专利名称：微粒过滤器和用于排气流净化的方法
技术领域：
本发明涉及微粒过滤器和用于排气流净化的方法。特别地，本发明涉及机动车辆的内燃发动机的排气的净化或过滤。
背景技术：
为了降低排气排放，可由过滤器保留燃料燃烧期间产生的微粒，例如含碳碳烟。为了该目的，排气流经过其中积聚微粒的过滤器。为了降低微粒负荷并且确保排气反压力的受控水平，过滤器必需定期再生。在过滤器接近存储容量的情况下，更高的排气反压力可对发动机的性能造成不利影响。此外，在高碳烟负荷的情况下，微粒过滤器再生期间产生的放热可损害排气系统的零件。
发明内容
DE 10206805A1提出一种用于排气净化的碳烟过滤器，其中，碳烟过滤器具有预定的拐点，其用于降低碳烟过滤器中的主要排气反压力。该预定的拐点可被布置在过滤器的过滤器主体和/或过滤器的旁通管道中。本发明基于提高排气净化的目的。通过本文包括的权利要求的特征的方式实现所述目的。本文包括的从属权利要求限定了本发明的有利的精炼的方案。在一个不例中，本发明人开发了一种机动车辆的排气系统，其包括第一微粒过滤器；第二微粒过滤器；以及排气路线系统，所述排气路线系统包括通过第一微粒过滤器的第一排气通道和通过第二微粒过滤器的第二排气通道，以及进气阀，其被偏置在闭合位置并且位于第一和第二微粒过滤器的上游。在存储在第一微粒过滤器中的微粒物质接近第一微粒过滤器的存储容量的条件下，可通过在第一微粒过滤器周围提供第二排气路径而降低车辆排放增加的可能性。特别地，在被存储在微粒过滤器中的微粒物质小于阈值量的条件下，可基本仅将排气引导至第一微粒过滤器，从而节约或保持第二微粒过滤器中的微粒物质存储容量。然而，当存储在第一微粒过滤器中的微粒物质超过阈值水平时，可起动第二排气路径，所述第二排气路径引导排气到达第二微粒过滤器。以此方式，可降低发动机的排气回压，直到再生或更换第一微粒过滤器。本发明可提供许多优点。特别地，所述方法可通过增加车辆排气系统的排气过滤容量而改进发动机排放。另外，所述方法可延长车辆服务间隔和/或微粒过滤器再生之间的时间。此外，在一些示例中，所述方法可实现为具有成本效益的配置，其可不包括电控排气路线系统。当单独或结合附图考虑以下具体实施方式
时，本发明的以上优点和其他优点和特征将易于变得明显。应理解，提供上述发明内容，从而以简化形式引入在具体实施方式
中进一步描述的一系列概念。这并不意味着标识要求保护的主题的关键或主要特征，要求保护的主题的范围由具体实施方式
之后的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决上述任何缺点的实施方式或本公开的任何部分。
通过单独或参考附图阅读示例性的在本文中称作具体实施方式
的示例，本文所述的优点将被更充分地理解，其中图I是发动机的示意图；图2示出了根据本发明的在微粒过滤器的正常运行期间的微粒过滤器和排气路线系统；图3示出了根据本发明的在存储在第一微粒过滤器中的微粒物质大于阈值的条件期间的微粒过滤器和排气路线系统；以及图4是用于操作包括排气系统的发动机的流程图，所述排气系统能够引导发动机排气进入第一和第二微粒过滤器。附图仅用于解释本发明，而无意限制本发明。附图及独立的零件不必按比例绘制。 相同的参考标记用于表示相同或类似的零件。
