專利名稱：柴油機(jī)微粒過濾器的再生的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及捕集廢氣中的微粒的柴油機(jī)微粒過濾器的再生。
背景技術(shù)：
如果柴油機(jī)微粒過濾器(下文簡稱為“DPF”)持續(xù)過濾微粒物質(zhì)(下文簡稱“PM”)，它將會阻塞。日本專利局于1998年出版的Tokkai Hei 10-73018說明了一種“后噴射”方法(這是在通常的燃料噴射之后的第二次燃料噴射)以及“噴射時間延遲”(這是燃料噴射時間的延遲)作為提高廢氣溫度的方法，以便再生DPF。“后噴射”和“噴射時間延遲”將廢氣溫度提高到PM的自燃溫度，并燃燒DPF中的沉積的PM。

發(fā)明內(nèi)容
然而，由于當(dāng)發(fā)動機(jī)功率比較低時廢氣溫度自然也比較低，所以僅通過使用“后噴射”或“噴射時間延遲”難以將廢氣溫度提高到PM的自燃溫度。雖然利用大燃料噴射量執(zhí)行“后噴射”可以增大廢氣溫度，但是燃料噴射量的增大會導(dǎo)致燃料消耗性能變得更差。由于燃料噴射量的增大也會增大發(fā)動機(jī)扭矩，必須延遲“后噴射”時間。由于“后噴射”時間的延遲，燃料噴射到發(fā)動機(jī)氣缸套的壁上，而不會噴射到活塞燃燒室中。結(jié)果，燃料可能粘附到氣缸套的壁上，并可能會使發(fā)動機(jī)油稀釋。
因此，本發(fā)明的目的是再生過濾器而不會使耗油量增大或稀釋發(fā)動機(jī)油。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明為用于捕集從車輛柴油發(fā)動機(jī)中排出的廢氣中的微粒的柴油機(jī)微粒過濾器提供一種再生設(shè)備，其中，柴油發(fā)動機(jī)通過自動變速器將發(fā)動機(jī)扭矩輸出到驅(qū)動輪。該再生設(shè)備包括狀況檢測傳感器，該傳感器檢測柴油機(jī)微粒過濾器的狀況；還包括控制器。該控制器存儲了一張圖，該圖定義了柴油發(fā)動機(jī)的預(yù)先確定的運(yùn)行范圍，在該范圍內(nèi)，可能會發(fā)生被捕集的微粒的自燃。該控制器被編程為基于檢測到的狀況判斷是否需要進(jìn)行過濾器的再生；當(dāng)需要對過濾器進(jìn)行再生時，將柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)修改到預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的一個點(diǎn)；在修改的運(yùn)行點(diǎn)基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來設(shè)置自動變速器的目標(biāo)速度比；以及，將自動變速器的速度比控制到目標(biāo)速度比。
本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種再生方法，用于對捕集從車輛柴油發(fā)動機(jī)中排出的廢氣中的微粒的柴油機(jī)微粒過濾器進(jìn)行再生，其中，該柴油發(fā)動機(jī)通過自動變速器將發(fā)動機(jī)扭矩輸出到驅(qū)動輪。該再生方法包括下列步驟存儲一張圖，該圖定義了柴油發(fā)動機(jī)的預(yù)先確定的運(yùn)行范圍，在該范圍內(nèi)，可能會發(fā)生被捕集的微粒的自燃；檢測柴油機(jī)微粒過濾器的狀況；基于檢測到的狀況判斷是否需要進(jìn)行過濾器的再生；當(dāng)需要對過濾器進(jìn)行再生時，將柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)修改到預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的一個點(diǎn)；在修改的運(yùn)行點(diǎn)基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器的目標(biāo)速度比；并將自動變速器的速度比控制到目標(biāo)速度比。
在說明書的其余部分闡述了并在附圖中顯示了本發(fā)明的詳細(xì)信息以及其他功能和優(yōu)點(diǎn)。


圖1是具有柴油機(jī)微粒過濾器及其再生設(shè)備的車輛的示意圖。
圖2是顯示DPF以及作為廢氣溫度的函數(shù)的DPF的再生速率的再生特征圖形。
圖3是描述了涉及控制器所執(zhí)行的DPF再生的控制例程的流程圖。
圖4是顯示了柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行范圍的圖，在該范圍內(nèi)，在無級變速器(CVT)中可能會發(fā)生DPF再生，并定義了每個車輛速度的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)扭矩之間的關(guān)系。
圖5是CVT的換檔圖(shift map)。
圖6是一個顯示當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速固定時后噴射特征的圖，并定義了發(fā)動機(jī)扭矩和后噴射的燃料噴射量之間的關(guān)系。
圖7是描述了根據(jù)第一個實(shí)施例的DPF再生控制及其效果的時間圖。圖7A顯示了作為時間的函數(shù)的PM沉積量。圖7B顯示了作為時間的函數(shù)的車輛速度。圖7C顯示了作為時間的函數(shù)的速度比。圖7D顯示了作為時間的函數(shù)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。圖7E顯示了作為時間的函數(shù)的后噴射量。圖7F顯示了作為時間的函數(shù)的廢氣溫度。
圖8是描述了根據(jù)第二個實(shí)施例的DPF再生控制及其效果的時間圖。圖8A顯示了作為時間的函數(shù)的PM沉積量。圖8B顯示了作為時間的函數(shù)的車輛速度。圖8C顯示了作為時間的函數(shù)的速度比。圖8D顯示了作為時間的函數(shù)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。圖8E顯示了作為時間的函數(shù)的后噴射量。圖8F顯示了作為時間的函數(shù)的廢氣溫度。
