本發(fā)明涉及一種柴油微粒過濾器，該柴油微粒過濾器設(shè)置為接收來自機(jī)動車輛的發(fā)動機(jī)的排氣，并且尤其涉及一種在再生事件期間當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速時(shí)防止柴油微粒過濾器過熱的方法。

背景技術(shù)：

柴油微粒過濾器(DPF)可能在所謂的“降到怠速”情景期間被損壞。這是對DPF來說最壞的情況下的熱場景。如果當(dāng)煤煙燃燒過程(再生過程)剛開始時(shí)車輛的發(fā)動機(jī)降到怠速，則最高的勢能以煤煙的形式存在于DPF中，同時(shí)在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間還伴隨著最大的氧含量以及用來將熱量傳導(dǎo)出DPF的最低的排氣質(zhì)量流。另外，由于車輛沒有移動，所以存在用于從外部冷卻排氣系統(tǒng)的最小外部氣流。

在這些條件下DPF內(nèi)的溫度可以上升到超過1000℃，并且這可能使DPF破裂、熔化DPF的基材或降低催化劑涂層，這些催化劑涂層存在以有助于去除其他受監(jiān)管的污染物(HC，CO或NO_x)。在極端的情況下，這種過熱狀況可導(dǎo)致DPF材料燃燒，從而導(dǎo)致周圍部件的熱損壞。

有可能導(dǎo)致柴油微粒過濾器損壞的溫度是不能接受地高的溫度并且柴油微粒過濾器在遭受這種溫度時(shí)可以被認(rèn)為是過熱的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在再生事件期間當(dāng)發(fā)動機(jī)怠速時(shí)防止柴油微粒過濾器過熱的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種在再生事件期間當(dāng)與柴油微粒過濾器連接的機(jī)動車輛發(fā)動機(jī)在怠速運(yùn)行模式下時(shí)防止柴油微粒過濾器過熱的方法，該方法包括當(dāng)柴油微粒過濾器的再生正在發(fā)生、發(fā)動機(jī)正在怠速以及預(yù)測溫度和感測到的溫度之一表明柴油微粒收集器內(nèi)的溫度被預(yù)測或感測為不可接受地高時(shí)，操作可驅(qū)動地連接到發(fā)動機(jī)、處于發(fā)電機(jī)模式的電機(jī)為電池充電，并且調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)以補(bǔ)充由電機(jī)施加給發(fā)動機(jī)的額外負(fù)載，其中調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)包括通過向發(fā)動機(jī)注入更多的燃料以增加來自發(fā)動機(jī)的扭矩輸出來減少空燃比從而增加供給到柴油微粒過濾器的混合物的富含量。

電機(jī)可以是集成起動機(jī)發(fā)電機(jī)。

該方法可以進(jìn)一步包括檢查發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速，以確認(rèn)該發(fā)動機(jī)正在怠速模式下運(yùn)行。

該方法可以進(jìn)一步包括使用煤煙燃燒模型來預(yù)測柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度，并使用該預(yù)測的溫度來判斷柴油顆粒收集器的溫度是否被預(yù)測為不可接受地高。

或者，該方法可進(jìn)一步包括使用溫度傳感器來測量柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度和離開柴油顆粒收集器的排氣的溫度中的一個(gè)，并使用測得的溫度以判斷柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度是否被感測為不可接受地高。

如果溫度高于預(yù)定溫度極限，則該溫度可以即為不可接受地高。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種機(jī)動車輛的，該機(jī)動車輛具有柴油發(fā)動機(jī)、與該發(fā)動機(jī)驅(qū)動地連接的電機(jī)、與該電機(jī)連接的電池、被設(shè)置為接收來自該發(fā)動機(jī)的排氣的柴油微粒過濾器和被設(shè)置為控制發(fā)動機(jī)和電機(jī)的電子控制器，電子控制器被設(shè)置為當(dāng)發(fā)動機(jī)正在怠速模式運(yùn)行、柴油微粒過濾器的再生正在發(fā)生并且柴油微粒收集器內(nèi)的溫度被預(yù)測或感測為不可接受地高時(shí)，操作處于發(fā)電機(jī)模式的電機(jī)為電池充電，并且調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)以補(bǔ)充由電機(jī)施加給發(fā)動機(jī)的額外負(fù)載，其中調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)包括通過向發(fā)動機(jī)注入更多的燃料以增加來自發(fā)動機(jī)的扭矩輸出來減少空燃比從而增加供給到柴油微粒過濾器的混合物的富含量。

調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)的燃料供應(yīng)可以包括減少空燃比以增加供給到柴油微粒過濾器的混合物的富含量。

