MXPA06004773A

MXPA06004773A - Estrategia de control de quemado y separacion de hollin para un filtro de particulas diesel catalizadas.

Info

Publication number: MXPA06004773A
Application number: MXPA06004773A
Authority: MX
Inventors: Guoqing Zhang
Original assignee: Int Engine Intellectual Prop
Priority date: 2003-11-06
Filing date: 2004-11-02
Publication date: 2006-07-06
Also published as: WO2005046828A2; US20050097885A1; EP1680200A2; BRPI0416257A; JP2007524029A; KR20060126639A; CA2542453A1; EP1680200A4; WO2005046828A3; CN101410596A; US6978604B2

Abstract

Un sistema de control (Figura 4) para controlar la regeneracion de un filtro de particulas de diesel (DPF) (42) comprende una seccion (52) de control basada en una condicion favorable, una seccion (54) de control regular, y una seccion (56) de control de terminacion de regeneracion. La seccion (54) inicia la regeneracion cuando la carga de hollin real (CPDF_DELTA_P) del DPF llega a ser suficientemente grande para mandar la iniciacion de la regeneracion. La seccion (52) inicia la regeneracion cuando la carga del hollin real (CDPF_DELTA_P) llega a una cantidad (SOOTLOAADING) menor que la cantidad a la cual la seccion (54) ordena la regeneracion, siempre y cuando las condiciones (MFDES, ENGINE_SPEED) revelen condiciones favorables para la regeneracion. La seccion (56) termina la regeneracion cuando la carga del hollin (CDPF_DELTA_P) se reduce a alguna cantidad minima (DELTA_P_MIN) o cuando las condiciones para continuar la regeneracion llegan a ser desfavorables. Por quemar el hollin atrapado, durante las condicione favorables, se pospone la regeneracion obligada. Esto puede disminuir la cantidad promedio del hollin atrapado en el CDPF, disminuyendo asi la retropresion promedio en el motor (20).

Description

ESTRATEGIA DE CONTROL DE QUEMADO Y SEPARACIÓN DE HOLLÍN PARA UN FILTRO DE PARTÍCULAS DIESEL CATALIZADAS Campo de ta invención La invención se refiere, generalmente, a motores diesel que tienen filtros de partículas diesel para tratar los gases de escape, que pasan a través de sus sistemas de escape. Más particularmente, la invención se refiere a sistemas de motor y métodos para controlar el quemado del hollin atrapado por un filtro de partículas diesel catalizadas (CDPF) .

Antecedentes de la Invención Un sistema de escape de un motor diese, que comprende un filtro de partículas diesel (DPF) , es capaz de atrapar físicamente materia dile en partículas (DPM) en el gas de escape, , que pasa a través del sistema de escape desde el motor. La DPM incluye el hollín o carbón, la fracción orgánica soluble (SOF) y cenizas (es decir aditivos del aceite lubricante, etc.). Atrapando de esos constituyentes por un DPF reduce la cantidad de la DPM que entra a la atmósfera, previniendo lo que algunas veces es visto como humo negro que se ala desde el tubo de escape del vehículo.

Cuando está presente un DPF en el sistema de escape de un vehículo de motor, energizado por un motor diesel, es conveniente regenerar el DPF para remover el hollín atrapado, antes que la acumulación de este hollín comience a interferir con el desempeño del motor y el vehículo. La regeneración puede ser realizada típicamente, sin embargo, sólo cuando las condiciones son adecuadas para quemar efectivamente el hollín atrapado, sin efectos laterales indeseados. Las condiciones que son apropiadas para regenerar exitosamente un DPF pueden no estar presentes en todas las regiones geográficas por una o más de varias razones. En la ausencia de tales condiciones, el uso de un DPF puede ser restringido a climas calientes y luego solamente como un dispositivo de tratamiento pasivo del gas de escape. Tales limitaciones obstruyen un uso más amplio que es obviamente conveniente, con el fin de maximizar el beneficio de la tecnología del DPF en vehículos de motor. La tecnología del CDPF extiende la tecnología del DPF por la inclusión de un catalizador, en asociación con este DPF. Un sistema de tratamiento conocido del gas de escape por el CDPF, comprende un catalizador de oxidación, depuesto corriente arriba del DPF. El catalizador de oxidación oxida los hidrocarburos (HC) al C02 y H20, y convierte el NO al N02. Este N02 oxida el carbón atrapado en el DPF. Mientras el 02 puede ser usado para oxidar la DPM, las altas temperaturas de oxidación, necesarias para la oxidación, hacen al 02 más difícil para tratar el escape del motor diesel, sin la ayuda de aún otro catalizador, tal como el óxido de cerio (CeC>2 ) . La inclusión del segundo catalizador separado del DPF ayuda al costo del sistema de tratamiento de los gases de escape. Otro dispositivo de tratamiento conocido del gas de escape del DPF, algunas veces referido como un Filtro de Hollín Catalizado (o CSF) , que comprende un catalizador adicional de Ce02 en el DPF, que elimina la necesidad de un catalizador de oxidación corriente arriba. Esto puede reducir el tamaño general de un DPF y evitar la mayor caída de presión, presente en un DPF de dos substratos, como el primer tipo descrito anteriormente. En ambos tipos del DPF, el catalizador de oxidación oxida los hidrocarburos (HC) y convierte el NO al N02, con este N02 siendo usado para oxidar el carbón atrapado. El régimen al cual se oxida el carbón atrapado al C02 se controla no solamente por la concentración del NOi o el 02, sino también la temperatura. Específicamente, existen tres parámetros de temperatura importantes para la regeneración. El primero es la temperatura de "separación moderada" del catalizador de oxidación, debajo de la cual la actividad del catalizador es demasiado baja para oxidar lo H. Esa temperatura es típicamente de alrededor de 180 a 200°C. El segundo parámetro controla la conversión del NO al N02. Esta temperatura de conversión se extiende a un intervalo de temperaturas, que tienen tanto un límite menor como un límite superior, los cuales se definen como la temperatura mínima y la temperatura máxima a la cual se logra la conversión del 40% o más del NO. Esta ventana de temperatura de conversión, que es definida por estos dos límites, se extiende de aproximadamente 250 a aproximadamente 450°C. El tercer parámetro de temperatura se refiere al régimen al cual el carbón se oxida dentro del filtro. Fuentes de referencia en la literatura relevante la nombran la "Temperatura del Punto de Equilibrio" (o BPT) . Es la temperatura a la cual el régimen de oxidación de las partículas, también algunas veces referido como el régimen de la regeneración del DPF, es igual al régimen de acumulación de las partículas. Esta BPT es uno de los parámetros el cual es especialmente importante en determinar la habilidad de un DPF en habilitar un motor dile a cumplir con las leyes de emisiones de tubos de escape y/o reglamentos .

