專利名稱：控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件內的再生的系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于壓縮點火發(fā)動機的后處理系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件內的再生的系統(tǒng)和方法。
背景技術：
來自壓縮點火發(fā)動機的排氣中的顆粒物的排放出于環(huán)境原因而受管制。因此，配有壓縮點火發(fā)動機的車輛常常包括諸如顆粒過濾器、帶催化劑的煙塵過濾器和吸附催化劑的后處理部件以用于從它們的排氣流去除顆粒物和其它受管制組分(例如，氮氧化物或NOx)。顆粒過濾器和其它后處理部件可能是有效的，但也可能在其收集顆粒物時增加背壓。
顆粒物可包括通常被稱作煙塵的灰粉和未燃燒的碳顆粒。隨著這種碳基顆粒物在后處理部件中的積聚，其可能增加排氣系統(tǒng)中的背壓。具有大的顆粒物排放率的發(fā)動機可能在相對短的時間段內逐步形成過高的背壓水平，從而降低發(fā)動機效率和功率產生能力。因此，希望擁有在有效捕集排氣中的顆粒物的同時最小化背壓的顆粒過濾系統(tǒng)。
為了同時實現(xiàn)這些競爭性目標，后處理部件必須被定期監(jiān)測并通過更換部件或除去積聚的煙塵來進行維護。從后處理部件清除積聚的煙塵可通過對C02的氧化(即，燃盡)而實現(xiàn)并且在本領域被稱為再生。為了避免服務中斷，再生通常優(yōu)先于后處理部件的更換。
可實現(xiàn)再生的一種方式是通過將過濾材料和/或所收集的顆粒物的溫度增加至高于顆粒物的燃燒溫度的水平。升高溫度通過允許排氣中的過量的氧氣氧化顆粒物而有利于消耗煙塵。通過將顆粒物暴露于足夠濃度的二氧化氮(N02)也可在較低的溫度下將顆粒物氧化并因此去除。來自諸如柴油發(fā)動機的壓縮發(fā)動機的排氣通常包含NOx，其主要由一氧化氮(NO)和大約5至20%的N02組成，當在排氣系統(tǒng)中存在氧化催化劑時，更高含量的N02是常見的。因此，甚至在相對低的溫度下也進行一定水平的再生。
再生過程可以是被動的或主動的。在被動系統(tǒng)中，只要熱量(例如，由排氣攜帶的熱量)和煙塵(例如，截留在后處理部件中的煙塵)足以有利于氧化，和/或只要在排氣中存在允許在較低溫度下氧化的足夠濃度的N02，就會進行再生。在主動系統(tǒng)中，通過從外部源(例如，電加熱器、燃料噴燃器、微波加熱器，和/或來自發(fā)動機自身，例如利用缸內后期噴射或將燃料直接噴入排氣流中)引入熱量而在所需的時間引發(fā)再生。主動再生可在各種車輛操作和排放條件期間引發(fā)。這些有利的操作條件有靜止車輛操作，例如，在例如再加燃料停止期間車輛停車時。發(fā)動機控制系統(tǒng)可用來預測主動地促進再生事件和實現(xiàn)對再生過程的控制可能是有利的時間。
通過在排氣流流過后處理部件時監(jiān)測排氣流的性質，發(fā)動機控制系統(tǒng)可使用煙塵模型來推斷(即預測)積聚在后處理部件中的煙塵的質量?？刂葡到y(tǒng)可使用推斷的煙塵質量數據來監(jiān)測隨時間推移的煙塵負荷，以確定或預測可能需要或希望再生的時間，以促進再生事件和/或實現(xiàn)對再生過程或其它補救措施的控制。在一個示例性煙塵模型中，可以使用在裝載的后處理部件上的壓降以及對在煙塵積聚和壓降之間的關系的認知來估計在后處理部件中的煙塵負荷范圍。這是可能的，因為當煙塵在后處理部件中積聚時，壓降通常從在后處理部件潔凈時經歷的壓降開始增加(在具體的溫度和體積流量下)。
因為溫度、壓力和流量中的變化影響排氣在其穿過后處理部件時經歷的壓降，所以對這些參數的測量的精度和可靠性是重要的。理想氣體定律也可用來調整流量以改變溫度和壓力，從而進一步增加了準確確定這些參數的重要性。然而，遺憾的是，在確定后處理部件內部和周圍的溫度中遇到許多困難。例如，經驗表明，排氣溫度可能顯著偏離后處理部件中的材料溫度，特別是在不穩(wěn)定或瞬態(tài)操作期間。這是因為在典型的后處理部件中可能存在的顯著的熱慣性，當部件響應于瞬態(tài)操作條件時，熱慣性可能伴隨著相對較大的溫度梯度。因此，由于對準確溫度測量的較大依賴性，可能由后處理部件中出現(xiàn)的溫度梯度而導致誤差。
因此，希望提供用于確定促進主動再生的時間并用于控制顆粒過濾系統(tǒng)的主動再生的改進的系統(tǒng)和方法，尤其是在后處理部件內部或周圍存在大的溫度梯度的情況下具有改進的模型精度的系統(tǒng)和方法。發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個示例性實施例中，一種用于控制發(fā)動機的后處理部件內的再生的方法包括:接收表示后處理部件上游的溫度的上游溫度信號；接收表示后處理部件下游的溫度的下游溫度信號；以及基于在上游溫度信號和下游溫度信號之間的差值計算在后處理部件上的溫度差。將在后處理部件上的溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在后處理部件上的溫度差是否小于或大于預定溫度變化極限。
