专利名称：在柴油机微粒过滤器的再生模式中限制变速器功能的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及使控制策略适应自动机械式变速器以维持后处 理系统的正确运行条件。
背景技术：
例如陆上卡车和大客车的重型商用车辆已知为采用基于已编程例 程的自动机械式变速器。另外，各种类型的排放控制装置近来已实施 在重型车辆上以减少从车辆发动机到大气的排放，这些装置包括柴油
机微粒过滤器、催化转换器和NOx还原装置。柴油机微粒过滤器的一个 例子是DPF (柴油机微粒过滤器)类型，它是一种过滤器，其中可捕集 选定的微粒，但它也设置为能够将微粒烧掉以清洁过滤器。当车辆利 用DPF运行时，微粒随着时间的流逝聚积在过滤器内，且能够阻塞过滤 器并因此阻止正确运行且导致排放增加。此外，过滤器的堵塞导致排 气系统内排气背压的增加，使得发动机必须生成不必要量的能量以正 常行驶，因此增加了燃料消耗。对于自动机械式变速器，使用专门设 计的例程来进行档位选择和换档。
根据WO 2004/088100，变速器档位选择的调整被描述为将DPF型 过滤器的温度控制在预定的温度范围内。通过控制过滤器的温度，积 聚在过滤器内的微粒能够被烧掉。这允许通过系统来延长过滤器的寿 命以及持续减少排放。
本发明致力于能够通过控制变速器和发动机来对柴油机微粒过滤 器以及其他后处理系统内的运行温度进行控制，以保证这些系统处于 正确的运行条件下。
发明内容
在至少一个实施例中，本公开发明采取用于再生由内燃机(ICE)
驱动的装配有自动机械式变速器(AMT)的车辆的排气系统内的DPF 型过滤器的方法的形式。该方法包括确定DPF过滤器内的微粒负荷超过 最小预定阈值量，该最小预定阈值量足够高以准许过滤器的再生。该 方法还包括确定存在如下的当前车辆情况，即该车辆情况允许通过适 当地设定AMT来在排气系统内建立适当的条件，以影响载有微粒的过 滤器的再生。分析马上将出现的行驶情况，以保证它们允许ICE在足够 量的负荷和足够低的速度下运行，以在AMT的控制下维持排气系统内 的足够的再生温度和排气流，从而影响DPF过滤器的再生。最后，通过 适当地设定AMT以使ICE以在排气系统内建立足够的再生温度和排气 流并维持规定的时间段的方式来运行，从而执行过滤器的成功再生。
在相关但不同的实施例中，本发明采取用于再生由内燃机(ICE) 驱动的装配有自动机械式变速器(AMT)的车辆的排气系统内的DPF 型过滤器的系统的形式。该系统包括基于微处理器的控制器，该控制 器设定为处理车辆信息并产生至少用于车辆的AMT的控制指令，控制 器与车辆的AMT进行控制通信，且被如下地编程确定DPF过滤器内 的微粒负荷何时超过最小预定阈值量，该最小预定阈值量足够高以准 许过滤器的再生；确定何时存在如下的当前车辆情况，即该车辆情况 允许通过适当地设定AMT来在排气系统内建立适当的条件，以影响载 有微粒的过滤器的再生；保证马上将出现的行驶情况允许ICE在足够量 的负荷和足够低的速度下运行，以在AMT的控制下维持排气系统内的 足够的再生温度，从而影响DPF过滤器的再生；并且通过适当地设定 AMT以使ICE以在排气系统内建立足够的再生温度和排气流并维持规 定的时间段的方式来运行，从而执行过滤器的成功再生。
附图不同地示出了本公开发明的方面。应当理解，所示出的实施 例仅是示例性的，且不用作对保护的限制。然而，附图确实构成了说明书的公开内容的一部分，因此有助于本专利发明并向其提供支持。 在附图中
图l是装配有内燃机、自动机械式变速器和排放控制装置的车辆的 示意图2是示出了用于确定何时应发生DPF再生的控制例程的流程图3是根据本发明的一个实施例的所使用的设备。
具体实施例方式
本公开发明涉及修改AMT的档位选择，使得它适应由AMT选择的 档位选择，以完成后处理系统内的正确控制。
在如图l中总体上示出的至少一个实施例中，本发明采取由内燃机 15提供动力的重型车辆10的形式。内燃机15通过离合器18联接到变速 器20。优选地，此离合器18是摩擦离合器18，它能够自动化以控制变 速器20的接合和分离。变速器20通过传动轴80、差速齿轮85和后桥87 连接到车辆10的驱动轮90。