圖9是一個顯示當(dāng)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速固定時噴射時間延遲特征的圖，并定義了發(fā)動機(jī)扭矩和延遲量之間的關(guān)系。
圖10是描述了根據(jù)第三個實(shí)施例的DPF再生控制及其效果的時間圖。圖10A顯示了作為時間的函數(shù)的PM沉積量。圖10B顯示了作為時間的函數(shù)的車輛速度。圖10C顯示了作為時間的函數(shù)的速度比。圖10D顯示了作為時間的函數(shù)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。圖10E顯示了作為時間的函數(shù)的后噴射量。圖10F顯示了作為時間的函數(shù)的廢氣溫度。
圖11是齒輪傳動變速器的換檔圖。
圖12是顯示了柴油發(fā)動機(jī)的運(yùn)行范圍的圖表，在該范圍內(nèi)，在齒輪傳動變速器中可能會發(fā)生DPF再生，并定義了每個車輛速度的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)扭矩之間的關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考圖1描述根據(jù)本發(fā)明的柴油機(jī)微粒過濾器的再生設(shè)備。柴油機(jī)微粒過濾器凈化從車輛柴油發(fā)動機(jī)中排出的廢氣。
用于再生DPF 11的DPF再生設(shè)備10包括一個控制器40、壓差傳感器12、車速傳感器27，用于檢測車輛速度Vsp、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28，用于檢測柴油發(fā)動機(jī)20的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne、以及柴油發(fā)動機(jī)20的燃料噴射器22?？刂破?0控制柴油發(fā)動機(jī)20和自動變速器30，并因此改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和速度比。在本說明書中，自動變速器30的速度比是指減速比，即，(輸入速度)/(輸出速度)。自動變速器30連接到柴油發(fā)動機(jī)20的輸出軸，從柴油發(fā)動機(jī)20輸出的發(fā)動機(jī)扭矩被輸入到自動變速器30。自動變速器30將來自柴油發(fā)動機(jī)20的發(fā)動機(jī)扭矩轉(zhuǎn)換為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，而該驅(qū)動轉(zhuǎn)矩又被傳輸?shù)津?qū)動輪。自動變速器可以是通常的類型，包括一個傳動機(jī)構(gòu)，該傳動機(jī)構(gòu)中包括扭矩變換器、行星齒輪組和離合器，以及控制閥，該控制閥改變提供到離合器的油料的路徑。通過控制該控制閥，控制器40切換嚙合的離合器以選擇齒輪，并執(zhí)行齒輪齒輪選擇控制。當(dāng)自動變速器是無級變速器(CVT)時，該自動變速器進(jìn)一步包括與皮帶同步的一對滑輪，以及控制閥，該控制閥調(diào)整提供到滑輪的油壓。于1995年8月8日授予Sawada等人的美國專利No.5,439,424公開了一種典型的無級變速器(CVT)。
控制器40控制燃料噴射器22的燃料噴射時間，并在需要時執(zhí)行“后噴射”和“噴射時間延遲”?！昂髧娚洹笔窃谕ǔ５闹魅剂蠂娚渲蟮牧硪淮稳剂蠂娚?，它是在主燃料噴射(在靠近柴油發(fā)動機(jī)20的壓縮沖程的上死點(diǎn)的時間點(diǎn)執(zhí)行)之外附加執(zhí)行的。因此，燃料噴射器22用作廢氣溫度調(diào)整機(jī)構(gòu)起作用，其調(diào)整柴油發(fā)動機(jī)20的廢氣溫度。控制器40具有一個微型計算機(jī)，其包括用于執(zhí)行程序的中央處理單元(CPU)，用于存儲程序和數(shù)據(jù)的只讀存儲器(ROM)，用于臨時存儲CPU的計算結(jié)果和獲得的數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取存儲器(RAM)，以及輸入輸出接口(I/O接口)。
DPF 11是一個用于捕集從柴油發(fā)動機(jī)20中排出的廢氣中的微粒物質(zhì)(PM)的過濾器，例如，陶瓷多孔過濾器。DPF 11安裝在柴油發(fā)動機(jī)20的排氣系統(tǒng)中。如果DPF 11持續(xù)捕集PM，則它將會阻塞。一旦PM積聚到一定程度，通過控制燃料噴射器22的燃料噴射來增大廢氣溫度。這就會燃燒并除去沉積的PM，從而再生DPF。稍后將描述DPF 11的再生特征。
壓差傳感器12是壓差測量裝置，用于檢測DPF 11的入口端和出口端的壓力之間的壓差dP。從壓差的大小估計過濾的PM的量，因此，壓差傳感器12可以幫助控制器40確定DPF的再生時間。壓差傳感器12將檢測到的壓差信號輸出到控制器40。壓差傳感器12是用于檢測DPF 11的狀況的狀況檢測傳感器的一個例子。當(dāng)DPF 11的狀況變成預(yù)先確定的狀況時，控制器40判斷需要對DPF 11進(jìn)行再生。對于壓差傳感器12，DPF 11的狀況是指壓差，并且預(yù)先確定的狀況對應(yīng)于用實(shí)驗(yàn)方法預(yù)先確定的壓差的值。
DPF入口溫度傳感器13是一個溫度測量裝置，用于檢測DPF 11的入口溫度Ti(即，柴油發(fā)動機(jī)20的廢氣溫度)，并將表示入口溫度的信號輸出到控制器40。DPF出口溫度傳感器14是一個溫度測量裝置，用于檢測DPF 11的出口溫度To，并將表示出口溫度的信號輸出到控制器40。車速傳感器27是一個車輛速度(Vsp)測量裝置，其可以是一個用于檢測自動變速器30的輸出軸的轉(zhuǎn)速的傳感器。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28是一個發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(Ne)測量裝置，其可以是一個用于檢測柴油發(fā)動機(jī)20的輸出軸的轉(zhuǎn)速的傳感器。來自傳感器12-14和27-28的信號被輸入到控制器40。
