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排气系统和用于控制排气系统中的排气 温度的方法

阅读：129发布：2024-01-11

专利汇可以提供排气系统和用于控制排气系统中的排气温度的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及排气系统和用于控制排气系统中的排气温度的方法。在本发明的一个示例性实施例中，内燃发动机系统包括燃料系统，其与汽缸流体连通以引导燃料流与汽缸中的空气混合，和排气系统，其与汽缸流体连通以接收由燃烧过程产生的排气，其中排气系统包括氧化催化剂，氧化催化剂下游的颗粒过滤器。系统还包括控制模块，其确定由以下至少一个提供的能量：后喷射过程，碳氢化合物喷射器，和加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气流量，接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量和温度。，下面是排气系统和用于控制排气系统中的排气温度的方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种内燃发动机系统，包括：
汽缸；
燃料系统，其与汽缸流体连通以引导燃料流与汽缸中的空气混合以用于燃烧过程；
排气系统，其与汽缸流体连通以接收由燃烧过程产生的排气，其中排气系统包括氧化催化剂，氧化催化剂下游的颗粒过滤器；和
控制模块，其确定由以下至少一个提供的能量：使用燃料系统的后喷射过程，碳氢化合物喷射器，和配置成加热颗粒过滤器中的排气的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，控制模块配置成传送以下的至少一个：
用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量；用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量；和用于控制发送到加热装置的电流的信号，其对应于由加热装置提供的能量。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，排气系统中的选定位置处的预期温度包括进入颗粒过滤器以用于颗粒过滤器再生的排气的温度。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，氧化催化剂的入口处的排气的温度，排气系统中的选定位置上游的能量损失，排气系统部件的效率分布图，碳氢化合物喷射器、燃料系统的后喷射过程和加热装置中的至少一个的可用能量值。
5.一种用于控制内燃发动机的排气系统中的排气温度的方法，包括：
确定排气的流量；
确定由排气系统接收的排气的温度；
确定氧化催化剂的入口处的排气的空速；
确定氧化催化剂的入口处的排气的温度；
确定由以下至少一个提供的能量：使用联接到内燃发动机的汽缸的燃料系统的后喷射过程，排气系统中的碳氢化合物喷射器，和邻近颗粒过滤器的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度；和传送以下的至少一个：用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量，用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量，和用于控制发送到加热装置的电流的信号，其对应于由加热装置提供的能量。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，排气系统中的选定位置处的预期温度包括进入颗粒过滤器以用于颗粒过滤器再生的排气的温度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，确定提供的能量，其基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，氧化催化剂的入口处的排气的温度，排气系统中的选定位置上游的能量损失，排气系统部件的效率分布图，碳氢化合物喷射器、燃料供应部的后喷射过程和加热装置中的至少一个的可用能量值。
8.一种排气系统，包括：
通路，其用于从发动机的汽缸接收排气和引导排气到氧化催化剂；
氧化催化剂下游的颗粒过滤器；
颗粒过滤器上游的碳氢化合物喷射器；
加热装置，其配置用于加热颗粒过滤器中的排气；和
控制模块，其确定由以下至少一个提供的能量：使用燃料系统的后喷射过程，碳氢化合物喷射器，和导致排气的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，控制模块配置成传送以下的至少一个：
用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量；用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量；和用于控制发送到加热装置的电流的信号，其对应于由加热装置提供的能量。
10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，排气系统中的选定位置处的预期温度包括进入颗粒过滤器以用于颗粒过滤器再生的排气的温度，并且其中，提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，氧化催化剂的入口处的排气的温度，排气系统中的选定位置上游的能量损失，排气系统部件的效率分布图，碳氢化合物喷射器、到汽缸的后喷射燃料系统的燃料后喷射过程和加热装置中的至少一个的可用能量值。

说明书全文

排气系统和用于控制排气系统中的排气温度的方法

技术领域

[0001] 本主题发明涉及排气系统，并且更具体地涉及用于控制排气系统中的一个或多个选定位置处的温度的方法和系统。

背景技术

[0002] 内燃发动机的发动机控制模块控制被供应到发动机气缸内的燃烧室的燃料和空气的混合物。在空气/燃料混合物被点火后，产生燃烧并且随后燃烧气体通过排气门离开燃烧室。燃烧气体被排气歧管引导到催化转化器或排气后处理系统的其他部件。一些发动机任选地可以包括强制空气进气装置，例如涡轮增压器，其被置于排气歧管和排气后处理部件之间。

