专利名称：用于控制废气后处理装置的再生的系统和方法
技术领域：
本发明涉及控制用于车辆中的内燃机的废气后处理装置的再生的方法。
背景技术：
各种废气后处理装置，诸如柴油机微粒过滤器和其它装置，已被开发以有效地限制来自内燃机的废气排放。在柴油发动机的情况下，继续花费许多努力以开发实用和有效的装置和方法，用于减少废气中的大量碳微粒排放。一种用于减少这样的微粒排放的方法是在发动机或车辆废气系统中设置合适的微粒过滤器或收集器(trap)。这样的微粒过滤器典型地适合于在废气排放到大气之前收集和处理从柴油发动机排出的烟灰状微粒物质。此外，这样的过滤器可以使用高温废气被再生或清洗，其燃烧可堆积和堵塞系统的微粒。
发明内容
一种控制用于车辆中内燃机的废气后处理装置的再生的方法包括建立在废气后处理装置中收集的烟灰质量的基线值。该基线值是用于使过滤器再生要被达到的烟灰的临界质量，及作为发动机的速度和进入发动机的燃料的量的函数被确定。所述方法还包括响应发动机运行参数而修改基线值，以生成被修改的基线值，该发动机运行参数改变进入发动机的可燃混合物的燃料-空气比。所述方法还包括使用被修改的基线值使废气后处理装置再生。根据所述方法，基线值的修改可以响应通过改变进入发动机的空气质量而改变燃料-空气比的发动机运行参数来被执行。基线值的修改还可以响应通过改变进入发动机的燃料质量而改变燃料-空气比的发动机运行参数来被执行。进入发动机的燃料质量可以当发动机在稳态中运行时以一种方式被改变，及当发动机在瞬态中运行时以另一种方式被改变。此外，进入发动机的燃料质量可以通过开启在发动机中的废气再循环而改变。此外，根据所述方法，基线值的修改可以经由控制器执行。该控制器可以与查阅表一起被编程，所述查阅表可以包括用于发动机运行参数的范围。还提供了一种控制用于内燃机的废气后处理装置的再生的系统及使用这样的系统的车辆。本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。
图1是具有连接到废气系统的发动机的车辆的示意图，该废气系统具有废气后处理装置；及
图2是用于控制图1的废气后处理装置的再生的方法的流程图。
具体实施例方式参考附图，相同的附图标记在若干幅视图中表示相同的部件，图1示意性地示出车辆2。车辆2包括系统8，其被配置为控制废气后处理装置M的再生。系统8包括内燃机10，其连接到进气系统12。进气系统12被配置用于将环境空气流14传递到发动机，用于随后与合适量的燃料混合为进入发动机10的可燃混合物。进入发动机10的气流14的温度由传感器13监测。进气系统12包括用于使进入的气流14加压的涡轮增压器16，和用于减小被加压气流的温度以改进发动机10的运行效率的增压空气冷却器(charge air cooler) 18。在增压空气冷却器18之后的气流14的温度由传感器19监测。涡轮增压器16由废气流20激励，所述废气流由发动机10在每个燃烧事件之后释放。涡轮增压器16被连接到废气系统 22，该废气系统包括废气后处理装置对。如图所示，发动机10是压缩点火的发动机，S卩，柴油机，废气后处理装置M是微粒过滤器，其适合于在废气流20排放到大气之前收集和处理从发动机排出的烟灰状微粒物质。废气系统22包括柴油氧化催化器沈，其适合于氧化和燃烧存在于废气流20中的碳氢化物排放物。在柴油氧化催化器沈之后，废气流20通过选择性催化还原催化器观，该还原催化器将存在于废气流中的至少一些氮化物还原成水和氮气。在还原催化器观之后， 废气流20通过入口 30进入废气后处理装置对，且然后通过出口 32离开后处理装置，且继续行进到大气而没有大量烟灰状微粒。如图所示，尽管还原催化器观被定位在废气后处理装置M的上游，后处理装置还可以被定位在还原催化器的下游，而不影响废气流20的后处理。系统8还包括控制器34，其被操作性地连接到发动机10。控制器34被编程以预测烟灰质量的基线值，所述烟灰在发动机10的运行期间收集在后处理装置M中。烟灰质量的基线值是在废气系统22的维护或再生被执行前在后处理装置M中被允许达到或收集的烟灰的临界量。在一个实施例中的基线值可以被建立为发动机10的运行速度和已进入发动机用于燃烧的燃料的量的函数。发动机10的速度可以由传感器36感测，而已进入发动机的燃料的量可以由传感器38感测。基线值可以是已被经验确定到一水平的烟灰量，在该水平应执行废气系统22的维护。