CN1784541A - 一种清除内燃机废气中微粒的方法 - Google Patents

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Abstract

提出一种方法，其包括操作：在排气管(EP)中设置微粒过滤器(PT)，通过指示器装置(S1－S5)产生电信号，指示发动机(ICE)的操作参数(NQ)的数值，根据至少一些指示器装置(S1－S5)提供的信号从多种预定的道路或路程类型(MP1－MP4)确定机动车辆目前正在行驶的道路或路程类型(MPi)，利用预定的评估功能并根据目前的道路或路程类型(Mpi)，计算逐渐累积在过滤器(PT)上的微粒数量(Q)；当计算出的累积在过滤器(PT)上的数量(Q)超过预定的门槛值时，开始过滤器(PT)的过滤器再生阶段；通过控制发动机(ICE)的喷嘴(I1－I4)执行过滤器再生阶段，使得废气温度可控地增加，使积累在过滤器(PT)上的微粒燃烧。

Description

一种清除内燃机废气中微粒的方法
技术领域
本发明涉及一种从设有多个燃油喷嘴的内燃机，尤其是机动车辆的柴油发动机，的废气中清除微粒的方法。
具体地，本发明的目的是提出一种方法，其包括操作：
在发动机的排气管中设置过滤器，挡住废气中的微粒；
通过指示器装置产生电信号，指示发动机的操作参数的数值；
利用处理和控制装置，通过作为所述指示器装置提供信号的函数的预定方式，执行过滤器再生阶段，使得废气温度可控地增加，足以使积累在过滤器上的微粒燃烧。
背景技术
已知道这种工艺或方法，其主要根据机动车辆的运动距离和排气管内传感器提供的反压力信号，控制过滤器装置(即所谓的微粒捕获器)的再生。
这些现有技术的方法未能考虑对过滤器上累积微粒的再生过程有重大影响的的各种不同行驶条件，造成的后果是机动车辆的可靠性和其燃油消耗的恶化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种方法，其能够克服上面提到的
现有技术的缺点。
根据本发明，该目的的实现是通过一种方法，可从内燃机，尤其是设有多个燃油喷嘴I1-I4的机动车辆柴油发动机ICE，的废气清除微粒，所述方法包括操作：
在发动机排气管EP中设置过滤器PT，挡住废气中的微粒；
通过指示器装置S1-S5产生电信号，指示发动机的操作参数NQ的数值；
利用处理和控制装置PCU，ECU，通过作为指示器装置S1-S5提供信号的函数的预定方式，控制发动机的喷嘴I1-I4，执行过滤器PT再生阶段，使废气温度可控地增加，使积累在过滤器PT上的微粒燃烧；
所述方法的特征在于具有下列操作：
通过所述处理和控制装置PCU，ECU，根据至少一些所述指示器装置S1-S5提供的信号，从多种预定的道路或路程类型MP1-MP4，确定机动车辆目前正在行驶的道路或路程类型MPi；
通过所述处理和控制装置PCU，ECU并利用预定的评估功能，根据目前的道路或路程类型Mpi，计算逐渐累积在过滤器PT上的微粒数量Q；和
当计算出的累积在过滤器PT上的微粒数量Q超过预定的门槛值时，开始过滤器PT的过滤器再生阶段。
附图说明
通过下面参考附图进行的详细介绍可对本发明的其他特征和优点有更清楚的了解，下面给出了完全是非限制性的示例，附图中：
图1是根据本发明操作的系统的系统图；
图2是图表，定性地显示出相对横坐标的发动机转速n的不同机动车辆道路或路程类型的喷射入发动机的燃油数量q；
图3是框图，显示出根据本发明的方法在后喷射阶段控制喷射入发动机汽缸的燃油数量的控制模式；和
图4是另一图表，其显示出作为横坐标的再生类型t″的函数的再生阶段过滤器的微粒浓度变化。
具体实施方式
参考附图，图1中的标记ICE通常表示内燃机，如柴油发动机。在图示的示例中，该发动机并排设置了四个缸(C1-C4)，但本发明不限于这种结构。
发动机ICE的各个缸设有各自的喷嘴I1-I4，由电子单元ECU进行控制。
发动机ICE设有排气总管EP，在图示示例中，总管通过已知方式设置了第一和第二催化式排气净化器CC1和CC2，设置在第一个催化式排气净化器下游的第二催化式排气净化器连接有用PT表示的微粒过滤器装置。电子温度传感器TS连接到过滤器PT的输入端，操作时可提供电子信号，指示过滤器入口的废气温度。
传感器TS连接到电子处理和控制单元PCU。在图1所显示的示例性实施例中，单元PCU显示出是与单元ECU分开的单独单元，单元ECU控制发动机的喷嘴。对于所属领域的技术人员，很明显，在两个物理分开的互连单元的位置，可设置一个电子单元来实现两个单元ECU和PCU的功能。
单元PCU还连接到装置S1-S5，其提供电子信号，指示发动机ICE的转速n(单位时间转速)，喷射入发动机ICE的汽缸的燃油量q，发动机ICE的冷却液温度TC，大气压力P和送气温度TA。
存储器M也连接到单元PCU。尽管在图1中这些存储器显示出独立于单元PCU，对于所属领域的技术人员，很明显这些存储器可集成到PCU的存储器或集成到单元ECU。
处理和控制单元PCU设置成可与单元ECU结合，通过作为装置S1-S5和TS提供信号的函数的预定方式控制燃油喷嘴I1-I4，使得废气的温度可控地增加，使累积在过滤器上的微粒燃烧。