[0003] 内燃发动机特别是柴油发动机的制造商面临挑战性任务，即满足释放氮氧化物（特别是一氧化氮）以及未燃烧和部分氧化的碳氢化合物、一氧化碳、颗粒物质和其他颗粒的当前和未来的排放标准。为了减少内燃发动机的排放，排气后处理系统被用于还原排气中的这些成分。

[0004] 排气后处理系统通常包括一个或多个后处理装置，例如颗粒过滤器、催化转化器、混合元件和尿素/燃料喷射器。控制排气温度能够影响排气系统内的部件的性能。例如，颗粒过滤器被构造成从排气中去除由于碳氢化合物燃料的不完全燃烧所导致的碳微粒或颗粒，也被称为碳烟。颗粒过滤器通常被设计成在装置内聚积选定量的碳烟。颗粒过滤器可以被构造成通过再生过程周期性地烧掉聚积的碳烟。可以通过增加进入颗粒过滤器的排气的温度来开始再生过程，其中升高的温度导致碳烟燃烧。因此，准确控制排气系统内的选定位置处的排气温度能够导致性能提高和排放物减少。

发明内容

[0005] 在本发明的一个示例性实施例中，内燃发动机系统包括汽缸，燃料系统，其与汽缸流体连通以引导燃料流与汽缸中的空气混合以用于燃烧过程，和排气系统，其与汽缸流体连通以接收由燃烧过程产生的排气，其中排气系统包括氧化催化剂，氧化催化剂下游的颗粒过滤器。系统还包括控制模块，其确定由以下至少一个提供的能量：使用燃料系统的后喷射过程，碳氢化合物喷射器，和配置成加热颗粒过滤器中的排气的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度。

[0006] 在本发明的另一个示例性实施例中，用于控制内燃发动机的排气系统中的排气温度的方法包括确定排气的流量，确定由排气系统接收的排气的温度，确定氧化催化剂的入口处的排气的空速（space velocity），和确定氧化催化剂的入口处的排气的温度。方法还包括确定由以下至少一个提供的能量：使用联接到内燃发动机的汽缸的燃料系统的后喷射过程，排气系统中的碳氢化合物喷射器，和邻近颗粒过滤器的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度。方法还包括传送以下的至少一个：用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量，用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量，和用于控制发送到加热装置的电流的信号，该电流对应于由加热装置提供的能量。

[0007] 当结合附图时从本发明的下述具体描述中将显而易见到本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点。

[0008] 本发明还提供了以下方案：1. 一种内燃发动机系统，包括：
汽缸；
燃料系统，其与汽缸流体连通以引导燃料流与汽缸中的空气混合以用于燃烧过程；
排气系统，其与汽缸流体连通以接收由燃烧过程产生的排气，其中排气系统包括氧化催化剂，氧化催化剂下游的颗粒过滤器；和
控制模块，其确定由以下至少一个提供的能量：使用燃料系统的后喷射过程，碳氢化合物喷射器，和配置成加热颗粒过滤器中的排气的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度。

[0009] 2. 根据方案1所述的系统，其特征在于，控制模块配置成传送以下的至少一个：用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量；用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量；和用于控制发送到加热装置的电流的信号，其对应于由加热装置提供的能量。

[0010] 3. 根据方案1所述的系统，其特征在于，排气系统中的选定位置处的预期温度包括进入颗粒过滤器以用于颗粒过滤器再生的排气的温度。

[0011] 4. 根据方案1所述的系统，其特征在于，提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，氧化催化剂的入口处的排气的温度，排气系统中的选定位置上游的能量损失，排气系统部件的效率分布图，碳氢化合物喷射器、燃料系统的后喷射过程和加热装置中的至少一个的可用能量值。

[0012] 5. 一种用于控制内燃发动机的排气系统中的排气温度的方法，包括：确定排气的流量；
确定由排气系统接收的排气的温度；
确定氧化催化剂的入口处的排气的空速；
确定氧化催化剂的入口处的排气的温度；
确定由以下至少一个提供的能量：使用联接到内燃发动机的汽缸的燃料系统的后喷射过程，排气系统中的碳氢化合物喷射器，和邻近颗粒过滤器的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度；和
传送以下的至少一个：用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量，用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量，和用于控制发送到加热装置的电流的信号，其对应于由加热装置提供的能量。

