專利名稱：集成的再生及發(fā)動機控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對控制的集成，并且特別地涉及用于利用 一種或多種數(shù)據(jù) 鏈路協(xié)議來連接發(fā)動機控制器和后處理控制器的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
多年來，發(fā)動機利用電子發(fā)動機控制器來執(zhí)行涉;s^動機的各種功能。 例如，所述控制器可用來減少發(fā)動機中的"爆燃"。"爆燃"是對排放物、 燃料經(jīng)濟性和發(fā)動機壽命不利的異常燃料燃燒。另外，所述控制器也可用
于控制發(fā)動機中的用于控制燃料噴射的氣門。因此，電子發(fā)動機控制器是 發(fā)動機驅(qū)動機械的重要組成部分。
發(fā)動機，包括柴油發(fā)動機、汽油發(fā)動機、天然氣發(fā)動機和本領(lǐng)域中的 其它發(fā)動機，可排放空氣污染物。該空氣污染物可由氣態(tài)物質(zhì)和固態(tài)顆粒 物質(zhì)組成。顆粒物質(zhì)可包括被稱作碳黑的碳顆粒。另外，顆粒物質(zhì)可含有 粉塵，即一種可用在發(fā)動機的油中以減小所述油的酸性的物質(zhì)。
可從排氣流中過濾由發(fā)動機產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)?？衫枚喾N技術(shù)來從排 氣流中過濾顆粒物質(zhì)。所述技術(shù)中的一種包括利用排氣裝置，例如顆粒過
濾器。顆粒過濾器捕捉排氣流中的顆粒，使得排氣流在ii^空氣時更清潔。 由過濾器捕捉的顆粒物質(zhì)可累積在過濾器中，并且使得發(fā)動機的工作 效率降低。隨著顆粒物質(zhì)在過濾器中累積，對發(fā)動機的背壓會增加。因此， 與具有無顆粒的過濾器的發(fā)動機相比，該發(fā)動機會為產(chǎn)生相同的功率而消 耗更多燃料。
通過定期地清潔過濾器可避免以上的以及其它的問題?，F(xiàn)有技術(shù)中有 各種清潔過濾器的方法。 一種方法包括將被捕捉在過濾器中的顆粒物質(zhì)加熱到^f吏該顆粒物質(zhì)燃燒或蒸發(fā)的溫度。這種過濾器清潔可稱作再生?？蓱?用各種再生技術(shù)來再生顆粒過濾器。 一種技術(shù)涉及可用于加熱被捕捉在過 濾器中的顆粒物質(zhì)的柴油燃燒裝置的應用。
再生過程可由后處理控制器控制以幫助控制并提高再生過程的效率。 例如，控制器可通過控制用于再生的燃料量來提高效率。要控制用于再生 的燃料量，可將控制器設(shè)計為確定需要被加熱的顆粒物質(zhì)的量并且僅使得 為加熱顆粒物質(zhì)實際上要求的燃料的量被應用。
將發(fā)動機控制器與后處理控制器連接是有益的。這種互連會使得發(fā)動 機控制器能夠與后處理控制器分享信息。該信息可輔助后處理控制器有效 地控制再生過程。另外，這種互連還可使得后處理控制器能夠與發(fā)動機控 制器分享信息。該信息可輔助使用者更有效地診斷后處理控制器的故障。
已經(jīng)公開了各種在其中發(fā)動機控制單元與后處理控制單元之間交換信
息的系統(tǒng)。在2004年10月28日公開的Hamahata等的美國專利申請公報 US 2004/0211159 Al ( "，159乂^才艮")中公開了一種這樣的系統(tǒng)。該公報 說明了一種設(shè)備，其中過濾器控制單元在確定過濾器控制單元需要再生過 濾器時，向發(fā)動機控制單元發(fā)送信號。響應該信號，發(fā)動機控制單元修改 發(fā)動機操作以提高用于再生過濾器的排氣溫度。發(fā)動機控制單元還向過濾 器控制單元發(fā)送包含溫度差值的信號。過濾器控制單元根據(jù)該差值確定停 止再生的時間。因此，這些信號的交換有助于過濾器的再生。
雖然，159公報的設(shè)備可用于控制過濾器的再生，然而該設(shè)備具有一些 缺陷。該設(shè)備不利用任何用于在過濾器控制單元與發(fā)動機控制單元之間通 信的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議。因此，如現(xiàn)有技術(shù)中所知的，對于每個在過濾器控制 單元與發(fā)動機控制單元之間發(fā)送的信號，都需要在所述兩單元之間進行獨 立的連接。因此，由于，159公報的設(shè)備未利用用于在過濾器控制單元與發(fā) 動機控制單元之間通信的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，對于每個會需要在過濾器控制單 元與發(fā)動機控制單元之間交換的附加信號，該設(shè)備都將需要在所述兩單元 之間進行附加的連接。隨著需要在過濾器控制單元與發(fā)動機控制單元之間 交換的信號的數(shù)量增加，所述兩個單元之間的連接的數(shù)量將必須以同樣的
