KR20160003842A - 배기 처리 재생 제어 시스템 - Google Patents

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존 더블유. 드조지
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테네코 오토모티브 오퍼레이팅 컴파니 인코포레이티드
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Abstract

배기 가스 미립자 필터의 재생을 제어하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 재생이 개시될 때, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도가 검출된다. 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화 체제의 일부로서, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 최대치가 기준 온도로서 설정된다. 재생 온도 목표가 초기화되고 프로파일 시간 및 기준 온도를 기초로 색인된다. 폐쇄 루프 연료 제어 체제의 일부로서, 배기 질량 유동, 기준 온도, 및 재생 온도 목표를 기초로, 적어도 하나의 탄화수소 정량 공급 값이 결정된다.

Description

배기 처리 재생 제어 시스템{EXHAUST TREATMENT REGENERATION CONTROL SYSTEM}
본 개시 내용은 디젤 미립자 필터(DPF)와 같은 배기 가스 미립자 필터의 재생을 제어하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 보다 특히, 본 개시 내용은 폐쇄 루프 비-선형 온도 표적화(targeting) 및 연료 제어를 이용하여 필터 재생 관리를 하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
배기 가스 미립자 필터가 많은 오늘날의 차량에서 특히 압축 점화 엔진에 의해서 동력을 제공받는(powered) 차량에서 일반적인 방출 제어 장비가 되고 있다. 압축 점화 디젤 엔진의 방출을 제어하기 위해서 이용될 때 디젤 미립자 필터(DPF)로서 빈번하게 지칭되는 배기 가스 미립자 필터가, 전형적으로, 차량의 배기 시스템과 유체 연통되어 장착된다. 배기 가스 미립자 필터는, 배기 시스템을 빠져나가 환경으로 진입하기 전에, 배기 시스템을 통과하는 배기 가스로부터 미연소된 탄화수소 및 검댕(soot)을 제거하는 기능을 한다. 배기 가스 미립자 필터에 의해서 배기 가스로부터 제거되는 검댕이 배기 가스 미립자 필터의 하우징 내에서 포집된다. 시간이 경과하면, 이러한 검댕이 축적되고 반드시 제거되어야 한다. 배기 가스 미립자 필터의 중개인(dealer) 유지보수 및 하우징의 물리적 청소를 필요로 하는 대신에, 검댕이 연소될 수 있도록 배기 가스 미립자 필터 내의 배기의 온도를 높이는 배기 후처리 시스템이 개발되었다. 이러한 시스템은 연소 및 수반되는 검댕의 제거를 통해서 미립자 필터 재생을 제공하는 것으로 일반적으로 설명된다.
탄화수소 연료를 배기 시스템 또는 배기 가스 미립자 필터 자체 내로 분사하는 것을 통해서 배기 가스 미립자 필터 내의 배기 가스 온도가 증가될 수 있다. 배기 가스 내로 분사되는 탄화수소 연료가 점화되어 배기 가스의 온도를 검댕이 연소될 수 있고, 배기 가스 미립자 필터를 통과할 수 있으며, 배기 시스템을 빠져나갈 수 있는 온도까지 상승시킨다. 탄화수소 정량 공급기(doser)로도 지칭될 수 있는 전자 제어 시스템을 이용하여 탄화수소 분사 시스템을 제어할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 전자 제어 시스템 및 방법 또는 그 실행 체제(regime)는 변화되는 배기 가스 온도에 느리게 반응하는 경향이 있고, 그에 따라 필요한 것 보다 길고 과다한 탄화수소 연료를 소비하는, 열등한(poor) 미립자 필터 재생을 유도한다. 또한, 배기 가스 온도가 전자 제어 시스템에 의해서 설정된 목표 온도를 초과하는 온도 과열(overshoot)이 일반적이다. 이러한 온도 과열은 탄화수소의 정량 공급(dosing)의 차단을 유발할 수 있고, 이는 미립자 필터 촉매의 급격한 냉각을 특징으로 하는 큰 온도 과냉(undershoot)을 생성한다. 급격한 냉각은 미립자 필터 촉매를 균열시킬 수 있고 완전한 필터 재생의 달성에 있어서 부가적인 지연을 유도하는데, 이는 배기 가스 미립자 필터가 지정된 재생 온도 구역까지 다시 도달하여야 하기 때문이다. 또한, 전자 제어 시스템은, 배기 가스 온도가 지정된 재생 온도 구역을 초과 또는 미달하는 것으로 인해서 재생이 중단되는 부분적인 재생 이벤트를 설명(account for)하지 못한다.
일반적으로, 본 개시 내용은 폐쇄 루프 비-선형 온도 표적화 및 연료 제어를 이용하여 배기 가스 미립자 필터의 재생을 제어하기 위한 시스템 및 방법을 제공한다.
하나의 형태에서, 본 개시 내용은 배기 가스 미립자 필터 및 그러한 배기 가스 미립자 필터와 유체 연통하는 배기 가스 산화 촉매를 포함하는 시스템을 제공한다. 탄화수소 분사기는 탄화수소 연료의 정량을 배기 가스 미립자 필터로 공급하여 재생을 돕는다. 재생 관리 모듈은 탄화수소 분사기를 제어하고 그에 의해서 배기 가스 미립자 필터의 재생을 제어한다. 재생 관리 모듈은 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 나타내는 신호를 수신한다. 재생 관리 모듈은 기준(reference) 온도를 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 하나로 설정한다. 재생 관리 모듈은 또한, 프로파일 시간 및 기준 온도를 기초로 재생 온도 목표를 색인함으로써(indexing) 재생 온도 목표를 초기화한다. 이어서, 재생 관리 모듈은 재생 온도 목표를 기초로 탄화수소 연료의 정량을 결정한다.
다른 형태에서, 시스템은, 재생 트리거(trigger) 상태 신호를 생성하는 재생 트리거링 모듈을 포함한다. 재생 트리거 상태 신호는, 배기 가스 미립자 필터의 재생이 시스템에 의해서 요구되었는지의 여부를 식별한다. 시스템은 또한, 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호를 생성하는 탄화수소 분사 진단(diagnostics) 및 시스템 인에이블(enable) 모듈을 포함한다. 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호는, 탄화수소 정량이 배기 가스 미립자 필터로 공급될 수 있는지의 여부를 식별한다. 재생 트리거링 모듈 그리고 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈과 연통하는, 재생 관리 모듈은 재생 트리거링 모듈로부터의 재생 트리거 상태 신호 그리고 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈로부터의 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호를 수신한다. 재생 관리 모듈은 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화 체제 및 폐쇄 루프 연료 제어 체제로 프로그래밍된다.
개시 내용은 또한 배기 가스 미립자 필터의 재생을 제어하기 위한 방법을 제공한다. 그러한 방법은 배기 가스 미립자 필터의 재생을 개시하는 단계 및 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 검출하는 단계를 포함한다. 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중의 최대치가 기준 온도로서 설정된다. 재생 온도 목표가 초기화되고 재생 온도 목표가 프로파일 시간 및 기준 온도를 기초로 색인된다. 그러한 방법은, 배기 질량 유동, 기준 온도, 및 재생 온도 목표를 기초로, 적어도 하나의 탄화수소 정량 공급 값을 결정하는 단계를 더 포함한다.
따라서, 본원에서 개시된 시스템 및 방법이 몇 가지 장점을 달성한다. 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화 체제와 연료 제어 체제를 연결하는 것에 의해서, 본원에서 제공된 시스템 및 방법이 변화되는 배기 가스 온도를 설명(account for)하고 그러한 변화되는 배기 가스 온도에 신속하게 반응한다. 특히, 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 하나로서 설정된 기준 온도 및 프로파일 시간에 따라서 재생 온도 목표를 색인하는 것에 의해서, 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화 체제가 배기 가스 온도의 변화에 신속하게 응답할 수 있다. 이는, 미립자 필터 재생 시간을 최소화하고, 그에 상응하여 재생 프로세스에 의해서 소비되는 탄화수소 연료의 양을 감소시킨다. 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화는 또한 탄화수소 연료 사용량을 감소시키는데, 이는 재생 온도 목표가 미리 결정된 재생 구역을 넘어서서 색인될 수 있고 미립자 필터 촉매를 급냉(quenching)시키지 않고 낮은 배기 온도에서의 재생을 제공할 수 있기 때문이다.
