专利名称：柴油发动机中从排气制动到排气微粒过滤器再生的转变的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，且更特定地涉及用于发动机运行才莫式之间转换 的发动机控制系统。
背景技术：
现在参考图l,图中给出发动机系统的功能框图。空气通过空气滤 清器102进入，该空气滤清器可用包括质量空气流量计或其他传感器(未 示出)。空气继续通过涡轮增压器104的进气入口侧，在该增压器处空 气可以被压缩。当离开时，空气可以通过空气冷却器106或其他调节器， 然后进入进气歧管108。当空气进入进气歧管108时，排气可以通过废气 再循环(EGR)阀110再循环以造成空气混合物。EGR阀IIO可以通过EGR 定位一莫块112定位。
一旦空气混合物达到进气歧管108,则空气混合物可以与来自燃料 喷射器114的燃料在气缸116内组合，以产生正转矩。发动机系统可以包 括多个燃料喷射器114和气缸116。排气通过排气歧管118离开气缸116, 且进入涡轮增压器104的排气入口侧。涡轮增压器104可用于增加质量空 气流量和/或进气歧管压力。增加的质量空气流量和进气歧管压力可以允 许驱动转矩增加。排气可以流过催化剂120或其他排气处理部件。在排 气释放到大气前，微粒过滤器122从排气收集微粒物质。
发动机控制才莫块124控制发动机系统在多种运行才莫式中的运行。运 行式可以通过多种因素确定，包括驾驶员输入和其他车辆需求。
例如，可能需要通过将微粒氧化而将其从微粒过滤器122去除。发 动机系统可以在高排气温度下实现微粒的氧化。排气温度可以通过控制 发动机系统内的空气/燃料混合物而升高，该空气/燃料混合物的控制通 过改变燃料喷射器114的输出进行。气损失和/或摩擦损失
来使车辆减速。燃料喷射器114可以被切断，使得仅空气进入发动机系 统。气缸116内侧的空气压力可以使得发动机减速且因此使车辆减速。
发明内容
发动机控制系统包括进气节气门(ITV)位置确定模块、ITV位置限 制模块和转变模块。ITV位置确定模块基于希望的空气流量和排气制动 要求的至少一个生成希望的ITV位置，其中希望的空气流量在再生模式 中设定为再生模式空气流量。ITV位置确定模块在排气制动模式中将希 望的ITV位置设定为ITV制动位置。ITV位置限制模块基于希望的ITV位 置生成受限的ITV位置。转变模块检测从排气制动模式到再生模式的转 变。在检测到转变后，ITV被控制到受限的ITV位置。
在其他特征中，在受限的ITV位置等于希望的ITV位置后，ITV^:控 制到希望的ITV位置。受限的ITV位置基于来自发动机速度(RPM)传感 器和歧管空气压力(MAP)传感器的至少一个的信号。受限的ITV位置 在再生冲莫式中的希望的ITV位置和ITV制动位置之间。发动4几控制系统进 一步包括生成受限的ITV速率的ITV速率限制模块。在检测到转变后， IT V^皮控制在受限的IT V速率。
发动机控制系统进 一 步包括在检测到转变后选择受限的ITV位置的 选择模块。发动机控制系统进一步包括在再生模式中将希望的空气流量 设定到再生模式空气流量的希望空气流量确定模块。发动机控制系统进 一步包括生成排气制动要求的排气制动模块。发动机控制系统进一步包 括可变喷嘴涡轮增压器(VNT)位置确定模块。VNT位置确定模块在排 气制动模式中将VNT控制到VNT制动位置。发动机控制系统进一步包括 废气再循环(EGR)模块。在排气制动模式中，EGR模块将EGR阀控制 到关闭位置。
本发明的可应用性的另外的范围将从在下文中提供的详细描述中 变得显见。应理解的是详细描述和具体例子仅用于图示目的，且不意图 于限制本发明的范围。
本发明将从详细描述和附图中更完全地:故理解，其中图l是根据现有技术的车辆的功能框图； 图2是根据本发明的原理的示例车辆的功能框图； 图3是根据本发明的原理的发动机控制模块的示例实施的功能框 图；和
图4是描绘根据本发明的原理由控制系统进行的示例步骤的流程图。
具体实施例方式
如下描述仅在本质上是示例的，且不意图于限制本发明、其应用或 使用。为清晰目定，相同的附图标号将在附图中用于识别类似的元件。 如在此所使用，措辞"A、 B和C的至少一个"应解释为意^^木着使用非排 他性的逻辑"或"的逻辑(A或B或C)。应理解的是方法中的步骤可以 以不同的次序冲丸行而不改变本发明的原理。
如在此所使用，术语"模块"指特定用途集成电路(ASIC)、电子 电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享处理器、专用处 理器或处理器组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能性的其他 合适的部件。
