CN102052129B - 排气氧浓度的控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及排气氧浓度的控制系统和方法。具体地，提供了一种发动机控制系统，该系统包括氧比较模块和再生控制模块。氧比较模块将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较。再生控制模块启动颗粒过滤器的再生，并且基于氧比较结果，以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和发动机速度中的至少一个来控制再生。

Description

排气氧浓度的控制系统和方法
技术领域
本发明涉及车辆排气系统，更具体地说，涉及一种用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的系统和方法。
背景技术
本文所提供的背景技术说明是用于从总体上呈现本发明背景的目的。发明人的一部分工作在背景技术部分中被描述，这部分内容以及在提交申请时该描述中不另构成现有技术的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
在燃烧期间，空气/燃料混合物被输送至发动机汽缸中并被点燃。该燃烧对汽缸中的活塞施力，以带动曲轴旋转并产生驱动转矩。燃烧完成后，活塞迫使汽缸中的废气进入到排气系统中。发动机(诸如柴油发动机和压燃式发动机)会产生颗粒物(PM)，而排气系统的PM过滤器则把该颗粒物从排气中过滤掉并加以收集。
随着时间的推移，PM过滤器中的PM量会增加。当PM的量大于预定量时，可以在所谓的“再生”过程期间燃烧PM。再生可以包括加热PM过滤器至PM燃烧温度以点燃PM。仅仅是举例，发动机控制模块可以调节发动机工作参数(诸如燃料或者空气)来增加加热PM过滤器的排气温度。
发明内容
一种发动机控制系统，该系统包括氧比较模块和再生控制模块。氧比较模块将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较。再生控制模块启动颗粒过滤器的再生，并基于该氧比较结果以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和发动机速度中的至少一个来控制再生。
在其他特征中，再生控制模块在再生期间控制发动机的空气流量以便调节氧浓度。若氧浓度大于氧阈值并且颗粒过滤器负载大于过滤器负载阈值，则再生控制模块通过降低氧浓度来控制再生。若氧浓度大于氧阈值并且颗粒过滤器温度在启动再生的预定时间内增加了预定量，则再生控制模块通过降低氧浓度来控制再生。若氧浓度大于氧阈值并且发动机速度小于或等于速度阈值，则再生控制模块通过降低氧浓度来控制再生。若氧浓度小于氧阈值，则再生控制模块通过增加氧浓度来控制再生。
在进一步的其他特征中，再生控制模块在再生期间通过控制发动机的排气再循环的量来调节氧浓度。再生控制模块在再生期间通过控制发动机的歧管压力来调节氧浓度。再生控制模块通过调节节气门、排气再循环阀、和涡轮增压器中的至少一个来控制再生。氧比较模块基于来自气体传感器的信号测量氧浓度，所述气体传感器选自包括氧传感器、NOx传感器、和含氧感知器(lambda sensor)的气体传感器的组。
一种方法，包括：将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较；启动颗粒过滤器的再生；以及，基于氧比较结果，以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和发动机速度中的至少一个来控制颗粒过滤器的再生。
在其他特征中，该方法还包括：在再生期间通过控制发动机的空气流量来调节氧浓度。在进一步的其他特征中，该方法还包括：若氧浓度大于氧阈值并且颗粒过滤器负载大于过滤器负载阈值，则降低氧浓度。在进一步的其他特征中，该方法还包括：在启动再生的预定时间内，若氧浓度大于氧阈值并且颗粒过滤器温度增加了预定量，则降低氧浓度。
在进一步的其他特征中，该方法还包括：当氧浓度大于氧阈值并且发动机速度小于或等于速度阈值时，降低氧浓度。在进一步的其他特征中，该方法还包括：当氧浓度小于氧阈值时，增加氧浓度。
在进一步的其他特征中，该方法还包括：在再生期间控制发动机的排气再循环的量以便调节氧浓度。在进一步的其他特征中，该方法还包括：在再生期间控制发动机的歧管压力以便调节氧浓度。在进一步的其他特征中，该方法还包括：通过调节节气门、排气再循环阀和涡轮增压器中的至少一个来控制再生。
在进一步的其他特征中，该方法还包括：基于来自气体传感器的信号测量氧浓度，所述气体传感器选自包括氧传感器、NOx传感器和含氧感知器的气体传感器的组。
本发明还包括以下方案：
方案1.一种发动机控制系统，包括：
氧比较模块，其将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较；以及
再生控制模块，其启动颗粒过滤器的再生，并且基于所述氧比较结果，以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和所述发动机的速度中的至少一个来控制再生。
方案2.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，在再生期间，所述再生控制模块控制所述发动机的空气流量，以便调节所述氧浓度。
方案3.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述颗粒过滤器负载大于过滤器负载阈值时，所述再生控制模块通过降低所述氧浓度来控制再生。
