CN102140951A - 管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器再生的方法 - Google Patents

管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器再生的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，所述发动机具有进气管线和排气管线且被构造为后喷射或后期喷射一些量的燃料至燃烧室内用于升高发动机排气的温度，该发动机在所述排气管线中包括柴油微粒过滤器(DPF)，该方法包括下面步骤：识别发动机系统的故障状况，且在该故障状况不是严重的情况下，测量进气充气，且在该进气充气可接受的情况下，执行用于所述柴油微粒过滤器(DPF)的再生处理。

Description

管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器再生的方法
技术领域
本发明公开涉及一种用于管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法。
背景技术
为了满足严格的排放法规，柴油发动机通常装备有柴油微粒过滤器(DPF)。这是一种后处理装置，位于排气管线中，其能捕捉微粒物质，例如由燃烧产生的烟灰(soot)。
根据排气管线/系统的架构，即紧密连接(close-coupled)的DPF(CC)，或安装于地板下的DPF(UF)，对于DPF可能有不同的位置。
传动系发动机管理系统(ECU)通常包括DPF专用控制策略以执行下面的任务，即：
-确定DPF填充水平，
-一旦特定的填充水平已被检测到，执行自动程序以排空DPF，该后一程序是所谓的DPF再生处理。
DPF再生处理在正常驾驶操作过程中执行，不需要维修或保养介入。
DPF再生处理是烟灰的受控制的燃烧，发生在DPF内部，通过流过DPF的排气的温度增加而点燃。
例如，在所有可能的驾驶条件，即城市驾驶，高速驾驶等等驾驶条件下，该温度增加至630℃，保持一定的时间(通常是10分钟)。
排气温度增加通过专门的燃烧模式获得，由此，主要的燃料系统和空气系统控制被涉及，借助其，在再生过程中，，系统得到因燃料在燃烧室中燃烧而导致的第一温度增加，以及因排气管线中的催化剂中的燃料氧化而导致的第二温度增加。
对于DPF再生处理专用燃烧模式，传统的喷射模式(燃料系统)和空气系统促动规则(EGR，节流阀，涡轮增压)被改变以支持再生处理自身。
为了得到第一温度增加，专用燃烧模式执行所谓的后喷射，其是延迟燃料喷射，即一种发生在上止点(TDC)之后的喷射；该额外的燃料喷射在燃烧室中燃烧。
为了得到第二温度增加，专用燃烧模式执行至少一个所谓的后期喷射(post-injection)(通常多于一个)，其也是延迟燃料喷射，特别的，是发生在后喷射之后。该额外的燃料喷射不在燃烧室中燃烧，但是到达排气管线中DPF上游侧的柴油氧化催化器(DOC)，在那里其氧化释放温度。
随着专用燃料喷射管理，专用进气管理也扮演了关键角色：各参数，例如：排气再循环(EGR)，节流阀位置，涡轮控制，漩涡控制等等根据发动机状况进行管理以提供必要的空气充气以支持DPF再生(RGN)专用燃烧模式。特别地，燃烧室中及排气管中的必要氧气含量均被提供。
目前的用于再生处理的策略能获得用于排气的必须的目标温度以在多数驾驶条件下再生DPF，该驾驶条件通常根据发动机燃料供应或制动平均有效压力(BMEP)、发动机速度、和车辆速度来辨识。
目前的产品系统(主要是Euro 4系统)允许DPF再生，只要系统中不存在错误故障，也就是说总是在最佳的状况下执行该程序。
现场问题揭露了本方法与因将执行的排放立法而具有DPF的强制车辆装备相结合造成了几个用于DPF的被迫再生的不必要的维修介入，许多消费者因“走回家的故障”而抱怨。
这些问题的主要原因之一是任何发动机的故障状况下DPF再生的禁止导致DPF堵塞从而产生了过早的维修介入，DPF堵塞甚至能导致发动机性能受到限制。
发明内容
披露的本实施例的目的在于提出一种情况，其适于允许安全的DPF再生。另一个目的在于提供用于操作柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，其不使用复杂的装备并利用车辆的电子控制单元(ECU)的计算能力。
本发明的又一个目的在于通过简单，合理且便宜的解决方法达到这些目的。
这些目的通过具有本发明主要方面的特征的方法，发动机，计算机程序及计算机程序产品和电磁信号获得。
本发明的其它方面描述了优选的和/或特别有利的方面。
本发明的实施例提供了一种用于管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，所述发动机具有进气和排气管线且被构造为后喷射或后期喷射一些量的燃料至燃烧室内用于升高发动机排气的温度，该发动机在所述排气管线中包括柴油微粒过滤器(DPF)，该方法包括下面步骤：
识别发动机系统的故障状况，且在该故障状况不是严重的情况下，
-测量进气充气(intake air charge)，且在该进气充气可接受的情况下，
-执行用于所述柴油微粒过滤器(DPF)的再生处理。
该实施例具有在发动机系统非严重故障状况下也可执行DPF再生处理的优点。
另一实施例包括一种操作柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，其中，所述进气充气的测量被执行以测量进气流动速度及进气压力以确定这些参数是否在可接受的范围内以开始所述再生处理。
该实施例具有在非严重故障状况下及仅当发动机系统在可接受的条件下工作时执行再生处理的优点。