控制器40用作為一個運(yùn)行點(diǎn)確定裝置。當(dāng)控制器40判斷需要對DPF 11進(jìn)行再生時，它判斷柴油發(fā)動機(jī)20的運(yùn)行點(diǎn)是否在可以進(jìn)行微粒自燃的溫度范圍內(nèi)。這里，“運(yùn)行點(diǎn)”是發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne和發(fā)動機(jī)扭矩ETor(發(fā)動機(jī)負(fù)載)的集合，即(Ne，ETor)。當(dāng)柴油發(fā)動機(jī)20的運(yùn)行點(diǎn)不在可以進(jìn)行微粒自燃的范圍內(nèi)時，控制器40設(shè)置一個新的運(yùn)行點(diǎn)，同時維持車輛速度Vsp。因此，它作為柴油發(fā)動機(jī)20的運(yùn)行點(diǎn)設(shè)置裝置起作用。新運(yùn)行點(diǎn)是這樣的一個運(yùn)行點(diǎn)，在該運(yùn)行點(diǎn)，可以排放熱廢氣以將微粒的溫度提高到自燃溫度，并且在新運(yùn)行點(diǎn)和原始運(yùn)行點(diǎn)保持相同的車輛速度?？刂破?0判斷是否有可以排放熱廢氣以將微粒的溫度提高到自燃溫度的新運(yùn)行點(diǎn)。
當(dāng)存在這樣的新運(yùn)行點(diǎn)時，控制器40改變自動變速器30的速度比以便實(shí)現(xiàn)設(shè)置的新運(yùn)行點(diǎn)。換句話說，當(dāng)判斷需要進(jìn)行DPF再生時，控制器40基于對應(yīng)于新運(yùn)行點(diǎn)和車輛速度的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速來確定一個目標(biāo)速度比。如此，控制器40進(jìn)一步用作為目標(biāo)速度比確定裝置?？刂破?0控制自動變速器30以便獲得目標(biāo)速度比。因此，控制器40進(jìn)一步作為速度比改變裝置起作用。
為了獲得對應(yīng)于新運(yùn)行點(diǎn)的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，控制器40控制柴油發(fā)動機(jī)20的節(jié)流閥21，柴油發(fā)動機(jī)20的燃料噴射器22以及變速器30，并且改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。控制器40進(jìn)一步控制燃料噴射時間和噴射量，并在需要時執(zhí)行“后噴射”和“噴射時間延遲”。稍后將描述控制器40所執(zhí)行的控制的詳細(xì)信息。
圖2是顯示DPF的再生特征的圖形。水平軸上顯示了廢氣溫度，垂直軸上顯示了DPF再生速率。如圖2所示，當(dāng)廢氣溫度Ti是一個比較低的溫度時，DPF不能再生，但是當(dāng)廢氣溫度高于一個閾值溫度Te時，PM燃燒，DPF可以再生。DPF再生速率還可以隨廢氣溫度的提高而增大。例如，閾值溫度Te是400℃。
現(xiàn)在將參考圖3-7描述微粒過濾器的再生控制的第一實(shí)施例。在該第一實(shí)施例中，自動變速器30是無級變速器(CVT)。圖3的流程圖中顯示的控制例程是作為由控制器40執(zhí)行的程序來實(shí)現(xiàn)的?？刂评袒旧厦扛?0毫秒由中斷處理反復(fù)地執(zhí)行。然而，直到控制例程完成之前，是禁止中斷的。
在步驟S1中，控制器40判斷是否需要對DPF 11進(jìn)行再生。如果需要進(jìn)行再生，則例程進(jìn)入步驟S2。如果不需要進(jìn)行再生，則例程結(jié)束。根據(jù)由壓差傳感器12檢測到的DPF的進(jìn)口和出口的壓差dP的大小來確定是否需要對DPF進(jìn)行再生。當(dāng)壓差由于DPF的阻塞而大于預(yù)先確定的值(即，當(dāng)PM沉積量超過需要開始進(jìn)行再生的預(yù)先確定的PM沉積量)時，則判斷需要對DPF進(jìn)行再生。該預(yù)先確定的值或預(yù)先確定的PM沉積量是用實(shí)驗(yàn)方法根據(jù)DPF的結(jié)構(gòu)而確定的。
在步驟S2中，判斷柴油發(fā)動機(jī)20的當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)是否在難以進(jìn)行DPF再生的運(yùn)行范圍內(nèi)。此判斷是通過查詢圖4中的圖來執(zhí)行的。圖4中的圖存儲在控制器40的ROM中，并定義了每個車輛速度的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)扭矩之間的關(guān)系。圖4顯示了在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-發(fā)動機(jī)扭矩平面內(nèi)可以進(jìn)行DPF再生的運(yùn)行范圍。在水平軸上顯示了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，在垂直軸上顯示了發(fā)動機(jī)扭矩(發(fā)動機(jī)負(fù)載)。可以進(jìn)行DPF再生的運(yùn)行范圍可以用實(shí)驗(yàn)方法預(yù)先確定。粗體曲線顯示了用于車輛速度Vsp的等值曲線(isovalue curve)。換句話說，在每一條等值曲線的所有運(yùn)行點(diǎn)上可以維持一個恒定的車輛速度。在圖4中，顯示了示范性等值曲線(Vsp＝V1、Vsp＝V2、Vsp＝V3、Vsp＝V4)，這里，車輛速度沿著紙的向上的方向增大，即，V4＞V3＞V2＞V1。