具体实施例方式本发明涉及引导排气到达微粒过滤器的发动机的操作。在一个非限制性示例中， 可如图I所示配置发动机。图2和图3提供了两个微粒过滤器以及引导排气经过两个微粒过滤器的排气路线系统的详细视图。如图2所示，当存储在第一微粒过滤器中的微粒物质小于阈值量时，排气可基本仅流动经过第一微粒过滤器。如图3所示，当存储在第一微粒过滤器中的微粒物质大于阈值量时，排气可流动经过第二微粒过滤器。图4提供了一种方法， 该方法用于操作发动机以及经由第一和第二微粒过滤器净化发动机排气。参考图1，通过电子发动机控制器12控制包括多个汽缸的内燃发动机10，图I中示出其中一个汽缸。发动机10包括燃烧室30以及汽缸壁32，活塞36定位在其中并连接至曲轴40。燃烧室30被显示为通过各自的进气阀52和排气阀54而与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气阀和排气阀都可由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可由进气凸轮传感器55确定进气凸轮51的位置。可由排气凸轮传感器57确定排气凸轮53的位置。显示的燃料喷射器66被定位为将燃料直接喷射到汽缸30中，本领域技术人员已知其为直接喷射。燃料喷射器66传输的液体燃料与来自控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例。通过燃料系统(未示出)将燃料传输到燃料喷射器66，该燃料系统包括燃料箱、燃料泵、燃料导轨(未示出)。可通过改变调节进入燃料泵(未示出)的流量的位置阀而调节通过燃料系统传输的燃料压力。另外，配量阀可位于燃料导轨中或燃料导轨附近，以用于闭环燃料控制。通过响应控制器12的驱动器68，向燃料喷射器66提供工作电流。
进气歧管44被显示为与可选的电子节气门62连通，所述电子节气门62调节节流板64的位置，从而控制来自进气增压室46的空气流。压缩机162从空气进气口 42抽取空气以供给增压室46。排气旋转涡轮164被耦合至压缩机162。当随着活塞接近上止点压缩冲程而自动点燃燃料时，在燃烧室30中开始燃烧。在一些示例中，宽域排气氧(UEGO)传感器(未示出)可被耦合至排放装置70上游的排气歧管48。在其他示例中，该UEGO传感器可位于一个或更多个排气后处理装置的下游。此外， 在一些示例中，可由NOX传感器代替UEGO传感器。在一个示例中，排气后处理装置70能够包括微粒过滤器。在另一示例中，能够使用多个排放控制装置，例如每个均具有多个砖形物的催化器和微粒过滤器。在一个示例中， 排气后处理装置70能够包括微粒过滤器和氧化催化剂。图I中示出的控制器12是传统的微型计算机，其包括微处理器单元102、输入/ 输出端口 104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110以及传统的数据总线。 除了上述那些信号之外，还示出控制器12接收来自耦合至发动机10的传感器的各种信号， 其包括来自耦合至冷却套114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);耦合到加速器踏板130的位置传感器134，其用于感测由脚132调节的加速器位置；压力传感器80， 其用于感测涡轮164上游的排气压力；压力传感器82，其用于感测涡轮164下游的排气压力；来自耦合至进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自感测曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；自传感器120 (例如，热线(hot wire)空气流量计)进入发动机的空气质量的测量；以及来自传感器58的节气门位置的测量。同样可以感测大气压力(未示出传感器)，以便由控制器12处理。在本发明的优选方面中，曲轴每次旋转，发动机位置传感器118都产生预定数目的等间隔脉冲，自此能够确定发动机转速(RPM)。在一些实施例中，发动机可被耦合至混合动力车辆中的电动马达/电池系统。混合动力车辆可具有并联构造、串联构造或其变型或组合。