CN105264189B - 排气处理再生控制系统及其方法 - Google Patents

Abstract

一种用于控制排气颗粒过滤器的再生的系统和方法。当再生启动时，检测排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度。作为闭环非线性温度定目标方案的一部分，将该排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者设定为参考温度。将再生温度目标进行初始化并基于特征时间和该参考温度来索引出该再生温度目标。作为闭环燃料控制方案的一部分，基于排气质量流量、该参考温度、以及该再生温度目标来确定至少一个碳氢化合物定量给送值。

Description

排气处理再生控制系统及其方法

技术领域

本披露涉及用于控制排气颗粒过滤器、例如柴油颗粒过滤器(DPF)的再生的系统和方法。更具体地，本披露涉及通过使用闭环非线性温度定目标和燃料控制来管理过滤器再生的系统和方法。

背景技术

排气颗粒过滤器已经变成当今大多数车辆中、尤其在压缩点火发动机供能的车辆中的常见排放控制设备。排气颗粒过滤器、通常被称为柴油颗粒过滤器(DPF)在用来控制压缩点火式柴油发动机的排放物时典型地被安装成与车辆的排气系统处于流体连通。该排气颗粒过滤器起作用来在穿过该排气系统的排气离开该排气系统并进入环境之前从该排气中去除未燃烧的碳氢化合物或碳烟。该排气颗粒过滤器从该排气中去除的碳烟被捕获在该排气颗粒过滤器的壳体内。该碳烟随着时间累积并且必须去除。并非要求厂家维修该排气颗粒过滤器并且物理地清洁该壳体，而是研发出了排气后处理系统来升高该排气颗粒过滤器中排气的温度以使得该碳烟可以被烧掉。这些系统通常被描述为通过碳烟的烧掉和伴随的去除来提供颗粒过滤器再生。

该排气颗粒过滤器中的排气温度可以是通过将碳氢化合物燃料注入该排气系统或该排气颗粒过滤器自身中来升高的。被注入排气中的碳氢化合物燃料点燃，从而将排气的温度升高到该碳烟可以烧掉、穿过该排气颗粒过滤器、并且离开该排气系统的温度。可以使用电子控制系统来控制碳氢化合物喷射系统，该系统也可以被称为碳氢化合物定量给送器。然而，此类电子控制系统和方法或它们所执行的方案趋向于是缓慢的以便对导致颗粒过滤器较差再生的、变化的排气温度作出反应，较差再生是比必要的更长时间的并且消耗过多的碳氢化合物燃料。在排气温度超过该电子控制系统所设定的目标温度的情况下，温度过高也是正常的。这些温度过高可以致使关断该碳氢化合物定量给送，这产生大的温度过低，其特征为该颗粒过滤器催化剂的快速冷却。该快速冷却可能使得颗粒过滤器催化剂开裂并且在实现过滤器完全再生过程中导致额外的延迟，因为该排气颗粒过滤器必须再次达到指定的再生温度区。此外，电子控制系统未对其中再生由于排气温度落在所指定的再生温度区之上或之下而被中断的部分再生事件加以考虑。

发明内容

总体而言，本披露提供了一种用于通过使用闭环非线性温度定目标和燃料控制来控制排气颗粒过滤器的再生的系统和方法。

一方面，本披露提供了一种系统，该系统包括排气颗粒过滤器和与该排气颗粒过滤器处于流体连通的排气氧化催化器。碳氢化合物喷射器将一定剂量的碳氢化合物燃料供应至该排气颗粒过滤器以利于再生。再生管理模块控制该碳氢化合物喷射器并且因此控制该排气颗粒过滤器的再生。该再生管理模块接收指示出该排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度的信号。该再生管理模块将参考温度设定为该排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度中的一者。该再生管理模块还通过基于特征时间和该参考温度索引出再生温度目标来将再生温度目标进行初始化。该再生管理模块接着基于该再生温度目标来确定碳氢化合物燃料剂量。

另一方面，该系统包括产生再生触发状态信号的再生触发模块。该再生触发状态信号确认该排气颗粒过滤器的再生是否已被该系统提出要求。该系统还包括产生碳氢化合物喷射使能状态信号的碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块。该碳氢化合物喷射使能状态信号确认是否碳氢化合物定量给送可以被供应至该排气颗粒过滤器。与该再生触发模块和该碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块通信的再生管理模块接收来自该再生触发模块的再生触发状态信号和来自该碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块的该碳氢化合物喷射使能状态信号。该再生管理模块是以闭环非线性温度定目标方案和闭环燃料控制方案来编程的。

本披露还提供了一种用于控制排气颗粒过滤器的再生的方法。该方法包括：启动排气颗粒过滤器的再生；并且检测排气氧化催化器的出口温度、该排气氧化催化器的入口温度、以及该排气颗粒过滤器的出口温度。将该排气氧化催化器的入口温度、该排气氧化催化器的出口温度、以及该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者设定为参考温度。将再生温度目标进行初始化，并基于特征时间和该参考温度来索引出该再生温度目标。该方法进一步包括基于排气质量流量、该参考温度、以及该再生温度目标来确定至少一个碳氢化合物定量给送值。

