CN101832190B - 基于环境因素的颗粒过滤器再生 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及基于环境因素的颗粒过滤器再生。一种用于车辆的控制模块包括：校正模块，其基于所述车辆的排气系统的再生状态并且基于接收到的环境信号而产生校正信号。所述环境信号包括海拔值、环境温度、以及空气流量值中的至少一个。所述空气流量值与流经所述排气系统的外部区域的空气流量相对应。第一后喷射模块产生第一后喷射信号。第二后喷射模块基于所述校正信号调节所述第一后喷射信号以产生第二后喷射信号。

Description

基于环境因素的颗粒过滤器再生
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机的发动机控制系统，更具体地涉及颗粒过滤器再生系统和燃料注射控制。
背景技术
在此提供的背景技术描述的目的是为了总体上说明本发明的背景。在该背景部分描述的程度上，当前署名的发明人的作品以及该描述的在申请时不构成现有技术的方面，既非明示地也非暗示地被认为是本发明的现有技术。
发动机的燃烧循环产生颗粒物，通常采用颗粒过滤器(PF)将所述颗粒物从排气过滤掉。PF设置在发动机排气系统中。随着时间流逝，PF逐渐被填满，并且必须去除被收集的颗粒。执行再生过程来去除PF的颗粒。所述再生过程点燃所述颗粒，以启动PF中的放热反应。所述放热反应沿着PF传播。
在发动机的燃烧循环期间，空气/燃料混合物在发动机的气缸内受压并点火。为了利于再生在燃烧循环期间以及在空气/燃料混合物点火之后，可以将燃料喷射至气缸中。所喷射的燃料称为后喷射(PI)燃料，其可以在燃烧循环的点火期间和/或排气冲程期间被导入。所喷射的燃料随排气排出发动机，并且由设置在排气系统中的氧化催化器氧化。催化剂中的氧化反应释放的热量增加排气系统的温度，这有利于PF中的颗粒的点燃。
可以调节燃料的后喷射以维持预先确定的排气温度。这会改善燃料经济性和再生效率。例如，燃料的后喷射可以基于排气温度进行调节，其中排气温度可以由温度传感器检测。基于排气温度的PI燃料调节提供有限的排气温度控制，并且有可能导致PI燃料的供应不足或供应过量。
发明内容
因此，本发明提供一种用于车辆的控制模块，所述控制模块包括产生校正信号的校正模块。所述校正信号基于车辆的排气系统的再生状态并且基于接收到的环境信号而产生。所述环境信号包括海拔值、环境温度以及空气流量值中的至少一个。所述空气流量值对应于流经排气系统的外部区域的空气流量。第一后喷射模块产生第一后喷射信号。第二后喷射模块基于校正信号调节第一后喷射信号，以产生第二后喷射信号。
在其它特征中，本发明提供一种用于车辆的控制模块，所述控制模块包括产生校正信号的校正模块。所述校正信号基于接收到的环境信号产生。所述环境信号包括海拔值、环境温度以及空气流量值中的至少一个。所述空气流量值对应于流经车辆排气系统的外部区域的空气流量。第一后喷射模块基于排气温度信号产生第一后喷射信号。第二后喷射模块基于校正信号和第一后喷射信号产生第二后喷射信号。
在其它特征中，本发明提供一种再生车辆排气系统的方法，所述方法包括基于排气系统的颗粒过滤器的再生状态产生再生启用信号。基于所述再生启用信号产生环境信号。所述环境信号包括海拔值、环境温度以及空气流量值中的至少一个。所述空气流量值对应于流经排气系统的外部区域的空气流量。基于所述环境信号产生校正信号。接收第一后喷射信号并基于校正信号调节第一后喷射信号。
(1)一种用于车辆的控制模块，包括：校正模块，其基于所述车辆的排气系统的再生状态并且基于接收到的环境信号而产生校正信号，其中，接收到的环境信号包括海拔值、环境温度、以及与经过所述排气系统的外部区域的空气流量相对应的空气流量值中的至少一个；第一后喷射模块，其产生第一后喷射信号；以及第二后喷射模块，其基于所述校正信号调节所述第一后喷射信号以产生第二后喷射信号。
(2)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述第二后喷射模块调节所述第一后喷射信号，以便将所述排气系统的排气温度维持在预定的温度范围内。
(3)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述第一后喷射模块基于所述第二后喷射信号产生所述第一后喷射信号。
(4)如方案(1)所述的控制模块，进一步包括基于车速产生空气流量值的空气流量模块。
(5)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述校正信号是基于发动机速度和发动机负载中的至少一个产生的。
(6)一种系统，该系统包括如方案(5)所述的控制模块，并且进一步包括产生发动机速度信号的发动机速度传感器，
其中，所述发动机速度是基于所述发动机速度信号确定的。
(7)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述校正信号包括海拔值、环境温度、以及空气流量值。
(8)如方案(7)所述的控制模块，其中，所述校正信号是基于海拔、环境温度和空气流量值的加权和产生的。