車輛還可以進(jìn)一步包括發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，并且電子控制器可以被進(jìn)一步設(shè)置為使用來自發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的輸出來確定發(fā)動機(jī)是否正在怠速模式下運(yùn)行。

該車輛還可以包括用于測量柴油微粒過濾器內(nèi)的溫度和離開柴油顆粒收集器的排氣的溫度中的一個(gè)的溫度傳感器，并且電子控制器可以被設(shè)置為使用測得的溫度來判斷柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度是否被感測為不可接受地高。

電子控制器可以包括煤煙燃燒模型，其用于預(yù)測柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度，并且電子控制器可被設(shè)置成使用由煤煙燃燒模型預(yù)測的溫度來判斷柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度是否被預(yù)測為不可接受地高。

如果溫度高于預(yù)定溫度限制，則該溫度可以即為不可接受地高。

電機(jī)可以是集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)。

該車輛可以是微混合動力車輛。

附圖說明

現(xiàn)在將通過示例的方式參照附圖來描述本發(fā)明，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第二方面構(gòu)造的機(jī)動車輛的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的高級流程圖；

圖3是表示現(xiàn)有技術(shù)中在再生事件期間當(dāng)發(fā)動機(jī)正在怠速時(shí)，對于DPF來說，溫度和時(shí)間之間的關(guān)系以及對于相同事件的氧氣濃度和時(shí)間之間的關(guān)系的復(fù)合圖；和

圖4是表示根據(jù)本發(fā)明在再生事件期間當(dāng)發(fā)動機(jī)正在怠速時(shí)，對于DPF來說，溫度和時(shí)間之間的關(guān)系以及對于相同事件的氧氣濃度和時(shí)間之間的關(guān)系的復(fù)合圖。

具體實(shí)施方式

參考圖1，示出了具有四個(gè)車輪6，柴油發(fā)動機(jī)10和電子控制器20的微混合動力機(jī)動車輛5。

發(fā)動機(jī)10設(shè)置為通過入口11接收空氣，并且在一些實(shí)施例中，空氣流在流入發(fā)動機(jī)10之前將被增壓器或渦輪增壓器壓縮以提升發(fā)動機(jī)10的效率。

來自發(fā)動機(jī)10的排氣流經(jīng)排氣系統(tǒng)的第一或上游部分12到達(dá)柴油微粒過濾器(DPF)15，并且在通過DPF 15之后，排氣通過排氣系統(tǒng)的第二或下游部分13流出到大氣中。

應(yīng)當(dāng)理解，其它排放控制裝置或噪聲抑制裝置可以存在于從發(fā)動機(jī)10到排出到大氣的位置的這段氣體流路中。

電機(jī)驅(qū)動地連接到發(fā)動機(jī)10上。在本實(shí)施例的情況下，電機(jī)是集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16，其可用于根據(jù)其所處的運(yùn)行模式來發(fā)電或產(chǎn)生扭矩。電池17連同相關(guān)聯(lián)的電子控制設(shè)備(未示出)連接到集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16。當(dāng)集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)，其為電池17充電，并且電池17被設(shè)置為當(dāng)集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16作為馬達(dá)運(yùn)行時(shí)，向集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16提供電能。

集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16用于啟動發(fā)動機(jī)10以及在本實(shí)施例的情況下，在車輛5加速期間也可以向發(fā)動機(jī)提供有限的扭矩提升。

電子控制器20接收來自多個(gè)傳感器的輸入，諸如用于測量流入發(fā)動機(jī)10中的空氣流量的空氣流量傳感器21、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器22、測量空燃比/離開發(fā)動機(jī)10的排氣氧含量的λ/氧傳感器24、測量車輛5速度的車速傳感器25、測量來自發(fā)動機(jī)10的排氣中NO_x水平的NO_x傳感器26和測量離開DPF 15的排氣溫度的溫度傳感器28。

電子控制器20可操作以控制發(fā)動機(jī)10的運(yùn)行和集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16的運(yùn)行狀態(tài)。將理解的是電子控制器20可由幾個(gè)獨(dú)立的互相電連接的電子單元組成而且不必是像圖1所示那樣以單個(gè)單元的形式。

電子控制器20被設(shè)置為防止在再生事件期間當(dāng)發(fā)動機(jī)10處于怠速運(yùn)行模式時(shí)DPF 15的過熱。在怠速運(yùn)行模式中，發(fā)動機(jī)10以相對低的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并且沒有來自車輛5的駕駛員的扭矩需求。發(fā)動機(jī)處于怠速模式這一事實(shí)可以通過使用與發(fā)動機(jī)10相關(guān)聯(lián)的傳感器如發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器22來感測，或者如果電子控制器20包括怠速控制器，則怠速控制是活動的這一事實(shí)可用來指示該發(fā)動機(jī)10正在怠速。