Típicamente, un motor diesel opera con una mezcla relativamente pobre y relativamente fria en comparación con un motor de gasolina. Este factor hace el logro natural de la BPT problemático. Por lo tanto, un fabricante de DPF para un motor diesel deberá esforzarse en desarrollar estrategias del control del motor, para elevar la temperatura del gas de escape a temperaturas mayores de la BPT, cuando la cantidad de partículas atrapadas excede algún umbral que se ha predeterminado en una manera apropiadamente adecuada, tal como por experimentación. El uso del control del motor para elevar la temperatura del gas de escape en esta forma se llama regeneración forzada. El control del combustible es importante en la regeneración forzada. Un sistema de control del motor electrónico conocido comprende un controlador del motor, basado en un procesador, que procesa los datos de varias fuentes, para desarrollar dato de control para controlar ciertas funciones del motor, que incluyen la cantidad y el tiempo de combustión del motor. Un motor diesel típico que comprende inyectores de combustible para inyectar el combustible en los cilindros del motor, bajo el control de un sistema de control del motor, controla tanto la duración como el tiempo de cada inyección de combustible, para establecer tanto la cantidad como el tiempo de combustión del motor. Durante el ciclo del motor, más de una inyección del combustible en un cilindro puede ocurrir. La inyección piloto que precede una inyección principal y después de la inyección que sigue a esta inyección principal, son ejemplos de ello. La combustión apropiada para iniciar la regeneración del CDPF puede ser lograda controlando las inyecciones, tal como éstas.

Compendio de la Invención La presente invención se refiere a sistemas de motor y métodos para regenerar un CDPF. La regeneración puede ser iniciada por cualquiera de dos estrategias distintas de iniciación: una estrategia regular, o forzada y una estrategia de condición favorable. La regeneración, una vez iniciada, por cualquier estrategia de iniciación, se termina por una estrategia de terminación distinta. Varios parámetros son usados para iniciar y terminar la regeneración. La invención puede mejorar el desempeño del motor y el vehículo, debido a que la estrategia de condición favorable puede iniciar el quemado del hollín atrapado antes que este hollín atrapado se acumule en una extensión que desarrolle una caída de presión a través del CDPF, suficientemente grande para llamar la estrategia de iniciación regular o forzada. Quemando al menos algo del hollín atrapado, durante las condiciones favorables, la regeneración obligada se inicia por la estrategia de iniciación, regular o forzada, se pospone. Esta capacidad puede disminuir la cantidad promedio del hollín atrapado en el CDPF, disminuyendo así la retro-presión promedio en el motor. Cuando cesan las condiciones favorables, la estrategia de terminación terminan la regeneración y si las condiciones favorables fallan en regresar antes de la caída de presión a través del CDPF, llega a ser suficientemente grande para iniciar la regeneración forzada, esta regeneración será forzada cuando la caída de presión llega a ser suficientemente grande. Una ventaja de la invención es que usa datos que están típicamente disponibles al sistema de control del motor. Por lo tanto, la invención puede ser llevada a cabo en un sistema de control del motor por técnicas conocidas de programación y proceso. Por lo tanto, un aspecto genérico de la presente invención se refiere a un moto diesel, que comprende un sistema de escape que incluye un DPF que trata el gas de escape que resulta de la combustión del combustible en el motor, y un sistema de control para controlar la regeneración del DPF. El sistema de control comprende un procesador a) para procesar repetidamente un primer valor de datos, correlacionado con la carga real del hollín del DPF y un segundo valor de datos, que representa una carga del hollín suficiente para ordenar la iniciación de la regeneración; b) para iniciar la regeneración, cuando el proceso de a) expone que la carga del hollín real es al menos igual a la carga del hollín suficiente para ordenar el inicio de la regeneración; c) para procesar repetidamente el primer valor de datos y un tercer valor de datos, que representa una carga del hollín menor de aquella representada por el segundo valor de datos; d) para procesar repetidamente un resultado del proceso de c) y otros valores de datos indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas; e) para iniciar la regeneración, cuando un resultado del proceso de d) revela que la carga del hollín real es al meno igual que la carga del hollín representada por el tercer valor de datos y que las condiciones de operación del motor seleccionadas, revelan condiciones adecuadas para la regeneración; f) para valores de datos procesados repetidamente para determinar la terminación de la regeneración; y g) para terminar la regeneración cuando el proceso de f) revela que la regeneración debe ser terminada . Otro aspecto genérico se refiere a un vehículo de motor propulsado por tal motor.

Aún otros aspectos genéricos se refieren a un método de control la regeneración del DPF y a un sistema de control para regenerar un DPF. Lo anterior, junto con otras características y ventajas de la invención, se verá en la siguiente descripción de una modalidad presentemente preferida de la invención, que ilustra el mejor modo considerado en este momento para llevar a cabo la invención. Esta especificación incluye dibujos, descritos ahora brevemente como sigue: Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es un diagrama esquemático general de un motor diesel ejemplar, que tiene un sistema de control de motor electrónico, que incluye la capacidad de iniciar y terminar la regeneración de un filtro de partículas diesel (DPF) en el sistema de escape, de acuerdo con los principios de la presente invención. La Figura 2 es un dibujo semi-esquemático de un tipo del CDPF. La Figura 3 es un dibujo semi-esquemático de aún otro tipo de CDPF. La Figura 4 es un diagrama de estrategia del software (programa) de una forma de realización ejemplar de la estrategia de la invención en el sistema de control del motor.