运行期间，发动机10中的每个汽缸通常都经历四个冲程循环该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程以及排气冲程。通常在进气冲程期间，排气门54闭合，而进气门52 开启。通过进气歧管44将空气引入燃烧室30中，并且活塞36移动至汽缸的底部，以便增加燃烧室30内的容积。本领域技术人员通常将活塞36靠近汽缸的底部并且处于其冲程的末端(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间， 进气门52和排气门54闭合。活塞36朝着汽缸盖移动，以便压缩燃烧室30内的空气。本领域技术人员通常将活塞36处于其冲程的末端并且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的点称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室内。在一些示例中，在一个汽缸循环期间，可将燃料多次喷射进汽缸。在下文称为点火的过程中，通过压缩点火或例如火花塞(未示出)等已知的点火装置点燃喷射的燃料，导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞运动转化为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54开启，从而将燃烧后的空气-燃料混合物释放至排气歧管48，并且活塞返回TDC。注意，上文仅为示例，并且进气和排气阀的开启和/或闭合定时可变化，例如提供正或负的气门重叠、进气门延迟闭合或各种其他示例。此外，在一些示例中，可使用二冲程循环而非四冲程循环。
根据本发明的第一方面，用于具有排气路径的机动车辆的排气系统的微粒过滤器包含过滤器并且包含第二过滤器，其中在正常运行中，排气路径穿过过滤器，并且其中在超载或接近过滤器的存储容量的情况下，排气路径穿过第二过滤器。在超载或接近过滤器 (在此也称为第一过滤器或主过滤器)的存储容量的情况下(例如，存储预定阈值量的微粒物质)，激活第二过滤器。然后，第二过滤器过滤排气流。根据本发明，在超载或接近碳烟过滤器的存储容量的情况下，排气流持续被过滤。因而，仍遵守排放规则，并且可减轻排气后处理系统中的退化。在超载或接近碳烟过滤器的存储容量的情况下，排气流能够基本仅流过第二过滤器，或通过第二过滤器并且一定程度上通过(第一)过滤器。除了超载或接近存储容量之外，以此方式也可能降低其中排气反压力增加的过滤器的退化状态的严重影响。相应地，其中激活一个或更多个第二过滤器的模式也可被称为第二运行模式。在所述第二运行模式中，能够再生碳烟过滤器和 /或能够开始过滤器交换。第二过滤器可围绕所述过滤器。从流动方面说，这是期望的布置，其更加节省空间并且与已建立的安装尺寸兼容。微粒过滤器可以是圆柱形形式，其与管状排气系统协调良好。第二过滤器可具有进气阀和排气阀。通过所述阀或例如活板(flap)或一些其他可变开口的类似装置的方式，能够激活第二过滤器。也就是说，能够将排气路线系统从排气流穿过所述过滤器的正常模式转换为第二模式，其中排气流穿过第二过滤器。在一些示例中，排气路线系统可仅包括单个进气阀，而不包括排气阀。可通过弹簧对进气阀和/或排气阀预加负荷。可通过一个或更多个弹簧的简单方式实现转换。进气阀上的弹簧可按尺寸形成，以便当达到特定的排气反压力时，开启排气路径以使排气进入第二过滤器中。排气阀上的弹簧可按尺寸形成，以便当第二过滤器中的压力高于过滤器或微粒过滤器的排气区中的压力时，开启所述路径以使排气排出第二过滤器。因而，在一些示例中，排气路线系统可无源运行，而不需要电控制。为了探测第二过滤器的负荷，可在第二过滤器的区域中布置压力传感器。