在一个实施例中，后处理系统是排放控制装置50，该排放控制装 置50通过第一排气管40连接到发动机15。其他的装置可以在发动机15 和排放控制装置50之间安装在排气管40上。典型地，排放控制装置50 具有作为氧化催化剂的装置或燃烧器装置52，和过滤器54。净化的排 气与任何残留杂质一起通过第二排气管70离开车辆。排放控制装置50 的壳体可由不锈钢构成。优选地，氧化催化剂或燃烧器装置52安装在 过滤器54的前方。在一个实施例中，氧化催化剂或燃烧器装置52是燃 烧器装置或带有在其中发生化学反应的开口通道的氧化催化转换器。 在希望的化学反应发生后，安装优选为DPF型的DPF54。排气和排气微 粒物质被迫通过过滤器54。过滤器54用作捕集器，它防止微粒通过第 二排气管70离开排气系统。
发动机控制单元25适于控制发动机15且通过数据总线28连接到变速器控制单元30，该变速器控制单元30适于控制变速器20。虽然此处 的描述参考了具体的控制器，但可以在一个或其他控制单元实施各种 控制指令。此外，能够将发动机控制单元25和变速器控制单元30组合 为单个控制单元。另外，还可以具有发动机控制单元25和变速器控制 单元30，该变速器控制单元30由数个控制单元组成，例如替代变速器 控制单元30并在它们之间通信的换档控制单元和档位选择控制单元。 还提供了加速器踏板32和档位选择器34以允许驾驶员控制发动机控制 单元25以及变速器控制单元30。档位选择器34优选地具有用于手动换 档、自动换档、低速档和倒车档的位置。在本公开内容的范围内也考 虑了其他档位选择，以上给出的是可能的档位选择的例子。
通常，安装在车辆上的需要与变速器控制器30或发动机控制器25 通信的传感器和其他检测器连接到数据总线28。这允许在控制器25和 30之间共享信息。在一些实施例中，可利用专用的总线控制器来管理 数据共享，以及用作来自传感器的信息的接收点。在图中示出了这些 传感器之一的温度检测器60。该温度检测器60用来将排放控制装置50 内部的温度通信回到控制器25、 30。
为了确定DPF 54内的堵塞程度，使用在数据总线28上可获得的信 息来产生估计。此估计能够通过变速器控制器30或发动机控制器25内 的估计器产生，或通过专门设计的控制器产生。在通过专门设计的控 制器产生的情况中，信息被发送到要求信息的各控制。该估计是基于 行程数据(trip data)的，该行程数据能够包括燃料消耗量、瞬时发动 机负荷、由温度检测器60测量到的DPF 54的温度。使用此信息，能够 产生对DPF 54堵塞的估计或DPF 54堵塞程度的估计。此外，此值可以 替代地是指示了阻塞被估计为足够明显的定性值，以保证通过适当的 控制单元实施修正措施。数据总线28也能够传送发动机转矩、排气温 度、发动机功率、车辆加速度、排气背压、燃料消耗、喷射正时、EGR 阀位置和针阀开启压力的瞬时参数。这些参数能够用于计算DPF 54的 堵塞程度。在发动机15的运行期间由DPF 54收集的微粒物质经常挤入不平的 位置和腔中，从而进一步导致堵塞的情况。在适当的温度条件下，这 些微粒能与氧反应。因此，能够通过将排放控制装置50的温度升高到 适当的温度来引起此反应。此反应通常称为过滤器的再生或"燃烧清 洁"。此过程是氧化过程。
使用发动机控制单元和变速器控制单元，能够获得希望的运行温 度。在正常的行驶情况下，排放控制装置50低于使DPF再生所需的温度。 因此，需要专门设计的例程来将排放控制装置50的温度升高到清洁装 置50所需的温度。用于清洁装置50的典型的温度可以在35(rC到65(TC 的量级上。其他后处理系统所需的温度可在此范围内，或在由特定的 后处理系统所确定的另一温度范围内。虽然一些再生系统使用发动机 15的专用的运行来产生这些温度，但希望在常规行驶状态中实施这些 例程以减少发动机运行时间以及提供更有效的过程来达到这些温度。
