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    用于 控制 微粒 过滤器 再生 方法 设备
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    摘要
    申请专利号:

    CN200880131248.4

    申请日:

    2008.08.08

    公开号:

    CN102165151A

    公开日:

    2011.08.24

    当前法律状态:

    授权

    有效性:

    有权

    法律详情: 授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F01N 3/027申请日:20080808|||公开
    IPC分类号: F01N3/027; F01N9/00; F01N11/00 主分类号: F01N3/027
    申请人: 倍耐力&C.ECO技术股份公司
    发明人: G·阿里戈尼; M·阿科拉; D·费德利
    地址: 意大利米兰
    优先权:
    专利代理机构: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 11038 代理人: 党建华
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN200880131248.4

    授权公告号:

    102165151B||||||

    法律状态公告日:

    2013.06.05|||2011.10.05|||2011.08.24

    法律状态类型:

    授权|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    提供一种控制微粒过滤器(125)的再生的方法,所述微粒过滤器(125)适合于过滤存在于车辆(100)的发动机(105)的废气排放中的微粒物。微粒过滤器与适合于被启动,从而导致加热微粒过滤器的加热装置耦接。所述方法包括感测(TES、PRS)微粒过滤器的至少一个运转参数,接收与所述至少一个感测的运转参数相关的感测的数据,和根据接收的数据与至少一个相应阈值的比较,决定加热装置的启动。所述方法还包括根据车辆的运转状态,调整所述至少一个阈值的值,所述运转状态是根据接收的感测的数据检测的。

    权利要求书

    1.一种用于控制微粒过滤器(125)的再生的方法,所述微粒过滤器(125)适合于过滤存在于车辆(100)的发动机(105)的废气排放中的微粒物,微粒过滤器与适合于被启动以导致加热微粒过滤器的加热装置耦接,所述方法包括:-感测(TES、PRS)微粒过滤器的至少一个运转参数;-接收与至少一个感测的运转参数相关的感测的数据;-根据接收的数据与至少一个相应阈值的比较,决定加热装置的启动;和-根据车辆的运转状态,调整所述至少一个阈值的值,所述运转状态是根据接收的感测的数据检测的。2.按照权利要求1所述的方法,其中所述接收感测的数据包括保持最新接收的数据的集合,并且所述调整所述至少一个阈值的值包括根据所述集合中的数据的统计分析,确定所述至少一个阈值的所述值。3.按照权利要求2所述的方法,其中通过获得所述集合中的数据的统计分布,执行所述统计分析;和-根据所述统计分布的预定百分位,确定所述至少一个阈值的所述值。4.按照前述权利要求之一所述的方法,其中所述调整所述至少一个阈值的值包括:-根据在发生过滤器再生之后接收的数据,评估过滤器再生的结果;和-根据评估的结果,调整所述至少一个阈值的值。5.按照前述权利要求之一所述的方法,其中所述感测至少一个运转参数包括感测由所述车辆发动机产生的废气排放的温度和压力。6.按照权利要求5所述的方法,其中在废气排放离开微粒过滤器的出口处感测所述温度。7.按照权利要求5或6所述的方法,其中在废气排放进入微粒过滤器的入口处感测所述压力。8.按照前述权利要求之一所述的方法,其中所述决定加热装置的启动是基于下述各项中的至少一项的接收的数据与至少一个相应阈值的比较的:-由所述车辆发动机产生的废气排放的瞬时温度,-由所述车辆发动机产生的废气排放的瞬时压力,和-在预定时段中,由所述车辆发动机产生的废气排放的平均压力。9.按照权利要求8所述的方法,其中所述决定包括将所述瞬时温度的接收的数据与较低瞬时温度阈值及较高瞬时温度阈值相比较。10.按照权利要求9所述的方法,包括:-保持所述车辆发动机的废气排放的瞬时温度的最新接收的数据的集合;-根据所述集合中的数据的统计分析,确定较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值中的至少一个的所述值,其中:-通过获得所述集合中的数据的统计分布,执行所述统计分析。11.按照权利要求10所述的方法,其中根据所述统计分布的至少一个预定百分位,执行所述确定较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值中的至少一个的所述值。12.按照权利要求11所述的方法,还包括根据所述统计分布的第一个预定百分位,设定较低瞬时温度阈值的值。13.按照权利要求11或12所述的方法,还包括根据所述统计分布的第二个预定百分位,设定较高瞬时温度阈值的值。14.按照权利要求12所述的方法,其中:-所述第一个预定百分位对应于至少高于与不利于微粒过滤器的再生的车辆运转状态相关的接收的数据的第一统计分布的第70百分位的百分位,优选地对应于至少高于第一统计分布的第95百分位的百分位。15.按照权利要求13或14所述的方法,其中:-所述第二个预定百分位对应于至少低于与有利于微粒过滤器的再生的车辆运转状态相关的接收的数据的第二统计分布的第45百分位的百分位,优选地对应于至少低于第二统计分布的第30百分位的百分位。16.按照权利要求9-15之一所述的方法,其中:-较低瞬时温度阈值的值不低于执行微粒过滤器的再生所需的最低温度,和-较高瞬时温度阈值的值不高于微粒过滤器自我执行再生,而不需要启动加热装置的最高温度。17.按照权利要求11所述的方法,其中所述至少一个预定百分位是单一预定百分位,并且其中确定较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值中的至少一个的所述值包括把较低瞬时温度阈值设定成取决于所述单一百分位的第一值,并把较高瞬时温度阈值设定成取决于所述单一百分位的第二值。18.按照权利要求17所述的方法,其中所述第一值是取决于所述单一百分位的所述统计分布的第一个百分位,并且所述第二值是取决于所述单一百分位的所述统计分布的第二个百分位。19.按照权利要求8-18之一所述的方法,其中所述决定加热装置的启动是基于废气排放瞬时压力的接收的数据与较低瞬时压力阈值的比较的。20.按照权利要求19所述的方法,包括:-保持废气排放瞬时压力的最近接收的数据的集合;-根据所述集合中的数据的统计分析,确定较低瞬时压力阈值的所述值,其中:-所述统计分析包括获得所述集合中的数据的统计分布;和-根据所述统计分布的至少高于所述统计分布的90%百分位的第三个预定百分位,确定较低瞬时压力阈值的值。21.按照权利要求8-20之一所述的方法,其中所述决定加热装置的启动是基于与在所述预定时段中的废气排放的平均压力相关的接收的数据和较低平均压力阈值的比较的。22.按照权利要求21所述的方法,包括:-根据与在发生过滤器再生之后的所述平均压力相关的数据,评估过滤器再生的结果,和-根据评估的结果,调整所述较低平均压力阈值的值,其中:-所述根据废气排放平均压力的数据,评估过滤器再生的结果包括评估在过滤器再生之后的随后预定时段中的废气排放的平均压力是否低于较低平均压力阈值。23.按照权利要求22所述的方法,包括:-根据连续过滤器再生的评估的结果,量化成功再生的次数和不成功再生的次数,和-如果所述不成功再生的次数达到第一预定极限,则使较低平均压力阈值增大第一数量,或者如果所述成功再生的次数达到第二预定极限,则使较低平均压力阈值减少第二数量。24.按照权利要求23所述的方法,其中所述第一数量和所述第二数量的值取决于过滤器再生之后的废气排放平均压力的值与较低平均压力阈值的值之间的差值。25.按照权利要求9-24之一所述的方法,当从属于权利要求9时,其中所述决定加热装置的启动包括,如果:-所述瞬时温度的接收的数据落在由较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值限定的区间中,-所述瞬时压力的接收的数据高于较低瞬时压力阈值,和-所述平均压力的接收的数据高于较低平均压力,则启动加热装置。26.一种用于控制微粒过滤器(125)的再生的过滤器再生系统,所述微粒过滤器(125)适合于过滤存在于车辆(100)的发动机(105)的废气排放中的微粒物,所述过滤器再生系统包括:-适合于使得微粒过滤器的加热装置(127)能够启动,从而导致加热微粒过滤器的控制单元(160);-与所述控制单元通信,并且适合于在操作上与微粒过滤器耦接,用以感测微粒过滤器的至少一个运转参数的至少一个传感器(TES、PRS),其中所述控制单元适合于:-从所述至少一个传感器接收与至少一个感测的运转参数相关的数据;-根据接收的数据与至少一个相应阈值的比较,决定加热装置的启动,和-根据车辆的运转状态,调整所述至少一个阈值的值,所述运转状态是根据接收的感测的数据检测的。27.按照权利要求26所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于:-保持最新接收的数据的集合;-根据所述集合中的数据的统计分析,确定所述至少一个阈值的所述值。28.按照权利要求27所述的过滤器再生系统,其中:-通过获得所述集合中的数据的统计分布,执行所述统计分析;和-根据所述统计分布的预定百分位,确定所述至少一个阈值的所述值。29.按照权利要求26-28之一所述的过滤器再生系统,其中所述控制单元适合于:-根据在发生过滤器再生之后接收的数据,评估过滤器再生的结果;和-根据评估的结果,调整所述至少一个阈值的值。30.按照权利要求26-29之一所述的过滤器再生系统,其中所述至少一个传感器包括温度传感器(TES)和压力传感器(PRS)中的至少一个,并且其中所述温度传感器和所述压力传感器与所述微粒过滤器耦接,用于分别感测由所述车辆发动机产生的废气排放的温度和压力。31.按照权利要求30所述的过滤器再生系统,其中所述至少一个温度传感器被布置成在离开微粒过滤器的出口处感测废气排放的温度。32.按照权利要求30或31所述的过滤器再生系统,其中所述至少一个压力传感器被布置成在进入微粒过滤器的入口处感测废气排放的压力。33.按照权利要求26-32之一所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据下述各项中的至少一项的接收的数据与至少一个相应阈值的比较,决定加热装置的启动:-由所述车辆发动机产生的废气排放的瞬时温度,-由所述车辆发动机产生的废气排放的瞬时压力,和-在预定时段中,由所述车辆发动机产生的废气排放的平均压力。34.按照权利要求33所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据所述瞬时温度的接收的数据与较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值的比较,决定加热装置的启动。35.按照权利要求34所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于:-保持所述车辆发动机的废气排放的瞬时温度的最新接收的数据的集合;-根据所述集合中的数据的统计分析,确定较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值中的至少一个的所述值,其中:-通过获得所述集合中的数据的统计分布,执行所述统计分析。36.按照权利要求35所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据所述统计分布的至少一个预定百分位,确定较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值中的至少一个的所述值。37.按照权利要求36所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据所述统计分布的第一个预定百分位,设定较低瞬时温度阈值的值。38.按照权利要求36或37所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据所述统计分布的第二个预定百分位,设定较高瞬时温度阈值的值。39.按照权利要求37所述的过滤器再生系统,其中:-所述第一个预定百分位对应于至少高于与不利于微粒过滤器的再生的车辆运转状态相关的接收的数据的第一统计分布的第70百分位的百分位,优选地对应于至少高于第一统计分布的第95百分位的百分位。40.按照权利要求38或39所述的过滤器再生系统,其中:-所述第二个预定百分位对应于至少低于与有利于微粒过滤器的再生的车辆运转状态相关的接收的数据的第二统计分布的第45百分位的百分位,优选地对应于至少低于第二统计分布的第30百分位的百分位。41.按照权利要求34-40之一所述的过滤器再生系统,其中:-较低瞬时温度阈值的值不低于执行微粒过滤器的再生所需的最低温度,和-较高瞬时温度阈值的值不高于微粒过滤器自我执行再生,而不需要启动加热装置的最高温度。42.按照权利要求36所述的过滤器再生系统,其中所述至少一个预定百分位是单一预定百分位,所述控制单元适合于把较低瞬时温度阈值设定成取决于所述单一百分位的第一值,并且把较高瞬时温度阈值设定成取决于所述单一百分位的第二值。43.按照权利要求42所述的过滤器再生系统,其中所述第一值是取决于所述单一百分位的所述统计分布的第一个百分位,以及所述第二值是取决于所述单一百分位的所述统计分布的第二个百分位。44.按照权利要求33-43之一所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据废气排放瞬时压力的接收的数据与较低瞬时压力阈值的比较,决定加热装置的启动。45.按照权利要求44所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于:-保持废气排放瞬时压力的最近接收的数据的集合;-根据所述集合中的数据的统计分析,确定较低瞬时压力阈值的所述值,其中:-所述统计分析包括获得所述集合中的数据的统计分布;和-根据所述统计分布的至少高于所述统计分布的90%百分位的第三个预定百分位,确定较低瞬时压力阈值的值。46.按照权利要求33-45之一所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于根据与在所述预定时段中的废气排放的平均压力相关的接收的数据和较低平均压力阈值的比较,决定加热装置的启动。47.按照权利要求46所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于:-根据与在发生过滤器再生之后的所述平均压力相关的数据,评估过滤器再生的结果,和-根据评估的结果,调整所述较低平均压力阈值的值,其中:-所述根据废气排放平均压力的数据,评估过滤器再生的结果包括评估在过滤器再生之后的随后预定时段中的废气排放的平均压力是否低于较低平均压力阈值。48.按照权利要求47所述的过滤器再生系统,其中控制单元适合于:-根据连续过滤器再生的评估的结果,量化成功再生的次数和不成功再生的次数,和-如果所述不成功再生的次数达到第一预定极限,则使较低平均压力阈值增大第一数量,或者如果所述成功再生的次数达到第二预定极限,则使较低平均压力阈值减少第二数量。49.按照权利要求48所述的过滤器再生系统,其中所述第一数量和所述第二数量的值取决于过滤器再生之后的废气排放平均压力的值与较低平均压力阈值的值之间的差值。50.按照权利要求34-49之一所述的过滤器再生系统,当从属于权利要求34时,其中,如果:-所述瞬时温度的接收的数据落在由较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值限定的区间中,-所述瞬时压力的接收的数据高于较低瞬时压力阈值,和-所述平均压力的接收的数据高于较低平均压力,则控制单元适合于决定加热装置的启动。51.一种用于过滤存在于车辆(100)的发动机(105)的废气排放中的微粒物的过滤器系统,包括:-与车辆发动机耦接的用于接纳来自车辆发动机的废气排放的微粒过滤器;-微粒的加热装置,和-按照任一前述权利要求所述的,用于通过使得能够启动加热装置,以造成微粒过滤器的加热,来控制微粒过滤器的再生的过滤器再生系统。52.按照权利要求51所述的过滤器系统,其中微粒过滤器是具有蜂窝结构的SiC过滤器。53.按照权利要求51或52所述的过滤器系统,其中加热装置包括直接接触微粒过滤器的发热塞(GLP)。

