專利名稱：使用寬閾氧傳感器的柴油微粒過濾器再生控制的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明一般地涉及一種柴油微粒過濾器再生系統(tǒng)，更具體地涉及一種啟動和控制柴油微粒過濾器再生過程的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
不斷提高的環(huán)境限制和規(guī)定使得柴油發(fā)動機制造者和組裝者發(fā)展技術(shù)以改善和減少該發(fā)動機運行對環(huán)境造成的影響。因此，很多設計對發(fā)動機本身內(nèi)部的燃燒過程進行操作控制，試圖增加燃料經(jīng)濟性和減少例如NOx和微粒物的排放。然而，在柴油發(fā)動機運行的操作變量和參數(shù)以及NOx與微粒物產(chǎn)生物之間權(quán)衡均已給定的情況下，很多發(fā)動機制造者和組裝者發(fā)現(xiàn)在這些系統(tǒng)中應用排氣后處理裝置是有用和必要的。這些裝置用來過濾柴油發(fā)動機的排氣氣流，從而將排放物消除和減少到可接受的水平。在排氣煙塵釋放到環(huán)境之前，這些裝置對從排氣氣流中消除排放微粒物、或煙塵特別有用。一種這樣的排氣后處理裝置稱為柴油微粒過濾器(DPF)。DPF位于排氣系統(tǒng)中， 使得所有從柴油發(fā)動機中排出的氣體從其通過。DPF構(gòu)造為使得排氣氣流中的煙塵微粒在 DPF的過濾物質(zhì)中沉淀。這樣，煙塵微粒從排氣氣流中過濾出來，從而發(fā)動機或發(fā)動機系統(tǒng)能夠符合和超過對其適用的環(huán)境規(guī)定。盡管這些裝置對環(huán)境具有顯著益處，但其與任何一個過濾器一樣，隨著微粒物的持續(xù)積聚也會出現(xiàn)問題。過一段時間，DPF過濾器會被煙塵充分裝填，因此使得排氣氣體在經(jīng)過不斷增加約束的過濾器時經(jīng)歷顯著的壓降。過度限制性的過濾器運行時，由于發(fā)動機動力必須越來越大而只是為了將排氣氣體泵送通過過載的DPF，這樣的結(jié)果會導致發(fā)動機的熱效率下降。除了熱效率的下降之外，還會發(fā)生第二種潛在的更加危險的問題。由于積聚在DPF中的煙塵是易燃的，如果積聚的煙塵最終被點燃發(fā)生和燃燒不可控、并且當這樣的情況發(fā)生時，過載的DPF的持續(xù)運行會引起發(fā)生嚴重不可控的排氣火災的可能性。為了避免發(fā)生任何一種情況，其中一種可能的過濾器加熱裝置典型地被結(jié)合到 DPF的上游，用來定期清理過濾器。這些過濾器加熱裝置定期人為地將排氣流的溫度加熱到積聚煙塵會發(fā)生自然的溫度點上。在DPF裝載的煙塵過量之前啟動，將會以安全和可控的方式進行點燃和燃盡。在這種可控方式下燃燒煙塵的過程就稱為再生。用來產(chǎn)生增加DPF 中的溫度所必需的補充熱量的控制方式對于再生過程的安全和可靠是非常關鍵的。通常， 對于積極再生的可接受的溫度范圍在500°C至700°C之間。溫度低于這個范圍不足以點燃積聚的煙塵，而高于這個溫度范圍會對過濾器介質(zhì)產(chǎn)生熱損壞。許多方法已經(jīng)被設計用來提供啟動再生所必需的輔助熱量。例如，以某種方式改變柴油發(fā)動機的操作參數(shù)，造成排氣溫度上升到某個水平足以使得下游的微粒過濾器正常運行。也可以在排氣通過位于微粒過濾器上游的柴油氧化催化劑(DOC)之前，直接向柴油發(fā)動機的排氣中噴射碳氫化合物燃料。DOC將過量的碳氫化合物燃料通過催化劑的催化反應轉(zhuǎn)換成熱量，從而在排氣氣體通過微粒過濾器之前增加其溫度。也可以在排氣路徑上安放輔助電加熱器或微波加熱器，使得排氣流中產(chǎn)生補充熱量。在排氣氣體通過微粒過濾器之前向其加入該補充熱量。作為使用微波或電加熱器的替換方式的另一種過濾器再生方法，其使用燃料燃燒器在進入DPF之前加熱排氣氣體。這種燃燒器需要柴油供給、輔助空氣供給以及點火系統(tǒng)。在過濾器中集聚煙塵的速率首先取決于發(fā)動機的運行狀態(tài)。因此，除了選擇使用具體方法或裝置加熱啟動再生所需的排氣之外，發(fā)動機制造者和組裝者還必須確定何時啟動再生過程。如果再生啟動太快，當DPF只是輕微載荷時，會使燃燒過程不充分。如果再生過程直到DPF重載荷時才啟動，如前所述，發(fā)動機的整體效率會過度下降，并且存在煙塵自燃和/或發(fā)生不安全和不受控制燃燒的危險。為了恰當確定何時啟動再生過程，已經(jīng)開發(fā)出一些傳感器和控制算法。