相应地，在此披露的系统和方法实现了若干个优点。通过结合闭环非线性温度定目标方案和燃料控制方案，在此提供的系统和方法考虑了变化的排气温度并且对此快速作出反应。优选地，通过根据时间曲线和被设定为该排气氧化催化器的入口温度、该排气氧化催化器的出口温度、和该排气颗粒过滤器的出口温度中的一者的参考温度来索引出所述再生温度目标，该闭环控制非线性温度定目标方案就可以快速地响应排气温度的变化。这将颗粒过滤器再生时间最小化并且相应地减少该再生过程所消耗的碳氢化合物燃料的量。这种闭环非线性温度定目标还减少了碳氢化合物燃料的使用，因为该再生温度目标可以超过预定的再生区地索引出并且可以在较低的排气温度下提供再生而不使该颗粒过滤器熄火。

在此披露的系统和方法还通过将参考温度设定为该排气氧化催化器的入口温度、该排气氧化催化器的出口温度、以及该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者来减轻温度过高。这提供了防止该排气颗粒过滤器快速冷却的更一致的碳氢化合物定量给送，而这种快速冷却可能使颗粒过滤器催化剂开裂并且在实现完全过滤器再生过程中导致额外的延迟。通过确定是否发生了再生的中断，所披露的系统和方法还考虑了部分再生事件，在这些事件中再生由于排气温度落在所指定的再生温度区之上或之下而被中断。响应于检测到此类再生的中断，在此披露的系统和方法可以基于所察觉到的部分再生事件来调整下一个再生循环的时间段。

附图说明

本披露的这些和其他特征和优点将是容易了解的，因为这些优点通过参照以下详细说明、在结合附图考虑时将变得更好理解，在附图中：这些附图仅用于所选择的实施例的说明性目的而不是所有可能的实现方式、并且不旨在限制本披露的范围。

图1是发动机与排气系统的框图，该发动机与排气系统包括本披露所描述的示例性再生控制系统；

图2是该示例性再生控制系统的框图，展示了该示例性再生控制系统的模块及其相应的输入信号和输出信号；

图3A是流程图，展示了使用本披露所描述的示例性再生控制系统的示例性方法的步骤；并且

图3B是图3A的流程图的延续、并且展示了使用本披露所描述的示例性再生控制系统的示例性方法的步骤。

具体实施方式

参照附图，其中贯穿这几个视图，相同的数字指明相对应的部分，提供了用于管理排气颗粒过滤器22的再生的系统20。如图1所示，系统20总体上控制内燃发动机24的排放物。应了解的是，内燃发动机24可以采用多种不同形式，包括压缩点火发动机或火花点火发动机。排气系统26总体上连接成与内燃发动机24处于流体连通以便将排气输送离开该内燃发动机24。氧化催化器28可以被放置成与排气系统26处于流体连通以便通过从穿过排气系统26的排气中去除污染物(例如一氧化碳和氮氧化物)来提供排放物控制。应了解的是，在发动机24是压缩点火发动机(例如，柴油发动机)的情况下，氧化催化器28可以是柴油氧化催化器(DOC)。排气颗粒过滤器22也可以放置成与排气系统26处于流体连通以便通过从穿过排气系统26的排气中去除污染物(包括未燃烧的碳氢化合物，例如碳烟)来提供排放物控制。应了解的是，在发动机24是压缩点火发动机(例如，柴油发动机)的情况下，排气颗粒过滤器22可以是柴油微粒颗粒过滤器(DPF)。应了解的是，氧化催化器28和排气颗粒过滤器22的安排可以相对于与发动机24的接近度而改变。在一些安排中，氧化催化器28可以比排气颗粒过滤器22更靠近发动机24，并且在其他安排中，氧化催化器28可以比排气颗粒过滤器22更远离发动机24。并且，可以使用多个氧化催化器28和排气颗粒过滤器22。

仍然参照图1，排气颗粒过滤器22可以具有充当氧化剂的颗粒过滤器催化剂30。总体上，颗粒过滤器催化剂30是被布置在排气系统26中的固体材料，例如像还原二氧化氮或NOx排放物的涂层。碳氢化合物喷射器32可以被放置成与排气颗粒过滤器22处于流体连通。碳氢化合物喷射器32可以将碳氢化合物剂量(例如未燃烧燃料)直接注入颗粒过滤器22或与颗粒过滤器22相邻的排气系统26中。被注入颗粒过滤器22或排气系统26中的碳氢化合物剂量与颗粒过滤器催化剂30相互作用以便在再生过程中增大排气温度从而燃烧掉已经收集在排气颗粒过滤器22中的碳烟。系统20可操作来控制碳氢化合物喷射器32以及任选地发动机24的操作从而管理排气颗粒过滤器22的再生。应注意的是，在此具体地使用术语碳氢化合物，使得术语碳氢化合物总体上指代任何可燃烧介质，包括可以用于排气后处理系统中的所有燃料和投加试剂。此类燃料和投加试剂(例如包括乙醇)可以包括或可以不包括氢和碳链、但是在使用该术语时仍落入碳氢化合物的定义内。因此，将碳氢化合物剂量供应至排气系统26的碳氢化合物喷射器32不受术语碳氢化合物限制并且总体上指代将任何可燃烧介质供应至排气系统26的喷射器。