    说明书

    用于控制微粒过滤器的再生的方法和设备

    技术领域

    本发明涉及用于过滤废气排放的设备的领域。具体地说,本发明涉及用于再生由燃烧过程,比如在柴油发动机中发生的燃烧过程产生的微粒排放的过滤器的方法和设备。

    背景技术

    术语“废气”表示通过燃料,比如汽油、柴油、燃料油或煤的燃烧而产生的烟气。动力设备、工业过程设备和机动车辆在全球的日益普及已急切地导致降低废气对环境及对人类的有害影响的可能解决方案的研究。

    事实上,尽管多数废气的绝大部分是相对无害的氮气、水蒸气(纯碳燃料除外),和二氧化碳(氢燃料除外),不过废气的较小部分由不良的有毒物质,比如一氧化碳、烃、氧化氮、部分未燃烧的燃料和微粒物构成。一般来说,术语“微粒物”(简称为“PM”)指的是悬浮在气体中的固体或液体颗粒。在废气中,储如在由柴油发动机产生的废气中,大部分的PM由主要由不纯的碳颗粒(用行话来说,也称为“烟灰”)组成的很小颗粒构成。由于其尺寸较小,因此当被吸入时,所述颗??赡芤子谏钊敕沃?。这些颗粒的粗糙表面使其易于与环境中的其它毒素结合,从而增大颗粒吸入的危害。在使用柴油(gas?oil)作为燃料的柴油发动机,或者近来得到广泛使用的直接喷射式汽油发动机中,PM的排放量较大。

    消除(或者至少减少)由例如车辆发动机中的燃料燃烧产生的废气的PM排放的一种解决方案规定使用微粒过滤器。提到由柴油发动机产生的废气,微粒过滤器-这种情况下称为柴油机微粒过滤器(DPF)-是布置在柴油发动机的废气排放通道中的装置,用于接纳废气和留住包括在废气中的PM。

    常规的DPF可由用多孔材料,比如碳化硅(SiC)制成的圆柱体组成,具有接纳由发动机产生的废气流的第一基底(上游一侧)。这样的DPF具有蜂窝结构,具有与圆柱体的纵向方向平行地从上游一侧体延伸到下游一侧的多个废气流动通道,所述下游侧对应于圆柱体的与第一基底相对的第二基底。这些通道在上游一侧或者在下游一侧被交错堵塞,从而形成棋盘式图案。废气(包括PM)冲击第一表面,被逼流过DPF的在上游一侧未被堵塞的通道。由于SiC的多孔性,包括在废气中的PM被所述通道的通道壁阻挡,从而被留置在DPF中,而剩余的废气(基本上没有PM)穿过通道壁,进入相邻的通道中,并离开DPF,以便通过排气管被输出到车辆之外。

    尽管存在一次性的DPF,不过目前多数DPF被设计成要经过清洁操作,以从DPF中除去使用时积累的PM。特别地,所述清洁操作(也称为过滤器再生操作)可提供通过按照使积累的PM达到其燃烧温度-对由碳颗粒构成的PM来说所述燃烧温度约为600~650℃-的方式,向积累的PM提供热量,烧掉积累的PM。

    按照现有技术中已知的第一种方法,借助通过利用废气本身的热量使其达到PM的燃烧温度的DPF,“被动地”执行过滤器再生。不过,由于仅仅只利用废气的热量,很难达到600~650℃的燃烧温度,因此使燃料添加剂与燃料混合在一起,所述燃料添加剂把PM的燃烧温度降低约300℃。按照后一方法,如果废气的温度达到300~350℃,并且保持一定时间,那么收集在DPM中的PM会因自燃而燃烧,从而清空其通道。不过,即使在存在燃料添加剂的情况下,使废气的温度达到所述温度仍然相当困难,尤其是对装备小型发动机的经常在市区低速行驶的那些车辆、起重车、长期在空转状态下工作的作业车辆等等来说更是如此。这与PM在DPF内的不良累积密切相关,甚至在工作几小时之后,PM的累积就会堵塞DPF的通道,从而导致车辆熄火。鉴于这于原因,被动式过滤器再生效率相当低。

    按照现有技术中已知的第二种方法,借助从外部来源提供给DPF的额外热量从而以最容易的方式达到PM的燃烧温度,“主动地”执行过滤器再生。例如,DPF可以配备恰当的加热装置,所述加热装置定期被启动,以在废气进入DPF的通道之前加热废气。另外,按照这种解决方案,可以使燃料与适当的燃料添加剂混合,以降低PM的燃烧温度和使过滤器再生更容易。例如,可以用螺旋形状的电阻,或者用置于DPF的上游一侧附近的陶瓷或金属发热塞实现加热装置。所述加热装置由适当的控制单元,按照在预定时间加热废气,以有利于引发包括在DPF中的PM的燃烧的方式进行控制。

    欧洲专利申请EP?990777A1公开一种供置于内燃发动机的废气排放通道中的废气清洁装置之用的再生系统。所述再生系统包括清洁废气的蜂窝过滤器,和所述过滤器的加热装置。过滤器是棋盘式的SiC蜂窝过滤器,具有给定的蜂窝结构,并且加热装置是加热器,或者发热塞(当使用包含燃料添加剂的燃料时)。

    欧洲专利申请EP?1582714A1公开一种用于再生微粒过滤器的系统和方法。具体地说,在开始微粒过滤器的强有力的再生操作之前,获得累积在微粒过滤器上的微粒物的数量的估计值。根据累积的微粒物的数量的估计值,设定再生操作的最大工作时间。通过在柴油发动机的每个排气冲程中,在柴油发动机中执行后燃料喷射,以向微粒过滤器供给燃料,从而通过利用供给的燃料燃烧时供给的燃料的燃烧热,从微粒过滤器中除去微粒物,在再生操作中再生微粒过滤器。

    发明内容

    申请人注意到即使废气的温度不是很高(例如,在车辆在市区中低速行驶的情况下),提供主动过滤器再生的方法也允许自动执行DPF的再生。

    不过,申请人注意到执行微粒过滤器再生的已知解决方案并不高效,费用高,对车辆来说耗能,并且并非总是有效。事实上,就现有技术中已知的解决方案来说,当并不真正需要时,也会引发过滤器留置的PM的燃烧,或者甚至引发PM的燃烧并不成功。