[0013] 6. 根据方案5所述的方法，其特征在于，排气系统中的选定位置处的预期温度包括进入颗粒过滤器以用于颗粒过滤器再生的排气的温度。

[0014] 7. 根据方案6所述的方法，其特征在于，确定提供的能量，其基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，氧化催化剂的入口处的排气的温度，排气系统中的选定位置上游的能量损失，排气系统部件的效率分布图，碳氢化合物喷射器、燃料供应部的后喷射过程和加热装置中的至少一个的可用能量值。

[0015] 8. 一种排气系统，包括：通路，其用于从发动机的汽缸接收排气和引导排气到氧化催化剂；
氧化催化剂下游的颗粒过滤器；
颗粒过滤器上游的碳氢化合物喷射器；
加热装置，其配置用于加热颗粒过滤器中的排气；和
控制模块，其确定由以下至少一个提供的能量：使用燃料系统的后喷射过程，碳氢化合物喷射器，和导致排气的加热装置，其中提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，和氧化催化剂的入口处的排气的温度。

[0016] 9. 根据方案8所述的系统，其特征在于，控制模块配置成传送以下的至少一个：用于控制汽缸中的到排气的燃料量的信号，其对应于由后喷射过程提供的能量；用于控制从碳氢化合物喷射器到排气系统的燃料量的信号，其对应于由碳氢化合物喷射器提供的能量；和用于控制发送到加热装置的电流的信号，其对应于由加热装置提供的能量。

[0017] 10. 根据方案8所述的系统，其特征在于，排气系统中的选定位置处的预期温度包括进入颗粒过滤器以用于颗粒过滤器再生的排气的温度。

[0018] 11. 根据方案8所述的系统，其特征在于，提供的能量基于排气系统中的选定位置处的预期温度，排气的流量，由排气系统接收的排气的温度，氧化催化剂的入口处的排气的流量，氧化催化剂的入口处的排气的温度，排气系统中的选定位置上游的能量损失，排气系统部件的效率分布图，碳氢化合物喷射器、到汽缸的后喷射燃料系统的燃料后喷射过程和加热装置中的至少一个的可用能量值。

附图说明

[0019] 从下述实施例的具体描述中仅以示例方式呈现了其他特征、优点和细节，所述具体描述参考附图，在附图中：图1是示例性内燃发动机和相关排气处理系统的示图；以及
图2是用于确定由每个排气系统再生过程贡献的能量的示例性方法的示图。

具体实施方式

[0020] 下面的描述实际上仅是示例性的，并且决不意图限制本公开、其应用或用途。应该理解，在所有附图中，对应附图标记指代同样或对应的零件和特征。如本文使用的，术语控制器或控制模块指的是专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享、专用或成组）和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他适当部件。

[0021] 根据本发明的示例性实施例，图1示出了示例性内燃发动机100，在本例中是直列四缸柴油发动机，其包括发动机缸体和汽缸盖组件104、排气系统106、涡轮增压器108和控制模块110（也被称为“控制器”）。排气歧管118联接到发动机缸体和汽缸盖组件104。此外，发动机缸体和汽缸盖组件104包括汽缸114，其中汽缸114接收从燃料系统156供应的燃烧空气和燃料的组合。燃烧空气/燃料混合物燃烧从而导致位于汽缸114内的活塞（未示出）的往复运动。活塞的往复运动旋转曲轴（未示出）以便将原动力传递给车辆动力系（未示出）或发电机或在内燃发动机100的静止应用的情况下的这种动力的其他静止接收件（未示出）。空气/燃料混合物的燃烧导致排气流动通过排气歧管118和涡轮增压器108并且进入到排气系统106内。在实施例中，涡轮增压器108包括由轴125联接的压缩机叶轮123和涡轮机叶轮124，该轴125被可旋转地置于涡轮增压器108内。