본원에서 개시된 시스템 및 방법이 또한, 기준 온도를 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 최대치로서 설정하는 것에 의해서, 온도 과열을 완화시킨다. 이는, 미립자 필터 촉매를 균열시킬 수 있고 완전한 필터 재생 달성을 부가적으로 지연시킬 수 있는 배기 가스 미립자 필터의 급속한 냉각을 방지하는 보다 일정한 탄화수소 정량 공급을 제공한다. 재생에서의 중단이 발생되었는지의 여부를 결정하는 것에 의해서, 개시된 시스템 및 방법은 또한, 배기 가스 온도가 지정된 재생 온도 구역을 초과 또는 미달하는 것으로 인해서 재생이 중단되는 부분적인 재생 이벤트를 또한 설명한다. 그러한 재생 중단을 검출하는 것에 응답하여, 본원에서 개시된 시스템 및 방법이, 관찰된 부분적 재생 이벤트를 기초로 다음 재생 사이클에 대한 기간을 조정할 수 있다.
첨부 도면과 함께 고려할 때 이하의 구체적인 설명을 참조함으로써 본 개시 내용이 보다 잘 이해될 수 있음에 따라서, 본 개시 내용의 이러한 그리고 다른 특징 및 장점이 용이하게 이해될 수 있을 것이다. 이러한 도면은 단지 선택된 실시예의 예시를 위한 것이고 모든 가능한 구현예에 대한 것은 아니며, 본 개시 내용의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 개시 내용에 의해서 설명되는 예시적인 재생 제어 시스템을 포함하는 엔진 및 배기 시스템의 블록도이다.
도 2는 예시적인 재생 제어 시스템의 모듈들 및 그들의 각각의 입력 신호 및 출력 신호를 도시하는 예시적인 재생 제어 시스템의 블록도이다.
도 3a는 본 개시 내용에 의해서 설명되는 예시적인 재생 제어 시스템을 이용하기 위한 예시적인 방법의 단계를 도시한 흐름도이다.
도 3b는 본 개시 내용에 의해서 설명되는 예시적인 재생 제어 시스템을 이용하기 위한 예시적인 방법의 단계를 도시한, 도 3a의 흐름도의 계속적인 흐름도이다.
몇몇 도면 전반을 통해서 유사한 번호가 상응하는 부분을 나타내는 도면을 참조하면, 배기 가스 미립자 필터(22)의 재생을 관리하기 위한 시스템(20)이 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템(20)이 일반적으로 내연 기관(24)의 방출을 제어한다. 내연 기관(24)이 압축 점화 엔진 또는 스파크 점화 엔진을 포함하는 다양한 형태를 취할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 배기 시스템(26)이 일반적으로, 배기 가스를 내연 기관(24)으로부터 멀리 운송하기 위해서 내연 기관(24)과 유체 연통되어 연결된다. 배기 시스템(26)을 통과하는 배기 가스로부터 일산화탄소 및 질소 산화물과 같은 오염물을 제거함으로써 방출물 제어를 제공하기 위해서, 산화 촉매(28)가 배기 시스템(26)과 유체 연통하도록 배치될 수 있을 것이다. 엔진(24)이 디젤 엔진과 같은 압축 점화 엔진인 경우에, 산화 촉매(28)가 디젤 산화 촉매(DOC)일 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 배기 시스템(26)을 통과하는 배기 가스로부터 검댕과 같은 미연소 탄화수소를 포함하는 오염물을 제거함으로써 방출물 제어를 제공하기 위해서, 배기 가스 미립자 필터(22)가 또한 배기 시스템(26)과 유체 연통하도록 배치될 수 있을 것이다. 엔진(24)이 디젤 엔진과 같은 압축 점화 엔진인 경우에, 배기 가스 미립자 필터(22)가 디젤 미립자 필터(DPF)일 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 산화 촉매(28) 및 배기 가스 미립자 필터(22)의 배열이 엔진(24)에 대한 근접도와 관련하여 달라질 수 있다는 것을 또한 이해하여야 할 것이다. 일부 배열에서, 산화 촉매(28)가 배기 가스 미립자 필터(22) 보다 엔진(24)에 더 근접할 수 있을 것이고, 다른 배열에서 산화 촉매(28)가 배기 가스 미립자 필터(22) 보다 엔진(24)으로부터 더 멀 수 있을 것이다. 또한, 복수의 산화 촉매(28) 및 배기 가스 미립자 필터(22)가 이용될 수 있을 것이다.
도 1을 여전히 참조하면, 배기 가스 미립자 필터(22)가 산화제(oxidizer)로서 작용하는 미립자 필터 촉매(30)를 가질 수 있을 것이다. 일반적으로, 미립자 필터 촉매(30)가, 예를 들어, 질소 이산화물 또는 NOx 방출물을 감소시키는 코팅과 같이, 배기 시스템(26) 내에 배치되는 고체 재료이다. 탄화수소 분사기(32)가 배기 가스 미립자 필터(22)와 유체 연통하도록 배치될 수 있을 것이다. 탄화수소 분사기(32)가 미연소 연료와 같은 탄화수소 정량을 직접적으로 미립자 필터(22) 내로, 또는 미립자 필터(22)에 인접한 배기 시스템(26) 내로 직접적으로 분사할 수 있을 것이다. 배기 가스 미립자 필터(22) 또는 배기 시스템(26) 내로 분사되는 탄화수소 정량이 미립자 필터 촉매(30)와 상호 작용하여, 재생 중에 배기 가스 온도를 증가시킴으로써 배기 가스 미립자 필터(22) 내에 수집된 검댕을 연소시킨다. 시스템(20)이 탄화수소 분사기(32) 및 선택적으로 엔진(24)의 동작을 제어하여 배기 가스 미립자 필터(22)의 재생을 관리하도록 동작할 수 있다. 본원에서 탄화수소라는 용어는, 그러한 탄화수소라는 용어가 배기 후처리 시스템에서 이용될 수 있는 모든 연료 및 정량 공급 작용제(dosing agent)를 포함하는 임의의 연소가능 매체를 일반적으로 지칭하도록, 특별하게 이용되었다는 것을 주목하여야 할 것이다. 예를 들어 알코올을 포함하는 그러한 연료 및 정량 공급 작용제가 수소 및 탄소 체인으로 구성되거나 그렇지 않을 수 있을 것이나, 여전히 본원에서 이용된 용어로서의 탄화수소의 정의에 포함될 것이다. 그에 따라, 탄화수소 정량을 배기 시스템(26)으로 공급하는 탄화수소 분사기(32)가 탄화수소라는 용어에 의해서 제한되지 않고 일반적으로 임의의 연소 가능 매체를 배기 시스템(26)으로 공급하는 분사기를 지칭한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 시스템(20)이 애플리케이션(application) 입력 신호를 프로세싱하기 위한 애플리케이션 입력 프로세싱 모듈(34)을 포함한다. 이는 다른 측정된 신호로부터 추정되는 신호를 계산하는 것을 포함한다. 시스템은 또한 재생 트리거링 모듈(36), 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38), 그리고 신호 프로세싱 모듈(40)을 포함한다. 입력 신호(42, 44, 46)를 재생 트리거링 모듈(36), 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38), 그리고 신호 프로세싱 모듈(40)로 송신하는 것에 의해서, 애플리케이션 입력 프로세싱 모듈(34)이 재생 트리거링 모듈(36), 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38), 그리고 신호 프로세싱 모듈(40)과 연통한다. 재생 트리거링 모듈(36) 그리고 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38)이, 서로 간에 전달 신호(48)를 송신 및 수신하는 것에 의해서 서로 연통한다. 유사하게, 신호 프로세싱 모듈(40) 그리고 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38)이, 서로 간에 전달 신호(48)를 송신 및 수신하는 것에 의해서 서로 연통한다. 전달 신호(48)가, 비제한적으로, 트리거 상황(status), 시스템 준비 상황, 시스템 오류(fault), 및 재생 억제(inhibit)를 나타내는 신호일 수 있을 것이다.