方案4.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，在启动再生的预定时间内，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述颗粒过滤器温度提高了预定量时，所述再生控制模块通过降低所述氧浓度来控制再生。
方案5.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述发动机的速度小于或等于速度阈值时，所述再生控制模块通过降低所述氧浓度来控制再生。
方案6.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，当所述氧浓度小于所述氧阈值时，所述再生控制模块通过增加所述氧浓度来控制再生。
方案7.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述再生控制模块在再生期间控制所述发动机的排气再循环的量，以便调节所述氧浓度。
方案8.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述再生控制模块在再生期间控制所述发动机的歧管压力，以便调节所述氧浓度。
方案9.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述再生控制模块通过调节节气门、排气再循环阀、和涡轮增压器中的至少一个来控制再生。
方案10.如方案1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述氧比较模块基于来自气体传感器的信号测量所述氧浓度，所述气体传感器选自包括氧传感器、NOx传感器和含氧感知器的气体传感器的组。
方案11.一种方法，包括：
将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较；
启动颗粒过滤器的再生；以及
基于所述氧比较结果，以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和所述发动机的速度中的至少一个来控制所述颗粒过滤器的再生。
方案12.如方案11所述的方法，还包括：在再生期间控制所述发动机的空气流量，以便调节所述氧浓度。
方案13.如方案11所述的方法，还包括：当所述氧浓度大于所述氧阈值且所述颗粒过滤器负载大于过滤器负载阈值时，降低所述氧浓度。
方案14.如方案11所述的方法，还包括：在启动再生的预定时间内，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述颗粒过滤器温度增加了预定量时，降低所述氧浓度。
方案15.如方案11所述的方法，还包括：当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述发动机的速度小于或等于速度阈值时，降低所述氧浓度。
方案16.如方案11所述的方法，还包括：当所述氧浓度小于所述氧阈值时，增加所述氧浓度。
方案17.如方案11所述的方法，还包括：在再生期间控制所述发动机的排气再循环的量，以便调节所述氧浓度。
方案18.如方案11所述的方法，还包括：在再生期间控制所述发动机的歧管压力，以便调节所述氧浓度。
方案19.如方案11所述的方法，还包括：通过调节节气门、排气再循环阀和涡轮增压器中的至少一个来控制再生。
方案20.如方案11所述的方法，还包括：基于来自气体传感器的信号测量所述氧浓度，所述气体传感器选自包括氧传感器、NOx传感器和含氧感知器的气体传感器的组。
从下文所提供的详细描述中，本发明的其他适用范围将会是显而易见的。应当理解的是，详细描述和具体实例仅仅是为了说明的目的，而不是意图限制本发明的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将会更充分地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明原理的发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明原理的示例性发动机控制模块的功能框图；以及
图3是描述了在发动机控制模块中被执行的示例性步骤的流程图。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，而绝不意图限制本发明、其应用、或者用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记来指示相似的元件。本文中使用的短语“A、B、和C中的至少一个”应当被理解成是使用了非排他性逻辑“或”来表示的逻辑(A或B或C)。应当理解的是，在不改变本发明原理的情况下，方法中的步骤可以按不同的顺序来执行。
本文中使用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适部件。
在再生期间，PM与存在于排气中的氧气发生燃烧并产生热量。再生的完成可以取决于PM燃烧的效率。该效率可以取决于排气的氧浓度。此外，PM过滤器易于遭受由于PM燃烧产生的热量所造成的热损伤。PM燃烧产生的热量还可以取决于排气的氧浓度。
若氧浓度小于第一氧浓度阈值，则PM可能不燃烧或者可能低效率地燃烧。低效率的PM燃烧会延迟再生的完成，或者可能导致PM过滤器的不完全再生。由低效率的PM燃烧所产生的热量会小于高效率的PM燃烧所产生的热量。若氧浓度大于或等于第一氧阈值，则PM可以高效率地燃烧。高效率的PM燃烧所产生的热量多于低效率的PM燃烧所产生的热量。当车辆被驱动并且再生开始时，一部分由PM燃烧所产生的热量可以被流经PM过滤器的排气吸收。PM过滤器温度可以稳定至再生温度。