(9)一种系统，该系统包括如方案(1)所述的控制模块，并且进一步包括产生传感器信号的海拔传感器、环境温度传感器、和车速传感器，其中，所述校正模块基于所述传感器信号产生所述校正信号。
(10)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述第一后喷射模块基于所述排气系统的颗粒过滤器的再生状态和再生启用信号中的至少一个而产生所述第一后喷射信号。
(11)如方案(10)所述的控制模块，进一步包括基于排气温度信号和排气压力信号中的至少一个而产生所述再生启用信号的启用模块。
(12)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述第二后喷射模块调节所述第一后喷射信号，以便将所述排气温度维持在预定温度下。
(13)一种系统，该系统包括如方案(1)所述的控制模块，并且进一步包括基于所述第二后喷射信号将燃料喷射至发动机气缸内的燃料喷射系统。
(14)如方案(1)所述的控制模块，其中，所述校正模块在所述排气系统的再生被启用时产生所述校正信号。
(15)一种用于车辆的控制模块，包括：校正模块，其基于接收到的环境信号产生校正信号，所述接收到的环境信号包括海拔值、环境温度、以及与经过车辆排气系统的外部区域的空气流量相对应的空气流量值中的至少一个；第一后喷射模块，其基于排气温度信号产生第一后喷射信号；以及第二后喷射模块，其基于所述校正信号和所述第一后喷射信号而产生第二后喷射信号。
(16)如方案(15)所述的控制模块，其中，所述第二后喷射模块产生所述第二后喷射信号，以便在所述排气系统的再生期间将所述排气系统的排气温度维持在预定的温度范围内。
(17)一种系统，该系统包括如方案(15)所述的控制模块，并且进一步包括基于所述第二后喷射信号将燃料喷射至发动机气缸内的燃料喷射系统。
(18)一种再生车辆排气系统的方法，包括：基于所述排气系统的颗粒过滤器的再生状态而产生再生启用信号；基于所述再生启用信号产生环境信号，其中，所述环境信号包括海拔值、环境温度、以及与经过所述排气系统的外部区域的空气流量相对应的空气流量值中的至少一个；基于所述环境信号产生校正信号；以及基于所述校正信号接收和调节第一后喷射信号。
(19)如方案(18)所述的方法，其中，所述第一后喷射信号是基于排气温度信号产生的。
(20)如方案(18)所述的方法，进一步包括：基于对所述第一后喷射信号的调节而产生第二后喷射信号；以及基于所述第二后喷射信号而产生所述第一后喷射信号。
通过在此提供的描述，本发明进一步的应用范围将变得清楚。应该理解的是，该描述和具体示例仅仅是为了说明目的，而非意在限制本发明的范围。
附图说明
此处描述的附图仅仅是为了图示目的，而非意在以任何方式限制本发明的范围。通过该详细描述和附图，将会更充分地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明实施方式的发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明实施方式的后喷射系统的功能框图；
图3示出在根据本发明实施方式的颗粒过滤器再生期间控制后喷射的方法。
具体实施方式
下面对优选实施方式的描述本质上仅仅是示例性的，而非意在限制本发明、本发明的应用或使用。为了清楚的目的，在附图中将使用相同的标号来表示相同的元件。
下面的描述仅仅是示例性的，而非意在限制本发明、本发明的应用或使用。为了清楚的目的，在图中将使用相同的标号来表示类似元件。如文中所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该理解为使用非排它性逻辑或的逻辑(A或B或C)。应该理解的是，方法中的步骤可以在不改变本发明原理的情况下以不同的顺序执行。
如文中所使用的，术语模块可以是表示、包括或从属于执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共用的、专用的或成组的)和/或存储器(共用的、专用的或成组的)、组合逻辑电路和/或提供所需功能的其它适当元件。
此外，尽管下面的实施方式主要是针对示例性的内燃发动机描述的，但是本发明的实施方式可以应用于其它发动机。例如，本发明可以应用于压缩点火、火花点火、火花点火直接喷射、均质火花点火、均质加压压缩点火、分层火花点火、柴油机以及火花辅助压缩点火发动机。
在下面描述的实施方式中，按需移位和/或停缸是指火花和/或燃料喷射进入气缸的停止。火花和/或燃料的停用阻止缸内的燃烧。气缸的停用还可以或者替代地包括延缓气缸的火花。延缓火花是指延迟火花正时，使得用于气缸的火花在上止点(TDC)之后发生。
此外，在下面的描述中使用了诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语。这些术语不是具体指任何一个装置或元件。根据上下文，多个这些术语可能用于表示相同的装置。例如，术语第一和第二可能用于表示相同的后喷射模块。