一般地，柴油发动机系统将柴油燃料与通过进气歧管流入的空气燃 烧从而产生正转矩，该转矩驱动车辆。排气通过排气歧管流出发动机。 多种排气处理部件在排气排放到大气前处理排气。
在排气制动模式中，发动机系统通过增加排气背压产生负转矩。增 加的排气背压抵抗排气行程期间活塞的移动，这通过传动系施加制动力 以使整个车辆减速。发动机控制冲莫块可以停止向气缸供给燃料，以防止 通过燃烧产生任何正转矩。
在微粒过滤器再生模式中，发动机系统通过再生过程将来自微粒过 滤器的柴油微粒排放物燃烧。在再生期间，微粒在高温度下被氧化。控 制空气/燃料混合物以实现氧化所需的高温度。
当从排气制动模式转变到再生模式时，发动机系统释放排气背压。 这导致空气急流通过发动机系统，且导致由多种传感器和促动器的可能 的过度反应。这也可能导致可听到的空气系统噪声，可能损坏涡轮增压 器、发动机速度下降或甚至由于增加的排气流量和降低的进气空气流量 导致的发动机停机。可能由于发动机控制燃料补偿或驾驶员企图补偿较低的发动机速度的输入而引起高燃料供给峰值。此外，驾马史员可能感觉 到由于转变导致的"颠簸"或车辆振荡。
本发明通过在转变期间控制通过发动机的空气流量而防止发动机 系统的过度反应。 一旦发动机系统检测到转变，则在预定的时期内限制 空气流量的改变。
现在参考图2，图中给出示例发动机系统的功能框图。空气通过空
气滤清器102进入，该空气滤清器102可以包括质量空气流量计或其他传 感器(未示出)。空气持续通过可变喷嘴涡轮增压器(VNT) 202的进 气口侧。VNT202将空气压缩且被VNT定位冲莫块204控制。压缩的空气在 离开后可以通过空气冷却器106或其他调节器，然后通过进气节气门 (ITV) 206。 ITV 206可以通过ITV定^f立才莫块208定位为相对于空气流的 不同角度。当空气进入进气歧管108时，排气可以通过EGR阀110再循环， 以造成空气混合物。EGR阀110可以通过EGR定位模块112定位。
一般地，来自进气歧管108的空气混合物与来自燃料喷射器114的燃 料在气缸116内结合，以产生正转矩。发动机系统可以包括多个燃料喷 射器114和气缸116。排气通过排气歧管118离开气缸116且进入VNT 202 的排气入口侧。VNT 202可以基于通过VNT定位才莫块204的控制限制排气 流量和/或增加排气速度。排气可以流过催化剂120或其他排气处理部件。 在排气释放到大气前，微粒过滤器122从排气收集微粒物质。
发动机控制模块210以多种运行模式控制发动机系统。运行模式可 以通过包括驾驶员输入和其他车辆需求的多种因素确定。从多种传感器 和模块的反馈可以被发动机控制模块210使用。因此，虽然示出单向箭 头，例如从发动机控制才莫块210到进气节气门(ITV)定位冲莫块208和EGR 定位才莫块112的箭头，但信号也可以由发动机控制才莫块210接收。例如， 发动机控制模块210可以接收状态和故障信息。
在排气制动模式中，发动机系统通过增加排气产生负转矩。基于排 气制动要求，燃料喷射器114可以停止向气缸116供给燃料。VNT定位才莫 块204将VNT 202关闭到VNT制动位置，以增加排气背压。增加的背压抵 抗排气行程期间活塞的移动，这通过传动系施加制动力以使整个车辆减 速。ITV定位模块208将ITV 206打开到ITV制动位置以允许更大的进气空 气流量。流过VNT 202的增加的排气速度使进气歧管压力增加且促使更 多的空气进入到气缸内从而进一步增加背压。在再生模式中，发动机控制模块210控制进入发动机系统内的空气 流量和燃料，以在微粒过滤器122中将微粒氧化。基于再生要求，ITV定 位模块208将ITV206移动到对应于再生才莫式空气流量的位置，用于正确 地将微粒过滤器122内的微粒氧化。VNT定位;漢块204将VNT 202定位以 允许排气自由流动到催化剂120和其他排气部件，该其他排气部件包括 微粒过滤器122。再生可以通过增加燃料输送,皮启动，从而导致未燃烧 的燃料到达微粒过滤器122 。
在检测到从排气制动模式到再生模式的转换时，发动机控制模块 210控制ITV定位模块208,以限制ITV206的移动。发动机系统包括歧管 空气压力(MAP)传感器212和发动机速度(RPM)传感器214。发动机 控制一莫块210/人MAP传感器212和RPM传感器214接收信号。发动一几控制 模块210可以从其他部件(未示出)接收信号，例如质量空气流量传感 器和多种温度传感器。发动机控制模块210使用接收到的信号来确定对 ITV206的移动限制。
现在参考图3,图中给出发动机控制模块210的示例实施的功能框 图。排气制动模块302要求排气制动模式。在排气制动模式中，燃料模 块304可以指令燃料喷射器114停止提供燃料。EGR模块306将EGR阀110 关闭，以防止进入进气歧管108内的排气再循环，这再循环将降低背压。