如图2所示，系统20包括用于处理应用程序输入信号的应用程序输入处理模块34。这包括从其他测量信号计算出的推导信号。该系统还包括再生触发模块36、碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38、和信号处理模块40。应用程序输入处理模块34通过将输入信号42、44、46发送至再生触发模块36、碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38、和信号处理模块40而与再生触发模块36、碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38、信号处理模块40通信。再生触发模块36和碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38是通过在彼此之间发送和接收传递信号48而彼此通信的。类似地，信号处理模块40和碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38是通过在彼此之间发送和接收传递信号48来彼此通信的。传递信号48可以是但不限于：指示触发状态、系统准备状态、系统故障、以及再生抑制的信号。

再生触发模块36至少接收来自应用程序输入处理模块34的第一输入信号42并且作出响应而产生再生触发状态信号50。举例而言，该第一输入信号42可以是但不限于：指示碳烟负载累积、德尔塔压力、背压、或多次再生之间所花时间的信号。该再生触发状态信号50确认系统20是否正要求排气颗粒过滤器22的再生。碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38至少接收来自应用程序输入处理模块34的第二输入信号44并且作出响应而产生碳氢化合物喷射使能状态信号52。碳氢化合物喷射使能状态信号52确认碳氢化合物喷射是否被使能。举例而言，该第二输入信号44可以是但不限于：指示最大和最小排气温度、燃料状态、发动机速度和负载、或排气流量的信号。

信号处理模块40至少接收来自应用程序输入处理模块34的第三输入信号46并且作出响应而产生多个运行参数信号54、56、58、60、62、64、66。举例而言，该第三输入信号46可以是但不限于：指示排气温度、排气压力、发动机速度、进气空气流量、和燃料流量的信号。因此，第三输入信号46可以是被发动机24或系统20测量和/或计算的。该多个运行参数信号54、56、58、60、62、64、66至少包括发动机百分比负载信号54、发动机RPM信号56、氧化催化器入口温度信号58、颗粒过滤器德尔塔压力信号60、排气背压信号64、颗粒过滤器催化剂平均温度信号64、以及排气体积流量信号66。发动机百分比负载信号54表示发动机24当前经受的机械负载的百分数。发动机百分比负载信号54在百分之一百的满负载与百分之零的无负载之间的范围内。应了解的是，在上坡行驶时或在加速过程中可能经历满负载条件，并且在下坡行驶时或在减速过程中可能经历无负载条件。还应了解的是，发动机百分比负载信号54可以表示为在零与一之间范围内的分数或小数。发动机RPM信号56表示所测量的发动机24的当前旋转运行速度，例如以每分钟转数为单位(RPM)。氧化催化器入口温度信号58表示进入氧化催化器28的入口的排气的温度。应了解的是，可以测量或估计氧化催化器入口温度信号58。还应了解的是，氧化催化器入口温度信号58可以被表示为多种不同的单位，包括例如摄氏度(C)或华氏度(F)。

颗粒过滤器德尔塔压力信号60表示进入排气颗粒过滤器22中的排气与从排气颗粒过滤器22中离开的排气之间的压差。应了解的是，可以测量或估计颗粒过滤器德尔塔压力信号60。还应了解的是，颗粒过滤器德尔塔压力信号60可以被表示为多种不同的单位，包括例如千帕(kPa)。排气背压信号62表示对抗或抵抗流经排气系统26的排气(包括流经氧化催化器28和排气颗粒过滤器22的排气)的压力。应了解的是，排气背压信号62可以是测量或估计的并且被表示为多种不同的单位，包括例如千帕(kPa)。

颗粒过滤器催化剂平均温度信号64表示颗粒过滤器催化剂30沿着其长度的平均温度。还应了解的是，颗粒过滤器催化剂平均温度信号64可以是测量或估计出的并且表示为多种不同的单位，包括例如摄氏度(C)或华氏度(F)。排气体积流量信号66表示前进穿过排气系统26的排气的体积流速。应了解的是，排气体积流量信号66可以是测量或估计出的并且表示为多种不同的单位，包括例如升每小时(LPH)。

该系统进一步包括与再生触发模块36、碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38、和信号处理模块40通信的再生管理模块68。更具体地，再生管理模块68接收来自再生触发模块36的再生触发状态信号50，并且再生管理模块68接收来自碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38的碳氢化合物喷射使能状态信号52。类似地，再生管理模块68接收来自信号处理模块40的发动机百分比负载信号54、发动机RPM信号56、氧化催化器入口温度信号58、颗粒过滤器德尔塔压力信号60、排气背压信号62、颗粒过滤器催化剂平均温度信号64、以及排气体积流量信号66。响应于接收到来自再生触发模块36、碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38、和信号处理模块40的这些信号，再生管理模块68通过执行闭环温度定目标方案以及与该闭环温度定目标方案相结合的闭环燃料控制方案来产生碳氢化合物再生使能状态信号70。以下将更详细解释由再生管理模块68执行的闭环温度定目标方案和闭环燃料燃料控制方案。应了解的是，再生管理模块68、再生触发模块36、碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38、和信号处理模块40中的一者或多者可以具有用于存储与以下列出的方法和/或以上描述的信号相关信息的非易失性随机存取存储器(NVRAM)。该NVRAM还可以用来存储完全再生的总次数和再生中断的总次数以用作诊断工具。

在本申请中，术语模块可以用术语电路来替换。术语模块可以指代、作为其一部分、或包含：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或群)；提供所描述功能的其他适合的硬件部件；或以上一些或全部项的组合，如片上系统。

