專利名稱：發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電加熱柴油機(jī)微粒過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本披露涉及用于電加熱柴油機(jī)微粒過濾器的電力控制電路。
背景技術(shù)：
在此提供的背景技術(shù)用于一般地給出披露的上下文的目的。在此提出的發(fā)明人的其程度在此背景技術(shù)部分中描述的工作以及描述的不能
針對(duì)本披露:現(xiàn)有技術(shù)。 、^ 、 、' 、'
電加熱柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)將微粒或煙炱從柴油內(nèi)燃機(jī)的排氣流中過濾掉。當(dāng)DPF充滿煙炱時(shí)，通過使電流通過靠近DPF的加熱元件而將DPF再生。加熱器將累積的煙炱的部分加熱到其燃燒溫度。已加熱的煙炱點(diǎn)燃而轉(zhuǎn)化為氣體，且通過DPF,因此對(duì)于另一個(gè)過濾循環(huán)將DPF進(jìn)行清潔。被加熱器點(diǎn)燃的煙炱也開始了火焰或燃屑鋒面，其傳播通過剩余的煙炱以也在再生循環(huán)期間將剩余的煙炱從DPF清潔掉。
車輛的電氣系統(tǒng)為加熱器提供電力。因?yàn)榕艢鈴募訜崞鲙ё邿崃壳医档土思訜崞鳒囟龋渣c(diǎn)燃煙炱所需要的電力的量部分地基于通過DPF的排氣流量。在高排氣流量下，來自電氣系統(tǒng)的電力可能不足以將加熱器加熱到在再生循環(huán)期間點(diǎn)燃煙炱的溫度。

發(fā)明內(nèi)容
用于車輛動(dòng)力總成的控制電路包括開關(guān)，該開關(guān)選擇地中斷了第一端子和第二端子之間的電流。第一電源將電力提供到第一端子，且第二
電源將電力提供到第二端子且提供到加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF )的加熱器。開關(guān)在DPF再生循環(huán)期間斷開以防止第一電源在加熱器加電時(shí)承擔(dān)加熱器負(fù)荷。
在一些特征中，笫一電源是電池。第二電源是發(fā)電機(jī)。開關(guān)是繼電器開關(guān)?？刂齐娐愤M(jìn)一步包括動(dòng)力總成控制模塊，該控制模塊估計(jì)了DPF內(nèi)的煙炱的量且在估計(jì)的量超過預(yù)先確定的量后斷開繼電器開關(guān)。控制電路也包括多個(gè)選擇地將來自第二電源的電力連通到加熱器的各加熱器區(qū)的開關(guān)。開關(guān)是晶體管開關(guān)。電流感測(cè)電路生成了指示了流向加熱器的電流的量的第 一 信號(hào)。電流感測(cè)電路包括與電流串聯(lián)的感測(cè)電阻器和基于跨過感測(cè)電阻器的壓降而生成第一信號(hào)的放大器。放大器基于第二電源的電壓生成笫二信號(hào)。
用于車輛動(dòng)力總成的控制電路包括選擇地中斷了第一端子和笫二
端子之間的電流的第一開關(guān)，將電力提供到第一端子的電池，將電力提供到第二端子和加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)的加熱器的發(fā)電機(jī)，選擇地將來自第二電源的電力連通加熱器的第二開關(guān)，和控制了第一和笫二開關(guān)且估計(jì)了 DPF內(nèi)的煙炱的量的動(dòng)力總成控制沖莫塊。動(dòng)力總成控制模塊在煙炱的估計(jì)的量超過預(yù)先確定的煙炱量后斷開第一開關(guān)且閉合笫二開關(guān)，因此以發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)加熱器且防止電池承擔(dān)加熱器的負(fù)荷。
在其他特征中，第一開關(guān)是繼電器。加熱的DPF包括多個(gè)電阻性加熱器且第二開關(guān)包括多個(gè)選擇地將來自第二電源的電力連通到電阻性加熱器的各一個(gè)的晶體管開關(guān)。電流感測(cè)電路生成了指示了流向加熱器的電流的量的第 一 信號(hào)。電流感測(cè)電路包括與電流串聯(lián)的感測(cè)電阻器和基于跨過感測(cè)電阻器的壓降生成第一信號(hào)的放大器。放大器基于第二電源的電壓生成第二信號(hào)。