当车辆在满负载的PM过滤器再生开始后的一定时段内转变至空转状态时，PM过滤器温度可能会不稳定。可以通过减少给发动机的燃料供应来降低发动机速度至空转速度。燃料供应的减少可以导致排气的氧浓度增加。氧浓度的增加可以增加PM燃烧效率并产生更多的热量。此外，由于发动机速度的降低，所以更少的排气流经PM过滤器，因此更少的热量被排气吸收。在向空转状态转变期间，若氧浓度大于第二氧浓度阈值，则PM过滤器温度会增加并导致对PM过滤器的热损伤。
本发明的氧浓度控制系统和方法通过在再生期间调节发动机的空气流量以便调节排气的氧浓度，从而控制再生。该控制系统和方法基于氧浓度以及发动机速度、颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和再生开始后的时段中的至少一个来控制PM过滤器的再生。该控制系统和方法通过在再生期间调节空气流量来促进高效率的PM燃烧，同时保护PM过滤器免受由于向空转状态转变所造成的热损伤。
控制空气流量可以包括控制进入汽缸中的空气的量。控制空气流量可以包括在空气进入汽缸之前控制与空气混合的排气的量。可以通过控制进气节气门、涡轮增压器和/或排气再循环阀来控制空气流量。通过控制进入汽缸中的空气，可以调节排气的氧浓度。
现在参见图1，图中示出了示例性的发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，该发动机基于驾驶员输入模块104而燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动转矩。空气经节气门112被吸入进气歧管110。仅仅是举例，节气门112可以包括具有可旋转的叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，节气门致动器模块116通过调节节气门112的开度来控制吸入进气歧管110的空气的量。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的汽缸中。虽然发动机102可以包括多个汽缸，但为了说明的目的而仅示出了单个代表性的汽缸118。仅仅是举例，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。来自进气歧管110的空气经进气门122被吸入汽缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，燃料致动器模块124通过调节燃料供应来获得期望的发动机转矩。
汽缸118中的活塞(未图示)压缩空气，并且燃料致动器模块124喷射燃料。空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动旋转的曲轴(未图示)。然后活塞开始再次向上运动并驱赶燃烧的副产物经过排气门130排出。燃烧的副产物经由排气系统134从车辆中排出。
进气凸轮轴140可以控制进气门122，同时排气凸轮轴142可以控制排气门130。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴可以控制每个汽缸的多个进气门和/或可以控制多排汽缸的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可以控制每个汽缸的多个排气门和/或可以控制多排汽缸的排气门。
发动机系统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，该涡轮增压器包括由流经排气系统134的热排气提供动力的热涡轮160-1。涡轮增压器160还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机压缩通向节气门112的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的增压器可以压缩来自节气门112的空气并把被压缩的空气输送至进气歧管110。
废气门162可以允许排气绕过涡轮增压器160，由此降低涡轮增压器160的增压(进气压缩的量)。涡轮增压器160在涡轮160-1中可以包括可变叶片几何(variable vane geometry)，从而类似地调节增压。ECM 114经由增压致动器模块164而控制涡轮增压器160。增压致动器模块164可以通过控制废气门162的位置和/或可变叶片几何来调节涡轮增压器160的增压。在各种实施方式中，增压致动器模块164可以控制多个涡轮增压器。
中冷器(未图示)可以耗散掉部分的因压缩空气充量而产生的热量。由于空气与排气系统134邻近，故压缩的空气充量还可能吸收热量。尽管为了说明的目的在图中被示出是分离的，但涡轮160-1与压缩机160-2经常是彼此相互附接，从而将进气置于非常接近热排气的位置。
发动机系统100可以包括排气再循环(EGR)阀170，该阀可选择性地将排气重新引导回到进气歧管110。EGR阀170可以位于涡轮增压器160的上游。EGR致动器模块172可以控制EGR阀170。排气可以用来替换汽缸中的空气。排气可以不与燃料发生燃烧并且可以含有比空气中的氧气更少的氧气。排气可以是经冷却的或未经冷却的排气。
排气系统134可以包括排气后处理系统，诸如尿素喷射装置和/或催化转化器(未图示)。排气系统134可以包括从排气中去除颗粒物的颗粒物(PM)过滤器174。可以选择性地对PM过滤器174进行再生以氧化颗粒物。ECM 114可以通过调节排气温度以增加PM过滤器的温度来启动再生。仅仅是举例，氧化催化剂(OC)175可以用于在排气进入PM过滤器174之前增加排气温度。燃料可以在氧化催化剂175中燃烧以增加排气温度。排气温度的增加可增加PM过滤器温度。