數(shù)量增加。然而，出于對空間和成本的考慮，在過濾器控制單元與發(fā)動機 控制單元之間增加電線的數(shù)量可能是不實際的。
在，159設(shè)備中，這種限制會限制可在過濾器控制單元與發(fā)動機控制單 元之間交換的信號的數(shù)量。如，159公報中所示，在發(fā)動機控制單元與過濾 器控制單元之間僅可得到兩個連接的情況，僅可在所述兩個單元之間允許 兩個信號(溫度差值和再生信號)的通路。這些信號可能未為過濾器控制 單元提供足夠的信息來切實有效地控制再生過程。例如，過濾器控制單元 沒有關(guān)于發(fā)動機工作條件的信息。缺少該信息可導致過濾器單元使用的燃 料多于或少于再生所必需的燃料，由此影響燃料效率。過濾器控制單元也 可能不能向發(fā)動機控制單元發(fā)送表示其工作狀態(tài)的信號。缺少這種從過濾 器控制單元發(fā)送給發(fā)動機控制單元的信息，會因為沒有對再生設(shè)備中的故 障的顯示而減少可以執(zhí)行的用于診斷任何再生相關(guān)故障的診斷方法。
本發(fā)明旨在解決以上關(guān)于現(xiàn)有再生方法的問題中的一個或多個。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面包括一種集成發(fā)動機和排氣后處理控制的方法。該
在發(fā)動機控制器與后處理控制器之間提供雙向數(shù)據(jù)流。該方法還可包括將 發(fā)動機控制器連接到 一個或多個發(fā)動機部件。該方法還可包括將后處理控 制器連接到 一個或多個后處理部件。
本發(fā)明的另 一方面包括一種排氣后處理控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)可包括發(fā)動 機控制器。該系統(tǒng)還可包括后處理控制器，該后處理控制器利用/>共數(shù)據(jù) 鏈路協(xié)議連接到發(fā)動機控制器，以在發(fā)動機控制器與后處理控制器之間提 供雙向數(shù)據(jù)流。另外，該系統(tǒng)可包括可操作地連接到發(fā)動機控制器的一個 或多個發(fā)動機部件。該系統(tǒng)還可包括可操作地連接到后處理控制器的一個 或多個后處理部件。
本發(fā)明的另外一方面包括一種作業(yè)機械。該作業(yè)機械可包括車架和可 操作地連接到該車架的發(fā)動機。該作業(yè)機械還可包括后處理控制器。該發(fā)
動機控制器可利用公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議連接到后處理控制器，以在發(fā)動機控 制器與后處理控制器之間提供雙向數(shù)據(jù)流。該作業(yè)機械還可包括一個或多 個連接到發(fā)動機控制器的發(fā)動機部件。該作業(yè)機械還可包括一個或多個連 接到后處理控制器的后處理部件。


圖1是根據(jù)一示例性地公開的實施例的作業(yè)機械的示意圖； 圖2是根據(jù)一示例性地公開的實施例的再生系統(tǒng)的框圖； 圖3表示根據(jù)一示例性地公開的實施例的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議幀； 圖4表示根據(jù)一示例性地公開的實施例的數(shù)據(jù)傳輸流程模型； 圖5表示根據(jù)另 一示例性地公開的實施例的再生系統(tǒng)的框圖。
具體實施例方式
圖l給出作業(yè)機械10的圖示說明。作業(yè)機械10可包括發(fā)動機12。作 業(yè)機械10還可包括車架14和作業(yè)機具16。發(fā)動機12可以操作性地連接 到排氣后處理控制系統(tǒng)IOO。發(fā)動機12可包括柴油機、汽油機、或任何其 它動力產(chǎn)生裝置。作業(yè)機械10也可包括牽引裝置20。
雖然作業(yè)機械10示出為履帶式牽引車，但作業(yè)機械10可包括各種機 械。例如，作業(yè)機械10可以是貨車、輪式牽引車、自卸式車、汽車、公路 車輛、越野車輛、滑移機(skid-steer)、固定發(fā)電才幾、空氣壓縮機或任何 其它包括產(chǎn)生排氣流的發(fā)動機的裝置。
圖2給出根據(jù)示例性地公開的實施例的排氣后處理控制系統(tǒng)100的框 圖。系統(tǒng)100可包括發(fā)動機控制器110和后處理控制器112。該系統(tǒng)還可 包括維修連接器114和116以及數(shù)據(jù)鏈路118、 120和122。該系統(tǒng)還可包 括作業(yè)機械部件124和126、發(fā)動機傳感器128、發(fā)動機致動器130、后處 理傳感器132和后處理致動器134。另外，發(fā)動機控制器110可包括第一 數(shù)據(jù)傳輸端口 136和第二數(shù)據(jù)傳輸端口 138。相似地，后處理控制器112 可包括第一數(shù)據(jù)傳輸端口 140和第二數(shù)據(jù)傳輸端口 142。