在圖4中，點(diǎn)劃線曲線顯示了廢氣溫度Ti可以達(dá)到高于閾值溫度Te的一個溫度的運(yùn)行范圍的邊界50。在本說明書中，邊界50上方的發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍被稱為“可行的DPF再生范圍”。在此發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍內(nèi)，廢氣溫度可以升到一個溫度(高于閾值溫度Te)，在該溫度，PM可以通過合適的“后噴射”或合適的“噴射時間延遲”燃燒，而不會導(dǎo)致諸如燃料粘附到氣缸套的壁上之類的問題。邊界50下方的發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍是這樣的發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍，其中，即使執(zhí)行“后噴射”和“噴射時間延遲”，也難以進(jìn)行DPF再生，因?yàn)镻M不能燃燒或者會產(chǎn)生諸如燃料粘附到氣缸套的壁上之類的問題。在本說明書中此范圍被稱為“難以進(jìn)行DPF再生的范圍”。例如，圖4中的運(yùn)行點(diǎn)A位于“可行的DPF再生范圍”內(nèi)，而運(yùn)行點(diǎn)B和C位于“難以進(jìn)行DPF再生的范圍”內(nèi)。
細(xì)實(shí)線是廢氣溫度的等溫曲線。具體來說，使用等溫廢氣溫度曲線，可以從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和發(fā)動機(jī)扭矩獲得廢氣溫度。上面的曲線顯示了較高的溫度，下面的曲線顯示了較低的溫度。在圖4中，形狀像山的曲線是最大扭矩曲線。
在步驟S2中，通過查詢圖4中的圖判斷當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)是否位于“難以進(jìn)行DPF再生的范圍”內(nèi)。從車速傳感器27讀取當(dāng)前車輛速度Vsp，從發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28讀取當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne。通過查詢圖4中的圖從當(dāng)前車輛速度Vsp和當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne獲得當(dāng)前發(fā)動機(jī)扭矩Etor，從而獲得柴油發(fā)動機(jī)20的當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)(Ne，ETor)。如果柴油發(fā)動機(jī)20的運(yùn)行點(diǎn)不在“難以進(jìn)行DPF再生的范圍”內(nèi)(即，運(yùn)行點(diǎn)位于“可行的DPF再生范圍”內(nèi))，例程進(jìn)入步驟S8，如果柴油發(fā)動機(jī)20的運(yùn)行點(diǎn)位于“難以進(jìn)行DPF再生的范圍”內(nèi)，則例程進(jìn)入步驟S3。
在步驟S3中，當(dāng)前車輛速度通過使用車速傳感器27來讀取，然后，參考圖4，判斷維持當(dāng)前車輛速度的等值曲線是否經(jīng)過可行的DPF再生范圍。如此，搜索維持當(dāng)前車輛速度并適合于進(jìn)行DPF再生的運(yùn)行點(diǎn)。例如，在圖4的圖中，雖然運(yùn)行點(diǎn)B不是進(jìn)行DPF再生的合適的運(yùn)行點(diǎn)，由于等值曲線(Vsp＝V3)經(jīng)過可行的DPF再生范圍，因此存在進(jìn)行DPF再生的合適的運(yùn)行點(diǎn)(例如，點(diǎn)D)。在圖4的圖中，運(yùn)行點(diǎn)C不是進(jìn)行DPF再生的合適的運(yùn)行點(diǎn)，且等值曲線(Vsp＝V1)不經(jīng)過可行的DPF再生范圍。由于當(dāng)目前速度的等值曲線不經(jīng)過可行的DPF再生范圍時不存在適合于進(jìn)行DPF再生的運(yùn)行點(diǎn)，因此例程進(jìn)入步驟S8。另一方面，當(dāng)可行的DPF再生范圍包括當(dāng)前速度的等值曲線時，例程進(jìn)入步驟S4，以便改變運(yùn)行點(diǎn)。
在步驟S4中，查詢圖4的圖，并設(shè)置維持當(dāng)前車輛速度的新的運(yùn)行點(diǎn)。因此，對運(yùn)行點(diǎn)執(zhí)行修改。下面假設(shè)當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)是圖4中的點(diǎn)B。改變當(dāng)前運(yùn)行點(diǎn)B，并設(shè)置新的運(yùn)行點(diǎn)D。從防止發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速或發(fā)動機(jī)扭矩急劇變化的觀點(diǎn)來看，應(yīng)該將新的運(yùn)行點(diǎn)D定位在當(dāng)前速度的等值曲線和邊界50的交叉點(diǎn)。另一方面，從執(zhí)行滿意的DPF再生的觀點(diǎn)來看，應(yīng)該將新運(yùn)行點(diǎn)D定位在遠(yuǎn)離邊界50的位置。因此，應(yīng)考慮這兩種觀點(diǎn)來確定運(yùn)行點(diǎn)D。例如，運(yùn)行點(diǎn)D可以只與當(dāng)前速度的等值曲線和邊界50的交叉點(diǎn)隔開預(yù)先確定的距離。
在步驟S5中，從圖4的圖計算新運(yùn)行點(diǎn)D的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeD和發(fā)動機(jī)扭矩TD。
在步驟S6中，從新的運(yùn)行點(diǎn)D的當(dāng)前車輛速度V3和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeD計算目標(biāo)速度比。這可以通過查詢存儲在ROM中的如圖5所示的換檔圖來計算。圖5中的各條線顯示了CVT的手動模式的第一-第四檔(Gr 1-4)。Lo端(高速度比)線的斜度比較陡峭，Hi端(低速度比)線的斜度比較平緩。通過改變該滑輪對的半徑的比來執(zhí)行CVT的速度改變。