进一步，本文公开了各种传感器和参数。所述参数可以直接基于来自对应传感器的信号确定，或者可以间接地确定。当间接地确定时，参数可以基于来自非对应传感器、基于确定的发动机和/或排气系统运行情况、和/或基于预先确定的值。例如，经过排气系统外部区域的空气流量可以通过空气流量传感器直接确定，或者可以基于来自车速传感器和/或其它传感器的信息确定。
现在参见图1，该图示出了结合有后燃料喷射的发动机系统100。尽管下面的实施方式是针对混合动力车辆，但是文中公开的实施方式可以应用于非混合动力车辆。发动机系统100包括发动机102，发动机102燃烧空气/燃料混合物以便基于驾驶员输入模块104产生驱动扭矩。空气通过进气门112被吸入进气歧管110。控制模块114(可以称为发动机控制模块)对节气门致动器模块116进行控制以调节节气门112的开度从而控制吸入进气歧管110的空气量。发动机系统100和/或控制模块114可以包括一个或多个图2中的模块。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸中。发动机102可以包括任意数量的气缸。控制模块114可以指示气缸致动器模块120选择性地停用一部分气缸，以提高燃料经济性。
来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入气缸118中。控制模块114控制在例如燃烧循环期间通过包括一个或多个喷嘴125的燃料喷射系统124而向发动机各气缸进行燃料喷射的量、正时以及次数。燃烧循环指气缸的进气冲程、压缩冲程、点火冲程以及排气冲程。燃料喷射系统124可以在中心位置处将燃料喷射至进气歧管110中，或者可以在多个位置(诸如靠近各气缸的进气门)将燃料喷射至进气歧管110中。替代地，如图所示，燃料喷射系统124可以将燃料直接喷射至气缸中。
燃料在点火冲程之前与空气一起被喷射，并且在气缸118中形成空气/燃料混合物。气缸118中的活塞(未示出)压缩所述空气/燃料混合物。基于来自控制模块114的信号，火花致动器模块激励气缸118中的火花塞128，火花塞128对空气/燃料混合物进行点火。火花正时可以相对于活塞处在其最上部位置(称为上止点(TDC)，在此位置空气/燃料混合物被最大程度地压缩)的时间而确定。在点火冲程期间或之后喷射的燃料(后喷射燃料)例如与相应气缸中的排气混合，并被释放至排气系统134中。
空气/燃料混合物的燃烧将活塞向下驱动，由此驱动旋转的曲轴(未示出)。然后活塞再次开始向上运动，并且通过排气门130将燃烧产物排出。燃烧产物通过排气系统130从车辆排出。排气经过氧化催化剂135以及颗粒过滤器(PF)136。此处公开的实施方式可以应用于包括氧化催化剂、颗粒过滤器和/或其它催化剂和后处理元件的后处理系统。
进气门122可以由进气凸轮轴140控制，同时排气门130可以由排气凸轮轴142控制。在各种实施方案中，多个进气凸轮轴可对每个气缸的多个进气门进行控制和/或可以控制多组气缸的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可对每个气缸的多个排气门进行控制和/或可以控制多组气缸的排气门。气缸致动器模块120可以通过停止燃料和火花的提供或者停用气缸的排气门和/或进气门而停用气缸。
控制模块114可以调节进气门122和/或排气门130的位置，以增加吸入气缸118内的燃料量。控制模块114还可以调节燃料喷嘴125的运行(诸如喷嘴开启时间或喷嘴开口的尺寸)，以增加喷射至气缸118中的燃料量。控制模块还可以与A/F混合物的变化相对应地调节排气凸轮轴的正时。
进气门122的打开时间与活塞TDC的相对关系可以通过进气凸轮相位器148改变。排气门130的打开时间与活塞TDC的相对关系可以通过排气凸轮相位器150改变。相位器致动器模块158基于来自控制模块114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。
控制系统100可以包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出了涡轮增压器160。涡轮增压器160由流经排气系统134的废气供能，并且将压力空气供应至进气歧管110。涡轮增压器160可以在空气到达进气歧管110之前压缩空气。
废气门164可以允许排气绕过涡轮增压器160，由此减小涡轮增压器的输出(或增压)。控制模块114通过增压致动器模块162控制涡轮增压器160。通过控制废气门164的位置，增压致动器模块162可以调节涡轮增压器160的增压。加压空气通过涡轮增压器器160被提供至进气歧管110。内置冷却器(未示出)可以散发加压空气热量的一部分(所述热量是在空气被压缩时产生的，并且可以通过临近排气系统134而增加)。替代的发动机系统可以包括普通增压器(supercharger)——其向进气歧管110提供加压空气并由曲轴驱动。
发动机系统100可以包括废气再循环(EGR)阀170，废气再循环阀170选择性地将排气重新引导回进气歧管110。在各种实施方案中，EGR阀170可以设置在涡轮增压器160之后。发动机系统100可以使用发动机速度传感器180来测量曲轴的速度——每分钟转数(RPM)。发动机冷却剂的温度可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102之中，或者位于冷却剂流经的其它位置(诸如散热器(未示出))。