Descripción de la Modalidad Preferida La Figura 1 muestra un diagrama esquemático de un motor diesel ejemplar 20 para energizar un vehículo de motor. Este motor 20 tiene un sistema de control de motor 22, basado en un procesador, que procesa datos de varias fuentes, para desarrollar varios datos de control, para controlar varios aspectos de la operación del motor. Los datos procesados por el sistema 22 de control pueden originarse en fuentes externas, tal como sensores y/o ser generados internamente . El sistema 22 de control incluye un módulo 24 del impulsor del inyector, para controlar la operación de los inyectores 26 de combustible, de acción eléctrica, que inyectan combustible en las cámaras de combustión en el bloque 28 del cilindro del motor. Un inyector 26 de combustible respectivo se asocia con cada cilindro y comprende un cuerpo que se monta en el motor y tiene una boquilla a través de la cual el combustible se inyecta dentro del cilindro de motor correspondiente. Un procesador del sistema 22 de control del motor puede procesar datos en forma suficientemente rápida para calcular, en tiempo real, el sincronismo y duración de la actuación del inyector, para establecer tanto el tiempo como la cantidad de combustión.

El motor 20 además comprende un sistema de admisión, que tiene un múltiple de admisión 330, montado en un bloque 28. ün enfriador interno 32 y un compresor 34 de un turbocargador 36 están corriente arriba del múltiple 30. El compresor 34 succiona aire del exterior y lo comprime para crear el aire de carga que, después de pasar a través del enfriador interno 32, entra en cada cilindro del motor desde el múltiple 30 por medio de una válvula de admisión, que abre y cierra en momentos adecuados durante os ciclos del motor. El motor 20 también comprende un sistema de escape, a través del cual los gases de escape, credos por la combustión, dentro de los cilindros del motor, pueden pasar desde el motor a la atmósfera. El sistema de escape comprende un múltiple 38 de escape, montado sobre el bloque 28, Los gases de escape pasan desde cada cilindro dentro del múltiple 38 por medio de una válvula de escape perspectiva, que se abre y cierra en momentos apropiados durante los ciclos del motor. El turbocargador del motor 20 se logra por el turbocargador 36, el cual además comprende una turbina 40 que se asocia con el sistema de escape y se acopla por medio de una flecha al compresor 34 Los gases de escape calientes que actúan en la turbina 40, causan que la turbina opere el compresor 34 para desarrollar el aire de carga que proporciona el impulso del motor 30. El sistema de escape además comprende un CDPF 42 corriente debajo de la turbina 40, para tratar el gas de escape antes que pase en la atmósfera a través del tubo 44 de escape. El CDPF mostrado en la Figura 2 es representativo del primer tipo descrito anteriormente. Comprende un catalizador de oxidación 46, dispuesto corriente arriba de un DPF catalizado 48. Este DPF 48 atrapa físicamente un alto porcentaje de a DPM en el gas de escape, que pasa a través del mismo, previniendo que la DPM atrapada pase a la atmósfera. El catalizador de oxidación 46 oxida los hidrocarburos (HC) en el gas de escape que entra al C02 y H20, y convierte el NO al N02. Este N02 es luego usado para reducir las partícula de carbón atrapadas en el DPF 48. Este CDPF mostrado en la Figura 3, es representativo el segundo tipo descrito anteriormente, que tiene un catalizador adicional de Ce02, que hace menos dependiente en N02 para oxidar las partículas atrapadas. Tiene un simple substrato 50 que combina un catalizador de oxidación con una trampa, eliminando sí la necesidad para un catalizador de oxidación separado, corriente arriba del DPF, como se muestra en la Figura 2. Conforme los gases de escape pasan a través del substrato 5, la DPM se atrapa y el catalizador de oxidación oxida los hidrocarburos (HC) y convierte el NO al N02, con este N02 siendo usado para oxidar el carbón atrapado. La Figura 4 muestra una forma de realización ejemplar de la estrategia de la invención en el motor 20 para iniciar y terminar la regeneración del CDPF 42. El sistema 22 de control ejecuta la entretejía para procesar datos y usar el resultado del proceso para proporcionar el control sobre el proceso de regeneración. La estrategia se ilustra en el dibujo por tres seccione distintas_ 1) una sección 52 de control, basada en una condición favorable; 2) una sección de control regular 54; y 3) una sección de control de terminación. La estrategia usa los siguientes parámetros de datos: CDPF_TE P. (que reprehenda el valor de datos de la temperatura del CDPF real); FAVORABLEJTEMP. (que representa el valor de datos de una temperatura mínima de un intervalo de temperaturas del CDPF sobre el cual la regeneración es permisible) , MFDES (que representa el valor de datos de la combustión del motor deseada) ; CDPF_DELTA_P (que representa el valor de datos de la caída de presión, a través del CDPF) ; SOOTLOADING (que representa el valor de datos de un parámetro programable para establecer la caída de presión a través del CDPF en el cual una sección 52 basado en una condición favorable se habilita para iniciar la regeneración) ; EX_MASS_FLOW (que representa el valor de datos del flujo de a masa de escape a través del CDPF) ; ENGINE_SPEED (que represente el valor de datos de la velocidad del motor real) ; CDPF_OUTLET_TEMP. (que represente el valor de datos de la temperatura a la salida del CDPF) ; THRESHOLD_RPM (que representa el valor de datos de la velocidad del motor en o debajo de la cual la regeneración será terminada) ; THRESHOLD_TEMP. (que representa el valor de datos de la temperatura de salid del CDPF , arriba de la cual la regeneración será terminada) . La sección 52 de control basada en la condición favorable, comprende una función 58 de comparación, un mapa 60, otra función 62 de comparación y dos funcione lógicas "AND" (I) 64, 66. Los parámetros CDPF_TEMP. de datos y FAVORABLE_TEMP. son las dos entradas a la función 58 de comparación. Cuando el valor de datos para CDPF_TEMP. es igual o excede que para FAVORABLE_TEMP. , la función de comparación proporciona una salida "1". De otra manera, proporciona una salida lógica "0". Un valor de datos para CDPF TEMP. se puede obtener en cualquier manera apropiada, tal como por los datos de temperatura promedio proporcionados por un sensor en la entrada CDP y datos de temperatura proporcionados por otro sensor en la salida CDPF.