재생 트리거링 모듈(36)이 애플리케이션 입력 프로세싱 모듈(34)로부터 적어도 제1 입력 신호(42)를 수신하고 그에 응답하여 재생 트리거 상태 신호(50)를 생성한다. 예로서, 제1 입력 신호(42)가, 비제한적으로, 검댕 부하(load) 축적, 델타(delta) 압력, 배압, 또는 재생들 사이의 소비(spent) 시간을 나타내는 신호일 수 있을 것이다. 재생 트리거 상태 신호(50)는, 시스템(20)이 배기 가스 미립자 필터(22)의 재생을 요청하였는지의 여부를 식별한다. 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38)이 애플리케이션 입력 프로세싱 모듈(34)로부터 적어도 제2 입력 신호(44)를 수신하고 그에 응답하여 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호(52)를 생성한다. 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호(52)는 탄화수소 분사가 인에이블링되었는지의 여부를 식별한다. 예로서, 제2 입력 신호(44)가, 비제한적으로, 최대 및 최소 배기 온도, 연료 상황, 엔진 속력 및 부하, 또는 배기 유동을 나타내는 신호일 수 있을 것이다.
신호 프로세싱 모듈(40)은 애플리케이션 입력 프로세싱 모듈(34)로부터 적어도 제3 입력 신호(46)를 수신하고 그에 응답하여 복수의 동작 매개변수 신호(54, 56, 58, 60, 62, 64, 66)를 생성한다. 예로서, 제3 입력 신호(46)가, 비제한적으로, 배기 온도, 배기 압력, 엔진 속력, 흡기 공기 유동, 및 연료 유동을 나타내는 신호일 수 있을 것이다. 그에 따라, 제3 입력 신호(46)가 측정된 및/또는 계산된 엔진(24) 또는 시스템(20)일 수 있을 것이다. 복수의 동작 매개변수 신호(54, 56, 58, 60, 62, 64, 66)가 적어도 엔진 퍼센트 부하 신호(54), 엔진 RPM 신호(56), 산화 촉매 유입구 온도 신호(58), 미립자 필터 델타 압력 신호(60), 배기 배압 신호(64), 평균 미립자 필터 촉매 온도 신호(64), 및 배기 부피 유동 신호(66)를 포함한다. 엔진 퍼센트 부하 신호(54)가, 엔진(24)에서 현재 발생되는 기계적 부하의 퍼센트를 나타낸다. 엔진 퍼센트 부하 신호(54)는 100 퍼센트의 완전(full) 부하와 0 퍼센트의 부하 없음 사이의 범위를 갖는다. 완전 부하 조건이, 언덕길을 오르는 주행 시에 또는 가속 중에 발생될 수 있을 것이고, 부하 없음 조건이 언덕길을 내려가는 주행시에 또는 감속 중에 발생될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 엔진 퍼센트 부하 신호(54)가 0과 1 사이의 범위의 분수 또는 소수점 값(decimal value)으로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 엔진 RPM 신호(56)는, 예를 들어, 분당 회전수(RPM) 단위로 측정되는 바와 같은, 엔진(24)의 현재의 회전 동작 속력을 나타낸다. 산화 촉매 유입구 온도 신호(58)는 산화 촉매(28)의 유입구로 진입하는 배기 가스의 온도를 나타낸다. 산화 촉매 유입구 온도 신호(58)가 측정되거나 추정될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 산화 촉매 유입구 온도 신호(58)가, 예를 들어, 섭씨(C) 또는 화씨(F)를 포함하는 다양한 상이한 단위들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
미립자 필터 델타 압력 신호(60)는 배기 가스 미립자 필터(22)로 진입하는 배기 가스와 배기 가스 미립자 필터(22)를 진출하는 배기 가스 사이의 압력차를 나타낸다. 미립자 필터 델타 압력 신호(60)가 측정되거나 추정될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 미립자 필터 델타 압력 신호(60)가, 예를 들어, 킬로파스칼(kPa)을 포함하는 다양한 상이한 단위들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 배기 배압 신호(62)는, 산화 촉매(28) 및 배기 가스 미립자 필터(22)를 통한 배기 유동을 포함하는 배기 시스템(26)을 통한 배기 가스의 유동에 대항 또는 저항하는(opposing or resisting) 압력을 나타낸다. 또한, 배기 배압 신호(62)가 측정되거나 추정될 수 있을 것이고, 예를 들어, 킬로파스칼(kPa)을 포함하는 다양한 상이한 단위들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
평균 미립자 필터 촉매 온도 신호(64)는 그 길이에 걸쳐서 평균화된 미립자 필터 촉매(30)의 온도를 나타낸다. 또한, 평균 미립자 필터 촉매 온도 신호(64)가 측정되거나 추정될 수 있을 것이고, 예를 들어, 섭씨(C) 또는 화씨(F)를 포함하는 다양한 상이한 단위들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 배기 부피 유동 신호(66)가 배기 시스템(26)을 통해서 이동하는 배기 가스의 부피 유량을 나타낸다. 또한, 배기 부피 유동 신호(66)가 측정되거나 추정될 수 있을 것이고, 예를 들어, 시간당 리터(LPH)를 포함하는 다양한 상이한 단위들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
시스템은 또한, 재생 트리거링 모듈(36), 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38), 및 신호 프로세싱 모듈(40)과 연통하는 재생 관리 모듈(68)을 포함한다. 보다 특히, 재생 관리 모듈(68)은 재생 트리거링 모듈(36)로부터 재생 트리거 상태 신호(50)를 수신하고, 재생 관리 모듈(68)은 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38)로부터 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호(52)를 수신한다. 유사하게, 재생 관리 모듈(68)은, 신호 프로세싱 모듈(40)로부터, 엔진 퍼센트 부하 신호(54), 엔진 RPM 신호(56), 산화 촉매 유입구 온도 신호(58), 미립자 필터 델타 압력 신호(60), 배기 배압 신호(62), 평균 미립자 필터 촉매 온도 신호(64), 및 배기 부피 유동 신호(66)를 수신한다. 재생 트리거링 모듈(36), 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38), 그리고 신호 프로세싱 모듈(40)로부터 이러한 신호를 수신하는 것에 응답하여, 재생 관리 모듈(68)은, 폐쇄 루프 온도 표적화 체제 및 그러한 폐쇄 루프 온도 표적화 체제에 연결된 폐쇄 루프 연료 제어 체제를 실행하는 것에 의해서, 탄화수소 재생 인에이블 상태 신호(70)를 생성한다. 재생 관리 모듈(68)에 의해서 실행되는 폐쇄 루프 온도 표적화 체제 및 폐쇄 루프 연료 제어 체제가 이하에서 더 구체적으로 설명된다. 재생 관리 모듈(68), 재생 트리거링 모듈(36), 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38), 그리고 신호 프로세싱 모듈(40) 중 하나 이상이, 이하에서 설명되는 방법 및/또는 전술한 신호와 관련된 정보를 저장하기 위한 비-휘발성 랜덤 액세스 메모리(NVRAM)를 구비할 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. NVRAM이 또한, 진단 도구로서의 이용을 위해서, 완전한 재생의 전체 수(total number) 및 재생 중단의 전체 수를 저장하기 위해서 이용될 수 있을 것이다.