如果在后處理部件上的溫度差小于預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值。如果在后處理部件上的溫度差大于預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值。將在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值和與后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較，并且當在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值超出預定閾值時啟動補救措施。
在本發(fā)明的另一個示例性實施例中，一種用于控制后處理部件內的再生的系統(tǒng)包括再生控制器，其具有聯(lián)接到記憶存儲裝置的處理器。再生控制器被構造成:接收表示后處理部件上游的溫度的上游溫度信號；接收表示后處理部件下游的溫度的下游溫度信號；以及基于上游溫度信號和下游溫度信號之間的差值計算在后處理部件上的溫度差。
再生控制器還被構造成:將在后處理部件上的溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在后處理部件上的溫度差是否小于或大于預定溫度變化極限；如果在后處理部件上的溫度差小于預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值；并且如果在后處理部件上的溫度差大于預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值。再生控制器還被構造成:將在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值和與后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較；以及當在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值超出預定閾值時啟動補救措施。
本發(fā)明提供下列技術方案。
技術方案1:一種用于控制發(fā)動機的后處理部件內的再生的方法，包括: 接收表示所述后處理部件上游的排氣流的溫度的上游溫度信號； 接收表示所述后處理部件下游的所述排氣流的溫度的下游溫度信號； 基于在所述上游溫度信號和所述下游溫度信號之間的差值而計算在所述后處理部件上的溫度差； 將在所述后處理部件上的所述溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在所述后處理部件上的所述溫度差是否小于或大于所述預定溫度變化極限； 如果在所述后處理部件上的所述溫度差小于所述預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值，并且如果在所述后處理部件上的所述溫度差大于所述預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值； 將在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值和與所述后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較；以及 當在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值超出所述預定閾值時啟動補救措施。
技術方案2:根據技術方案I所述的方法，其中，所述一次煙塵積聚模型基于壓降指數，所述壓降指數指示當排氣流穿過所述后處理部件時所述排氣流的壓力的下降。
技術方案3:根據技術方案I所述的方法，其中，所述一次煙塵積聚模型基于指示所述排氣流的流量的流量指數。
技術方案4:根據技術方案I所述的方法，其中，所述一次煙塵積聚模型基于壓降指數和流量指數之間的關系，所述壓降指數指示當排氣流穿過所述后處理部件時所述排氣流的壓力的下降，所述流量指數指示所述排氣流的流量。
技術方案5:根據技術方案I所述的方法，其中，所述二次煙塵積聚模型基于使用發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖。
技術方案6:根據技術方案2所述的方法，其中，所述壓降指數表示在所述后處理部件上的壓力比。
技術方案7:根據技術方案3所述的方法，其中，所述流量指數基于所述發(fā)動機的速度。
技術方案8:根據技術方案I所述的方法，其中，啟動補救措施包括調整一個或多個發(fā)動機控制參數，以便修改所述發(fā)動機的操作，從而促進所述后處理部件中的被動再生。
