專利名稱：柴油微粒過(guò)濾器再生控制和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微粒捕集器再生系統(tǒng)，更具體地涉及微粒捕集器再生系統(tǒng)和相關(guān)聯(lián)的控制策略。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)中燃料燃燒的副產(chǎn)品之一是碳顆粒，通常稱為煤煙。排放標(biāo)準(zhǔn)通常規(guī)定發(fā)動(dòng)機(jī)可以向環(huán)境排放的煤煙的量的限制，該限制將低于發(fā)動(dòng)機(jī)在操作期間產(chǎn)生的煤煙的水平。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)或車輛生產(chǎn)商使用多種部件和系統(tǒng)來(lái)控制和限制排放到環(huán)境中的煤煙的量。常用于限制發(fā)動(dòng)機(jī)排放到環(huán)境中的煤煙的量的一種裝置被稱為微粒捕集器。這種裝置包括例如由陶瓷材料制成的多孔基底，基底可以涂覆改變排氣組分的構(gòu)成的多種化合物?；椎亩嗫仔云疬^(guò)濾器的作用，以物理地捕集經(jīng)過(guò)過(guò)濾器上方和/或過(guò)濾器中的排氣流中的碳顆?；蛎簾??？梢岳斫猓@種從氣流中物理地去除碳顆粒的方法將使得過(guò)濾器逐漸地充滿微粒物質(zhì)。一種恢復(fù)變得充滿煤煙的微粒捕集器的性能的方法是通過(guò)一種叫做再生的過(guò)程。 再生涉及將過(guò)濾器中累積的微粒物質(zhì)氧化或燃燒。這種氧化可以包括將諸如燃料的可燃介質(zhì)引入到微粒物質(zhì)上以輔助燃燒。此外，微粒捕集器的再生通常包括在燃燒前例如通過(guò)升高經(jīng)過(guò)捕集器的排氣氣流的溫度來(lái)升高微粒物質(zhì)的溫度。常用的微粒過(guò)濾器的再生方法涉及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作進(jìn)行主動(dòng)的介入。這種介入可能是發(fā)動(dòng)機(jī)操作者可感知的，并且甚至可能與車輛的正常操作相干涉。換句話說(shuō)，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的供油策略以將燃料引入到排氣流中的過(guò)程，或者更常見(jiàn)地改變發(fā)動(dòng)機(jī)的操作以提高排氣溫度的過(guò)程，可能改變車輛或機(jī)械的表現(xiàn)和功率輸出。這種改變可能與設(shè)備的正常使用相干涉，這可能會(huì)影響設(shè)備操作的正常運(yùn)行時(shí)間和成本。再生事件的時(shí)刻和持續(xù)時(shí)間取決于很多因素，例如煤煙或碳微粒物質(zhì)在過(guò)濾器上累積的程度、發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀況等。授予Fimke等人、并轉(zhuǎn)讓給Illinois州Peoria市的 Caterpillar Inc.的美國(guó)專利7406822 (后文將稱為’822專利)中可以看到微粒捕集系統(tǒng)及其控制方法的一個(gè)例子?！?22專利公開(kāi)了一種包括微粒捕集器和能夠減少微粒捕集器中的微粒物質(zhì)的量的再生裝置的系統(tǒng)?！?822專利中所說(shuō)明的系統(tǒng)還包括響應(yīng)于首先出現(xiàn)至少三種觸發(fā)狀況而激活再生裝置的控制器。觸發(fā)狀況可以包括例如，發(fā)動(dòng)機(jī)操作預(yù)定時(shí)間段、發(fā)動(dòng)機(jī)消耗預(yù)定量的燃料、檢測(cè)到微粒捕集器上游的背壓升高、檢測(cè)到微粒捕集器兩側(cè)的壓差超過(guò)閾值、或者微粒捕集器上累積的微粒物質(zhì)的計(jì)算量超過(guò)限值。這種參數(shù)可以被獨(dú)立地評(píng)估以確定需要再生事件。然后，控制器可以激活再生裝置以氧化微粒捕集器中所找到的微粒物質(zhì)。