這些傳感器和控制算法可用于估算DPF的煙塵載荷情況，只有在煙塵載荷使得發(fā)動機效率下降后， 但在出現(xiàn)過量載荷可實際導致效率下降且增加自燃可能性之前時，才啟動再生。來自發(fā)動機控制單元(ECU)的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及再生控制器所用的其他傳感數(shù)據(jù)通常在發(fā)動機控制區(qū)域網(wǎng)絡(CAN)總線上進行傳輸。該數(shù)據(jù)包括發(fā)動機載荷、燃料消耗、排氣流量以及各種系統(tǒng)溫度和壓力。通過使用這些數(shù)據(jù)，當前再生控制系統(tǒng)能夠合適的啟動和控制再生過程。 不幸的是，該發(fā)動機運行數(shù)據(jù)和其他傳感器數(shù)據(jù)對再生控制器可能無用。這可能是因為發(fā)動機受機械控制，這與ECU的電子控制不同。也可能因為在原有的發(fā)動機上應用更新的再生系統(tǒng)，而再生控制器無法獲取CAN或其他燃料架信息從而缺乏信息。不考慮這些造成發(fā)動機運行數(shù)據(jù)缺乏的原因，對于由于以上所述的相同理由，再生控制器也必須合適的啟動和控制再生過程。因此，這就需要一種柴油微粒過濾器再生系統(tǒng)，其能夠合適地確定何時啟動再生并且能夠在一旦啟動時控制再生過程，而無需CAN或其他燃料架信息。本發(fā)明的實施方式提供這樣的再生控制系統(tǒng)。本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點以及其他發(fā)明特征將通過對本發(fā)明的實施方式的說明中而變得清楚。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，本發(fā)明的實施方式提供了一種用于柴油發(fā)動機的新型和改進的再生控制系統(tǒng)。更具體地，本發(fā)明的實施方式提供了一種用于柴油發(fā)動機的新型和改進的再生系統(tǒng)，其不需要來自發(fā)動機控制單元的發(fā)動機運行數(shù)據(jù)以及其他在CAN總線傳播的傳感器數(shù)據(jù)，就能對再生過程進行合適的啟動和控制。更具體地，本發(fā)明的實施方式提供一種新型和改進的再生控制系統(tǒng)，其能同時為原裝以及改進的應用提供對電控以及機械控制柴油發(fā)動機的再生過程進行合適的啟動和控制。在一個實施方式中，再生控制系統(tǒng)包括后處理控制器，其接受來自再生裝置上游的寬閾氧傳感器的氧百分比信號，該再生裝置用于啟動柴油微粒過濾器的再生。更合適的， 后處理控制器還包括發(fā)動機速度傳感器，其確定發(fā)動機每分鐘轉(zhuǎn)速(RPM)的速度。后處理控制器程序設計為通過氧百分比信號傳遞函數(shù)計算發(fā)動機載荷。該信息與速度信息一起用于一個實施方式中估算柴油微粒過濾器中煙塵產(chǎn)生量和煙塵載荷量。在該實施方式中，氧傳感器的使用允許后處理控制器計算合適于啟動和控制再生過程所需發(fā)動機和排氣的信息，無需中斷發(fā)動機和燃料泵的運行、CAN信息傳遞或其他需要干擾的方法。在本發(fā)明的一個實施方式中，再生控制系統(tǒng)還包括設置為監(jiān)測穿過DPF的Δ壓力 (壓力差)的Δ壓力傳感器。在這一實施方式中，后處理控制器程序設計為通過02%的信息、發(fā)動機速度信息以及穿過DPF的△壓力來確定整個煙塵載荷量。當整個煙塵載荷超出預設閾值時，后處理控制器控制再生裝置啟動再生。因此，本發(fā)明的實施方式特別適合已上市和更新了應用的已有柴油發(fā)動機。本發(fā)明的實施方式也特別適合于沒有一般情況下應用CAN信息或其他燃料架信息的機械控制發(fā)動機。氧傳感器能安裝在位于柴油微粒過濾器中再生裝置上游的排氣管中，其對排氣系統(tǒng)的影響很小而且允許后處理控制器適當?shù)毓浪爿d荷和煙塵產(chǎn)生量。本發(fā)明的其他方面、目的和優(yōu)點在結(jié)合以下附圖的詳細描述中會變得更加清楚。