    例如,当废气的温度低到以致不会引发PM的燃烧的程度时,会启动加热装置。这是一个重大的缺陷,因为加热装置的启动消耗不可忽视的电力,在这种情况下,所述电力完全被浪费。浪费已经有限的车辆电池电力是非常不期望的。

    此外,即使废气的温度足够高,那么即使不需要引发PM的燃烧(例如,由于包括在DPF中的PM较小),加热装置的定期启动也会过于频繁地引发PM的燃烧。加热装置的定期启动可能缩短加热装置本身的工作寿命的事实使这个缺陷更为严重。

    从而,申请人注意到期望的是只有当需要时才执行再生操作的启动,以提高再生过程的效率,而不浪费车辆能量预算。

    申请人还注意到在单位时间产生的PM方面,某一车辆的表现及其不同于其它车辆,这取决于许多因素,储如比如发动机的类型,使用的状态,行驶的路线等等。从而,对大多数车辆来说,仅仅定期启动再生操作存在效率低下的风险,因为在再生系统的控制单元中设定的固定周期没有考虑车辆行为之间的上述差异。

    另外,即使考虑同一辆车,在其使用寿命内,其运转状态一般也会发生变化,从而影响产生的PM。申请人注意到就再生操作的启动而论,已知的过滤器再生系统没有考虑跟踪车辆的行为的变化的可能性,因为这些过滤器再生系统是根据固定参数工作的。

    申请人发现根据与车辆发动机的废气排放相关的感测数据,能够检测车辆的不同运转状态。申请人还发现根据检测的运转状态,最好是根据感测的数据的统计分析,可以调整为启动微粒过滤器再生操作而设定的一个或多个阈值,以使再生操作的启动适应于车辆类型和/或实际使用,从而对所得到的过滤器再生效率具有积极的影响。

    本发明的一个方面涉及一种用于控制微粒过滤器的再生的方法,所述微粒过滤器适合于过滤存在于车辆的发动机的废气排放中的微粒物,其中微粒过滤器与适合于被启动从而导致加热微粒过滤器的加热装置耦接。

    特别地,所述方法提供感测微粒过滤器的至少一个运转参数,接收与至少一个感测的运转参数相关的感测的数据,并根据接收的数据与至少一个相应阈值的比较,决定加热装置的启动。

    所述方法还提供根据车辆的运转状态,调整所述至少一个阈值的值,所述运转状态是根据接收的感测的数据检测的。

    本发明的另一方面涉及一种用于控制微粒过滤器的再生的过滤器再生系统,所述微粒过滤器适合于过滤存在于车辆的发动机的废气排放中的微粒物。

    特别地,过滤器再生系统包括适合于使得微粒过滤器的加热装置能够启动,从而导致微粒过滤器的加热的控制单元,和与所述控制单元通信,并适合于在操作上与微粒过滤器耦接,以感测微粒过滤器的至少一个运转参数的至少一个传感器。

    所述控制单元适合于从所述至少一个传感器接收与至少一个感测的运转参数相关的数据,根据接收的数据与至少一个相应阈值的比较决定加热装置的启动,和根据车辆的运转状态调整所述至少一个阈值的值,所述运转状态是根据接收的感测的数据检测的。

    借助上述方法和/或系统,就电力消耗和可靠性而论,能够显著提高微粒过滤器的再生过程的效率。

    特别地,发现提出的解决方案允许更好地调整再生操作的启动,以致只有当条件有利于成功的过滤器再生时,才启动加热装置。

    从而,减少了加热装置的不必要启动的发生,以避免电力的过多浪费。

    此外,能够根据实际的车辆状态和实际的行驶状态,动态地自动提高再生的性能。特别地,由于由提出的过滤器再生方法和/或系统执行的操作以根据实际的车辆状态和实际的行驶状态而动态演变的阈值为基础,而不是以固定的阈值为基础,因此有利的是,提出的过滤器再生系统可被安装在无论哪种车辆中,而不必极大地修改系统本身,以符合特定车辆的特征。

    在如下所述的本发明的一个或多个优选方面,本发明提供另外的优点。

    例如,按照本发明的一个优选实施例,所述接收感测的数据包括保持最新接收的数据的集合。

    此外,所述调整所述至少一个阈值的值包括根据所述集合中的数据的统计分析,确定所述至少一个阈值的所述值。

    具体地说,通过获得所述集合中的数据的统计分布,执行所述统计分析,并根据所述统计分布的预定百分位确定所述至少一个阈值的值。

    从而有利的是,可以简单的方式执行新阈值的设定,计算不会过度复杂。

    在另一个实施例中,通过根据在发生过滤器再生之后的接收数据评估过滤器再生的结果,并根据评估的结果调整所述至少一个阈值的值,可执行所述至少一个阈值的值的所述调整。从而,可执行再生过程的微调。

    按照本发明的一个实施例,所述感测至少一个运转参数包括感测所述车辆发动机产生的温度。

    按照本发明的另一个实施例,所述感测至少一个运转参数包括感测由所述车辆发动机产生的废气排放的压力。

    优选地,所述感测至少一个运转参数提供感测由车辆发动机产生的废气排放的压力和温度两者。

    有利的是,在废气排放离开微粒过滤器的出口感测所述温度。

    此外,优选地在废气排放进入微粒过滤器的入口感测所述压力。

    已发现除了在废气排放离开微粒过滤器的出口的温度和/或废气排放进入微粒过滤器的入口的压力之外,不再感测其它参数的简单配置对评估何时应执行再生操作的启动来说非常有效,尤其是不需要与车辆发动机的控制单元的接口。对将在配件市场(after?market)安装到车辆上的微粒过滤器来说,这尤其有利。

    按照本发明的一个实施例,根据废气排放的瞬时温度、废气排放的瞬时压力和预定时段中废气排放的平均压力之中的至少一个与至少一个相应阈值的比较,决定加热装置的启动。

    特别地,瞬时温度的接收的数据可以与较低瞬时温度阈值比较,和/或与较高瞬时温度阈值比较。

    按照本发明的一个实施例,所述方法提供保持所述车辆发动机的废气排放的瞬时温度的最近接收的数据的集合。

    此外,所述方法提供根据所述集合中的数据的统计分析,确定较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值之中的至少一个的所述值。

    优选地,通过获得所述集合中的数据的统计分布,执行所述统计分析。

    在本发明的一个实施例中,较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值之中的至少一个的值是根据所述统计分布的至少一个预定百分位确定的。

    从而有利的是,可以简单的方式执行较低瞬时温度阈值和/或高瞬时温度阈值的设定,计算不会过于复杂。

    特别地,可根据所述统计分布的第一个预定百分位,设定较低瞬时温度阈值的值。

    此外,可根据所述统计分布的第二个预定百分位,设定较高瞬时温度阈值的值。

    按照本发明的一个实施例,所述第一个预定百分位至少高于与不利于微粒过滤器的再生的车辆运转状态有关的接收的数据的第一统计分布的第70百分位。

    优选地,所述第一个预定百分位至少高于统计分布的第95百分位。

    按照本发明的一个实施例,所述第二个预定百分位至少低于与有利于微粒过滤器的再生的车辆运转状态相关的接收的数据的第二统计分布的第45百分位。

    优选地,所述第二个预定百分位至少低于第30百分位。

    按照本发明的一个实施例,较低瞬时温度阈值的值不低于执行微粒过滤器的再生所需的最低温度。

    按照本发明的另一个实施例,较高瞬时温度阈值的值不高于微粒过滤器自我执行再生,而不需要启动加热装置的最高温度。

    上述最低和最高温度可在安装微粒过滤器时被设置为瞬时温度的默认阈值参数,随后按照本发明进行调整。

    在本发明的替代实施例中,所述至少一个预定百分位是单一的预定百分位。

    这种情况下,较低瞬时温度阈值可被设定成取决于所述单一百分位的第一值,并且较高瞬时温度阈值可被设定成取决于所述单一百分位的第二值。

    按照本发明的一个实施例,第一值是取决于所述单一百分位的所述统计分布的第一个百分位。

    此外,所述第二值是取决于所述单一百分位的所述统计分布的第二个百分位。

    单一百分位的使用甚至更加简化要设定的新阈值的计算。

    在本发明的一个实施例中,加热装置的启动的所述决定是以接收的废气排放瞬时压力的数据与较低瞬时压力阈值的比较为基础的。

    按照本发明的一个实施例,提出的方法提供保持废气排放瞬时压力的最近接收的数据的集合。

    此外,提出的方法提供根据所述集合中的数据的统计分析,确定较低瞬时压力阈值的所述值。

    按照本发明的一个实施例,所述统计分析包括获得所述集合中的数据的统计分布。

    这种情况下,较低瞬时压力阈值的值是根据所述统计分布的第三个预定百分位确定的。

    从而有利的是,可以简单的方式执行较低瞬时压力阈值的设定,计算不会过于复杂。

    优选地,第三个百分位至少高于统计分布的90%百分位。按照这种方式,能够容易地识别在与收集的数据对应的时段中,在车辆的使用期间达到的瞬时压力的最大值。按照在车辆的实际使用期间达到的最大值,设定较低瞬时压力阈值能够进一步提高再生过程的效率。

    按照本发明的一个实施例,根据与在所述预定时段中废气排放的平均压力相关的接收的数据和较低平均压力阈值的比较,决定加热装置的启动。

    按照本发明的一个实施例,提出的方法提供根据与在发生过滤器再生之后的所述平均压力相关的数据,评估过滤器再生的结果。

    此外,提出的方法提供根据评估的结果,调整所述较低平均压力阈值的值。

    优选地,所述根据废气排放平均压力的数据评估过滤器再生的结果包括评估在过滤器再生之后的随后预定时段中的废气排放的平均压力是否小于较低平均压力阈值。

    按照本发明的另一个实施例,所述方法提供根据连续过滤器再生的评估结果,量化成功再生的次数,和不成功再生的次数。

    此外,如果所述不成功再生的次数达到第一预定极限,那么提出的方法优选地提供使较低平均压力阈值增大第一数量,或者如果所述成功再生的次数达到第二预定极限,那么提出的方法优选地提供使较低平均压力阈值减少第二数量。