如以上使用的术语代码可以包括软件、固件、和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类别、和/或对象。术语共享处理器涵盖了执行来自多个模块的一些或全部代码的单一处理器。术语群处理器涵盖了与额外的处理器相结合来执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语共享存储器涵盖了存储来自多个模块的一些或全部代码的单一存储器。术语群存储器涵盖了与额外的存储器相结合来存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质并未涵盖传播穿过介质的瞬态电和电磁信号、并且因此可以视为有形的且非瞬态的。非临时性有形计算机可读介质的非限制性实例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。

现在参照图3A和3B，描绘了流程图，展示了用于管理排气颗粒过滤器的再生的方法的步骤。在步骤100，启动排气颗粒过滤器的再生。响应于再生被启动，该方法在步骤102检测排气氧化催化器的入口温度、该排气氧化催化器的出口温度、以及该排气颗粒过滤器的出口温度。如上所述，这些温度可以是测量或估计出的(即，建模的)。接下来，该方法在步骤104将参考温度设定为该排气氧化催化器的入口温度、该排气氧化催化器的出口温度、以及该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者。该参考温度接着被该闭环燃料控制方案用来调节被供应至排气颗粒过滤器22的碳氢化合物定量给送的量，因此起作用来将该闭环温度定目标方案与该闭环燃料控制方案相结合。将该参考温度设定为该排气氧化催化器的入口温度、该排气氧化催化器的出口温度、以及该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者在排气温度超过开环控制系统所设定的目标温度的情况下减轻了温度过高。所披露的方法是有利的，因为这些温度过高可以导致关断该碳氢化合物定量给送，这产生了伴随有该颗粒过滤器催化剂30的快速冷却的大的温度过低。这种快速冷却除了延迟并延长再生过程从而导致燃料消耗增大之外，还可以使颗粒过滤器催化剂30开裂。

该方法在步骤106确定再生是否已被中断。再生中断被定义为触发了再生而碳氢化合物定量给送未被使能的任何时刻。相应地，步骤106对再生触发模块36所产生的再生触发信号50和碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块38所产生的碳氢化合物喷射使能状态信号52进行分析，以确定再生是否已被触发并且碳氢化合物定量给送是否被使能。响应于确定了再生已被中断，该方法前进到再生中断反馈回路108。替代地，响应于确定了再生未被中断，该方法前进到确定再生温度目标是否已被初始化的步骤110。响应于确定了再生温度目标已被初始化，该方法前进到步骤112：通过基于排气质量流量、该参考温度、和所述再生温度目标计算出碳氢化合物定量给送比例值、积分值、和微分值来执行闭环燃料控制方案。这些碳氢化合物定量给送值表示有待被注入排气颗粒过滤器22中以便作为闭环燃料控制方案的一部分来控制再生的碳氢化合物燃料的量或质量。替代地，响应于确定了再生温度未被初始化，该方法前进到将再生温度目标进行初始化的步骤114。在步骤114，通过基于使用特征时间和该参考温度产生的校准曲线索引出再生温度目标，来对该再生温度目标进行初始化。响应于将再生温度目标进行初始化，该方法接着前进到步骤112。相应地，步骤110开始该闭环温度定目标方案。

应了解的是，在开环温度定目标方案中，目标温度是根据没有延伸超过预定的再生温度区(即，碳烟可以被烧掉的温度范围)的该预定的线性温度斜线或线性温度曲线来设定的。相反，本披露的闭环温度定目标方案是动态的并且允许超过该预定的再生温度区来索引再生温度目标。有利的是，这允许该方法自动找出导致伴随的碳氢化合物定量给送和燃料节约方面的减少的最小再生温度目标。换言之，该方法产生了自调节温度定目标和燃料控制，使得再生温度范围在低的排气温度下扩展而不使颗粒过滤器催化剂30熄火。该闭环温度定目标方案还消除了与开环温度定目标相关联的等待期、或延迟。在开环温度定目标过程中，目标温度是随着时间线性地向上倾斜的。如果发动机24经受增大的负载，例如在加速过程中，则排气温度可以升高到开环系统所要求的目标温度以上，从而在该目标温度赶上这种较高的排气温度之前要经历些时间。这浪费了再生时间和燃料。在此披露的闭环温度定目标方案通过根据该特征时间和该参考温度索引再生温度目标来消除此类延迟。该特征时间是由特征计时器产生的，该特征计时器被配置成从零计时并且随着时间变化逐渐升高到再生温度目标。同时在步骤104，参考温度被设定成等于氧化催化器出口温度和颗粒过滤器出口温度中的最大者。相应地，所披露的闭环温度定目标方案考虑了发动机引发的排气温度升高。如果出于任何原因使得排气温度升高，则该闭环温度定目标方案自动地将该再生温度目标猛增到处于或高于该较高排气温度的温度。

在步骤116，该方法包括计算出温度偏差、温度偏差下限、和温度偏差上限。该温度偏差是通过从该再生温度目标中减去该参考温度来计算的。该温度偏差下限是通过将该再生温度目标乘以预定的最小极限因子来计算的。该温度偏差上限是通过将该再生温度目标乘以预定的最大极限因子来计算的。响应于计算出该温度偏差、该温度偏差下限、该温度偏差上限，该方法前进到确定该温度偏差是否大于该温度偏差下限的步骤118。响应于该温度偏差大于该温度偏差下限，该方法前进到偏差下限前馈回路120。响应于该温度偏差小于或等于该温度偏差下限，该方法前进到确定该温度偏差是否小于该温度偏差上限的步骤122。响应于该温度偏差小于该温度偏差上限，该方法前进到偏差上限前馈回路124。响应于该温度偏差大于或等于温度偏差上限，该方法前进到将该再生温度目标设定在控制标志中的步骤126。