又一实施例包括用于执行柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的方法，其中进气充气的所述可接受范围作为发动机工作点(working point)的函数而被确定。
该实施例具有在非延展故障状况下且仅当发动机系统在依赖于发动机工作点的可接受的条件下工作时执行再生处理的优点。
另一实施例提供用于操作柴油发动机中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，其中，所述再生处理在安全模式中被执行。
该实施例具有即使在非严重故障条件下使用安全再生策略执行再生处理的优点。
另一实施例提供一种方法，其中，所述安全模式再生处理是利用低温设定点且使用相对于该温度设定点和传统的DPF再生处理的持续时间较长的处理持续时间而被执行。
该实施例具有即使在发动机系统的非严重故障状态下也执行较安全再生处理的优点。
根据其一个方面的方法可以计算机程序的形式实现，其包括程序代码以执行方法的所有步骤，以及以计算机程序产品的形式实现，其包括用于执行该计算机程序的设置。
根据优选实施例，该计算机程序产品包括用于IC发动机的控制装置，例如发动机的ECU，该程序被储存在其中以使得控制装置以与该方法相同的方式限定一个或多个该实施例。在这种情况下，当控制装置执行计算机程序时，根据所述实施例的方法的所有步骤被执行。
根据其它方面的方法也可被以电磁信号的形式实现，所述信号被模制以承载数据位序列，其表示执行该方法所有步骤的计算机程序。
该披露内容的有一方面提供一种内燃机，特别被设置用于执行所述方法。
附图说明
通过实例，参考所附视图，现在向描述各个实施例，在附图中：
图1是示出本方法的步骤的流程图的示意图。
具体实施方式
本方法的优选实施例在这里参考图1进行描述。
用于管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，首先包括在图1的“检查故障”阶段识别发动机系统的任意故障状况的存在。
这样识别的故障状况的最频繁部分对于发动机(且具体是进气系统)不是主要的或严重的故障状况：它们当然需要维修介入但是DPF再生处理可被执行(优选地伴随着如下解释的安全设定)。以这种方式，DPF堵塞可被避免且由此避免了额外的维修介入，这意味着不需要维修时的强制DPF再生处理。
披露的实施例执行诊断检查，以正确地识别进气系统故障是否要驱动DPF再生处理，或是否其允许安全DPF再生处理。
该后一种安全DPF再生处理还可被称为具有专用安全设定的恢复再生处理。
优选地，为了安全，所述再生处理被利用低温设定点且使用相对于该温度点和传统DPF再生处理的持续时间更长的处理持续时间执行。
本方法的第二步骤，在被检测的故障状况是不严重的情况下，进气充气被测量，且在这种进气充气是可接受的情况下，用于所述柴油微粒过滤器(DPF)的再生处理被执行。
具体地，进气充气的测量被执行，其测量进气流速(MAF)和进气压力(p)以确定这些参数是否在用于启动所述再生处理的可接受范围内。
如果故障状况是严重的，不执行DPF再生。
实际上，在一些情况下，过多新鲜空气可导致DPF再生低温(没有足够的热量释放)，在其它情况下，其可表示排气中过高氧含量导致不受控制的烟灰燃烧，这导致DPF热应力。
优选地，进气流速(MAF)的确定是通过发动机的进气管线中的质量空气流量传感器进行，且进气压力(p)的确定是通过发动机的进气歧管中的压力传感器进行。
以这种方式，根据进气流速或根据进气压力，可以测量可接受的进气充气。如果进气充气是可接受的，DPF再生被允许，优选地是以恢复或安全模式。
优选地，进气充气的可接受范围不是恒定的而是被确定为发动机工作点的函数。
这意味着，依赖于发动机工作点，由本发明负荷(即扭矩、燃料供给、制动平均有效压力(BMEP))和发动机速度表示，进气充气被调整以正确地支持根据所述实施例的DPF再生燃烧模式。
哪个以及多少故障状况被用于该方法中，这依赖于系统架构和用于正确地支持DPF再生燃烧模式的特定ECU策略。
通过故障状况，其意味着故障状况可来自于整个发动机系统，特别是来自发动机进气系统。
在再生期间，当一种状况导致DPF的过度加热且由此导致热应力，这种状况被定义为是严重的。更准确地，当导致DPF的温度超过阈值时该故障状况被认为是严重的。
非严重故障的例子是与可变叶片涡轮故障联系的故障，可能是节流阀被卡在中间位置，可变旋涡促动器被卡闭，可变旋涡促动器被卡在中间位置或涡轮增压器上的任意故障。
严重故障的例子可以是EGR阀卡在打开位置或EGR阀卡在中间位置。
依赖于特定ECU策略，DPF再生设定被改变以执行恢复再生处理，以执行该再生处理：这些可以是用于再生的温度设定点和处理持续时间。
优选地，利用低温设定点并使用相对于该低温设定点和传统DPF再生处理的持续时间更长的处理持续时间，安全模式DPF再生处理被执行。
用于安全模式下的DPF自身的温度增加被以传统的方式达到，即执行后喷射和一个或多个后期喷射，其到达DPF上游的排气管线中的柴油氧化催化器(DOC)，在那里其氧化释放热量。
所述实施例具有多个重要优点和益处。
首先，获得了降低DPF阻塞可能性。
而且，“走路回家”故障的发生被减少。
而且，减少了维修介入，其意味着需要在维修处进行用于DPF阻塞的DPF强制再生。
最后，减少了由于DPF过分阻塞导致的DPF置换。
虽然在前述概要和详细说明中已经呈现了至少一个示例性实施例，应认识到还存在巨量变化。还应认识到，一个或多个示例性实施例仅是示例性的，且不以任意方式限制范围、实用性或构造。而是，前述概要和详细说明为本领域技术人员提供方便的用于实施至少一个示例性实施例的路线图，应认识到，该示例性实施例中所述的组元的功能和配置可进行各种变化，而不偏离所附权利要求及其法律等效物的范围。

