專(zhuān)利名稱：微粒過(guò)濾器再生控制系統(tǒng)和方法
微粒過(guò)濾器再生控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微粒過(guò)濾器再生。
背景技術(shù)：
燃料燃燒，尤其是柴油燃燒的副產(chǎn)物為碳顆粒，其被稱為煙粒。排放法規(guī)限制了發(fā)動(dòng)機(jī)可以排放至環(huán)境中的煙粒和微粒的量。排放控制裝置，例如微粒過(guò)濾器，通過(guò)捕捉煙粒顆粒而減少來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的煙粒排放。隨著微粒過(guò)濾器變得煙粒飽和，可以再生過(guò)濾器，以減少捕集的微粒物質(zhì)的量并恢復(fù)過(guò)濾器的性能。通常，通過(guò)升高過(guò) 濾器的溫度至預(yù)定水平以氧化或者燃燒累積的微粒物質(zhì)而完成再生。通過(guò)將額外的燃料噴射進(jìn)入排氣流或者改變發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)以增加排氣溫度可以完成再生。典型地，在正常駕駛狀況期間可以執(zhí)行過(guò)濾器再生且不會(huì)影響車(chē)輛駕駛性使得駕駛員不會(huì)知曉何時(shí)已經(jīng)發(fā)生再生。然而，多個(gè)應(yīng)用還可以包括操作者指令再生，例如，在車(chē)輛維修期間，或者例如對(duì)于包括工業(yè)和施工車(chē)輛的越野(off-road)車(chē)輛。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種用于控制車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的柴油微粒過(guò)濾器再生的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法包括探測(cè)從排氣到物體的距離以及如果該距離小于閾值則控制再生事件。在另一實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法包括設(shè)置在車(chē)輛的排氣中的微粒過(guò)濾器和設(shè)置在排氣開(kāi)口附近的設(shè)置用于探測(cè)接近開(kāi)口的物體的出現(xiàn)的接近(proximity)傳感器。與接近傳感器通信的控制器適用于響應(yīng)于接近傳感器探測(cè)到接近開(kāi)口的物體而控制微粒過(guò)濾器的再生。根據(jù)另一實(shí)施例，系統(tǒng)和方法包括如果通過(guò)接近傳感器探測(cè)的距離低于閾值則終止再生事件。在進(jìn)一步的實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法包括如果通過(guò)接近傳感器探測(cè)的距離小于閾值則阻止發(fā)起再生事件。在又一實(shí)施例中，系統(tǒng)和方法包括如果該距離小于閾值則向操作者展示消息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可提供多個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，根據(jù)本發(fā)明的控制DPF再生的系統(tǒng)和方法減小或消除了再生期間釋放的熱量不利地影響任何靠近車(chē)輛排氣的物體或人的可能性。使用還可以用作泊車(chē)和/或倒車(chē)操作的現(xiàn)有的車(chē)輛接近傳感器提供了額外的功能而不需要額外的車(chē)輛硬件和關(guān)聯(lián)的成本以及復(fù)雜性。從下面具體描述的代表性實(shí)施例結(jié)合附圖，上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將變得更加顯而易見(jiàn)。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的說(shuō)明用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣系統(tǒng)或方法的運(yùn)轉(zhuǎn)的框圖。
圖2顯示了包括根據(jù)圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)和排氣系統(tǒng)的車(chē)輛。圖3為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中用于控制微粒過(guò)濾器再生的系統(tǒng)或方法的運(yùn)行的流程圖。