[0022] 由于汽缸114内的燃烧而产生的排气流122驱动涡轮增压器108的涡轮机叶轮124，从而提供能量来旋转压缩机叶轮123以便产生压缩的空气充气142。在示例性实施例中，压缩的空气充气142被充气冷却器144冷却并被引导通过管道146到达进气歧管148。
压缩的空气充气142（当与非涡轮增压的自然吸气发动机相比时）提供额外的燃烧空气以用于在汽缸114内与燃料燃烧，从而提高内燃发动机100的功率输出和效率。

[0023] 排气122流动通过排气系统106以便移除或还原颗粒并且之后被释放到大气中。排气系统106可以包括催化剂装置，例如氧化催化剂（“OC”）装置126和选择性催化还原（“SCR”）装置128，以及颗粒过滤器（“PF”）130。OC 126可以包括例如穿流型（flow-through）金属或陶瓷整体式基底，该基底被包裹在当被加热时扩展从而固定并隔绝基底的膨胀型垫或其他适当支撑物内。基底可以被封装在不锈钢壳或罐内，该壳或罐具有与排气管道或通路流体连通的入口和出口。氧化催化剂化合物可以被施加成耐洗涂层并且可以包含铂族金属，例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其他适当氧化催化剂。SCR装置128也可以包括例如穿流型陶瓷或金属整体式基底，该基底被包裹在当被加热时扩展从而固定并隔绝基底的膨胀型垫或其他适当支撑物内。基底可以被封装在不锈钢壳或罐内，该壳或罐具有与排气管道流体连通的入口和出口。基底能够包括被施加于其上的SCR催化剂成分。SCR催化剂成分可以包含沸石和一种或更多种基础金属组分，例如铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）或钒（V），其能够有效地操作成在存在还原剂（例如氨（NH3））时转化排气122中的NOx成分。
NH3还原剂可以由流体源160（还原剂源）提供并且可以使用喷射器在SCR装置128上游的位置被喷射到排气122内。还原剂可以是气体、液体或尿素水溶液的形式，并且可以与喷射器内的空气混合以便有助于被喷射喷雾的散布。

[0024] 颗粒过滤器PF 130可以被置于SCR装置128下游。PF 130操作成过滤含有碳和其他颗粒的排气122。在实施例中，可以使用陶瓷壁流动型整体式过滤器来构造PF 130，其被包裹在当被加热时扩展从而固定并隔绝过滤器的膨胀型垫或其他适当支撑物内。过滤器可以被封装在壳或罐内，该壳或罐例如是不锈钢并且具有与排气管道流体连通的入口和出口。陶瓷壁流动型整体式过滤器可以具有由纵向延伸壁限定的多个纵向延伸的通路。通路包括一组具有开放入口端和闭合出口端的入口通路以及一组具有闭合入口端和开放出口端的出口通路。通过入口通路的入口端进入过滤器的排气122被驱使成迁移通过相邻的纵向延伸壁到达出口通路。通过这个示例性壁流动型机制，排气122被滤去碳（碳烟）和其他颗粒。被过滤的颗粒被沉积在入口通路的纵向延伸壁上并且随时间将具有增加内燃发动机100所经受的排气背压的效果。应该理解，陶瓷壁流动型整体式过滤器实际上仅是示例并且PF 130可以包括其他过滤器装置，例如缠绕或封装的纤维过滤器、开孔泡沫、烧结的金属纤维等等。

[0025] 周期性地清理或再生聚积在PF 130内的颗粒物质以便减小背压。再生包括在通常为高温（例如处于或高于600℃）环境中氧化或燃烧聚积的碳和其他颗粒（也被称为“碳烟”）。在实施例中，在PF 130中感测到高的碳烟水平并且可以执行再生过程。在实施例中，控制模块110确定PF 130中的碳烟加载。再生过程可以包括多个部件并且具有一个或更多个阶段。在一种实施例中，再生过程包括将热量引入到排气后处理系统106内，这是通过如下过程实现的，即随着排气流入催化剂（例如OC 126和SCR装置128），经由喷射器（例如碳氢化合物喷射器（“HCI”））154将燃料（碳氢化合物或HC）直接引入到排气122内。选定量的燃料从HCI 154被引入到排气122内并且在OC 126和SCR装置128上燃烧，从而导致进入PF 130的排气流122的温度增加。在所示实施例中，控制模块110被联接到HCI 154并且被构造成控制被引入到排气流122中的燃料的量，其中最终的增加的排气温度使得PF130下游的被捕集的碳烟颗粒燃烧。