因此，可以开始第二过滤器的再生，并且例如与排气后处理系统和/或发动机管理控制器交换微粒过滤器和/或一个或更多个状态消息，以便由此提高整个系统的集成性。可提供用于探测进气阀和/或排气阀的位置的传感器。通过所述传感器，能够探测微粒过滤器的运行模式，并且将信息传送给其他系统。可在第二过滤器的区域中布置温度传感器。第二过滤器的区域中的温度测量可与例如在排气系统的进气口处的排气温度的测量一起使用，从而探测运行模式。可将过滤器和/或第二过滤器设计为壁面流动 (wall-flow)过滤器或贯通流动(throughflow)过滤器。所述建立的过滤器类型非常适合微粒过滤器。根据本发明的第二方面，用于净化燃烧设备，尤其是机动车辆的发动机的排气流的方法包括以下步骤通过过滤器净化排气流，在过滤器超载的情况下，使排气流转向流过第二过滤器。同样在此应用与上述相同的优点和修改。由于排气流的转向，可降低由于排气反压力增加而引起的发动机损伤或退化的可能性。可通过增大的排气反压力而探测微粒过滤器超载或者第一和/或第二微粒过滤器内的微粒物质的积聚。可通过一个或更多个传感器进行所述探测。另一方面，也可使用用于转向排气流的装置暗中探测超载，例如通过转换或激活一个或更多个转向装置的装置。在超载或达到第二过滤器的阈值碳烟存储容量的情况下，其过滤效率可能下降， 并且排气反压力可保持在正常水平。这具有以下优点，即排气反压力不通过第二过滤器再次增大。当排气流穿过第二过滤器时，可以再生第一微粒过滤器和/或可以开始过滤器交换。因而，可以在第二过滤器的运行时间期间恢复(第一)过滤器的状态。当已再生和/ 或交换了第一过滤器时，能够引导排气流再次通过第一过滤器。以此方式，第一微粒过滤器被返回到正常运行模式。这之后可接着第二过滤器的再生。因而，图I中的系统提供了一种机动车辆的排气系统，其包括第一微粒过滤器； 第二微粒过滤器；以及排气路线系统，该排气路线系统包括经过第一微粒过滤器的第一排气通道以及经过第二微粒过滤器的第二排气通道，被偏置在闭合位置并且位于第一和第二微粒过滤器上游的进气阀。所述排气系统包括以下情况，当存储在第一微粒过滤器中的微粒小于阈值水平时，排气基本仅被引导至第一微粒过滤器，而当存储在第一微粒过滤器中的微粒大于阈值水平时，排气路线系统将排气供给至第二微粒过滤器。所述排气系统还包括第二微粒过滤器围绕第一微粒过滤器的情况。在一些示例中，排气系统进一步包括将进气阀偏置在闭合位置的预载弹簧。排气施加的压力可克服弹簧的力，从而开启进气阀。排气系统进一步包括排气阀，其位于第二微粒过滤器和第一微粒过滤器的下游。排气系统进一步包括将排气阀偏置在闭合位置的预载弹簧。排气系统进一步包括位于第一微粒过滤器上游的压力传感器。压力传感器可作为确定何时开启进气阀的基础。此外，压力传感器可作为确定何时闭合进气阀的基础。排气系统进一步包括位于第二微粒过滤器下游的压力传感器。排气系统进一步包括进气阀位置传感器、排气阀位置传感器以及位于第二微粒过滤器上游的温度传感器。现在参考图2，其示出了用于内燃发动机，例如用于机动车辆的内燃发动机的排气系统或排气后处理系统70。内燃发动机产生的排气流203在排气口或排气管道方向上流经排气管路202。在排气管路202中布置有微粒过滤器204，其也可以是排气管路202或排气系统70的组成部分。为了降低排放，微粒过滤器204用于将微粒从排气流203中滤出。排气流203在微粒过滤器204中沿排气路径203行进，所述排气路径具有与排气流203相同的参考标记。为了过滤，微粒过滤器204包括过滤器205，其在此被设计为壁面流动过滤器。布置在过滤器205上游的是微粒过滤器204的进气区206，该进气区使排气管路202的横截面变宽为过滤器205的更大的横截面。