相關附圖結(jié)合并形成為說明書的一部分，用于圖示出本發(fā)明的一些方面，并且與說明書一起，用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1為一個簡化示意圖，圖示出柴油發(fā)動機排氣系統(tǒng)包括柴油微粒過濾器和包括根據(jù)本發(fā)明教導結(jié)構(gòu)的再生控制系統(tǒng)的實施方式；圖2是發(fā)動機載荷百分比對氧百分比的圖表；圖3是在不同發(fā)動機速度下煙塵產(chǎn)生量對氧百分比的圖表；圖4是一個簡化流程圖，圖示出由檢測的氧百分比信號和發(fā)動機速度信號轉(zhuǎn)換為排氣成分數(shù)據(jù)，其應用于本發(fā)明再生控制系統(tǒng)的后處理控制器實施方式中；圖5是一個簡化流程圖，圖示出根據(jù)氧百分比和發(fā)動機速度計算瞬時煙塵量，其用在根據(jù)本發(fā)明教導結(jié)構(gòu)的后處理控制器的實施方式中；圖6是一個簡化流程圖，圖示出根據(jù)檢測的氧百分比和發(fā)動機速度計算煙塵產(chǎn)生率，其應用于根據(jù)本發(fā)明教導結(jié)構(gòu)的后處理控制器的實施方式中圖7是一個圖表，顯示出在再生過程開始時發(fā)動機速度、氧百分比和總煙塵載荷之間的關系；圖8是一個簡化示意圖，圖示出柴油發(fā)動機排氣系統(tǒng)，其包括柴油微粒過濾器、Δ 壓力傳感器以及一個根據(jù)本發(fā)明教導結(jié)構(gòu)的再生控制系統(tǒng)的替換實施方式；和圖9是一個簡化流程圖，圖示出根據(jù)檢測的氧百分比和發(fā)動機速度計算煙塵載荷，其用于一個根據(jù)本發(fā)明教導結(jié)構(gòu)的后處理控制器的實施方式中。盡管可結(jié)合某些優(yōu)選實施方式來描述本發(fā)明，當時并不意圖對這些實施方式進行任何限制。相反，其包括在附加權(quán)利要求限定的本發(fā)明的主旨和范圍內(nèi)所有覆蓋的替換、修改和等同方式。
具體實施例方式現(xiàn)在參見附圖，圖1示出了柴油排氣系統(tǒng)100的簡化示意圖，其使用柴油微粒過濾器102作為后處理裝置對來自柴油發(fā)動機104排氣氣體進行過濾，從而將例如排氣微?；驘焿m的某些排放物消除和減少至可接受的水平。盡管以下說明將使用這個操作環(huán)境，但是應該意識到以下描述的系統(tǒng)和方法也可應用到其他后處理系統(tǒng)，例如需要排氣流和成分數(shù)據(jù)來處理NOx排放物的控制策略。這樣系統(tǒng)的例子如選擇催化還原(SCR)系統(tǒng)，其使用還原劑處理NOx排放物。因此，以下通過舉例的方式也不能作為對其的限制。圖1所示出的系統(tǒng)中，一個再生裝置106被包括在柴油發(fā)動機104和柴油微粒過濾器102之間的排氣流中，在后處理控制器108的控制下為柴油微粒過濾器102提供再生。 與以前的后處理控制器不同，后處理控制器108僅需要來自柴油發(fā)動機104的一個氧百分比的信號，該信號由安裝在再生裝置106上游的寬閾氧傳感器110進行檢測。在一個優(yōu)選實施方式中，由發(fā)動機速度傳感器112檢測發(fā)動機速度信號，其也被提供到后處理控制器 108從而允許確定柴油微粒過濾器102再生的合適開始點以及確定對其一次啟動的適當?shù)目刂?。特別地，后處理控制器108使用傳遞函數(shù)可以單獨根據(jù)由氧傳感器110檢測的氧百分比信號而算出柴油發(fā)動機104的載荷百分比。在本發(fā)明的不同實施方式中，由后處理控制器108使用的該傳遞函數(shù)可以采用各種形式。如圖2所示，后處理控制器108使用線性逼近，如實際載荷對氧百分比數(shù)據(jù)的圖線114所示，全部發(fā)動機運行速度的平均值由軌跡線116圖示出。這樣一個線性逼近對氧百分比信息進行簡化處理，可用于成本有效性的方法中。然而，本領域的技術(shù)人員可以認識到，對于應用高次方程的特殊發(fā)動機，可以應用其他更近似于觀測到的實際經(jīng)驗關系的傳遞函數(shù)。在本發(fā)明后處理控制器108的其他實施方式中，可應用一個映射或查閱表，其包括負載百分比對氧百分比的經(jīng)驗觀察數(shù)據(jù)的離散數(shù)據(jù)點。這一應用可以不需要計算，或減少在存儲在映射表或查閱表中離散數(shù)據(jù)點之間進行插值的計算量。一旦后處理控制器108確定了發(fā)動機載荷，該信息則可用于逼近排氣流量和溫度，而用于再生裝置106的控制。例如，在一個實施方式中，使用燃燒器作為再生裝置106， 后處理控制器108能使用由氧信號計算得到的載荷百分比信息而用于燃燒器的噴嘴控制。如圖3的圖表所示，可以看到由氧傳感器110(見圖1)檢測的氧百分比也可與煙塵產(chǎn)生量相關，煙塵產(chǎn)生量即排氣中的煙塵密度，以下將參考圖5和圖6進行更充分的討論。