气体传感器176可以测量排气中的氧浓度。气体传感器176可以是NOx传感器、氧传感器、含氧感知器、或者可以用于确定氧浓度的其他传感器。在排气中的氧浓度与在汽缸中燃烧的空气/燃料混合物相对应。温度传感器178可以测量PM过滤器温度。其他温度传感器(未图示)可以测量各种排气温度和排气系统温度。ECM 114还可以产生用于各种温度的温度模型。
发动机系统100可以利用RPM传感器180以每分钟转数(RPM)为单位来测量曲轴的速度。发动机冷却剂温度(ECT)传感器182可以测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以位于发动机102内，或者位于冷却剂所循环到的其他位置处，例如散热器(未图示)。
歧管绝对压力(MAP)传感器184可以测量进气歧管110内的压力。在各种的实施方式中，ECM 114可以确定或测量发动机真空度，该发动机真空度是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。质量空气流(MAF)传感器186可以测量流入进气歧管110中的空气的质量流量。在各种实施方式中，MAF传感器186可以位于还包括了节气门112的外壳内。ECM 114可以基于MAF信号和/或MAP信号来计算发动机负载。
节气门致动器模块116可以利用一个或多个节气门位置传感器(TPS)190来监测节气门112的位置。进气温度(IAT)传感器192可以测量被吸入发动机102中的空气的环境温度。ECM 114可以使用来自传感器的信号做出关于发动机系统100的控制决策。
改变发动机参数的各系统可以被称为致动器，致动器接收致动器值。例如，节气门致动器模块116可以被称为致动器，而节气门开口面积可以被称为致动器值。在图1的实例中，节气门致动器模块116通过调节节气门112的叶片角度来获得节气门开口面积。
类似地，燃料致动器模块124可以被称为致动器，而相应的致动器值可以是喷射入汽缸118中的燃料的量。其他致动器可以包括增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器而言，致动器值可以分别对应于增压压力和EGR阀开口面积。ECM 114可以控制致动器值，以便生成来自发动机102的期望转矩、对PM过滤器174进行再生、以及控制排气中的氧浓度。
ECM 114可以基于PM过滤器负载值来使PM过滤器174进行再生。PM过滤器负载值可以是PM过滤器174中的PM的估计量。ECM 114可以基于MAF和给发动机102的燃料供应来估计PM过滤器负载值。当PM过滤器负载值大于再生负载时，ECM 114可以启动再生。ECM 114还可以基于发动机开启计时器、车辆行驶距离或者燃料消耗量来启动再生。可以通过调节质量空气流量和/或给发动机102的燃料供应来使PM过滤器的温度提高至PM燃烧温度，从而使再生开始。当PM过滤器的温度大于或等于PM燃烧温度并且在排气中有充分高的氧浓度时，颗粒物燃烧可以开始。
在再生期间，PM燃烧的效率可以取决于排气的氧浓度。仅仅是举例，当氧浓度大于或等于第一氧浓度阈值时，PM会继续高效率地燃烧。当氧浓度小于第一氧浓度阈值时，PM可能不继续燃烧或者可能低效率地燃烧。低效率的PM燃烧会延迟再生的完成，或者会导致PM过滤器174的不完全再生。
PM燃烧还产生了可以进一步增加PM过滤器温度的额外的热量。当车辆在运动和/或发动机102不在空转状态下工作时，排气和包围PM过滤器174的环境空气可以在再生期间吸收一部分热量并且使PM过滤器温度稳定。空转状态可以包括：相对于车辆运动时而言，燃料供应的减少、排气流量的减小、发动机速度的降低和车辆速度的降低。
发动机102可以在再生期间转变到空转状态。当给发动机102的燃料供应减少至空转燃料供应水平时，氧浓度可以增加。氧浓度的增加可以增加PM燃烧效率。随着燃烧效率增加，PM过滤器温度会增加。当发动机速度降低至空转发动机速度时，排气流量会减小。空转发动机速度可以小于速度阈值。减小的排气流量可以从PM燃烧中吸收较少的热量。由于排气流量的减小，故PM过滤器的温度可以进一步增加。此外，车辆速度可以降低，从而导致对在PM过滤器174周围流动的环境空气的传热的降低。
当PM过滤器174满载以PM并且发生了向空转状态的转变时，氧浓度可以大于或等于第二氧浓度阈值。在再生开始后的一定时段内，PM过滤器温度可以增加以大于预定的量。PM过滤器温度可以继续增加至引起PM过滤器174损伤的PM过滤器温度。
在再生期间，ECM 114可以通过调节氧浓度来维持高效率的PM燃烧并且防止对PM过滤器174的损伤。在再生期间，ECM 114可以控制发动机102的空气流量来调节氧浓度。控制空气流量可以包括控制进入汽缸118中的空气的量。控制空气流量可以包括在空气进入汽缸118之前控制与空气混合的排气的量。可以通过控制进气节气门112、涡轮增压器160和/或EGR阀170来控制空气流量。通过控制进入汽缸118中的空气，可以调节排气的氧浓度。
现在参见图2，图中示出了根据本发明原理提供的示例性ECM 114的功能框图。ECM 114可以包括再生控制模块202。再生控制模块202可以基于PM过滤器负载和PM过滤器温度来启动PM过滤器174的再生。过滤器负载确定模块204可以基于MAF信号和/或其他发动机状况来确定PM过滤器负载。仅仅是举例，当PM过滤器负载大于或等于再生负载时，再生控制模块202可以开始PM过滤器174的再生。当再生开始时，再生控制模块202可以把初始的PM过滤器温度存储在存储器中。温度确定模块206可以基于温度传感器178和/或排气温度模型来确定PM过滤器温度。
