本發(fā)明涉及一種柴油微粒過濾器，該柴油微粒過濾器設置為接收來自機動車輛的發(fā)動機的排氣，并且尤其涉及一種在再生事件期間當發(fā)動機怠速時防止柴油微粒過濾器過熱的方法。

背景技術：

柴油微粒過濾器(DPF)可能在所謂的“降到怠速”情景期間被損壞。這是對DPF來說最壞的情況下的熱場景。如果當煤煙燃燒過程(再生過程)剛開始時車輛的發(fā)動機降到怠速，則最高的勢能以煤煙的形式存在于DPF中，同時在發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間還伴隨著最大的氧含量以及用來將熱量傳導出DPF的最低的排氣質(zhì)量流。另外，由于車輛沒有移動，所以存在用于從外部冷卻排氣系統(tǒng)的最小外部氣流。

在這些條件下DPF內(nèi)的溫度可以上升到超過1000℃，并且這可能使DPF破裂、熔化DPF的基材或降低催化劑涂層，這些催化劑涂層存在以有助于去除其他受監(jiān)管的污染物(HC，CO或NO_x)。在極端的情況下，這種過熱狀況可導致DPF材料燃燒，從而導致周圍部件的熱損壞。

有可能導致柴油微粒過濾器損壞的溫度是不能接受地高的溫度并且柴油微粒過濾器在遭受這種溫度時可以被認為是過熱的。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種在再生事件期間當發(fā)動機怠速時防止柴油微粒過濾器過熱的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種在再生事件期間當與柴油微粒過濾器連接的機動車輛發(fā)動機在怠速運行模式下時防止柴油微粒過濾器過熱的方法，該方法包括當柴油微粒過濾器的再生正在發(fā)生、發(fā)動機正在怠速以及預測溫度和感測到的溫度之一表明柴油微粒收集器內(nèi)的溫度被預測或感測為不可接受地高時，操作可驅(qū)動地連接到發(fā)動機、處于發(fā)電機模式的電機為電池充電，并且調(diào)節(jié)發(fā)動機的燃料供應以補充由電機施加給發(fā)動機的額外負載，其中調(diào)節(jié)發(fā)動機的燃料供應包括通過向發(fā)動機注入更多的燃料以增加來自發(fā)動機的扭矩輸出來減少空燃比從而增加供給到柴油微粒過濾器的混合物的富含量。

電機可以是集成起動機發(fā)電機。

該方法可以進一步包括檢查發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，以確認該發(fā)動機正在怠速模式下運行。

該方法可以進一步包括使用煤煙燃燒模型來預測柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度，并使用該預測的溫度來判斷柴油顆粒收集器的溫度是否被預測為不可接受地高。

或者，該方法可進一步包括使用溫度傳感器來測量柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度和離開柴油顆粒收集器的排氣的溫度中的一個，并使用測得的溫度以判斷柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度是否被感測為不可接受地高。

如果溫度高于預定溫度極限，則該溫度可以即為不可接受地高。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種機動車輛的，該機動車輛具有柴油發(fā)動機、與該發(fā)動機驅(qū)動地連接的電機、與該電機連接的電池、被設置為接收來自該發(fā)動機的排氣的柴油微粒過濾器和被設置為控制發(fā)動機和電機的電子控制器，電子控制器被設置為當發(fā)動機正在怠速模式運行、柴油微粒過濾器的再生正在發(fā)生并且柴油微粒收集器內(nèi)的溫度被預測或感測為不可接受地高時，操作處于發(fā)電機模式的電機為電池充電，并且調(diào)節(jié)發(fā)動機的燃料供應以補充由電機施加給發(fā)動機的額外負載，其中調(diào)節(jié)發(fā)動機的燃料供應包括通過向發(fā)動機注入更多的燃料以增加來自發(fā)動機的扭矩輸出來減少空燃比從而增加供給到柴油微粒過濾器的混合物的富含量。

調(diào)節(jié)發(fā)動機的燃料供應可以包括減少空燃比以增加供給到柴油微粒過濾器的混合物的富含量。

車輛還可以進一步包括發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器，并且電子控制器可以被進一步設置為使用來自發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器的輸出來確定發(fā)動機是否正在怠速模式下運行。