技術方案9:根據技術方案8所述的方法，其中，所述調整被構造成提供在所述后處理部件處的最低溫度以促進所述后處理部件中的再生。
技術方案10:根據技術方案8所述的方法，其中，所述調整包括修改所述發(fā)動機的加燃料和正時。
技術方案11:根據技術方案I所述的方法，其中，所述補救措施包括激活輔助加熱元件以增加所述排氣流的溫度。
技術方案12:根據技術方案8所述的方法，其中，所述補救措施包括激活警示燈，所述警示燈指示操作者啟動所述后處理部件中的再生。
技術方案13: —種用于控制發(fā)動機的后處理部件內的再生的系統(tǒng)，包括: 再生控制器，其具有聯(lián)接到記憶存儲裝置的處理器，所述再生控制器被構造成: 接收表示所述后處理部件上游的排氣流的溫度的上游溫度信號； 接收表示所述后處理部件下游的所述排氣流的溫度的下游溫度信號； 基于在所述上游溫度信號和所述下游溫度信號之間的差值而計算在所述后處理部件上的溫度差； 將在所述后處理部件上的所述溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在所述后處理部件上的所述溫度差是否小于或大于所述預定溫度變化極限； 如果在所述后處理部件上的所述溫度差小于所述預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值； 如果在所述后處理部件上的所述溫度差大于所述預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值； 將在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值和與所述后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較；以及 當在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值超出所述預定閾值時啟動補救措施。
技術方案14:根據技術方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述一次煙塵積聚模型基于壓降指數，所述壓降指數指示當排氣流穿過所述后處理部件時所述排氣流的壓力的下降。
技術方案15:根據技術方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述一次煙塵積聚模型基于指示所述排氣流的流量的流量指數。
技術方案16:根據技術方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述一次煙塵積聚模型基于壓降指數和流量指數之間的關系，所述壓降指數指示當排氣流穿過所述后處理部件時所述排氣流的壓力的下降，所述流量指數指示所述排氣流的流量。
技術方案17:根據技術方案13所述的系統(tǒng)，其中，所述二次煙塵積聚模型基于使用發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖。
技術方案18:根據技術方案14所述的系統(tǒng)，其中，所述壓降指數表示在所述后處理部件上的壓力比。
技術方案19:根據技術方案15所述的系統(tǒng)，其中，所述流量指數基于所述發(fā)動機的速度。
技術方案20:根據技術方案13所述的系統(tǒng)，其中，啟動補救措施包括調整一個或多個發(fā)動機控制參數，以便修改所述發(fā)動機的操作，從而促進所述后處理部件中的被動再生。
當結合附圖時，根據本發(fā)明的以下詳細描述，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點及其它特征和優(yōu)點將變得更加顯而易見。


其它特征、優(yōu)點和細節(jié)僅以舉例方式出現(xiàn)在實施例的以下詳細描述、參考附圖的詳細描述中，在附圖中: 圖1是示意圖，示出了用于控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件內的再生的示例性系統(tǒng)；以及 圖2是工藝流程圖，示出了用于控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件內的再生的示例性方法。
具體實施方式
以下描述本質上僅僅是示例性的，而并非意圖限制本發(fā)明、其應用或用途。應當理解，在整個附圖中，對應的附圖標記指示相同或對應的部分和特征。
根據本發(fā)明的示例性實施例，如圖1所示，用于控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件內的再生的示例性系統(tǒng)100包括聯(lián)接到排氣系統(tǒng)104的壓縮點火發(fā)動機102，來自發(fā)動機102的排氣103穿過排氣系統(tǒng)104并在排放到大氣之前被處理。排氣系統(tǒng)104包括至少一個后處理部件106，例如，用于從排氣系統(tǒng)去除顆粒物和其它受管制的組分的顆粒過濾器。加熱器108被構造用于增加熱量到后處理部件106以在后處理部件106中引發(fā)再生。再生控制器110被構造成預測在后處理部件中進行再生可能有必要或有利的時間，并且在適當時主動促進再生事件。再生控制器110可以例如通過將熱量從諸如加熱器108的外部源引入到后處理部件106或通過造成燃料噴入發(fā)動機102或排氣系統(tǒng)104中而促進這樣的事件。