过滤器54的阻塞程度是用于决定何时需要适当的控制例程以升高 排放控制装置50的温度的决定性因素。这能够通过对可能存在于排放 控制装置50内的微粒数的定性估计来完成。这能够对于所有存在的微 粒或对于使用可获得的数据而分析的具体微粒来估计。如果使用后者， 则可利用表来存储表示排放控制装置50内的微粒数的值。这些值然后 用于计算排放控制装置50内存在的阻塞程度。
一旦确定阻塞程度超过预定量，则实施专用的控制例程以引起排 放控制装置50内的再生。进行定性的优化以在变速器20内选择正确的 传动比，从而在排气系统内产生希望的温度改变来引起再生。该优化 能够通过与变速器控制单元30内的档位选择相协调来实现。该优化能 够基于多个不同的参数，例如传动系的传动比和传动比将接合的时间 段。因此，关于再生的时间长度以及当再生完成时希望的结果来控制 排放控制装置50的再生。如果尚未超过预定值，则不实施专用的控制
10例程。
为了允许发动机15和变速器20的持续有效的运行，必须估计进行 再生的时间。在特定情形中希望使再生延迟。再生应优选地被推迟的
情况的一个例子可以是当车辆io在其爬坡过程中，因为升高排放控制
装置50的温度将要求实施加档。然而，在此时实施加档将是不希望的， 因为这可能迫使发动机15以低发动机速度运行且因此无法产生爬坡所 需的动力。如果未立即开始再生，则所述例程返回到估计器从数据总 线28获取数据的状态，以用于计算何时应开始这种再生。
此外，为了允许发生再生，必须临时修改变速器档位选择和换档 策略的特定特征。为了增加效率，在变速器例程中可启用自由滑行模 式，使得在适当的情形中允许车辆10滚动滑行而不受发动机阻力的阻 碍。在2004年4月30日提交的美国专利申请10/709,384 (对应于WO 03/037672)中进一步详细地描述了自由滑行例程的细节，特别在段落 20至89中描述，该细节在此特别通过引用的方式并入。如其中所述的， 与不具有自由滑行功能的发动机15的运行相比，自由滑行功能对于实 现发动机15的以更好的燃料经济性运行是有用的。自由滑行模式的其 他例子在美国专利6,869,377， WO 02/092378， WO 03/037672和WO 2005/084995中有描述，所有这些专利的全部内容都在此通过引用的方 式明确地并入。其中自由滑行可能是有用的情况的一些例子包括轻微 到中等下坡，和当车辆10减速但车辆10的行车制动和辅助制动都不应 用时。自由滑行功能能够通过使同步分离齿轮脱离来获得，或在变速 箱内无分离齿轮时通过使同步齿轮脱离来获得。决定进入自由滑行功 能的控制器优选地从换档器34、加速器踏板压下传感器32、辅助制动 控制器、制动踏板位置传感器和巡航控制模块接收信号。如果满足预 编程例程的条件，则进入自由滑行功能。
如果在再生期间激活此自由滑行功能，则对发动机15的阻力将减 小，因为不存在来自车辆10的传动系的阻力。此外，变速器20的自由滑行功能导致发动机15以大体上怠速的状态运行。虽然这可能允许排
放控制装置50的温度达到希望的运行温度，但此温度的稳定性难于维 持一段时间，且此外由于经过催化转换器52和DPF 54的表面的排气流 减少，可能发生表面的破裂。
在至少一个实施例中，如图2所示，本公开发明釆取用于再生由内 燃机(ICE) 15驱动的装配有自动机械式变速器(AMT) 20的车辆10 的排气系统内的DPF型过滤器54的方法的形式。该方法包括确定DPF过 滤器54内的微粒负荷超过最小预定阈值量，该最小预定阈值量足够高 以准许过滤器54的再生(方框210)，同时根据正常运行过程运行车辆 10 (方框205)。该方法还包括确定存在如下的当前车辆情况，即该车 辆情况允许通过适当地设定AMT20来在排气系统内建立适当的条件， 以影响载有微粒的过滤器54的再生(方框215)。分析马上将出现的行 驶情况，以保证它们允许ICE 15在足够量的负荷和足够低的速度下运 行，以在AMT 20的控制下维持排气系统内的足够的再生温度和排气流， 从而影响DPF 54的再生(方框220)。最后，通过适当地设定AMT 20 以使ICE 15以在排气系统内建立足够的再生温度和排气流并维持规定 的时间段的方式来运行，从而执行过滤器54的成功再生(方框225)。 另外，该方法能够阻止变速器控制例程的某些特征(方框230)。