雖然激活微粒捕集器的再生事件，不管該事件是否涉及使用再生裝置，可以在捕集器上的被捕集的微粒物質(zhì)的濃度超過(guò)限值時(shí)有效地去除被捕集的微粒物質(zhì)，但是這種再生可能出現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)操作的任何時(shí)間，并且可能甚至是臨時(shí)地降低任何機(jī)械或車輛的效率，到目前為止這是不希望但是必要的過(guò)程。例如，安裝在公路卡車上的微粒捕集器可能要求在進(jìn)行再生事件的同時(shí)卡車在路邊停車。盡可能減少或消除這種對(duì)車輛或機(jī)械的正常操作的干擾是希望的。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明描述一種具有包括需要周期性再生的柴油微粒過(guò)濾器(DPF) 的后處理裝置的機(jī)械。DPF接收與機(jī)械相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)所提供的排氣流。機(jī)械還包括提供表示DPF中的煤煙累積的信號(hào)的傳感器，以及提供表示機(jī)械的工作模式的操作參數(shù)的至少一個(gè)裝置。傳感器可以直接測(cè)量煤煙和/或根據(jù)間接來(lái)源產(chǎn)生表示煤煙的信號(hào)。與機(jī)械相關(guān)聯(lián)的控制器可以從傳感器接收信號(hào)并且從至少一個(gè)裝置接收操作參數(shù)?？刂破鞅徊贾贸苫贒PF中的煤煙累積確定煤煙水平，并且基于機(jī)械的工作模式確定準(zhǔn)備水平，其中，煤煙累積的確定至少部分基于信號(hào)，且工作模式至少部分地基于操作參數(shù)?？刂破骺梢詫⒚簾熕较鄬?duì)于啟動(dòng)再生事件的希望準(zhǔn)備水平進(jìn)行分類，并且當(dāng)準(zhǔn)備水平與希望準(zhǔn)備水平或其他的適合的閾值重合時(shí)啟動(dòng)再生事件。在另一個(gè)方面，本發(fā)明描述一種用于啟動(dòng)DPF的再生事件的方法。該方法包括提供表示DPF中的煤煙累積的信號(hào)和表示機(jī)械的工作模式的操作參數(shù)?？梢曰贒PF中的煤煙累積確定煤煙水平，煤煙累積可以至少部分地基于信號(hào)，并且可以基于機(jī)械的工作模式確定準(zhǔn)備水平，機(jī)械的工作模式至少部分地基于操作參數(shù)。然后，該方法包括將煤煙水平相對(duì)于啟動(dòng)再生事件的希望準(zhǔn)備水平進(jìn)行分類，并且當(dāng)準(zhǔn)備水平與希望準(zhǔn)備水平重合時(shí)啟動(dòng)再生事件。在又一個(gè)方面，本發(fā)明描述一種與機(jī)械的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的后處理系統(tǒng)。后處理系統(tǒng)包括與連接至發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣導(dǎo)管流體連通的后處理裝置。再生裝置沿著排氣導(dǎo)管包括在發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理裝置之間，并且具有提供表示后處理裝置中的煤煙累積的煤煙信號(hào)的第一傳感器。與機(jī)械相關(guān)聯(lián)的第二傳感器提供表示機(jī)械的工作模式的工作信號(hào)。與第一傳感器一樣，第二傳感器基于直接或間接測(cè)量產(chǎn)生信號(hào)。與發(fā)動(dòng)機(jī)、再生裝置、第一傳感器和第二傳感器相關(guān)聯(lián)的控制器基于煤煙信號(hào)確定后處理裝置內(nèi)的煤煙累積水平，并且基于機(jī)械的工作模式確定后處理裝置的再生準(zhǔn)備水平。這種工作模式可以至少部分地基于工作信號(hào)。 煤煙水平被相對(duì)于啟動(dòng)再生事件的希望準(zhǔn)備水平分類，且當(dāng)再生準(zhǔn)備水平達(dá)到希望準(zhǔn)備水平或其它合適閾值時(shí)啟動(dòng)后處理裝置中的再生事件。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械的側(cè)面的輪廓圖。