布置在过滤器205下游的是排气区207，其将横截面再次缩小至排气管路202的横截面。过滤器205和微粒过滤器204被整体设计为关于旋转轴 208旋转对称。过滤器205的内部区域，尤其是流管(flow duct)和/或壁，不需要旋转对称。过滤器205被第二过滤器209围绕，所述第二过滤器209类似于(第一)过滤器 205，所述第二过滤器209包括过滤器元件210，例如管线、壁和/或适当的材料。第二过滤器209与过滤器205结构分离，也就是说，两个过滤器205和209之间不存在排气流203的连通。在一个示例中，第二过滤器邻近第一过滤器并且形成绕第一过滤器的环面。第二过滤器可具有比第一过滤器更长的长度，从而解决与流经第一过滤器的卵形或圆形横截面相比流经第二过滤器的环面的变化。另外，第二过滤器的单元尺寸、形状和/或间隔都可与第一过滤器不同。在一个示例中，第二过滤器的单元面积可比第一过滤器的单元面积更大。另外，单罐可形成绕第一和第二过滤器的壳体，因此可以仅为排气流提供经由所述罐的单个进气口和排气口。在进气区206中布置有一个或更多个进气阀211，该进气阀连接进气区206，并且因此将排气管路202连接到第二过滤器209。进气阀211可分布在第二过滤器209的内圆周上。在排气区207中布置有一个或更多个排气阀212，该排气阀将第二过滤器209连接到排气区207，并且因此连接到排气管路202。可与进气阀211类似地设计和/或布置排气阀 212。此外，排气流可处于帮助开启阀以进入和离开第二过滤器的方向上。为了探测第二过滤器209中的温度，在第二过滤器209中布置了温度传感器213。 也可在第二过滤器209的区域中布置温度传感器213，例如在第二过滤器209的外壁上或在排气阀212上布置温度传感器213。同样在第二过滤器209中布置的是压力传感器214，基于增大的压力，能够通过该压力传感器214探测第二过滤器209的负载。压力传感器214 也不需要被直接布置在第二过滤器209中，而是例如可布置在进气阀211中。一个或更多个传感器215，通过示例的方式示出了两个传感器探测进气阀211和/ 或排气阀212的位置。取决于进气阀211和排气阀212的数目，可提供多个传感器215。一个或更多个传感器215也可以仅探测一个或更多个进气阀211的位置，或者仅探测一个或更多个排气阀212的位置。示出了微粒过滤器204具有传感器213、214和215，但是微粒过滤器204也可不证自明地形成为完全不具有传感器，或者可仅装备有所述传感器中的一些传感器。以下将基于图2和图3描述微粒过滤器204的运行。当过滤器205功能完备时，也就是说，没有退化，或者微粒超载，或者存储在第一微粒过滤器204中的微粒物质小于阈值量的情况下，微粒过滤器204处于正常模式(例如，图2)。在所述正常模式中，微粒过滤器 204产生的排气反压力处于正常范围，其不使发动机或排气系统退化，或者不引起发动机功率的阈值降低。为了被净化，穿过排气管路202的排气流203流经过滤器205。因此，在正常运行期间，排气路径203流经过滤器205。在内燃发动机正在运行期间，在过滤器205中积聚不断增加的微粒数目，使得过滤器205的微粒负载不断增加，其结果是过滤器205的流动阻力增大。因此，排气反压力增大，直到其达到某个值，在该值处，内燃发动机的性能下降超过阈值量，或者存在内燃发动机或排气系统退化的风险。现在，微粒过滤器204转换为图202所示的第二模式，其中排气路径203，也就是说，排气流203的路径通过第二过滤器209。改变运行模式的触发器或刺激物可为过滤器205的排气反压力，并且因此为微粒过滤器204的排气反压力。可通过例如进气区206中或排气管路202中的压力传感器240 来确定排气反压力。如果排气反压力超过可预定义和/或可变的特定阈值，则进气阀211 开启，以便排气路径穿过第二过滤器209。