用于混合動力車輛的顆粒過濾器的再生方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種顆粒過濾器的再生方法，混合動力車輛配備的內燃機相關的排氣回路包括所述顆粒過濾器，根據(jù)所述再生方法，當再生正在進行時，連續(xù)探測顆粒過濾器的入口溫度，管理車輛驅動模式的動力總成協(xié)調器至少在當探測到的溫度小于第一指定溫度(Tpremier?arrêt)時禁止內燃機的第一停機，如果第一停機沒有被禁止，在當顆粒過濾器的上游溫度大于第二指定溫度(Tamont?FAP)時，所述動力總成協(xié)調器授權熱機停機，所述第二指定溫度取決于發(fā)動機停機請求時刻顆粒過濾器的負載。
【專利說明】用于混合動力車輛的顆粒過濾器的再生方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及與包括顆粒過濾器的排氣循環(huán)相關的配有內燃機的混合動力車輛領域。特別是，本發(fā)明涉及這種機動車輛的去污方法，所述機動車輛的內燃機在某些行駛階段期間能夠停機。
【背景技術】
[0002]混合動力車輛配有使用能源的多個機動源，所述能源可可替換使用。這些可替換能源尤其是碳氫燃料、汽油或柴油以及電能。
[0003]利用碳氫燃料的內燃機排出固體顆粒，因此經(jīng)常通過排氣循環(huán)中的顆粒過濾器來消除這些固體顆粒。顆粒過濾器通常與催化劑裝置相關聯(lián)，所述催化劑裝置沿氣體循環(huán)的方向位于顆粒過濾器的上游。催化劑裝置用于在來自發(fā)動機的排放氣體通過過濾器之前對其進行清潔，在所述過濾器中顆粒被捕獲。被捕獲的顆粒通過在大約450°C至750°C之間的溫度下進行燃燒而被消除。僅當過濾器為添加劑過濾器時(即二氧化鈰或鐵被加入碳氫燃料容器中時)允許小于550°C的低溫度范圍。
[0004]即使顆粒過濾器是添加劑過濾器，為了獲得該溫度，該溫度通常大于柴油型內燃機的排放氣體的溫度，因此使用設備，例如通過根據(jù)運行的特殊性質(例如由噴射校準(sous-calage))校準發(fā)動機，和/或通過調整進氣壓力和/或使用后噴射，以增加發(fā)動機的熱度。同樣可以通過利用根據(jù)需要進行調整的電消費來增加發(fā)動機的負荷。
[0005]對于混合動力車輛所帶來的具體問題在于在當混合動力車輛將可替換能源用于輔助發(fā)動機，尤其是電機，運行時所配備的內燃機的停機問題。內燃機停機時，排氣回路中的溫度下降的很快并且排氣線路中不再有氣體流量。在顆粒過濾器尋求再生時，這是非常不利的，因為這延遲了顆粒開始燃燒的時刻，這將減弱燃燒(在熱機停機之前已經(jīng)開始)，或者將徹底停止燃燒。由此，如果已經(jīng)由顆粒過濾器的監(jiān)控員申請了再生則保持顆粒過濾器再生的最簡單的解決方案是防止熱機停機。
[0006]然而該解決方案會給駕駛員帶來“負面”的影響，駕駛員并不必然理解為何他的車輛不再以“混合動力”模式運行，尤其是如果他按壓了 “純電動模式”按鈕的話。為了允許授權使用電模式的運行，需要建立策略使熱機中斷的負面影響最小化。
[0007]為了避免發(fā)動機停機時打斷顆粒過濾器的再生，專利申請FR2925938中提出向排氣回路中吹入熱空氣，與該操作相關的是注入碳氫燃料以維持催化劑中放熱。
[0008]文件EP0987139中也提出根據(jù)探測到的催化劑溫度管理輔助發(fā)動機的運行。更具體地，輔助發(fā)動機獲得供電，所述供電根據(jù)該溫度探測進行修正，催化劑的溫度降低促使所供應的輔助電流量減小，帶給發(fā)動機的幫助最小化。