圖2是具有與其相關(guān)聯(lián)的根據(jù)本發(fā)明的后處理系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的后處理控制的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于確定DPF中的煤煙水平的過(guò)程的框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的用于確定DPF再生的應(yīng)用準(zhǔn)備水平的過(guò)程的框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的用于確定何時(shí)啟動(dòng)DPF再生事件的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1示出機(jī)械100的側(cè)視圖，在本例中為自動(dòng)平路機(jī)101。術(shù)語(yǔ)“機(jī)械”通常用于描述具有至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的任何機(jī)械，驅(qū)動(dòng)輪由連接到車輪的馬達(dá)利用例如電力或靜液壓力直接驅(qū)動(dòng)，或通過(guò)將車輪與發(fā)動(dòng)機(jī)相互連接的齒輪系統(tǒng)或變速器、或任何其他已知的驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)。例如，機(jī)械100的替代的實(shí)施方式可以包括能夠產(chǎn)生諸如電能的替代形式的能量的發(fā)電機(jī)或其他裝置。圖1所示的自動(dòng)平路機(jī)101通常包括由發(fā)動(dòng)機(jī)框架102和執(zhí)行器部分104構(gòu)成的兩件式框架。替代地，自動(dòng)平路機(jī)101可以包括單個(gè)框架部件。圖示的實(shí)施方式中的發(fā)動(dòng)機(jī)框架102通過(guò)樞軸(未示出)連接至執(zhí)行器部分104。執(zhí)行器部分104包括駕駛艙106 和接觸地面的兩個(gè)惰輪108(僅示出一個(gè))。鏟斗或鏟刀110沿著執(zhí)行器部分104的中部懸置。在自動(dòng)平路機(jī)101操作時(shí)，鏟刀110能夠選擇性地調(diào)節(jié)以便以不同的高度和角度接合地面，從而實(shí)現(xiàn)希望的坡度或輪廓。對(duì)鏟刀110位置的調(diào)節(jié)通過(guò)在圖1中大致由112表示的致動(dòng)器系統(tǒng)完成，而對(duì)鏟刀110在操作期間所經(jīng)歷的負(fù)載的支撐由桿114完成，桿114樞轉(zhuǎn)地將執(zhí)行器部分104連接至鏟刀110。發(fā)動(dòng)機(jī)框架102支撐發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)，發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)罩116保護(hù)。發(fā)動(dòng)機(jī)提供推進(jìn)自動(dòng)平路機(jī)101以及操作自動(dòng)平路機(jī)101的多個(gè)致動(dòng)器和系統(tǒng)所必要的動(dòng)力。應(yīng)當(dāng)理解，其他的機(jī)械可以具有不同的構(gòu)造和/或多種其他與其相關(guān)聯(lián)的執(zhí)行器。這里所使用的術(shù)語(yǔ)“機(jī)械”可以指執(zhí)行與產(chǎn)業(yè)相關(guān)聯(lián)的一些類型的操作的任何機(jī)械，所述產(chǎn)業(yè)例如礦業(yè)、建筑、農(nóng)業(yè)、運(yùn)輸或本領(lǐng)域已知的任何其他產(chǎn)業(yè)。例如，機(jī)械可以是運(yùn)土機(jī)，例如輪式裝載機(jī)、挖掘機(jī)、傾卸卡車、反鏟機(jī)、自動(dòng)平路機(jī)、材料處理機(jī)等。類似地，雖然示出示例性的鏟刀110作為附接的執(zhí)行器，但是可以包括替代的執(zhí)行器。任何執(zhí)行器可以被使用和應(yīng)用來(lái)執(zhí)行包括例如裝載、壓實(shí)、舉升、刷擦的多種任務(wù)，并且包括例如斗、壓實(shí)裝置、叉式舉升裝置、刷、抓斗、切割器、剪切器、鏟刀、破壞器/錘、鉆等。