將電力提供到加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)的加熱器的方法包括將第一和第二電源相互電連接，決定將加熱器加電，將第一和第二電
源相互電斷開，和由第二電源驅(qū)動(dòng)加熱器。
在其他特征中，方法包括基于對(duì)到加熱器的電壓和電流的至少 一 個(gè)的監(jiān)測(cè)診斷加熱器。加熱器包括多個(gè)加熱器區(qū)且驅(qū)動(dòng)步驟包括對(duì)到加熱器區(qū)的每個(gè)的電力單獨(dú)地進(jìn)行排序。方法包括管理至少 一個(gè)由第 一 電源在驅(qū)動(dòng)步驟期間驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷。方法包括在第一和第二電源電斷開時(shí)增加第二電源的輸出電壓。
在再其他的特征中，以上所述的系統(tǒng)和方法通過由一個(gè)或多個(gè)處理
器執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序?qū)嵤?。?jì)算機(jī)程序可以駐在計(jì)算機(jī)可讀取的介質(zhì)
中，例如但不限制于存儲(chǔ)器，非易失性數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和/或其他合適的實(shí)際
存儲(chǔ)介質(zhì)中。
本披露的另外的應(yīng)用性范圍將從如下提供的詳細(xì)描述中變得顯見。應(yīng)理解的是詳細(xì)描述和特定的例子雖然指示了本披露的優(yōu)選實(shí)施例，但它們僅意圖于圖示目的且不意圖于限制本披露的范圍。


本披露將從詳細(xì)描述和附圖中變得更完整地被理解，各圖為
圖1是用于加熱的DPF的加熱器控制電路的功能性方框圖；和圖2是圖1的加熱的DPF的加熱器區(qū)的橫截面視圖。
具體實(shí)施例方式
如下的描述在本質(zhì)上僅是典型的，且不意圖于限制4皮露、其應(yīng)用或使用。為清晰的目的，相同的參考數(shù)字將在附圖中用于指示類似的元件。如在此使用，措辭"A、 B和C的至少一個(gè)"應(yīng)解釋為意味著邏輯(A或B或C),即使用非排除性"或，，邏輯。應(yīng)理解的是方法中的步驟可以以不同的次序執(zhí)行而不改變本纟皮露的原理。
如在此所使用，術(shù)語模塊指特定用途集成電路(ASIC),電子電路，執(zhí)行了一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處理器(共享處理器、專用處理器或處理器組)和存儲(chǔ)器，組合邏輯電路，和/或提供了所述的功能性的其他合適的部件。
現(xiàn)在參考圖1,圖中示出了車輛動(dòng)力總成的功能性方框圖，動(dòng)力總成包括柴油發(fā)動(dòng)機(jī)IO,加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF) 12,和向加熱的DPF 12的一個(gè)或多個(gè)加熱器提供電力的控制電路。來自柴油發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣包括煙炱或微粒物，它們被加熱的DPF 12捕獲?？刂齐娐窌r(shí)時(shí)將加熱的DPF 12加電，以燒掉被捕獲的煙炱且以此清空或再生加熱的DPF 12。當(dāng)控制電路將加熱的DPF 12加電時(shí)，它也斷開了繼電器8。當(dāng)繼電器18斷開時(shí)，它將來自發(fā)電機(jī)14的電力(B+)與來自電池16的電力電隔離。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是發(fā)電片幾14也可以以交流發(fā)電4幾和整理器實(shí)施，如在本領(lǐng)域中已知。