[0009]從專利申請文件FR2956878中還已知一種與混合動力車輛配備的內燃機相關的排氣回路包括的顆粒過濾器的再生方法，根據(jù)該方法，如果正在進行再生而隨著車輛的可替換激動設備激活而發(fā)出內燃機停機的請求，連續(xù)探測顆粒過濾器入口處的溫度；將探測到的溫度與第一指定溫度進行比較；至少在探測到的溫度小于第一指定溫度時禁止內燃機停機，直到至少探測到的溫度大于第二指定時，在這種情況下允許內燃機停機。
[0010]這樣，如果顆粒過濾器處于大于第一指定溫度的溫度下，換句話說當正在進行再生并且顆粒過濾器的熱度令人滿意時，將允許熱機停機。相反當由于顆粒過濾器入口處的溫度太小而停機產(chǎn)生的危害非常大時，將迫使熱機重新啟動或者禁止其停機。

【發(fā)明內容】

[0011]本發(fā)明的目的在于優(yōu)化專利申請FR2956878中已知的方法，以便優(yōu)化顆粒過濾器再生的機遇同時使得對客戶的影響最小化，并且最大化地保持混合動力運行模式。本發(fā)明尤其涉及根據(jù)炭黑的質量調適再生策略:當顆粒過濾器載有的炭黑較少時，可以進行較長的再生，而過濾器填充的顆粒越多則需要再生越短并且效率提高。
[0012]本發(fā)明的目的還在于一種與混合動力車輛配備的內燃機相關的排氣回路包括的顆粒過濾器的再生方法，根據(jù)所述再生方法，當再生正在進行時，連續(xù)探測顆粒過濾器的入口溫度，管理車輛驅動模式的GMP協(xié)調器至少在當探測到的溫度小于第一指定溫度(Tpremier arret)時禁止內燃機的第一停機,如果第一停機沒有被禁止,在當顆粒過濾器的上游溫度大于第二指定溫度(Tamont FAP)時，所述GMP協(xié)調器授權熱機停機，所述第二指定溫度取決于再生請求時刻顆粒過濾器的負載。
[0013]有利地，通過將第一指定溫度分配給在車輛的兩個重啟階段之間的內燃機停機的初始禁止，將第二指定溫度分配給當測量到的顆粒過濾器的溫度相對其再生令人滿意時授權發(fā)動機停機，從而區(qū)分第一指定溫度和第二指定溫度。
[0014]在本發(fā)明的一個優(yōu)選變型中，還考慮炭黑負載以具體授權驅動僅通過電設備獲得的區(qū)域(對于純電驅動是TEP區(qū)域)，對于較多的炭黑負載例如在TEP區(qū)域完全禁止切換。換句話說，混合動力模式的控制規(guī)范一般僅僅不取決于駕駛員請求的轉速和扭矩以及電池的充電還有炭黑負載。
[0015]在一個變型中，取決于第一指定溫度的禁止發(fā)動機停機還取決于探測車輛的外界溫度以及所述所探測到的外界溫度與指定外界溫度之間的比較。由此，由或多或少地考慮到了要冷卻排氣線路的外界空氣的容量。
[0016]本發(fā)明的目的還在于提供一種熱機重啟策略，其也考慮炭黑負載并且同樣使對客戶的影響最小化同時允許在良好條件下形成再生。
[0017]由此，根據(jù)本發(fā)明的一個變型，顆粒過濾器的再生階段期間授權的熱機停機之后，當特定重啟條件得到滿足時迫使熱機重啟，所述重啟條件考慮了再生開始時的炭黑負載。作為變型，考慮重啟時刻的炭黑負載。
[0018]在一個變型中，重啟條件是顆粒過濾器的上游溫度小于第三溫度閾值，即重啟溫度閾值，所述重啟溫度閾值根據(jù)再生開始時的炭黑負載或者根據(jù)一個變型，根據(jù)重啟時刻的炭黑負載進行調適。
[0019]在一個變型中，選定的再生條件也可以是熱機的授權停機最大化時間段，熱機的停機最大化時間段根據(jù)再生開始時或者重啟時刻的顆粒過濾器的炭黑負載進行修正。
[0020]有利地，針對該最大化時間段的輸入數(shù)據(jù)考慮了熱機已經(jīng)停機時刻的車輛速度和外界溫度，炭黑負載作為乘數(shù)(小于I)以減小該最大化時間段。