為了使再生控制器110能夠更好地執(zhí)行其功能，各種儀器被定位在發(fā)動機102和排氣系統(tǒng)104內。這些儀器被構造成響應于發(fā)動機102和排氣系統(tǒng)104中相關參數的變化并且將信號傳輸至再生控制器110，該信號指示發(fā)動機102和后處理部件106的操作。例如，在示例性實施例中，上游壓力傳感器112測量后處理部件106上游的排氣流103的壓力并產生上游壓力信號114。類似地，下游壓力傳感器116測量后處理部件106下游的排氣流103的壓力并產生下游壓力信號118。此外，上游溫度傳感器120測量后處理部件106上游的排氣流103的溫度并產生上游溫度信號122。下游溫度傳感器124測量后處理部件106下游的排氣流的溫度并產生下游溫度信號126。發(fā)動機速度傳感器128感測發(fā)動機102的速度并產生發(fā)動機速度信號130。發(fā)動機流量傳感器132感測在發(fā)動機102或排氣系統(tǒng)104中流動的工作流體(例如，空氣或空氣和燃料或排氣)的質量流量并產生發(fā)動機流量信號134。
再生控制器110接收諸如下列中的一個或多個的信息:來自上游壓力傳感器112、下游壓力傳感器116、上游溫度傳感器120、下游溫度傳感器124、發(fā)動機速度傳感器128和發(fā)動機流量傳感器132的上游壓力信號114、下游壓力信號118、上游溫度信號122、下游溫度信號126、發(fā)動機速度信號130和發(fā)動機流量信號134。再生控制器110的處理器136和與再生控制器110相關聯(lián)的存儲器138配合以執(zhí)行指令，該指令被構造成:使再生控制器110能夠監(jiān)測后處理部件106中的煙塵負荷；確定或預測后處理部件106中的再生可能是必要的或期望的時間；促進后處理部件106中的再生事件；和/或實現(xiàn)對再生過程的控制或其它補救措施。
例如，在示例性實施例中，再生控制器110被構造成基于壓降指數而估計后處理部件106中的顆粒物積聚量，該指數指示在排氣流穿過后處理部件106時排氣流壓力的下降。在示例性實施例中，再生控制器110使用上游壓力信號114和下游壓力信號118來計算壓降指數。此外，再生控制器110使用發(fā)動機速度傳感器128的發(fā)動機速度信號或來自發(fā)動機流量傳感器132的發(fā)動機流量信號134來生成流量指數。另外，再生控制器110使用上游溫度信號122和下游溫度信號126來計算溫度指數，該指數指示排氣流103的溫度或當排氣流穿過后處理部件106時排氣流的溫度變化。在溫度信號中的一個或多個(例如，上游溫度信號122和下游溫度信號126中的一個)不存在或被認為不可靠的情況中，或者在可能需要關于后處理部件106內的溫度方面的更多細節(jié)的情況中，可使用模擬模型來基于其它已知的溫度估計在后處理部件內的一個或多個位置處的一個或多個溫度。然后，基于另外的溫度細節(jié)，可以生成更準確的溫度指數。
一旦已生成流體流的性質，再生控制器110即可估計后處理部件106中的顆粒物的積聚量。在示例性實施例中，再生控制器110使用基于使用發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖的煙塵積聚模型。在另一個示例性實施例中，再生控制器110使用基于在壓降指數、流量指數和溫度指數之間的關系的煙塵積聚模型。如本領域技術人員將理解的，在恒定流量和溫度下的壓降(即變化)量的增加指示了煙塵或其它顆粒物在后處理部件106中的積聚。本領域的技術人員還將理解，流量指數可以被歸一化成標準化溫度和標準化壓力(例如，根據理想氣體定律)，以便消除與排氣流103的溫度和壓力中的變化相關聯(lián)的不準確度中的一些或全部。這是可能的，因為已知在壓力損失和這樣的修正流量之間可能存在一致的關系，盡管流的溫度和/或壓力可能變化。
已經認識到，在排氣流103和/或后處理部件106中的一些極端或不穩(wěn)定或瞬時的條件的存在可能導致確定的溫度或其它相關參數的不準確。因此，在示例性實施例中，再生控制器110確定是否依賴諸如基于壓力的煙塵模型的一次煙塵積聚模型或二次煙塵積聚模型或另一種備用技術。關于要使用哪種技術的決策可基于在后處理部件上游測量的溫度和在后處理部件下游測量的溫度以及后處理部件內的模型表面溫度。例如，當在后處理部件上游測量的溫度超出預定閾值時，再生控制器110可以選擇成依賴備選的煙塵估計技術而不是使用在過高的溫度下可能不可靠的基于壓力的預測方法。在示例性實施例中，備選的煙塵估計技術依賴煙塵積聚模型，該模型基于根據發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖。在這樣的條件下，再生控制器110也可禁用基于壓力的煙塵模型，以避免生成或使用不可靠的煙塵積聚估計值。再生控制器110可選擇成依賴備選的煙塵估計技術，只要在后處理部件上的溫度差(或梯度)超出預定閾值。根據這樣的實施例，再生控制器110可有利于設定和調整溫度梯度和溫度變化率的極限，在該極限以上，不執(zhí)行或依賴基于壓力的煙塵積聚模型來進行煙塵估計。