在再生循環(huán)期間，控制電路僅從發(fā)電機(jī)14驅(qū)動(dòng)加熱的DPF 12，且僅從電池16驅(qū)動(dòng)其他車輛負(fù)荷19?？刂齐娐芬虼朔乐辜訜岬腄PF 12的電負(fù)荷降低了其他車輛負(fù)荷19可利用的電壓。作為結(jié)果，車輛負(fù)荷19在再生循環(huán)期間接收了充足的電力且在加熱的DPF 12加電時(shí)無不希望的效果，例如降低的風(fēng)扇速度，變暗的頭燈和其他這樣的效果。在一些實(shí)施例中，車輛負(fù)荷19可以是通過控制模塊管理的負(fù)荷，以防止車輛載荷19降低電池16的輸出電壓到低于預(yù)先確定的電壓。負(fù)荷管理也可以簡(jiǎn)單為在繼電器18斷開時(shí)抑制明顯負(fù)荷，例如最高氣候控制風(fēng)扇速度，加熱的后燈等。繼電器18的斷開也允許發(fā)電機(jī)14的輸出電壓在高于電池16電壓的電壓下調(diào)節(jié)而不損壞車輛負(fù)荷19。當(dāng)發(fā)電機(jī)14以增加的輸出電壓運(yùn)行時(shí)，它可以生成高于其輸出電壓調(diào)節(jié)為電池16的電壓時(shí)的電力。在與當(dāng)以電池16的電壓運(yùn)行時(shí)的加熱器熱輸出相比時(shí)，增加的電力改進(jìn)了加熱器的熱輸出。
現(xiàn)在將更詳細(xì)地描述控制電路。加熱的DPF 12可以包括一個(gè)或多個(gè)可以單獨(dú);也加電和加熱的區(qū)或區(qū);l或。例如，每個(gè)區(qū)可以通過相關(guān)的電阻性加熱元件形成。簡(jiǎn)短地參考圖2,加熱的DPF 12的橫截面視圖A-A示出了五個(gè)加熱器區(qū)。五個(gè)區(qū)標(biāo)記為數(shù)字1至5。區(qū)1、 2、 4和5每個(gè)具有四分之一圓的形狀且布置為形成圓。區(qū)3具有圓形形狀且定位在由
區(qū)1、 2、 4和5形成的圓的中心處。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是不同量和/或布置的區(qū)可以基于加熱的DPF 12的橫截面積，來自控制電路的可利用的電力，預(yù)計(jì)的通過加熱的DPF 12的排氣流量和其他影響加熱器點(diǎn)燃加熱的DPF 12內(nèi)的煙炱的能力的因素來使用。
每個(gè)區(qū)與其他區(qū)無關(guān)地單獨(dú)加電。加電的區(qū)將累積的煙炱的部分加熱到其燃燒溫度。 一旦煙炱點(diǎn)燃，則區(qū)可以關(guān)閉。點(diǎn)燃的煙炱將火焰或燃屑的鋒面?zhèn)鞑ネㄟ^剩余的煙炱以將過濾器的各部分再生。區(qū)的開啟小于各區(qū)的再生循環(huán)的持續(xù)時(shí)間。因?yàn)樵偕牟糠滞ㄟ^燃燒煙炱自身來供給燃料，所以區(qū)加熱的DPF可以使用更少的電能且提供比其它類型加熱的DPF 12改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性。區(qū)加熱的DPF 12的例子在美國(guó)專利申請(qǐng)No. 11/561,100中描述，在此通過參考將其完整合并。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1,電池16的正端子與車輛負(fù)荷19連通。車輛負(fù)荷19的例子包括頭燈、風(fēng)扇馬達(dá)等。電池16的正端子也與繼電器18的第一
7端子F連通。繼電器18的共用端子C與發(fā)電機(jī)14的輸出連通。繼電器 18可以以電磁繼電器、固態(tài)繼電器、晶體管開關(guān)或其他合適的開關(guān)設(shè)備 實(shí)施。二極管20可以越過繼電器18的觸點(diǎn)連接以甚至當(dāng)繼電器18斷 開時(shí)將發(fā)電機(jī)14的場(chǎng)偏置。
發(fā)電機(jī)14的輸出也向晶體管Ql至Q5的漏極提供電力。晶體管Ql 至Q5的源極選擇地將電力提供到加熱的DPF 12的各加熱器區(qū)1至5(在 圖2中示出)。晶體管Ql至Q5的柵極通過驅(qū)動(dòng)器控制模塊22的各輸 出驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器控制模塊22將一個(gè)或多個(gè)晶體管Q1至Q5開啟，以開 啟加熱器區(qū)的各加熱器區(qū)。驅(qū)動(dòng)器控制模塊22與動(dòng)力總成控制模塊 (PCM) 24連通以確定晶體管Ql至Q5的哪一個(gè)開啟。在一些實(shí)施例 中，晶體管Ql至Q5 ^^皮相繼開啟且一次開啟一個(gè)，使得每個(gè)相應(yīng)的加 熱器區(qū)從發(fā)電機(jī)14在有限的時(shí)間內(nèi)接收完全的電力。