Claims (8)

1.一种用于管理柴油发动机系统中的柴油微粒过滤器(DPF)的再生的方法，所述发动机具有进气管线和排气管线且被构造为后喷射或后期喷射一些量的燃料至燃烧室内用于升高发动机排气的温度，该发动机在所述排气管线中包括柴油微粒过滤器(DPF)，该方法包括下面步骤：
识别发动机系统的故障状况，且在该故障状况不是严重的情况下，
测量进气充气，且在该进气充气可接受的情况下，
执行用于所述柴油微粒过滤器(DPF)的再生处理。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过测量进气流速和进气压力以确定这些参数是否在用于启动所述再生处理的可接受的范围内，测量进气充气被执行。
3.如权利要求2所述的方法，其中，所述可接受的范围被确定为发动机工作点的函数。
4.如权利要求1所述的方法，其中，通过利用低温设定点且使用相对于该温度设定点和传统DPF再生处理的持续时间更长的处理持续时间，所述再生处理被执行。
5.一种内燃机，特别是柴油发动机，该内燃机具有相关联传感器用于测量运行参数，其特征在于，该内燃机包括配置为执行根据前述权利要求任一项所述的方法的ECU。
6.一种计算机程序，包括适于执行根据权利要求1-5任一项所述的方法的计算机代码。
7.一种计算机程序产品，包括根据权利要求6所述的计算机程序。
8.一种电磁信号，被调整为用于表示权利要求6的计算机程序的数据位序列的载体。
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