應當理解，存在用于量化和跟蹤后處理部件中的壓降的許多表達。例如，在一個實施例中，壓降指數被計算為上游壓力與下游壓力的比率(即，PR=Pu/Pd)，以便表示在后處理部件上的壓力比。在另一個實施例中，壓降指數被計算為在上游壓力和下游壓力之間的差值(即，DP=Pu-Pd)，以便表示在后處理部件上的壓力差。在又一個實施例中，壓降指數被計算為在上游壓力和下游壓力之間的差值，其中該差值被除以上游壓力的量值(即，作為標準化的壓降，DPP=DP/Pu)，以便表示在后處理部件上的標準化的壓力差。如本領域的技術人員將理解的，上述流量指數信號可由發(fā)動機速度傳感器或空氣流量傳感器或任何其它傳感器產生，該傳感器被構造成感測指示排氣流103的相對流量的發(fā)動機操作條件。
此外，再生控制器110被構造成確定上述參數中的任一個的變化率。例如，通過在第一時間捕獲與第一參數(例如，上游壓力信號114、下游壓力信號118、上游溫度信號122、下游溫度信號126、發(fā)動機速度信號130、發(fā)動機流量信號134中的一個或上述指數中的一個)相關聯(lián)的第一信號并且在第二時間捕獲與相同參數相關聯(lián)的第二讀數可以計算變化率，其中第二時間在第一時間之后的遞增量的時間發(fā)生。然后，再生控制器110可通過計算第二讀數和第一讀數之間的差值而確定與第一參數相關聯(lián)的讀數中的變化。從該變化，再生控制器110可確定與第一參數相關聯(lián)的讀數中的變化率。
當為了煙塵估計而要執(zhí)行或依賴基于壓力的煙塵積聚模型時，再生控制器110可至少部分地基于煙塵積聚模型來估計后處理部件中積聚的顆粒物。如上所述，該模型可能需要知道如上所述排氣流103的壓力、溫度和流量。在示例性實施例中，由模型產生的估計值表示預測已積聚在后處理部件中的顆粒物的量。可基于經驗數據的基于壓力的煙塵積聚模型被構造成反映在已積聚在后處理部件中的顆粒物的量、壓降指數、流量指數和溫度指數之間的關系。
由于在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值將和與后處理部件相關聯(lián)的預定閾值進行比較，并且由于當在后處理部件中積聚的顆粒物的調整估計值超出預定閾值時可以有利于補救措施，因此這過程中的不準確性將有可能不必要地或過遲地觸發(fā)再生過程。因此，通過在任何時候當后處理部件上的溫度差(或梯度)超出預定閾值時依賴備選的煙塵估計技術，再生控制器110可提高煙塵積聚的估計水平的可靠性，從而降低對過高的裕度的需要并潛在地消除不必要的維修。
根據本發(fā)明的示例性實施例，如圖2所示，用于控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件(例如顆粒過濾器)內的再生的示例性過程200通常包括接收與穿過后處理部件的排氣流相關聯(lián)的一個或多個參數的一個或多個值的步驟(步驟210)。在示例性實施例中，參數可表示上游壓力、下游壓力、上游溫度、下游溫度、發(fā)動機速度或發(fā)動機流量。該值可作為來自上游壓力傳感器112、下游壓力傳感器116、上游溫度傳感器120、下游溫度傳感器124、發(fā)動機速度傳感器128和發(fā)動機流量傳感器132的信號而被接收。該參數可以是指示排氣流103在其穿過后處理部件106時的壓力下降的壓降指數、指示排氣流的流量的流量指數或指示排氣流的溫度的溫度指數。
除了接收一個或多個值之外，過程200包括評價在后處理部件上游測量的溫度是否超出預定閾值(步驟220)。更具體而言，過程的該步驟包括:(a)接收表示后處理部件上游的溫度的上游溫度信號(步驟222) ；(b)接收表示后處理部件下游的溫度的下游溫度信號(步驟224) ；(c)基于上游溫度信號和下游溫度信號之間的差值計算在后處理部件上的溫度差(步驟226);以及⑷將在后處理部件上的溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在后處理部件上的溫度差是否小于或大于預定溫度變化極限(步驟228)。