也规定了数个可选的标准。 一个是在再生执行期间防止AMT20的 明显降低ICE 15的速度的设定。另一个是在再生执行期间防止AMT20 从ICE 15脱离。再一个是在再生执行期间防止AMT 20的明显降低ICE 15上的负荷的设定。又一个是在再生执行期间防止实施巡航控制。还 一个是在再生执行期间防止实施AMT 20的自由滑行特征。
在一个变体或扩展中，该方法还包括另外地确定DPF过滤器54内 的微粒负荷超过最大预定阈值量，该最大预定阈值量要求过滤器54的 立即再生，以及然后通过适当地设定AMT 20以使ICE 15以在排气系统
内建立足够的再生温度和排气流并维持规定的一段时间的方式来运行，从而执行过滤器54的立即再生，以完成再生。
在相关的方式中，该方法也能够包括确定DPF过滤器54内的微粒 负荷超过最大预定阈值量，该最大预定阈值量要求过滤器54的立即再 生，以及通过增加供给到ICE 15和排气系统中的至少一个的燃料并且这
在排气系统内建立足够的再生温度和排气流并维持规定的一段时间， 从而执行过滤器54的立即再生，以完成再生。
总之，该方法的总体目标之一是关于再生来加强车辆10的燃料经 济性，这通过影响大多数再生过程而不必建立将燃料消耗升高到超出 驱动车辆10所需的燃料消耗的发动机情况来实现。
在相关但不同的实施例中，本发明采取用于再生由内燃机ICE 15 驱动的装配有自动机械式变速器AMT 20的车辆的排气系统内的DPF型 过滤器54的系统的形式。该系统包括基于微处理器的控制器，该控制 器设定为处理车辆信息并产生至少用于车辆10的AMT 20的控制指令， 控制器与车辆10的AMT 20进行控制通信，且被如下地编程确定DPF 型过滤器54内的微粒负荷何时超过最小预定阈值量，该最小预定阈值 量足够高以准许过滤器54的再生；确定何时存在如下的当前车辆情况， 即该车辆情况允许通过适当地设定AMT 20来在排气系统内建立适当的 条件，以影响载有微粒的过滤器54的再生；保证马上将出现的行驶情 况允许ICE 15在足够量的负荷和足够低的速度下运行，以在AMT20的 控制下维持排气系统内的足够的再生温度，从而影响DPF 54的再生； 并且通过适当地设定AMT 20以使ICE 15以在排气系统内建立足够的再 生温度和排气流并维持规定的时间段的方式来运行，从而执行DFP的成
功再生。
如前，可选的特征包括(1)控制器进一步被编程为在再生执行 期间防止AMT20的明显降低ICE 15的运行速度的设定；(2)控制器进 一步被编程为在再生执行期间防止AMT20从ICE 15脱离；(3)控制器进一步被编程为在再生执行期间防止AMT 20的明显降低ICE 15上的负 荷的设定；(4)控制器进一步被编程为在再生执行期间防止实施巡航 控制；和(5)控制器进一步被编程为在再生执行期间防止实施AMT20 的自由滑行特征。
作为进一步的选项，控制器能够进一步被编程为确定装载在DPF 54内的微粒超过最大预定阈值量，该最大预定阈值量要求过滤器54的 立即再生，并且通过适当地设定AMT20以使ICE 15以在排气系统内建 立足够的再生温度和排气流并维持规定的一段时间的方式来运行，从 而执行该过滤器的立即再生，以完成再生。
作为又一个选项，控制器能够进一步被编程为确定装载在DPF 54 内的微粒超过最大预定阈值量，该最大预定阈值量要求过滤器54的立 即再生，并且通过增加供给到ICE 15和排气系统中的至少一个的燃料并 且这在排气系统内建立足够的再生温度和排气流并维持规定的一段时 间，从而执行过滤器54的立即再生，以完成再生。
图3示出了根据本发明的一个方面的设备500，该设备500包括非易 失性存储器520、处理器510和读写存储器560。存储器520具有其中存 储了用于控制设备500的计算机程序的第一存储部分530。存储部分530 中的用于控制设备500的计算机程序可以是操作系统。设备500例如能 够装入控制单元中，例如变速器控制单元30或发动机控制单元25。数 据处理单元510能包括微型计算机。