在步骤116的计算中使用的该预定的最小极限因子和该预定的最大极限因子是根据经验确定的并且是与再生温度目标成比例的。更确切地，它们是通过查询表来确定的。举例而言，这些查询表可以看起来像：

再生温度目标：[200 300 400 600 700]

最小极限因子：[-0.1 -0.15 -0.2 -0.1 -0.05]

再生温度目标：[200 300 400 600 700]

最大极限因子：[0.1 0.15 0.2 0.1 0.05]

参见该方法的步骤110至126，该闭环燃料控制方案包括通过使用第一查询表来计算出碳氢化合物定量给送比例值，该第一查询表是温度偏差乘以来自第二查询表中的值的函数，该第二查询表随排气质量流而变化的。该闭环燃料控制方案还包括使用第三查询表来计算出碳氢化合物定量给送积分值，该第三查询表是温度偏差除以增益因子的函数。例如，温度偏差可以除以增益系数，例如，十乘以第四查询表中的值，该第四查询表是随排气质量流量而变化的。该碳氢化合物定量给送积分值计算是以校准的时间速率进行。最大和最小碳氢化合物定量给送积分值是由与该前馈项的经校准百分数的积的结果定界的。氢化合物定量给送积分值在启动再生时被重设，前提是碳氢化合物喷射条件被满足或温度偏差超过经校准的极限。该闭环燃料控制方案还包括通过将该微分增益乘以偏差的加速度(即，偏差速率)来计算该碳氢化合物定量给送微分值。碳氢化合物定量给送微分值是从第五查询表中确定的，该第五查询表是随该偏差速率而变化的。该碳氢化合物定量给送微分值是以类似于该碳氢化合物定量给送积分值的方式受限于最大值和最小值的。这样，应了解的是，该闭环燃料控制方案区别于仅使用有限的前馈控制时间段而一直是闭环的。该闭环燃料控制方案中的每个反馈项都被修剪至最大或最小水平。

在步骤128，该方法进一步包括通过检测颗粒过滤器催化剂平均温度来确定排气颗粒过滤器22是否处于活性再生温度区内。响应于颗粒过滤器催化剂平均温度处于活性再生温度区内，该方法前进到净再生时间前馈回路130。响应于颗粒过滤器催化剂平均温度是高于或低于该活性再生温度区，该方法前进到确定该控制标志是否被设定有根据步骤126的再生温度目标的步骤132。响应于该控制标志通过步骤126设定有再生温度目标，该方法前进到步骤134：增大该再生温度目标，这是通过使得再生温度目标特征时间进行增量来进行的，被定义为该特征时间与为一的值加和。响应于该再生温度目标不存在于该控制标志中，该方法前进到控制标志前馈回路136。

在步骤138，该方法进行对总再生时间进行增量。总再生时间可以被定义为系统20在尝试完成再生时所花费的时间的量。换言之，总再生时间是再生已被触发时与再生完成时之间的时间段。响应于对该总再生时间进行增量，该方法接续进行步骤140：确定该总再生时间是否大于预定的总再生时间极限。响应于总再生时间大于该预定的总再生时间极限，该方法前进到步骤142：确认该排气颗粒过滤器的完全再生并停用其再生。响应于总再生时间是小于或等于该预定的总再生时间极限，该方法前进到重复反馈回路144。重复反馈回路144通过返回至检测氧化催化器入口温度、氧化催化器出口温度、和颗粒过滤器出口温度的步骤102来要求重复所披露的方法。

再生中断反馈回路108是响应于根据步骤106确定了再生已被中断来执行的。再生中断反馈回路108包括将再生温度目标设定为该参考温度的步骤146。再生中断反馈回路108进行步骤148：通过检测颗粒过滤器催化剂平均温度来确定该排气颗粒过滤器是否处于活性再生温度区内。响应于颗粒过滤器催化剂平均温度是处于活性再生温度区内，该方法前进到净再生时间前馈回路130。响应于颗粒过滤器催化剂平均温度处于该活性再生温度区之外(即，之上或之下)，该方法前进到步骤150：基于该颗粒过滤器催化剂平均温度来对净再生时间进行减量。该净再生时间可以定义为在给定温度下完全烧掉该排气颗粒过滤器22中的碳烟所需要的时间。换言之，净再生时间是颗粒过滤器催化剂30在活性再生温度区内度过的时间。该净再生时间是基于校准表进行减量的，该校准表是随该颗粒过滤器平均温度而变化的。校准速率在0.5至1.5的范围内并且无论何时再生已经被触发而该颗粒过滤器催化剂平均温度并未处于活性再生温度区内就开始。相应地，颗粒过滤器催化剂平均温度越冷，减量进行得越快。

响应于对净再生时间进行减量，再生中断反馈回路108前进到：通过返回至启动排气颗粒过滤器22的再生的步骤100而要求重复所披露的方法。相应地，在该活性再生温度区内度过的净再生时间是根据颗粒过滤器催化剂平均温度的变化来调整的，如果再生过程中出现中断的话。通过调整净再生时间，该方法提供了在接下来的再生循环过程中缩短的再生事件，从而允许燃料节约。