废气系统22的维护可以通过主动再生或通过更换后处理装置M实现。后处理装置 24的主动再生可以通过改变发动机10的运行参数而执行，以增加废气流20的温度来燃烧在后处理装置中收集的烟灰。相应地，控制器34可以被编程以命令或触发发动机10而使后处理装置M主动再生。此外，后处理装置M的主动再生可以通过燃料在废气流20中的直接喷射和点火执行。在这样的情况下，控制器34可以被编程以命令燃料在合适的时间被喷射到废气系统22中。控制器34还被编程以响应发动机运行参数来通过数学计算修改基线值，所述发动机运行参数改变进入发动机10的可燃混合物的燃料-空气比。通常，当燃料-空气比增加时，在后处理装置M中收集的烟灰质量增加。改变或影响进入发动机10的可燃混合物的燃料-空气比的运行参数可以包括进入的气流14的密度变化，即，进入发动机的空气质量的增加或减少。指示进入的气流14的密度变化的信号可以被传感器40提供到控制器34。 传感器40适合于检测环境空气压力，其可以随后被关联到发动机10运行所处的高度。此夕卜，来自适合于感测环境空气温度的传感器42的信号可以被使用以进一步修改基线值。影响进入发动机10的可燃混合物的燃料-空气比的运行参数还可以包括指示发动机10是否运行在瞬态或稳态中的信号。当发动机10运行在瞬态中时，同在稳态运行期间被喷射到发动机中的燃料量相比，还可有附加量的燃料用于燃烧。基线值可以被修改以指示当发动机10运行在瞬态中时收集较多的烟灰质量，且被修改以指示当发动机在稳态中运行时收集较少的烟灰质量。发动机10是否在瞬态或在稳态中运行由控制器34调整。 因此，指示发动机10的当前运行状态的信号也可以由控制器34提供。影响进入发动机10的可燃混合物的燃料-空气比的运行参数还可以包括废气再循环(EGR)阀44是否打开或关闭。如本领域技术人员认识到的，当EGR阀44打开时，因为再循环废气流20包括被再引入用于燃烧的未燃尽燃料，燃料-空气混合物变得更浓。因此， 基线值被修改以示出当EGR阀44打开时在后处理装置M中收集的烟灰质量的增加。控制器34还被编程以使用基线值来触发后处理装置M的再生，所述基线值响应发动机运行参数的被感测变化而被修改，所述发动机运行参数改变进入发动机10的空气量。在运行中， 在被收集烟灰质量的当前被修改基线值达到预先确定的水平时，控制器；34提供输出信号， 该输出信号指示触发器以执行后处理装置的再生。此外，控制器34可以与查阅表46 —起被编程，该表包括发动机10的前述运行参数的值的范围，该运行参数影响或改变进入发动机的可燃混合物的燃料-空气比。发动机 10的影响或改变可燃混合物的燃料-空气比的运行参数的值的范围在发动机开发的测试和标定阶段被典型地经验确定。一旦被确定，这样的运行参数值的变化与在后处理装置M 中收集的烟灰质量的量的变化相关联。基于被收集烟灰量的被记录变化，数学因子被导出用于每个运行参数的每个观测数据点，表现了这样的变化对基线值以上的被收集烟灰质量的影响。此外，运行参数的被观测数据点可以被绘制以生成图形曲线，且然后使用该曲线在数据点之间进行插值，因此生成数学因子的连续范围。被导出的数学因子被编入查阅表46中，该查阅表然后被编程到控制器34中，用于在发动机10的运行期间的后续访问。因此，通常为了确定在后处理装置M中收集的烟灰质量的被修改基线值，每当被描述的发动机运行参数(一个或多个)变化被感测，控制器34 将预先确定的基线值乘以被导出的因子(一个或多个)。在烟灰质量的基线值的这种修改之后，控制器34触发后处理装置M的再生，以在对装置的任何损害发生之前烧掉被收集微粒。图2描述了用于控制如参考图1描述的废气后处理装置M的再生的方法50。相应地，方法在框52中开始，其中方法包括建立在废气后处理装置M中收集的烟灰质量的基线值，该基线值在再生过滤器之前将被达到。如上所述，烟灰质量基线值可以基于发动机10 的速度，及基于进入发动机的燃料的量。在框52之后，方法前进到框M，其中方法包括响应发动机运行参数而修改被收集的烟灰质量的基线值，该发动机运行参数改变进入发动机10 的可燃混合物的燃料-空气比。被收集的烟灰质量的基线值可以由控制器访问查阅表46 中的合适的被导出数学因子而被修改，如上所述的。如上所述，改变可燃混合物的燃料-空气比的发动机运行参数可以包括一因子，所述因子驱动(drive)被发动机10用于燃烧的空气的密度的变化。