进气歧管110中的压力可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施方案中，可以测量发动机真空度，此处的发动机真空度是环境空气压力与进气歧管110中压力之间的压差。流入进气歧管110中的空气的量可以使用质量空气流量(MAF)传感器186测量。MAF传感器186可以设置在包括节气门112的壳体中。
节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器(TPS)190监测节气门112的位置。吸入发动机系统100的空气的环境温度可以使用进气温度传感器(IAT)192测量。控制模块114可以使用来自这些传感器的信号作出用于发动机系统100的控制决定。
控制模块114可以与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档齿轮。例如，控制模块114可以减小换档期间的扭矩。控制模块114可以与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动机198的运转。电动机198还可以用作发电机，并且可以用于产生由车辆电气系统使用和/或用于存储在电池中的电能。在各种实施方案中，控制模块114、变速器控制模块194以及混合控制模块198可以集成到一个或多个模块中。
为了确切地表示发动机102的各种控制机构，改变发动机参数的每个系统可以称为致动器。例如，节气门致动器模块116能够改变节气门的叶片位置，由此改变开口面积。节气门致动器模块116因此能够称为致动器，节气门开口面积能够称为致动器位置。
类似地，火花致动器模块126能够称为致动器，同时相应的致动器位置是火花提前量。其它致动器包括增压致动器模块162、EGR阀170、相位器致动器模块158、燃料喷射系统124、以及气缸致动模块120。术语致动器相对于这些致动器的位置可以分别对应于增压压力、ERG阀开度、进气和排气凸轮相位器角度、空气/燃料比、以及被激活气缸的数量。
尽管电动机198可以相对于发动机102的扭矩输出串联地和/或并联地提供扭矩，但是应该理解的是，在此说明书的范围内还可以设想采用其它构造。例如，电动机198可以实施为一个或多个电动机——其将扭矩直接提供至车轮200而不是通过变速器202传递。
发动机102和电动机198的组合扭矩被施加至变速器202的输入端。变速器202可以是根据来自控制模块114的档位改变命令换档的自动变速器。变速器202的输出轴联接至差速齿轮204的输入端。差速齿轮204驱动轮轴和车轮200。轮速传感器206产生表示相应车轮200的旋转速度的信号。
控制模块114基于所接收的传感器信号和文中描述的其它参数估测待提供的发动机输出扭矩。控制模块114可以调节进气门位置、空气-燃料比、气门正时、燃料喷射等，以提供所估计的发动机输出扭矩。基于所需的发动机输出扭矩，获得所需空气流量、所需燃料喷射、和/或火花正时。所需发动机输出扭矩可以基于车辆操作者(驾驶员)请求，和/或可以基于来自巡航控制系统的扭矩输出要求而控制。特别地，控制模块114基于本发明的协调的扭矩控制方法和系统来控制发动机的扭矩输出。
由控制模块114接收的传感器信号可以包括来自下述传感器的信号：MAP传感器184、MAF传感器186、节气门位置传感器190、IAT传感器192、加速器踏板位置传感器195或诸如发动机冷却剂温度传感器182、发动机速度传感器180、环境温度传感器197、油温传感器198和车速传感器201的其它传感器。
控制模块114与节气门致动器模块116和巡航控制模块通信。控制模块114接收来自节气门位置传感器190的节气门位置信号，并且基于所述节气门位置信号调节节气门位置。控制模块114可以基于加速器踏板193的位置使用节气门致动器控制节气门112。节气门致动器模块116可以包括电机或步进电机——其提供对节气门位置的有限的和/或粗略的控制。
控制模块114还可以基于来自巡航控制模块的输入(诸如轮轴扭矩要求)使用节气门致动器控制节气门112。控制模块114还产生有效的踏板位置信号——其表示节气门位置——无论是在车辆操作者压下加速器踏板194的情况下还是在巡航控制模块控制节气门的(开度)量的情况下。
每个气缸的空气质量、体积和压力可以基于来自传感器184、186的信号确定和/或估测。控制模块114可以基于所需的MAP和所需的MAF来确定节气门面积，并且可以基于节气门面积产生控制信号来控制节气门。所需的MAP和MAF可以基于发动机速度和扭矩要求信号来确定。
发动机系统100可以进一步包括其它传感器218——诸如上文没有提及的排气流量传感器220、EGR传感器222、环境传感器224、氧气传感器226、进气温度传感器228以及发动机传感器230。如图2所示，环境传感器224可以包括海拔传感器、环境温度传感器、大气压力传感器以及空气流量传感器。环境传感器224可以用于调节燃料的后喷射和/或确定所需的节气门面积。所需的节气门面积可以对应于特定的节气门位置。