可以用數(shù)據(jù)鏈路118、 120或122中的一個將發(fā)動機控制器110可操作 地連接到后處理控制器112。數(shù)據(jù)鏈路118、 120或122可用于在發(fā)動機控 制器110與后處理控制器112之間雙向傳輸數(shù)據(jù)。可在數(shù)據(jù)鏈路118、 120 或122中執(zhí)行任何數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議(例如，J1939, SAEJ1587)以通過這些 鏈路傳輸信息。另外，可用數(shù)據(jù)鏈路118、 120或122將發(fā)動機控制器110 可操作地連接到一個或多個作業(yè)機械部件126。發(fā)動機控制器110還可以 可操作地連接到發(fā)動機傳感器128和發(fā)動機致動器130來控制發(fā)動機12 的工作?？捎脭?shù)據(jù)鏈路118、 120或122將后處理控制器112可操作地連接 到作業(yè)機械部件124。后處理控制器112還可以可操作地連接到后處理傳 感器132和后處理致動器134來幫助排氣裝置(未示出)再生。發(fā)動機控 制器110和后處理控制器112可以可操作地連接到維修連接器114和116。 這些維修連接器可用于故障診斷的目的或其它要求訪問發(fā)動機控制器110 和后處理控制器112的工作。
發(fā)動機控制器110可包括適于運行應用程序的裝置。例如發(fā)動枳d空制 器110可包括CPU、 RAM、 1/0模塊等。在一種實施例中，發(fā)動機控制器 110可構(gòu)成一專用于控制發(fā)動機12的工作的單元。發(fā)動機控制器110可用 于控制發(fā)動機12和作業(yè)機械10的各種工作。如上所述，發(fā)動機控制器110 可設(shè)計成幫助減少發(fā)動機爆燃。另外，發(fā)動機控制器110可設(shè)計成利用一 個或多個閥(未示出)控制發(fā)動機12中的燃料噴射。另外，發(fā)動機控制器 110可設(shè)計為監(jiān)測作業(yè)機械10的燃料箱中的燃料液位。發(fā)動機控制器110 還可幫助監(jiān)測并控制作業(yè)機械10的排氣裝置的再生并且執(zhí)行在本領(lǐng)域中 已知的任何其它功能。
如發(fā)動機控制器110 —樣，后處理控制器112也可包括適于運行應用 程序的部件(CPU、 RAM、 1/0模塊等)。后處理控制器112可用于控制 排氣裝置的再生。例如，后處理控制器112可控制顆粒捕集器(未示出) 或其它這種裝置的再生。后處理控制器112可設(shè)計成執(zhí)行用于再生的各種 功能。例如，后處理控制器112可設(shè)計成確定開始再生的時間和停止再生 的時間。另外，后處理控制器112可設(shè)計成使再生開始并使再生停止。另
外，后處理控制器112可設(shè)計成在再生期間控制再生過程。例如，后處理 控制器112可設(shè)計成保持火焰穩(wěn)定(對柴油燃燒裝置的情況)、控制排氣 溫度以及其它這種參數(shù)。
可利用公用數(shù)據(jù)鏈路118、 120或122將發(fā)動機控制器110與后處理控 制器112彼此可操作地連接。如上所述，數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，諸如標準SAE協(xié) 議，如J1939和SAE J1587，以及私有數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，諸如卡特彼勒
(Caterpillar)數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議可在數(shù)據(jù)鏈路118、 120或122上工作。由于 應用了這種數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，發(fā)動機控制器110與后處理控制器112可彼此 交換大量的信息，而不需要為在二者間交換的每一信號進行單獨連接，因 此數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議的應用是有益的。這些信息可用于控制再生過程并且?guī)椭?診斷作業(yè)機械10中的各種部件的故障。