响应于该温度偏差大于该温度偏差下限来执行偏差下限前馈回路120。偏差下限前馈回路120包括在该控制标志中清除再生温度目标的步骤152。换言之，偏差下限前馈回路120响应于在前一循环中在该控制标志中设定的再生温度目标而要求保持之前计算出的再生温度目标。响应于清除该控制标志中设定的任何再生温度目标，偏差下限前馈回路120通过返回至确定排气颗粒过滤器22是否处于活性再生温度区内的步骤128而前进。

响应于该温度偏差是小于该温度偏差上限来执行偏差上限前馈回路124。偏差上限前馈回路124包括确定氧化催化器入口温度是否大于再生温度目标的步骤154。响应于氧化催化器入口温度大于该再生温度目标，偏差上限前馈回路124前进到基于该特征时间和该参考温度来重新索引再生温度目标的步骤156。偏差上限前馈回路124接着返回到将该再生温度目标设定在该控制标志中的步骤126。响应于氧化催化器入口温度小于或等于该再生温度目标，偏差上限前馈回路124结合偏差下限前馈回路120的一部分并且前进到清除该控制标志中设定的任何再生温度目标的步骤152并且接着返回至确定排气颗粒过滤器22是否处于活性再生温度区内的步骤128。

响应于该颗粒过滤器催化剂平均温度是处于该活性再生温度区内来执行净再生时间前馈回路130。净再生时间前馈回路130包括基于颗粒过滤器催化剂平均温度来将净再生时间进行增量的步骤158。净再生时间是基于校准表进行增量的，该校准表是随颗粒过滤器催化剂平均温度而变化的。校准速率在0.5至1.5的范围内并且无论何时再生已经被触发且该颗粒过滤器催化剂平均温度处于活性再生温度区内就开始。相应地，颗粒过滤器催化剂平均温度越热，增量进行得越快。

响应于将净再生时间进行增量，该净再生时间前馈回路130前进到步骤160：确定该净再生时间是否大于该预定的净再生时间极限。响应于该净再生时间大于该预定的净再生时间极限，该方法前进到步骤142：确认该排气颗粒过滤器的完全再生并停用其再生。响应于净再生时间小于或等于该预定的净再生时间极限，该方法返回至将该总再生时间进行增量的步骤138。

响应于该控制标志中不存在再生温度目标而执行控制标志前馈回路136。现在应了解的是，在偏差下限前馈回路120跳过了步骤126的情况下、和/或在之前在该控制标志中设定的再生温度目标被偏差下限前馈回路120的步骤152清除的情况下，该控制标志中可能不存在再生温度目标。根据控制标志前馈回路136，紧随着步骤132的是将总再生时间时间进行增量的步骤138：响应于控制标志中不存在该再生温度目标来确定该控制标志是否被设定有该再生温度目标。换言之，控制标志前馈回路136提供了，该方法在该控制标志中不存在该再生温度目标时跳过该增大再生温度目标的步骤134。

在此所描述的和在图3A和图3B中示出的方法是出于展示和披露的目的而呈现的。如所附的权利要求书中表明的，该方法不限于在此描述的、以及在图3A和3B中被标记为参考数字100至160的所有步骤。相应地，该方法可以通过执行这些步骤中的仅一些来成功地实施。另外，该方法不限于在此所披露以及在图3A和3B中所展示的步骤的顺序。该方法可以通过以替代的顺序或次序执行这些步骤来实施，除非在权利要求书中明确地另有说明。与以上的披露一致，氧化催化器28可以是柴油氧化催化器(DOC)并且排气颗粒过滤器22可以是柴油颗粒过滤器(DPF)。颗粒过滤器平均温度表示颗粒过滤器催化剂30沿着其长度的平均温度。应了解的是，氧化催化器入口温度、氧化催化器出口温度、颗粒过滤器出口温度、以及颗粒过滤器平均温度都可以是测量或估计出的(建模的)并且可以用多种不同的单位来表示，这些单位包括例如摄氏度(C)或华氏度(F)。

以上对这些实施例的描述是出于展示和描述的目的提供的。其并不旨在是详尽的或是进行限制。显然，鉴于以上传授内容，可能有本发明的许多修改和变化、并且可以按不同于具体描述的、而同时在所附权利要求书的范围内的其他方式来实施。在所附的系统权利要求中使用词语“所述”是指旨在被包括在这些系统权利要求的覆盖范围内的肯定引述的先行词，而词语“该”之后是不旨在被包括在这些系统权利要求的覆盖范围内的词语。这个准则不适用于所附的方法权利要求。

Claims (26)

1.一种排气处理系统，包括：

排气颗粒过滤器；

与所述排气颗粒过滤器处于流体连通的排气氧化催化器；

将一定剂量的碳氢化合物燃料供应至所述排气颗粒过滤器的碳氢化合物喷射器；

控制所述碳氢化合物喷射器的再生管理模块；

所述再生管理模块接收指示所述排气氧化催化器的出口温度和所述排气颗粒过滤器的出口温度的信号；

所述再生管理模块将参考温度设定为所述排气氧化催化器的所述出口温度和所述排气颗粒过滤器的所述出口温度中的一者；

作为闭环温度定目标方案的一部分，所述再生管理模块将再生温度目标进行初始化并且基于特征时间和所述参考温度来索引出所述再生温度目标，其中所述闭环温度定目标方案将所述再生温度目标自动地提高到等于或高于所述参考温度的温度；并且