在示出的機(jī)械中，發(fā)動(dòng)機(jī)框架102中的發(fā)動(dòng)機(jī)可以與靜液壓泵(未示出)相關(guān)聯(lián)， 靜液壓泵可以是操作自動(dòng)平路機(jī)101的推進(jìn)系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)的一部分。在示出的實(shí)施方式中，自動(dòng)平路機(jī)101由兩組驅(qū)動(dòng)輪118(僅一組可見(jiàn))驅(qū)動(dòng)，每組包括沿著梁120前后布置的兩個(gè)車輪118，梁120在樞轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)或軸承122處連接至框架102。圖2示出可以與機(jī)械100相關(guān)聯(lián)的后處理系統(tǒng)200的框圖。后處理系統(tǒng)200包括設(shè)置成從發(fā)動(dòng)機(jī)204接收排氣流的后處理裝置202。后處理裝置202可以包括操作以對(duì)經(jīng)過(guò)其中的排氣流進(jìn)行化學(xué)或物理處理的一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部裝置。這種裝置的例子包括氧化催化器、微粒過(guò)濾器、吸收過(guò)濾器等。與本發(fā)明相關(guān)，后處理裝置202基本包括柴油微粒過(guò)濾器(DPF) 206，其以虛線示出，并且可以作為后處理裝置202的一部分被包括，或者可以設(shè)置成與發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管或?qū)Ч芰黧w連通的單獨(dú)部件?，F(xiàn)在將更具體地說(shuō)明圖2的示圖。示圖是示例性的并且代表與安裝在車輛或機(jī)械上的發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的后處理系統(tǒng)的一種潛在的實(shí)施方式。后處理系統(tǒng)200包括流體連接至后處理裝置202和DPF 206的排氣導(dǎo)管或管208。經(jīng)過(guò)后處理裝置202和DPF 206的排氣流經(jīng)排氣管208。在圖2所示的實(shí)施方式中，后處理裝置202流體連接至再生裝置210。再生裝置 210可以是在發(fā)動(dòng)機(jī)204的操作期間操作以起動(dòng)、維持和/或控制DPF 206中發(fā)生的再生事件的速率的任何裝置。上文所討論的’ 822專利中描述了再生裝置的一個(gè)例子。再生裝置的額外的例子包括設(shè)置成選擇性地產(chǎn)生火焰的燃燒器(未示出)，其可以用于起動(dòng)、維持和 /或控制DPF 206上累積的微粒物質(zhì)的再生。示出的再生裝置210包括設(shè)置成噴射諸如柴油的燃料或催化劑的噴射器212。當(dāng)燃料被噴射時(shí)，經(jīng)過(guò)導(dǎo)管214供給新鮮的壓縮空氣流以與燃料混合，并且在出現(xiàn)火花時(shí)形成火焰，火焰將熱量引入排氣流和/或DPF 206中。在再生事件中該熱量幫助氧化DPF 206上的碳和其他沉積物，產(chǎn)生諸如灰的副產(chǎn)品，可以在維護(hù)過(guò)程中從DPF 206收集和/或移除副產(chǎn)品。在示出的實(shí)施方式中，后處理裝置202流體連接至發(fā)動(dòng)機(jī)204的排氣歧管216。發(fā)動(dòng)機(jī)204操作以結(jié)合燃料和通過(guò)進(jìn)氣歧管218供給至多個(gè)氣缸的空氣，以在輸出軸220處產(chǎn)生功率或轉(zhuǎn)矩。以公知的構(gòu)造，發(fā)動(dòng)機(jī)204的每個(gè)氣缸包括通過(guò)連桿(未示出)連接至轉(zhuǎn)動(dòng)的曲軸(未示出)的活塞?；钊耐鶑?fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種轉(zhuǎn)動(dòng)可以被傳遞至機(jī)械的多個(gè)部件和系統(tǒng)，例如靜液壓泵、機(jī)械和/或液力變速器、發(fā)電機(jī)、工作執(zhí)行器等。