在再生期间，氧比较模块208可以将排气的氧浓度与氧阈值进行比较。氧阈值可以是多个氧阈值中的一个。仅仅是举例，氧阈值可以是第一阈值和第二阈值中的一个。
在再生期间，除了PM过滤器负载和PM过滤器温度以外，再生控制模块202还可以监测各种发动机和车辆运行状态。仅仅是举例，再生控制模块202可以通过监测发动机速度和车辆速度来确定车辆是否在空转状态下运行。再生控制模块202可以基于所述氧比较结果以及发动机速度、车辆速度、PM过滤器负载和过滤器温度中的至少一个来控制PM过滤器174的再生。再生控制模块202可以通过产生空气流量调节信号来控制PM过滤器174的再生。
空气控制模块210可以接收空气流量调节信号并且控制发动机102的空气流量。仅仅是举例，在第一模式期间，在再生期间当氧浓度小于第一阈值时，空气控制模块212可以通过控制空气流量来增加氧浓度。当氧浓度大于第二阈值时，空气控制模块212可以通过控制空气流量来减小氧浓度。
控制空气流量可以包括通过控制节气门致动器模块116来调节进入汽缸中的空气的量。控制空气流量可以包括通过控制增压致动器模块164来调节增压压力的量。控制空气流量可以包括通过控制EGR致动器模块172来调节与空气混合的排气的量。在再生期间，通过控制进入汽缸118中的空气流量，可以调节排气的氧浓度。
现在参见图3，流程图300描述了根据本发明原理的发动机控制系统的示例性步骤。在步骤302，控制方法激活再生并且确定初始PM过滤器温度和初始PM过滤器负载。
在步骤304，控制方法确定初始PM过滤器负载是否大于或等于负载阈值。仅仅是举例，负载阈值可以对应于满载的PM过滤器174。若PM过滤器负载大于或等于负载阈值，则控制方法继续至步骤306，否则控制方法进行到步骤308。在步骤308，控制将氧浓度与第一阈值进行比较。若氧浓度大于或等于第一阈值，则控制方法返回至步骤302，否则控制方法在步骤310中通过调节空气流量来增加氧浓度。增加氧浓度可增加PM燃烧的效率并且促进PM过滤器174的完全再生。
在步骤306，控制方法确定发动机速度是否小于或等于速度阈值。仅仅是举例，速度阈值可以与空转发动机状态相对应。若发动机速度小于或等于速度阈值，则控制方法继续至步骤312，否则控制方法进行到步骤308。
在步骤312，控制方法确定PM过滤器温度。在步骤314，当再生开始时，控制方法确定PM过滤器温度与初始PM过滤器温度之间的差值。在步骤316，控制方法把该差值与预定的温升(exotherm)进行比较。预定的温升可以是与PM过滤器174的热损伤相对应的温度差。若温度差大于或等于预定的温升，则控制方法继续至步骤318，否则控制方法进行到步骤308。
在步骤318，控制方法确定在启动再生后的预定时间内是否发生了温度提高。仅仅是举例，当再生开始时控制方法可以存储第一时间，并且当温度差大于或等于预定的温升时控制方法可以存储第二时间。当在预定的时间内温度差大于或等于预定的温升时，控制方法继续至步骤320，否则控制方法进行到步骤308。
在步骤320，控制方法将氧浓度与第二阈值进行比较。第二阈值可以等于第一阈值或者不同于第一阈值。若氧浓度小于或等于第二阈值，则控制方法返回至步骤302，否则控制方法在步骤322中通过调节空气流量来降低氧浓度。降低氧浓度会减小PM燃烧的效率并且降低PM过滤器温度。降低PM过滤器的温度可保护PM过滤器174免受由于热应力所造成的损伤。
本发明的广泛教导可用多种形式来实施。因此，虽然本发明包括了具体的实例，但是本发明的真实范围不应限制于此，因为在研究附图、说明书、和所附权利要求之后，其他修改对于本领域技术人员来说将会是显而易见的。

Claims (18)

1.一种发动机控制系统，包括：
氧比较模块，其将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较；
再生控制模块，其启动颗粒过滤器的再生，并且基于所述氧比较结果，以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和所述发动机的速度中的至少一个来控制再生；以及
其中，在启动再生的预定时间内，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述颗粒过滤器温度提高了预定量时，所述再生控制模块通过降低所述氧浓度来控制再生。
2.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，在再生期间，所述再生控制模块控制所述发动机的空气流量，以便调节所述氧浓度。
3.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述颗粒过滤器负载大于过滤器负载阈值时，所述再生控制模块通过降低所述氧浓度来控制再生。
4.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述发动机的速度小于或等于速度阈值时，所述再生控制模块通过降低所述氧浓度来控制再生。
5.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，当所述氧浓度小于所述氧阈值时，所述再生控制模块通过增加所述氧浓度来控制再生。
6.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述再生控制模块在再生期间控制所述发动机的排气再循环的量，以便调节所述氧浓度。
7.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述再生控制模块在再生期间控制所述发动机的歧管压力，以便调节所述氧浓度。