具體實(shí)施方式在此揭示了具體代表性實(shí)施例；然而，應(yīng)該理解揭示的實(shí)施例僅僅是可以以多種和可替代形式實(shí)施的示例。附圖并不必須按照比例繪制，可以擴(kuò)大或縮小一些特征以顯示特定部件的細(xì)節(jié)。因此，在此揭示的具體結(jié)構(gòu)和功能細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限定，而僅僅作為用于教導(dǎo)本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員以多種方式采用權(quán)利要求特征的代表性基礎(chǔ)。如本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將會(huì)理解的，參考任意附圖描述和說(shuō)明的本發(fā)明的多個(gè)特征可以與在一個(gè)或多個(gè)其他附圖中示出的特征組合以產(chǎn)生沒(méi)有明確說(shuō)明或描述的本發(fā)明的實(shí)施例。說(shuō)明的特征的組合提供了典型的應(yīng)用的代表性實(shí)施例。然而，對(duì)于特定應(yīng)用或?qū)嵤?，可以根?jù)本發(fā)明的教導(dǎo)進(jìn)行多種組合和特征的改變。 圖1說(shuō)明了顯示多缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，其可以包括在車(chē)輛的推進(jìn)系統(tǒng)中，例如，機(jī)動(dòng)車(chē)、卡車(chē)、靜態(tài)或者移動(dòng)施工或工業(yè)車(chē)輛。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到取決于特定類(lèi)型的發(fā)動(dòng)機(jī)和/或特定應(yīng)用發(fā)動(dòng)機(jī)10的多個(gè)部件可以變化。發(fā)動(dòng)機(jī)10總體代表由柴油提供動(dòng)力的壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。然而，本發(fā)明的多個(gè)特征還可以應(yīng)用至例如通過(guò)汽油、氣體燃料提供動(dòng)力的火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或者雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)?？梢灾辽俨糠滞ㄟ^(guò)包括控制器12的控制系統(tǒng)以及通過(guò)經(jīng)由輸入設(shè)備16的來(lái)自車(chē)輛操作者14的輸入而控制發(fā)動(dòng)機(jī)10。在此示例中，輸入設(shè)備16包括加速踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器18。還可以使用其他輸入設(shè)備。例如，在施工或工業(yè)應(yīng)用中，輸入設(shè)備16可以通過(guò)撥號(hào)、旋鈕、操作桿、數(shù)字控制等執(zhí)行。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室或者汽缸30可包括燃燒室壁32和位于其內(nèi)的活塞36?；钊?6可以連接至曲軸40使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以經(jīng)由中間傳動(dòng)系統(tǒng)與車(chē)輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪相連。進(jìn)一步地，起動(dòng)馬達(dá)可以經(jīng)由飛輪與曲軸40相連以開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。汽缸30可以經(jīng)由進(jìn)氣歧管44中的進(jìn)氣通道42接收進(jìn)氣并經(jīng)由排氣通道48排出燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣通道48能夠經(jīng)由各自的進(jìn)氣門(mén)46和排氣門(mén)50選擇性地與汽缸30連通。在一些實(shí)施例中，汽缸30可包括兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門(mén)和/或兩個(gè)或多個(gè)排氣門(mén)。燃料噴射器52顯示為直接連接至汽缸30用于直接噴射燃料進(jìn)入汽缸30。燃料噴射器52噴射與來(lái)自控制器12的FPW信號(hào)脈沖寬度成比例的燃料。這樣，燃料噴射器52以已知為直接噴射的方式提供燃料進(jìn)入汽缸30。燃料噴射器52可以例如沿著汽缸30的側(cè)面或者在汽缸的頂部安裝。燃料可以通過(guò)包括燃料箱、燃料泵、以及燃料軌道的燃料系統(tǒng)(未顯示)輸送至燃料噴射器52。在一些實(shí)施例中，燃料噴射器52設(shè)置在進(jìn)氣道42的構(gòu)造使得可以已知為進(jìn)氣道噴射的方式提供燃料至汽缸30上游的進(jìn)氣道中。盡管圖1顯示了多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的僅一個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸可類(lèi)似地包括其各自的一組進(jìn)氣/排氣門(mén)、燃料噴射器、火花塞等。進(jìn)氣道42可包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門(mén)62。