在步驟S6中，基于圖5的換檔圖計算運(yùn)行點(diǎn)D的車輛速度Vsp和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeD的目標(biāo)速度比。
在步驟S7中，向自動變速器30(CVT)發(fā)送降低速度比(調(diào)高檔位)的命令信號，向發(fā)動機(jī)(節(jié)流閥21、燃料噴射器22)發(fā)送降低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的命令信號。如此，實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeD，且自動變速器30的速度比被控制到目標(biāo)速度比。
在步驟S8中，開始DPF的再生。在此實(shí)施例中，為了提高DPF的溫度，查找圖6的圖，并執(zhí)行“后噴射”。
圖6的圖存儲在ROM中，并定義了在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne是常數(shù)(在此實(shí)施例中，Ne＝NeD)的條件下后噴射量ID和發(fā)動機(jī)扭矩的關(guān)系。后噴射的后噴射量ID是進(jìn)行DPF再生所需的燃料噴射量。由于大的發(fā)動機(jī)扭矩會增大廢氣溫度，所以后噴射量ID隨著新運(yùn)行點(diǎn)D的發(fā)動機(jī)扭矩TD的增大而降低?？梢允褂么藞D計算相對于在步驟S5中得到的發(fā)動機(jī)扭矩TD的后噴射量ID。在步驟S8中，通過基于圖6的圖計算進(jìn)行DPF再生所需的后噴射量ID來開始后噴射。
在步驟S9中，判斷DPF的再生是否已經(jīng)完成。為進(jìn)行這一判斷，可以使用已知的方法，例如，可以根據(jù)DPF的進(jìn)口和出口的壓差或從再生開始經(jīng)過的時間來執(zhí)行判斷。當(dāng)壓差小于第二預(yù)先確定的值或者當(dāng)從再生開始經(jīng)過的時間大于預(yù)先確定的時間時，就可以判斷已經(jīng)完成了DPF的再生。
在步驟S10中，執(zhí)行DPF再生結(jié)束處理。具體來說，停止后噴射。如果執(zhí)行步驟S4-S7的速度比和發(fā)動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)的更改，則速度比從運(yùn)行點(diǎn)D的新設(shè)置的速度比返回到通過步驟S4-S7更改之前的初始速度比(運(yùn)行點(diǎn)B的速度比)，此外，發(fā)動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從運(yùn)行點(diǎn)D返回到通過步驟S4-S7更改之前的初始運(yùn)行點(diǎn)B。
現(xiàn)在將參考圖7A-F的時間圖描述在CVT上此實(shí)施例的控制的效果。實(shí)線涉及此實(shí)施例的控制，虛線涉及不執(zhí)行此實(shí)施例的控制的情況(不執(zhí)行速度變化控制的情況)。
如圖7A所示，隨著時間的消失，沉積了微粒物質(zhì)(PM)。當(dāng)PM沉積量超過要求開始進(jìn)行再生的某一PM沉積量時，開始上述的控制(時間t1；步驟S1)。當(dāng)車輛速度保持恒定時(圖7B)，則變速器30被切換到Hi(低速度比)端，以便可以進(jìn)行DPF的再生(圖7C；步驟S7)。發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是通過調(diào)高變速器30的檔位來降低的(圖7D；步驟S7)。開始后噴射(圖7E；步驟S8)。因此，通過執(zhí)行此控制，廢氣溫度上升到閾值溫度Te，在此溫度，可以進(jìn)行DPF再生(圖7F)。
當(dāng)沒有PM的進(jìn)一步沉積時(圖7A中的時間t2；步驟S9)，DPF的再生處理完成。速度比(圖7C)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(圖7D)返回到它們的原始值，停止后噴射(圖7E)，廢氣溫度返回到其原始值，即，開始再生緊前面的溫度(圖7F)。
然后，PM再次逐漸沉積(圖7A)，當(dāng)PM量超過再生開始時的PM沉積量時，再次執(zhí)行上述處理。
另一方面，在現(xiàn)有技術(shù)中，廢氣溫度可以提高到高于可以進(jìn)行DPF再生的閾值溫度Te(圖7F)，同時維持固定的車輛速度(圖7B)，而不更改速度比或發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(圖7C和D中的虛線)。因此，后噴射的燃料噴射量必須急劇上升(圖7E的虛線)。如果增加后噴射量，則耗油量就會提高。
此實(shí)施例的控制可以通過更改發(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)以便廢氣溫度變得比較高來執(zhí)行過濾器再生處理，甚至在發(fā)動機(jī)負(fù)載比較小并且廢氣溫度比較低時也是如此。在此實(shí)施例的控制中，甚至在除了切換發(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)之外還執(zhí)行“后噴射”以將廢氣溫度提高到閾值溫度Te之上時，與不改變發(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)相比較，“后噴射”的噴射量可以降低。如此，此實(shí)施例的控制具有改善耗油量的效果。
現(xiàn)在將參考圖8和圖9描述微粒過濾器的再生控制的第二個實(shí)施例。與上文描述的第一個實(shí)施例的那些部件具有相同功能的部件被賦予了相同的符號，對它們將不再贅述。再生控制的流程圖與圖3的流程圖相同。
在此實(shí)施例中，在流程圖的步驟S8中，DPF再生處理不是通過“后噴射”而是通過“噴射時間延遲”來執(zhí)行的?？刂破?0控制燃料噴射器22來延遲燃料噴射時間。進(jìn)行DPF再生所需的延遲量RD可以通過根據(jù)步驟S5中計算的發(fā)動機(jī)扭矩TD查詢圖9的圖來獲得。圖9的圖存儲在ROM中，并確定燃料噴射時間的延遲量RD和發(fā)動機(jī)扭矩Etor之間的關(guān)系。延遲量RD隨著新的運(yùn)行點(diǎn)D的發(fā)動機(jī)扭矩TD的增大而降低。