在圖2的示圖中，輸出軸220 —般地代表能夠?qū)l(fā)動(dòng)機(jī)204在操作期間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩和功率傳遞至機(jī)械的任何這種部件和系統(tǒng)的機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置。后處理系統(tǒng)200還可以包括控制器222。控制器222可以是單個(gè)控制器，或者可以包括多于一個(gè)控制器，其被設(shè)置成控制機(jī)械的多種功能和/或特征。例如，用于控制機(jī)械的整體操作和功能的主控制器可以與用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)204的馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)控制器協(xié)作地執(zhí)行。術(shù)語(yǔ)“控制器”廣義地包含可以與機(jī)械100相關(guān)聯(lián)并且可以協(xié)作以控制機(jī)械100(圖 1)的多種功能和操作、包括控制再生裝置或再生過(guò)程的一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)控制器。雖然在附圖中僅出于說(shuō)明目的概念性地示出控制器的功能包括多種獨(dú)立的功能，但是控制器的功能可以與所述獨(dú)立的功能無(wú)關(guān)地以硬件和/或軟件執(zhí)行。因此，控制器的多種界面相對(duì)于圖2的框圖中示出的后處理系統(tǒng)200的部件來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。這些界面并不意于限制連接的部件的類型和數(shù)量，或是限制所說(shuō)明的控制器的數(shù)量?？刂破?22和多種傳感器和致動(dòng)器之間的相互連接以虛線示出，代表用于傳遞來(lái)自和去往控制器222的信息信號(hào)和指令的通信線。應(yīng)當(dāng)理解，可以使用任何適當(dāng)類型的連接，例如承載模擬或數(shù)字電信號(hào)的導(dǎo)電部件、和 /或諸如局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)布置中的電子通信通道?？刂破?22連接至被設(shè)置成測(cè)量后處理器系統(tǒng)200在操作期間的多種參數(shù)的多種傳感器和致動(dòng)器。由此控制器222設(shè)置成接收表示這些操作參數(shù)的信息以處理這些信息， 并且使用這些信息來(lái)有效地和高效地操作后處理系統(tǒng)200。如圖2的實(shí)施方式所示，控制器 222可以連接至與噴射器212以及連接至與可選的再生裝置210相關(guān)聯(lián)的火焰或溫度傳感器224?？刂破?22還可以連接至發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器2 和連接至設(shè)置成測(cè)量輸出軸220 處存在的負(fù)載的可選的負(fù)載傳感器228?？刂破?22還可以與上游溫度傳感器230和上游壓力傳感器232通信。上游傳感器230和232被設(shè)置成分別向控制器222提供表示排氣流在進(jìn)入或經(jīng)過(guò)后處理裝置202、 在本例中為經(jīng)過(guò)DPF 206之前的溫度和壓力的信號(hào)?？刂破?22還可以與下游溫度傳感器 234和下游壓力傳感器236通信。下游傳感器234和236分別向控制器222提供表示離開(kāi) DPF 206的排氣流的溫度和壓力的信號(hào)。雖然示出分開(kāi)的傳感器被設(shè)置在DPF 206的上游和下游，例如上游壓力傳感器232和下游壓力傳感器234，可以理解，可以替代地使用單個(gè)傳感器，例如被設(shè)置成測(cè)量在相對(duì)于經(jīng)過(guò)后處理裝置202的排氣流方向的上游和下游位置之間的壓差的壓差傳感器。