    较低平均压力阈值的这种调整提供再生操作的启动的另一微调。

    优选地,所述第一数量和第二数量的值取决于在过滤器再生之后的废气排放平均压力的值,与较低平均压力阈值的值之间的差值。

    按照本发明的一个实施例,加热装置的启动的所述决定包括如果所述瞬时温度的接收的数据落在由较低瞬时温度阈值和较高瞬时温度阈值限定的区间中,那么启动加热装置。

    按照本发明的另一个实施例,所述决定加热装置的启动包括如果所述瞬时压力的接收的数据高于较低瞬时压力阈值,那么启动加热装置。

    按照本发明的又一个实施例,所述决定加热装置的加热包括如果所述平均压力的接收的数据高于较低平均压力,那么启动加热装置。

    优选地,提出的方法提供如果满足前面的所有三个条件,那么启动加热装置。

    这些简单的配置被认为对评估何时应执行再生操作的启动来说特别有效,尤其是不需要与车辆发动机的控制单元的接口。

    按照本发明的一个实施例,所述至少一个传感器包括用于感测由所述车辆发动机产生的温度的温度传感器。

    按照本发明的另一个实施例,所述至少一个传感器包括用于感测由所述车辆发动机产生的废气排放的压力的压力传感器。

    优选地,所述至少一个传感器包括压力传感器和温度传感器。

    按照本发明的一个实施例,有利的是,温度传感器被布置成在离开微粒过滤器的出口处感测废气排放的温度。

    此外,有利的是,压力传感器被布置成在进入微粒过滤器的入口处感测废气排放的压力。

    本发明的又一方面提供一种用于过滤存在于车辆发动机的废气排放中的微粒物的对应过滤器系统。

    特别地,按照本发明的一个实施例,过滤器系统包括与车辆发动机耦接的,用于接纳来自车辆发动机的废气排放的微粒过滤器,微粒的加热装置,和如上所述的通过使能启动加热装置以造成微粒过滤器的加热来控制微粒过滤器的再生的过滤器再生系统。

    按照本发明的一个实施例,微粒过滤器是具有蜂窝结构的SiC过滤器。

    按照本发明的一个实施例,加热装置包括发热塞。

    优选地,所述发热塞直接接触微粒过滤器。

    鉴于上面所述,本发明的过滤器再生系统只需要在车辆上安装很少的额外硬件资源。

    事实上,对微粒过滤器的安装来说,有利的是过滤器再生设备可以只增加包括在微粒过滤器之后的温度传感器,直接接触微粒过滤器(优选地,微粒过滤器的输入基底)的发热塞,和电子控制单元。

    从而,有利的是,提出的过滤器再生系统可被安装在无论哪种车辆中,而不必极大地修改车辆本身的制造过程。从而,提出的过滤器再生系统特别适合于作为配件市场产品,即,作为将安装在已运转车辆中的零件销售。

    附图说明

    通过阅读结合附图,阅读仅仅作为非限制性例子给出的本发明的一些实施例的下述详细说明,将更好地理解本发明的这些和其它特征和优点,其中:

    图1是按照本发明的一个实施例的过滤器再生控制系统的可能应用;

    图2示出包括在图1的系统中的汽车排气装置的剖视图;

    图3示出包括在图1的系统中的控制单元的示例结构;

    图4描述由图1的过滤器再生控制系统执行的主要操作的流程图;

    图5A示出通过示例温度测试活动获得的实验结果;

    图5B描述示出由图1的控制单元执行的用于确定温度阈值的操作的流程图,所述温度阈值要用于图4的流程图中,由过滤器再生控制系统执行的操作;

    图5C描述用于执行图5B的流程图的操作的瞬时温度的示例统计分布;

    图6描述示出由图1的控制单元执行的用于确定平均压力阈值的操作的流程图,所述平均压力阈值要用于图4的流程图中,由过滤器再生控制系统执行的操作;

    图7是描述在车辆运转期间,瞬时压力随时间的示例演变的示图;

    图8A描述示出由图1的控制单元执行的用于确定瞬时压力阈值的操作的流程图,所述瞬时压力阈值要用于图4的流程图中,由过滤器再生控制系统执行的操作;

    图8B描述瞬时压力记录的示例统计分布。

    具体实施方式

    参考附图,图1以示意方框的方式,示出按照本发明的一个实施例的过滤器再生控制系统的可能应用。

    更具体地说,在图1中所示的情况中,车辆100,比如小汽车或货车配有产生用于移动车辆100的动能的发动机105,比如柴油发动机。车辆100还包括适合于存储燃料,比如汽油的燃料箱110;存储在燃料箱110中的燃料通过燃料管115被提供给发动机105,用于在发动机105中燃烧,以便产生使车辆100移动的动能。

    在发动机105中发生的燃料的燃烧过程产生废气,所述废气通过汽车排气装置120被排出到车辆100外面;特别地,汽车排气装置120包括配有排气管的柴油机微粒过滤器(DPF)125。汽车排气装置120,具体地说,DPF125衰减由车辆100的发动机105产生的声发射;如果需要,通过向车辆提供布置成从DPF?125接纳废气的消声器,可进一步降低车辆100产生的声发射。汽车排气装置120还包括与DPF?125的输入面接触的加热装置127,用于局部加热DPF?125的所述输入面的各个部分,以便有助于局部引发PM在所述DPF的所述各个部分中的燃烧,如下面在本说明书中更详细所述。

    如在本说明书的介绍中已讨论的那样,DPF?125的目的是按照使输出到空气中的(过滤后的)废气对人类健康和环境不太有害的方式,留置包括在发动机105产生的废气中的PM。

    下面参考图2,提供按照本发明的一个实施例的汽车排气装置120的更详细的说明。特别地,图2示出沿与汽车排气装置120的纵轴LA平行的方向II-II获得的汽车排气装置120的剖视图。

    DPF125包括用多孔材料,比如碳化硅(SiC)制成的一般圆柱体,具有接收由发动机105产生的废气流(在图中用附图标记FLin表示)的第一基底(也称为“输入基底”)。DPF?125具有蜂窝结构,多个废气流动通道FLCH与圆柱体的纵向方向平行地从输入基底BI延伸到圆柱体的与输入基底相对的第二基底BO(“输出基底”)。利用相应的封闭元件PE,在输入基底BI或者在输出基底BO处交错封堵废气流动通道FLCH,从而形成棋盘式图案。

    在不讨论本领域的技术人员已知的细节的情况下,可按照下述方式从SiC糊状物获得具有蜂窝结构的SiC?DPF。简要地说,首先借助对SiC糊状物执行的挤出操作,形成具有所需最终DPF的长度的多个DPF部分;在这个步骤中,还通过挤出,产生各个废气流动通道FLCH。此时,每个DPF部分的每个废气流动通道FLCH的一端被封堵。最后,相互粘合各个DPF部分,以便形成DPF?125。要认识到在其两个基底,利用这种方法获得的DPF在被粘合,从而形成最终DPF的每对相邻DPF部分之间呈现粘合线(图中未示出)。例如,在从四个DPF部分开始,获得DPF?125的情况下,最终的DPF的底部将呈现用相应的粘合线划界的四个不同区域。要认识到相对于整体DPF来说,相互粘合的不止一个部分的存在使得可以获得更稳定、更耐久的结构。

    DPF?125被插入(用行话来说,“被封装”)在?;と萜?05,例如金属(例如,用不锈钢制成的)圆筒中。?;と萜?05具有与DPF?125的输入基底BI对应的输入孔CBI,和与DPF?125的输出基底BO对应的输出孔CBO。输入盖结构210连接到?;と萜?05,以遮盖输入孔CBI,而输出盖结构215连接到?;と萜?05,以遮盖输出孔CBO。输入盖结构210配备适合于接纳由发动机105产生的废气流FLin的管路接头件220。

    操作中,汽车排气装置120接纳来自发动机105的废气。废气流FLin由输入盖结构210的管路接头件220收集,并被传送到DPF?125的输入基底BI。这样,迫使废气流过在输入基底BI未被封堵的那些废气流动通道FLCH,直到到达封堵件PE为止。结果,由于所述废气流动通道FLCH被封堵件PE堵塞,因此迫使废气穿过后部的通道壁,以到达在输出基底BO未被封堵的相邻废气流动通道FLCH,并离开DPF?125。特别地,由于构成气体流动通道FLCH的通道壁的SiC的多孔性,包括在废气中的PM被留置在DPF?125中,而(过滤后的)废气穿过所述通道壁,并流过在输出基底BO未被封堵的通道FLCH。离开输出基底BO的废气构成在附图中用附图标记FLout表示的(过滤后的)废气输出流,所述输出流体通过在输出盖结构215上的管路接头件225被排出到车辆100的输出端。

    用于加热由发动机105产生的废气流FLin的加热装置127包括至少一个,优选地多个发热塞GLP,例如,包括输入基底BI的每个区域的一个发热塞GLP。每个发热塞GLP具有配备有加热元件HE的端部,当被通电时,所述加热元件HE能够因电阻的缘故而达到约900~1000℃数量级的温度。

    按照本发明的一个实施例,按照使加热元件HE物理接触(即,毗邻)DPF?125的输入基底BI(的对应区域)的方式,构成加热装置127的发热塞GLP被安置在输入盖结构210中。特别地,输入盖结构210配有螺纹衬套230,螺纹衬套230适合于相对于DPF?125的纵轴LA以角度容纳发热塞GLP,以致不会阻碍废气流FLin。为了提高利用提出的结构可获得的过滤器再生过程的效率,发热塞GLP被拧入相应螺纹衬套230中,使得达到在任何运转状态下,每个发热塞GLP的加热元件HE都与输入基底BI的表面接触的程度。

    为了启动发热塞GLP,以引发DPF?125中的PM的燃烧,需要适当地向发热塞GLP供给电力。为此,车辆100还包括供电部件135,供电部件135包括又由车辆电池140供电的继电器,如图1中所示。

    汽车排气装置120配有适合于监测与DPF?125和流过DPF?125的废气的状态有关的一些物理量的传感器。

    特别地,在DPF?125的输入基底BI附近,在输入盖结构210内安置压力传感器PRS。如在本发明下面的说明中更详细所述,压力传感器PRS允许根据当废气流FLin通过DPF?125时产生的“反压”的测量结果,获得关于积累在DPF?125中的PM的有用信息。