在此特定實(shí)施例中，可以通過(guò)控制器12經(jīng)由提供至電動(dòng)馬達(dá)或包括在節(jié)氣門(mén)62中的執(zhí)行器的信號(hào)而改變節(jié)流板64的位置，該構(gòu)造通常被稱為電子節(jié)氣門(mén)控制(ETC)。這樣，可以操作節(jié)氣門(mén)62以改變提供至汽缸30以及其他汽缸的進(jìn)氣?？梢酝ㄟ^(guò)節(jié)氣門(mén)位置信號(hào)TP將節(jié)流板64的位置提供至控制器12。進(jìn)氣道42可包括質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器60和歧管空氣壓力(MAP)傳感器66用于分別提供信號(hào)至控制器12。多種實(shí)施方式可使用其他空氣流量控制裝置與節(jié)氣門(mén)62結(jié)合使用或者替代節(jié)氣門(mén)62。例如，具有電磁驅(qū)動(dòng)的進(jìn)氣/排氣門(mén)46、50的應(yīng)用可利用氣門(mén)正時(shí)以控制進(jìn)氣空氣流。一些壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，特別是那些不使用排氣再循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以不包括節(jié)氣門(mén)62?？刂破?2可以從連接至發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收多個(gè)信號(hào)。除了前述信號(hào)之外，控制器還可以接收測(cè)量來(lái)自連接至冷卻套筒56的溫度傳感器54的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT)的信號(hào)；來(lái)自連接至曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器58或者其他合適的傳感器的表面點(diǎn)火感測(cè)(PIP)信號(hào)；來(lái)自節(jié)氣門(mén)位置傳感器的節(jié)氣門(mén)位置(TP)。通過(guò)控制器12根據(jù)PIP信號(hào)可以產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)、RPM。來(lái)自歧管壓力傳感器66的歧管壓力可用于提供進(jìn)氣歧管內(nèi)的真空或壓力的指示。注意可以使用上述傳感器的多種組合，例如，使用MAF傳感器60而不使用MAP傳感器66，或反之亦然。在化學(xué)計(jì)量比運(yùn)轉(zhuǎn)期間，MAP傳感器66能夠給出發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的指示。進(jìn)一步地，MAP傳感器66與探測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速一起能夠提供引入汽缸30的充氣包括空氣的估算。在一個(gè)不例中，傳感器58,其也被用作為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器,可以在曲軸40每次轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生預(yù)訂數(shù)量的平均間隔的脈沖。發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸30或者一個(gè)或多個(gè)其他汽缸可以在壓縮點(diǎn)火模式中運(yùn)轉(zhuǎn)，通過(guò)或者不通過(guò)經(jīng)由相關(guān)的火花塞(未顯示)提供的點(diǎn)火火花。進(jìn)一步地，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以通過(guò)沿著進(jìn)氣歧管44設(shè)置的壓縮器70以及沿著排氣后處理系統(tǒng)80上游的排氣道48設(shè)置的渦輪72而渦輪增壓。排氣傳感器74示出為連接至排氣后處理系統(tǒng)80上游的排氣道48。排氣傳感器74可以為用于提供排氣空燃比的指示的任何合適的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋?傳感器、雙態(tài)氧傳感器或排氣氧(EGO)傳感器、HEGO (加熱型EG0)、氮氧化物、碳?xì)浠衔锘蛞谎趸紓鞲衅鳌Ｅ艢庠傺h(huán)(EGR)系統(tǒng)76可以連接至排氣道48。EGR系統(tǒng)可包括EGR閥77和沿著EGR管道79設(shè)置的EGR冷卻器78。排氣后處理系統(tǒng)80可包括多個(gè)排放控制設(shè)備，在選定狀況(例如選定溫度)期間，其中每個(gè)排放控制設(shè)備可與排氣中出現(xiàn)的多余氧氣發(fā)生放熱反應(yīng)。例如，排氣后處理系統(tǒng)80可包括沿著渦輪72下游的排氣管道48設(shè)置的柴油氧化催化劑(D0C)82?？梢匝刂鳧0C82下游的排氣管道48設(shè)置選擇性催化還原(SCR)催化劑84。選擇性催化還原過(guò)程可使用柴油排氣流體噴射器85。