在一種實(shí)施方式中，DPF 206包括煤煙傳感器238。煤煙傳感器238(如果存在的話)操作以提供表示DPF 206中累積的材料的量的信號(hào)。在一種實(shí)施方式中，煤煙傳感器 238發(fā)送無(wú)線電頻率信號(hào)，無(wú)線電頻率信號(hào)經(jīng)過(guò)DPF 206的過(guò)濾器元件，然后被反射回到煤煙傳感器238并由煤煙傳感器238接收。煤煙傳感器238可以提供表示發(fā)送至DPF 206的無(wú)線電信號(hào)和從DPF 206接收回的無(wú)線電信號(hào)之間的幅度變化的信號(hào)。在一種實(shí)施方式中， 這種幅度變化與DPF206的煤煙負(fù)載程度相關(guān)，由此可以通過(guò)例如集成在煤煙傳感器238中的邏輯或位于控制器222中的邏輯來(lái)確定DPF 206中已經(jīng)收集的材料的量的估計(jì)值。在圖2的實(shí)施方式中，控制器222還連接至在圖2中共同地由單個(gè)框代表的其他機(jī)械系統(tǒng)對(duì)0。控制器222和其他機(jī)械系統(tǒng)之間的信息和指令信號(hào)的通信可以通過(guò)任何適合的方法來(lái)完成。在一種實(shí)施方式中，多信道CAN鏈路242提供控制器222和每個(gè)其他機(jī)械系統(tǒng)240之間的適當(dāng)?shù)耐ㄐ判诺?。所述其他機(jī)械系統(tǒng)可以包括提供機(jī)械操作期間的功能信息的任何機(jī)械部件或系統(tǒng)。這種系統(tǒng)的例子包括提供關(guān)于機(jī)械的變速器或牽引系統(tǒng)的信息的空檔開(kāi)關(guān)、提供關(guān)于駐車和/或緊急制動(dòng)器的接合狀態(tài)的信息的駐車制動(dòng)開(kāi)關(guān)、提供表示發(fā)動(dòng)機(jī)204的節(jié)氣門(mén)的接合程度的信息的節(jié)氣門(mén)設(shè)置開(kāi)關(guān)、執(zhí)行器鎖定接合開(kāi)關(guān)、操作者在場(chǎng)開(kāi)關(guān)等?？梢岳斫?，根據(jù)涉及的機(jī)械或車輛類型，可以得到不同的系統(tǒng)、以及因此關(guān)于這些系統(tǒng)的不同信息。操作者界面244通信地連接至控制器222并且布置成向機(jī)械的操作者提供視覺(jué)和 /或聽(tīng)覺(jué)信息。當(dāng)然，這種界面是可選的，并且可以包括一個(gè)或多個(gè)操作者控制器，例如手動(dòng)啟動(dòng)或停用開(kāi)關(guān)。操作者界面244可以包括用于顯示關(guān)于后處理系統(tǒng)200的操作狀態(tài)的信息的顯示器。操作者界面244可以是僅用于接收關(guān)于后處理系統(tǒng)200的指令并顯示信息的單獨(dú)的或?qū)Ｓ玫慕缑?，例如這種系統(tǒng)可以改裝到現(xiàn)有的機(jī)器上，或者可以與布置成與機(jī)械的其他系統(tǒng)相接口的多功能或多用途顯示器集成。圖3示出后處理控制300的框圖。功能可以部分地或完全地在控制器222中執(zhí)行。 后處理控制300被布置成主要執(zhí)行兩項(xiàng)功能；第一項(xiàng)功能是確定DPF的煤煙負(fù)載，并表示為 DPF煤煙負(fù)載確定裝置302，而第二項(xiàng)功能是確定執(zhí)行DPF再生的準(zhǔn)備狀態(tài)，并表示為再生準(zhǔn)備確定裝置304。在操作過(guò)程中，當(dāng)基于系統(tǒng)的再生準(zhǔn)備的確定來(lái)決定是否啟動(dòng)再生事件時(shí)，考慮煤煙負(fù)載。在一種實(shí)施方式中，后處理控制300被布置成當(dāng)DPF的煤煙負(fù)載增加時(shí)更加傾向于啟動(dòng)再生?，F(xiàn)在將更具體地說(shuō)明后處理控制300的一種實(shí)施方式的操作。在圖3所示的實(shí)施方式中，DPF煤煙負(fù)載確定裝置302操作以將與安裝在機(jī)械上的后處理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)的DPF(例如作為圖1和圖2所示的機(jī)械100的后處理系統(tǒng)200的一部分而安裝的DPF 206)的負(fù)載狀態(tài)量化為滿負(fù)載的百分值。DPF煤煙負(fù)載確定裝置302基于煤煙信號(hào)306和壓力信號(hào)308來(lái)作出確定。