    此外,在DPF?125的输出基底BO附近,在输出盖结构215内安置温度传感器TES,比如热电偶或者热敏电阻。如在本发明下面的说明中更详细所述,温度传感器TES允许根据由DPF?125输出的流FLout的温度,获得关于DPF?125的温度的有用信息。

    返回参见图1,车辆100还包括添加剂罐145,添加剂罐145用于保存适合于以改变燃料的化学/物理属性的方式,与燃料混合的燃料添加剂;特别地,如已在说明书的介绍中解释的那样,使燃料添加剂与燃料混合,以降低包括在因燃料的燃烧而产生的废气中的PM的燃烧温度。为此,借助与来自添加剂罐145的管路连接的套管(clutch)150,把燃料添加剂注入燃料管115中。

    按照本发明的一个实施例的过滤器再生控制系统执行的操作由电子控制单元(在图1中全局地用附图标记160表示)管理??刂频ピ?60与汽车排气装置120耦接,具体地说与压力传感器PRS和温度传感器TES耦接。如在下面的说明中所述,控制单元160处理从传感器PRS、TES接收的信息,作为所述处理的结果,确定何时必须启动加热装置127,以便高效地帮助过滤器再生过程的引发,并相应驱动供电部件135,以启动发热塞GLP。

    在图3中,利用功能块示意表示控制单元160的示例结构。几个功能单元并行地连接到数据通信总线305。具体地说,一般包括微处理器或者微控制器或者任何其它适当的数据处理单元的处理单元310控制控制单元160的操作;工作存储器315,例如易失性寄存器直接被处理单元310用于程序的执行和用于数据的临时存储,只读存储器(ROM)320保存用于控制单元160的引导程序的基本程序,以及当关闭控制单元160时要保存的其它相关数据??刂频ピ?60通过相应的电路接口325、330与压力传感器PRS和温度传感器TES耦接,电路接口325、330包括适合于处理由传感器PRS、TES产生的信号,使它们可被处理单元310解释的调节电路(比如取样保持电路,A/D转换器,放大器,缓冲器等等)。通过利用特定的算法,并进行将在下面的说明中描述的操作(例如,计算某些物理量的平均值),处理单元310处理从PRS、TES接收的数据,并相应地通过供电驱动器电路335来驱动供电部件135,以便启动发热塞GLP预定的时间。

    要指出的是取决于本发明的特定实现,在一些特定类型的控制单元中,可不存在图3中所示的一些组件,和/或可以提供另外的单元。

    按照本发明的一个实施例,通过利用可从压力传感器PRS和温度传感器TES监测的物理量(压力,温度)推断的信息参数,更有效地管理过滤器再生过程(尤其是发热塞GLP启动的定时)。

    特别地,可从压力传感器PRS监测的物理量获得的第一个有用参数是在车辆的使用过程中,积累在DPF?125中的PM的负载量。PM负载量越高,由于气体流动通道FLCH的堵塞,当废气流FLin通过DPF?125时产生的反压越高。从而,根据所述信息,可以得出DPF负载多少PM的估计量,和得出是否需要再生的指示。此外,要认识到DPF?125中的PM的负载量越高,存在于过滤器内的将在再生过程中燃烧的可燃材料越多。从而,高负载的DPF?125也可有助于再生过程的引发。量化积累在DPF?125中的PM负载量的一种有效方式提供计算由压力传感器PRS感测的反压值的平均值(下面称为PRm),关于压力传感器PRS感测的压力值的NS个样本,计算平均压力值。为此,控制单元160的接口325可以以特定的取样率,例如每10秒,对压力传感器PRS监测的值取样,把取样的值保存在工作存储器315中,以便创建包括NS个样本的压力值的记录,样本的数目可取决于工作存储器315的存储能力;例如,压力值记录中的样本的数目NS可为200。随后,处理单元310利用样本记录中的压力值,计算平均反压PRm。

    另一个有用的参数是DPF温度。DPF?125的温度取决于废气的温度,废气的流率,和DPF本身的热惯性。作为几个实验证明的结果,即使在存在加热DPF125的局部部分的发热塞GLP的情况下,申请人也观察到DPF?125的剩余部分的温度也需要至少高于较低阈值温度Tlow(约150℃数量级),否则不能有效地引发再生过程(即,PM的燃烧)。特别地,如果DPF?125处于低于Tlow的温度,那么即使发热塞GLP成功引发累积在发热塞GLP附近的PM的燃烧,PM的燃烧也不会蔓延到DPF?125的剩余部分(即使在燃料中存在添加剂)。DPF温度相对于较低阈值温度Tlow越高,PM的燃烧越可能蔓延到整个DPF?125。由于用SiC制成的DPF具有较高的热惯性,因此获得DPF温度的稳定度量的一种好方法在于监测由DPF本身输出的流Flout的温度(下面称为Tfl)。这样,监测的温度Tfl实质上与由任何外部因素引起的任何不希望的快速波动无关(与快速变化的流FLin的温度不同);换句话说,由于DPF?125的热惯性,控制单元160不必进行任何平均运算,把由与温度传感器TES耦接的接口330提供的温度值Tfl的样本保存在工作存储器315中,并且不断更新所述样本就足够了。

    根据由压力传感器PRS感测的压力值,还可以得到废气的流率的指示。废气的流率,尤其是在DPF?125的输入端的流FLin的流率取决于发动机105的负载,以及发动机105的每分转数(RPM),而发动机105的负载及每分转数又取决于车辆100的当前行驶状态。流FLin的流率负面影响PM的燃烧的引发,以及再生过程的引发,因为流体FLin的流率越高,从DPF?125带走的热量越多??筛萦闪鱂lin产生的反压的瞬时值PRi,监测流FLin的流率,所述瞬时值PRi直接取决于流FLin的流率。与温度Tfl情况类似,压力PRi的瞬时值被保存在控制单元160的工作存储器315中,并且在通过接口325从压力控制器PRS收到新的样本值时不断被更新。

    如后进一步所述,按照本发明的一个实施例,通过考虑到前面介绍的三个参数,即,平均压力PRm,瞬时压力PRi和瞬时温度Tfl的值,有效地管理DPF?125的再生过程。更具体地说,按照本发明的一个实施例,加热装置127(即,发热塞GLP)的启动以参数PRm、PRi和Tfl的值落入相应范围中的事实为条件,如下所述。

    更特别地,图4描述示出由按照本发明的一个实施例的过滤器再生控制系统-更具体地说是控制单元160-对车辆100执行的主要操作的流程图400。如下所述,按照本发明的一个实施例,预想两种不同类型的过滤器再生过程,具体地说,在车辆100的运转期间,完全由过滤器再生控制系统管理的自动过滤器再生过程,和在自动过滤器再生过程未给出满意结果的情况下-在驾驶员,或者服务中心的技术人员的主动参与下-进行的紧急再生过程。

    控制单元160首先按照例如从车辆100的发动机105的交流发电机(图中未示出)获得的信号,检查车辆100是否在行驶(方框405)。作为替代,控制单元106可通过检测当发动机105被启动时,发动机105产生的废气流FLin的存在与否,确定发动机105是否被启动;这可通过监测瞬时压力PRi实现。

    在确定发动机105被启动时(方框405,退出分支“Y”),控制单元160对平均压力PRm和瞬时压力PRi的值执行第一控制(“压力警报控制”)。特别地,执行第一控制,以确定DPF?125的PM负载的条件是否严重到要求人工紧急再生过程的程度(从PM留置的观点来看)。

    特别地,压力报警控制(方框410)提供对平均压力PRm和瞬时压力PRi两者的联合控制。如果瞬时压力PRi的值在预定报警时间间隔Δtall内,保持在由最小报警瞬时压力LAPRi(较低阈值)和最大报警瞬时压力HAPRi(较高阈值)限定的范围内,同时平均压力PRm的值属于由最小报警平均压力LAPRm(较低阈值)和最大报警平均压力HAPRm(较高阈值)限定的范围,那么控制单元160估计DPF?125负载过多的PM,并且DPF?125需要(人工)紧急再生过程。最大报警瞬时压力HAPRi和最大报警平均压力HAPRm可被设置成压力传感器PRS能够感测的最大压力值(满刻度值)。如上所述,由于平均压力PRm与累积在DPR?125中的PM负载量直接相关,因此有利的是,把最小报警平均压力LAPRm设定成与累积在DPF?125中的PM的高负载量对应,但是足够低,从而不会完全危害车辆100的运转的值(即,确保DPF?125不会负载PM到发动机105不能有效运行的程度的值)。另外由于瞬时压力PRi与PM的负载量相关(当废气通过DPF?125时,由废气流FLin产生的反压取决于累积在DPF?125中的PM),同样有利的是,把最小报警瞬时压力LAPRi设定成与累积在DPF?125中的PM的相对高负载量对应的值;这样,在决定不得不执行紧急再生之前,进行双重检查。

    如果前述条件被满足(方框410的退出分支“Y”),那么过滤器再生控制系统用信号通知报警条件;例如,控制单元160通过仪表板(图中未示出)上的对应信号光,向车辆驾驶员通知报警条件。车辆驾驶员应通过采取为执行紧急再生过程所必需的步骤,对发出信号的报警条件作出反应(方框415)。

    例如,紧急再生过程可提供车辆驾驶员以可能的相对高速度驾驶车辆100约10分钟(与交通情况和速限限制相适应)。

    这样,DPF?125的温度达到有利于燃烧包括在DPF?125中的PM的温度。此时,车辆的行进受到抑制,发动机105被设定成空转状态。随后,驾驶员例如借助在与控制单元160连接的车辆100的驾驶舱上的适当开关(图中未示出),人工控制加热装置127的启动??刂频ピ?60随后按照打开加热装置127的发热塞GLP的方式,通过供电驱动器电路335驱动供电部件135。在取决于发热塞类型的时间(例如,20秒)之后,接触DPF?125的输入基底BI的加热元件HE的温度达到约900℃的基本稳定温度。从而在加热元件附近累积在DPF?125中的PM达到自燃的燃烧温度(例如在存在燃料添加剂的情况下为350℃)。由于先前已通过高速行驶车辆100约10分钟使DPF?125达到足够高的温度,因此PM的燃烧蔓延到整个DPF过滤器125中。

    在足以允许平均压力PRm适应于在启动发热塞GLP之后DPF125的新状态的预定时间(例如,30分钟)之后,控制单元160检查紧急再生是否已成功(方框420)。特别地,控制单元160控制在紧急再生之后的平均压力PRm的值是否仍然落在由最小报警平均压力LAPRm和最大报警平均压力HAPRm限定的范围内。