본원에서, 모듈이라는 용어가 회로라는 용어로 대체될 수 있을 것이다. 모듈이라는 용어가, 주문형 반도체(ASIC); 디지털, 아날로그, 또는 혼합형 아날로그/디지털 이산 회로; 디지털, 아날로그, 또는 혼합형 아날로그/디지털 통합 회로; 조합형 논리 회로; 필드 프로그래머블 게이트 어레이(FPGA); 코드를 실행하는 프로세서(공유형, 전용, 또는 그룹); 프로세서에 의해서 실행되는 코드를 저장하는 메모리(공유형, 전용, 또는 그룹); 설명된 기능을 제공하는 다른 적합한 하드웨어 구성요소; 또는 시스템-온-칩과 같은, 전술한 것의 일부 또는 전부의 조합을 지칭하거나, 그 일부일 수 있거나, 포함할 수 있을 것이다.
앞서서 사용된 바와 같은 코드라는 용어가, 소프트웨어, 펌웨어, 및/또는 마이크로코드를 포함할 수 있을 것이고, 프로그램, 루틴, 기능, 분류(class), 및/또는 대상(object)을 지칭할 수 있을 것이다. 공유형 프로세서라는 용어는, 복수의 모듈로부터의 일부의 또는 모든 코드를 실행하는 단일 프로세서를 포함한다. 그룹 프로세서라는 용어는, 부가적인 프로세서와 함께, 하나 이상의 모듈로부터의 일부의 또는 모든 코드를 실행하는 프로세서를 포함한다. 공유형 메모리라는 용어는, 복수의 모듈로부터의 일부의 또는 모든 코드를 저장하는 단일 메모리를 포함한다. 그룹 메모리라는 용어는, 부가적인 메모리와 함께, 하나 이상의 모듈로부터의 일부의 또는 모든 코드를 저장하는 메모리를 포함한다. 메모리라는 용어는 컴퓨터-판독 가능 매체의 하위세트(subset)일 수 있을 것이다. 컴퓨터-판독 가능 매체라는 용어는 매체를 통해서 전파되는 일시적인 전기적 및 전자기적 신호를 포함하지 않고, 그에 따라 유형적인(tangible) 그리고 비-일시적인 것으로 간주될 수 있을 것이다. 비-일시적인 유형적 컴퓨터 판독 가능 매체의 비제한적인 예에는, 비휘발성 메모리, 휘발성 메모리, 자기적 저장장치, 및 광학적 저장장치가 포함된다.
이제 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 배기 가스 미립자 필터의 재생을 관리하기 위한 방법의 단계를 설명하는 흐름도가 도시되어 있다. 단계(100)에서, 배기 가스 미립자 필터의 재생이 개시된다. 재생의 초기화에 응답하여, 방법은 단계(102)에서 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 검출한다. 전술한 바와 같이, 이러한 온도들이 측정되거나 추정될(즉, 모델링될(modelded) 수 있다. 다음에, 방법은 단계(104)에서 기준 온도를 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 최대치로서 설정한다. 이어서, 기준 온도가 폐쇄 루프 연료 제어 체제에 의해서 이용되어, 배기 가스 미립자 필터(22)로 공급되는 탄화수소 정량 공급량을 조절하고, 그에 따라 폐쇄 루프 온도 표적화 체제를 폐쇄 루프 연료 제어 체제와 연결시키는 작용을 한다. 기준 온도를 배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도, 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도, 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 최대치로서 설정하는 것은 온도 과열을 완화시키고, 그러한 온도 과열에서는 배기 가스 온도가 개방 루프 제어 시스템에 의해서 설정된 목표 온도를 초과한다. 이러한 개시된 방법이 유리한데, 이는 온도 과열이 탄화수소의 정량 공급의 차단을 유발할 수 있고, 그러한 차단이 미립자 필터 촉매(30)의 급격한 냉각을 포함하는 큰 온도 과냉을 생성하기 때문이다. 이러한 급격한 냉각은, 연료 소비 증가를 유발하는 재생 프로세스의 지연 및 장기화에 더하여, 미립자 필터 촉매(30)를 균열시킬 수 있다.
방법은 단계(106)에서, 재생이 중단되었는지의 여부를 결정한다. 재생 중단은, 재생이 트리거링되고 탄화수소 정량 공급이 인에이블되지 않은 임의의 시간으로서 규정된다. 따라서, 단계(106)는, 재생이 트리거되었는지의 여부 및 탄화수소 정량 공급이 인에이블되었는지이 여부를 결정하기 위해서, 재생 트리거링 모듈(36)에 의해서 생성된 재생 트리거 신호(50) 및 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈(38)에 의해서 생성된 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호(52)를 분석한다. 재생이 중단되었다고 결정하는 것에 응답하여, 방법이 재생 중단 피드백 루프(108)로 진행한다. 대안적으로, 재생이 중단되지 않았다고 결정하는 것에 응답하여, 방법은, 재생 온도 목표가 초기화되었는지의 여부를 결정하는 단계(110)로 진행한다. 재생 온도 목표가 초기화되었다고 결정하는 것에 응답하여, 방법이 단계(112)로 진행하고, 그러한 단계(112)는 배기 질량 유동, 기준 온도, 및 재생 온도 목표를 기초로, 비례, 적분, 및 미분 탄화수소 정량 공급 값을 계산하는 것에 의해서 폐쇄 루프 연료 제어 체제를 실행한다. 이러한 탄화수소 정량 공급 값은 폐쇄 루프 연료 제어 체제의 일부로서 재생을 제어하기 위해서 배기 가스 미립자 필터(22) 내로 분사하고자 하는 탄화수소 연료의 양 또는 질량을 나타낸다. 대안적으로, 재생 온도가 초기화되지 않았다고 결정하는 것에 응답하여, 방법이 먼저 단계(114)로 진행하고, 그러한 단계(114)는 재생 온도 목표를 초기화한다. 단계(114)에서, 프로파일 시간 및 기준 온도를 이용하여 생성된 교정(calibration) 곡선을 기초로 재생 온도 목표를 색인하는 것에 의해서 재생 온도 목표가 초기화된다. 재생 온도 목표를 초기화하는 것에 응답하여, 방법이 단계(112)로 진행한다. 따라서, 단계(110)가 폐쇄 루프 온도 표적화 체제를 시작한다.
개방 루프 온도 표적화 체제에서, 목표 온도가, 미리 결정된 재생 온도 구역(즉, 검댕이 연소될 수 있는 온도의 범위)을 넘어서지 않는 미리 결정된 선형 온도 램프(ramp) 또는 선형 온도 곡선에 따라서 설정된다는 것을 이해하여야 할 것이다. 대조적으로, 본 개시 내용의 폐쇄 루프 온도 표적화 체제는 동적이고 재생 온도 목표가 미리 결정된 재생 온도 범위를 넘어서서 색인될 수 있게 한다. 유리하게, 이러한 것은, 방법이 최소 재생 온도 목표를 자동적으로 찾을 수 있게 하여, 부수적인 탄화수소 정량 공급의 감소 및 연료 절감을 유도한다. 다시 말해서, 방법은, 미립자 필터 촉매(30)를 급냉시키지 않고, 낮은 배기 가스 온도에서 재생 온도 범위를 확장하는 자가-조절 온도 표적화 및 연료 제어를 생성한다. 폐쇄 루프 온도 표적화 체제는 또한, 개방 루프 온도 표적화와 연관된 대기 기간, 또는 지연을 제거한다. 개방 루프 온도 표적화에서, 목표 온도가 시간에 따라서 선형적으로 상승된다(ramped up). 만약 엔진(24)으로 가속 중에서와 같은 증가된 부하가 가해진다면, 배기 가스 온도가 개방 루프 시스템에 의해서 요청되는 목표 온도 보다 높게 상승할 수 있고, 이는 목표 온도가 높은 배기 가스 온도를 따라잡을 때까지 시간의 경과를 필요로 한다. 이는 재생 시간 및 연료를 낭비한다. 개시된 폐쇄 루프 온도 표적화 체제는, 프로파일 시간 및 기준 온도에 따른 재생 온도 목표를 색인하는 것에 의해서, 그러한 지연을 제거한다. 프로파일 시간이, 영으로부터 계수를 시작하고 시간의 함수로서 재생 온도 목표를 상승시키도록 구성된 프로파일 타이머에 의해서 생성된다. 한편, 기준 온도가, 단계(104)에서, 산화 촉매 배출구 온도 및 미립자 필터 배출구 온도 중 최대치와 동일하도록 설정된다. 따라서, 개시된 폐쇄 루프 온도 표적화 체제가, 엔진에 의해서 유도된 배기 가스 온도의 상승을 설명한다. 만약 배기 가스 온도의 증가가 어떠한 이유이든 간에 발생된다면, 폐쇄 루프 온도 표적화 체제는 재생 온도 목표를 더 높은 배기 가스 온도의 또는 그 초과의 온도까지 자동적으로 상승시킨다.