當在后處理部件上游測量的溫度實際上確實超出預定閾值時，再生控制器110選擇成依賴備選(即，二次)煙塵估計技術而不是使用在過高的溫度下可能不可靠的基于壓力的預測方法(步驟230)。如以上所討論的，在示例性實施例中，再生控制器110可依賴根據基于發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖的煙塵積聚模型(步驟232)。為了方便使用備選的模型或技術，再生控制器110可能需要獲取額外的參數(步驟234)。此外，再生控制器110可禁用基于壓力的煙塵模型(步驟236)，以避免生成或使用不可靠的煙塵積聚估計值。另外，再生控制器110可有利于設定和調整溫度梯度和溫度變化率的極限，在該極限以上，不執(zhí)行或依賴基于壓力的煙塵積聚模型來進行煙塵估計(步驟240)。
當在后處理部件上游測量的溫度不超出預定閾值時，再生控制器110可依賴諸如基于壓降的煙塵積聚模型的主要煙塵估計技術來計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值(步驟250)。在一個實施例中，該計算至少部分地基于煙塵積聚模型和用于壓降指數、流量指數和溫度指數的值。然后將在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值和與后處理部件相關聯(lián)的一個或多個預定閾值相比較(步驟260)。當在后處理部件中積聚的顆粒物的調整估計值超出預定閾值時啟動補救措施(步驟270)。
在示例性實施例中且根據一次估計技術，估計在后處理部件中積聚的顆粒物的量的步驟(步驟250)開始于計算或接收指示排氣流在其穿過后處理部件時的壓力下降的壓降指數(步驟252)。在示例性實施例中，壓降指數指示排氣流103在其穿過后處理部件106時經歷的壓降的水平。在一個實施例中，壓降指數被計算為上游壓力與下游壓力的比率(即，PR=Pu/Pd)，以便表示在后處理部件上的壓力比。
在另一個實施例中，壓降指數被計算為在上游壓力和下游壓力之間的差值(即，DP=Pu-Pd),以便表示在后處理部件上的壓力差。在又一個實施例中，壓降指數被計算為在上游壓力和下游壓力之間的差值除以上游壓力的量值(即，作為標準化的壓降，DPP=DP/Pu)，以便表示在后處理部件上的標準化的壓力差。估計在后處理部件中積聚的顆粒物的量的示例性步驟(步驟250)還包括確定指示排氣流的相對流量的流量指數(步驟254)。流量指數信號可由發(fā)動機速度傳感器或空氣流量傳感器或任何其它傳感器產生，該傳感器被構造成感測指示排氣流的相對流量的發(fā)動機操作條件。
一旦確定了排氣流103的壓降指數和流量指數，估計在后處理部件中積聚的顆粒物的量的示例性步驟(步驟250)即可采用基于壓力的煙塵積聚模型(步驟256)基于壓降指數和流量指數來估計在后處理部件中積聚的顆粒物。然而，如以上所討論的，當在后處理部件上游測量的溫度超出預定閾值時，再生控制器110可以選擇成依賴備選的煙塵估計技術而不是使用在過高的溫度下可能不可靠的基于壓力的預測方法(步驟230)。如以上所討論的，在示例性實施例中，當溫度超出閾值時，再生控制器110依賴基于根據發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖的煙塵積聚模型(步驟232)。
不論使用何種技術，都產生表示預測已在后處理部件中積聚的顆粒物的量的估計值?？苫诮涷灁祿幕趬毫Φ臒焿m積聚模型被構造成反映在已積聚在后處理部件中的顆粒物的量、壓降指數和流量指數之間的關系。其它技術可以反映其它關系并且可以類似地與觀測數據相關。
在示例性實施例中，啟動補救措施的步驟(步驟270)包括調整一個或多個發(fā)動機控制參數以便修改發(fā)動機的操作以促進后處理部件中的被動再生(步驟272)。例如，一個或多個調整可被構造成提供促進后處理部件中的被動再生的在后處理部件106處的最低溫度。備選地，一個或多個調整可包括修改發(fā)動機的加燃料和正時(步驟274)或激活輔助加熱元件108以增加排氣流的溫度(步驟276)或激活警示燈以指示操作者啟動后處理部件中的再生(或更換后處理部件)(步驟278)。
雖然已經結合示例性實施例描述了本發(fā)明，但本領域的技術人員應當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，可進行各種改變，并且可以用等同物替代本發(fā)明的要素。此夕卜，在不脫離本發(fā)明實質范圍的情況下，基于本發(fā)明的教導可進行許多修改以適應特定的情況或材料。