    在肯定的情况下(方框420的退出分支“Y”),控制单元160确定紧急再生未成功,因为平均压力PRm的值仍然过高(这意味包括在DPF?125中的PM仍然过多);控制单元160随后递增用于计数不成功的紧急再生的次数的再生失败计数器Nreg(方框425),并检查所述计数器是否达到最大再生失败次数MAXNreg(方框430)。在肯定的情况下(方框430的退出分支“Y”),需要从车辆100上取下DPF?125,以便在维护服务中心更换或修理(方框435),因为再执行紧急再生毫无用处。相反,如果再生失败计数器Nreg仍然低于最大再生失败次数MAXNreg(方框430的退出分支“N”),那么操作流程返回方框405,以再次执行压力报警控制。

    相反,如果确定在紧急再生之后的平均压力PRm的值低于最小报警平均压力(方框420的退出分支“N”),控制单元160确定紧急再生已成功;事实上,平均压力PRm的值低于最小报警平均压力LAPRm的事实意味包括在DPF?125中的PM已燃烧到足够的程度。在后一情况下,再生失败计数器Nreg被重置为0(方框440),并且终止紧急再生程序(操作流程返回方框405)。

    在车辆100的正常运转期间,即,当DPF?125未被PM堵塞到以致使过滤器再生控制系统处于报警状态的程度时,控制单元160按照引发高效再生过程的方式,管理确定何时启动加热装置127(即,发热塞GLP)的控制操作。

    特别地,控制单元160监测平均压力PRm,瞬时压力PRi和瞬时温度Tfl的当前值,检查所述值是否都在相应值范围内(方框445),随后根据所述检查的结果,确定是否启动发热塞GLP。

    特别地,如果:

    -瞬时压力PRi的值在预定时间间隔Δt(P)内,保持高于最小瞬时压力LPRi(较低阈值),

    -平均压力PRm的值高于最小平均压力LPRm(较低阈值),和

    -瞬时温度Tfl的值在预定时间间隔Δt(T)内,保持在由最小瞬时温度LT(较低阈值)和最大瞬时温度HT(较高阈值)限定的区间内,那么控制器单元160确定可以启动发热塞GLP,以尝试再生(方框445的退出分支“Y”),否则不启动发热塞(方框445的退出分支“N”,返回方框405)。

    当达到上面所有三个条件时,DPF125的状态是这样的,使得如果此时启动发热塞GLP,那么可确保引发可能高效的再生过程。特别地,为了处于对高效再生过程来说良好的状态,所述良好状态同时确保不会不必要地启动发热塞GLP和浪费电池电力,DPF?125的温度Tfl应高到足以允许PM燃烧可以蔓延到整个DPF?125内(Tfl>LT),但是还应低于最大值(HT),如果超过最大值(HT),那么发热塞GLP的启动将是多余的,因为PM会自燃燃烧。此外,平均压力PRm应高于最小值(LPRm),因为过低的平均压力PRm指示仍然不必再生DPF?125,和DPF?125中PM的负载量不足以保证良好的PM燃烧。检查瞬时压力PRi,以便得出在将启动发热塞时,发动机RPM是否可能较高或较低的指示;此外,瞬时压力PRi给出关于DPF?125过载状态的有益确认。瞬时压力PRi的值与在DPF125的输入端的废气流Flin相关。由于流Flin的流率越高,DPF?125的热量排除速率越高,因此当流体FLin尽可能小时,应启动发热塞GLP。根据实验验证,申请人发现在市区行驶状态下,即,在通常需要通过启动发热塞促进的过滤器再生的状态下,在与因发动机RPM的突然增大而产生的相对高流FLin对应的瞬时压力PRi的相对高波峰之后,瞬时压力PRi(对应地,流FLin)下降(因为发动机RPM减小)。从而,每次检测到瞬时压力PRi的相对高波峰时,即,当瞬时压力PRi的值超过最小瞬时压力LPRi时,废气流FLin将随后会减少,这是对发热塞GLP的启动有利的状态。

    在控制单元160估计状态适合于加热装置127的启动的情况下,控制单元160驱动供电驱动器电路335,以在预定时间内启动发热塞GLP(方框450),如前所述。

    控制单元160随后检查再生过程是否成功。具体地说,在启动发热塞GLP之后,足以允许平均压力PRm适应于DPF?125的新状态的预定时间(例如,30分钟)之后,控制单元160控制在再生之后的平均压力PRm的值是否仍然高于最小平均压力LPRm(方框455)。

    如果再生之后的平均压力PRm的值低于最小平均压力LPRm(方框455的退出分支“N”),那么控制单元160确定再生过程已成功,而在相反的情况下,再生过程未成功(方框455的退出分支“Y”)。在两种情况下,在再生过程之后,控制单元160重新检查是否需要人工紧急再生过程(返回方框405,随后到方框410)。不过,在控制单元160确定再生过程已成功的情况下,再生失败计数器Nreg被重置为0(方框460)。按照本发明的一个实施例,控制单元160可以执行目的在于根据在发热塞已被启动之后由控制单元160收集的信息,优化最小平均压力LPRm的值,以提高过滤器再生过程的效率的其它操作。在下面的说明中将提供所述操作的说明(尤其是结合图6)。

    通过执行保存在控制单元160本身之中,例如,保存在ROM?320之中,并由处理单元310执行的固件的一系列指令,控制单元160可执行参考图4描述的所有操作。

    为了提高效率,按照本发明的一个实施例,过滤器再生系统利用关于具体的车辆100以及关于车辆100的行驶状态优化的阈值,对平均压力PRm、瞬时压力PRi和瞬时温度Tfl的当前值进行上述控制。

    按照本发明的一个实施例,控制单元160用于评估何时启动发热塞GLP的阈值是可调整的。优选地,控制单元160用于评估何时启动发热塞GLP的阈值由控制单元160本身在车辆100运转期间自动确定,以使它们与当前的特定行驶状态保持一致。

    具体地就瞬时温度Tfl而论,可从通过在现场执行的测试活动,例如对与打算安装所述系统的车辆100对应的测试车辆执行的测试活动获得的初步实验结果开始,确定最小瞬时温度LT和最大瞬时温度HT。

    图5A示出通过示例的测试活动获得的实验结果。DPF?125的瞬时温度Tfl的样本是通过监测在两种不同运转状态,即不利于自然PM燃烧的“市区”状态(在该状态下,测试车辆基本上以相对低的速度,并且频繁停车地在市区场景中行驶),和有利于PM燃烧的“公路”状态(在该状态下,测试车辆基本上以较高的速度,很少停车地连续行驶)下的测试车辆收集的。

    图5A显示其中横坐标代表DPF的瞬时温度Tfl,并且纵坐标代表在测试活动期间获得的样本的频率的示图500。与市区状态对应的样本统计分布(在图5A中用附图标记510表示)以低温度值(例如,120℃)为中心,而与公路状态对应的样本统计分布(在图5A中用附图标记520表示)以较高的温度值(例如,370℃)为中心。这是合理的结果,因为在市区状态下,车辆100受到的低压力,并且发动机105基本上以低RPM工作,而在公路状态下,发动机以较高的RPM工作。

    为了得到对温度阈值,即,最小瞬时温度LT和最大瞬时温度HT来说有用的值,比较统计分布510和520与两个温度阈值,即与一旦发热塞GLP引发PM燃烧,就允许PM燃烧可以蔓延到整个DPF125的DPF?125的最小温度对应的低温度阈值ALT(例如,150°),和与一旦高于它,PM就会自燃燃烧,从而不再需要启动发热塞GLP来引发PM燃烧的温度对应的高温度阈值AHT(例如,350℃)。

    通过比较这样的两个低温度阈值ALT和高温度阈值AHT与分布510和520,可以推断低温度阈值ALT对应于分布510的相对高百分位(例如,高于第70百分位,并且优选地近似等于第95百分位),而高温度阈值AHT对应于分布520的相对低百分位(例如,小于第45百分位,并且优选地近似等于第30百分位)。

    在实际情况下(比如在控制单元160的运转期间),温度值样本的所述统计分布通常既不同于分布510,又不同于分布520,例如因为在到达公路之前,车辆100首先在与对应于用分布520表示的市区状态的情景类似的情况下行驶。在图5A中用附图标记530表示了更接近于现实的统计分布的例子??晒鄄斓酵臣品植?30不太规则,在从与分布510对应的那些温度值延伸到与分布520对应的那些温度值的更宽的温度值范围上扩展了许多。

    根据统计计算,可以分别利用与分布510和520的温度阈值ALT、AHT对应的百分位,令人满意地近似推断分布530的与最小瞬时温度LT和最大瞬时温度HT对应的百分位。例如,从与分布510的第95百分位对应的低温度阈值ALT,和与分布520的第45百分位对应的高温度阈值AHT开始,结果令人满意的近似可给出与分布530的第30百分位对应的最小瞬时温度LT,和与分布530的第70百分位对应的最大瞬时温度HT。

    不过,申请人注意到即使分布520的低于但是相当接近PM自燃燃烧的温度(即,350℃)的温度也有利于PM燃烧,从而原则上应有利于发热塞GLP的启动,所述温度范围对应于其中通过启动发热塞GLP,不能获得任何显著益处的状态。具体地说,分布520的低于但是相当接近PM自燃燃烧温度的温度可对应于其中发动机105以高RPM工作的状态,而发动机105以高RPM工作的状态又对应于流FLin的流率相对高的状态。如本发明之前所述,高流率FLin负面影响PM的燃烧的引发,从而负面影响再生过程的引发,因为流FLin的流率越高,从DPF?125带走的热量越多。

    因而,按照本发明的一个实施例,利用分布520的较低百分位,例如,第30百分位或者更低的百分位,可计算最大瞬时温度HT。从而按照这种方式,即使原则上有利于PM燃烧(从温度的观点来看)的温度范围被“放弃”,并且在较低的温度下进行发热塞GLP的启动,那么在流率FLin不是太高的情况下,也可确保在更便利的条件下启动发热塞GLP。

    按照本发明的一个实施例,从测试活动获得的结果随后被控制单元160用于根据车辆100的行驶状态,动态调整最小瞬时温度LT和最大瞬时温度HT。

    现在参见图5B中描述的示出由控制单元160执行的操作的流程图540,以及在图5C中所示的示图545,在示图545中,横坐标表示可在车辆100的运转期间取样的DPF?125的瞬时温度Tfl的示例值,纵坐标表示每个瞬时温度值的样本的频率。