8.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述再生控制模块通过调节节气门、排气再循环阀、和涡轮增压器中的至少一个来控制再生。
9.如权利要求1所述的发动机控制系统，其特征在于，所述氧比较模块基于来自气体传感器的信号测量所述氧浓度，所述气体传感器选自包括氧传感器、NOx传感器和含氧感知器的气体传感器的组。
10.一种用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，包括：
将发动机排气的氧浓度与氧阈值进行比较；
启动颗粒过滤器的再生；
基于所述氧比较结果，以及颗粒过滤器负载、颗粒过滤器温度和所述发动机的速度中的至少一个来控制所述颗粒过滤器的再生；以及
在启动再生的预定时间内，当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述颗粒过滤器温度增加了预定量时，降低所述氧浓度。
11.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：在再生期间控制所述发动机的空气流量，以便调节所述氧浓度。
12.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：当所述氧浓度大于所述氧阈值且所述颗粒过滤器负载大于过滤器负载阈值时，降低所述氧浓度。
13.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：当所述氧浓度大于所述氧阈值并且所述发动机的速度小于或等于速度阈值时，降低所述氧浓度。
14.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：当所述氧浓度小于所述氧阈值时，增加所述氧浓度。
15.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：在再生期间控制所述发动机的排气再循环的量，以便调节所述氧浓度。
16.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：在再生期间控制所述发动机的歧管压力，以便调节所述氧浓度。
17.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：通过调节节气门、排气再循环阀和涡轮增压器中的至少一个来控制再生。
18.如权利要求10所述的用于在颗粒物过滤器的再生期间控制排气氧浓度的方法，还包括：基于来自气体传感器的信号测量所述氧浓度，所述气体传感器选自包括氧传感器、NOx传感器和含氧感知器的气体传感器的组。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8484956B2 (en) * 2010-02-12 2013-07-16 Woodward, Inc. Diesel particulate filter regeneration control using a wide band oxygen sensor
US8424290B2 (en) * 2010-02-26 2013-04-23 GM Global Technology Operations LLC Method and system for controlling an engine during diesel particulate filter regeneration at idle conditions
US9010094B2 (en) 2012-03-05 2015-04-21 Caterpillar Inc. Engine control system and method for initiating a diesel particulate filter regeneration
US8839602B2 (en) * 2012-04-10 2014-09-23 GM Global Technology Operations LLC Non-methane hydrocarbon conversion efficiency diagnostic for a diesel after-treatment system
FR2991723B1 (fr) * 2012-06-07 2016-07-22 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de limitation de teneur en oxygene dans les gaz d'echappement d'un moteur a combustion de vehicule automobile
US9422878B2 (en) * 2014-04-14 2016-08-23 Ford Global Technologies, Llc EGR operation method and system for increased drivability
KR101575513B1 (ko) * 2014-08-04 2015-12-08 현대자동차주식회사 Dpf 필터의 내구성 향상을 위한 재생 유지방법 및 그 제어 시스템.
GB2535806B (en) * 2015-02-27 2020-07-08 Gm Global Tech Operations Llc Method of operating an aftertreatment system of an internal combustion engine