煤煙信號(hào)306可以由與DPF相關(guān)聯(lián)的適當(dāng)?shù)膫鞲衅?、例如煤煙傳感?38(圖2、提供，并且壓力信號(hào)308可以由測(cè)量DPF上游、下游的排氣壓力或DPF兩側(cè)的壓差的壓力傳感器提供。在一種實(shí)施方式中，這種壓力傳感器可以是上游壓力傳感器232(圖2~)。在一種替代的實(shí)施方式中，壓力傳感器可以是下游壓力傳感器234、測(cè)量DPF 206(圖幻兩側(cè)的壓差的壓差傳感器、或上游和下游壓力傳感器232和 234 二者，在該情況下信號(hào)處理裝置可以計(jì)算兩個(gè)傳感器的差值以產(chǎn)生壓力信號(hào)308。DPF煤煙負(fù)載確定裝置302提供煤煙負(fù)載確定信號(hào)310作為其輸出。煤煙負(fù)載確定信號(hào)310可以以任何適合的量化參數(shù)來(lái)表達(dá)。在示出的實(shí)施方式中，煤煙負(fù)載確定信號(hào)310被表達(dá)成“煤煙水平”，這是一個(gè)從0到5的正值，并且取決于根據(jù)表1確定的DPF的煤
煙負(fù)載的百分值，表1如下所示
權(quán)利要求
1.一種具有包括需要周期性再生的柴油微粒過(guò)濾器(DPF) (206)的排氣處理系統(tǒng)的機(jī)械(100)，所述DPF (206)被設(shè)置成接收與所述機(jī)械(100)相聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)(204)提供的排氣流，所述機(jī)械(100)包括傳感器038)，其提供表示所述DPF (206)中的煤煙累積的信號(hào)(306)；至少一個(gè)裝置040)，其提供表示所述機(jī)械(100)的工作模式的操作參數(shù)042)；控制器022)，其與所述機(jī)械(100)相聯(lián)并且設(shè)置成從所述傳感器(238)接收所述信號(hào) (306)和從所述至少一個(gè)裝置(MO)接收操作參數(shù)042)，所述控制器(22 還被設(shè)置成至少部分地基于所述信號(hào)(306)確定煤煙水平(310)；至少部分地基于操作參數(shù)(314，316，318，320，322，或324)確定準(zhǔn)備水平(312)；將所述煤煙水平(310)相對(duì)于用于啟動(dòng)再生事件的希望范圍進(jìn)行分類；以及當(dāng)所述準(zhǔn)備水平(31 落入所述希望范圍內(nèi)時(shí)啟動(dòng)再生事件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)械(100)，還包括沿著將所述發(fā)動(dòng)機(jī)(204)與所述 DPF(206)相互連接的排氣導(dǎo)管設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)(204)與所述DPF(206)之間的再生裝置 010)，其中所述控制器(22 還被設(shè)置成激活所述再生裝置010)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的機(jī)械(100)，其中，所述再生裝置(210)包括火焰?zhèn)鞲衅?(224)和燃料噴射器012)，且其中所述再生裝置(210)操作以啟動(dòng)和維持所述DPF(206) 中的再生事件。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的機(jī)械(100)，其中，所述控制器(22 還被設(shè)置成在所述再生事件期間調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)O04)的速度和負(fù)載中的至少一個(gè)，使得空氣流經(jīng)流體連接所述再生裝置O10)與所述發(fā)動(dòng)機(jī)(204)的進(jìn)氣歧管018)的導(dǎo)管014)以預(yù)定的速率被提供給所述再生裝置010)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的機(jī)械(100)，還包括提供表示被供給所述再生裝置O10)的空氣流量的信號(hào)的空氣流量(MAF)傳感器052)，其中所述MAF傳感器 (252)被布置成在一系列流量上操作，其中所述MAF傳感器(25 在流量的狹窄范圍上具有提高的準(zhǔn)確度，且其中所述控制器(22 還被設(shè)置成在所述再生事件期間調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī) (204)的速度以使所述空氣的流量在所述流量的狹窄范圍內(nèi)。