단계(116)에서, 방법은 온도 오류, 온도 오류 하한선, 및 온도 오류 상한선을 계산하는 단계를 포함한다. 온도 오류는, 기준 온도를 재생 온도 목표로부터 차감하는 것에 의해서 계산된다. 온도 오류 하한선은 재생 온도 목표에 미리 결정된 최소 한계 인자를 곱하는 것에 의해서 계산된다. 온도 오류 상한선은 재생 온도 목표에 미리 결정된 최대 한계 인자를 곱하는 것에 의해서 계산된다. 온도 오류, 온도 오류 하한선, 및 온도 오류 상한선을 계산하는 것에 응답하여, 방법은 단계(118)로 진행하고, 그러한 단계(118)는, 온도 오류가 온도 오류 하한선 보다 큰지의 여부를 결정한다. 온도 오류가 온도 오류 하한선 보다 크다는 것에 응답하여, 방법이 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(low error limit feed forward loop)(120)로 진행한다. 온도 오류가 온도 오류 하한선 이하인 것에 응답하여, 방법이 단계(122)로 진행하고, 그러한 단계(122)에서는 온도 오류가 온도 오류 상한선 미만인지의 여부를 결정한다. 온도 오류가 온도 오류 상한선 보다 작다는 것에 응답하여, 방법이 높은 오류 한계 피드 포워드 루프(124)로 진행한다. 온도 오류가 온도 오류 상한선 이상인 것에 응답하여, 방법이 단계(126)로 진행하고, 그러한 단계(126)에서는 제어 플래그(flag) 내에서 재생 온도 목표를 설정한다.
단계(116)의 계산에서 이용된 미리 결정된 최소 한계 인자 및 미리 결정된 최대 한계 인자가 경험적으로 결정되고 재생 온도 목표에 비례한다. 보다 구체적으로, 그러한 인자가 참조용(look-up) 표에 의해서 결정된다. 예로서, 참조용 표가 이하와 같을 수 있을 것이다:
재생 온도 목표: [200 300 400 600 700]
최소 한계 인자: [-0.1 -0.15 -0.2 -0.1 -0.05]
재생 온도 목표: [200 300 400 600 700]
최대 한계 인자: [0.1 0.15 0.2 0.1 0.05]
방법의 단계(110) 내지 단계(126)를 참조할 때, 폐쇄 루프 연료 제어 체제가, 배기 질량 유동의 함수인 제2 참조용 표로부터의 값이 곱해진 온도 오류의 함수인 참조용 표를 이용하여 비례적인 탄화수소 정량 공급 값을 계산하는 것을 포함한다. 폐쇄 루프 연료 제어 체제가 또한, 이득(gain) 인자로 나눈 온도 오류의 함수인 제3 참조용 표를 이용하여 적분 탄화수소 정량 공급 값을 계산하는 것을 포함한다. 예를 들어, 온도 오류가, 배기 질량 유동의 함수인 제4 참조용 표로부터의 값에 10(ten)을 곱한(ten multiplied by) 것과 같은 이득 인자로 나누어질 수 있을 것이다. 적분 탄화수소 정량 공급 값 계산이 시간의 교정된 비율(calibrated rate of time)로 발생된다. 최대 및 최소 적분 탄화수소 정량 공급 값이 피드 포워드 항(term)의 교정된 백분율의 곱(product)의 결과에 의해서 경계지어진다. 탄화수소 분사 조건이 충족된다면 또는 온도 오류가 교정된 한계를 초과한다면, 재생이 개시될 때 적분 탄화수소 정량 공급 값이 리셋된다. 폐쇄 루프 연료 제어 체제가 또한, 오류의 가속도(즉, 오류 비율)를 미분 이득에 곱하는 것에 의해서 미분 탄화수소 정량 공급 값을 계산하는 것을 포함한다. 미분 탄화수소 정량 공급 값이, 오류 비율의 함수인 제5 참조용 표로부터 결정된다. 미분 탄화수소 정량 공급 값이, 적분 탄화수소 정량 공급 값과 유사한 방식으로 최대치 및 최소치에 의해서 제한된다. 그에 따라, 폐쇄 루프 연료 제어 체제가, 피드 포워드 제어의 제한된 기간만을 이용하는 것과 구분되는 것으로서, 항상 폐쇄 루프라는 것을 이해하여야 할 것이다. 폐쇄 루프 연료 제어 체제 내의 각각의 피드백 항이 최대 또는 최소 레벨로 절단된다(clipped).
단계(128)에서, 방법은, 평균 미립자 필터 촉매 온도를 검출하는 것에 의해서, 배기 가스 미립자 필터(22)가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 것을 더 포함한다. 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 내에 있다는 것에 응답하여, 방법이 순(net) 재생 시간 피드 포워드 루프(130)로 진행한다. 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 초과 또는 미만이라는 것에 응답하여, 방법은, 제어 플래그가 단계(126)에 따른 재생 온도 목표로 설정되었는지의 여부를 결정하는 단계(132)로 진행한다. 제어 플래그가 단계(126)에 의해서 설정된 재생 온도 목표를 가진다는 것에 응답하여, 방법이 단계(134)로 진행하고, 그러한 단계(134)는 프로파일 시간과 1의 값(value one)의 합으로서 규정되는 재생 프로파일 온도 목표 시간을 증가시키는 것에 의해서 재생 온도 목표를 개선한다(advancing). 재생 온도 목표가 제어 플래그에 존재하지 않는다는 것에 응답하여, 방법이 제어 플래그 피드 포워드 루프(136)로 진행한다.
단계(138)에서, 방법이 전체 재생 시간을 증가시키는 것으로 진행한다. 전체 재생 시간이, 재생을 완료시키기 위해서 시스템(20)이 소비하는 시간의 양으로서 규정될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 전체 재생 시간이, 재생이 트리거링되었을 때 및 재생이 완료되었을 때 사이의 기간이다. 전체 재생 시간의 증가에 응답하여, 방법은, 전체 재생 시간이 미리 결정된 전체 재생 시간 한계보다 긴지의 여부를 결정하는 단계(140)로 이어진다. 전체 재생 시간이 미리 결정된 전체 재생 시간 한계보다 길다는 것에 응답하여, 방법은, 완전한 재생을 식별하고 배기 가스 미립자 필터의 재생을 비활성화시키는 단계(142)로 진행한다. 전체 재생 시간이 미리 결정된 전체 재생 시간 한계 이하라는 것에 응답하여, 방법이 반복적인 피드백 루프(144)로 진행한다. 반복적인 피드백 루프(144)는, 산화 촉매 유입구 온도, 산화 촉매의 배출구 온도, 및 미립자 필터 배출구 온도를 검출하는 단계(102)로 복귀하는 것에 의해서, 개시된 방법을 반복할 것을 요청한다.