在一種實施例中，如圖2中所示，利用數(shù)據(jù)鏈路118將發(fā)動機控制器 110與后處理控制器112彼此可操作地連接。發(fā)動機控制器110可用數(shù)據(jù) 鏈路118向后處理控制器112發(fā)送數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)可使控制器112能夠控制 再生過程。例如，在一個實施例中，發(fā)動機控制器110可向后處理控制器 112發(fā)送包括發(fā)動機工作條件的數(shù)據(jù)。特別地，可從發(fā)動機控制器110向 后處理控制器U2發(fā)送例如質(zhì)量流量、排氣溫度、發(fā)動機轉(zhuǎn)速和發(fā)動機載 荷的信息。另外，后處理控制器112可將診斷消息發(fā)送回發(fā)動機控制器110。 圖3表示J1939數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議幀300。應當注意，J1939設(shè)計為在開i文 式系統(tǒng)互連("OSI")模型的不同層上工作。所公開的實施例應用在OSI 模型的數(shù)據(jù)鏈路層上工作的J1939協(xié)議。J1939應用允許作業(yè)機械中的任 何控制器在網(wǎng)絡(luò)中傳送數(shù)據(jù)的控制器局域網(wǎng)絡(luò)("CAN")協(xié)議。如圖3 中所示，J1939數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議幀300包括29位標識符。該標識符包括優(yōu)先 級子段210。標識符還包括保留字段("R，， ) 220、數(shù)據(jù)頁字段("DP") 230、協(xié)議數(shù)據(jù)單元("PDU")格式字段("PF" ) 240、 PDU特定字段
("PS" ) 250和源地址字段260。 R220、 DP230、 PF240和PS250共同 形成被傳輸?shù)膮?shù)組("PG" ) 270。
優(yōu)先級字段210在傳輸期間幫助確定消息的優(yōu)先級。相對于具有低優(yōu)
先級的消息，具有高優(yōu)先級的消息可用更低的等待時間傳輸。例如，高優(yōu)
先級消息例如從變速器至發(fā)動機12的轉(zhuǎn)矩控制消息可被給予高于低優(yōu)先 級消息例如發(fā)動機12的配置消息的優(yōu)先級。
R220保留以用于將來的應用。DP230用作頁選擇器。設(shè)定為0的DP230 包括所有當前定義的消息。如果設(shè)定為1，則DP230提供用于將來的應用 的附加的擴展容量。PF240定義所應用的PDU的類型。PS250依賴于PF240 的值。如果PF240的值在0至239之間(即，應用PDU1),則PS250包 括被傳輸?shù)南⒌哪繕说刂?。如果PF240的值在240至255之間(即，應 用PDU2)則PS250包括標記出可向網(wǎng)絡(luò)中的所有發(fā)動機控制器廣播的消 息的值。源地址字段260包括發(fā)送消息的控制器的地址。
R220、 DP230、 PF240和PS250共同形成被傳輸?shù)腜G270。 PG270由 參數(shù)組編號("PGN")標記。PGN唯一地標記每個參數(shù)組。因此，標準 的消息具有預定的參數(shù)組號。例如，發(fā)動機氣體流量具有PGN 61450。發(fā) 動才幾控制器110標記信息具有PGN 64965。另外，其它PGN可用于定義 其它標準消息。另外，可使用新的PGN定義非標準消息。
圖4表示數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖纠粤鞒棠Ｐ?00。源發(fā)器410向應答器420 發(fā)送表示在打包的消息中存在23位的"請求發(fā)送"(RTS),所述消息將 以四個包傳輸。傳輸中的數(shù)據(jù)的PGN為61450,即發(fā)動機氣體流量。應答 器420用"允許發(fā)送(清除發(fā)送)"(CTS)答復，即準備好處理由包l 開始的兩個包。源發(fā)器410發(fā)送前兩個包。然后應答器420發(fā)送"允許發(fā) 送"，表示其希望保持連接開放但現(xiàn)在不能接收任何包。最多T秒之后， 應答器420發(fā)送另一個"允許發(fā)送"消息，表示其能夠從包3開始再接收 兩個包。已經(jīng)將包3和4傳輸以后，應答器420傳輸一 "確認"(ACK) 消息，表示所有希望的包都被傳輸并且現(xiàn)在認為連接關(guān)閉。
如圖4中所示，在為每種數(shù)據(jù)應用唯一的PGN的情況下，不同的數(shù) 據(jù)可在相同的鏈路上發(fā)送。另外，RTS、 CTS和ACK信號的應用確保數(shù) 據(jù)不會在其從一個部件向另 一個部件傳輸期間丟失。每個數(shù)據(jù)鏈路端口 (如 圖2和5中所示的136、 138、 140、 142 )可構(gòu)造有傳輸部件和接收部件(未