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的機(jī)械(100)，其中，所述控制器(22 被布置成通過(guò)下述中的至少一種方式來(lái)確定所述煤煙水平(310)基于所述信號(hào)(306)從煤煙傳感器表(406)估計(jì)所述煤煙水平(310)，使用煤煙累積模型(404)計(jì)算所述煤煙水平 (310)，以及基于計(jì)時(shí)器信號(hào)(416)估計(jì)所述煤煙水平(310)。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的機(jī)械(100)，其中，所述再生事件的啟動(dòng)頻率基于由大氣壓力傳感器(254)提供的大氣壓力信號(hào)(330)，所述大氣壓力傳感器被設(shè)置成測(cè)量表示所述機(jī)械(100)的操作海拔的大氣壓力(330)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的機(jī)械(100)，其中，所述控制器(22 還被設(shè)置成接收所述大氣壓力信號(hào)(330)并且基于所述機(jī)械(100)的操作海拔計(jì)算所述DPF (206)的煤煙累積容量。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的機(jī)械(100)，其中，所述DPF(206)沿著將所述發(fā)動(dòng)機(jī)(204)與所述DPF(206)流體連接的排氣導(dǎo)管設(shè)置，并且其中所述傳感器(252) 是沿著所述排氣導(dǎo)管設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)(204)和所述DPF(206)之間的上游壓力傳感器032)、設(shè)置在所述DPF(206)和所述排氣導(dǎo)管的出口之間的下游壓力傳感器034)、設(shè)置成測(cè)量所述DPF (206)兩側(cè)的壓差的壓差傳感器、以及與所述DPF (206)集成并且設(shè)置成測(cè)量所述DPF (206)中累積的煤煙的量的煤煙累積傳感器038)中的至少一個(gè)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任意一項(xiàng)所述的機(jī)械(100)，其中，所述至少一個(gè)裝置是制動(dòng)傳感器、變速器傳感器、在場(chǎng)傳感器、執(zhí)行器狀態(tài)傳感器、節(jié)氣門(mén)傳感器、機(jī)械(100)的車輛速度傳感器中的至少一個(gè)，且所述控制器(22 包括至少一個(gè)可編程處理單元。
全文摘要
一種包括需要周期性再生的柴油微粒過(guò)濾器(DPF)(206)的后處理裝置(202)包括提供表示煤煙累積的信號(hào)(306)的傳感器(238)和提供表示機(jī)械(100)的工作模式的操作參數(shù)(242)的至少一個(gè)裝置(240)?？刂破?222)基于所述機(jī)械(100)的工作模式確定煤煙水平(310)和準(zhǔn)備水平(312)，并且進(jìn)一步將所述煤煙水平(310)相對(duì)于啟動(dòng)再生事件的希望范圍進(jìn)行分類，并且當(dāng)所述煤煙水平(310)落入所述希望范圍內(nèi)時(shí)啟動(dòng)再生事件。
文檔編號(hào)F01N3/025GK102405334SQ201080011435
公開(kāi)日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月12日
發(fā)明者D·J·卡帕羅斯, G·B·考克斯, J·K·布洛姆斯, M·E·魯斯特克, R·B·南瓊達(dá)里迪, T·V·理查德斯, V·P·庫(kù)爾卡尼 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司