Los parámetros de datos : ENGINE_SPEED Y MFDES, son dos entrada al mapa 60. Este mapa 60 usa los valores de datos para le velocidad del motor y la combustión deseada para seleccionar un valor de lógica "0" o un valor de lógica "1". El mapa 60 contiene valores lógicos "0" o "1", cada uno de los cuales correlaciona con una pareja respectiva de valores de datos . uno para la velocidad del motor y uno para la combustión del motor deseada. Cada valor de datos para la combustión del motor deseada, representa las extensión fraccional correspondiente de un intervalo de combustión del motor, mientras cada valor de datos para la velocidad del motor representa la extensión fraccional correspondiente de un intervalo de velocidades del motor. Para cualquier combinación dada de combustiones del motor y velocidades del moto deseadas, la combustión del motor deseadas, caerá dentro de una de las extensiones funcionales, que causan un valor lógico particular, o de "0" o "1", correlacionado con las dos extensiones fracciónales respectivas que se van a suministrar como la salida del mapa 60. El control 62 basado en la condición favorable detecta condiciones que son favorables para iniciar la regeneración. "Favorable" significa que el CDPF está aún caliente y el motor está operando con una condición de temperatura de escape relativamente alta. Bajo tale condiciones, es "favorable" elevar la temperatura del CDPF en un tiempo corto, para inicializar la regeneración para el control de la combustión. EGR y V T (turbocargador) . El valor de datos, por ejemplo de 2 9°C. La temperatura del CDPF representa la historia de la temperatura debido a la inercia de calor del CDPF. En cualquier momento, cuando la temperatura del CDPF es mayor que FAVORABLE TEMP. , la función de comparación 58 cambiará de suministrar una salida de "0" a suministrar una salida de "1". Lo que satisfará una condición que es un requisito previo para la regeneración basada en la condición favorable iniciada realmente. üna segunda condición se determinó por el mapa 60. Los valores de datos para el mapa 60 se obtuvieron por la prueba de estado estable del motor 20 o un motor equivalente. El motor opera en cada una de un número de combinaciones de velocidad y combustión. Para cada combinación en cada uno de un número de combinaciones de velocidad y combustión. Para cada combinación, el tiempo de operación es suficientemente largo para que la temperatura del gas de escape se estabilice. La temperatura estabilizada es luego medida. Si esa temperatura está suficientemente caliente para permitir su aumento ulterior con un aumento minimo de combustión para que la regeneración sea iniciada, . cundo un "1" entra en el mapa 60, para la extensión de la temperatura y velocidad, que corresponden a esa combinación.

Si la temperatura no está suficientemente caliente, entonces entra un "0". Las salida de la función de comparación 58 y el mapa 60 son entradas a la función lógica "AND (I) 64. Cuando CDPF TEMP. es al menos igual a FAVORABLE_TEMP . , y cuando la velocidad del motor y la combustión deseada son también favorables para iniciar la regeneración del CDPF, la función lógica AND (I) proporciona una salida lógica "1". Sin embargo, la función lógica 64 por si misma es incapaz de inicializar la regeneración. El propio CDPF debe evidenciar una necesidad de regeneración, otro requisito previo para comenzar la regeneración basada en una condición favorable. La caída de presión a través del CDP sirve para indicar esa necesidad. La función de comparación 62 compara el valor de datos para CDPF_DELTA_P con el valor de datos de una referencia suministrada por una función 68 del multiplicador. Cuando el valor de datos para CDPF_DELTA_P es igual o excede el valor de datos de la referencia suministrada por la función 68 del multiplicador, la función de comparación 62 proporciona una salida "1" lógico para indicar que el CDPF necesita la regeneración. De otra manera, proporciona una salida lógica "0". Con ambas entradas a la función lógica AND (I) 66, que tiene los valores lógicos "1", la regeneración se inicia, como será explicado más completamente después.

El valor de datos para la referencia suministrada por la función del multiplicador 68 se determina por los valores de datos para tres parámetros: SOOTLOADING, CDPF_TEMP y EX_MASS_FLO . Los valores de datos para los últimos dos parámetros son entradas a un mapa 70 que se comparte por las secciones 52, 54. El mapa 70 contiene valore de datos para una caida de presión permisible máxima, a través del CDPF, designada por un parámetro DELTA_P_MAX. Cada valor de datos para DELTA_P_MAX se correlaciona con la pareja respectiva de valores de datos, uno para la temperatura de CDPF real, CDPF-TEMP y el otro para el flujo de masa de escape real, EX_MASS_FLOW . Cada valor de datos para la temperatura de CDPF real representa una extensión funcional correspondiente de un intervalo de temperatura, mientras cada valor de datos para EX_MASS_FLOW representa la extensión fraccional correspondiente de un intervalo de flujos de masa de escape reales. Para cualquier combinación dada de la temperatura de CDPF real y el flujo de la masa de escape, la temperatura de CDPF real caerá dentro de uno de sus extensiones fracciónales en el mapa 70, y el flujo de masa de escape real dentro de una de sus extensiones fracciónales, que causa que el valor de datos particulares DELTA_P_MAX, que se correlaciona con dos extensiones fracciónales respectivas en el mapa, es suministradas como salida del mapa.