进气阀211可经由致动器250外部激活，例如通过马达或机械系统外部激活，或者通过机构或致动器250内部开启和闭合，例如通过布置在阀上或阀中的弹簧而开启或闭合。在具有弹簧的示例中，可省略用于排气反压力的传感器，因为在高于由弹簧力设定的排气反压力时，阀自动开启。然后，排气流203被第二过滤器209过滤。类似于进气阀211，在增大的压力下，排气阀212开启。如果第二过滤器209中的压力超过排气区207中的压力，则弹簧预载的排气阀212开启，以便排气流203循环穿过过滤器205。此处，不排除小部分排气流203继续通过过滤器205循环。在排气流203穿过第二过滤器209时，为了恢复第一过滤器205的性能，可以执行第一过滤器205的再生。此处，第二过滤器209被构造为使得在第二过滤器209超载的情况下，其过滤效率降低，而排气反压力保持在正常水平。换句话说，这意味着，即使在第二过滤器209相对长时间运行的情况下，排气反压力也不增大至降低内燃发动机的性能或损伤内燃发动机的程度。此外，可使用压力传感器214以探测第二过滤器209的负载。在第二过滤器209 超载或接近超载的情况下，可开始第二过滤器209的主动再生。此外，可指示超载模式，并且可开始再生或过滤器交换。开始何种措施可取决于进气阀211和/或排气阀212所需的开启压力。过滤器负载的水平可源于此。类似地，通过探测进气阀211和/或排气阀212的位置的传感器215，可探测第二模式的激活，并且开始相应的反应。也可通过温度传感器213探测第二模式。为了该目的， 将温度传感器213的温度信号，例如信号的动态曲线与排气后处理系统70的进气口处的排气温度相比较。当已再生和/或交换了过滤器205时，其中取决于微粒过滤器204的设计，交换过滤器205或完整的微粒过滤器204，排气流再次流经过滤器205。由于当过滤器205处于正确状态时，排气反压力再次处于正常水平，所以用于第二过滤器209的进气阀211闭合。传感器和状态信号相应地再次表示微粒过滤器204的正常运行。传感器被连接至一个或更多个控制单元，所述控制单元被专门分配给微粒过滤器204或者包含关于微粒过滤器204的状态的信息，所述控制单元例如为用于排气后处理和/或发动机管理的控制单元。现在参考图4，其中示出了用于操作排气系统的方法，所述排气系统能够将发动机排气引导至第一和第二微粒过滤器的排气系统。可将图4中的方法作为可执行指令存储在非易失性媒体中，例如存储在图I所示的系统中的存储器中。当发动机燃烧空气-燃料混合物时，可执行方法400。在步骤402，方法400确定工况。工况可包括但不限于微粒过滤器上游的压力、 微粒过滤器下游的压力、发动机转速、发动机负载以及微粒过滤器的温度。在确定工况后， 方法400进行到步骤404。在步骤404，方法400引导基本所有的发动机排气到达第一微粒过滤器。在一个示例中，第一微粒过滤器为图2和图3中所示的设计。因而，第一微粒过滤器是接收来自发动机的排气的唯一微粒过滤器。方法400从步骤404进行到步骤406。在步骤406，方法400确定存储在第一微粒过滤器内的微粒物质的量。在一个示例中，微粒物质的量基于观察到的微粒过滤器上游的压力。特别地，在存储器中的表格里存储经验确定的碳烟存储量，其通过发动机转速、发动机负载或发动机空气流以及上游的排气压力作为索引。所述表格输出微粒过滤器中存储的碳烟量，或者可替换地，输出微粒过滤器的已使用的碳烟存储容量的百分比。在确定存储在微粒过滤器中的碳烟量后，方法400进行到步骤408。在步骤408，方法400判断存储在微粒过滤器中的微粒物质的量是否超过阈值量。在一个示例中，将来自步骤406的碳烟量与预定的碳烟量相比较。