另外，在排气制动模式期间，VNT位置确定模块308生成增加排气 背压的VNT制动位置。VNT定位模块204控制VNT 202到此VNT制动位 置。VNT制动位置导致VNT 202的翼片大体上关闭以最大化排气背压。 翼片的关闭利用排气的更多的动力，因此导致VNT 202产生更大的进气 压力增压。ITV位置确定模块310将希望的ITV位置设定到ITV制动位置 以增加进气压力和空气流量。IVT制动位置大体上打开以最大化进气歧 管空气压力和空气流量， 一旦从发动机排放则产生背压。
微粒过滤器再生模块312可以随后要求再生^^莫式。在再生模式中， 希望的空气流量确定模块314将希望的进气空气流量设定为再生模式空 气流量。ITV位置确定模块310基于希望的空气流量生成希望的ITV位置， 因此将希望的ITV位置设定到由再生模式空气流量确定的位置。这可以 称为再生ITV位置。
转变模块316检测何时存在从排气制动模式到再生模式的转变。可 以基于排气制动要求和再生要求检测出该转变。ITV位置限制模块318基于希望的ITV位置计算受限的ITV位置。来 自MAP传感器212和RPM传感器214的信号可以用于计算受限的ITV位 置。包括质量空气流量、发动机负荷、温度等的其他信号也可以用于计 算受限的ITV位置。
ITV速率限制模块320基于来自MAP传感器212和RPM传感器214的 信号计算受限的ITV速率。包括质量空气流量、发动机负荷、温度等其 他信号也可以用于计算受限的ITV速率。在检测到转变后，受限的ITV 速率可以限制ITV位置的改变速率。
计时器322确定检测到转变后的保持时间，在此转变期间ITV 206的 位置将不超过受限的ITV位置。保持时间可以是可标定的时期或基于类 似的信号，如被ITV位置限制模块318所使用的那些信号。在转变期间， 选择模块324限制ITV 206的控制到受限ITV位置。 一旦受限的ITV位置达 到希望的ITV位置，则ITV 206的控制可以基于希望的ITV位置恢复。
现在参考图4，流程图描绘发动机控制系统的示例步骤。在步骤402 中，控制确定是否要求排气制动模式。控制保持在步骤402直至要求排 气制动，此时控制转移到步骤404。在步骤404中，控制停止向发动机供 给燃料。控制在步骤406中持续，其中EGR阀110关闭以防止排气背压的 降低。控制在步骤408中继续，其中VNT202关闭到VNT制动位置，以增 加排气背压。控制在步骤410中继续，其中ITV206打开到ITV制动位置， 以增加进气歧管压力和空气流量。
控制在步骤412中继续，其中控制确定是否不再要求排气制动才莫式。 一旦对于排气制动冲莫式的要求结束，则控制转移到步骤414。在步骤414 中，控制将VNT202打开以控制增压。当进气歧管108内的压力被释放时, 排气背压降低且进气空气流量增加。
在步骤416中，控制确定是否要求再生模式。如果要求再生模式， 则控制转移到步骤418;否则，控制转移到步骤432。在步骤418中，控 制将希望的空气流量设定到再生模式空气流量。控制在步骤420中继续， 其中控制基于希望的空气流量确定希望的ITV位置。在此，希望的空气 流量是再生模式空气流量，且希望的ITV位置因此称为再生ITV位置。
控制在步骤422中继续，其中控制确定在从排气制动才莫式到再生才莫 式的转变期间的受限的ITV位置。仅作为例子，受限的ITV位置可以是从 当前ITV位置向再生ITV位置的预定的百分比。替代地且仅作为例子，受限的IT v位置可以/人再生IT v位置关闭预定量。
控制在步骤424中继续，其中ITV 206被控制到受限的ITV位置。控 制在步骤426中继续，其中ITV206保持到受限ITV位置预定的时长。控制 在步骤428中继续，其中控制确定受限的ITV速率。控制在步骤430中继 续，其中ITV 206以受限的ITV速率被控制到再生ITV位置。控制在步骤 432中继续，其中ITV位置的控制基于希望的空气流量恢复。控制然后返 回到步骤402。
本领域一般技术人员现在能够从前述描述中认识到〃>开的宽范围 教示能够以多种形式实施。因此，虽然此公开包括特定的例子，但本发 明的实际范围不应因此而受到限制，因为当研究附图、说明书和所附权 利要求时，其他修改将变得对于一般技术人员是显见的。
权利要求
1.一种发动机控制系统，包括ITV位置确定模块，其中ITV即进气节气门，所述ITV位置确定模块基于希望的空气流动和排气制动要求的至少一个生成希望的ITV位置，其中该希望的空气流量在再生模式中设定为再生模式空气流量，且其中ITV位置确定模块在排气制动模式中将希望的ITV位置设定为ITV制动位置；ITV位置限制模块，所述ITV位置限制模块基于希望的ITV位置生成受限的ITV位置；和转变模块，所述转变模块检测从排气制动模式到再生模式的转变，其中在检测到该转变后ITV被控制到受限的ITV位置。
2. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其中在受限的ITV位置等 于希望的ITV位置后，ITV被控制到希望的ITV位置。
3. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中受限的ITV位置基于 来自发动机速度传感器和歧管空气压力传感器的至少一个的信号。
4. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中受限的ITV位置在再 生才莫式中的希望的ITV位置和ITV制动位置之间。
5. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，进一步包括生成受限的 ITV速率的ITV速率限制模块，其中在检测到转变后，ITV以受限的ITV 速率纟皮控制。
6. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，进一步包括在检测到转变 后选择受限的IT V位置的选择模块。
7. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，进一步包括在再生模式中 将希望的空气流量设定为再生^t式空气流量的希望空气流量确定模块。
8. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，进 一 步包括生成排气制动 要求的排气制动模块。
9. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，进一步包括可变喷嘴涡轮 增压器即VNT位置确定模块，其中VNT位置确定模块在排气制动模式中 将VNT控制到VNT制动位置。
10. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，进一步包括废气再循环 即EGR模块，其中在排气制动模式中EGR模块将EGR阀控制到关闭位 置。
11. 一种方法，包括基于希望的空气流量和排气制动要求的至少 一个生成希望的ITV位 置，ITV即进气节气门，其中希望的空气流量在再生模式中设定为再生 模式空气流量，且其中ITV位置确定模块在排气制动模式中将希望的ITV 位置设定为IT V制动位置；基于希望的ITV位置生成受限的ITV位置；和检测从排气制动模式到再生模式的转变，其中在检测到转变后ITV 被控制到受限的ITV位置。
12. 根据权利要求ll所述的方法，进一步在受限的ITV位置等于希望 的ITV位置后，将ITV控制到希望的ITV位置。
13. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括基于来自发动机速度 传感器和歧管空气压力传感器的至少一个的信号生成受限的ITV位置。
14. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括生成在再生模式中的 希望的ITV位置和ITV制动位置之间的受限的ITV位置。
15. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括生成受限的ITV速率， 其中在^r测到转变后以受限的ITV速率控制ITV。
16. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括在检测到转变后选择 受限的ITV位置。
17. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括在再生模式中将希望 的空气流量设定为再生^t式空气流量。
18. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括生成排气制动要求。
19. 根据权利要求ll所述的方法，进一步包括在排气制动模式中将 可变喷嘴涡轮增压器即VNT控制到VNT制动位置。
20. 根据权利要求l所述的方法，进一步包括在排气制动模式中将 EGR阀控制到关闭位置。
全文摘要
本发明涉及柴油发动机中从排气制动到排气微粒过滤器再生的转变。进气节气门(ITV)位置确定模块基于再生模式中希望的空气流动和排气制动模式中排气制动要求的至少一个生成希望的ITV位置。ITV位置限制模块基于希望的ITV位置生成受限的ITV位置。转变模块检测从排气制动模式到再生模式的转变，其中在检测到转变后ITV被控制到受限的ITV位置。
文档编号F02D43/00GK101608582SQ20091015080
公开日2009年12月23日 申请日期2009年6月19日 优先权日2008年6月20日
发明者S·J·安德拉斯科, Y·肖 申请人:通用汽车环球科技运作公司