柴油排氣流體噴射器85可以為尿素噴射器，或者任何合適的氨源。柴油排氣流體噴射器85可以設(shè)置在SCR催化劑84上游和D0C82下游。排氣后處理系統(tǒng)80還包括柴油微粒過(guò)濾器(DPF)86?？梢匝刂鳶CR催化劑84下游的排氣管道48設(shè)置該DPF。沿著排氣管道48在后處理系統(tǒng)80中的每個(gè)后處理裝置的上游和下游的點(diǎn)處可以設(shè)置壓力和/或溫度傳感器88、90、92和94。進(jìn)一步地，氧氣傳感器96，例如UEGO傳感器可以設(shè)置在排氣后處理系統(tǒng)80的下游。還可以預(yù)期在汽油應(yīng)用中排氣后處理系統(tǒng)可包括微粒過(guò)濾器，例如氣體微粒過(guò)濾器(GPF)。DPF86可以由多種材料制成,包括堇青石(cordierite),碳化娃以及其他高溫氧化物陶瓷。根據(jù)本發(fā)明，一旦在DPF86中的煙粒積累已經(jīng)達(dá)到預(yù)定水平，可以自動(dòng)發(fā)起并控制DPF86的再生?？商娲?，可以通過(guò)相關(guān)聯(lián)的操作者提醒、消息、光等請(qǐng)求(通過(guò)操作者發(fā)起的)DPF再生以建議手動(dòng)或操作者發(fā)起的DPF再生。類(lèi)似地，在車(chē)輛維修期間可以手動(dòng)地發(fā)起DPF再生。可以通過(guò)(例如壓力和/或溫度傳感器88、90、92和94兩端的)壓力降識(shí)別DPF86中的煙粒積累。應(yīng)該理解排氣后處理系統(tǒng)80可以包括多個(gè)未在圖1中顯示的后處理設(shè)備配置。在一個(gè)示例中，排氣后處理系統(tǒng)80可以僅包括D0C82。在另一示例中，排氣后處理系統(tǒng)80可包括D0C82和其下游的DPF86。在另一示例中，排氣后處理系統(tǒng)80可包括D0C82和其下游的DPF86，以及隨后的SCR催化劑84。在又一示例中，可以用稀氮氧化物捕集器(LNT)取代圖1中顯示的SCR催化劑84。此外，排氣后處理系統(tǒng)80的不同催化劑和過(guò)濾器的順序也可以變化。根據(jù)應(yīng)用，在排氣后處理系統(tǒng)80中設(shè)置的壓力和/或溫度傳感器的數(shù)目也可以變化。盡管氧傳感器96在圖1中顯示為位于排氣后處理設(shè)備的下游的位置，其可以位于排氣后處理系統(tǒng)80中的任意設(shè)備的上游，在此情形下，其僅可以監(jiān)視氧傳感器96的上游催化齊U。還可以預(yù)期在汽油應(yīng)用中，排氣后處理系統(tǒng)可以包括三元催化劑(TWC)或者其他合適的催化劑替代DOC以及GPF替代DPF?？梢酝ㄟ^(guò)加熱DPF86至將會(huì)以比新煙粒顆粒沉積更快的速率燃燒煙粒顆粒的溫度(例如400-600攝氏度)而完成DPF86的再生。在一個(gè)示例中，DPF86可以為包含貴金屬(例如鉬)的基面涂層的催化的微粒過(guò)濾器以降低煙粒燃燒溫度并同時(shí)將碳?xì)浠衔锖鸵谎趸佳趸癁槎趸己退?。在另一?shí)施例中，出于再生的目的噴射器87可以被用于從燃料箱或者從存儲(chǔ)容器輸送燃料至排氣系統(tǒng)以產(chǎn)生熱量用于加熱DPF86。噴射器87可以位于D0C82的上游。此夕卜，在活塞36的排氣沖程期間通過(guò)噴射器52的較晚的燃料噴射可以用于提升排氣溫度用于再生目的?？商娲?，為了再生DPF86，可以執(zhí)行再生噴射策略。再生噴射策略可以執(zhí)行噴射模型，該噴射模型可包括多個(gè)噴射事件例如預(yù)(Pilot)燃料噴射、主燃料噴射、近后期燃料噴射，和/或遠(yuǎn)后期燃料噴射。應(yīng)該理解在其他實(shí)施例中前述燃料噴射可包括多次燃料事件。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)期間可以再生DPF86。例如，可以通過(guò)調(diào)節(jié)多次噴射的量而控制D0C82下游和DPF86上游的溫度至期望的值以促進(jìn)DPF86中的微粒物質(zhì)的燃燒。在此示例中，可以建立D0C82的下游和DPF86上游的溫度設(shè)置點(diǎn)以促進(jìn)DPF86的再生。圖1中的控制器12可以為微型計(jì)算機(jī)，其還可以稱為中央處理單元(CPU)，其包括微處理器單元，輸入/輸出端口以及用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)可包括非永久性和永久性存儲(chǔ)器，例如只讀存儲(chǔ)器(R0M)，隨機(jī)存儲(chǔ)器(RAM)，以及不失效(ke印alive)存儲(chǔ)器(KAM)。KAM可以用于當(dāng)CPU斷電時(shí)存儲(chǔ)多種操作變量或控制系統(tǒng)參數(shù)值。可以利用任意數(shù)目的已知存儲(chǔ)裝置實(shí)施計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。