由于如果燃料噴射時間延遲太多(當(dāng)延遲量太大時)將發(fā)生不點(diǎn)火的情況，因此，延遲量有一個上限值。因此，例如，如果發(fā)動機(jī)扭矩是TD1，對應(yīng)于發(fā)動機(jī)扭矩TD1的延遲量RD1超過上限，則在將發(fā)動機(jī)扭矩從TD1縮小到TD2并將延遲量從RD1縮小到RD2之后開始噴射時間延遲。
因此，即使調(diào)整噴射時間延遲以執(zhí)行DPF再生處理，如圖8E所示，與不修改柴油發(fā)動機(jī)20的變速器30的速度比和運(yùn)行點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)(虛線)相比較，延遲量可能變得比較小。
在此實(shí)施例中，除了第一實(shí)施例的效果之外，還具有控制比較簡單的效果。同樣，甚至在延遲燃料噴射時間而不是執(zhí)行后噴射以將廢氣溫度提高到高于閾值溫度Te的溫度時，與不改變發(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)的現(xiàn)有技術(shù)相比較，噴射時間的延遲量可能會變小。因此，此實(shí)施例的控制具有改善耗油量的效果。
現(xiàn)在將參考圖10-12描述微粒過濾器的再生控制的第三實(shí)施例。
第一實(shí)施例描述了無級變速器的DPF再生控制，而此實(shí)施例描述了齒輪傳動變速器的DPF再生控制?？刂评膛c圖3的控制例程相同。
如圖10A所示，隨著時間的流逝沉積了PM。當(dāng)PM沉積量超過要求開始進(jìn)行再生的預(yù)先確定的PM沉積量時，開始步驟S2-S10的控制(時間t1；步驟S1)。當(dāng)車輛速度固定(圖10B)時，速度比切換到Hi端(圖10C的實(shí)線；步驟S7)，因此，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低(圖10D；步驟S7)。
速度比和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速是通過查詢圖11的換檔圖來確定的。齒輪傳動變速器的換檔圖存儲在ROM中，各條線顯示了1檔(i(1))到4檔(i(4))。Lo端(高速度比)線的斜度比較陡峭，Hi端(低速度比)線的斜度比較平緩。
對于一個給定車輛速度，運(yùn)行點(diǎn)最多可以從四個點(diǎn)中選擇。例如，對于車輛速度V3的情況，可以從一檔(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeB1)的運(yùn)行點(diǎn)B1、二檔(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeB2)的運(yùn)行點(diǎn)B2、三檔(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeB)的運(yùn)行點(diǎn)B、四檔(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速NeD)的運(yùn)行點(diǎn)D中選擇。這些運(yùn)行點(diǎn)在圖12的圖中繪制出來。
圖12顯示了在齒輪傳動變速器中在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速-發(fā)動機(jī)扭矩平面內(nèi)可以進(jìn)行DPF再生的發(fā)動機(jī)運(yùn)行范圍。水平軸顯示了發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速Ne，垂直軸顯示了發(fā)動機(jī)扭矩Etor(發(fā)動機(jī)負(fù)載)。對于一個給定車輛速度，運(yùn)行點(diǎn)最多可以從四個點(diǎn)中選擇。例如，對于車輛速度V3，運(yùn)行點(diǎn)可以從四個運(yùn)行點(diǎn)B1(圖中未顯示)、B2、B和D中選擇。
例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于運(yùn)行點(diǎn)B(第三檔)、車輛以速度V3運(yùn)行時需要進(jìn)行DPF再生時，發(fā)動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從運(yùn)行點(diǎn)B(第三檔)切換到運(yùn)行點(diǎn)D(第四檔)。例如，當(dāng)發(fā)動機(jī)處于運(yùn)行點(diǎn)B2(第二檔)、車輛以速度V3運(yùn)行時需要進(jìn)行DPF再生時，發(fā)動機(jī)運(yùn)行點(diǎn)從運(yùn)行點(diǎn)B2(第二檔)切換到運(yùn)行點(diǎn)D(第四檔)。這是因?yàn)榈谌龣n的運(yùn)行點(diǎn)B或第二檔的運(yùn)行點(diǎn)B2位于“難以進(jìn)行DPF再生的范圍”內(nèi)，為了在“可行的DPF再生范圍”內(nèi)的運(yùn)行點(diǎn)D運(yùn)行發(fā)動機(jī)，變速器30的檔位從第二檔調(diào)高到第四檔。
再次回到圖10，按步驟S4-S7中設(shè)置的速度比和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速執(zhí)行后噴射(圖10E；步驟S8)。此控制可以將廢氣溫度提高到高于可以開始DPF再生的閾值溫度Te的溫度(圖10F)。
當(dāng)沒有PM沉積時(圖10A中的時間t2；步驟S10)，DPF的再生處理結(jié)束。速度比(圖10C)和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(圖10D)返回到通過步驟S4-S7改變之前的初始速度比(圖10C)和初始發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速。后噴射停止(圖10E)，廢氣溫度返回到通過步驟S8-S9改變之前的初始廢氣溫度。