該車輛還可以包括用于測量柴油微粒過濾器內(nèi)的溫度和離開柴油顆粒收集器的排氣的溫度中的一個的溫度傳感器，并且電子控制器可以被設置為使用測得的溫度來判斷柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度是否被感測為不可接受地高。

電子控制器可以包括煤煙燃燒模型，其用于預測柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度，并且電子控制器可被設置成使用由煤煙燃燒模型預測的溫度來判斷柴油顆粒收集器內(nèi)的溫度是否被預測為不可接受地高。

如果溫度高于預定溫度限制，則該溫度可以即為不可接受地高。

電機可以是集成起動機-發(fā)電機。

該車輛可以是微混合動力車輛。

附圖說明

現(xiàn)在將通過示例的方式參照附圖來描述本發(fā)明，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第二方面構造的機動車輛的示意圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一方面的方法的高級流程圖；

圖3是表示現(xiàn)有技術中在再生事件期間當發(fā)動機正在怠速時，對于DPF來說，溫度和時間之間的關系以及對于相同事件的氧氣濃度和時間之間的關系的復合圖；和

圖4是表示根據(jù)本發(fā)明在再生事件期間當發(fā)動機正在怠速時，對于DPF來說，溫度和時間之間的關系以及對于相同事件的氧氣濃度和時間之間的關系的復合圖。

具體實施方式

參考圖1，示出了具有四個車輪6，柴油發(fā)動機10和電子控制器20的微混合動力機動車輛5。

發(fā)動機10設置為通過入口11接收空氣，并且在一些實施例中，空氣流在流入發(fā)動機10之前將被增壓器或渦輪增壓器壓縮以提升發(fā)動機10的效率。

來自發(fā)動機10的排氣流經(jīng)排氣系統(tǒng)的第一或上游部分12到達柴油微粒過濾器(DPF)15，并且在通過DPF 15之后，排氣通過排氣系統(tǒng)的第二或下游部分13流出到大氣中。

應當理解，其它排放控制裝置或噪聲抑制裝置可以存在于從發(fā)動機10到排出到大氣的位置的這段氣體流路中。

電機驅(qū)動地連接到發(fā)動機10上。在本實施例的情況下，電機是集成起動機-發(fā)電機16，其可用于根據(jù)其所處的運行模式來發(fā)電或產(chǎn)生扭矩。電池17連同相關聯(lián)的電子控制設備(未示出)連接到集成起動機-發(fā)電機16。當集成起動機-發(fā)電機16作為發(fā)電機運行時，其為電池17充電，并且電池17被設置為當集成起動機-發(fā)電機16作為馬達運行時，向集成起動機-發(fā)電機16提供電能。

集成起動機-發(fā)電機16用于啟動發(fā)動機10以及在本實施例的情況下，在車輛5加速期間也可以向發(fā)動機提供有限的扭矩提升。

電子控制器20接收來自多個傳感器的輸入，諸如用于測量流入發(fā)動機10中的空氣流量的空氣流量傳感器21、發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器22、測量空燃比/離開發(fā)動機10的排氣氧含量的λ/氧傳感器24、測量車輛5速度的車速傳感器25、測量來自發(fā)動機10的排氣中NO_x水平的NO_x傳感器26和測量離開DPF 15的排氣溫度的溫度傳感器28。

電子控制器20可操作以控制發(fā)動機10的運行和集成起動機-發(fā)電機16的運行狀態(tài)。將理解的是電子控制器20可由幾個獨立的互相電連接的電子單元組成而且不必是像圖1所示那樣以單個單元的形式。

電子控制器20被設置為防止在再生事件期間當發(fā)動機10處于怠速運行模式時DPF 15的過熱。在怠速運行模式中，發(fā)動機10以相對低的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)，并且沒有來自車輛5的駕駛員的扭矩需求。發(fā)動機處于怠速模式這一事實可以通過使用與發(fā)動機10相關聯(lián)的傳感器如發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器22來感測，或者如果電子控制器20包括怠速控制器，則怠速控制是活動的這一事實可用來指示該發(fā)動機10正在怠速。