[0026] 在实施例中，再生过程包括被控制模块110控制的加热装置150，其中基于感测的升高的碳烟水平进行加热装置150的操作。当确定的碳烟水平达到阈值水平（例如 5g/L碳烟）并且排气流量处于所需范围内时，则控制模块控制经由电源152发送给加热装置150的电流以便启动再生过程。加热装置150可以由导电的任意适当材料构成，例如缠绕或堆叠的金属坯。电源152被连接到电气系统，例如车辆电气系统，并且向加热装置150供应电力。当被加热时，加热装置150增加经过加热装置150的排气122的温度并且/或者增加过滤器130处于或靠近加热装置150的部分的温度。再生过程的持续时间基于PF 130内的颗粒物质的量而改变。在一方面，仅在再生过程的初始部分期间施加电流。更具体地，针对选定时段（例如1-2分钟），电流的电能被引导到加热PF 130的入口的加热装置150。通过使用PF 130内存在的颗粒物质的燃烧所产生的热来实现再生过程的剩余阶段。

[0027] 再生方法还可以在汽缸114内的主要燃烧事件之后向排气流122内喷射燃料。这个过程可以被称为燃料的后喷射或后期后喷射，其中燃料系统156向汽缸内提供选定量的燃料来增加到排气流122以便在排气系统106内燃烧。后燃烧喷射的燃料在排气系统106内的一个或多个催化剂上燃烧，例如OC 126和SCR装置128。从催化剂上的燃料燃烧释放的热增加排气温度，其使得位于催化剂126、128下游的PF 130内的被捕集碳烟颗粒燃烧。控制模块110控制后喷射过程期间燃料系统156所提供的燃料的量。可以基于各种信息由控制模块110确定针对后喷射所喷射的燃料的选定量，所述信息例如感测的参数、部件规格和系统构造。

[0028] 在示例性内燃发动机100中，控制模块110与涡轮增压器108、充气冷却器144、电源152、HCI 154、燃料供应部156、传感器158和排气系统106信号通信，其中控制模块110被构造成使用各种信号输入来控制各种过程。在实施例中，控制模块110被联接且构造成从传感器158接收信号输入，其包括信息，例如温度（进气系统、排气系统、发动机冷却剂、环境等）、压力、排气流量、碳烟水平、NOx浓度、排气构成（化学成分）和其他参数。控制模块110被构造成基于感测的参数执行选定过程或操作，例如基于颗粒过滤器130中升高的碳烟水平来执行再生过程。示例性传感器158被置于涡轮增压器108的出口、OC 126的入口和SCR装置128的入口。

[0029] 在实施例中，控制模块110使用至少一个再生过程，例如通过燃料供应部156的后喷射，HCI 154和加热装置150，以使PF 130再生。描述的布置提供用于确定再生部件的平衡且有效的使用的方法和系统（即，利用燃料供应部156的后喷射过程、HCI 154、加热装置150）。布置基于流入PF 130的排气的预期温度，感测的排气参数，部件规格，系统中的能量损失和其他信息确定由每个再生部件提供的适当的能量。相应地，实施例协调排气系统106部件以通过控制排气系统106中的选定位置处的温度而提供再生过程的改进的控制和优化。进一步地，布置可以用于基于可用部件确定由每个再生部件贡献的能量，构造由此使能在各个平台上的再生的优化。

[0030] 此外，描述的系统106可以用于确定从可用部件的平衡能量贡献，其可以用于控制进入系统的部件的排气的温度，例如OC 126和/或SCR装置128，以通过在用于有效颗粒或成分移除的部件中得到预期的温度而改进排放性能。

[0031] 图2是示例性方法和系统的示图200，其用于确定由每个排气系统再生过程和/或相关的排气系统部件贡献的能量。示图200可以应用于排气系统以在系统中的选定位置处得到预期的温度。为了易于解释，示图200的步骤参照图1的示例性内燃发动机100解释，然而应理解的是，方法和系统可以由任何合适的内燃发动机系统执行。示图200的步骤可以由系统中的一个或多个控制模块执行，例如控制模块110。排气流量参数202表示来自涡轮增压器108的排气的质量流量。在实施例中，示例性排气流量参数202使用位于涡轮增压器108下游的传感器158中的一个来确定，例如邻近涡轮增压器108出口的。在另一个实施例中，排气流量参数202使用另一合适的方法来确定，例如通过建模排气系统。比热参数204表示用于从涡轮增压器108流动的排气的比热，其中比热可以基于位置上的排气的温度和成分确定。温度参数206表示从涡轮增压器108流动的排气的温度，其中温度由任何合适的方法确定，例如邻近涡轮增压器108出口的传感器158之一的建模或测量。