    控制单元160把低温度阈值ALT和高温度阈值AHT作为配置参数保存在例如ROM?320中(方框550),如后所述,在利用在实际车辆行驶过程中获得的样本计算的温度阈值所得结果不合适的情况下,所述低温度阈值ALT和高温度阈值AHT将被用作默认温度阈值。

    当车辆100的发动机105被启动时,控制单元160开始收集瞬时温度Tfl的样本(方框555)。在控制单元160收集瞬时温度Tfl的样本时,逐渐地填充包括TNS个样本(例如200个样本)的温度样本记录,从而产生在图5C中用附图标记D(i)表示的瞬时温度Tfl的第一分布。从图5C中可观察到,分布D(i)与利用初步测试活动获得的对应于市区状态的分布510(图5A)类似。其原因在于在开始任意行驶时,车辆100处于与分布510代表的状态类似的状态(在开始行驶时,车辆100是在发动机105处于较冷状态下启动的,并且可能行驶在市区中,或者至少在长时间不允许达到高速的情景下行驶)。

    随后,控制单元160利用按照实验结果计算的,并作为部分配置参数保存在存储器320中的百分位,并把所述百分位应用于分布D(i),计算试探性最小瞬时温度tLT和试探性最大瞬时温度tHT。就所讨论的例子来说,试探性最小瞬时温度tLT是利用分布D(i)的第30百分位计算的,而试探性最大瞬时温度tHT是利用分布D(i)的第70百分位计算的(方框560)。所述试探性值在图5C的示图545中用附图标记tLT(i)和tHT(i)表示。

    此时,控制单元160把最小瞬时温度LT设定成试探性最小瞬时温度tLT和低温度阈值ALT之间的最大值,而最大瞬时温度HT被设定成等于试探性最大瞬时温度tHT和高温度阈值AHT之间的最小值(方框565)。这样,确保低于低温度阈值ALT的试探性最小瞬时温度tLT被放弃,因为它对应于比一旦发热塞GLP引发了PM燃烧,就允许PM燃烧可以蔓延到整个DPF?125的最小温度(例如,150℃)低的温度Tfl;类似地,确保高于高温度阈值AHT的试探性最大瞬时温度tHT被放弃,因为它对应于比为了引发PM燃烧,需要启动发热塞GLP的最大温度(例如,350℃)高的温度Tfl,一旦超过所述最大温度,PM就会因自燃而燃烧。

    从而,利用示例分布D(i)获得的低于低温度阈值ALT的试探性最小瞬时温度tLT(i)将被放弃,而低于高温度阈值AHT的试探性最大瞬时温度tHT(i)将被保持。

    优选地,如果试探性最小瞬时温度tLT(i)和试探性最大瞬时温度tHT(i)两者都低于低温度阈值ALT,那么控制单元160可把最小瞬时温度LT设定成低温度阈值ALT,并把最大瞬时温度HT设定成高温度阈值AHT。作为替代,在试探性最小瞬时温度tLT(i)和试探性最大瞬时温度tHT(i)两者都低于低温度阈值ALT的情况下,控制单元160可保持在前一步骤中计算的最小瞬时温度LT和最大瞬时温度HT。

    随后,当车辆继续行驶时,用新的Tfl样本更新温度样本记录(方框570),然后重复该过程(返回方框560)。具体地说,控制单元160通过从样本记录中除去对应数目的最陈旧的Tfl样本,用许多(可能等于1)新Tfl样本更新样本记录,并通过利用前面使用的相同百分位,不过把所述相同百分位应用于在图5C中用附图标记D(i+1)表示的新分布,重新计算试探性最小瞬时温度tLT和试探性最大瞬时温度tHT。

    在图5C的例子中,新分布D(i+1)更宽,例如因为发动机105现在在更高的温度下工作,和车辆100以更高的速度行驶。仍然参考图5C的示例分布D(i+1),在图5C中用附图标记tLT(i+1)表示的新的试探性最小瞬时温度已取代低温度阈值ALT,而图5C中的新的试探性最大瞬时温度tHT(i+1)现在高于高温度阈值HLT。从而,最小瞬时温度LT将被设成等于值tLT(i+1),而最大瞬时温度HT现在等于高温度阈值AHT。

    优选地,如果试探性最小瞬时温度tLT(i+1)和试探性最大瞬时温度tHT(i+1)两者都高于高温度阈值AHT,那么控制单元160可把最小瞬时温度LT设定成低温度阈值ALT,并把最大瞬时温度HT设定成高温度阈值AHT。作为替代,在试探性最小瞬时温度tLT(i+1)和试探性最大瞬时温度tHT(i+1)两者都高于高温度阈值AHT的情况下,控制单元160可保持在前一步骤中计算的最小瞬时温度LT和最大瞬时温度HT。

    参考图5B和5C描述的所有操作,以及参考图4描述的操作由控制单元160执行。

    从而,按照本发明的一个实施例,代替具有用于评估DPF?125的瞬时温度Tfl是否处于有利于启动发热塞GLP的水平的固定温度阈值,有利的是,所述阈值由控制单元160动态确定,以便符合车辆100的实际行驶状态。

    按照本发明的另一个实施例,控制单元160可利用在测试活动中确定的并作为配置参数的一部分保存在存储器320中的预定关系来设定最小和最大瞬时温度阈值LT、HT,所述预定关系根据瞬时温度的样本的统计分布相对于低温度阈值ALT和高温度阈值AHT位于何处来确定最小和最大瞬时温度阈值LT、HT的值。通过观察哪个温度值对应于相对高于统计分布的第50百分位的第一个百分位,例如第70百分位,可以确定瞬时温度的样本的统计分布的位置。按照本实施例,最小和最大瞬时温度阈值LT、HT的值由控制单元160按照利用所述第一个百分位提供最小和最大瞬时温度阈值LT、HT的值的关系设定。例如,可通过保存在存储器320中的关系表实现所述关系,对于在包括低温度阈值ALT和高温度阈值AHT的预定范围中,所述第一个百分位可以采取的每个值(或者每个值范围),所述关系表包括最小和最大瞬时温度阈值LT、HT的对应一对预定值。另外,代替具有固定的预定最小和最大瞬时温度阈值LT、HT值,对于所述第一个百分位可以采取的某些值来说,所述关系表还可提供将在瞬时温度的样本的统计分布上再次计算的百分位,以获得最小和/或最大瞬时温度阈值LT、HT。下面示出所述关系表的一个可能例子,其中第一个百分位是统计分布的第70百分位,低温度阈值ALT等于150℃,并且高温度阈值AHT等于350℃:

    按照这个例子,如果瞬时温度的样本的统计分布的第70百分位等于(或接近)140℃(低于为150℃的低温度阈值ALT),那么控制单元160直接把最小瞬时温度阈值LT设定成低温度阈值ALT(150℃),而把最大瞬时温度阈值HT设定成瞬时温度的样本的统计分布的第99百分位;相反,如果第70百分位等于(或接近)160℃,那么控制单元160把最小瞬时温度阈值LT设定成统计分布的第70百分位,而把最大瞬时温度阈值HT设定成统计分布的第95百分位,依次类推。

    按照本发明的又一个实施例,控制单元160能够根据瞬时温度的样本的统计分布,推断车辆行驶状态,从而相应地设定最小和最大瞬时温度阈值LT、HT。利用按照实验结果如上所述计算的,并作为配置参数的一部分保存在存储器320中的百分位,控制单元160可确定它所收集的瞬时温度的样本的实际统计分布大体上对应于分布510,还是对应于分布520。例如,为了确定实际统计分布大体上是否对应于市区分布510,控制单元160可利用保存为配置参数的第30百分位来计算试探性最小瞬时温度tLT:如果计算的试探性最小瞬时温度tLT明显低于低温度阈值ALT(例如,150℃),那么控制单元160可确定车辆正行驶在对其适用统计分布510的市区环境中;这种情况下,控制单元160可取实际统计分布的高百分位,例如,高于第70百分位,优选地为第95百分位,并计算试探性最小瞬时温度tLT。如果计算的试探性最小瞬时温度tLT低于低温度阈值ALT,那么控制单元160把最小瞬时温度tLT设定成等于低温度阈值ALT。如果计算的试探性最小瞬时温度tLT落在由低温度阈值ALT和最小瞬时温度上限(例如,200℃)限定的温度范围内,那么最小瞬时温度tLT被设定成等于计算的试探性最小瞬时温度tLT。相反,如果计算的试探性最小瞬时温度tLT高于最小瞬时温度上限(当实际统计分布以较低温度,比如120℃~150℃为中心,但是具有与相对高温度值对应的延伸上尾时,会发生这种情况),那么最小瞬时温度tLT被设定成等于所述最小瞬时温度上限。

    类似地,利用保存为配置参数的第70百分位,控制单元160可计算试探性最大瞬时温度tHT:如果计算的试探性最大瞬时温度tHT明显高于高温度阈值AHT(例如,350℃),那么控制单元160可确定车辆正行驶在对其适用统计分布520的公路环境中。这种情况下,控制单元160可取实际统计分布的低百分位,例如,低于第45百分位,优选地为第30百分位,并计算试探性最大瞬时温度tHT。如果计算的试探性最大瞬时温度tHT高于高温度阈值AHT,那么控制单元160把最大瞬时温度tHT设定成等于高温度阈值AHT。如果计算的试探性最大瞬时温度tHT落在由高温度阈值AHT和最大瞬时温度下限(例如,250℃)限定的温度范围内,那么最大瞬时温度tHT被设定成等于计算的试探性最大瞬时温度tHT。相反,如果计算的试探性最大瞬时温度tHT低于最大瞬时温度下限(当实际统计分布以高温度,比如300℃~350℃为中心,但是具有与相对低温度值对应的延伸下尾时,会发生这种情况),那么最大瞬时温度tHT被设定成等于所述最大瞬时温度下限。

    按照本发明的一个实施例,最小平均压力LPRm的值也可由控制单元160根据车辆100运转状态(尤其是根据DPF?125状态)自动地动态确定,以改进过滤器再生过程。

    参考在图6中示出的流程图600,流程图600中所示的操作是在车辆100运转期间执行的,并且结合在图4的流程图400中所示的控制单元160的操作。为此,与图4中所示的方框对应的方框用相同的附图标记表示,并且为了简洁起见,省略这些方框的说明。