发动机系统100还可以包括存储器240，存储器240可以用于在执行燃料的后喷射时使用和/或在执行与控制模块114的模块相关的各种功能时使用。控制模块114的示例性模块在图2中示出并参考图2的实施方式加以说明。存储器240可以包括各种表格242——其可以包括用于燃料控制的后喷射的预先确定的排气温度值、预先确定的环境条件值、校正因子、系数值等。存储器240的内容可以与参照图3的实施方式描述的一个或多个步骤相关。
排气系统134包括排气歧管250、氧化催化剂135以及PF 136。可选地，EGR阀(未示出)将排气的一部分再循环至进气歧管110。排气的其余部分被导入增压器160中以驱动涡轮。涡轮有助于新鲜吸入空气的压缩。排气从增压器160流出，流经氧化催化剂135并流入PF136。氧化催化剂135基于后燃烧空气/燃料比氧化所述排气。氧化的量增加排气的温度。PF 136接收来自氧化催化剂的排气并过滤排气中存在的任何煤烟颗粒。燃料的后喷射用于将煤烟加热至再生温度。
控制模块114基于各种感测到的信息和煤烟负载来控制发动机以及PF 136的再生。更具体地，控制模块114估测PF 136的负载。当估测出的负载处在预先确定的水平和/或排气流率在所需的范围内，可以启动再生。再生过程的持续期间可以基于PF 136内颗粒物的估测量而变化。燃料的后喷射可以在再生过程期间调整。
后喷射(PI)的燃料和/或后燃烧的空气/燃料混合物被传送至氧化催化剂135以及可以由氧化催化剂135氧化，从而对PF 136进行加热。氧化催化剂135促进未燃烧燃料的氧化，并通过使用氧化反应产生的热量来提高排气的温度。所述热量可以使PF 136中的煤烟达到点火点(点燃(light-off))，从而开始再生。煤烟的点火产生沿着PF 136延伸的放热，并加热下游的煤烟，继续进行所述再生过程。
发动机系统100可以包括诸如排气流量传感器220、排气压力传感器252、254、排气温度传感器256等的排气系统传感器，用于确定排气流量水平、排气温度水平、排气压力水平等。
PF 136可以具有相关的预先确定的再生温度运行范围、预先确定的再生运行温度、和/或预先确定的峰值运行温度。峰值运行温度可以与潜在的劣化相关。例如，PF可能在高于800摄氏度的运行温度下开始出现故障。峰值运行温度可针对不同的PF而变化。峰值运行温度可以与PF的一部分的平均温度或者整个PF的平均温度相关。
现在参见图2，在图2中示出了后喷射系统300的功能框图。后喷射系统300包括启用传感器302、发动机传感器230’、车速传感器306、环境传感器224’、存储器240’、以及控制模块114’。控制模块114’基于从传感器302、230’、306、224’和/或从存储器240’接收的信息而产生后喷射信号。后喷射信号被提供至燃料喷射系统310。
启用传感器302包括排气压力传感器311和排气温度传感器312(诸如排气压力和温度传感器252、254和256)。启用传感器302还包括排气流量传感器220，并且可以包括一个或多个如图1中所示的传感器。排气压力传感器311产生以ExtP表示的排气压力信号。排气温度传感器312产生以ExtT表示的排气温度信号。排气流量传感器220产生以ExtF表示的排气流量信号。排气流量或空气流量可以指在一时间期间内经过一面积的流体(空气/燃料混合物或气体)的量。
发动机传感器230’包括发动机速度传感器320、发动机负载传感器322，以及可以包括一个或多个图1中所示的其它传感器。发动机速度传感器320产生发动机速度信号EngS。发动机负载传感器322产生发动机负载信号EngL。车速传感器306产生表示相应车辆速度的车速信号VSPD。
环境传感器224’可以包括海拔传感器324、环境温度传感器326、大气压力传感器328，并且可以包括空气流量传感器330。海拔传感器324产生海拔信号ALT。环境温度传感器326产生环境温度信号AT。大气压力传感器328产生大气压力信号BP。可以包括空气流量传感器330，并且空气流量传感器330可以用于代替车速传感器306或作为其附加而使用。空气流量传感器330产生空气流量信号AF。
存储器240’包括表格242’，表格242’可以包括校正因子332和加权系数334，对应信号分别表示为CF和W。表格242’可以包括环境校正因子表。环境校正因子表可以是基于发动机速度和发动机负载的。例如，加权系数可以基于发动机速度和/或发动机负载。校正因子332和加权系数334可以在发动机运行和或PF再生期间产生，并且可以存储在存储器240’中。校正因子332和加权系数334可以基于从传感器302、230’、306、224’接收的信息而产生。环境校正因子的使用导致稳定的排气和后处理温度。这减少了在再生期间以及在发动机和排气系统运行条件的范围内获得所需设定点所需要的后喷射燃料调节的量。
发动机和排气系统运行条件包括燃料气化中的变化和/或沉积形成，以及本文中公开的其它条件。例如，一个或多个气缸中的沉积形成可以改变气缸中燃料气化的量。氧化催化剂中的沉积形成可以改变燃料氧化的量。此外，一个或多个气缸中的燃料气化的改变可以导致残留燃料的累积。燃料的后喷射可以基于燃料气化的改变和/或沉积形成的量而调整。调节燃料的后喷射以使得包括PF的发动机和/或排气系统的温度稳定。