改变可燃混合物的燃料-空气比的发动机运行参数还可以包括说明发动机10运行在稳态或瞬态的因子。此外， 改变可燃混合物的燃料-空气比的发动机运行参数可以包括说明在发动机10中的废气再循环(EGR)是否打开或关闭的因子。控制器34可以被编程以连续地监测合适的时间，以基于被收集的烟灰的被修改基线值而触发废气后处理装置M的再生。在废气后处理装置M中被收集的烟灰质量的基线值已在框M中被修改之后，方法前进到框56。在框56中，方法包括使用烟灰质量的被修改基线值使废气后处理装置M 再生。在框56之后，该方法可以循环回到框52。一旦该方法返回到框52，传感器13、19、 36,38,40和42的监测，以及EGR阀44的状态的监测，可以重新开始，以确定用于后处理装置M的下一次再生的合适时间。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附权利要求的范围内用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
权利要求
1.一种控制用于车辆中的内燃机的废气后处理装置的再生的方法，包括建立在废气后处理装置中收集的烟灰质量的基线值，其中，所述基线值是使后处理装置再生前要达到的烟灰的临界质量，且作为发动机的速度和进入发动机的燃料的量的函数被确定；响应发动机运行参数而修改基线值以生成被修改的基线值，所述发动机运行参数改变进入发动机的可燃混合物的燃料-空气比；及使用被修改的基线值使废气后处理装置再生。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改基线值响应通过改变进入发动机的空气质量而改变燃料-空气比的发动机运行参数被执行。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述修改基线值响应通过改变进入发动机的燃料质量而改变燃料-空气比的发动机运行参数被执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，进入发动机的燃料质量当发动机在稳态中运行时以一种方式改变，及当发动机在瞬态中运行时以另一种方式改变。
5.根据权利要求3所述的方法，其中，进入发动机的燃料质量通过在发动机中被开启的废气再循环而改变。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述修改基线值经由控制器执行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述控制器与查阅表一起被编程，所述查阅表包括用于发动机运行参数的范围。
8.一种用于控制废气后处理装置的再生的系统，包括内燃机，其产生作为燃烧副产品的废气，且将废气传输到后处理装置；和控制器，其在使后处理装置再生前，用被建立的基线值编程，该基线值用作在废气后处理装置中收集的烟灰的临界质量，其中，基线值作为发动机的速度和进入发动机的燃料的量的函数被确定；及被编程以响应发动机运行参数而修改基线值，所述发动机运行参数改变进入发动机的可燃混合物的燃料-空气比；其中，所述控制器使用被修改的基线值使废气后处理装置再生。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述基线值响应通过改变进入发动机的空气质量而改变燃料-空气比的发动机运行参数被修改。
全文摘要
一种用于控制废气后处理装置的再生的系统和方法，所述方法包括建立在废气后处理装置中收集的烟灰质量的基线值。该基线值是使过滤器再生要达到的烟灰的临界质量，且作为发动机的速度和进入发动机的燃料的量的函数而被确定。所述方法还包括响应改变进入发动机的可燃混合物的燃料-空气比的发动机运行参数而修改基线值以生成被修改的基线值。该方法还包括使用被修改的基线值使废气后处理装置再生。提供了一种用于控制用于内燃机的废气后处理装置的再生的系统。
文档编号F01N3/023GK102454452SQ20111033363
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者C.惠特, D.C.萨森 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司