[0032] 比热参数208表示排气系统106中的选定位置处排气的比热，在该位置处排气温度被控制（也称为“温度控制位置”）。比热参数208可以基于温度控制位置处的预期温度和排气成分被计算和/或确定。温度参数210表示在温度控制位置处的预期的排气温度。在实施例中，预期温度是其中再生在PF 130中开始的温度，其中温度控制位置邻近PF 130的入口。相应地，预期温度（温度参数210）是输入，其被提供以使能排气系统106的平衡操作，其中控制模块110基于输入优化再生，输入包括温度参数210、系统条件、系统模型、部件效率、系统能量损失和系统中的可用部件。

[0033] 输入由模块或块211接收，其中块处理输入以提供能量值213，其中能量值是在温度控制位置处得到预期温度所需的能量。在一个实施例中，温度参数206和210分别乘以比热参数204和208，以产生比热温度值。与来自涡轮机出口的实际温度206相比的差然后被计算以用于预期温度210的产生的比热温度值。差然后乘以排气流量参数202，以提供能量值213，其表示得到预期温度210所需的总能量。

[0034] 一组部件参数由块212表示，其中参数表示在用于控制排气温度的每个再生过程或部件的当前条件下可用的总能量。总HCI能量214表示喷射燃料到排气中的HCI 154当前可用的总能量。总后喷射能量216表示执行燃料后喷射到汽缸114的排气中的燃料系统156可用的总能量。总加热装置能量218表示加热进入PF 130或在PF 130内的排气的加热装置150当前可用的总能量。在实施例中，在块212中的总能量值基于选定的操作条件的部件规格，其中值代表在理想条件下的理想性能。

[0035] 能量值213，其对应于选定位置处的预期温度所需的总能量，与能量损失值220组合。能量损失值220表示损失直到温度控制位置的能量。例如，能量损失值220可以表示由于各种因素导致的能量损失，包括由于热量损失导致的在到PF 130入口处的能量损失，流体动力学，热质量和排气系统106中的其他因素。相应地，用于213和220的值的组合导致获得温度控制位置的预期温度所需的总能量，其考虑系统中的条件和损失，这由总能量值221表示。

[0036] 块222表示用于排气系统中的部件的效率确定，例如OC 126，SCR装置128和加热装置150。在实施例中，每个部件的效率基于几个因素，例如系统中的部件布置，接收的排气温度和接收的排气的空速。特别地，OC空速224表示基于排气质量流量值和OC 126体积。OC空速224也考虑OC 126中的排气的流动效率，其中流动效率是OC 126内的基底属性，排气的温度，OC 126中的耐洗涂层和在OC 126中排气存在多久的结果。实施例使用由邻近OC 126入口的传感器158测量的质量流量，OC 126的体积性能，排气成分的重量和其他因素，以确定OC空速224。产生的确定的OC空速224是到效率块222的输入之一。额外的输入是OC温度226，其表示进入OC 126的排气温度，其也可以由邻近OC 126入口的传感器158测量。SCR空速228是基于排气质量流量，SCR装置128体积和体积变化，SCR装置128中的基底属性，SCR装置耐洗涂层和SCR装置128中排气的存在时间的参数。SCR装置温度230表示进入SCR装置128的排气温度。加热装置空速232表示基于加热装置150体积和体积变化以及加热装置150中排气的存在时间的排气流量。进一步地，加热装置温度
234表示进入加热装置150的排气温度。由效率块222接收的值可以由任何合适的方法确定，例如下列的一个或多个：传感器测量、建模、计算或其任何组合。

[0037] 效率块222接收值224，226，228，230，232，234并确定OC 126、SCR装置128和加热装置150的效率，其中每个装置的效率分别对应于输出229，231和233。在实施例中，块222基于输入值以及排气系统布置和部件信息确定效率。在实施例中，每个部件的效率可以为每个部件提供的查找表中确定，其中空速和温度值被匹配到每个部件的相对应的效率输出。