所述再生管理模块基于所述再生温度目标来确定所述碳氢化合物燃料的剂量。

2.如权利要求1所述的系统，其中，所述再生管理模块通过基于排气质量流量、所述参考温度和所述再生温度目标计算出碳氢化合物定量给送比例值和碳氢化合物定量给送积分值以及碳氢化合物定量给送微分值来确定所述碳氢化合物燃料的剂量。

3.如权利要求2所述的系统，其中，所述再生管理模块将所述参考温度设定为所述排气氧化催化器的所述出口温度和所述排气颗粒过滤器的所述出口温度中的最大者。

4.如权利要求3所述的系统，其中，所述再生管理模块通过检测颗粒过滤器催化剂平均温度来确定所述排气颗粒过滤器是否处于活性再生温度区中。

5.如权利要求4所述的系统，其中，所述再生管理模块响应于所述颗粒过滤器催化剂平均温度处于所述活性再生温度区之外来将总再生时间进行增量并且确定所述总再生时间是否大于预定的总再生时间极限。

6.如权利要求5所述的系统，其中，所述再生管理模块响应于确定所述总再生时间是大于所述预定的总再生时间极限来确认所述排气颗粒过滤器的完全再生并停用其再生、并且响应于确定所述总再生时间是小于或等于所述预定的总再生时间极限来启动重复反馈回路，所述重复反馈回路返回至检测所述排气氧化催化器的所述出口温度和所述排气颗粒过滤器的出口温度的步骤。

7.如权利要求6所述的系统，其中，所述再生管理模块响应于确定所述颗粒过滤器平均温度处于所述活性再生温度区内来启动净再生时间前馈回路，所述净再生时间前馈回路包括基于所述颗粒过滤器平均温度来将净再生时间进行增量、并且包括确定所述净再生时间是否大于预定的净再生时间极限。

8.如权利要求7所述的系统，其中，所述净再生时间前馈回路响应于确定所述净再生时间是大于所述预定的净再生时间极限来确认所述排气颗粒过滤器的完全再生并且停用其再生。

9.如权利要求8所述的系统，其中，所述净再生时间前馈回路响应于确定所述净再生时间是小于或等于所述预定的净再生时间极限而返回至将所述总再生时间进行增量。

10.一种用于控制排气颗粒过滤器的再生的系统，该系统包括：

再生触发模块，用于产生确认该排气颗粒过滤器的再生是否已被要求的再生触发状态信号；

碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块，用于产生确认碳氢化合物定量给送是否被供应至该排气颗粒过滤器的碳氢化合物喷射使能状态信号；

再生管理模块，该再生管理模块与所述再生触发模块和所述碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块通信以便接收来自所述再生触发模块的所述再生触发状态信号和来自所述碳氢化合物喷射诊断与系统使能模块的所述碳氢化合物喷射使能状态信号；并且

所述再生管理模块是以闭环非线性温度定目标方案和闭环燃料控制方案来编程的。

11.如权利要求10所述的系统，其中，所述闭环非线性温度定目标方案至少包括以下步骤：

检测排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度；

将参考温度设定为该排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者；

将再生温度目标进行初始化并且基于特征时间和所述参考温度来索引出所述再生温度目标。

12.如权利要求11所述的系统，其中，所述闭环燃料控制方案至少包括以下步骤：

通过基于排气质量流量、所述参考温度和所述再生温度目标计算出碳氢化合物定量给送比例值和碳氢化合物定量给送积分值以及碳氢化合物定量给送微分值来确定有待注入该排气颗粒过滤器中的碳氢化合物燃料的剂量。

13.如权利要求10所述的系统，其中，所述再生管理模块基于所述再生触发状态信号和所述碳氢化合物喷射使能状态信号来确定再生是否已被中断。

14.如权利要求13所述的系统，其中，所述再生管理模块响应于所述再生触发状态信号确认了该排气颗粒过滤器的再生已被要求并且所述碳氢化合物喷射使能状态信号确认碳氢化合物定量给送并未被供应至该排气颗粒过滤器，而确定再生已被中断。

15.如权利要求14所述的系统，其中，所述再生管理模块响应于确定再生已被中断来启动再生中断反馈回路，所述再生中断反馈回路检测颗粒过滤器催化剂平均温度并且将所述颗粒过滤器催化剂平均温度与活性再生温度区进行比较。

16.如权利要求15所述的系统，其中，所述再生中断反馈回路基于所述颗粒过滤器催化剂平均温度响应于确定所述颗粒过滤器催化剂平均温度是位于所述活性再生温度区之外而将净再生时间进行减量并且返回至启动该排气颗粒过滤器的再生的步骤。

17.如权利要求10所述的系统，进一步包括：

与所述再生管理模块通信的信号处理模块，所述信号处理模块生成多个运行参数信号并且将所述多个运行参数信号传递至所述再生管理模块，其中所述多个运行参数信号至少包括发动机百分比负载信号、发动机RPM信号、氧化催化器入口温度信号、颗粒过滤器德尔塔压力信号、排气背压信号、颗粒过滤器催化剂平均温度信号以及排气体积流量信号。