這些存儲(chǔ)裝置可以為例如PROM (可編程只讀存儲(chǔ)器)、EPR0M (電子PROM)、EEPROM (電可擦除PROM)、閃存、或者其他電、磁、光或者其組合的能夠存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)裝置，這些數(shù)據(jù)中的一些代表了控制器12使用的用以控制發(fā)動(dòng)機(jī)或者裝備有發(fā)動(dòng)機(jī)的車(chē)輛和用于執(zhí)行對(duì)多種發(fā)動(dòng)機(jī)/車(chē)輛特征的車(chē)載診斷(OBD )監(jiān)視的可執(zhí)行指令或編碼。計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)還可以包括軟盤(pán)，CD-ROM，硬盤(pán)等?？刂破?2可經(jīng)由輸入/輸出(1/0)接口與多種發(fā)動(dòng)機(jī)/車(chē)輛傳感器和執(zhí)行器通信，該接口可以實(shí)施為單個(gè)集成的接口，提供多個(gè)原始數(shù)據(jù)或信號(hào)調(diào)整、處理和/或轉(zhuǎn)換、短路保護(hù)等。可替代地，可以使用一個(gè)或多個(gè)專(zhuān)用硬件或固件芯片以在提供給控制器12之前調(diào)整和處理特定信號(hào)?？刂破?2還可以與車(chē)輛儀表盤(pán)顯示器98通信。儀表顯示器98可以位于乘客廂102內(nèi)以提醒駕駛員關(guān)于例如發(fā)動(dòng)機(jī)10或者排氣后處理系統(tǒng)80的服務(wù)信息。如下針對(duì)圖3進(jìn)一步詳細(xì)描述的，控制器12可監(jiān)視至少一個(gè)排氣后處理系統(tǒng)80的參數(shù)以確定是否需要DPF再生?？刂破骺梢允褂脙x表顯示器98向操作者展示關(guān)于DPF再生的顯示信息?？刂破?2包括控制邏輯以探測(cè)何時(shí)DPF86需求再生?？梢允褂脙x表顯示器98將該信息通信至操作者。取決于特定應(yīng)用和實(shí)施，儀表顯示器98還可以使用觸屏、開(kāi)關(guān)、按鈕等提供用戶輸入以請(qǐng)求手動(dòng)或操作者-發(fā)起的DPF再生?？刂破?2還可以與接近傳感器110通信，下面將更詳細(xì)地討論。接近傳感器110可以用于探測(cè)在排氣的預(yù)定距離內(nèi)的物體，而儀表顯示器98用于當(dāng)DPF再生有相反指示時(shí)顯示相應(yīng)消息。參照?qǐng)D2，顯示了車(chē)輛100包括發(fā)動(dòng)機(jī)10和排氣后處理系統(tǒng)80。車(chē)輛100包括沿著車(chē)輛的后面板或后部112裝配的接近傳感器110。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，接近傳感器110安裝在車(chē)輛100的保險(xiǎn)杠114上。在另一實(shí)施例中，車(chē)輛100可包括多沿著后部112間隔位置安裝的多個(gè)接近傳感器110。通過(guò)沿著后部112或保險(xiǎn)杠114安裝接近傳感器110，接近傳感器110可以安裝在接近排氣開(kāi)口或尾管116附近。在多數(shù)車(chē)輛中，在正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間當(dāng)車(chē)輛正在行駛時(shí)能夠發(fā)生DPF再生，因?yàn)榭梢詧?zhí)行排氣溫度和再生策略而不會(huì)或幾乎不會(huì)有對(duì)車(chē)輛的駕駛性有影響。然而，一些車(chē)輛和駕駛員從未經(jīng)歷允許自動(dòng)再生的駕駛循環(huán)。例如，城市上下班族以及載重汽車(chē)，其不會(huì)經(jīng)歷高速駕駛和/或具有啟動(dòng)-停止駕駛循環(huán)，通常不會(huì)有足夠用于再生的排氣溫度，從而需要有操作者發(fā)起的再生。當(dāng)車(chē)輛停止后在操作者發(fā)起的再生期間提高的排氣溫度會(huì)不利地影響發(fā)動(dòng)機(jī)排氣開(kāi)口附近的物體。排氣溫度可以在400度到600度之間，其會(huì)不利地影響人或物體例如樹(shù)木、建筑、車(chē)庫(kù)門(mén)、燃料容器或者其他在再生期間靠近排氣的可燃物體。接近傳感器110可以用于探測(cè)物體120的出現(xiàn)和/或從尾管116到物體的距離以控制DPF86的再生。接近傳感器110為可探測(cè)從傳感器到物體的距離的傳感器。接近傳感器110可以為任意合適的傳感器，例如基于聲納的接近傳感器、基于激光的接近傳感器、基于超聲的接近傳感器或者任何其他合適用于探測(cè)物體的出現(xiàn)和/或距離的傳感器。接近傳感器110可包括用于電連接接近傳感器110至控制器12的電線或者可替代地，接近傳感器110可以無(wú)線地與控制器12通信。接近傳感器110可以為在某些車(chē)輛系統(tǒng)中已經(jīng)存在的泊車(chē)輔助傳感器或者倒車(chē)傳感器。通過(guò)利用現(xiàn)存的部件，該DPF再生系統(tǒng)減小了成本和車(chē)輛復(fù)雜程度。接近傳感器110還可以提供相對(duì)于要求操作者監(jiān)視的不能自動(dòng)探測(cè)物體120的距離的倒車(chē)影像的優(yōu)勢(shì)。此外，可能包括間隔位置設(shè)置的多個(gè)接近傳感器110以提供用于探測(cè)例如后方和沿著車(chē)輛100的側(cè)面的物體120的更廣的范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，車(chē)輛100包括位于尾管116的排氣開(kāi)口附近的并設(shè)置用于探測(cè)開(kāi)口附近的物體120的距離“X”和/或出現(xiàn)的接近傳感器110。與接近傳感器110通信的控制器12適配用于響應(yīng)于接近傳感器110探測(cè)開(kāi)口附近的物體120而控制微粒過(guò)濾器86的再生。在如圖2所示的代表性實(shí)施例中，多個(gè)接近傳感器110鄰近于尾管的排氣開(kāi)口 116安裝在車(chē)輛100的保險(xiǎn)杠114上。
