[实用新型]用于发动机的排放系统及动力系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种排放系统，且更特别地，涉及一种使用主动再生控制的排放系统。

背景技术

发动机，包括柴油发动机、汽油发动机、气态燃料驱动发动机和本领域中已知的其它发动机，排放空气污染物的复杂混合物。这些空气污染物可以包括气态组分，例如氮氧化物和已知为微粒物质或积碳的固态材料。由于对环境的关注的增加，排放标准已经变得更为严格，并且从发动机排出的气态组分和固态材料的数量基于发动机类型、发动机尺寸和/或发动机级别而规定。

发动机制造商为了顺应排放至环境的污染物规定而执行的一种方法已经使用催化剂和过滤器降低、转化或以别的方式去除了来自发动机排气流的气态组分和微粒物质。然而，这些装置仅能在特定操作条件下有效地发挥作用。例如，一些催化剂仅当暴露至升高温度中才有效地发挥作用。微粒过滤器仅在一段时间内发挥作用，直到它们变得饱和积碳。为了使微粒过滤器继续操作，它们可能需要被加热至捕获的微粒物质的燃烧阈值之上，使得微粒物质被烧掉。因此，一些发动机排放系统装备有用于人为升高经过催化剂和过滤器的排气温度的装置，使得这些装置的使用可被改善和保持。

2012年1月5日公开的Ibrahim等人的美国专利2012/0003131（“’131公开物”）中公开了一种人为升高经过过滤器的排气温度的典型排放系统。特别地，’131专利中公开了一种电能系统，具有通过机械连接来驱动发电机的柴油发动机。依次，发动机产生用于推进机车头的电能。电负荷堆用于消散机车头在制动期间产生的过多的动力。提供电加热器且包括位于发动机的排气流中的电阻元件。电加热器用于将来自柴油发动机的排气的温度升高至大约1000°F，外部动力源、发电机和/或在制动期间产生的过多的动力用于驱动电加热器。

虽然’131公开物的系统可以足够发挥作用来再生排放微粒收集，但它仍不是最佳的。特别地，该系统没有考虑柴油发动机在再生期间的重要操作条件，其可以提高再生进程的效率。此外，电加热器，通过它自己，可能不足以充分氧化收集的微粒物质。

发明内容

本实用新型公开了一种用于发动机的排放系统，解决了一个或多个在背景技术中公开的问题和/或现有技术的其它问题。

在一个方面，本实用新型提供了一种用于发动机的排放系统，所述排放系统包括：排气管，构造为将来自发动机的排放引导至大气；后处理部件，布置在排气管中；以及电阻栅格，布置在排气管中位于后处理部件的上游位置；所述排放系统还包括：控制器，所述控制器操作性连接到所述发动机、所述后处理部件、所述电阻栅格、以及由所述发动机驱动的发电机。

其中，所述控制器构造为确定加热后处理部件至阈值温度的需求，当后处理部件需要被加热时，确定应施加于发动机上以增加从发动机离开的排气温度的负荷增加量，以及确定应被施加至电阻栅格来增加排气温度的电能的量；所述控制器还被构造为选择地执行发动机负荷增加和应用电能至电阻栅格的结合，来升高排气温度至阈值温度，并且，所述负荷通过由发动机驱动的发电机而施加至发动机上。

进一步的，所述电阻栅格是第一电阻栅格；所述排放系统还包括与排气管无关的第二电阻栅格；以及控制器进一步构造为，在负荷增加期间引导由发电产生的过多电能经过第二电阻栅格。

其中，所述电能由发电机产生。

优选的，所述后处理部件是微粒过滤器；以及所述阈值温度是足够氧化收集在微粒过滤器中的积碳的温度。

进一步的，所述排放系统还包括至少一个与后处理部件相关的压力传感器，所述控制器构造为基于来自至少一个压力传感器的信号来确定加热后处理元件的需求。

其中，所述控制器构造为基于效率来确定发动机负荷增加和电能应用的结合。

其中，所述发动机驱动发电机来产生引导牵引电机的电能；以及应被应用至电阻栅格的电能在制动期间由所述牵引电机产生。

进一步的，所述负荷通过由发动机驱动的发电机而施加至发动机；以及应被应用至电阻栅格的电能当牵引电机未制动时由发电机产生。