[0038] 优先块236接收各种输入，以确定平衡能量贡献，从而加热来自可用排气系统106部件的排气。到优先块236的输入包括总能量值221、总HCI能量214、总后喷射能量216、总加热装置能量218，以及OC效率229、SCR装置效率231和加热装置效率233。优先块236接收这些输入并且确定能量的平衡分布，从而获得用于温度控制位置的预期温度。特别地，HCI能量贡献238表示HCI 154提供以加热排气的能量。后喷射能量贡献240表示后喷射过程使用燃料系统156进入汽缸114，以提供用于加热排气的能量。加热装置能量贡献242表示加热装置150提供以加热排气的能量（例如，瓦特）。应注意的是，排气系统的一些实施例可以不包括某些部件，其中使用这些部件的再生过程的贡献将是零。

[0039] 在一个实施例中，发生在优先块236内的能量贡献平衡的过程确定总能量需求（例如，值221）和将需求值与可用能量比较（例如在块212中确定的）。如果需要能量来控制系统中的温度，过程确定可用于再生的最有效的部件和过程，其中相对应的控制命令被发送到部件，以增加能量从而加热排气。系统和过程评估每个可用能量源（即，后喷射过程，HCI，加热装置），其中能量源是可用于加热排气的过程和相关部件。每个能量源的评估可以包括从每个源和相关部件确定最小和最大可用能量。评估也可以包括应用相关排气系统部件的效率，其中效率使能可用源之间的能量的优化和平衡分布的确定。

[0040] 在实施例中，用于HCI能量贡献238，后喷射能量贡献240和加热装置能量贡献242的值被输入到命令块244。命令块244提供命令以控制与再生或排气温度控制相关的排气系统106的一个或多个部件，其中一个或多个部件与相对应的过程相关，例如后喷射。
在一个例子中，HCI能量贡献238乘以燃料能量和属性的值，以提供HCI流量信号246。HCI流量信号246是命令信号，以控制从HCI 154流动的燃料量，其对应于HCI能量贡献值238。
此外，示例性后喷射能量贡献240乘以每活塞冲程的燃料能量需求，其中后喷射信号248是命令信号，其控制燃料系统156质量流量。后喷射信号248和后喷射过程的每冲程的产生的添加燃料提供能量，其对应于后喷射能量贡献值240。加热装置能量贡献242表示命令，以提供加热装置信号250，从而控制引导到加热装置150的电流量，其对应于加热装置能量贡献值242。

[0041] 在一个实施例中，其中排气系统不包括例如HCI 154的部件，HCI能量贡献238和HCI流量信号246的相对应的值将为零，其中完成预期温度的能量由其他可用过程提供，包括后喷射过程和/或加热装置150。因而，由示图200描述的示例性方法和系统提供用于排气系统中的各种部件、源和/或过程的平衡能量贡献的通用的基于能量的确定。因为它们可以与各种排气系统构造和部件一起使用而很少或没有修改或校准，示例性方法和系统在应用中是通用的。方法和系统适于系统部件、流动几何特性、效率、能量损失和系统配置的变化。此外，当在排气系统内简化和改进温度控制的时候，方法和系统优化来自排气系统部件的能量贡献。

[0042] 在一些实施例中，大量的试验和数据记录用于确定每个系统的排气部件和布置的能量贡献和相对应的温度。在各种条件下，每个排气系统部件的大量试验和校准可以用于通过记录的数据确定操作设置。数据也被记录，输入被调整以用于发动机和/或部件校准中的变化，因而导致配置中的每个变化的大量的和费时的试验。相对比，图2的示例性方法和系统使用多个输入简化并平衡每个再生部件的能量贡献，其中也在简化系统的时候能量贡献的平衡分布改进排气系统106的控制。

[0043] 虽然已经参考示例性实施例描述了本发明，不过本领域的技术人员将理解，在不背离本发明范围的情况下可做出本发明的各种修改并且等价物可以代替其中的要素。此外，可以做出许多改进来使得具体情况或材料适于本发明的教导而不背离其实质性范围。因此，意图在于，本发明不限于公开的具体实施例，而是本发明将包括落入本申请范围内的所有实施例。

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