示出)以確保傳輸數(shù)據(jù)在傳輸端口被發(fā)送，接收數(shù)據(jù)在接收端口被接收。 每個數(shù)據(jù)鏈協(xié)議可被進一步設(shè)計為通過銅線、光纜或任何其它合適的介質(zhì)
傳輸和接收數(shù)據(jù)。應當注意到，圖4中所示的數(shù)據(jù)流程僅是示意性的。根 據(jù)應用場合可使用其它合適的數(shù)據(jù)流程模型。
回到圖2，從發(fā)動機控制器110發(fā)送到后處理控制器112的數(shù)據(jù)可允 許后處理控制器112控制再生過程。例如，當由發(fā)動機控制器110發(fā)送的、 包括質(zhì)量流量和排氣溫度的數(shù)據(jù)被后處理控制器112接收時，可允許后處 理控制器112確定一溫度差，需要加熱排氣至該溫度差以使排氣裝置中的 顆粒物質(zhì)燃燒。另外，包括質(zhì)量流量的數(shù)據(jù)可允許后處理控制器112確定 其需要噴射到排氣中以在排氣裝置(未示出)中保持希望的空燃比的氧氣 量。因此，后處理控制器112可用由發(fā)動機控制器110通過經(jīng)由數(shù)據(jù)鏈路 118、 120和122操作的數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議提供的信息控制再生過程。
后處理控制器112可向發(fā)動機控制器110發(fā)送包括診斷信息的數(shù)據(jù)。 這種由發(fā)動機控制器IIO接收的診斷信息可致使某些指示器(未示出)顯 示故障狀態(tài)。例如，如果連接到后處理控制器112或包括在其中的后處理 傳感器132中的一個失效，由后處理控制器112傳遞給發(fā)動機控制器110 的信號可能導致，例如可操作地連接到發(fā)動機控制器110的黃燈(未示出) 亮起。另外，如果累積在排氣裝置中的顆粒物質(zhì)增加到高于預定的閾值， 后處理控制器112可向發(fā)動機控制器110發(fā)送信號，該信號可引起，例如， 可操作地連接到發(fā)動機控制器110的紅燈(未示出)亮起。另外，如果排 氣裝置中的壓力差超出預定的閾值，則由后處理控制器112向發(fā)動機控制 器110發(fā)送信號可引起另外的一個可操作地連接到發(fā)動機控制器110的指 示器(未示出)亮起。
相反地，如果排氣裝置損壞或缺少，則排氣裝置中的壓力差或累積在 排氣裝置中的顆粒物質(zhì)處于低于預定的閣值的水平。在這種情況下，后處 理控制器112可設(shè)計為向發(fā)動機控制器110發(fā)送信號，引起另一可操作地 連接到發(fā)動機控制器110的燈(未示出)亮起。因此各種可操作地連接到 發(fā)動機控制器110的、響應后處理控制器112發(fā)送的信號而^L觸發(fā)的指示
器可輔助使用者診斷后處理系統(tǒng)中可發(fā)生的問題。
發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可以可操作地連接到數(shù)個用于 操作作業(yè)機械10的裝置上。例如，如圖2中所示，發(fā)動機控制器110可以 可操作地連接到作業(yè)機械部件126、發(fā)動機傳感器128和發(fā)動機致動器130。 另外，后處理控制器112,如圖2所示，可以可操作地連接到作業(yè)機械部 件124、后處理傳感器132和后處理致動器134。另外，發(fā)動機控制器110 和后處理控制器可連接到任何其它適于控制發(fā)動機12以及任何排氣裝置 (未示出)的再生的裝置。
發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可以設(shè)計為與使用不同通信方 式的裝置通信。例如，發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可以設(shè)計為， 利用脈寬調(diào)制、0-5V的模擬信號或任何數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議，與發(fā)動機傳感器128 和后處理傳感器132分別通信。另外，發(fā)動機控制器IIO和后處理控制器 112可以設(shè)計為，利用脈寬調(diào)制、任何數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議或電流信號，與發(fā)動 機致動器130和后處理致動器134分別通信。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的任何其 它通信方法都可用于使發(fā)動機控制器110和后處理控制器112能夠與可操 作地與其連接的裝置通信。