在上面介绍的系统，处理和控制单元PCU设置成可在任何时刻从多个预定的道路或路程类型中确定机动车辆的道路或路程类型。确定道路或路程类型要根据装置S1，S2提供的信号，即作为发动机ICE的即时转速n和喷射入所述发动机的燃油量q的函数。
机动车辆的道路或路程类型根据统计分析的结果，并根据图2定性显示的类型图来确定。在该图中，喷射的燃油量q作为发动机的转速n的函数。在该图中，显示的曲线A是对应于加速器100％踩下的发动机操作条件的曲线，即对应于发动机ICE的最大动力传输。
曲线A下面的区域分为(根据实验测定)多个数值区，分别对应于机动车辆的特定道路或路程类型。在图示的示例中，主要显示出用MP1-MP4表示的4个区，分别对应于城市(市区驾驶)、山区驾驶，高速公路驾驶，最后是所谓的混合路程等道路或路程类型。
图2通过示例显示的类型图储存在系统中，如可以表格或图形的形式储存在与单元PCU相连的存储器M。操作时，单元PCU设置成可得到指示转速n和燃油喷射量q的信号，在移动时间窗口，如5分钟，的范围内要求每20毫秒对相应的值进行平均。根据所得到的平均值，单元PCU确定路程类型或目前的道路模式Mpi(在图2的示例中i为1，2，3，4)。
处理和控制单元PCU此外还设置成具有预定的评估功能，可根据道路或路程类型Mpi计算逐渐累积在过滤器PT上的微粒材料的数量q，当计算出的累积在过滤器上的微粒数量超过预定的门槛值时，开始过滤器的再生阶段。
单元PCU特别设置成，可根据预定和存储的表示机动车辆道路或路程类型Mpi的过滤器PT微粒累积速率(如g/h)的预定函数I，计算累积在过滤器PT上的微粒的数量Q。通过这种方式，已经发现在过滤器上累积的颗粒基本上是时间的线性过程，其取决于机动车辆的发动机的各种条件，即取决于机动车辆的各种道路或路程类型。根据统计方式可方便地确定函数I＝I(t，Mpi)，并将其作为机动车辆的各种道路类型的函数储存在系统中。
操作中，当车辆的道路或路程模式变化时，各时刻累积的微粒的数量Q于是利用单元PCU通过对各种累积速率的时间进行积分来计算，基本上根据下面的关系式，
Q = ∫ 0 t I ( t , Mpi ) dt + Q 0 . . . ( 1 )
其中t是时间，Q0代表所谓的初始条件，其由前再生阶段结束时保留在过滤器PT上的微粒数量决定。
当累积的微粒数量Q超过预定的门槛值时，单元PCU促使新的再生阶段开始。
根据此时机动车辆的道路或路程类型，可方便地与预先确定值进行预定的门槛值比较。
在再生阶段，在氧气含量足够的情况下，只要过滤器入口处的发动机废气的温度大于预定值，如650°，颗粒的自发燃烧即时产生。
处理和控制单元PCU设置成可在过滤器PT的过滤器再生阶段控制过滤器自身的温度，使得废气温度可控地增加，导致过滤器上累积的微粒燃烧。
在过滤器PT的再生阶段，控制温度可根据图3方便地进行。遵照该框图，单元PCU设置成可在后喷射阶段，根据发动机的转速n和各喷嘴喷射入汽缸的燃油总量q，开环确定引入到发动机ICE的汽缸C1-C4中的部分燃油的数量PIQ。在后喷射阶段确定喷射的部分燃油数量PIQ可通过储存在存储器M的映射(PIQ映射)来确定。
此外单元PCU还设置成可对后喷射阶段喷射入发动机的所述部分燃油数量PIQ进行修正，这可通过增加/减少第一修正量ΔPIQ1来实现，修正量通过根据发动机转速n和喷射入汽缸的燃油数量q得到的映射函数确定，其采用通过适当预先储存的加权映射得到的因子W1，加权成为通过一些环境参量(如空气温度TA和大气压力P)和发动机参量(如冷却剂的温度TC)确定的值的函数。燃油数量PIQ还可通过添加/减少第二修正量ΔPIQ2进行修正，第二修正量作为过滤器PT入口的废气的有效温度T(通过传感器TS检测)和预先确定的基准温度Tsp之间的差别的函数开环确定。修正量ΔPIQ2可方便地通过比例-积分-微分(PID)控制器确定。
接下来，根据进一步的条件通过从适当映射得到作为废气温度T的值的函数的因子W2，得到过滤器的再生过程的后喷射阶段喷射入发动机的有效部分燃油量ΔPIQ。
处理和控制单元PCU可设置成从再生阶段开始的预定工作时间t*已经完成后结束过滤器PT的再生阶段，工作时间可作为再生阶段机动车辆的道路或路程类型Mpi的函数，通过预定方式方便地进行变化。工作时间t*设置成是过滤器PT的温度处于预定值(如650°)以上的有效时间的百分数。
单元PCU还可设置成，在过滤器再生阶段结束时，根据另外的预定评估函数，计算过滤器上残余的未燃烧微粒量Q0，并假定该残余量为初始量，用于计算从再生阶段结束开始累积在过滤器上的微粒数量。
再生阶段完成后，残余的微粒可方便地作为再生阶段的道路或路程类型的函数以可变方式进行计算。
如果再生阶段中断，可根据评估函数计算残余微粒，评估函数(基本为下降的指数函数)定性地显示于图4。
该图中，沿坐标绘出了相对横坐标的再生工作时间t*的过滤器上的微粒的百分比下降速率I*。
该函数专门用于评估过滤器再生阶段发动机ICE在完成再生阶段之前关断时的过滤器PT上未燃烧微粒的残余量。
很自然，本发明的原理是不变的，而其实施例和结构的细节可相对前面介绍和显示的非限制性的示例进行大范围的变化，这样并未脱离所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (8)