在一些實(shí)施例中，到晶體管Ql至Q5的漏極的電流可以通過感測(cè) 電阻器28。放大器30將跨過感測(cè)電阻器28的信號(hào)放大。放大的信號(hào)連 通到PCM 24且代表了流向晶體管Ql至Q5且因此流向加熱的DPF 12 的加熱器的電流的量。電阻器32可以用于向發(fā)電機(jī)14的輸出給出一些 最小的負(fù)荷。最小負(fù)荷防止了發(fā)電機(jī)14的輸出電壓變得過大且潛在地 損壞晶體管Ql至Q5。放大器34可以用于放大或緩沖施加到晶體管Ql 至Q5的漏極的電壓。來自放大器34的信號(hào)連通到PCM24且代表了施 加到晶體管Ql至Q5且因此加熱的DPF 12的激活的加熱器區(qū)(多個(gè)區(qū)) 的電壓的量。PCM 24可以使用來自放大器30和/或34的信號(hào)來診斷晶 體管Ql至Q5和/或它們的相應(yīng)的加熱器區(qū)。PCM24估計(jì)了加熱的DPF 12內(nèi)的煙炱的量。當(dāng)估計(jì)的煙炱的量超過了預(yù)先確定的煙炱量時(shí)，PCM 24斷開了繼電器18,指令晶體管Ql至Q5的一個(gè)開啟，且增加了發(fā)電 機(jī)14的輸出電壓。
PCM 24可以從電池16通過點(diǎn)火開關(guān)40接收電力。PCM 24也可以 直接從電池16接收電力。在這樣的構(gòu)造中，PCM24可以從點(diǎn)火開關(guān)36 接收信號(hào)以指示發(fā)動(dòng)機(jī)10可以運(yùn)行。電機(jī)場(chǎng)診斷信號(hào)44來診斷發(fā)電機(jī)場(chǎng)。
本領(lǐng)域一4殳技術(shù)人員現(xiàn)在可從前迷描述中認(rèn)識(shí)到披露的廣泛的教 示可以以多種形式實(shí)施。因此，雖然此披露包括特定的例子，但披露的 真實(shí)范圍不應(yīng)限制于此，因?yàn)樵谘凶x了附圖、說明書和如下的權(quán)利要求 書時(shí)其他修改將對(duì)于本領(lǐng)域一般技術(shù)人員顯見。
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權(quán)利要求
1. 用于車輛動(dòng)力總成的控制電路，包括選擇地中斷了第一端子和第二端子之間的電流的開關(guān)；將電力提供到第一端子的第一電源；和將電力提供到第二端子且提供到加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)的加熱器的第二電源，其中開關(guān)在DPF再生循環(huán)期間斷開以防止第一電源在加熱器加電時(shí)承擔(dān)加熱器負(fù)荷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中第一電源包括電池。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中第二電源包括發(fā)電機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，其中開關(guān)包括繼電器開關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制電路，進(jìn)一步包括動(dòng)力總成控制模 塊，其估計(jì)了 DPF內(nèi)的煙炱的量且在估計(jì)的量超過預(yù)先確定的量后斷開 繼電器開關(guān)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，進(jìn)一步包括多個(gè)選擇地將來自 第二電源的電力連通到加熱器的各加熱器區(qū)的開關(guān)。
7. 根椐權(quán)利要求6所述的控制電路，其中開關(guān)包括晶體管開關(guān)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，進(jìn)一步包括生成了指示了流向 加熱器的電流的量的第 一 信號(hào)的電流感測(cè)電路。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制電路，其中電流感測(cè)電路包括與電流 串聯(lián)的感測(cè)電阻器和基于跨過感測(cè)電阻器的壓降而生成第一信號(hào)的放 大器。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，進(jìn)一步包括基于第二電源的 電壓生成笫二信號(hào)的放大器。