如果存储在微粒过滤器中的碳烟量超过阈值量，则方法400进行到步骤410。否则，方法400执行退出。在步骤410，方法400引导排气到达第二微粒过滤器。可通过改变阀的位置引导排气。在一个示例中，通过克服弹簧力而调整阀的位置。在其他示例中，可通过螺线管或马达开启阀。在将排气引导至第二微粒过滤器后，方法400进入步骤412。在步骤412，可开始第一微粒过滤器的再生。可替换地，可向车辆的操作者提供应更换第一微粒过滤器的指示。可通过提高第一过滤器的温度再生第一微粒过滤器。在一个示例中，可通过提高排气的温度而提高第一微粒过滤器的温度。可通过节流发动机并且延迟燃料喷射正时而提高排气温度。可替换地，如果发动机为火花点火发动机，则可延迟火花正时，从而提高排气温度。此外，可如步骤406所述地确定存储在第一微粒过滤器中的微粒物质的量。在一些示例中，将排气引导至第二微粒过滤器的阀可被周期性地闭合，以便当确定存储在第一微粒过滤器中的碳烟量时，基本没有发动机排气被引导至第二微粒过滤器。 另外，当第一或第二微粒过滤器的温度超过阈值温度时，可将进气阀周期性闭合。在提供再生或通知后，方法400进行到步骤414。在步骤414，方法400判断存储在第一微粒过滤器中的微粒物质是否小于阈值量。 将在步骤412确定的碳烟量与碳烟阈值量比较。如果在步骤412确定的碳烟量小于碳烟阈值量，则方法400执行退出。反之，方法400返回步骤410。因而，图4的方法提供了一种排气净化方法，其包括当存储在第一微粒过滤器 (PF)中的碳烟量小于阈值时，基本仅将来自发动机的排气引导至第一 PF ;而当存储在第一 PF中的碳烟量大于阈值时，将来自发动机的排气引导至第二 PF，第二 PF邻近并且围绕第一 PF。通过该方式，即使在存储在一个微粒过滤器中的碳烟量超过阈值量之后，也可过滤排气。本方法进一步包括燃烧发动机中的空气-燃料混合物，从而产生排气，并且其中通过增大的排气反压力确定存储在第一微粒过滤器中的碳烟量。本方法包括在存储在第一微粒过滤器中的碳烟量大于阈值量的条件期间，第一微粒过滤器的过滤效率从额定过滤效率下降，并且排气反压力保持在阈值水平以下。本方法进一步包括当排气被引导至第二微粒过滤器时，再生第一微粒过滤器，并且本方法进一步包括在再生第一微粒过滤器期间， 开启和闭合调节流向第二微粒过滤器的气流的进气阀。本方法进一步包括在再生第一微粒过滤器之后，引导发动机排气仅通过第一微粒过滤器。在另一示例中，图4的方法提供了发动机排气的净化，所述方法包括燃烧发动机中的空气-燃料混合物；当第一微粒过滤器上游的压力小于阈值量时，仅将来自发动机的排气引导至第一微粒过滤器；并且当第一微粒过滤器上游的排气压力克服弹簧力时，将来自发动机的排气引导至第二微粒过滤器，其中第二微粒过滤器围绕第一微粒过滤器的一部分。本方法还包括引导排气通过进气阀和排气阀。本方法进一步包括当将排气引导至第二微粒过滤器时，再生第一微粒过滤器。本领域一个普通技术人员将意识到，图4中描述的过程可代表任意数量的处理策略中的一种或更多种，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程的处理策略等等。同样地， 说明的许多步骤或功能可通过说明的顺序执行，并行执行，或者可在一些情况下省略。同样地，处理的顺序不是实现在此描述的目的、特征以及优点所必需的，而是为了易于说明和描述而提供。虽然未明确示出，但是本领域一个普通技术人员应明白，取决于使用的特定策略，可重复执行一个或更多个说明的步骤或功能。这是说明书作出的结论。通过阅读本说明书，本领域技术人员将意识到许多不偏离本发明的精神和范围的替换和修改。例如，以天然气、汽油、柴油或可替换燃料配置运行的L3、L4、L5、V6、V8、VlO和V12发动机能够使用本发明获益。
权利要求