1.一种方法，可从内燃机，尤其是设有多个燃油喷嘴(I1-I4)的机动车辆柴油发动机(ICE)，的废气清除微粒，所述方法包括操作：
在发动机(ICE)排气管(EP)中设置过滤器(PT)，挡住废气中的微粒；
通过指示器装置(S1-S5)产生电信号，指示发动机(ICE)的操作参数(NQ)的数值；
利用处理和控制装置(PCU，ECU)，通过作为所述指示器装置(S1-S5)提供信号的函数的预定方式，控制发动机(ICE)的喷嘴(I1-I4)，执行过滤器(PT)再生阶段，使得废气温度可控地增加，使积累在过滤器(PT)上的微粒燃烧；
所述方法的特征在于具有下列操作：
通过所述处理和控制装置(PCU，ECU)，根据至少一些所述指示器装置(S1-S5)提供的信号，从多种预定的道路或路程类型(MP1-MP4)，确定机动车辆目前正在行驶的道路或路程类型(MPi)；
通过所述处理和控制装置(PCU，ECU)并利用预定的评估功能，根据目前的道路或路程类型(Mpi)，计算逐渐累积在过滤器(PT)上的微粒数量(Q)；和
当计算出的累积在过滤器(PT)上的微粒数量(Q)超过预定的门槛值时，开始过滤器(PT)的过滤器再生阶段。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过根据机动车辆的正在行驶的道路或路程类型(Mpi)的预定值来确定所述门槛值。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述指示器装置(S1-S5)可向所述处理和控制装置(PCU，ECU)提供电信号，指示发动机(ICE)的转速(n)瞬时值和喷射入所述发动机(ICE)的燃油数量(q)；和
所述处理和控制装置(PCU，ECU)设置成可根据发动机(ICE)的转速(n)瞬时值和喷射的燃油数量，识别机动车辆的道路或路程类型(Mpi)。
4.根据权利要求1到3中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理和控制装置(PCU，ECU)设置成可根据预定的函数(I)计算累积在所述过滤器(PT)的微粒数量(Q)，所述函数是存储的机动车辆的道路或路程类型(Mpi)的微粒(PT)的累积速率。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述表示累积速率的函数(I)是时间的线性函数，对于不同的机动车辆道路或路程类型所述函数互不相同。
6.根据权利要求1到5中任一项所述的方法，其特征在于，所述处理和控制装置(PCU，ECU)设置成在预定工作时间(t*)完成后结束所述过滤器(PT)过滤器再生阶段，该时间可通过作为再生阶段的机动车辆道路或路程类型(Mpi)的函数的预定方式变化。
7.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述处理和控制装置(PCU，ECU)设置成，可在所述过滤器(PT)的再生阶段结束后，计算作为道路或路程类型函数的再生阶段所述过滤器(PT)上残余未燃烧微粒的数量，并假定该残余量为初始值(Q0)，用于计算从该再生阶段结束后又开始的过滤器上累积的微粒数量(Q)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述处理和控制装置(PCU，ECU)设置成，在过滤器再生阶段(PT)中断的情况下或当发动机(ICE)在过滤器再生阶段(PT)期间关断时，可通过预定的评估功能计算过滤器(PT)上的未燃烧微粒残余量(Q0)。
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