由于電子控制器20被設(shè)置為操作發(fā)動機(jī)10以執(zhí)行DPF15的再生，所以當(dāng)發(fā)動機(jī)10在這樣的一段時(shí)間的再生期間已經(jīng)進(jìn)入怠速模式時(shí)，這種狀態(tài)可以被識別。

電子控制器20然后可以立即采取動作以控制DPF 15中的溫度或者推遲這個(gè)溫度控制功能直到從位于DPF 15的下游的排氣溫度傳感器28由電子控制器20接收到的信號表明離開DPF15的排氣的溫度過高。這就是說，如果由溫度傳感器28測得的排氣的溫度超過預(yù)定溫度極限(T_LIM)，則電子控制器20采取動作以控制DPF 15內(nèi)的溫度，但如果離開DPF 15的排氣的溫度低于該預(yù)定溫度極限，則電子控制器20不采取動作，而是允許DPF 15的再生繼續(xù)。預(yù)定溫度極限T_LIM設(shè)定為一溫度，高于該溫度則可能發(fā)生損壞，該溫度例如但不限定于，大約850℃。應(yīng)該理解的是，由下游溫度傳感器28感測到的溫度不是在DPF 15內(nèi)的實(shí)際溫度的測量值，但DPF 15內(nèi)的溫度可以從該溫度測量值來推斷。在DPF 15內(nèi)的溫度可能會比該測量或模擬的溫度更高。

應(yīng)當(dāng)理解的是，作為下游溫度傳感器28的替代，可以使用能夠測量DPF 15內(nèi)的溫度的溫度傳感器，并且在這種情況下，預(yù)定溫度極限可以設(shè)置為高于850℃，例如，950℃。

假設(shè)電子控制器20的判斷是DPF 15內(nèi)的溫度過高和需要控制，則電子控制裝置20被設(shè)置成通過操作集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16作為發(fā)電機(jī)來使用集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16給發(fā)動機(jī)10施加負(fù)載。這通常會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)10轉(zhuǎn)速由于通過集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16對其施加的額外負(fù)載而降低。然而，為了抵消這種速度上的降低，通過電子控制器20來增加發(fā)動機(jī)10的發(fā)動機(jī)扭矩設(shè)定值從而維持所需的怠速。如果存在怠速控制器，那么這個(gè)動作可以是由怠速控制器對發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的下降做出的自動響應(yīng)。

增加發(fā)動機(jī)扭矩設(shè)定值會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)比正常情況運(yùn)轉(zhuǎn)更強(qiáng)勁，所以流向DPF 15的氧含量將降低。例如在正常怠速模式條件下，進(jìn)入DPF 15的排氣中的氧含量通常是在6-15％的范圍內(nèi)，但由于集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16施加的負(fù)載，其可以減少到3-5％。這種進(jìn)入DPF 15的排氣中的氧氣水平的降低會減緩DPF 15內(nèi)煤煙燃燒速率，因此DPF 15的溫度會降低。

參考圖2，這里示出了當(dāng)由柴油微粒過濾器從中接收排氣的發(fā)動機(jī)正在怠速時(shí)，保護(hù)柴油微粒過濾器的方法。

該方法開始于發(fā)動機(jī)10運(yùn)行的框110，然后在框120中，檢查發(fā)動機(jī)10是否正在怠速。

如果發(fā)動機(jī)10沒有怠速，則該方法返回到框110，并且如果發(fā)動機(jī)10正在怠速，則該方法從框120前進(jìn)到框130，在這里檢查DPF 15是否過熱。如前所述，這可以通過使用溫度傳感器28來測量離開DPF 15的排氣的溫度來實(shí)現(xiàn)。

然而，作為該方法的替代選擇，柴油微粒過濾器內(nèi)的溫度可以被模型化，或者更準(zhǔn)確的說，煤煙燃燒過程的模型可用于估算DPF 15內(nèi)的溫度。使用這種煤煙燃燒模型具有以下優(yōu)點(diǎn)：DPF 15中的溫度被預(yù)測為過高的時(shí)間和電子控制器20的溫度控制開始之間沒有延遲，然而由于排氣溫度的增加被感測到之前排氣的溫度已經(jīng)升高，所以當(dāng)下游溫度傳感器28感測到溫度的升高時(shí)會有延遲，因此系統(tǒng)隨后才能做出反應(yīng)性動作。如果使用煤煙燃燒模型，諸如在美國專利申請2012/0031080中公開的煤煙燃燒模型，那么溫度的升高可以被預(yù)測，因此系統(tǒng)可以主動做出動作，從而盡快采取必要的步驟來控制溫度。如果預(yù)測依舊表明DPF 15內(nèi)的溫度很可能不可接受地高，那就是說，高于基于防止發(fā)生DPF 15損壞的需要而設(shè)定的預(yù)定極限，那么DPF 15很可能是過熱的。