La sección 54 de control regular comprende una función 72 de comparación, a la cual DELTA_P_MAX y CDPF DELTA_P son dos entradas. Cuando el valor de datos de CDPF_DELTA_P es igual o excede para DELTA_P_AX, la función 72 de comparación proporciona una salida "1" lógica, que, como se explicará más completamente después, es efectiva en iniciar la regeneración. De otra manera, la función 72 proporciona una salida lógica "0". La Sección de Control de Terminación de Regeneración, comprende un mapa 74, tres funciones de comparación 76, 78, 80 y dos funciones lógicas "OR" (0) 82, 84. Los parámetros de datos CDPF_TEMP. y EX_MASS_FLOW, son dos entradas al mapa 74. El mapa 74 contiene valores de datos para la caída de presión a través del CDPF en y debajo de la cual serán terminados, (parámetro DELTA_P_MIN) . Cada valor de datos para DELTA_J?_MIN se correlaciona con una pareja Respectiva de valores de datos uno para la temperatura CDPF real, CDPF_TEMP. y el otro pasará el flujo de la masa de escape real EX_MASS_FLOW. Cada valor de datos para la temperatura CDPF real representa una extensión fraccional correspondiente de un intervalo de temperaturas, mientras cada valor de datos para EX_MASS_FLOW representa una extensión fraccional de un intervalo de flujos de masa de escape reales. Para cualquier combinación dada de la temperatura de CDPF real y flujo de masa de escape, la temperatura CDPF real caerá dentro de su extensión fraccional en el mapa 70. y el flujo de masa de escape real dentro de una de sus extensiones fracciónales, causará el valor de datos particular de DELTA_P_ IN, correlacionado con las dos extensiones fracciónales en el mapa que se va a suministrar como la salida del mapa. El valor de datos de DELTA_p_MIN suministrado por el mapa 74 y el valor de datos de CDPF_DELTA_P son las dos entradas para la función de comparación 76. cuando el valor de datos para CDPF_DELTA_P es igual a o menor que aquel para DELTA_P_MIN, la función de comparación 76 proporciona una salida "1" lógica. De otra manera, proporciona una salida lógica de ! 0 ! . El valor de datos para ENGINE_SPEED y el valor de datos para THRESHOLD_RPM son dos entradas para la función 78 de comparación. Cuando el valor de datos para ENGINE_SPEED es igual a o menor de aquel para THRESHOLD_RPM, la función de comparación 78, para proporcionar una salida "1" lógica. De otra manera, proporciona una salida lógica de "0". El valor de datos para CDPF_OUTLET_TEMP. , obtenido del sensor en la salida CDPF, y el valor de datos para THRESHOLD_TEMP. son las dos entradas para la función 80 de comparación. Cuando el valor de datos de CDPF_OUTLET__TEMP. es igual o excede de aquel para THRESHOLD_TEMP. , la función 80 de comparación proporciona una salida lógica de "1". De otra manera, proporciona una salida lógica de !9!. Las dos funciones lógicas "OR" (O) , 82, 84, se disponen de modo que la salida "1" lógica por cualquiera de las funciones de comparación 76, 78, 79 será efectiva en terminar la regeneración. Por lo tanto, la regeneración será terminada por la ocurrencia de cualquiera de los siguientes: CDPF DELTA_P disminuye a una presión establecida por DELTA_P_MIN basada en la temperatura CDPF y el flujo de masa de escape; la velocidad del motor disminuye a una velocidad establecida por Threshold_rpm, . y la temperatura de salida de CDPF aumenta a una temperatura establecida por Threshold_Temp.. Una disminución en CDPF_DELTA_P a la presión establecida por DELTA-P_MIN, indica que la caida de presión a través de CDPF se ha reducido suficientemente para no tener la necesidad para la regeneración ulterior. Una disminución en la velocidad del motor a la velocidad establecida por threshold_rpm descontinuará la regeneración si la velocidad del motor llega a ser demasiado baja para lograr la regeneración efectiva. Un aumento en la temperatura de salida CDPF a la temperatura establecida por threshold_Temp. , descontinuará la regeneración si la temperatura de salida de CDPF llega a ser indicativa de un aumento ulterior posible que pudiera dañar el CDPF y, por lo tanto THRESHOLDJTE P . se establece a un valor que terminará la regeneración antes de alcanzar dicha temperatura indeseada. Las salidas de la función lógica AND (I) 66 y la función de comparación 72 son entradas a una función lógica OR (O) 86. Una salida "1" lógica por cualquier función 66, 72 será efectiva para iniciar la regeneración. Una vez iniciada, la regeneración continuará hasta terminar por la sección 74 de control de terminación. Esta manera de control se logró a través de una función 88 de cerrojo. Cuando un "1" lógico es salido por la función lógica OR (O) 86, la función 88 de cerrojo se ajusta, siempre que la salida de la función lógica OR (O) 84 tampoco sea un "1" lógico. El establecimiento de la función de cerrojo 88 indica otras secciones del sistema de control 22 que la regeneración de CDPF se va a realizar. Esas otras secciones incluyen típicamente el control de combustión, control de EGR y el impulso del turbocargador. Varias funciones dentro de Cada sección de control se controlan en formas que colectivamente llegarán a ser efectivas para iniciar la regeneración. Por ejemplo, dentro de una sección de control de combustión, la presión de control de inyección y el tiempo y anchos de los pulsos principales y de postinyección pueden ser controlados .