從圖4的簡化流程圖中可以看到，通過使用氧百分比讀數(shù)118(從圖1中圖示的寬閾氧傳感器110中得到)和發(fā)動機速度讀數(shù)120 (從圖1中所示發(fā)動機速度傳感器112中得到)，后處理控制器108能夠確定排氣成分數(shù)據(jù)以隨后用于控制再生裝置。特別地，如上所述，在方塊122中，氧百分比讀數(shù)118首先被轉(zhuǎn)換為載荷百分比。但在另一實施方式中， 氧百分比讀數(shù)118可直接用作Y軸，無需轉(zhuǎn)化為載荷百分比。按照這個方法，后處理控制器可使用氧百分比讀數(shù)118和發(fā)動機速度讀數(shù)120根據(jù)這兩個讀數(shù)與相關的排氣成分數(shù)據(jù)之間的測得或模擬關系而直接確定排氣成分數(shù)據(jù)。一旦計算出柴油發(fā)動機的載荷百分比，發(fā)動機速度讀數(shù)120則可用于確定每個單獨的排氣成分數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)用于控制再生裝置106。如圖4中所示，這可通過存儲用于需要再生的特殊柴油發(fā)動機或各種類型的柴油發(fā)動機的經(jīng)驗關系數(shù)據(jù)完成。作為一個例子，排氣流量(體積單位計為m3/hr)對于發(fā)動機載荷百分比和發(fā)動機速度的經(jīng)驗關系由模塊124根據(jù)模擬或?qū)嶋H測試數(shù)據(jù)進行存儲或計算。同樣，排氣溫度可由模塊126確定，煙塵產(chǎn)生量由模塊1 確定，NOx產(chǎn)生量由模塊130確定，其他相關排氣參數(shù)由模塊132確定。在一個實施方式中，模塊124-132中的每一個使用與載荷百分比和發(fā)動機速度相對特定排氣成分數(shù)據(jù)相關的查閱表，該特定排氣成分數(shù)據(jù)由使用后處理控制器108的系統(tǒng)100進行經(jīng)驗測試或模擬得出。一旦確定各種排氣成分數(shù)據(jù)，后處理控制邏輯器134采用現(xiàn)有技術(shù)中已知的算法使用該數(shù)據(jù)控制再生裝置。例如，如果再生裝置106使用燃燒器，則燃燒器的控制使用氧百分比信息確定空氣流量、排氣流量和排氣溫度計算出獲得理想熱曲線所需的燃料量，從而利用已知技術(shù)適當控制柴油微粒過濾器102的再生活動。換句話說，依賴于來自E⑶和排氣系統(tǒng)中各種傳感器的CAN總線數(shù)據(jù)的現(xiàn)有技術(shù)的控制方法仍然可以使用，即使這些CAN 總線數(shù)據(jù)、傳感器信號以及其他燃料架信息沒有提供給后處理控制器108，這是因為這些信息可根據(jù)氧百分比讀數(shù)118和速度讀數(shù)120而確定。除了適當?shù)乜刂圃偕顒?，后處理控制?08還必須確定開始再生的開始點。如上所述，再生開始太早或太晚都會對排氣系統(tǒng)造成顯著影響。在一個實施方式中，如圖5中所示，如上所述，氧百分比讀數(shù)118在模塊122中轉(zhuǎn)換為發(fā)動機載荷百分比。然后在煙塵產(chǎn)生模塊128’中使用發(fā)動機速度讀數(shù)120確定煙塵產(chǎn)生率(例如每小時的克數(shù))。如上所述，載荷百分比、發(fā)動機速度和煙塵產(chǎn)生率之間的關系可基于安裝有該系統(tǒng)的特殊柴油發(fā)動機104和各種類型的柴油發(fā)動機的經(jīng)驗數(shù)據(jù)或模擬數(shù)據(jù)。一旦確定了煙塵產(chǎn)生率，該信息以時間為單位結(jié)合到模塊136中用以引發(fā)再生活動。也就是說，一旦在模塊136中計算出沉積在柴油微粒過濾器102中的煙塵量超過預定值，則后處理控制器108啟動再生活動。再生活動的啟動也可按照圖6的流程圖的可選實施方式進行計算。如圖，在模塊 128”中直接使用氧百分比讀數(shù)118和發(fā)動機速度讀數(shù)120來確定煙塵產(chǎn)生量作為煙塵密度(例如g/m3)。在模塊138中使用該信息與來自模塊124(見圖4)的以立方米每小時為單位的排氣體積流量一起用來確定以每小時克數(shù)作為單位的煙塵流量。一旦計算出以每小時克數(shù)作為單位的煙塵流量，可再次使用模塊136將煙塵產(chǎn)生量在時間上積分以如上所述方式引發(fā)再生活動。圖7提供一個示意簡圖以幫助理解以上討論的啟動再生過程。