재생 중단 피드백 루프(108)가, 재생이 단계(106)에 따라서 중단되었다는 결정에 응답하여 실행된다. 재생 중단 피드백 루프(108)는, 재생 온도 목표를 기준 온도로서 설정하는 단계(146)를 포함한다. 재생 중단 피드백 루프(108)는, 평균 미립자 필터 촉매 온도를 검출하는 것에 의해서, 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계(148)로 진행한다. 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 내에 있다는 것에 응답하여, 방법이 순 재생 시간 피드 포워드 루프(130)로 진행한다. 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역을 벗어난다는 것(즉, 초과 또는 미만이라는 것)에 응답하여, 방법은, 평균 미립자 필터 촉매 온도를 기초로 순 재생 시간을 감소시키는 단계(150)로 진행한다. 순 재생 시간은, 주어진 온도에서 배기 가스 미립자 필터(22) 내의 검댕을 완전히 연소하는데 필요한 시간으로서 규정될 수 있을 것이다. 다시 말해서, 순 재생 시간은, 활성 재생 온도 구역 내에서 미립자 필터 촉매(30)가 소비하는 시간이다. 순 재생 시간은, 평균 미립자 필터 온도의 함수인 교정 표를 기초로 감소된다. 교정 비율이 0.5 내지 1.5의 범위를 가지고, 재생이 트리거링되었으나 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 이내가 아닐 때에는 언제든지 시작된다. 따라서, 평균 미립자 필터 촉매 온도가 낮아질수록, 감소가 신속하게 이루어질 것이다.
순 재생 시간을 감소시키는 것에 응답하여, 배기 가스 미립자 필터(22)의 재생을 개시하는 단계(100)로 복귀하는 것에 의해서, 재생 중단 피드백 루프(108)가 개시된 방법을 반복할 것을 요청하도록 진행된다. 따라서, 재생의 중단이 발생되는 경우에, 활성 재생 온도 구역 내에서 소비된 순 재생 시간이 평균 미립자 필터 촉매 온도의 함수로서 조정된다. 순 재생 시간을 조정하는 것에 의해서, 방법은 다음 재생 사이클 중에 단축된 재생 이벤트를 제공하여, 연료 절감을 가능하게 한다.
낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)가, 온도 오류가 온도 오류 하한선 보다 크다는 것에 응답하여 실행된다. 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)가, 제어 플래그 내에서 재생 온도 목표를 소거(clearing)하는 단계(152)를 포함한다. 다시 말해서, 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)는, 제어 플래그 내의 재생 온도 목표가 이전의 루프에서 설정되는 것에 응답하여 이전에 계산되었던 재생 온도 목표를 유지할 것을 요청한다. 제어 플래그 내에서 설정된 임의의 재생 온도 목표를 소거하는 것에 응답하여, 배기 가스 미립자 필터(22)가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계(128)로 복귀하는 것에 의해서, 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)가 진행된다.
높은 오류 한계 피드 포워드 루프(124)가, 온도 오류가 온도 오류 상한선 보다 작다는 것에 응답하여 실행된다. 높은 오류 한계 피드 포워드 루프(124)가, 산화 촉매 유입구 온도가 재생 온도 목표 보다 높은지의 여부를 결정하는 단계(154)를 포함한다. 산화 촉매 유입구 온도가 재생 온도 목표 보다 높다는 것에 응답하여, 높은 오류 한계 피드 포워드 루프(124)가, 프로파일 시간 및 기준 온도를 기초로 재생 온도 목표를 재-색인하는 단계(156)로 진행한다. 이어서, 높은 오류 한계 피드 포워드 루프(124)가, 제어 플래그 내에서 재생 온도 목표를 설정하는 단계(126)로 복귀한다. 산화 촉매 유입구 온도가 재생 온도 목표 이하라는 것에 응답하여, 높은 오류 한계 피드 포워드 루프(124)가 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)의 일부와 결합되고, 제어 플래그 내에서 설정된 임의의 재생 온도 목표를 소거하는 단계(152)로 진행하고 이어서 배기 가스 미립자 필터(22)가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계(128)로 복귀한다.
평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 내에 있다는 것에 응답하여, 순 재생 시간 피드 포워드 루프(130)가 실행된다. 순 재생 시간 피드 포워드 루프(130)가, 평균 미립자 필터 촉매 온도를 기초로 순 재생 시간을 증가시키는 단계(158)를 포함한다. 순 재생 시간은, 평균 미립자 필터 촉매 온도의 함수인 교정 표를 기초로 증가된다. 교정 비율이 0.5 내지 1.5의 범위를 가지고, 재생이 트리거링되었고 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 이내에 있을 때에는 언제든지 시작된다. 따라서, 평균 미립자 필터 촉매 온도가 높을수록, 증가가 신속하게 이루어질 것이다.
순 재생 시간의 증가에 응답하여, 순 재생 시간 피드 포워드 루프(130)가, 순 재생 시간이 미리 결정된 순 재생 시간 한계보다 긴지의 여부를 결정하는 단계(160)로 진행한다. 순 재생 시간이 미리 결정된 순 재생 시간 한계보다 길다는 것에 응답하여, 방법은, 완전한 재생을 식별하고 배기 가스 미립자 필터의 재생을 비활성화시키는 단계(142)로 진행한다. 순 재생 시간이 미리 결정된 순 재생 시간 한계 이하라는 것에 응답하여, 방법이 전체 재생 시간을 증가시키는 단계(138)로 복귀한다.
재생 온도 목표가 제어 플래그에 존재하지 않는다는 것에 응답하여, 제어 플래그 피드 포워드 루프(136)가 실행된다. 이제, 단계(126)가 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)에 의해서 생략되었던 경우에 및/또는 제어 플래그 내에서 이전에 설정된 재생 온도 목표가 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프(120)의 단계(152)에 의해서 소거되었던 경우에, 재생 온도 목표가 제어 플래그에 존재하지 않을 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 제어 플래그 피드 포워드 루프(136)에 따라서, 전체 재생 시간을 증가시키는 단계(138)가, 재생 온도 목표가 제어 플래그에 존재하지 않는다는 것에 응답하여 제어 플래그가 재생 온도 목표로 설정되는지의 여부를 결정하는 단계(132)를 즉각적으로 따른다. 다시 말해서, 제어 플래그 피드 포워드 루프(136)는, 방법에서, 재생 온도 목표가 제어 플래그에 존재하지 않을 때, 재생 온도 목표를 개선하는 단계(134)가 생략되는 것을 제공한다.
본원에서 설명되고 도 3a 및 도 3b에 도시된 방법이 설명 및 개시의 목적으로 제공되었다. 첨부된 청구항에서 명시된 바와 같이, 방법은 본원에서 설명되고 도 3a 및 도 3b에서 참조 번호 100 내지 160으로서 표시된 모든 단계로 제한되지 않는다. 따라서, 방법이 이러한 단계의 일부만을 실시하는 것에 의해서 성공적으로 실시될 수 있을 것이다. 부가적으로, 방법은 본원에서 개시되고 도 3a 및 도 3b에서 설명된 단계들의 순서로 제한되지 않는다. 청구항에서 달리 명백하게 구체화되지 않은 경우에, 다른 순서 또는 시퀀스로 이러한 단계들을 실시함으로써 방법이 실행될 수 있을 것이다. 전술한 개시 내용에 따라서, 산화 촉매(28)가 디젤 산화 촉매(DOC)일 수 있고, 배기 가스 미립자 필터(22)가 디젤 미립자 필터(DPF)일 수 있을 것이다. 평균 미립자 필터 온도는 그 길이에 걸쳐서 평균화된 미립자 필터 촉매(30)의 온도를 나타낸다. 산화 촉매 유입구 온도, 산화 촉매 배출구 온도, 및 미립자 필터 배출구 온도, 및 평균 미립자 필터 온도 모두가 측정되거나 추정될(모델링될) 수 있을 것이고, 예를 들어, 섭씨(C) 또는 화씨(F)를 포함하는 다양한 상이한 단위들로서 표현될 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.