發(fā)動機控制器110可以可操作地連接到發(fā)動機致動器130。發(fā)動機致 動器130可設(shè)計為響應由發(fā)動機控制器110發(fā)送的信號來控制發(fā)動機12 的工作。具體地，諸如空氣缸的氣動致動器可用于輔助燃料燃燒。另外， 電動致動器、液力致動器或任何其它致動器都可用于執(zhí)行發(fā)動機12中的各 種功能。發(fā)動機致動器130還可包括在現(xiàn)有技術(shù)中已知的可設(shè)計為控制發(fā) 動機12的工作的其它類型的致動器。
發(fā)動機控制器110可以可操作地連接到發(fā)動機傳感器128。發(fā)動機傳 感器可設(shè)計為檢測各種關(guān)于發(fā)動機12工作的參數(shù)。例如，發(fā)動機傳感器 128可用于測量發(fā)動機12中的質(zhì)量流量并且將相應的信號發(fā)送給發(fā)動機控 制器IIO。該質(zhì)量流量可包括發(fā)動機12中的燃料流量和空氣流量。另外， 發(fā)動機傳感器128還可設(shè)計為測量燃料箱中的燃料液位以及進行任何其它 這種測量，并且將適當?shù)男盘栐侔l(fā)送給發(fā)動機控制器110。發(fā)動機傳感器
128還可設(shè)計為測量現(xiàn)有技術(shù)中已知的任何其它參數(shù)。發(fā)動機傳感器128 可包括電子傳感器、機械傳感器或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它任何傳感器。
發(fā)動機控制器110還可連接到除發(fā)動機傳感器128和發(fā)動機致動器 130外的其它作業(yè)機械部件126。作業(yè)機械部件126可包括轉(zhuǎn)向盤(未示出)、 變速閥或現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它這種部件。
后處理控制器112可以可操作地連接到后處理傳感器132。后處理傳 感器132可設(shè)計成執(zhí)行各種功能。例如，后處理傳感器132可設(shè)計成測量 排氣裝置中的排氣溫度。另外，后處理傳感器132也可設(shè)計成測量排氣裝 置內(nèi)的壓力差。后處理傳感器132也可設(shè)計成測量現(xiàn)有:f支術(shù)中已知的任何 其它參數(shù)。后處理傳感器可包括電子傳感器、機械傳感器或現(xiàn)有技術(shù)中已 知的其它任何傳感器。
后處理控制器112可以可操作地連接到后處理致動器134。后處理致 動器134可設(shè)計成輔助再生過程。例如，后處理致動器134可設(shè)計為將氧 氣泵送入設(shè)計成再生的排氣裝置(未示出)中以保持在排氣裝置中的希望 的空燃比。另外，后處理致動器134可設(shè)計成執(zhí)行任何現(xiàn)有技術(shù)中已知的 其它再生功能。氣動致動器、液力致動器、電動致動器或任何其它致動器 都可用作后處理致動器134。
后處理控制器112也可連接到除后處理傳感器132和后處理致動器 134外的其它作業(yè)機械部件124。作業(yè)機械部件124可包括排氣歧管、排氣 尾管或者現(xiàn)有技術(shù)中已知的其它的這種部件。
發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可連接到一個或多個維修連接 器114和116。在一種實施例中，維修連接器114和116可包括塑料塞或 孔，在其中維修技術(shù)人員可連接診斷工具。在一種實施例中，診斷工具可 以是數(shù)據(jù)鏈路裝置。該數(shù)據(jù)鏈路裝置可以是手持式或便攜式的從發(fā)動機控 制器IIO和后處理控制器112讀出診斷信息的計算裝置。
發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可用不同的構(gòu)造連接到維修連 接器114和116。在一種實施例中，如圖5所示，可將所述兩個控制器連 接到發(fā)動機控制器110和后處理控制器112共享的公共維修連接器144。
在一種替代性實施例中，如圖2中所示，發(fā)動機控制器110可以可操作地 連接到維修連接器114，并且后處理控制器112可以可操作地連接到維修 連接器116，其中，各維修連接器彼此獨立。發(fā)動機控制器110和后處理 控制器112可利用數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議與其各自的維修連接器(114和116)或它 們的公共維修連接器144通信。例如，在示例性實施例中，如圖3中所示， 發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可用公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議來與公共維 修連接器144通信。在另外一個實施例中一其中每個維修連接器都是獨立 的，如圖2中所示，發(fā)動機控制器110可利用第一數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議來與維修 連接器114通信，并且后處理控制器112可利用第二數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議來與維 修連接器116通信。