11. 用于車輛動(dòng)力總成的控制電^各，包括選擇地中斷了第 一端子和第二端子之間的電流的第 一開關(guān)； 將電力提供到第一端子的電池；將電力提供到第二端子和加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)的加熱 器的發(fā)電機(jī)；選擇地將來自笫二電源的電力連通到加熱器的第二開關(guān)；和 控制了第一和笫二開關(guān)且估計(jì)了 DPF內(nèi)的煙炱的量的動(dòng)力總成控 制模塊，其中動(dòng)力總成控制模塊在煙炱估計(jì)的量超過預(yù)先確定的煙炱量 后斷開第一開關(guān)且閉合第二開關(guān)，因此以發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)加熱器且防止電池承擔(dān)加熱器的負(fù)荷。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制電路，其中第一開關(guān)包括繼電器。
13. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制電路，其中加熱的DPF包括多個(gè) 電阻性加熱器且第二開關(guān)包括多個(gè)選擇地將來自第二電源的電力連通 到電阻性加熱器的各一個(gè)的晶體管開關(guān)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的控制電路，進(jìn)一步包括生成了指示了流 向加熱器的電流的量的第 一 信號(hào)的電流感測(cè)電路。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制電路，其中電流感測(cè)電路包括與電 流串聯(lián)的感測(cè)電阻器和基于跨過感測(cè)電阻器的壓降生成第 一 信號(hào)的放 大器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制電路，進(jìn)一步包括基于第二電源的 電壓生成第二信號(hào)的放大器。
17. 將電力提供到加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)的加熱器的方 法，包括將第一和第二電源相互電連接； 選擇地將加熱器加電； 將第一和第二電源相互電斷開；和由第二電源驅(qū)動(dòng)加熱器。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括基于對(duì)到加熱器的電 壓和電流的至少 一 個(gè)的監(jiān)測(cè)診斷加熱器。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中加熱器包括多個(gè)加熱器區(qū)且 驅(qū)動(dòng)步驟包括對(duì)到加熱器區(qū)的每個(gè)的電力單獨(dú)地進(jìn)行排序。
20. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括管理至少一個(gè)由第一 電源在驅(qū)動(dòng)步驟期間驅(qū)動(dòng)的負(fù)荷。
21. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，進(jìn)一步包括在第一和第二電源電 斷開時(shí)增加第二電源的輸出電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電加熱柴油機(jī)微粒過濾器。用于車輛動(dòng)力總成的控制電路，包括選擇地中斷了第一端子和第二端子之間的電流的開關(guān)。第一電源將電力提供到第一端子，且第二電源將電力提供到第二端子且提供到加熱的柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)的加熱器。開關(guān)在DPF再生循環(huán)期間斷開以防止第一電源在加熱器加電時(shí)承擔(dān)加熱器負(fù)荷。
文檔編號(hào)F01N9/00GK101487413SQ20081021594
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月18日
發(fā)明者E·V·岡策, M·J·小帕拉托爾 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司