控制模块114’包括启用模块340、空气流量模块342、管理器模块344。启用模块340基于排气压力信号ExtP、排气温度信号ExtT、以及诸如排气流量信号ExtF的其它启用信号来产生启用状态信号Enb。空气流量模块342基于车速信号VSPD来产生空气流量信号AF’。空气流量模块342可以基于车速VSPD来估测经过或临近位于排气系统外的区域的空气流量。所述空气流量信号表示排气系统外侧的空气流量。这表示排气系统的外部冷却。
管理器模块344将PF的峰值温度和/或排气的峰值温度限制为低于或等于预先确定的温度。管理器模块344通过调节发动机的气缸内和/或排气系统内的后喷射量而限制峰值温度。调节后喷射量以便将排气系统和/或排气限制在预先确定的运行范围内和/或限制在预先确定的温度或所需设定点。这增加PF的可靠性。基于环境参数以及各种发动机参数和本文中公开的条件来调节后喷射量。这防止后喷射期间的燃料不足和/或燃料过量。
管理器模块344包括校正模块346、第一后喷射模块348、第二后喷射模块350。校正模块346基于来自传感器302、230’、306、224’以及来自模块340、342的信号产生校正因子，该校正因子可以存储在存储器中。如图所示，校正模块346基于海拔信号ALT、环境温度信号AT、空气流量信号AF、气压信号BP、发动机速度信号ENGS、以及发动机负载信号ENGL来产生校正因子CF。
第一后喷射模块348基于排气温度信号ExtT产生第一后喷射信号PIQinit。第二后喷射模块350基于校正信号CF和第一后喷射信号PIQinit来产生第二后喷射信号(当前的或经调节的后喷射信号)PIQupd。第二后喷射信号PIQupd可以提供至燃料喷射系统310以控制一个或多个燃料喷嘴。
启用模块340可以基于煤烟负载而启动再生。这防止损坏PF并由此延长PF的使用寿命。可以为PF设置所需的预定运行温度和目标最大运行温度。当煤烟负载小于或等于与所需的预定运行温度和/或最大运行温度相关联的煤烟负载水平时，执行再生。所述再生可以在煤烟负载水平低于或处在预定范围内时进行。预定范围具有与最大运行温度相关联的煤烟负载上阈值Sut。限制PF的峰值运行温度使得PF内的压力以及PF的膨胀最小化。在一个实施方式中，估测煤烟负载并基于估测出的煤烟负载进行再生。在另一个实施方式中，当煤烟负载高于再生所需的煤烟负载时，可以执行缓解策略来降低再生期间的PF峰值温度。
可以通过预测方法等根据诸如里程数、排气温度、PF中的排气压降的参数来估测煤烟负载。里程数是指车辆行驶里程，大致对应于或能够用于估测车辆发动机运行时间和/或所产生的排气量。例如，再生可以在车辆已经行驶了大约200-300英里后进行。所产生的煤烟量取决于车辆运行时间。在怠速下比在行驶速度下产生更少的煤烟。所产生的排气的量与PF中煤烟负载的状态相关。
排气压力能够用于估测在一定时间内所产生的排气量。当排气压力超过预先确定的水平，或者当排气压力降低至低于预先确定的水平，可以执行再生。例如，当进入PF的排气压力超过预先确定的水平时，可以执行再生。在另一个示例中，当排出PF的排气压力低于预先确定的水平时，可以执行再生。
排气压降可以用于估测PF中的煤烟量。例如，随着压降增加，煤烟负载量增加。排气压降可以通过将进入PF的排气压力减去排出PF的排气压力而确定。这可以使用来自排气压力传感器311的压力信号进行。
预测方法可以包括一个或多个诸如发动机负载、燃料方案、燃料喷射正时、以及废气再循环(EGR)的发动机运行条件的确定。用于发动机再生启动的累计加权因子可以基于发动机条件使用。累计加权因子与煤烟负载相关。当累计加权因子超过阈值时，可以执行再生。
对于PM过滤器，基于估测出的煤烟负载的已知峰值运行温度来执行再生，以防止PM过滤器在高于峰值运行温度的温度下运行。
将控制系统设计至选定的煤烟负载，允许在无指令控制的情况下进行PF再生。本文中提供的可靠再生策略在限制PF峰值运行温度的同时从PF中去除煤烟。限制峰值运行温度减少了PF基层上的热应力，由此防止能够由高的煤烟放热导致的PF损坏。
当煤烟负载超过与峰值再生温度相关联的阈值程度时，可以执行缓解策略来降低再生期间的PF峰值温度。例如，当最大煤烟负载阈值设置为大约2g/l而当前煤烟负载为4g/l时，为了在再生期间使PM过滤器内的温度最小化，可以减少后喷射和/或可以调节发动机运行。所述调节可以包括氧气控制和排气流量控制。
煤烟负载可能大于上阈值水平，例如，在发动机在延长的时间期间内接收高进气流率而运行时。此种运行可以在长的高速公路入口斜坡或在高速公路上加速期间出现。作为另一个示例，当发动机的节气门在较长时间段内在全开和全闭之间连续切换时，煤烟负载上阈值可以被超过。
在氧气控制期间，进入PM过滤器的氧气量被减少以减少再生期间PF的放热温度。为了降低氧气水平，可以减少空气流量，可以增加EGR，和/或可以增加燃料喷射。燃料喷射可以在发动机气缸内增加，和/或喷射至相关排气系统中。更多燃料的燃烧降低在排气系统中存在的氧气量。
排气流量的大幅增加能够有助于识别PF中的放热反应或使之最小化。排气流量控制可以包括通过变速器的向下换档或者通过怠速增大而实现的排气流量增加。发动机速度的增加会增加排气流量。