[0021]在一個變型中，重啟條件是對于再生階段授權的最大化時間段，所述對于再生階段的最大化時間段根據(jù)再生開始時或重啟時刻的炭黑負載進行調適。
[0022]當在以上列舉的重啟條件生效之后控制熱機重啟時，有利地選取幫助再生的2水平策略，換句話說，安排兩個幫助再生水平，第二水平消耗更多，將無延時地直接選取最耗能的水平(然而是最有效的)。對于這些不同水平的策略，尤其參考專利EP1281852，該專利描述了對于顆粒過濾器的再生階段的具體噴射策略，水平I和水平2 (這些水平I和2的策略與再生階段以外工作的策略顯然不同)。
[0023]此外，隨著發(fā)動機重啟，有利地進行耗電裝置的激活請求(這將導致發(fā)動機負載的增加，并且因此導致排氣溫度增加)，當顆粒過濾器上游的溫度達到用于激活耗電裝置的臨界溫度極值(plafond)時，可以停止所述激活請求。同樣，還可以選取車輛電池的充電策略，在當顆粒過濾器上游的溫度達到電池充電策略的臨界溫度極值時，該策略將停止，所述臨界溫度極值根據(jù)在再生開始時或者重啟時刻的炭黑負載進行調節(jié)。
[0024]根據(jù)本發(fā)明所提出的方法的詳細說明，當顆粒過濾器的再生開始時，該再生的監(jiān)控器(FAP監(jiān)控器)向GMP協(xié)調器進行報告，所述GMP協(xié)調器的第一作用是根據(jù)例如駕駛員表達的轉速和扭矩請求(例如是油門踏板的踩踏狀態(tài)的函數(shù))以及可用的電負載的請求選取“全熱機”、“全電”或者混合運行。
[0025]該信息將禁止在某些條件下切換到純電模式。
[0026]因而，連續(xù)探測顆粒過濾器的入口溫度(優(yōu)選為沿排氣回路中氣體的流通方向的上游溫度)，將探測到的溫度與第一指定溫度進行比較；至少在當探測到的溫度小于第一指定溫度Tpremier arrgt (稱為Tamont FAP的第一停機禁止閾值)時,禁止內燃機停機。
[0027]在當發(fā)動機停機不被禁止時，則在當顆粒過濾器的上游溫度不下降到Tamont FAP再生可行性極限值(第二指定溫度)以下時，可滿足發(fā)動機停機的下次請求。應當注意，GMP監(jiān)控器致力于尋求提供所請求的轉速和扭矩同時優(yōu)化車輛的消耗，因此，即使第一停機得到授權，在當例如該時刻所請求的扭矩太大時，將不是必須由GMP監(jiān)控器控制。
[0028]在下降到該第二指定溫度以下之后，F(xiàn)AP上游溫度重新回到該極限值上方，則再次對發(fā)動機停機進行授權。
[0029]根據(jù)顆粒過濾器中的炭黑質量調節(jié)該第二指定溫度:炭黑負載越高，則閾值越大。例如在當顆粒過濾器的負載小于其額定負載(應當理解額定負載指的是低于該負載再生不正常地受到控制的負載)時，該閾值可以被固定至400°C，當具有額定炭黑負載時固指定430°C，并且一旦炭黑質量超過該額指定的1.5倍時固定至460°C。
[0030]當維持輔助發(fā)動機激活并且獲得相對于顆粒過濾器令人滿意的條件時，授權內燃機停機。所述令人滿意的條件尤其對應于顆粒過濾器相對于第二指定溫度的適當溫度，優(yōu)選考慮到當顆粒過濾器的再生操作初始化時測量到的外界溫度和/或車輛速度。更特別是，當顆粒過濾器的溫度相對于第二指定溫度(對應于再生可行性的極限值)足夠時，授權車輛僅通過輔助發(fā)動機行駛。然而，僅使用輔助發(fā)動機由協(xié)調器調適，其開發(fā)出具有特定支撐點的相對于顆粒過濾器的再生階段預先限定并且特定的純電驅動區(qū)域(TEP)。該TEP區(qū)域的調適不僅考慮到顆粒過濾器的再生正在進行，還考慮到顆粒過濾器的炭黑負載:過濾器中的炭黑越多，TEP區(qū)域將越小。例如，當炭黑負載超過額指定的1.5倍時，TEP區(qū)域可以為零。