如圖所示，發(fā)動機速度(見軌跡線140)和氧百分比，或發(fā)動機速度和發(fā)動機載荷百分比(見軌跡線142)都可以在再生活動中隨時間而變化。因為柴油發(fā)動機的運行狀態(tài)在變化，所以煙塵產(chǎn)生的速率也會如跡線144所示那樣隨時間而變化。然而，通過圖5和圖6模塊136的結(jié)合作用，在運行期間整個煙塵產(chǎn)生量將會也增加直到煙塵產(chǎn)生量確定達到或超過預定閾值(見軌跡線146)，在這個閾值時啟動再生。按通過該種方式，確保再生有效啟動。圖8示出本發(fā)明的一個可選實施方式，其包括一個來自穿過DPF 102的Δ壓力傳感器150的后處理控制器108’的輸入，即來自DPF 102的上游和下游的壓力讀數(shù)。在該實施方式中，觸發(fā)再生的方法根據(jù)通過測量穿過DPF 102的Δ壓力而估算DPF 102中的煙塵載荷。 如圖9所示，氧傳感器讀數(shù)O2 % 118與發(fā)動機速度讀數(shù)120 (如上所述需要或不需要轉(zhuǎn)化為負載百分比122) —起用在排氣流模塊124’中來確定進入到DPF 102的排氣流量 (見圖8)。該信息與DPFA壓力讀數(shù)150’一起被模塊152用于確定基于Δ壓力的煙塵估算值，該估算值與模塊154中的煙塵負載閾值進行比較來啟動再生。模塊152將排氣流速與Δ壓力測量值結(jié)合，通過模型、基于經(jīng)驗數(shù)據(jù)的關系、或這些相關排氣流量的表格、Δ壓力和DPF的煙塵負載來估算煙塵負載。如上所述，這種關系可以以用于特殊柴油發(fā)動機104 或各種類型的安裝有該系統(tǒng)的柴油發(fā)動機的經(jīng)驗或估算數(shù)據(jù)作為基礎。如同每個參考物通過參考方式用于單獨和特殊的指示一樣，所有的參考物、包括公開出版物、專利申請、和這里引用的專利在此通過參考方式結(jié)合到相同的內(nèi)容中，并且所有參考在此完全的闡明出。在描述本發(fā)明的內(nèi)容(特別是在下面的權(quán)利要求書的內(nèi)容)中的術(shù)語“一個”、“一種”、“這個”以及相同參考標記應表示為同時覆蓋單數(shù)和復數(shù)，除非另有所指或與內(nèi)容明顯矛盾。除非另有所指，術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”和“含有”應作為一個開放端點的術(shù)語 (即表示包括但不限于此)。除非另有所指，本文引用的數(shù)值的范圍僅僅用于作為對于每個離散值所屬范圍內(nèi)的一個單獨參考的速記方法，并且這里每個單獨引用的離散值都結(jié)合到說明書中。除非另有所指或與內(nèi)容明顯矛盾，所有這里描述的方法可以任意次序應用。除非權(quán)利要求指明，這里提供的任一或所有的例子的使用，或列舉性的語言(例如“比如”)并不是表示對本發(fā)明范圍的限制。說明書中不存在任何語句解釋為不要求保護(non-claimed) 的元件對于實踐本發(fā)明是必要的。這里描述的本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，包括發(fā)明人對于實施本發(fā)明所知的最佳實施方式。這里優(yōu)選實施方式的各種變型對于閱讀過前述說明的本領域的普通技術(shù)人員而言是明顯的。發(fā)明人期望本領域技術(shù)人員能適當實施這些變型，并且發(fā)明人希望本發(fā)明以不同于這里具體描述的方式實施。因此，本發(fā)明包括申請記載的所有適用法律所允許的提出的權(quán)利要求的主題的全部變型和等同方式。此外，除非另有所指或與內(nèi)容明顯矛盾，以上描述的元件以任何可能的變型方式形成的任一組合方式都涵蓋在本發(fā)明中。
權(quán)利要求
1.一種用于在排氣系統(tǒng)中具有柴油微粒過濾器(DPF)的柴油發(fā)動機的再生控制系統(tǒng)， 所述再生控制系統(tǒng)包括再生裝置，其位于所述排氣系統(tǒng)中的DPF上游；寬閾氧傳感器，其位于所述排氣系統(tǒng)中的再生裝置的上游以用于檢測來自柴油發(fā)動機的排氣的氧百分比(02%)；發(fā)動機速度傳感器，其與柴油發(fā)動機可操作地連接；和后處理控制器，其與所述寬閾氧傳感器可操作地連接以從所述寬閾氧傳感器接收O2% 信息，并且與所述發(fā)動機速度傳感器可操作地連接以從所述發(fā)動機速度傳感器接收發(fā)動機速度信息，所述后處理控制器與所述再生裝置可控地連接以用于所述再生裝置的控制，所述后處理控制器的程序設計為根據(jù)02%信息和發(fā)動機速度信息啟動再生。