燃料喷射系统310可以包括将燃料喷射至发动机气缸内的燃料喷嘴。燃料喷射系统还可以包括例如将燃料喷射至排气系统134中的燃料喷嘴。
现在参见图3，图3示出了在PF再生期间控制后喷射的方法。尽管下面的步骤是参考图1和图2的实施方式描述的，但是它们可以应用于本发明的其它实施方式。所述方法可以在步骤400处开始。
在步骤401中，产生传感器信号。传感器信号可以包括由图2的传感器302、230’、306、224’产生的信号、以及由诸如图1所示传感器的其它传感器产生的信号。例如，所述其它传感器信号可以包括氧气信号、进气流量信号、进气压力信号。进气温度信号、EGR信号等。
在步骤402中，启用模块340的控制估测PF的当前煤烟负载S1。控制可以如上所述地估测煤烟负载。所述估测可以基于车辆里程数、排气压力、PF上的排气压降、和/或预测方法。预测方法可以包括基于诸如发动机负载、燃料方案、燃料喷射正时以及EGR的一个和多个发动机运行参数的估测。在步骤403中，控制方法确定当前煤烟负载S1是否大于煤烟负载下阈值S1t。在当前煤烟负载S1大于煤烟负载下阈值S1t时，控制方法转至步骤404，否则控制方法返回步骤402。
在步骤404中，控制方法确定当前煤烟负载S1是否小于煤烟负载上阈值Sut。在当前煤烟负载S1小于煤烟负载上阈值Sut时，控制方法转至步骤408。在当前煤烟负载S1大于或等于煤烟负载上阈值Sut时，控制方法转至步骤408和412。在步骤412中，控制方法(例如控制模块114的控制方法)执行如上所述的缓解策略，以限制再生期间PF中的峰值温度。缓解策略可以包括减小后喷射量或信号，诸如减小第二后喷射信号PIQupd。
下面的步骤408-416反复地执行。如果控制方法在步骤404中确定需要再生，控制方法在步骤408中产生校正信号CF。校正信号CF基于传感器信号产生。
在步骤409中，第一后喷射模块348的控制方法产生第一后喷射信号PIQinit。第一后喷射信号PIQinit基于排气温度信号ExtT和/或第二后喷射信号PIQupd产生，第二后喷射信号PIQupd可以反馈回第一后喷射模块348。第一后喷射信号PIQinit可以是基于公式1或2的。初始地可以使用公式1。在步骤迭代之后，例如在已经执行步骤408-416之后，可以使用公式2。在再生期间，第一和第二后喷射信号PIQinit和PIQupd可以基于预先确定的环境值、测量值、或者间接确定的环境温度值、海拔值、大气压力值、空气流量值、发动机速度值、车速值、发动机负载值等产生。例如，可以基于大气压力和车速估测排气系统或后处理系统周围的海拔和空气流量。
PIQinit＝F{ET}                (1)
PIQinit＝F{ET，PIQupd}        (2)
在步骤410中，第二后喷射模块350的控制方法基于校正信号和第一后喷射信号PIQinit产生第二后喷射信号PIQupd。第二后喷射信号PIQupd例如可以基于公式3-6中的一个来产生，其中c1、c2、c3、和c4是可以预先确定并存储在存储器中的加权系数值。加权系数值可以是基于发动机速度EngS和发动机负载EngL的。
[c1ALT+c2AT+c3AF][PIQinit]＝PIQupd              (3)
[c1ALT+c2AT+c3AF+c4BP][PIQinit]＝PIQupd         (4)
[c1ALT+c2AT+c3VSPD][PIQinit]＝PIQupd            (5)
[c1ALT+c2AT+c3VSPD+c4BP][PIQinit]＝PIQupd       (6)
在步骤411中，燃料喷射系统(诸如燃料喷射系统310)可以基于第二后喷射信号PIQupd被控制，以在发动机的气缸中和/或在排气系统中提供后喷射燃料。
在步骤414中，PF基于后喷射燃料再生。后喷射燃料由催化剂氧化并产生热量，该热量可以启动和/或用于控制再生过程。再生过程可以使用其它技术(例如使用PF中的电加热元件来控制对PF的一个或多个区域的加热)启动。所述启动可以包括基于传导、对流、微波能量等对PF进行加热。在启动时，燃烧的煤烟向下流经PM过滤器，类似于烟花上的导火索。一旦再生开始，则后喷射控制之外的PF加热技术可以停用。
在步骤416中，可以产生更新的传感器信号。传感器信号可以包括由图2的传感器302、230’、306和224’产生的信号以及由诸如图1中所示传感器的其它传感器产生的信号。
在使用中，控制模块和/或启用模块确定PF何时需要再生。所述确定基于PF中的煤烟水平。替代地，再生能够周期性地进行，或者在事件基础上进行。控制模块和/或启用模块可以估测整个PF何时需要再生或PF中的区域何时需要再生。当整个PF需要再生时，PF的一个或多个区域可以在一个时间连续地启用，以在PF的相关下游部分中开始再生。在所述区域再生之后，一个或多个区域被激活(再生)，同时其它区域被去激活。该方法持续到所有区域被激活。当一个区域需要再生时，与需要再生的PF的相关下游部分相对应的区域可以被激活。