現(xiàn)在參考圖3，顯示了說(shuō)明用于使用接近傳感器110控制DPF再生的系統(tǒng)的操作的簡(jiǎn)化框圖或流程圖。再生事件可以為操作者發(fā)起或者在合適車(chē)輛情形下自動(dòng)發(fā)起的。如本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將理解的，由流程圖代表的功能可以通過(guò)硬件和/或軟件執(zhí)行。取決于特定處理策略，例如事件驅(qū)動(dòng)，中斷驅(qū)動(dòng)等，可以以不同于在圖3中說(shuō)明的順序或序列執(zhí)行該多種功能。類(lèi)似地，盡管沒(méi)有明確說(shuō)明，可以重復(fù)地執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)步驟或功能。類(lèi)似地，在一些應(yīng)用或?qū)嵤┲锌梢允÷砸粋€(gè)或多個(gè)說(shuō)明的步驟或功能。在一個(gè)實(shí)施例中，說(shuō)明的功能主要通過(guò)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)中的軟件指令、代碼或者控制邏輯執(zhí)行并通過(guò)基于微處理器的計(jì)算機(jī)或控制器(例如控制器12 (圖1))執(zhí)行以控制車(chē)輛的運(yùn)行。首先，如框210代表的，控制器監(jiān)視DPF狀況?？梢允褂枚喾N策略確定DPF的狀況以及是否應(yīng)該再生DPF。在一些示例中，可以使用DPF兩端的閾值壓力差確定DPF的狀況以及是否應(yīng)該再生DPF。然而，在其他示例中，基于車(chē)輛里程或者發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的小時(shí)數(shù)以及是否車(chē)輛已經(jīng)行駛超出閾值距離或者已經(jīng)超出發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的閾值時(shí)間段而估計(jì)DPF的狀況。在另一不例中，如圖3所不，基于是否存儲(chǔ)的微粒量聞?dòng)谧畲箝撝刀_定DPF的狀況以及是否應(yīng)該再生DPF。如框212所代表的，車(chē)輛儀表顯示器或者消息中心可以基于DPF的狀況向操作者展示信息。當(dāng)然，可以使用專(zhuān)用的光源或者其他服務(wù)指示器以向操作者顯示類(lèi)似的信息。在DPF中積累的微粒量可以顯示為百分?jǐn)?shù)，其中100%則指示DPF已經(jīng)滿了且需要再生?？商娲兀梢允褂么砉浪愕氖Ｓ郉PF容量的百分?jǐn)?shù)。隨著DPF接近相應(yīng)閾值，例如100%微粒負(fù)荷，如框214所代表的車(chē)輛儀表顯示器向操作者通知排氣過(guò)濾器滿了。車(chē)輛儀表顯示器還可以顯示消息請(qǐng)求操作者輸入。操作者輸入可以包括按壓按鈕或開(kāi)關(guān)或者在車(chē)輛儀表顯示器上按壓輸入或者來(lái)自操作者的其他輸入，例如泊車(chē)和/或壓下制動(dòng)踏板、加速踏板等的順序。一旦控制器接收到操作者輸入，如框216所代表的，控制器使用接近傳感器檢查車(chē)輛周?chē)??？刂破鞔_定在車(chē)輛的閾值距離內(nèi)是否有任何物體。如果在車(chē)輛閾值距離內(nèi)探測(cè)到任何物體，如框220所代表的車(chē)輛儀表顯示器向操作者顯示合適的信息指示已經(jīng)阻止再生。在一個(gè)實(shí)施例中，閾值距離可以為在其范圍內(nèi)阻止再生的固定距離。在另一實(shí)施例中，閾值距離可以為取決于多種情形(例如由接近傳感器探測(cè)的物體的類(lèi)型)的可變距離。例如，如果接近傳感器探測(cè)到金屬物體，閾值距離可以小于如果接近傳感器探測(cè)到物體例如人或者樹(shù)的閾值距離。閾值距離還可以取決于探測(cè)的排氣溫度而變化。如果排氣溫度較低，閾值距離可以較短?？商娲?，傳感器可以僅探測(cè)物體的出現(xiàn)并指示是否物體處于傳感器范圍內(nèi)的是/否信號(hào)，其中傳感器范圍(range)可以為閾值距離。取決于應(yīng)用，閾值距離可以為例如一米到五米。當(dāng)然，取決于排氣狀況可以預(yù)期其它的閾值距離。如果控制器在車(chē)輛的閾值距離內(nèi)沒(méi)有探測(cè)到任何物體，如框222所代表的，車(chē)輛儀表顯示器向操作者顯示消息請(qǐng)求操作者確認(rèn)車(chē)輛處于合適的位置以發(fā)起再生。