使排氣中的濾清器再生的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種在包括排氣的發(fā)動機(jī)的使用期間使微粒濾清器再生的方法，該方法包括：實(shí)施第一再生事件，其包括步驟：（a）估算需要被添加到排氣中以達(dá)到目標(biāo)溫度的燃料流速；（b）以上述燃料流速向排氣中添加燃料；（c）燃燒上述排氣中的燃料的至少一部分，以增加排氣中的溫度；（d）監(jiān)控排氣中的溫度并將其與目標(biāo)溫度比較以確定誤差值；以及（e）將在步驟（d）中確定的誤差值儲存在存儲器中；實(shí)施第二再生事件，其包括步驟：（f）采用儲存的誤差值實(shí)施步驟（a）以改善對需要被添加到排氣以達(dá)到目標(biāo)溫度的燃料流速的估算。
【專利說明】使排氣中的濾清器再生的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及使排氣中的濾清器且尤其是柴油機(jī)微粒濾清器(DPF)再生的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]DPF配置用于捕獲碳黑微粒等以減少車輛的排放物。這種柴油機(jī)微粒濾清器(DPF)的再生是用以燃燒其內(nèi)部所累積的碳黑的技術(shù)。該工藝涉及在一段時間內(nèi)增加發(fā)動機(jī)排氣溫度以便燃燒碳黑，并且該工藝通常在行車條件不斷變化的真實(shí)行駛周期內(nèi)執(zhí)行。通常，再生事件由車輛E⑶在車輛每行駛500km左右時自動執(zhí)行。
[0003]溫度的升高可通過減少空氣質(zhì)量流量進(jìn)入和/或通過使用后噴射和/或排氣燃料噴射來實(shí)現(xiàn)，排氣燃料噴射可提供熱的排氣流和/或提供穿過催化轉(zhuǎn)化器燃燒的碳?xì)浠衔?HC)流，以便提供足夠的熱量來燃燒柴油機(jī)微粒濾清器中的碳黑并因此使濾清器再生。
[0004]需要達(dá)到特定溫度來燃燒濾清器中的碳黑，為此所需的后/排氣燃料的量因多種因素而有所不同。此外，如果添加太多燃料并且溫度變得過高，則會產(chǎn)生可對濾清器造成內(nèi)部損壞的劇烈碳黑燃燒，這樣會妨礙其過濾效率。另一方面，溫度較低會導(dǎo)致該系統(tǒng)在再生模式中花費(fèi)過多時間，此時會影響燃料經(jīng)濟(jì)性并造成機(jī)油污染，在極端情況下，還可能導(dǎo)致濾清器阻塞。
[0005]通常，所使用的后/排氣燃料的量被計算為開環(huán)階段(前饋)與閉環(huán)階段的組合。
[0006]開環(huán)階段可以是基于發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件的直接燃料需求，或者開環(huán)階段可以基于模型，在此模型中，所需燃料為排氣需要加熱至所需溫度需要的能量大小的計算值，正如以下能量平衡:·[0007]m t Cp.AT=Afu.AHgomb(I)
[0008]其中，?Εσ為排氣質(zhì)量流量，Cp為排氣比熱，AT為穿過放熱催化劑的所需的溫度
增量，ΔΗ^ nl為燃料的燃燒熱量?；谏鲜龆x，可計算出所需的燃料流量riiFu。
[0009]如圖1所示，閉環(huán)控制通常基于PID實(shí)現(xiàn)。反饋由微粒濾清器之前和/或之后的熱電偶提供，誤差為所測得的反饋與目標(biāo)溫度之間的溫度差，最終輸出為后噴射和/或排氣噴射燃料流量。
[0010]然而，由于閉環(huán)系統(tǒng)的緩慢屬性及其修正較大偏差時的緩慢響應(yīng)，總?cè)剂嫌嬎銟O其偏向開環(huán)(前饋貢獻(xiàn))。
[0011]因此，開環(huán)貢獻(xiàn)的質(zhì)量對于燃料供料計算至關(guān)重要，并因此對再生質(zhì)量至關(guān)重要。然而，開環(huán)燃料計算并不考慮可能影響其準(zhǔn)確度的多個不同變量和參數(shù)，這些因素包括:
[0012]1.噴射器或排氣噴射器中的燃料輸送不準(zhǔn)確度
[0013]2.穿過催化劑未燃燒并因此未產(chǎn)生任何熱量的燃料(以氣體形式)
[0014]3.前反饋傳感器位置可能不會準(zhǔn)確表示橫跨催化劑/DPF的前表面的溫度分布
[0015]4.被機(jī)油吸收并且未能到達(dá)催化劑的后噴射燃料
[0016]5.由于老化產(chǎn)生的催化劑效率損失[0017]6.影響來自催化劑的外部熱傳遞的環(huán)境條件，諸如車速、外部溫度等等
[0018]7.影響燃燒比熱的燃料組分
[0019]因此，在計算的開環(huán)部分中將這些因素考慮在內(nèi)會提供更準(zhǔn)確的再生溫度，從而產(chǎn)生更有效的再生。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0020]根據(jù)本發(fā)明，提供了一種在包括排氣的發(fā)動機(jī)的使用期間使微粒濾清器再生的方法，該方法包括:
[0021]實(shí)施第一再生事件，其包括步驟:
[0022](a)估算需要被添加到排氣中以達(dá)到目標(biāo)溫度的燃料流速；
[0023](b)以上述燃料流速向排氣中添加燃料；
[0024](C)燃燒上述排氣中燃料的至少一部分，以增加排氣中溫度；