2.如權(quán)利要求1所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器的程序設計為根據(jù)02%信息和發(fā)動機速度信息確定整個煙塵產(chǎn)生量，當整個煙塵產(chǎn)生量超過預定閾值時，所述后處理控制器控制所述再生裝置啟動再生。
3.如權(quán)利要求2所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器利用線性逼近以由02%信息來確定發(fā)動機載荷、利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的經(jīng)驗關系來確定瞬時煙塵產(chǎn)生量，并且其中所述后處理控制器將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分來確定整個煙塵產(chǎn)生量從而與預定閾值進行比較而啟動再生。
4.如權(quán)利要求2所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器利用02%和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定煙塵密度產(chǎn)生量、利用線性逼近以由02%信息來確定發(fā)動機載荷、利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定排氣體積流量，其中所述后處理控制器從所述煙塵密度產(chǎn)生量和所述排氣體積流量而計算瞬時煙塵產(chǎn)生量； 并且其中后處理控制器將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分來確定整個煙塵產(chǎn)生量從而與預定閾值進行比較而啟動再生。
5.如權(quán)利要求2所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器利用基于02% 信息的經(jīng)驗關系來確定發(fā)動機載荷、利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的經(jīng)驗關系來確定瞬時煙塵產(chǎn)量，并且其中后處理控制器將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分來確定整個煙塵產(chǎn)生量從而與預定閾值進行比較而啟動再生。
6.如權(quán)利要求2所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器利用02%信息和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定煙塵密度產(chǎn)生量、利用基于所述02%信息的經(jīng)驗關系來確定發(fā)動機載荷、利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的經(jīng)驗關系來確定排氣體積流量，其中所述后處理控制器基于所述煙塵密度產(chǎn)生量和所述排氣體積流量而計算瞬時煙塵產(chǎn)生量；并且其中后處理控制器將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分來確定整個煙塵產(chǎn)生量從而與預定閾值進行比較而啟動再生。
7.如權(quán)利要求2所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器利用基于02% 信息的關系來確定發(fā)動機載荷、利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的關系來確定瞬時煙塵產(chǎn)生量，并且其中后處理控制器將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分來確定整個煙塵產(chǎn)生量從而與預定閾值進行比較而啟動再生。