[0031]優(yōu)選地，取決于第一指定溫度的禁止發(fā)動機停機還取決于探測車輛的外界溫度以及該所探測到的外界溫度與指定外界溫度之間的比較。由此，或多或少地考慮到了要冷卻排氣線路的外界空氣的容量。
[0032]已經(jīng)授權發(fā)動機停機的情況下，設置多條在由協(xié)調器控制停機之后內燃機受迫啟動的特定法則。這些特定法則本身取決于炭黑負載并且對應于例如以下圖中的三種情況:
[0033]-在當顆粒過濾器上游測量到的溫度小于第三指定閾值(稱為啟動溫度閾值，閾值Tamont redemarrage)時，閾值Tamont red6marrage,內燃機受迫啟動。啟動顆粒過濾器Tamont閾值的值適配于顆粒過濾器的炭黑負載:沒有被過濾掉的顆粒越多，閾值將越高。例如，當FAP中沒有顆粒時，該閾值可被固定至390°C，當具有額定炭黑負載時該閾值可被固定至420°C，當炭黑的質量超過額指定的1.5倍時該閾值可被固定至450°C。
[0034]-當在被認為太長的第一指定時間段期間維持熱機停機時，認為TEP運行于該第一時間段相比太長，為了不浪費有效再生顆粒過濾器的機會，需要重啟內燃機。圖中的這種情況基本上對應于除非傳感器本身不會錯誤地探測否則溫度傳感器所提供的顆粒過濾器上游的信息不正確的情況下的安全性。該指定時間段優(yōu)選從圖線讀取，所述圖線一方面是車輛速度(發(fā)動機已經(jīng)停機時刻的速度)的函數(shù)，另一方面是外界氣溫的函數(shù)，這是因為這兩個參數(shù)影響排氣線路的冷卻速度。該圖線最優(yōu)選根據(jù)顆粒過濾器中具有的炭黑質量進行修正:過濾器中的顆粒越多，停機的最大化時間段越短。例如，當FAP中沒有顆粒時，該閾值可以被固定至I分鐘，當具有額定炭黑負載時，該閾值可以被固定至45秒，并且當炭黑質量超過額定值的1.5倍時,該閾值可以被固定至20秒。
[0035]-當再生請求持續(xù)了太長時間時，當再生沒有完成或者駕駛員切斷接觸時，熱機立即重啟并且內燃機無中止運行。該再生的最大化時間段來自已經(jīng)再生的炭黑百分比的函數(shù)曲線，已經(jīng)再生的炭黑百分比依據(jù)FAP監(jiān)控器的數(shù)據(jù)以連續(xù)的方式進行計算并且根據(jù)顆粒過濾器中存在的炭黑質量進行調適:顆粒過濾器負載的顆粒越多，時間段越短。例如，當顆粒負載小于額定負載時，該閾值可以被固定至10分鐘，當具有額定炭黑負載時，該閾值可以被固定至8分鐘，當炭黑質量超過額定值的1.5倍時，該閾值可以被固定至5分鐘。
[0036]應當注意，當行駛條件相對于駕駛員的“正?！毙旭倵l件(考慮駕駛員的行駛歷史)非常有利時，可以開始額定質量下再生。
[0037]當發(fā)出發(fā)動機重啟請求時，GMP協(xié)調器重啟熱機。因此將選取最適合的控制策略。
[0038]期望在重啟條件生效之后請求重啟，根據(jù)高水平的再生策略操作熱機，以便立即無延時地輔助再生。
[0039]顆粒過濾器再生初始化，車輛配備的對應耗電裝置也被激活。應當理解，耗電裝置例如是直接參與再生的電設備(例如加熱設備)但尤其是不被駕駛員控制的可用設備，其激活將產(chǎn)生扭矩需求的增加，因此間接地增加排氣溫度。這些可用設備例如是電阻(如加熱擋風玻璃或者加熱后視鏡)。
[0040]當達到顆粒過濾器的溫度要求條件時，耗電裝置被停用以使車輛的電消耗最小化。當這些條件降低(d6grader)時，可再次請求激活耗電裝置。
[0041]耗電裝置的停用優(yōu)選在當顆粒過濾器的上游溫度超過用于激活耗電裝置的臨界溫度極值時執(zhí)行。
[0042]用于激活耗電裝置的該臨界溫度極值(超過該值禁止請求激活耗電裝置)本身有利地取決于顆粒過濾器的炭黑負載。例如，當負載小于額定負載時，該閾值可以被固定至500°C，當具有炭黑的額定負載時，該閾值可以被固定至520°C，當炭黑質量超過額定值的