隨后，隨著PM再次逐漸沉積(圖10A)，當(dāng)它超過開始再生所需要的預(yù)先確定的PM沉積量時，重復(fù)上文所提及的控制。
另一方面，將廢氣溫度提高到高于可以再生DPF的閾值溫度Te的溫度(圖10F)而不改變發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(圖10C和D的虛線)，同時維持一個固定的車輛速度(圖10B)，發(fā)動機(jī)后噴射量必須急劇增加(圖10E的虛線)。因此，如果提高后噴射量，則耗油量就會提高。
因此，通過在齒輪傳動變速器中也執(zhí)行此實(shí)施例中的控制，廢氣溫度可以提高到一個高于DPF再生溫度Te的溫度，而不大大地提高后噴射量，因此，燃料成本-性能可以得到改善。
雖然上文是通過參考本發(fā)明的某些實(shí)施例來對本發(fā)明進(jìn)行描述的，但是，本發(fā)明不僅限于上文描述的實(shí)施例。雖然在上述三個實(shí)施例中后噴射和噴射時間延遲是與運(yùn)行點(diǎn)的改變(發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和速度比的改變)一起執(zhí)行的，如果運(yùn)行點(diǎn)的改變本身能使廢氣溫度提高到一個高于DPF再生溫度Te的溫度，則不需要進(jìn)行后噴射和噴射時間延遲。此外，也可以執(zhí)行噴射時間延遲以提高齒輪傳動變速器中的廢氣溫度。
本領(lǐng)域人員可以根據(jù)上述原理對上文描述的實(shí)施例進(jìn)行各種修改。本發(fā)明的范圍參考下面的權(quán)利要求進(jìn)行定義。
這里引用了日本專利申請p2003-1347(2003年1月7日申請)的全部內(nèi)容作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于柴油機(jī)微粒過濾器(11)的再生設(shè)備，該柴油機(jī)微粒過濾器捕集從車輛柴油發(fā)動機(jī)(20)中排出的廢氣中的微粒，其中，該柴油發(fā)動機(jī)(20)通過自動變速器(30)將發(fā)動機(jī)扭矩輸出到驅(qū)動輪，該再生設(shè)備包括狀況檢測傳感器(12)，用于檢測柴油機(jī)微粒過濾器(11)的狀況；以及控制器(40)，該控制器存儲了一張圖，該圖定義柴油發(fā)動機(jī)(20)的預(yù)先確定的運(yùn)行范圍，在該運(yùn)行范圍內(nèi)，可能會發(fā)生被捕集的微粒的自燃，該控制器被編程為執(zhí)行以下操作基于檢測到的狀況判斷是否需要進(jìn)行過濾器(11)的再生；當(dāng)需要對過濾器(11)進(jìn)行再生時，將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)修改到所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的一個點(diǎn)；在所述修改的運(yùn)行點(diǎn)，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器(30)的目標(biāo)速度比；以及將自動變速器(30)的速度比控制到目標(biāo)速度比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，進(jìn)一步包括用于檢測車輛速度的車速傳感器(27)，以及其中，所述控制器(40)被編程為執(zhí)行以下操作從車速傳感器(27)讀取車輛速度；將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)修改到在所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的、并維持所述車輛速度的一個點(diǎn)；在所述修改的運(yùn)行點(diǎn)，基于讀取的車輛速度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器(30)的目標(biāo)速度比。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(40)被編程為通過執(zhí)行自動變速器(30)的向上換檔來將該自動變速器(30)控制到目標(biāo)速度比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，其中，所述控制器(40)進(jìn)一步被編程為判斷過濾器(11)的再生是否完成，以及，當(dāng)過濾器的再生完成時，將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)返回到修改之前的運(yùn)行點(diǎn)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，其中，所述修改之前的運(yùn)行點(diǎn)位于所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍之外。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求5中任何一個所述的再生設(shè)備，進(jìn)一步包括柴油發(fā)動機(jī)(20)的燃料噴射器(22)，其中，所述控制器(40)進(jìn)一步被編程為控制該燃料噴射器(22)，以便在將自動變速器(30)的速度比控制到所述目標(biāo)速度比之后執(zhí)行后噴射，其中，該后噴射是在通常的燃料噴射之后的另一次燃料噴射。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到權(quán)利要求5中任何一個所述的再生設(shè)備，進(jìn)一步包括柴油發(fā)動機(jī)(20)的燃料噴射器(22)，其中，所述控制器(40)被進(jìn)一步編程為在將自動變速器(30)的速度比控制到所述目標(biāo)速度比之后控制該燃料噴射器(22)以延遲噴射時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的再生設(shè)備，其中，所述狀況檢測傳感器(12)是一個用于檢測所述過濾器的入口壓力和出口壓力之間的壓差的壓差傳感器；以及其中，所述控制器(40)進(jìn)一步被編程為當(dāng)該壓差大于預(yù)先確定的值時，判斷需要對該過濾器(11)進(jìn)行再生。