GB2541199A (en) * 2015-08-11 2017-02-15 Ford Global Tech Llc A method of protecting a diesel particulate filter from overheating
ES2828028T3 (es) * 2015-09-29 2021-05-25 Carrier Corp Sistema de refrigeración de transporte que comprende una unidad de refrigeración y un motor diésel
CN106014625A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 魏伯卿 径向移动变缸发动机蜗轮增压调节装置
CN106014628A (zh) * 2016-07-12 2016-10-12 魏伯卿 径向移动变缸发动机齿控伸缩蜗轮增压调节装置
FR3071274B1 (fr) * 2017-09-19 2020-08-21 Psa Automobiles Sa Procede de pilotage d'un moteur thermique
CN111878195B (zh) * 2020-07-30 2021-07-13 浙江吉利新能源商用车集团有限公司 一种用于增程式车辆的颗粒捕集器再生方法及系统
CN112761759B (zh) * 2021-02-01 2022-03-15 联合汽车电子有限公司 一种基于温度模型控制汽油机颗粒捕集器断油再生的方法
CN117108409B (zh) * 2023-10-16 2024-02-20 潍柴动力股份有限公司 发动机的补氧方法、装置、电子设备和存储介质

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6179814A (ja) * 1984-09-27 1986-04-23 Toyota Motor Corp デイ−ゼルエンジンの微粒子排気処理装置
JP3622624B2 (ja) * 2000-03-13 2005-02-23 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP3812362B2 (ja) 2001-04-19 2006-08-23 日産自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US20040194450A1 (en) * 2001-07-26 2004-10-07 Tamon Tanaka Exhaust emission control device
US7137246B2 (en) * 2002-04-24 2006-11-21 Ford Global Technologies, Llc Control for diesel engine with particulate filter
US6988361B2 (en) * 2003-10-27 2006-01-24 Ford Global Technologies, Llc Method and system for controlling simultaneous diesel particulate filter regeneration and lean NOx trap desulfation
US7275365B2 (en) * 2004-11-05 2007-10-02 Southwest Research Institute Method for controlling temperature in a diesel particulate filter during regeneration
US7587892B2 (en) * 2005-12-13 2009-09-15 Cummins Ip, Inc Apparatus, system, and method for adapting a filter regeneration profile
US8539759B2 (en) * 2006-09-13 2013-09-24 GM Global Technology Operations LLC Regeneration control system for a particulate filter
US7631492B2 (en) * 2006-12-20 2009-12-15 Suresh Arvind S System and method for inhibiting uncontrolled regeneration of a particulate filter for an internal combustion engine
WO2009087819A1 (ja) * 2008-01-08 2009-07-16 Honda Motor Co., Ltd. 内燃機関の排気浄化装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JP昭61-79814A 1986.04.23
JP特开2001-254616A 2001.09.21

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Publication number Publication date
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