图3的上述步骤是说明性的示例；这些步骤可以根据应用场合而顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间段内、以不同的顺序进行。
在后燃料喷射控制中的环境校正因子的引入增加了PF再生温度控制的稳定性，并且提供了可靠的燃料喷射控制技术。这导致改进的燃料经济性和更优的排放性能。所公开的实施方式减少后处理系统随时间经过的劣化，并改善后处理硬件的耐久性。
现在本领域普通技术人员可以从前面的描述理解的是，本发明的广义教导可以各种形式实施。因此，尽管本发明包括特定示例，但是本发明的真正范围应该不受此限制，因为在研读附图、说明书和所附权利要求书的基础上本领域普通技术人员将会清楚其它改型。

Claims (20)

1.一种用于车辆的控制模块，包括：
校正模块，其基于所述车辆的排气系统的再生状态并且基于接收到的环境信号而产生校正信号，其中，接收到的环境信号包括海拔值、环境温度、以及与经过所述排气系统的外部区域的空气流量相对应的空气流量值中的至少一个；
第一后喷射模块，其产生第一后喷射信号；以及
第二后喷射模块，其基于所述校正信号调节所述第一后喷射信号以产生第二后喷射信号。
2.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述第二后喷射模块调节所述第一后喷射信号，以便将所述排气系统的排气温度维持在预定的温度范围内。
3.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述第一后喷射模块基于所述第二后喷射信号产生所述第一后喷射信号。
4.如权利要求1所述的控制模块，进一步包括基于车速产生空气流量值的空气流量模块。
5.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述校正信号是基于发动机速度和发动机负载中的至少一个产生的。
6.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述校正信号包括海拔值、环境温度、以及空气流量值。
7.如权利要求6所述的控制模块，其中，所述校正信号是基于海拔、环境温度和空气流量值的加权和产生的。
8.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述第一后喷射模块基于所述排气系统的颗粒过滤器的再生状态和再生启用信号中的至少一个而产生所述第一后喷射信号。
9.如权利要求8所述的控制模块，进一步包括基于排气温度信号和排气压力信号中的至少一个而产生所述再生启用信号的启用模块。
10.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述第二后喷射模块调节所述第一后喷射信号，以便将所述排气温度维持在预定温度下。
11.如权利要求1所述的控制模块，其中，所述校正模块在所述排气系统的再生被启用时产生所述校正信号。
12.一种用于车辆的系统，该系统包括如权利要求5所述的控制模块，并且进一步包括产生发动机速度信号的发动机速度传感器，
其中，所述发动机速度是基于所述发动机速度信号确定的。
13.一种用于车辆的系统，该系统包括如权利要求1所述的控制模块，并且进一步包括产生传感器信号的海拔传感器、环境温度传感器、和车速传感器，其中，所述校正模块基于所述传感器信号产生所述校正信号。
14.一种用于车辆的系统，该系统包括如权利要求1所述的控制模块，并且进一步包括基于所述第二后喷射信号将燃料喷射至发动机气缸内的燃料喷射系统。
15.一种用于车辆的控制模块，包括：
校正模块，其基于接收到的环境信号产生校正信号，所述接收到的环境信号包括海拔值、环境温度、以及与经过车辆排气系统的外部区域的空气流量相对应的空气流量值中的至少一个；
第一后喷射模块，其基于排气温度信号产生第一后喷射信号；以及
第二后喷射模块，其基于所述校正信号和所述第一后喷射信号而产生第二后喷射信号。
16.如权利要求15所述的控制模块，其中，所述第二后喷射模块产生所述第二后喷射信号，以便在所述排气系统的再生期间将所述排气系统的排气温度维持在预定的温度范围内。
17.一种用于车辆的系统，该系统包括如权利要求15所述的控制模块，并且进一步包括基于所述第二后喷射信号将燃料喷射至发动机气缸内的燃料喷射系统。
18.一种再生车辆排气系统的方法，包括：
基于所述排气系统的颗粒过滤器的再生状态而产生再生启用信号；
基于所述再生启用信号产生环境信号，其中，所述环境信号包括海拔值、环境温度、以及与经过所述排气系统的外部区域的空气流量相对应的空气流量值中的至少一个；
基于所述环境信号产生校正信号；以及
基于所述校正信号接收和调节第一后喷射信号。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述第一后喷射信号是基于排气温度信号产生的。
20.如权利要求18所述的方法，进一步包括：
基于对所述第一后喷射信号的调节而产生第二后喷射信号；以及
基于所述第二后喷射信号而产生所述第一后喷射信号。
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