18.一种操作排气处理控制系统的方法，包括：

启动排气颗粒过滤器的再生；

检测排气氧化催化器的入口温度和该排气氧化催化器的出口温度以及该排气颗粒过滤器的出口温度；

将参考温度设定为该排气氧化催化器的入口温度和该排气氧化催化器的出口温度以及该排气颗粒过滤器的出口温度中的最大者；

将再生温度目标进行初始化并且基于特征时间和所述参考温度来索引出所述再生温度目标；并且

基于排气质量流量和该参考温度以及该再生温度目标来确定至少一个碳氢化合物定量给送值。

19.如权利要求18所述的方法，进一步包括：

检测确认该排气颗粒过滤器的再生是否已被要求的再生触发状态、以及确认碳氢化合物定量给送是否正被供应至该排气颗粒过滤器的碳氢化合物喷射使能状态；

确定再生是否已被中断，其中响应于该再生触发状态确认该排气颗粒过滤器的再生已被要求并且所述碳氢化合物喷射使能状态确认碳氢化合物定量给送不是正被供应至该排气颗粒过滤器，而确定再生被中断；并且

响应于确定再生已被中断来启动再生中断反馈回路。

20.如权利要求19所述的方法，其中，该再生中断反馈回路包括以下步骤：

检测颗粒过滤器催化剂平均温度；

确定该排气颗粒过滤器是否处于活性再生温度区内，其中响应于该颗粒过滤器催化剂平均温度落在该活性再生温度区之外，该排气颗粒过滤器被确定为处于该活性再生温度区之外；

基于该颗粒过滤器催化剂平均温度、响应于确定该排气颗粒过滤器处于活性再生温度区之外来将净再生时间进行减量；并且

响应于将该净再生时间进行减量而返回至启动该排气颗粒过滤器的再生的步骤。

21.如权利要求18所述的方法，进一步包括：

响应于完成设定该参考温度的步骤来确定该再生温度目标是否在之前已被初始化；

响应于确定该再生温度目标在之前已被初始化而跳过将该再生温度目标进行初始化的步骤；并且

响应于确定该再生温度目标在之前未被初始化而执行将该再生温度目标进行初始化的步骤。

22.如权利要求18所述的方法，进一步包括：

通过从该再生温度目标中减去该参考温度来计算温度偏差；

通过将该再生温度目标乘以预定的最小极限因子来计算温度偏差下限；

通过将该再生温度目标乘以预定的最大极限因子来计算温度偏差上限；

确定该温度偏差是否大于该温度偏差下限；

响应于该温度偏差是大于该温度偏差下限来启动偏差下限前馈回路；

响应于该温度偏差是小于该温度偏差上限来确定该温度偏差是否小于该温度偏差上限；

响应于该温度偏差是小于该温度偏差上限来启动偏差上限前馈回路；

响应于该温度偏差是大于或等于该温度偏差上限来将该再生温度目标设定在控制标志中；

检测颗粒过滤器催化剂平均温度；并且

确定该排气颗粒过滤器是否处于活性再生温度区内，其中响应于该颗粒过滤器催化剂平均温度落入该活性再生温度区内，该排气颗粒过滤器被确定为在该活性再生温度区内。

23.如权利要求22所述的方法，其中，该偏差下限前馈回路包括以下步骤：

清除之前在该控制标志中设定的任何再生温度目标；并且

返回至确定该排气颗粒过滤器是否处于活性再生温度区内的步骤。

24.如权利要求23所述的方法，其中，该偏差上限前馈回路包括以下步骤：

检测该氧化催化器的入口温度；

确定该氧化催化器的入口温度是否大于该再生温度目标；

响应于该氧化催化器的入口温度大于该再生温度目标再生温度目标、基于该特征时间和该参考温度来重新索引出该再生温度目标并且返回至将该再生温度目标设定在控制标志中的步骤；并且

响应于该氧化催化器的入口温度小于或等于该再生温度目标而清除之前在该控制标志中设定的任何再生温度目标并且返回至确定该排气颗粒过滤器是否处于活性再生温度区内的步骤。

25.如权利要求24所述的方法，进一步包括：

响应于该颗粒过滤器催化剂平均温度处于该活性再生温度区内来启动净再生时间前馈回路；

响应于该颗粒过滤器催化剂平均温度处于该活性再生温度区之外来确定该控制标志是否被设定有该再生温度目标；

增大该再生温度目标，这是通过响应于该控制标志被设定有该再生温度目标来对该特征时间添加为一的值将总再生时间进行增量进行的；

响应于该控制标志中不存在该再生温度目标而跳过将该再生温度目标增大的步骤；

将该总再生时间进行增量；

确定该总再生时间是否大于预定的总再生时间极限；

响应于确定该总再生时间小于或等于预定的总再生时间极限来启动重复反馈回路，该重复反馈回路通过返回至检测该排气氧化催化器的出口温度和该排气颗粒过滤器的出口温度的步骤来重复该方法；并且

响应于确定该总再生时间大于该预定的总再生时间极限来确认该排气颗粒过滤器的完全再生并停用其再生。

26.如权利要求25所述的方法，其中，该净再生时间前馈回路包括以下步骤：

将净再生时间进行增量；

确定该净再生时间是否大于预定的净再生时间极限；

响应于该净再生时间小于或等于该预定的净再生时间极限而返回至该将总再生时间进行增量的步骤；并且

响应于确定该净再生时间大于该预定的净再生时间极限来确认该排气颗粒过滤器的完全再生并停用其再生。