1.一种机动车辆的排气系统,其包括第一微粒过滤器；第二微粒过滤器；以及排气路线系统，其包括通过所述第一微粒过滤器的第一排气通道，以及通过所述第二微粒过滤器的第二排气通道，被偏置在闭合位置并且位于所述第一微粒过滤器和所述第二微粒过滤器上游的进气阀。
2.根据权利要求I所述的排气系统，其中当存储在所述第一微粒过滤器中的微粒小于阈值水平时，排气仅被引导至所述第一微粒过滤器，而当存储在所述第一微粒过滤器中的微粒大于阈值水平时，所述排气路线系统将排气供给至所述第二微粒过滤器。
3.根据权利要求I所述的排气系统，其中所述第二微粒过滤器围绕所述第一微粒过滤器。
4.根据权利要求I所述的排气系统，其进一步包括将所述进气阀偏置在闭合位置的预载弹簧。
5.根据权利要求I所述的排气系统，其进一步包括置于所述第二微粒过滤器和所述第一微粒过滤器下游的排气阀。
6.根据权利要求5所述的排气系统，其进一步包括将所述排气阀偏置在闭合位置的预载弹簧。
7.根据权利要求I所述的排气系统，其进一步包括被定位在所述第一微粒过滤器上游的压力传感器。
8.根据权利要求7所述的排气系统，其进一步包括被定位在所述第二微粒过滤器下游的压力传感器。
9.根据权利要求I所述的排气系统，其进一步包括进气阀位置传感器、排气阀位置传感器、以及位于所述第二微粒过滤器上游的温度传感器。
10.一种排气净化方法，其包括当在所述第一微粒过滤器中存储的碳烟量小于阈值时，将来自发动机的排气仅引导至第一微粒过滤器；以及当在所述第一微粒过滤器中存储的碳烟量大于阈值时，将来自所述发动机的排气引导至第二微粒过滤器，所述第二微粒过滤器邻近并且围绕所述第一微粒过滤器。
11.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括在发动机中燃烧空气-燃料混合物，从而产生所述排气，并且其中通过增大的排气反压力确定存储在所述第一微粒过滤器中的碳烟量。
12.根据权利要求11所述的方法，其中在存储在所述第一微粒过滤器中的碳烟量大于阈值量的条件期间，所述第一微粒过滤器的过滤效率从额定过滤效率下降，并且排气反压力保持在阈值水平以下。
13.根据权利要求10所述的方法，其进一步包括当将排气流引导至所述第二微粒过滤器时，再生所述第一微粒过滤器，并且进一步包括在再生所述第一微粒过滤器期间，开启和闭合调节流向所述第二微粒过滤器的气流的进气阀。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包括在再生所述第一微粒过滤器之后，将发动机排气仅弓I导通过所述第一微粒过滤器。
15.—种净化发动机排气的方法，其包括燃烧发动机中的空气-燃料混合物；当第一微粒过滤器上游的压力小于阈值量时，将来自所述发动机的排气仅引导至所述第一微粒过滤器；以及当所述第一微粒过滤器上游的排气压力克服弹簧力时，将来自所述发动机的排气引导至第二微粒过滤器，其中所述第二微粒过滤器围绕所述第一微粒过滤器的一部分。
16.根据权利要求15所述的方法，其中通过进气阀和排气阀引导排气。
17.根据权利要求16所述的方法，其进一步包括当将排气引导至所述第二微粒过滤器时，再生所述第一微粒过滤器。
全文摘要
描述了用于净化排气流的微粒过滤器和方法。在一个示例中，仅将排气引导至第一微粒过滤器，直到预定条件。然后，将排气引导至第二微粒过滤器。一个微粒过滤器可围绕两个微粒过滤器中的另一个。即使当一个微粒过滤器变为至少部分负载时，微粒过滤器也可提供经过滤的排气。
文档编号F01N3/031GK102606258SQ201210017658
公开日2012年7月25日 申请日期2012年1月19日 优先权日2011年1月24日
发明者Y·M·S·雅克布 申请人:福特环球技术公司