因此，并非意圖將本發(fā)明局限于本發(fā)明所公開的具體實施例，相反，本發(fā)明將包括屬于本申請范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種用于控制發(fā)動機的后處理部件內的再生的方法，包括: 接收表示所述后處理部件上游的排氣流的溫度的上游溫度信號； 接收表示所述后處理部件下游的所述排氣流的溫度的下游溫度信號； 基于在所述上游溫度信號和所述下游溫度信號之間的差值而計算在所述后處理部件上的溫度差； 將在所述后處理部件上的所述溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在所述后處理部件上的所述溫度差是否小于或大于所述預定溫度變化極限； 如果在所述后處理部件上的所述溫度差小于所述預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值，并且如果在所述后處理部件上的所述溫度差大于所述預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值； 將在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值和與所述后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較；以及 當在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值超出所述預定閾值時啟動補救措施。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述一次煙塵積聚模型基于壓降指數，所述壓降指數指示當排氣流穿過所述后處理部件時所述排氣流的壓力的下降。
3.根據權利要求1所述的方法，其中，所述一次煙塵積聚模型基于指示所述排氣流的流量的流量指數。
4.根據權利要求1所述的方法，其中，所述一次煙塵積聚模型基于壓降指數和流量指數之間的關系，所述壓降指數指示當排氣流穿過所述后處理部件時所述排氣流的壓力的下降，所述流量指數指示所述排氣流的流量。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述二次煙塵積聚模型基于使用發(fā)動機停車條件逐步形成的煙塵率圖。
6.根據權利要求2所述的方法，其中，所述壓降指數表示在所述后處理部件上的壓力比。
7.根據權利要求3所述的方法，其中，所述流量指數基于所述發(fā)動機的速度。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，啟動補救措施包括調整一個或多個發(fā)動機控制參數，以便修改所述發(fā)動機的操作，從而促進所述后處理部件中的被動再生。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述調整被構造成提供在所述后處理部件處的最低溫度以促進所述后處理部件中的再生。
10.一種用于控制發(fā)動機的后 處理部件內的再生的系統(tǒng)，包括: 再生控制器，其具有聯(lián)接到記憶存儲裝置的處理器，所述再生控制器被構造成: 接收表示所述后處理部件上游的排氣流的溫度的上游溫度信號； 接收表示所述后處理部件下游的所述排氣流的溫度的下游溫度信號； 基于在所述上游溫度信號和所述下游溫度信號之間的差值而計算在所述后處理部件上的溫度差； 將在所述后處理部件上的所述溫度差與預定溫度變化極限比較以確定在所述后處理部件上的所述溫度差是否小于或大于所述預定溫度變化極限；如果在所述后處理部件上的所述溫度差小于所述預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值； 如果在所述后處理部件上的所述溫度差大于所述預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在所述后處理部件中積聚的顆粒物的估計值； 將在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值和與所述后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較；以及 當在所述后處理部件中積聚的顆粒物的所述估計值超出所述預定閾值時啟動補救措施。
全文摘要
本發(fā)明涉及控制壓縮點火發(fā)動機的后處理部件內的再生的系統(tǒng)和方法。用于控制發(fā)動機的后處理部件內的再生的方法包括接收上游溫度信號；接收下游溫度信號；以及基于上游溫度信號和下游溫度信號之間的差值而計算溫度差。將該溫度差與預定溫度變化極限比較以確定溫度差是否小于或大于預定溫度變化極限。如果溫度差小于預定溫度變化極限，則使用一次煙塵積聚模型計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值。如果溫度差大于預定溫度變化極限，則使用二次煙塵積聚模型計算在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值。將在后處理部件中積聚的顆粒物的估計值和與后處理部件相關聯(lián)的預定閾值相比較。
文檔編號F01N9/00GK103206291SQ20131001691
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月17日 優(yōu)先權日2012年1月17日
發(fā)明者D.C.薩森, C.C.斯沃伊什, C.惠特 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司