操作者可以使用如前所述的操作者輸入指示車(chē)輛處于合適的位置。當(dāng)控制器接收到確認(rèn)輸入，如框223所代表的控制器使用如前所述的策略以升高提供至DPF的排氣的溫度以發(fā)起DPF再生。如框224所代表的，車(chē)輛儀表顯示器可以隨后向操作者顯示消息指示正在發(fā)生再生事件。一旦發(fā)起DPF再生，如框226所代表的，在再生事件期間，控制器可使用接近傳感器繼續(xù)監(jiān)視車(chē)輛的周?chē)?。如?28所代表的，如果控制器沒(méi)有感測(cè)到閾值距離內(nèi)的任何物體，再生事件持續(xù)至完成排氣過(guò)濾器的清潔。然而，如果在DPF再生期間接近傳感器探測(cè)到閾值距離內(nèi)的物體，如框229所代表的，控制器中斷和/或終止再生事件。如框230所代表的，隨后車(chē)輛儀表顯示器顯示相關(guān)的已經(jīng)停止排氣清潔的信息。如框232所代表的，車(chē)輛儀表顯示器還可以指示已經(jīng)探測(cè)到接近排氣的物體。還可以通過(guò)操作者終止或者因?yàn)槎喾N車(chē)輛狀況而停止DPF再生。操作者可以通過(guò)例如壓下制動(dòng)踏板、將車(chē)輛換擋至行駛檔或者通過(guò)例如按壓按鈕或開(kāi)關(guān)而終止再生事件。一旦終止再生事件，如框230所代表的車(chē)輛儀表顯示器會(huì)指示已經(jīng)停止排氣清潔，請(qǐng)操作者可以重置程序。如框234所代表的，與監(jiān)視接近傳感器并列地，控制器監(jiān)視再生事件以確定是否已經(jīng)完成排氣清潔。再生事件的監(jiān)視可包括例如監(jiān)視指定時(shí)間周期內(nèi)的壓力差或者持續(xù)事件。如框236所代表的當(dāng)已經(jīng)清潔DPF時(shí)控制器會(huì)自動(dòng)終止再生事件且車(chē)輛儀表顯示器會(huì)指示操作者已經(jīng)清潔排氣過(guò)濾器并完成再生。本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到本發(fā)明的多種特征可以應(yīng)用至除了 DPF再生之外的其中接近車(chē)輛的排氣溫度會(huì)不利地影響周?chē)矬w的發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輛應(yīng)用中。這樣，根據(jù)本發(fā)明的用于控制DPF再生的系統(tǒng)和方法減小或消除了再生期間釋放的熱量對(duì)靠近車(chē)輛排氣的任何物體或人的不利影響的可能性。使用已有的可以用于泊車(chē)或者倒車(chē)操作的車(chē)輛接近傳感器提供了額外的特征功能而不要求額外的車(chē)輛硬件以及相關(guān)的成本和復(fù)雜性。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了優(yōu)選模式，本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到權(quán)利要求范圍內(nèi)的多種可替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。可能已經(jīng)描述了多種實(shí)施例在一個(gè)或多個(gè)期望特性方面提供了優(yōu)勢(shì)或者優(yōu)于其它實(shí)施例和/或現(xiàn)有技術(shù)的裝置。然而，如本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員理解的，取決于具體的應(yīng)用可以妥協(xié)一個(gè)或多個(gè)特性以達(dá)成總體系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)。這些優(yōu)勢(shì)包括但不限于成本、強(qiáng)度、持久性、使用壽命成本、可銷(xiāo)售性、外觀、包裝、尺寸、可維修性、重量、可加工性、裝配簡(jiǎn)易性等。在此描述的在某些方面關(guān)于一個(gè)或多個(gè)特性相較于其它實(shí)施例和/或現(xiàn)有技術(shù)裝置較不期望的任何實(shí)施例并非排除在本發(fā)明或權(quán)利要求的范圍之外。
權(quán)利要求
1.一種控制車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的微粒過(guò)濾器的再生的方法，包含 探測(cè)從所述排氣到物體的距離；以及 如果所述距離小于閾值則控制再生事件。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制包含終止所述再生事件。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述控制包含阻止發(fā)起所述再生事件。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含如果所述距離小于所述閾值則向操作者展示消息。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含向操作者展示關(guān)于所述微粒過(guò)濾器的信息。