1.5倍時，該閾值可以被固定至550°C。
[0043]相反如果顆粒過濾器的上游溫度下降到最低閾值(seuil plancher)以下時可以再次請求激活，所述最低閾值同樣可以取決于顆粒過濾器的炭黑負載選擇，例如，當FAP中沒有顆粒時，該最低閾值可以被固定至460°C，當具有炭黑的額定負載時，該最低閾值可以被固定至480°C，當炭黑質量超過額定值的1.5倍時，該最低閾值可以被固定至500°C。
[0044]作為耗電裝置的激活策略的補充或者替換，還可以設想電池的充電策略。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]借助圖1介紹電池充電策略的一個示例，圖1示出根據(jù)專利申請FR2952974的方法的原理圖。
【具體實施方式】
[0046]在第一步驟A中，確定儲電器中的可儲存電量Estock。其涉及要確保完整充電而需要帶給儲電器的能量。該可儲存電量I取決于在確定的時刻儲電器的充電水平，但也可以取決于環(huán)境因素，例如外界溫度或者儲電器內部溫度。
[0047]在第二步驟B中，確定為了在預先確定的參考時間段Tmini向儲電器提供可儲存電量Estock而向儲電器提供的功率Pl。
[0048]在第三步驟C中，將提供的功率Pl與預先限定的最小化功率Pmini進行比較。
[0049]Pmini和Tmini是可以在發(fā)動機檢驗裝置中限定的值，并且可以根據(jù)應用(顆粒過濾器相對于發(fā)動機的位置，排氣線路的長度等)進行調適。在傳統(tǒng)的汽車應用中，由于排氣的熱慣性而對顆粒過濾器入口處的氣體溫度有顯著影響的增加發(fā)動機負載所需的時間段Tmini大約為120至180秒。
[0050]在增加熱機負載的步驟D中，當所提供的功率Pl大于或者等于最小化功率Pmini時，在參考時間段Tmini期間向儲電器提供功率PI。
[0051]在最小化增加熱機負載的步驟E中，當所提供的功率Pl小于最小化功率時，在能夠確保儲電器完整充電的時間段期間向儲電器提供最小化功率Pmini。
[0052]在本發(fā)明的范圍中，當顆粒過濾器的上游溫度達到用于電池充電策略的臨界溫度極值時，該策略被禁止。該溫度極值有利地取決于顆粒過濾器的炭黑負載。
[0053]例如,對于炭黑負載小于額定負載的情況,該極值可以被固定至480°C,當具有額定炭黑負載時，該極值可以被固定至500°C,當炭黑質量超過額定值的1.5倍時,該極值可以被固定至550°C。
[0054]反之，當顆粒過濾器的上游溫度重新下降到用于電池充電策略的最低值以下時，可以控制激活該策略。該最低值可以同樣取決于顆粒過濾器的炭黑負載。
[0055]例如，對于炭黑負載小于額定負載的情況，該最低值可以被固定至450°C,當具有額定炭黑負載時，該最低值可以被固定至460°C，當炭黑質量超過額定值的1.5倍時，該最低值可以被固定至500°C。
[0056]應該注意，在測量顆粒過濾器的上游溫度或者外界溫度時故障的情況下還有利地設想降級模式。在這種情況下，不再能夠應用發(fā)動機停機策略。因而，當出現(xiàn)再生請求而其中一個傳感器故障時，熱機需要在該故障存在時保持正常運行。任何熱機停機都將被禁止，純電運行是不可能的。