存储器520也具有第二存储部分540，其中存储了用于机动车辆内 排气净化的程序。在替代实施例中，用于机动车辆内排气净化的程序 存储在单独的非易失性计算机存储介质550内，例如闪速存储器装置。 程序能够以可执行文件的形式或以压縮状态存储。
因为在下文中描述为数据处理单元510执行特殊功能，所以应清楚
14的是，数据处理单元510运行了存储在非易失性记录介质550内的程序
的特定部分。
数据处理单元510适于通过数据总线514与存储器550通信。数据处 理单元510也适于通过数据总线512与存储器520通信。此外，数据处理 单元510适于通过数据总线511与存储器560通信。数据处理单元510也 适于通过数据总线515与数据端口5卯通信。
上述方法能够由运行存储在存储器540内的程序或存储在非易失 性记录介质550内的程序的数据处理单元510执行。
权利要求
1.一种用于再生柴油机微粒过滤器(54)的方法，该柴油机微粒过滤器位于装配有自动机械式变速器(20)的内燃机(15)驱动车辆的排气系统内，所述方法包括确定所述柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷超过最小预定阈值量，该最小预定阈值量足够高以准许所述柴油机微粒过滤器的再生(210)；确定存在如下的当前车辆情况允许通过适当地设定所述自动机械式变速器(20)来在排气系统内建立适当的条件，以影响载有微粒的所述柴油机微粒过滤器的再生(215)；保证马上将出现的行驶情况允许所述内燃机(15)在足够量的负荷和足够低的速度下运行，以在所述自动机械式变速器(20)的控制下维持所述排气系统内的足够的再生温度和排气流，从而影响所述过滤器(54)的再生(220)；和通过适当地设定所述自动机械式变速器(20)以使所述内燃机(15)以在所述排气系统内建立足够的再生温度和排气流并维持规定的一段时间的方式来运行(225)，从而执行所述过滤器的成功再生。
2. 根据权利要求l所述的方法，还包括在再生执行期间防止所述自动机械式变速器(20)的明显降低所 述内燃机(15)的运行速度的设定。
3. 根据权利要求l所述的方法，还包括在再生执行期间防止所述自动机械式变速器(20)从所述内燃机 (15)脱离。
4. 根据权利要求l所述的方法，还包括在再生执行期间防止所述自动机械式变速器(20)的明显降低所 述内燃机(15)上的负荷的设定。
5. 根据权利要求l所述的方法，还包括 在再生执行期间防止实施巡航控制。
6. 根据权利要求l所述的方法，还包括在再生执行期间防止实施所述自动机械式变速器(20)的自由滑 行特征。
7. 根据权利要求l所述的方法，还包括确定所述柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷超过最大预定阚 值量，该最大预定阈值量要求所述柴油机微粒过滤器的立即再生；和通过适当地设定所述自动机械式变速器(20)以使所述内燃机(15) 以在规定的一段时间内在所述排气系统内建立足够的再生温度的方式 来运行，从而执行所述过滤器的立即再生，以完成所述再生。
8. 根据权利要求l所述的方法，还包括确定所述柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷超过最大预定阈 值量，该最大预定阈值量要求所述柴油机微粒过滤器的立即再生；和 通过增加供给到所述内燃机(15)和所述排气系统中的至少一个的燃料并且这在规定的一段时间内在所述排气系统内建立足够的再生 温度，从而执行所述过滤器的立即再生，以完成所述再生。
9. 一种用于再生柴油机微粒过滤器(54)的系统，该柴油机微粒 过滤器位于装配有自动机械式变速器(20)的内燃机(15)驱动车辆 的排气系统内，所述系统包括-基于微处理器的控制器，该控制器设定为处理车辆信息并产生至 少用于所述车辆的所述自动机械式变速器(20)的控制指令，所述控 制器与所述车辆的所述自动机械式变速器(20)进行控制通信，且被 编程为如下确定所述柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷何时超 过最小预定阈值量，该最小预定阈值量足以准许所述柴油机微粒过滤器的再生；确定何时存在如下的当前车辆情况允许通过适当地设定 