8.如權(quán)利要求2所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述后處理控制器利用02%和發(fā)動機速度信息之間的關系來確定煙塵密度產(chǎn)生量、利用基于02%信息的關系來確定發(fā)動機載荷、利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度信息之間的關系來確定排氣體積流量，其中所述后處理控制器由所述煙塵密度產(chǎn)生量和所述排氣體積流量來計算瞬時煙塵產(chǎn)生量，并且其中所述后處理控制器將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分來確定整個煙塵產(chǎn)生量從而與預定閾值進行比較而啟動再生。
9.如權(quán)利要求1所述的再生控制系統(tǒng)，其特征在于，所述再生控制系統(tǒng)還包括定位為監(jiān)測穿過DPF的Δ壓力的Δ壓力傳感器，并且其中所述后處理控制器程序設計為由02% 信息、由發(fā)動機速度信息和由穿過DPF的△壓力確定整個煙塵載荷，當整個煙塵載荷超過預定閾值時，后處理控制器控制再生裝置啟動再生。
10.一種柴油發(fā)動機排氣系統(tǒng)中柴油微粒過濾器(DPF)的啟動再生的方法，所述柴油發(fā)動機具有在排氣系統(tǒng)中定位在所述DPF上游的再生裝置，所述方法包括以下步驟從定位在所述排氣系統(tǒng)中的再生裝置上游的寬閾氧傳感器接收氧百分比(02%)信息；從與柴油發(fā)動機可操作地連接的發(fā)動機速度傳感器接收發(fā)動機速度信息； 基于所述02%信息和所述發(fā)動機速度信息啟動再生。
11.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于，所述啟動再生的步驟包括 由所述02%信息和由所述發(fā)動機速度信息確定整個煙塵產(chǎn)生量；和當整個煙塵產(chǎn)生量超過預定閾值時，控制再生裝置啟動再生。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定整個煙塵產(chǎn)生量的步驟包括 利用線性逼近以由02%信息確定發(fā)動機載荷；利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的經(jīng)驗關系來確定瞬時煙塵產(chǎn)生量；和將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分而確定整個煙塵產(chǎn)生量。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定整個煙塵產(chǎn)生量的步驟包括 利用02%和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定煙塵密度產(chǎn)生量；利用線性逼近以由02%信息確定發(fā)動機載荷；利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定排氣體積流量； 由所述煙塵密度產(chǎn)生量和所述排氣體積流量計算瞬時煙塵產(chǎn)生量；和將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分而確定整個煙塵產(chǎn)生量。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定整個煙塵產(chǎn)生量的步驟包括 利用基于02%信息的經(jīng)驗關系確定發(fā)動機載荷；利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的經(jīng)驗關系來確定瞬時煙塵產(chǎn)生量；和將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分確定整個煙塵產(chǎn)生量。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定整個煙塵產(chǎn)生量的步驟包括 利用02%和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定煙塵密度產(chǎn)生量；利用基于02%信息的經(jīng)驗關系確定發(fā)動機載荷；利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度信息之間的經(jīng)驗關系來確定排氣體積流量； 由所述煙塵密度產(chǎn)生量和所述排氣體積流量計算瞬時煙塵產(chǎn)生量； 將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分確定整個煙塵產(chǎn)生量。