[0025](d)監(jiān)控排氣中的溫度并將其與目標(biāo)溫度進(jìn)行比較以確定誤差值；以及
[0026](e)將在步驟(d)中確定的誤差值儲存在存儲裝置中；
[0027]實(shí)施第二再生事件，其包括步驟:(f)采用儲存的誤差值實(shí)施步驟(a)以改善對需要被添加到排氣以達(dá)到目標(biāo)溫度的燃料流速的估算。
[0028]因此，與專注于復(fù)雜的開環(huán)計算(以便確定方程(I)的更復(fù)雜且更具代表性的變型)不同，本發(fā)明的發(fā)明人考慮到由此產(chǎn)生的復(fù)雜的計算對于建模而言既困難又耗時，并且在任何情況下，該計算均不適用單個發(fā)動機(jī)及排氣變化、老化或操作條件。
[0029]相反，本發(fā)明的實(shí)施例無需根據(jù)其它多種參數(shù)進(jìn)一步復(fù)雜地建模，而是在隨后的后續(xù)再生中采用從先前再生事件中獲取的信息來改善開環(huán)階段。
[0030]步驟(a)中的估算可基于當(dāng)前發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件(開環(huán)燃料)。
[0031]步驟(d)中所監(jiān)控的溫度可為微粒濾清器溫度。
[0032]步驟(f)可包括確定用以改善對燃料流速的估算的燃料修正系數(shù)。
[0033]在步驟(d)中，誤差值可從閉環(huán)元件獲得。
[0034]可選地，在步驟(d)中，誤差值可從實(shí)施開環(huán)控制之后獲得的誤差值獲得。
[0035]無論閉環(huán)控制的權(quán)限(閉環(huán)控制允許添加的燃料量)有多小，其總是試圖控制所測得溫度更接近目標(biāo)溫度，而不管開環(huán)計算的質(zhì)量如何。因此，閉環(huán)控制活動是對開環(huán)計算的質(zhì)量的考量。閉環(huán)要求很少量的燃料意味著開環(huán)計算非常準(zhǔn)確。然而，如果閉環(huán)以大量燃料進(jìn)行貢獻(xiàn)，則開環(huán)計算很差。
[0036]本發(fā)明的實(shí)施例可實(shí)時儲存閉環(huán)提供的關(guān)于系統(tǒng)性能和開環(huán)質(zhì)量的信息，并因此可永久性儲存對開環(huán)的修正以在未來事件中增強(qiáng)其性能。
[0037]存儲器可為非易失性存儲器，諸如電子控制模塊非易失性存儲器。
[0038]數(shù)據(jù)可至少儲存一天，通常為更長時間，諸如至少一個月或至少一年。對于優(yōu)選實(shí)施例，該數(shù)據(jù)可無限期地儲存或者直到被從后續(xù)再生事件獲得的數(shù)據(jù)覆蓋。
[0039]微粒濾清器通常為柴油機(jī)微粒濾清器，因此該發(fā)動機(jī)通常為柴油機(jī)。然而，對于特定汽油發(fā)動機(jī)，可在排氣中配置類似的濾清器，并且也可應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0040]步驟(a)至步驟(f)通常依次啟動，但是也可同時持續(xù)一段時間，諸如5至10分鐘。[0041]在步驟(f)之前，可選地在步驟(e)之前，并且尤其是在步驟(a)至步驟(d)同時發(fā)生時，該方法可包括確定發(fā)動機(jī)正以相對穩(wěn)定方式運(yùn)行的穩(wěn)定性檢查。該穩(wěn)定性檢查可在步驟(e)之前完成，以便僅儲存尤為有用的數(shù)據(jù)，但無論如何，對于這些實(shí)施例也可在使用數(shù)據(jù)之前進(jìn)行穩(wěn)定性檢查，以便僅僅是更穩(wěn)定的數(shù)據(jù)在步驟(f)中使用。為進(jìn)行穩(wěn)定性檢查，當(dāng)步驟(a)至步驟(d)同時發(fā)生時可計算排氣流量的移動平均值和移動標(biāo)準(zhǔn)差。如果移動標(biāo)準(zhǔn)差在校準(zhǔn)時間段內(nèi)保持低于校準(zhǔn)閾值，則數(shù)據(jù)可在步驟(e)中儲存并在步驟(f)中使用。如果移動標(biāo)準(zhǔn)差超過閾值，則可重置計算值并在相同條件下重新開始。因此，對于這些實(shí)施例，在步驟(f)中使用的數(shù)據(jù)被計算為區(qū)間內(nèi)所使用的平均總?cè)剂吓c平均開環(huán)燃料的比值。
[0042]目標(biāo)溫度可為儲存在濾清器中的碳黑量的函數(shù)。
[0043]步驟(f)中使用的數(shù)據(jù)可添加到計算的開環(huán)元件中以提升對所需要的燃料流速進(jìn)行估算的質(zhì)量，因此，如果其他條件不變，則由此產(chǎn)生的溫度會更接近目標(biāo)溫度。
[0044]一旦滿足穩(wěn)定條件并且已計算燃料修正，發(fā)動機(jī)平均轉(zhuǎn)速和負(fù)載及它們的標(biāo)準(zhǔn)差可用以計算修正的形狀。如果使用兩個變量(例如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載)來表征發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)，則修正圖可計算為二元二項(xiàng)分布，以平均轉(zhuǎn)速和負(fù)載點(diǎn)為中心并且它們的對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差沿著軸線。