所述自动机械式变速器(20)来在所述排气系统内建立适当的条件， 以影响载有微粒的所述过滤器的再生；保证马上将出现的行驶情况允 许所述内燃机(15)在足够量的负荷和足够低的速度下运行，以在所 述自动机械式变速器(20)的控制下维持所述排气系统内的足够的再 生温度和排气流，从而影响所述柴油机微粒过滤器(54)的再生；并 且通过适当地设定所述自动机械式变速器(20)以使所述内燃机(15) 以建立所述排气系统内的足够的再生温度和排气流并维持规定的一段 时间的方式来运行，从而执行所述柴油机微粒过滤器的成功再生。
10. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程为 在再生执行期间防止所述自动机械式变速器(20)的明显降低所述内 燃机(15)的运行速度的设定。
11. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程为 在再生执行期间防止所述自动机械式变速器(20)从所述内燃机(15) 脱离。
12. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程为 在再生执行期间防止所述自动机械式变速器(20)的明显降低所述内 燃机(15)上的负荷的设定。
13. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程为 在再生执行期间防止实施巡航控制。
14. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程为 在再生执行期间防止实施所述自动机械式变速器(20)的自由滑行特 征。
15. 根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程为确定所述柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷超过最大预定阈值量， 该最大预定阈值量要求所述柴油机微粒过滤器的立即再生，并且通过 适当地设定所述自动机械式变速器(20)以使所述内燃机(15)以在 规定的一段时间内建立所述排气系统内的足够的再生温度和排气流的 方式来运行，从而执行所述柴油机微粒过滤器的立郎再生，以完成所 述再生。
16.根据权利要求9所述的系统，其中所述控制器进一步被编程 为确定所述柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷超过最大预定阈值 量，该最大预定阈值量要求所述柴油机微粒过滤器的立即再生，并且 通过增加供给到所述内燃机(15)和所述排气系统中的至少一个的燃 料并且这在规定的一段时间内建立所述排气系统内的足够的再生温度 和排气流，从而执行所述柴油机微粒过滤器的立即再生，以完成所述 再生。
全文摘要
一种用于再生由内燃机(15)驱动的装配有自动机械式变速器(AMT，20)的车辆的排气系统内的柴油机微粒过滤器(54)的系统和方法。确定柴油机微粒过滤器(54)内的微粒负荷超过最小预定阈值量，该最小预定阈值量足够高以准许过滤器的再生。确定存在如下的当前车辆情况允许通过适当地设定AMT来在排气系统内建立适当的条件，以影响载有微粒的过滤器的再生。分析马上将出现的行驶情况，以保证它们允许内燃机(15)在足够量的负荷和足够低的速度下运行，以在AMT的控制下维持排气系统内的足够高的再生温度和排气流，从而影响柴油机微粒过滤器(54)的再生。最后，通过适当地设定AMT以使内燃机(15)以在排气系统内建立足够高的再生温度和排气流并维持规定的一段时间的方式来运行，从而执行过滤器的成功再生。
文档编号F02D41/02GK101517215SQ200780034392
公开日2009年8月26日 申请日期2007年9月14日 优先权日2006年9月15日
发明者伊瓦尔·萨伦, 马刺·汉丽克·托比森 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司