如果在框130中的檢查結(jié)果是DPF 15當(dāng)前沒有過熱，則該方法返回到框110并且如先前所述繼續(xù)進(jìn)行，除非車輛點(diǎn)火開關(guān)關(guān)斷事件發(fā)生因此方法結(jié)束。

然而，如果在框130檢查時(shí)的結(jié)果是DPF 15過熱或，如果使用煤煙燃燒模型，結(jié)果是即將發(fā)生DPF的過熱，則該方法前進(jìn)到框140。

在框140中，電機(jī)——其在這種情況下是由發(fā)動機(jī)10驅(qū)動的集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16——切換到電池充電模式。這將導(dǎo)致負(fù)載會以扭矩的形式被施加給發(fā)動機(jī)10。

這通常會導(dǎo)致發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速降低，但由于在這種情況下形成電子控制器20的一部分的怠速控制系統(tǒng)，在框140中施加所施加的扭矩的結(jié)果是對于發(fā)動機(jī)扭矩設(shè)定值來說，將要被增加到框150中所示值以將怠速維持在期望速度。增加發(fā)動機(jī)扭矩設(shè)定值的效果是通過向發(fā)動機(jī)10中注入更多的燃料以增加來自發(fā)動機(jī)10的扭矩輸出。即是說，如框160所示，空燃比(λ)降低使排氣流的組成更豐富，同時(shí)還可以減少流向DPF 15的排氣流中的氧氣含量。

方法從框160前進(jìn)到框170以檢查DPF再生是否已結(jié)束。如果DPF再生已結(jié)束，則該方法前進(jìn)到框180，在框180集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16恢復(fù)正常運(yùn)行且發(fā)動機(jī)扭矩設(shè)定值恢復(fù)正常，并且該方法隨后返回到框110并重復(fù)所有隨后的步驟，除非車輛點(diǎn)火開關(guān)關(guān)斷事件發(fā)生因此方法結(jié)束。

但是，如果在框170檢查時(shí)，DPF再生沒有結(jié)束，則該方法返回到框140和150，并且供給發(fā)動機(jī)10的氧含量繼續(xù)降低。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方法的效果可通過將圖4中使用方法100時(shí)的情況與圖3中所示現(xiàn)有技術(shù)的情況進(jìn)行比較看出。

在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，發(fā)動機(jī)怠速導(dǎo)致如線(O₂)所示的排氣中大約15％的氧氣濃度，這導(dǎo)致了由于氧氣對煤煙的燃料燃燒的可用性導(dǎo)致的DPF中溫度(T)的快速升高。

在本發(fā)明的情況下，示出了有關(guān)使用溫度傳感器進(jìn)行控制的實(shí)施例，發(fā)動機(jī)怠速最初制造大約15％的氧氣(O₂)濃度，這導(dǎo)致了DPF溫度突然升高，直到在時(shí)間‘t’時(shí)，感測到需要進(jìn)行溫度控制。這就是說，離開DPF 15的排氣溫度已達(dá)到預(yù)定溫度極限T_lim，這種情況下預(yù)定溫度極限T_lim被設(shè)定在850℃。

因此，在時(shí)間“t”，扭矩由集成起動機(jī)-發(fā)電機(jī)16施加給發(fā)動機(jī)10，并且進(jìn)行發(fā)動機(jī)扭矩設(shè)定值校正。完成這些修改后，氧氣濃度降低到大約5％，這導(dǎo)致了由于在DPF 15中氧氣對煤煙的燃料燃燒的有限可用性導(dǎo)致的DPF 15中溫度(T)增加的減少。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參照微混合動力車輛進(jìn)行了描述，但可以理解的是，它可以有利地應(yīng)用于其他具有電機(jī)的車輛，其中這些電機(jī)具有足夠的發(fā)電容量以產(chǎn)生必要的負(fù)載來迫使發(fā)動機(jī)輸出扭矩增加來保持穩(wěn)定的怠速同時(shí)可以在使流入柴油微粒過濾器的排氣的氧氣濃度相應(yīng)降低。

可以被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的是，雖然本發(fā)明已經(jīng)通過舉例的方式參照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例，并且在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下，可以做出替代性實(shí)施例。