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，進(jìn)一步包含響應(yīng)于通過(guò)所述操作者的輸入發(fā)起所述再生事件。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含使用安裝在所述排氣附近的至少一個(gè)接近傳感器探測(cè)所述距離。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含使用安裝在所述車(chē)輛的保險(xiǎn)杠上的接近傳感器探測(cè)所述距離。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包含使用安裝在所述排氣附近的多個(gè)接近傳感器探測(cè)所述距離。
10.一種控制車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的柴油微粒過(guò)濾器的再生的方法，包含 提供多個(gè)接近傳感器，其中至少一個(gè)所述接近傳感器安裝在排氣出口附近； 探測(cè)從所述排氣到物體的距離； 如果所述距離高于閾值則允許所述微粒過(guò)濾器再生； 如果所述距離變得小于所述閾值則終止所述微粒過(guò)濾器的所述再生。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包含如果所述距離小于所述閾值則向操作者展示消息。
12.如權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包含提供沿著車(chē)輛的保險(xiǎn)杠間隔的位置安裝的所述多個(gè)接近傳感器。
13.—種系統(tǒng),包含 位于車(chē)輛的排氣中的微粒過(guò)濾器； 位于排氣開(kāi)口附近的設(shè)置以探測(cè)靠近所述開(kāi)口處的物體的出現(xiàn)的接近傳感器；以及與所述接近傳感器相連通的控制器，所述控制器適配用于響應(yīng)于所述接近傳感器探測(cè)到靠近所述開(kāi)口的所述物體而控制所述微粒過(guò)濾器的再生。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其中所述接近傳感器安裝在所述車(chē)輛的保險(xiǎn)杠上。
15.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含安裝在所述排氣開(kāi)口附近的多個(gè)接近傳感器。
16.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含與所述控制器相通信用于向操作者展示關(guān)于所述微粒過(guò)濾器的再生的信息的顯示器。
17.如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)對(duì)再生有相反指示時(shí)所述顯示器顯示消息以指示出現(xiàn)所述物體。
18.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含與所述控制器相通信的操作者輸入用于控制所述微粒過(guò)濾器的再生。
19.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含 與所述控制器相通信的顯示器用于向操作者展示關(guān)于所述微粒過(guò)濾器的再生的信息；以及 與所述控制器相通信的操作者輸入，其中來(lái)自所述操作者輸入的信號(hào)發(fā)起以及終止再生。
20.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含 與所述控制器相通信的顯示器用于向操作者展示關(guān)于微粒過(guò)濾器的信息；以及 與所述控制器相通信的輸入，其中來(lái)自所述輸入的信號(hào)發(fā)起再生； 其中如果通過(guò)所述接近傳感器探測(cè)的所述距離小于所述閾值則所述控制器自動(dòng)地終止再生。
全文摘要
本發(fā)明提供用于控制車(chē)輛發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的柴油微粒過(guò)濾器的再生的方法和系統(tǒng)，其中包括探測(cè)從排氣到物體的距離以及如果該距離小于閾值則控制再生事件。該系統(tǒng)和方法包括位于車(chē)輛的排氣中的微粒過(guò)濾器和位于排氣開(kāi)口附近的設(shè)置用于探測(cè)靠近開(kāi)口的物體的出現(xiàn)的接近傳感器。與接近傳感器相通信的控制器適配用于響應(yīng)于該接近傳感器探測(cè)到靠近該開(kāi)口的物體而控制微粒過(guò)濾器的再生。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102996208SQ20121034230
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月16日
發(fā)明者K·A·帕里什, N·H·奧普斯基, J·M·特拉維斯, J·古德, S·C·威廉姆斯, K·陳, R·哈利 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司