Una función de cambio, tal como una función 90 de cambio, se asocia con cada una de las varias secciones de control, tal como el control de combustión, control de EGR y el impulso del turbocargador. Cuando la función 88 de cerrojo se establece, cada una de las funcione de cambio, tal como 90, causa la sección de control respectiva para utilizar el mapa de control de quemado y separación, tal como el mapa 92. Cuando la función 88 de cerrojo se reajusta, cada una de las funciones de cambio, tal como 90, causa que la sección de control respectiva utilice un mapa de control del estado legal, tal como el mapa 05. Cada mapa, 92, 94 utiliza la velocidad del motor y la combustión del motor deseado como entradas. La función 77 de cerrojo permanecerá ajustado hasta el reajuste por la lógica "1" desde la función lógica OR (O) 84. El reajuste de la función de cerrojo 88 señala otras secciones del sistema de control 22 de la regeneración del CDPF que se va a terminar. Las otras secciones que se usan para continuar el proceso de regeneración ahora revertirá para funcionar en las maneras que terminarán prontamente el proceso. En tanto como la función lógica OR (O) 84 continúa para retener la función de cerrojo 88 reajustada, anulará el efecto de cualquier "1" lógico de la función lógica OR (O) 86. Por lo tanto sólo hasta el momento conforme los valores de datos que forman las entradas a la sección de terminación 56 permitan, la regeneración no puede ser reiniciada. La sección de control regular 54 funciona para iniciar la regeneración, cuando CDPF_DELTA_P aumenta a una presión establecida por DELTA_P_MAX basada en la temperatura de CDPF y el flujo de a masa de escape. Los valores de datos para DELTA^P_MAX se establecen en el mapa 70 para indicar caída de presiones a través del CDPF en donde la regeneración debe ser forzada para combinaciones particulares de la temperatura de CDPF y el flujo de la masa de escape. Esto es esencialmente la regeneración forzada en la carga del hollín del CDPF que ha alcanzado la carga permisible máxima. La sección de control 52, basada en la condición favorable, dota al sistema de control 22 con la habilidad de regenerar el CDPF antes de que la carga del hollín llegue a un punto donde la sección 54 de control regular fuerza la regeneración. Pero es sí solamente si ciertas condiciones en las cuales el motor está operando que son favorables para iniciar la regeneración. La temperatura CDPF (el valor de datos para CDPF_TEMP) debe exceder la temperatura establecida por el valor de datos para FAVORABLE_TEMP, la velocidad del motor y la combustión del motor deben cumplir con ciertos criterios establecidos por el mapa 60. y el CDPF debe evidenciar algunas necesidades para la regeneración, una necesidad que se puede seleccionar por establecer el valor de datos para SOOTLOADING. Un ajuste t pico puede ser dentro de un intervalo del 40% al 60%. La sección de control 52 basada en la condición favorable, indica la regeneración en las funciones de comparación 58, 62, y el mapa 60 llega a ser efectivo para establecer la función de cerrojo 88. La estrategia causa que las varias secciones de control, tal como el control de combustión, control de EGR de impulso del turbocargador ahora se controlen en maneras que elevarán la temperatura de escape a temperatura que exceden BPT. Una regeneración se ha iniciado por la sección 52 de control, se puede terminar solamente por la sección 56 de control de terminación, debido al empleo de la función 88 de cerrojo en la estrategia . La invención permite la estrategia de condición favorable para iniciar el quemado del hollín atrapado, antes que este hollín atrapado se haya acumulado en una extensión que crea una caída de presión a través del DPF, suficientemente grande para invoca la estrategia de iniciación regular o forzada. Quemando al menos algo del hollín atrapado, durante las condiciones favorables, la cantidad promedio del hollín atrapado en el DPF se reduce, diminuyendo así la retropresion promedio en el motor.