由于電子控制器20被設置為操作發(fā)動機10以執(zhí)行DPF15的再生，所以當發(fā)動機10在這樣的一段時間的再生期間已經(jīng)進入怠速模式時，這種狀態(tài)可以被識別。

電子控制器20然后可以立即采取動作以控制DPF 15中的溫度或者推遲這個溫度控制功能直到從位于DPF 15的下游的排氣溫度傳感器28由電子控制器20接收到的信號表明離開DPF15的排氣的溫度過高。這就是說，如果由溫度傳感器28測得的排氣的溫度超過預定溫度極限(T_LIM)，則電子控制器20采取動作以控制DPF 15內(nèi)的溫度，但如果離開DPF 15的排氣的溫度低于該預定溫度極限，則電子控制器20不采取動作，而是允許DPF 15的再生繼續(xù)。預定溫度極限T_LIM設定為一溫度，高于該溫度則可能發(fā)生損壞，該溫度例如但不限定于，大約850℃。應該理解的是，由下游溫度傳感器28感測到的溫度不是在DPF 15內(nèi)的實際溫度的測量值，但DPF 15內(nèi)的溫度可以從該溫度測量值來推斷。在DPF 15內(nèi)的溫度可能會比該測量或模擬的溫度更高。

應當理解的是，作為下游溫度傳感器28的替代，可以使用能夠測量DPF 15內(nèi)的溫度的溫度傳感器，并且在這種情況下，預定溫度極限可以設置為高于850℃，例如，950℃。

假設電子控制器20的判斷是DPF 15內(nèi)的溫度過高和需要控制，則電子控制裝置20被設置成通過操作集成起動機-發(fā)電機16作為發(fā)電機來使用集成起動機-發(fā)電機16給發(fā)動機10施加負載。這通常會導致發(fā)動機10轉(zhuǎn)速由于通過集成起動機-發(fā)電機16對其施加的額外負載而降低。然而，為了抵消這種速度上的降低，通過電子控制器20來增加發(fā)動機10的發(fā)動機扭矩設定值從而維持所需的怠速。如果存在怠速控制器，那么這個動作可以是由怠速控制器對發(fā)動機轉(zhuǎn)速的下降做出的自動響應。

增加發(fā)動機扭矩設定值會導致發(fā)動機比正常情況運轉(zhuǎn)更強勁，所以流向DPF 15的氧含量將降低。例如在正常怠速模式條件下，進入DPF 15的排氣中的氧含量通常是在6-15％的范圍內(nèi)，但由于集成起動機-發(fā)電機16施加的負載，其可以減少到3-5％。這種進入DPF 15的排氣中的氧氣水平的降低會減緩DPF 15內(nèi)煤煙燃燒速率，因此DPF 15的溫度會降低。

參考圖2，這里示出了當由柴油微粒過濾器從中接收排氣的發(fā)動機正在怠速時，保護柴油微粒過濾器的方法。

該方法開始于發(fā)動機10運行的框110，然后在框120中，檢查發(fā)動機10是否正在怠速。

如果發(fā)動機10沒有怠速，則該方法返回到框110，并且如果發(fā)動機10正在怠速，則該方法從框120前進到框130，在這里檢查DPF 15是否過熱。如前所述，這可以通過使用溫度傳感器28來測量離開DPF 15的排氣的溫度來實現(xiàn)。

然而，作為該方法的替代選擇，柴油微粒過濾器內(nèi)的溫度可以被模型化，或者更準確的說，煤煙燃燒過程的模型可用于估算DPF 15內(nèi)的溫度。使用這種煤煙燃燒模型具有以下優(yōu)點：DPF 15中的溫度被預測為過高的時間和電子控制器20的溫度控制開始之間沒有延遲，然而由于排氣溫度的增加被感測到之前排氣的溫度已經(jīng)升高，所以當下游溫度傳感器28感測到溫度的升高時會有延遲，因此系統(tǒng)隨后才能做出反應性動作。如果使用煤煙燃燒模型，諸如在美國專利申請2012/0031080中公開的煤煙燃燒模型，那么溫度的升高可以被預測，因此系統(tǒng)可以主動做出動作，從而盡快采取必要的步驟來控制溫度。如果預測依舊表明DPF 15內(nèi)的溫度很可能不可接受地高，那就是說，高于基于防止發(fā)生DPF 15損壞的需要而設定的預定極限，那么DPF 15很可能是過熱的。