실시예에 관한 전술한 설명이 예시 및 설명의 제시를 위해서 제공되었다. 그러한 설명이 포괄적인 제한으로 의도된 것이 아니다. 명백하게, 전술한 교시 내용에 비추어 볼 때 본 개시 내용의 많은 수정예 및 변경예가 가능할 것이고, 첨부된 청구항의 범위 내에서, 구체적으로 설명된 것과 달리 실시될 수 있을 것이다. 첨부된 시스템 청구항에서의 "상기"라는 단어의 이용은, 시스템 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도된 확실한 인용(positive recitation)인 선행물(antecedent)을 지칭하는 반면, 정관사("the")는 시스템 청구항의 범위 내에 포함되는 것으로 의도되지 않은 단어에 선행한다. 이러한 관습은 첨부된 방법 청구항에는 적용될 수 없다.

Claims (26)

  1. 배기 처리 시스템으로서:
    배기 가스 미립자 필터;
    상기 배기 가스 미립자 필터와 유체 연통하는 배기 가스 산화 촉매;
    탄화수소 연료의 정량을 상기 배기 가스 미립자 필터로 공급하는 탄화수소 분사기;
    상기 탄화수소 분사기를 제어하는 재생 관리 모듈을 포함하고;
    상기 재생 관리 모듈이 상기 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 나타내는 신호를 수신하고;
    상기 재생 관리 모듈은 기준 온도를 상기 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 하나로 설정하고;
    상기 재생 관리 모듈은 재생 온도 목표를 초기화하고 프로파일 시간 및 상기 기준 온도를 기초로 상기 재생 온도 목표를 색인하고; 그리고
    상기 재생 관리 모듈은 상기 재생 온도 목표를 기초로 상기 탄화수소 연료의 정량을 결정하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈이, 배기 질량 유동, 상기 기준 온도, 및 상기 재생 온도 목표를 기초로, 비례 탄화수소 정량 공급 값 및 적분 탄화수소 정량 공급 값 및 미분 탄화수소 정량 공급 값을 계산하는 것에 의해서 상기 탄화수소 연료의 정량 공급을 결정하는, 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈은 상기 기준 온도를 상기 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 최대치로서 설정하는, 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈은, 평균 미립자 필터 촉매 온도를 검출하는 것에 의해서, 상기 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는, 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈은, 상기 평균 미립자 필터 촉매 온도가 상기 활성 재생 온도 구역 외부에 있다는 것에 응답하여, 전체 재생 시간을 증가시키고 상기 전체 재생 시간이 미리 결정된 전체 재생 시간 한계보다 긴지의 여부를 결정하는, 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈은, 상기 전체 재생 시간이 상기 미리 결정된 전체 재생 시간 한계보다 길다는 결정에 응답하여, 완전한 재생을 식별하고 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생을 비활성화시키며, 상기 전체 재생 시간이 상기 미리 결정된 전체 재생 시간 한계 이하라는 결정에 응답하여, 반복적인 피드백 루프를 개시하며, 상기 반복적인 피드백 루프는, 상기 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 검출하는 단계로 복귀되는, 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈은, 상기 평균 미립자 필터 온도가 상기 활성 재생 온도 구역 내에 있다는 결정에 응답하여, 순 재생 시간 피드 포워드 루프를 개시하고, 상기 순 재생 시간 피드 포워드 루프는 상기 평균 미립자 필터 온도를 기초로 순 재생 시간을 증가시키는 것 그리고 상기 순 재생 시간이 미리 결정된 순 재생 시간 한계보다 긴지의 여부를 결정하는 것을 포함하는, 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 순 재생 시간 피드 포워드 루프는, 상기 순 재생 시간이 상기 미리 결정된 순 재생 시간 한계보다 길다는 결정에 응답하여, 완전한 재생을 식별하고 상기 배기 가스 미립자 필터 재생을 비활성화시키는, 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 순 재생 시간 피드 포워드 루프가, 상기 순 재생 시간이 상기 미리 결정된 순 재생 시간 한계 이하라는 결정에 응답하여, 상기 전체 재생 시간을 증가시키는 것으로 복귀하는, 시스템.
  10. 배기 가스 미립자 필터의 재생을 제어하기 위한 시스템으로서:
    상기 배기 가스 미립자 필터의 재생이 요구되는지의 여부를 식별하는 재생 트리거 상태 신호를 생성하는 재생 트리거링 모듈;
    탄화수소 정량이 상기 배기 가스 미립자 필터로 공급되는지의 여부를 식별하는 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호를 생성하는 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈;
    상기 재생 트리거링 모듈로부터의 상기 재생 트리거 상태 신호 그리고 상기 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈로부터의 상기 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호를 수신하기 위해서, 상기 재생 트리거링 모듈 그리고 상기 탄화수소 분사 진단 및 시스템 인에이블 모듈과 연통하는 재생 관리 모듈을 포함하고; 그리고
    상기 재생 관리 모듈은 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화 체제 및 폐쇄 루프 연료 제어 체제로 프로그래밍되는, 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 폐쇄 루프 비선형 온도 표적화 체제가 적어도:
    배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 검출하는 단계;
    기준 온도를 상기 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도 중 최대치로서 설정하는 단계;
    재생 온도 목표를 초기화하고 프로파일 시간 및 상기 기준 온도를 기초로 상기 재생 온도 목표를 색인하는 단계를 포함하는, 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 폐쇄 루프 연료 제어 체제가 적어도:
    배기 질량 유동, 상기 기준 온도, 및 상기 재생 온도 목표를 기초로, 비례 탄화수소 정량 공급 값 및 적분 탄화수소 정량 공급 값 및 미분 탄화수소 정량 공급 값을 계산하는 것에 의해서 상기 배기 가스 미립자 필터 내로 분사하고자 하는 탄화수소 연료의 정량을 결정하는 단계를 포함하는, 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈이, 상기 재생 트리거 상태 신호 및 상기 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호를 기초로, 재생이 중단되었는지의 여부를 결정하는, 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈이, 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생이 요구되었다는 것을 식별하는 상기 재생 트리거 상태 신호 및 탄화수소 정량이 배기 가스 미립자 필터로 공급되지 않는다는 것을 식별하는 상기 탄화수소 분사 인에이블 상태 신호에 응답하여, 재생이 중단되었다는 것을 결정하는, 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈이, 재생이 중단되었다는 결정에 응답하여, 재생 중단 피드백 루프를 개시하고, 상기 재생 중단 피드백 루프는, 평균 미립자 필터 촉매 온도를 검출하고 상기 평균 미립자 필터 촉매 온도를 상기 활성 재생 온도 구역에 비교하는 것에 의해서, 상기 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 것을 포함하는, 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 재생 중단 루프는, 상기 평균 미립자 필터 촉매 온도를 기초로, 순 재생 시간을 감소시키고, 상기 평균 미립자 필터 촉매 온도가 상기 활성 재생 온도 구역 외부에 있다는 결정에 응답하여, 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생을 개시하는 단계로 복귀하는, 시스템.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 재생 관리 모듈과 연통하는 신호 프로세싱 모듈을 더 포함하고, 상기 신호 프로세싱 모듈은 복수의 동작 매개변수 신호를 생성하고 상기 복수의 동작 매개변수 신호를 상기 재생 관리 모듈로 전송하고, 상기 복수의 동작 매개변수 신호가 적어도 엔진 퍼센트 부하 신호 및 엔진 RPM 신호 및 산화 촉매 유입구 온도 신호 및 미립자 필터 델타 압력 신호 및 배기 배압 신호 및 평균 미립자 필터 촉매 온도 신호 및 배기 부피 유동 신호를 포함하는, 시스템.