Mientras se ha ilustrado y descrito una modalidad presentemente preferida de la invención, se debe apreciar que los principios de la invención se aplican a todas las modalidades que se encuentren dentro del ámbito de las siguientes reivindicaciones.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Un motor diesel, el cual comprende: un sistema de escape, asociado con el motor, este sistema de escapa tiene un filtro de partículas diesel (DPF) , que trata el gas de escape que resulta de la combustión del combustible en el motor; y un sistema de control, para controlar la regeneración del DPF, el cual comprende un procesador, a) para procesar repetidamente un primer valor de datos (CDPF_DELTA_P) , correlacionado con la carga del holl n real del DPF, y un segundo valor de datos (DELTA-P-MAX) , que representa una carga del hollín suficiente para requerir la iniciación de la regeneración; b) para iniciar la regeneración, cuando el proceso de a) revele que la carga del hollín real es al menos igual a una carga del hollín suficiente para requerir la iniciación de la regeneración; c) para procesar repetidamente el primer valor de datos (CDPF_DELTA_p) , y un tercer valor de datos (SOOTLOADING) , que representa la pérdida de carga del hollín que aquélla representada por el segundo valor de datos (DELTA P MAX) ; para procesar repetidamente un resultado del proceso de c) y otros valores de datos, indicativos del motor seleccionado, que opera bajo las condiciones 8ENGINE_SPEED (ENGINE_SPPED) , MFDES) ; para iniciar la regeneración cuando un resultado del proceso de d) revela que tanto la carga del hollín real es al menos igual a la carga del hollín representada por el tercer valor de datos (THRESHOLDJ PM, THRESHOLDJTEMP) Y revelan condiciones adecuadas para la regeneración; para repetidamente procesar los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD TEMP) y para terminar la regeneración cuando el proceso de f) revela que la regeneración debe ser terminada. Un sistema de control para regenerar un filtro de partículas diesel (DPF) que trata el gas de escape que resulta de la combustión del combustible en un motor de combustión interna, este sistema de control comprende un procesador: para procesar repetidamente un primer valor de datos (CDPF_DELTA_P) , correlacionado con la carga de hollín real del DPF y un segundo valor de datos (DELTA-P-MAX) que representa una carga de hollín suficiente para ordenar el inicio de la regeneración; para iniciar la regeneración, cuando el proceso de a) revela que la carga del hollin real es al menos igual a una carga del hollín suficiente para ordenar el inicio de la regeneración; para procesar repetidamente el primer valor de datos (CDPF_DELTA_P) y un tercer valor de datos 8S00TL0ADING) , que representa la carga del hollín menor de aquella representada por el segundo valor de datos (DEL A-P-MAX) : para procesar repetidamente un resultado del proceso de c) y otros valore de datos indicativos del motor seleccionado, que opera con condiciones (ENGINE_SPEED, MFDES) ; para iniciar la regeneración, cuando un resultado del proceso de d) revele que tanto la carga de hollín real es al menos igual a la carga de hollín representada por el tercer valor de datos (SOOTLOADING) y que el motor seleccionado opera con condiciones (ENGINEJ3PEED, MFDES), revelan condiciones adecuadas para la regeneración; para procesar repetidamente los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD RPM, THRESHOLD TEMP) y para terminar la regeneración, cuando el proceso de f) revele que la regeneración debe ser terminada. El sistema de control, según se indica en la reivindicación 1, o la reivindicación 2, que además comprende una función de cerrojo: que se establece cuando el proceso del primer valor de datos (CDPF_DLTA_P) y el segundo valor de datos (DELTA_P_MAX) revelan que la carga del hollín real de al menos igual a una carga del hollín suficiente para ordenar el inicio de la regeneración; que se establece cuando el proceso del resultado del proceso de d) revela que tanto la carga del hollín real es al menos igual a la carga del hollín representada por el tercer valor de datos (SOOTLOADING) , y que el motor seleccionado que opera con condiciones (ENGINE_SPEED, MFDES) revela que las condiciones son adecuadas para la regeneración; y que se reajusta cuando el proceso de los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD_TEMP) revelan que la regeneración debe ser terminada. El sistema de control, según se indica en la reivindicación 3, en el cual la función de cerrojo es incapaz de ser ajustada mientras se continúa el proceso de los valores de datos, para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD: TEMP) , continúa para revelar que esa regeneración debe ser terminada. El sistema de control, según se indica en la reivindicación 4, que además comprende secciones de control que se controlan en formas respectivas para iniciar y terminar la regeneración, y para cada sección de control, una función de cambio respectiva, controlada por la función de cerrojo, para causar que la sección de control respectiva utilice un primer mapa de control respectivo, para iniciar la regeneración y un segundo mapa de control respetivo para terminar la regeneración. ün sistema de control, según se indica en la reivindicación 5, en el cual las secciones de control incluyen una sección de control de combustión, una sección de control de EGR y una sección de control del turbocargador. Un sistema de control, según se indica en la reivindicación 5, en el cual cada primer mapa de control respectivo y cada mapa de control respectivo utilizan la combustión del motor deseada (MFDES) y la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) como entradas. Un motor, según se señala en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el sistema de control comprende un mapa que contiene valores de datos, para la caída de presión permisible máxima (DELTA_P_MAX ) a través del DPF, cada uno correlacionado con una pareja respectiva de valores de datos para la temperatura del DPF (CDPF_TEMP 9 y el flujo de la masa de escape (EX_MASS_FLOW) , y el proceso de a) procesa un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) un valor de datos para el flujo de la masa de escape (ÉX_MASS-FLOW) para seleccionar la caída de presión permisible máxima (DELTA_P_MAX) desde el mapa, como el segundo valor de datos (DELTA_P_ ¾X) . ün motor, según se indica en la reivindicación 8, en el cual el proceso de c) procesa el valor de datos para la caída de presión permisible máxima correspondiente (DELTA_P_MAX) seleccionada del mapa y un multiplicador para proporcionar el tercer valor de datos (SOOTLOAADING) . Un motor, según se indica en la reivindicación 9, en el cual el proceso de d) procesa un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) como uno de los otros valores de datos indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas. Un motor, según se indica en la reivindicación 10, en el cual el proceso de d) también procesa un valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) y un valor de datos para la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) , como dos de los otros valores indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas . Un motor, según se indica en la reivindicación 11, en el cual el proceso de un valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) y un valor de datos para la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) como dos de los otros valores de datos, indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas (ENGINE_SPEED, MFDES), comprende: procesar el valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) y el valor de datos para la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) de acuerdo con un mapa para proporcionar un valor de datos, que indica la temperatura de escape que es favorable o no favorable para iniciar la regeneración. ün motor, según se indica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el proceso de d) procesa un valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) , un valor de datos para la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) , y un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) , como tres de los otros valores de datos indicativo de las condiciones de operación del motor seleccionadas . Un motor, según se indica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el proceso de a) procesa un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) y un valor de datos para el flujo de la masa de escape real (EX_MASS_FLOW) para proporcionar un segundo valor de datos (DELTA_P_MAX) y procesa un valor de datos para la caida de presión real a través del DPF, como el primer valor de datos (CDPF_DELTA_p) . Un motor, según se indica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el proceso de f) procesa un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPFJTEMP) un