發(fā)動機控制器110和后處理控制器112可設(shè)計為具有數(shù)個用于通信目 的的數(shù)據(jù)鏈路端口 。數(shù)據(jù)鏈路端口是設(shè)計為能夠利用 一個或多個數(shù)據(jù)鏈路 協(xié)議來通過其傳送信息的通信端口。例如，在一種示例性實施例中，發(fā)動 機控制器110可設(shè)計為具有用于與后處理控制器112通信的第一數(shù)據(jù)鏈路 端口 136,和用于與維修連接器114以及作業(yè)機械部件126通信的第二數(shù) 據(jù)鏈路端口 138。類似地，后處理控制器112可設(shè)計為具有用于與發(fā)動機 控制器110以及作業(yè)機械部件124通信的第一數(shù)據(jù)鏈路端口 140，和用于 與維修連接器116通信的第二數(shù)據(jù)鏈路端口 142。
每一數(shù)據(jù)鏈路端口 136、 138、 140和142都可i殳計成用一個或多個數(shù) 據(jù)鏈路協(xié)議工作。例如，在一種示例性實施例中，發(fā)動機控制器上的數(shù)據(jù) 鏈路端口 138可設(shè)計為用第一數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議工作。另夕卜，發(fā)動機控制器110 上的數(shù)據(jù)鏈路端口 136和后處理控制器112上的數(shù)據(jù)鏈路端口 140可設(shè)計 為用第二數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議工作。另外，后處理控制器112上的數(shù)據(jù)鏈路端口 142可設(shè)計為用第三數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議工作。
工業(yè)適用性
所公開的集成再生控制單元與發(fā)動機控制單元的方法可用于任何包括 產(chǎn)生排氣流的發(fā)動機并且包括用于再生排氣裝置的設(shè)備的系統(tǒng)。該方法可
用在例如轎車、卡車、履帶式拖拉機、公路車輛、越野車輛以及固定設(shè)備， 例如固定的發(fā)電機和空氣壓縮機。
通過使得發(fā)動機能夠用公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議與后處理控制器通信，所公 開的方法可省去為每個在發(fā)動機控制器與后處理控制器之間的信號交換設(shè) 置單獨的連接。這是因為通過在連接中應用數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議可在同 一連接中 傳送多個信號。因此，可在兩個控制器之間應用較少的電線來傳送較多的 數(shù)據(jù)。反之，在一些現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)中，可能必須為每個在發(fā)動機控制器 與后處理控制器之間傳送的信號設(shè)置單獨的連接，導致在控制器之間應用 大量的電線。在本發(fā)明中應用較少的電線可有助于簡化布線，由此降低線 路的復雜性。另外，由于可用較少的電線，所公開的方法還可幫助減少電 線成本。另外，所公開的方法因為減少了電線數(shù)量，還可幫助使故障診斷 更容易。另外，由于在兩個系統(tǒng)中需要布置的電線較少，減少配線還可降 低生產(chǎn)再生系統(tǒng)的成本和時間。另外應用較少的電線還有助于減少連接兩 控制器所需要的空間，因此減少了再生系統(tǒng)的整體尺寸。
對兩個控制器之間的通信應用數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議還可增加可在兩控制器之 間交換的數(shù)據(jù)量。由發(fā)動機控制器傳送至后處理控制器的數(shù)據(jù)可有助于后 處理控制器控制再生過程，因此，產(chǎn)生了很多好處，例如較好的燃料效率。 由后處理控制器傳送至發(fā)動機控制器的數(shù)據(jù)可有助于識別后處理系統(tǒng)的問 題，這在后處理系統(tǒng)中出現(xiàn)故障的情況下將有助于簡化故障診斷過程。