[0057]本發(fā)明所提出的方法可以針對最小化的工作總時間段優(yōu)化顆粒過濾器的再生操作。在車輛的控制設備(尤其是計算機和/或協(xié)調器)要求的情況下，尤其在連續(xù)且實時地執(zhí)行顆粒過濾器溫度測量的基礎上，內燃機與僅利用輔助發(fā)動機同步工作，獲得更優(yōu)的能量效率。發(fā)動機在重啟階段中充電使得油中碳氫燃料的流量比瞬時減小。駕駛員由單一的輔助發(fā)動機感知車輛的行駛階段，一旦獲得顆粒過濾器的再生，就安排授權內燃機停機。根據(jù)測量顆粒過濾器的溫度禁用耗電裝置，能夠獲得車輛電消耗的收益。無論顆粒過濾器的狀態(tài)如何，使用車輛能源選擇性激活，所述選擇性激活調適以減小能量損失，顆粒過濾器的再生性能得到優(yōu)化。
【權利要求】
1.一種顆粒過濾器的再生方法，與混合動力車輛配備的內燃機相關的排氣回路包括所述顆粒過濾器，根據(jù)所述再生方法，當再生正在進行時，連續(xù)探測顆粒過濾器的入口溫度，管理車輛驅動模式的GMP協(xié)調器至少在當探測到的溫度小于第一指定溫度(Tpremierarret)時禁止內燃機的第一停機，如果第一停機沒有被禁止，在當顆粒過濾器的上游溫度大于第二指定溫度(Tamont FAP)時，所述GMP協(xié)調器授權熱機停機，所述第二指定溫度取決于再生請求時刻顆粒過濾器的負載。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，通過將第一指定溫度分配給在車輛的兩個重啟階段之間內燃機停機的初始禁止，將第二指定溫度分配給當測量到的顆粒過濾器的溫度相對其再生令人滿意時授權發(fā)動機停機，從而區(qū)分第一指定溫度和第二指定溫度。
3.根據(jù)上述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于，取決于第一指定溫度的禁止發(fā)動機停機還取決于探測車輛的外界溫度以及所述所探測到的外界溫度與指定外界溫度之間的比較。
4.一種根據(jù)上述權利要求中任一項所述的顆粒過濾器的再生方法，其特征在于，顆粒過濾器的再生階段期間授權的熱機停機之后，當特定重啟條件得到滿足時迫使熱機重啟，所述重啟條件考慮了再生開始時或者重啟時刻的炭黑負載。
5.根據(jù)權利要求4所述的顆粒過濾器的再生方法，其特征在于，重啟條件是顆粒過濾器的上游溫度小于第三溫度閾值，即重啟溫度閾值，所述重啟溫度閾值根據(jù)再生開始時或者重啟時刻的炭黑負載進行調適。
6.根據(jù)權利要求4或5中任一項所述的再生方法，其特征在于，再生條件是熱機的停機最大化時間段，所述最大化時間段根據(jù)再生開始時或者重啟時刻的顆粒過濾器的炭黑負載進行修正。
7.根據(jù)權利要求6所述的顆粒過濾器的再生方法，其特征在于，修正前的所述最大化時間段是熱機已經(jīng)停機時刻的車輛速度和外界溫度的函數(shù)。
8.根據(jù)權利要求4至7中任一項所述的顆粒過濾器的再生方法，其特征在于，重啟條件是對于再生階段授權的最大化時間段，所述對于再生階段的最大化時間段根據(jù)再生開始時或重啟時刻的炭黑負載進行調適。
9.根據(jù)權利要求4至8中任一項所述的顆粒過濾器的再生方法，其特征在于，當在重啟條件生效之后請求重啟時，根據(jù)高水平的再生策略操作熱機。
10.根據(jù)權利要求4至9中任一項所述的顆粒過濾器的再生方法，其特征在于，當在重啟條件生效之后請求重啟時，激活耗電裝置和/或電池充電策略，當顆粒過濾器的上游溫度達到用于激活耗電裝置的臨界溫度極值或者用于電池充電策略的臨界溫度極值時，停止所述激活，所述臨界溫度極值根據(jù)在再生開始時或者重啟時刻的炭黑負載進行調節(jié)。
【文檔編號】B60W10/06GK103930327SQ201280054778
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年10月25日 優(yōu)先權日:2011年11月7日
【發(fā)明者】C·科利尼翁 申請人:標致·雪鐵龍汽車公司