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定整個煙塵產(chǎn)生量的步驟包括 利用基于02%信息的經(jīng)驗關系確定發(fā)動機載荷；利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度之間的經(jīng)驗關系確定瞬時煙塵產(chǎn)生量；和將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分而確定煙塵總產(chǎn)生量。
17.如權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述確定整個煙塵產(chǎn)生量的步驟包括 利用02%和發(fā)動機速度信息之間的關系來確定煙塵密度產(chǎn)生量；利用基于02%信息的關系確定發(fā)動機載荷； 利用發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度信息之間的關系確定排氣體積流量； 由所述煙塵密度產(chǎn)生量和所述排氣體積流量而計算瞬時煙塵產(chǎn)生量；和將瞬時煙塵產(chǎn)生量在時間上積分而確定整個煙塵產(chǎn)生量。
18.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 在各種發(fā)動機載荷下運行所述柴油發(fā)動機；在所述各種發(fā)動機載荷下監(jiān)測02%信息；求出02%信息和所述各種發(fā)動機載荷之間的經(jīng)驗關系。
19.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 運行各種發(fā)動機載荷下的柴油發(fā)動機的模擬；監(jiān)測處于所述各種發(fā)動機載荷中的每一種下的模擬的02%信息； 由所述模擬求出02%信息和所述各種發(fā)動機載荷之間的關系。
20.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述柴油發(fā)動機屬于第一類柴油發(fā)動機， 所述方法還包括以下步驟在各種發(fā)動機載荷下運行來自第一類柴油發(fā)動機的標準柴油發(fā)動機； 針對標準柴油發(fā)動機監(jiān)測處于所述各種載荷中的每一種下的02%信息； 對于第一類柴油發(fā)動機，求出02%信息和所述各種載荷之間的經(jīng)驗關系以應用于第一類中的發(fā)動機。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 在各種發(fā)動機速度下運行來自第一類柴油發(fā)動機的所述標準柴油發(fā)動機； 監(jiān)測處于各種載荷和發(fā)動機速度中的每一種下的排氣特性；對于第一類柴油發(fā)動機，求出所述排氣特性與各種發(fā)動機載荷和發(fā)動機速度相關的經(jīng)驗關系以應用于第一類中的發(fā)動機。
22.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述方法還包括從穿過所述DPF可操作地連接的△壓力傳感器接收△壓力信息，以及其中所述基于所述02%信息和所述發(fā)動機速度信息啟動再生的步驟包括基于所述02%信息、所述發(fā)動機速度信息以及所述△壓力信息來啟動再生的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于具有柴油微粒過濾器的柴油發(fā)動機的再生控制系統(tǒng)。該再生控制系統(tǒng)利用位于再生裝置的排氣氣流上游的寬閾氧傳感器，以及發(fā)動機速度傳感器，來確定合適的啟動再生事件，并且用于控制再生裝置確保對柴油微粒過濾器進行合適的再生。后處理控制器利用氧百分比來計算或確定柴油發(fā)動機運行的載荷百分比。該信息與發(fā)動機速度信息一起使得后處理控制器計算或確定對于合適控制再生裝置所必需的排氣參數(shù)。
文檔編號F01N9/00GK102191972SQ20111007574
公開日2011年9月21日 申請日期2011年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月12日
發(fā)明者D·B·馬斯特伯根 申請人:伍德沃德公司