[0045]對于某些實(shí)施例，可基于以下等式在步驟(f)中確定燃料修正系數(shù):
【權(quán)利要求】
1.一種在包含排氣的發(fā)動機(jī)的使用期間使微粒濾清器再生的方法，所述方法包括: 實(shí)施第一再生事件，所述的實(shí)施第一再生事件包括步驟: Ca)估算需要被添加到所述排氣以達(dá)到目標(biāo)溫度的燃料流速； (b)以所述燃料流速向所述排氣中添加燃料； (c)燃燒所述排氣中的燃料的至少一部分以增加所述排氣中的溫度； Cd)監(jiān)控所述排氣中的溫度并將其與所述目標(biāo)溫度進(jìn)行比較以確定誤差值；以及 (e)將在步驟(d)中確定的所述誤差值儲存在存儲裝置中；實(shí)施第二再生事件，所述的實(shí)施第二再生事件包括步驟: Cf)采用儲存的誤差值實(shí)施步驟(a)以改善對需要被添加到所述排氣以達(dá)到所述目標(biāo)溫度的燃料流速的估算。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，步驟(a)中的估算基于開環(huán)計算，所述開環(huán)計算采用基于當(dāng)前發(fā)動機(jī)運(yùn)行條件的參數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，步驟(f)包括確定用以改善對燃料流速估算的燃料修正系數(shù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(d)中，所述誤差值從閉環(huán)元件獲得。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(d)中，所述誤差值從執(zhí)行開環(huán)控制之后得到的誤差值獲得。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述存儲裝置為非易失性存儲器。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述誤差值的儲存時間為至少一天。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述微粒濾清器為柴油機(jī)微粒濾清器且所述發(fā)動機(jī)為柴油機(jī)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(d)中監(jiān)控的溫度為微粒濾清器溫度。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，包括在步驟(f)之前且在至少步驟(c)期間進(jìn)行穩(wěn)定性檢查。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述穩(wěn)定性檢查包括在步驟(C)期間監(jiān)控排氣流量的移動平均值和移動標(biāo)準(zhǔn)差，如果所述移動標(biāo)準(zhǔn)差在校準(zhǔn)時間段內(nèi)保持低于校準(zhǔn)閾值，則所述誤差值在步驟(e)中被儲存并在步驟(f)中使用，而如果所述移動標(biāo)準(zhǔn)差超過所述閾值，則所述誤差值不在步驟(f)中使用。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在步驟(f)中使用的所述誤差值被添加到所述計算的開環(huán)元件以增加對所需要的所述燃料流速的估算質(zhì)量。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，發(fā)動機(jī)平均轉(zhuǎn)速和負(fù)載及它們的標(biāo)準(zhǔn)差被用以計算修正的形狀，并且其中兩個變量被用以表征發(fā)動機(jī)工作點(diǎn)，修正圖被計算為二元二項(xiàng)分布，以平均轉(zhuǎn)速和負(fù)載點(diǎn)為中心并且它們的標(biāo)準(zhǔn)差沿著軸線。
14.根據(jù)權(quán)利要求3或以權(quán)利要求3為引用基礎(chǔ)的任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，在步驟(f)中基于以下等式確定所述燃料修正系數(shù):
15.根據(jù)權(quán)利要求5或以權(quán)利要求5為引用基礎(chǔ)的任一前述權(quán)利要求所述的方法，其中，在步驟(f)中基于以下等式確定所述燃料修正系數(shù):
【文檔編號】F01N3/025GK103711547SQ201310464554
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月5日
【發(fā)明者】吉姆·布朗厄姆, 羅曼·德莫里, 哈維爾·卡斯特利亞諾 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司