對本領(lǐng)域中的技術(shù)人員顯而易見地，可以在不背離本發(fā)明的范圍的情 況下，對公開的集成再生控制單元與發(fā)動機控制單元的方法做出各種修改 和變型。另外，通過考慮說明書本領(lǐng)域中的技術(shù)人可得到公開的方法的其 它實施例。說明和示例都應認為僅是示例性的，而本發(fā)明的實際范圍由下 述權(quán)利要求及其等同方案指明。
權(quán)利要求
1.一種集成發(fā)動機和排氣后處理控制的方法，包括利用公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議連接發(fā)動機控制器(110)與后處理控制器(112)，以在發(fā)動機控制器與后處理控制器之間提供雙向數(shù)據(jù)流；將發(fā)動機控制器連接到一個或多個發(fā)動機部件(126，128，120)；以及將后處理控制器連接到一個或多個后處理部件(124，132，134)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，該方法還包括將發(fā)動 機控制器連接到第一維修連接器(114)，以及將后處理控制器連接到與第 一維修連接器分開的第二維修連接器(116)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，該方法還包括將發(fā)動 機控制器連接到包括發(fā)動機傳感器(128)和發(fā)動機致動器(130)中的至 少一個的發(fā)動機部件，以及將后處理控制器連接到包括后處理傳感器(132 ) 和后處理致動器(134)中的至少一個的后處理部件。
4. 根椐權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié) 議包括數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議J1939和SAE J1587中的至少一個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述雙向數(shù)據(jù)流包括 一個或多個發(fā)動機工作狀態(tài)以及一個或多個后處理診斷狀態(tài)。
6. —種排氣后處理控制系統(tǒng)(100),包括 發(fā)動機控制器(110);后處理控制器(112)，該后處理控制器(112)利用公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié) 議連接到發(fā)動機控制器，以在發(fā)動機控制器與后處理控制器之間提供雙向 數(shù)據(jù)流；可操作地連接到發(fā)動機控制器的一個或多個發(fā)動機部件(126， 128， 130);以及可操作地連接到后處理控制器的一個或多個后處理部件(124， 132， 134)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，該發(fā)動機控制器 連接到第一維修連接器(114)，該后處理控制器連接到與第一維修連接器 分開的第二維修連接器(116)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述一個或多個 發(fā)動機部件包括發(fā)動機傳感器(128)和發(fā)動機致動器(130)中的至少一 個，所述一個或多個后處理部件包括后處理傳感器(132 )和后處理致動器(134)中的至少一個。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述雙向數(shù)據(jù)流 包括一個或多個發(fā)動機工作狀態(tài)以及一個或多個后處理診斷狀態(tài)。
10. —種作業(yè)機械(IO)，包括 車架(14);發(fā)動機(12),該發(fā)動機產(chǎn)生排氣流并可操作地連接到該車架；和 根據(jù)權(quán)利要求6-9中任一項所述的排氣后處理控制系統(tǒng)(100)。
全文摘要
一種集成發(fā)動機和排氣后處理控制的方法，該方法可包括利用公共數(shù)據(jù)鏈路協(xié)議連接發(fā)動機控制器(110)與后處理控制器(112)，以在發(fā)動機控制器與后處理控制器之間提供雙向數(shù)據(jù)流。該方法還可包括將發(fā)動機控制器連接到一個或多個發(fā)動機部件(126，128，130)。該方法又可包括將后處理控制器連接到一個或多個后處理部件(124，132，134)。
文檔編號G06F15/16GK101194249SQ200680020568
公開日2008年6月4日 申請日期2006年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日
發(fā)明者A·A·克尼特, A·D·威爾遜, M·P·威斯羅, R·E·格雷厄姆, T·W·格魯諾二世 申請人:卡特彼勒公司