valor de datos para el flujo de la masa de escape real (EX_MASS_JFLOW) , un valor de datos para la calda de presión real (CDPF_DELTA_p) a través del DPF, y un valor de datos para la velocidad del motor real (ENGINE_SPEED) como los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLDJP , THRSHOLD_TEM ) . Un motor, según se indica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el proceso de f) procesa un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF__TEMP) un valor de datos para el flujo de la masa de escape real (EX_MASS_FLOW) y un valor de datos para la caída de presión real (CDPF_DELTA_P) a través del DPF, y un valor de datos indicativo de la temperatura real de la salida (CDPFJDUTLETJTEMP) del DPF, como los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD_TEMP) . Un motor, según se indica en la reivindicación 1 o la reivindicación 2, en el cual el motor se monta en un vehículo para propulsar este vehículo y el sistema de escape estando adjunto parcialmente a dicho vehículo. Un método para controlar la regeneración de un DPF en un sistema de escape de un motor dile, este método comprende : para procesar repetidamente un primer valor de datos (CDPF_DELTA_P) , correlacionado con la carga del hollín real del DPF, y un segundo valor de datos (DELTA-P-MAX) , que representa una carga del hollín suficiente para requerir la iniciación de la regeneración; para iniciar la regeneración, cuando el proceso de a) revele que la carga del hollín real es al menos igual a una carga del hollín suficiente para requerir la iniciación de la regeneración; para procesar repetidamente el primer valor de datos (CDPF_DELTA_p) , y un tercer valor de datos (SOOTLOADING) , que representa la pérdida de carga del hollín que aquélla representada por el segundo valor de datos (DELTA_P_MAX) ; para procesar repetidamente un resultado del proceso de c) y otros valores de datos, indicativos del motor seleccionado, que opera bajo las condiciones 8ENGINE SPEED (ENGINE SPPED) , FDES) ; para iniciar la regeneración cuando un resultado del proceso de d) revela que tanto la carga del hollín real es al menos igual a la carga del hollín representada por el tercer valor de datos (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD__TEMP) Y revelan condiciones adecuadas para la regeneración; para repetidamente procesar los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD TEMP) y para terminar la regeneración cuando el proceso de f) revela que la regeneración debe ser terminada. Un método, según se indica en la reivindicación 18, que además comprende: a ustar una función de cerrojo, cuando el proceso del primer valor de datos (CDPF_DELTA_P) y el segundo valor de datos (DELTA_P_MAX) revela que la carga de hollín real es al menos igual a una carga de hollín suficiente para ordenar el inicio de la regeneración: ajusfar la función de trabado, cuando el proceso del resultado del proceso de d) revela que tanto la carga de hollín real es igual a la carga de hollín representada por el tercer valor de datos (SOOTLOADING) y que las condiciones del motor seleccionadas (ENGINE_SPEED, MFDES) revelan las condiciones adecuadas para la regeneración; y reajustar la función de cerrojo, cuando el proceso de los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD,TEMP) revela que la regeneración debe ser terminada. ün método, según se indica en la reivindicación 19, que además comprende: forzar la función de cerrojo a permanecer reajustada en tanto continúe el proceso de valores de datos, para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_RPM, THRESHOLD,TÉMP) continúa, para revelar que esa regeneración debe ser terminada. ün método según se indica en la reivindicación 18, que además comprende: procesar un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) y un valor de datos para el flujo de a masa de escape real (EX_MASS_FLOW) , de acuerdo con un mapa que contiene valores de datos para una caída de presión permisible máxima (DELTA_P_MAX) a través del DPF, cada uno correlacionado con una pareja respectiva de valores de datos para la temperatura del DPF (CDPF_TEMP) y el flujo de la masa de escape (EX_MAS_FLO ) para seleccionar la calda de presión permisible máxima correspondiente (DELTA_P_ AX) desde el mapa, como el segundo valor de datos (DELTA_P_MAX) . Un método, según se indica en la reivindicación 21, en el cual el proceso de c) comprende procesar el valor de datos para la caida de presión permisible máxima correspondiente (DELTA_P_M¾X) seleccionada del mapa y un multiplicador, para proporcionar el tercer valor de datos (SOOTLOD1NG) . Un método, según se indica en la reivindicación 22, en el proceso de d) comprende procesar un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF__TEMP) como otro de los valores de datos indicativo de las condiciones de operación del motor seleccionadas . Un método, según se indica en la reivindicación 23, en el proceso de d) también comprende procesar un valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) y un valor de datos para la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) , como dos de los otros valores de datos, indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas. Un método, según se indica en la reivindicación 22, en el proceso de un valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) y un valor de datos ara la velocidad del motor (ENGINE SPEED) como dos de los otros valores de datos, indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas (ENGINE_SPEED, MFDES), comprende: procesar el valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) y el valor de datos para la velocidad del motor (ENGIN_SPEED) de acuerdo con un mapa para suministrar un valor de datos que indica la temperatura del gas de escape, que es o favorable o no favorable para iniciar la regeneración. Un método, según se indica en la reivindicación 18, en el cual el proceso de d) comprende el proceso de un valor de datos para la combustión del motor deseada (MFDES) un valor de datos para la velocidad del motor (ENGINE_SPEED) y un valor de datos para la temperatura real (CPDF TEMP) como tres de los otros valores de datos, indicativos de las condiciones de operación del motor seleccionadas. Un método, según se indica en la reivindicación 18, en el proceso de a) comprende procesar un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) y un valor de datos para el flujo de escape real (EX_MASS_FLOW) para proporcionar el segundo valor de datos (DELTA_P_MAX) Y procesar un valor de datos para la caída de presión real (CDPF_DELTA_P) , a través del DPF, como el primer valor de datos. Un método, según se indica en la reivindicación 18, en el cual el proceso de f) comprende procesar un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) , un valor de datos para el flujo de masa de escape real (EX_MASS_FLOW) , un valor de datos para la calda de presión real (CDPF_DELTA_0) , a través del DPF, y un valor de datos para la velocidad del motor real (ENGINE-SPEED) como los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD_EPM, THRSHOLDJTEMP) . Un método, según se indica en la reivindicación 18, en el cual el Proceso de f) comprende procesar un valor de datos para la temperatura del DPF real (CDPF_TEMP) , un valor de datos para el flujo de masa de escape real (EX_MASS_FLOW) , un valor de datos para la calda de presión real (CDPF_DELTA_0) , a través del DPF, y un valor de datos indicativo de la temperatura real de la salida (CDPF__OUTLET_TEMP) del DPF, como los valores de datos para determinar la terminación de la regeneración (THRESHOLD EPM, THRSHOLD TEMP) . 10 Resumen de la Invención Un sistema de control (Figura 4) para controlar la regeneración de un filtro de partículas de diesel (DPF) (42) comprende una sección (52) de control basada en una condición favorable, una sección (54) de control regular, y una sección (56) de control de terminación de regeneración. La sección (54) inicia la regeneración cuando la carga de hollín real (CPDF_DELTA_P) del DPF llega a ser suficientemente grande para mandar la iniciación de la regeneración. La sección (52) inicia la regeneración cuando la carga del hollín real (CDPF_DELTA_P) llega a una cantidad (SOOTLOAADING) menor que la cantidad a la cual la sección (54) ordena la regeneración, siempre y cuando las condiciones (MFDES, ENGINE SPEED) revelen condiciones favorables para la regeneración. La sección (56) termina la regeneración cuando la carga del hollín (CDPF_DELTA_P) se reduce a alguna cantidad mínima (DELTA_P_MIN) o cuando las condiciones para continuar la regeneración llegan a ser desfavorables. Por quemar el hollín atrapado, durante las condicione favorables, se pospone la regeneración obligada. Esto puede disminuir la cantidad promedio del hollín atrapado en el CDPF, disminuyendo así la retropresión promedio en el motor (20) .

1/2 Figura 1 Figura 2 Figura 3