    控制单元160把最小平均压力的默认值例如保存在ROM?320中(方框605)。特别地,以即使当积累在DPF?125中的PM较少时,也最初把最小平均压力LPRm设定成与相对高的值对应的默认最小平均压力DLPRm的方式,使得避免在车辆100开始运转时,不必要地启动发热塞GLP(事实上,平均压力PRm的值与DPF?125的PM堵塞直接相关)。

    此时,控制单元160执行前面结合图4描述的正常操作,以确定是否启动发热塞GLP(方框445,450),随后通过控制在预定时间之后,再生后的平均压力PRm的值是否仍然高于最小平均压力LPRm,检查再生过程是否成功(方框455)。

    在平均压力PRm的值仍然高于最小平均压力LPRm(方框455的退出分支“Y”)的情况下,意味再生过程未成功,那么控制单元160递增例如保存在工作存储器315中的再生失败计数器NRf(方框610)。此时,控制单元160检查所述再生失败计数器NRf的值是否达到预定的再生失败阈值TNRf(方框620)。如果再生失败计数器NRf结果低于再生失败阈值TNRf(方框620的退出分支“N”),那么不对最小平均压力LRPm执行进一步的额外操作,并且控制单元160的操作流程返回方框445。相反,如果再生失败计数器NRf达到再生失败阈值TNRf的值(方框620的退出分支“Y”),那么意味发热塞GLP的连续TNRf次启动都不成功。这种情况下,以增大最小平均压力LPRm的方式(例如,增大预定量,直到与默认最小平均压力DLPRm对应的预定最大值为止),使得发热塞GLP的后续启动将以更高的平均压力PRm为条件(方框625)。这意味相对于先前的情况,将使再生过程更为容易,因为将在要燃烧的PM的负载量更高的情况启动发热塞。在增大最小平均压力LPRm之后,再生失败计数器NRf被重置为0,控制单元160的操作流程返回方框445。

    相反,如果在启动发热塞GLP之后,平均压力PRm的值降到最小平均压力LPRm之下(方框455的退出分支“N”),意味再生过程已成功,那么控制单元160递增例如保存在工作存储器315中的再生成功计数器NRs(方框630)??刂频ピ?60随后检查所述再生成功计数器NRs的值是否达到预定的再生成功阈值TNRs(方框635)。如果再生成功计数器NRs小于再生成功阈值TNRs(方框635的退出分支“N”),那么不对最小平均压力LPRm执行进一步的额外操作,并且控制单元160的操作流程返回方框445。相反,如果再生成功计数器NRs达到再生成功阈值TNRs的值(方框635的退出分支“Y”),那么意味发热塞GLP的连续TNRs次启动已成功。这种情况下,以降低最小平均压力LPRm的方式(例如,降低预定量,一直到预定的最小值),使得发热塞GLP的后续启动将以较低的平均压力PRm为条件(方框640)。这意味发热塞的后续启动将在要燃烧的PM的负载量较低的情况下发生,因为发热塞GLP的先前启动可能是在PM负载量过多的情况下执行的。在降低了最小平均压力LPRm之后,再生成功计数器NRs被重置为0,并且控制单元160的操作流程返回方框445。

    按照本发明的再一个实施例,通过使最小平均压力LPRm的增加/减少的程度以在启动发热塞GLP之后平均压力PRm的变化为条件,能够进一步改进动态确定最小平均压力LPRm的程序。具体地说,根据在启动发热塞GLP之后,平均压力PRm的变化程度,可以量化再生过程成功/不成功的程度。例如,如果发热塞GLP的启动结果仅仅稍稍降低平均压力PRm,那么意味所述启动仅仅引发了包括在DPF125中的很少一部分PM的燃烧。相反,如果发热塞GLP的启动结果大大降低平均压力PRm,那么意味所述启动引发了包括在DPF?125中的大部分PM的燃烧。根据这些考虑,增量/减量可以是平均压力PRm的变化的函数,而不是如前参考图6所述,使最小平均压力LPRm增大/减小固定量。例如,通过从启动发热塞GLP之前的平均压力PRm的值中减去启动发热塞GLP之后的平均压力PRm的值,控制单元160可计算平均压力PRm的变化,随后把该值用于加权预置的增量和减量。

    按照本发明的一个实施例,提高过滤器再生过程的效率的另一种方式是根据车辆100状态(尤其是根据行驶状态),动态调整最小瞬时压力LPRi的值。

    如前所述,对瞬时压力值执行的评估瞬时压力值是否超过最小瞬时压力LPRi的测试被用于使发热塞的启动以瞬时压力出现相对高的波峰为条件,因为统计上已发现在市区行驶状态下,在这样的波峰之后,会出现废气流的减少(对DPF?125中PM的燃烧来说,这是一个有利的条件)。

    图7是描述示出在车辆100运转期间,瞬时压力PRi随时间的示例演变的示图700。具体地说,示图700的横坐标表示时间,而纵坐标表示瞬时压力PRi的值。瞬时压力PRi具有追随发动机105的RPM的振荡趋势,平均值随时间增大(归因于DPF?125中PM负载量的增大,DPF?125中PM负载量的增大导致平均压力PRm不断增大)。在瞬时压力PRi的相对高波峰(比如图7中用附图标记710表示的波峰)之后,废气流FLin显著减少。

    在车辆100的运转期间,控制单元160动态设定最小瞬时压力LPRi,如在图8A的示意流程图800中所描述的。

    一旦车辆100的发动机105被启动,控制单元160就开始收集瞬时压力PRi的样本(方框810)。在控制单元160收集PRi样本时,渐进地填充包括PNS个样本(例如,200个)的压力样本记录,从而产生瞬时压力PRi的统计分布。图8B中用附图标记DP(i)表示了这种分布的一个例子,其中横坐标表示可在车辆100的运转期间取样的瞬时压力PRi的可能值,并且纵坐标表示每个压力值的样本的频率。

    利用可从与实际压力样本记录对应的分布DP(i)获得的信息,控制单元160设定最小瞬时压力LPRi的值(方框820)。更具体地说,以控制单元把最小瞬时压力LPRi设定成与分布DP(i)的相对高百分位(例如第95百分位)对应的压力值的方式,使得选择与较高波峰对应的压力。作为替代,控制单元160可首先从压力样本记录的PNS个样本中选择与高于平均压力PRm的瞬时压力PRi对应的那些样本,以便产生瞬时压力PRi对应的另一个统计分布,随后把最小瞬时压力LPRi的值设定成与所述另一个统计分布的所述相对高百分位对应的压力值。

    随后,用输入的新的PRi样本更新压力样本记录(方框830),重复该过程(返回方框810)。具体地说,通过从样本记录中除去对应数目的最陈旧PRi样本,控制单元160用许多(可能一个)新PRi样本更新样本记录,并根据利用新的样本记录获得的分布,重新计算最小瞬时压力LPRi。

    为了进一步提高提出的过滤器再生系统的效率,还可以设想在操作中,控制单元160改变用于设定最小瞬时压力LPRi的分布DP(i)的百分位的值,以便更好地符合车辆100的预期行驶状态的可能性。

    总之,按照这里描述的本发明的实施例的过滤器再生系统允许在电力消耗和可靠性方面,显著提高车辆的DPF的再生过程的效率。特别地,借助提出的解决方案,只有当条件有利于成功的过滤器再生时,才启动加热装置。这样,减少了加热装置的不必要启动的发生,以避免电力的过多浪费。

    此外,提出的过滤器再生系统能够根据实际的车辆状态和实际的行驶状态,动态地自动提高再生的性能。由于由提出的过滤器再生系统执行的操作以根据实际的车辆状态和实际的行驶状态而动态演变的阈值为基础,而不是以固定的阈值为基础,因此有利的是,提出的过滤器再生系统可被安装在无论哪种车辆中,而不必极大地修改系统本身,以符合特定车辆的特征。

    在这方面,提出的解决方案提供的另一个优点是,这里描述的过滤器再生系统只需要在车辆上安装很少的额外硬件资源,只需要增加包括在DPF之后的温度传感器、配有直接接触DPF输入基底的发热塞的输入盖结构和电子控制单元的过滤器再生设备(在包括微粒过滤器的所有车辆中,通常已安装有压力传感器)。

    鉴于上面所述,有利的是,提出的过滤器再生系统可被安装在无论哪种车辆中,而不必极大地修改车辆本身的制造过程。

    为了进一步提高提出的过滤器再生系统的效率,在控制单元160执行的评估是否启动发热塞GLP的检查(即,在方框445中执行的检查)期间,可以使用瞬时压力PRi的上限和平均压力PRm的上限两者。

    具体地说,方框445的关于瞬时压力PRi的条件可被修改,以致其值必须在时间间隔Δt(P)内,保持在由最小瞬时压力LPRi和最大瞬时压力HPRi(较高阈值)限定的区间内。所述最大瞬时压力HPRi可用于在启动发热塞GLP几乎无用的特殊情况下,例如在由于发动机在高RPM下工作,因此即使在瞬时压力PRi的相对高波峰之后,废气流FLin仍然高的公路状态(不利于PM的燃烧的状态)下,阻止发热塞GLP的启动。

    此外,方框445的关于平均压力PRm的条件可被修改,以使其值必须落在由最小平均压力LPRm和最大平均压力HPRm(较高阈值)限定的范围中,其中所述最大平均压力HPRm可被设定成例如最小报警平均压力LAPRm。这样,如果平均压力PRm超过所述最大平均压力HPRm,那么意味DPF?125包括过多的PM,从而需要执行紧急再生。

    尽管本说明涉及的是再生过滤由柴油发动机产生的PM排放的微粒过滤器的系统,不过本发明的原理也可适用于其它各种发动机,比如汽油发动机。

    自然地,为了满足局部的特定要求,本领域的技术人员可对上面描述的解决方案应用许多修改和变更。特别地,尽管参考本发明的优选实施例,一定程度地特别说明了本发明,不过应明白形式和细节方面的各种省略、替代和变化,以及其它实施例都是可能的;此外,结合本发明的任何公开实施例描述的特定元件和/或方法步骤可大体上根据设计选择,被结合到任何其它实施例中。

    例如,当工作时,控制单元适合于改变用于设定最小瞬时温度的百分位和/或用于设定最大瞬时温度的百分位的值,以更好地符合车辆100的预期行驶状态。

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