如果在框130中的檢查結果是DPF 15當前沒有過熱，則該方法返回到框110并且如先前所述繼續(xù)進行，除非車輛點火開關關斷事件發(fā)生因此方法結束。

然而，如果在框130檢查時的結果是DPF 15過熱或，如果使用煤煙燃燒模型，結果是即將發(fā)生DPF的過熱，則該方法前進到框140。

在框140中，電機——其在這種情況下是由發(fā)動機10驅(qū)動的集成起動機-發(fā)電機16——切換到電池充電模式。這將導致負載會以扭矩的形式被施加給發(fā)動機10。

這通常會導致發(fā)動機轉(zhuǎn)速降低，但由于在這種情況下形成電子控制器20的一部分的怠速控制系統(tǒng)，在框140中施加所施加的扭矩的結果是對于發(fā)動機扭矩設定值來說，將要被增加到框150中所示值以將怠速維持在期望速度。增加發(fā)動機扭矩設定值的效果是通過向發(fā)動機10中注入更多的燃料以增加來自發(fā)動機10的扭矩輸出。即是說，如框160所示，空燃比(λ)降低使排氣流的組成更豐富，同時還可以減少流向DPF 15的排氣流中的氧氣含量。

方法從框160前進到框170以檢查DPF再生是否已結束。如果DPF再生已結束，則該方法前進到框180，在框180集成起動機-發(fā)電機16恢復正常運行且發(fā)動機扭矩設定值恢復正常，并且該方法隨后返回到框110并重復所有隨后的步驟，除非車輛點火開關關斷事件發(fā)生因此方法結束。

但是，如果在框170檢查時，DPF再生沒有結束，則該方法返回到框140和150，并且供給發(fā)動機10的氧含量繼續(xù)降低。

根據(jù)本發(fā)明實施方法的效果可通過將圖4中使用方法100時的情況與圖3中所示現(xiàn)有技術的情況進行比較看出。

在現(xiàn)有技術的情況下，發(fā)動機怠速導致如線(O₂)所示的排氣中大約15％的氧氣濃度，這導致了由于氧氣對煤煙的燃料燃燒的可用性導致的DPF中溫度(T)的快速升高。

在本發(fā)明的情況下，示出了有關使用溫度傳感器進行控制的實施例，發(fā)動機怠速最初制造大約15％的氧氣(O₂)濃度，這導致了DPF溫度突然升高，直到在時間‘t’時，感測到需要進行溫度控制。這就是說，離開DPF 15的排氣溫度已達到預定溫度極限T_lim，這種情況下預定溫度極限T_lim被設定在850℃。

因此，在時間“t”，扭矩由集成起動機-發(fā)電機16施加給發(fā)動機10，并且進行發(fā)動機扭矩設定值校正。完成這些修改后，氧氣濃度降低到大約5％，這導致了由于在DPF 15中氧氣對煤煙的燃料燃燒的有限可用性導致的DPF 15中溫度(T)增加的減少。

雖然本發(fā)明已經(jīng)參照微混合動力車輛進行了描述，但可以理解的是，它可以有利地應用于其他具有電機的車輛，其中這些電機具有足夠的發(fā)電容量以產(chǎn)生必要的負載來迫使發(fā)動機輸出扭矩增加來保持穩(wěn)定的怠速同時可以在使流入柴油微粒過濾器的排氣的氧氣濃度相應降低。

可以被本領域技術人員理解的是，雖然本發(fā)明已經(jīng)通過舉例的方式參照一個或多個實施例進行了描述，但本發(fā)明不限于所公開的實施例，并且在不脫離由所附權利要求限定的本發(fā)明的保護范圍的情況下，可以做出替代性實施例。