9.一種用于柴油機(jī)微粒過濾器(11)的再生設(shè)備，該柴油機(jī)微粒過濾器捕集從車輛柴油發(fā)動機(jī)(20)中排出的廢氣中的微粒，其中，該柴油發(fā)動機(jī)(20)通過自動變速器(30)將發(fā)動機(jī)扭矩輸出到驅(qū)動輪，該再生設(shè)備包括用于存儲一張圖的裝置，該圖定義柴油發(fā)動機(jī)(20)的預(yù)先確定的運(yùn)行范圍，在該范圍內(nèi)，可能發(fā)生被捕集的微粒的自燃；用于檢測柴油機(jī)微粒過濾器(11)的狀況的裝置；用于根據(jù)過濾器的狀況判斷是否需要進(jìn)行該過濾器(11)的再生的裝置；用于當(dāng)需要對過濾器(11)進(jìn)行再生時，將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)修改到所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的一個點(diǎn)的裝置；用于在所述修改的運(yùn)行點(diǎn)，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器(30)的目標(biāo)速度比的裝置；以及用于將自動變速器(30)的速度比控制到目標(biāo)速度比的裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的再生設(shè)備，進(jìn)一步包括用于檢測車輛速度的裝置，其中，所述的用于修改運(yùn)行點(diǎn)的裝置包括用于將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)修改到在所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的、并維持所述車輛速度的一個點(diǎn)；以及其中，所述的用于設(shè)置目標(biāo)速度比的裝置包括用于在所述修改的運(yùn)行點(diǎn)，基于檢測到的車輛速度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器(30)的目標(biāo)速度比的裝置。
11.一種用于柴油機(jī)微粒過濾器(11)的再生方法，該柴油機(jī)微粒過濾器捕集從車輛柴油發(fā)動機(jī)(20)中排出的廢氣中的微粒，其中，該柴油發(fā)動機(jī)(20)通過自動變速器(30)將發(fā)動機(jī)扭矩輸出到驅(qū)動輪，該再生方法包括下列步驟存儲一張圖，該圖定義柴油發(fā)動機(jī)(20)的預(yù)先確定的運(yùn)行范圍，在該范圍內(nèi)，可能發(fā)生被捕集的微粒的自燃；檢測柴油機(jī)微粒過濾器(11)的狀況；基于檢測到的狀況判斷是否需要進(jìn)行該過濾器(11)的再生；當(dāng)需要對該過濾器(11)進(jìn)行再生時，將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)修改到所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的一個點(diǎn)；在所述修改的運(yùn)行點(diǎn)，基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器(30)的目標(biāo)速度比；以及將自動變速器(30)的速度比控制到所述目標(biāo)速度比。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的再生方法，進(jìn)一步包括檢測車輛速度的步驟，其中，所述的用于修改運(yùn)行點(diǎn)的步驟包括用于將柴油發(fā)動機(jī)(20)的運(yùn)行點(diǎn)修改到在所述預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的、并維持所述車輛速度的一個點(diǎn)；以及其中，所述的用于設(shè)置目標(biāo)速度比的步驟包括用于在所述修改的運(yùn)行點(diǎn)，基于檢測到的車輛速度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器(30)的目標(biāo)速度比。
全文摘要
一種用于柴油機(jī)微粒過濾器的再生設(shè)備，該過濾器過濾從車輛柴油發(fā)動機(jī)中排出的廢氣中的微粒，該再生設(shè)備包括狀況檢測傳感器，用于檢測柴油機(jī)微粒過濾器的狀況；車速傳感器，用于檢測車輛速度，以及控制器，該控制器存儲了一張圖，該圖定義柴油發(fā)動機(jī)預(yù)先確定的運(yùn)行范圍，在該范圍內(nèi)可再生過濾器?？刂破鞅痪幊虨閷⒉裼桶l(fā)動機(jī)的運(yùn)行點(diǎn)修改到預(yù)先確定的運(yùn)行范圍內(nèi)的、并維持車輛速度的一個點(diǎn)?？刂破鬟€被編程為控制柴油發(fā)動機(jī)以在修改的運(yùn)行點(diǎn)實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速；在修改的運(yùn)行點(diǎn)基于維持的車輛速度和發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置自動變速器的目標(biāo)速度比；以及將自動變速器的速度比控制到目標(biāo)速度比。
文檔編號B60W10/10GK1517520SQ200410001400
公開日2004年8月4日 申請日期2004年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月7日
發(fā)明者井上尊雄, 廣, 田畑宗廣, 一, 川島純一, 哉, 筒本直哉, 大竹真, 德, 近藤光德 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社