  18. 방법으로서:
    배기 가스 미립자 필터의 재생을 개시하는 단계;
    배기 가스 산화 촉매의 유입구 온도 및 상기 배기 가스 산화 촉매의 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 배출구 온도를 검출하는 단계;
    기준 온도를 상기 배기 가스 산화 촉매의 상기 유입구 온도, 상기 배기 가스 산화 촉매의 상기 배출구 온도, 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 상기 배출구 온도 중 최대치로서 설정하는 단계;
    재생 온도 목표를 초기화하고 프로파일 시간 및 상기 기준 온도를 기초로 상기 재생 온도 목표를 색인하는 단계; 및
    배기 질량 유동, 상기 기준 온도, 및 상기 재생 온도 목표를 기초로, 적어도 하나의 탄화수소 정량 공급 값을 결정하는 단계를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 배기 가스 미립자 필터의 재생이 요구되었는지의 여부를 식별하는 재생 트리거 상태 및 탄화수소 정량이 상기 배기 가스 미립자 필터로 공급되었는지의 여부를 식별하는 탄화수소 분사 인에이블 상태를 검출하는 단계;
    재생이 중단되었다는 것을 결정하는 단계로서, 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생이 요구되었다는 것을 식별하는 상기 재생 트리거 상태 및 탄화수소 정량이 상기 배기 가스 미립자 필터로 공급되지 않는다는 것을 식별하는 상기 탄화수소 분사 인에이블 상태에 응답하여, 재생이 중단된 것으로 결정하는, 재생이 중단되었는지의 여부를 결정하는 단계; 및
    재생이 중단되었다는 것을 결정하는 단계에 응답하여 재생 중단 피드백 루프를 개시하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 재생 중단 피드백 루프가:
    평균 미립자 필터 촉매 온도를 검출하는 단계;
    상기 평균 미립자 필터 촉매 온도가 상기 활성 재생 온도 구역 외부에 있는 것에 응답하여, 상기 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역의 외부에 있는 것으로 결정하는, 상기 배기 가스 미립자 필터가 상기 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역 내에 있다는 결정에 응답하여, 상기 평균 미립자 필터 촉매 온도를 기초로 순 재생 시간을 감소시키는 단계; 및
    상기 순 재생 시간을 감소시키는 단계에 응답하여, 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생을 개시하는 단계로 복귀하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 제18항에 있어서,
    상기 기준 온도를 설정하는 단계의 완료에 응답하여 상기 재생 온도 목표가 이전에 초기화되었는지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 재생 온도 목표가 이전에 초기화되었다는 결정에 응답하여 상기 재생 온도 목표를 초기화하는 단계를 생략하는 단계; 및
    상기 재생 온도 목표가 이전에 초기화되지 않았다는 결정에 응답하여 상기 재생 온도 목표를 초기화하는 단계를 실행하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  22. 제18항에 있어서,
    상기 기준 온도를 상기 재생 온도 목표로부터 차감하는 것에 의해서 온도 오류를 계산하는 단계;
    상기 재생 온도 목표에 미리 결정된 최소 한계 인자를 곱하는 것에 의해서 온도 오류 하한선을 계산하는 단계;
    상기 재생 온도 목표에 미리 결정된 최대 한계 인자를 곱하는 것에 의해서 온도 오류 상한선을 계산하는 단계;
    상기 온도 오류가 상기 온도 오류 하한선 보다 큰지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 온도 오류가 상기 온도 오류 하한선 보다 크다는 것에 응답하여 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프를 개시하는 단계;
    상기 온도 오류가 상기 온도 오류 상한선 보다 작다는 것에 응답하여, 상기 온도 오류가 상기 온도 오류 상한선 보다 작은지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 온도 오류가 상기 온도 오류 상한선 보다 작다는 것에 응답하여 높은 오류 한계 피드 포워드 루프를 개시하는 단계;
    상기 온도 오류가 상기 온도 오류 상한선 이상인 것에 응답하여, 상기 재생 온도 목표를 제어 플래그 내에서 설정하는 단계;
    평균 미립자 필터 촉매 온도를 검출하는 단계; 및
    상기 평균 미립자 필터 촉매 온도가 활성 재생 온도 구역 내부에 있는 것에 응답하여, 상기 배기 가스 미립자 필터가 상기 활성 재생 온도 구역의 내부에 있는 것으로 결정하는, 상기 배기 가스 미립자 필터가 상기 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 낮은 오류 한계 피드 포워드 루프가:
    상기 제어 플래그 내에서 이전에 설정된 임의의 재생 온도 목표를 소거하는 단계; 및
    상기 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계로 복귀하는 단계를 포함하는, 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 높은 오류 한계 피드 포워드 루프가:
    상기 산화 촉매의 유입구 온도를 검출하는 단계;
    상기 산화 촉매의 상기 유입구 온도가 상기 재생 온도 목표 보다 높은지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 산화 촉매의 상기 유입구 온도가 상기 재생 온도 목표 보다 높다는 것에 응답하여, 상기 프로파일 시간 및 상기 기준 온도를 기초로 상기 재생 온도 목표를 재-색인하고 제어 플래그 내에서 상기 재생 온도 목표를 설정하는 단계로 복귀하는 단계; 및
    상기 산화 촉매의 상기 유입구 온도가 상기 재생 온도 목표 이하인 것에 응답하여, 상기 제어 플래그 내에서 이전에 설정된 임의의 재생 온도 목표를 소거하고 상기 배기 가스 미립자 필터가 활성 재생 온도 구역 내에 있는지의 여부를 결정하는 단계로 복귀하는 단계를 포함하는, 방법.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 평균 미립자 필터 촉매 온도가 상기 활성 재생 온도 구역 내에 있다는 것에 응답하여, 순 재생 시간 피드 포워드 루프를 개시하는 단계;
    상기 평균 미립자 필터 촉매 온도가 상기 활성 재생 온도 구역 외부에 있다는 것에 응답하여 상기 제어 플래그가 상기 재생 온도 목표로 설정되었는지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 제어 플래그가 상기 재생 온도 목표로 설정되었다는 것에 응답하여 1의 값을 상기 프로파일 시간에 부가하는 것에 의해서 전체 재생 시간을 증가시키는 것에 의해서 상기 재생 목표 온도를 개선하는 단계;
    상기 재생 온도 목표가 상기 제어 플래그에 존재하지 않는다는 것에 응답하여 상기 재생 목표 온도를 개선하는 단계를 생략하는 단계;
    상기 전체 재생 시간을 증가시키는 단계;
    상기 전체 재생 시간이 미리 결정된 전체 재생 시간 한계보다 긴지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 전체 재생 시간이 상기 미리 결정된 전체 재생 시간 한계 이하라는 결정에 응답하여, 반복적인 피드백 루프를 개시하는 단계로서, 상기 반복적인 피드백 루프는, 상기 배기 가스 산화 촉매의 상기 배출구 온도 및 상기 배기 가스 미립자 필터의 상기 배출구 온도를 검출하는 단계로 복귀하는 것에 의해서, 상기 방법을 반복하는, 반복적인 피드백 루프를 개시하는 단계; 및
    상기 전체 재생 시간이 상기 미리 결정된 전체 재생 시간 한계보다 길다는 결정에 응답하여 재생 완료를 식별하고 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생을 비활성화시키는 단계를 더 포함하는, 방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 순 재생 시간 피드 포워드 루프가:
    순 재생 시간을 증가시키는 단계;
    상기 순 재생 시간이 미리 결정된 순 재생 시간 한계보다 긴지의 여부를 결정하는 단계;
    상기 순 재생 시간이 상기 미리 결정된 순 재생 시간 한계 이하라는 것에 응답하여 상기 전체 재생 시간을 증가시키는 단계로 복귀하는 단계; 및
    상기 순 재생 시간이 상기 미리 결정된 순 재생 시간 한계보다 길다는 결정에 응답하여 재생 완료를 식별하고 상기 배기 가스 미립자 필터의 재생을 비활성화시키는 단계를 포함하는, 시스템.
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