發動機負載改變之后延遲反壓閥的操作的控制器。反壓閥的操作可以延遲大于10秒的時間段。控制器可以操作反壓閥以使配置在排氣管中的顆粒過濾器再生。控制器還可以在顆粒過濾器中的煙粒量超過閾值后操作反壓閥。反壓閥的操作可以延遲隨著顆粒過濾器中的煙粒量上升超過閾值而減小的時間段。如果顆粒過濾器中的煙粒量在閾值的5%以內，則反壓閥的操作也可以延遲大于10秒的時間段，且如果顆粒過濾器中的煙粒量超過閾值10%，則反壓閥的操作可以延遲小于10秒的時間段。還公開了ー種控制動カ系統的方法，該方法包括在第一操作模式下操作動カ系統；檢測動力系統的負載的變化；在檢測到動カ系統的負載變化后等待大于零的臨界時間量；以及在等待臨界時間量后在第二操作模式下操作動カ系統以協助顆粒過濾器的再生。該方法還可以包括檢測顆粒過濾器中的煙粒量，以及在等待臨界時間量后和在檢測到煙粒量在閾值之上后在第二操作模式下操作動カ系統。如果顆粒過濾器的煙粒量在閾值的5%以內，則臨界時間量可以大于10秒，且如果顆粒過濾器中的煙粒量超過閾值10%，則臨界時間量可減小到小于10秒。動カ系統的負載變化可以是對于當前發動機速度而言負載降低到臨界量之下。第二操作模式可以包括關閉配置在排氣管中的反壓閥。
盡管如文中所述的本發明的實施例可以合并而不脫離以下權利要求的范圍，但對
于本領域技術人員將顯而易見的是，可以作出各種改型和變型。根據說明書和對本發明的實踐，其它實施例對本領域技術人員來說將顯而易見。應該認為說明書和示例僅為示范性的，真實范圍由以下權利要求和它們的等同方案指明。
權利要求
1.一種動カ系統(I)，包括 發動機(10)； 燃料系統(20)； 后處理系統(50),該后處理系統(50)包括 構造成將來自所述發動機(10)的NO轉化為N02的氧化催化劑(53)； 構造成捕集來自所述發動機(10)的煙粒的顆粒過濾器(54);以及構造成提供所述顆粒過濾器(54)中的煙粒量的指示的傳感器(73);以及控制器(71)，該控制器(71)構造成當所述顆粒過濾器(54)中的煙粒量高于閾值(106)時增大發動機(10)的燃料(21)噴射壓力。
2.根據權利要求I所述的動カ系統(1)，其中，所述控制器(71)構造成改變另外的動カ系統(I)操作參數，以實現大于200攝氏度的后處理溫度。
3.根據權利要求1-2中任ー項所述的動カ系統(1)，還包括構造成將排氣從所述發動機(10)傳送到所述后處理系統(50)的排氣系統(40)和配置在所述排氣系統(40)中的反壓閥(44)，其中，所述反壓閥(44)構造成當所述顆粒過濾器(54)中的煙粒量高于閾值(106)時至少部分地關閉。
4.根據權利要求1-3中任ー項所述的動カ系統(1)，還包括構造成使排氣(41)從所述發動機(10)再循環回到所述發動機(10)的進氣管(10)的排氣再循環系統(60)和配置在所述排氣再循環系統中的排氣再循環閥(65)，其中，所述排氣再循環閥(65)構造成當所述反壓閥(44)至少部分關閉時關閉。
5.根據權利要求1-4中任ー項所述的動カ系統(I)，其中，所述燃料系統(20)構造成噴射燃料(21)的主要射流，并且所述控制器(71)構造成當所述顆粒過濾器(54)中的煙粒量高于閾值(106)時改變燃料(21)的主要射流的正時并在燃料(21)的主要射流之前或之后増加燃料(21)的另外的射流。
6.根據權利要求1-5中任ー項所述的動カ系統(1)，其中，所述控制器(71)還構造成當發動機(10)的速度和轉矩在臨界速度和轉矩曲線(105)下方時增大所述發動機(10)的燃料(21)噴射壓力。
7.—種通過至少部分増大發動機(10)的燃料(21)噴射壓力來使由發動機(10)產生的排氣(41)中的NOx/比臨時上升至大于35/1的方法。
8.根據權利要求7所述的方法，還包括以下中的ー個或多個 關閉配置在排氣管(52)中的反壓閥(44)； 關閉配置在排氣再循環系統(60)中的排氣再循環閥(65)，所述排氣再循環系統(60)使排氣從所述發動機(10)再循環回到所述發動機(10)的進氣管(38)； 相對于所述發動機(10)中的活塞(13)的位置改變燃料(21)的主要射流噴射到所述發動機(10)中的燃料噴射正時；以及 在主要射流之前或之后噴射小于所述主要射流的燃料(21)的射流。
9.根據權利要求7-8中任一項所述的方法，其中，當發動機(10)的速度和轉矩在臨界速度和轉矩曲線(105)下方并且接收排氣(41)的顆粒過濾器(54)中的煙粒量高于閾值(106)吋，排氣(41)中的NOx/煙粒比上升。
10.根據權利要求7-9中任一項所述的方法，其中，當排氣(41)中的NOx/煙粒比上升時，排氣(41)的溫度上升，以實現大于200攝氏度的后處理溫度 。
全文摘要
動力系統(1)包括產生排氣的發動機(10)、將燃料噴射到發動機中的燃料系統(20)、處理排氣的后處理系統(50)、以及控制器(71)。后處理系統包括使來自發動機的NO轉化為NO2的氧化催化劑(53)、捕集來自發動機的煙粒的顆粒過濾器(54)、以及提供顆粒過濾器中煙粒量的指示的傳感器(73)。當顆粒過濾器中的煙粒量高于閾值(106)時，控制器增大發動機的燃料噴射壓力。
文檔編號F02D41/38GK102822481SQ201080064402
公開日2012年12月12日 申請日期2010年12月10日 優先權日2009年12月22日
發明者T·W·卡利爾, J·蘇瓦耶, A·C·法爾曼, G·布倫德爾, A·C·羅德曼 申請人:珀金斯發動機有限公司