控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種控制顆粒過(guò)濾器（282）入口處的排氣溫度（Tdpf）的方法，顆粒過(guò)濾器位于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)（110）的排氣系統(tǒng)（270）中，該方法通過(guò)至少后期噴射（PostQ）控制顆粒過(guò)濾器入口處的所述排氣溫度，該后期噴射（PostQ）的量作為排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù)估計(jì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度的方法。特別地，本方法用于顆粒過(guò)濾器入口處的溫度控制。
【背景技術(shù)】
[0002]已知現(xiàn)代的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)排氣后處理裝置。后處理裝置可以是配置為改變排氣組分的任何裝置，例如位于排氣管路中的柴油氧化催化劑(D0C)，用于降解包含在排氣中的殘余碳?xì)浠衔?HC)和碳氧化物(CO)，和位于排氣管路中DOC下游的柴油顆粒過(guò)濾器(DPF)，用于從排氣捕獲和去除柴油顆粒物質(zhì)(煙灰)。
[0003]特別地，柴油顆粒過(guò)濾器將液體和固體顆粒收集在多孔基質(zhì)結(jié)構(gòu)中，同時(shí)允許排氣流過(guò)。當(dāng)柴油顆粒過(guò)濾器到達(dá)其標(biāo)稱存儲(chǔ)容量時(shí)，需要通過(guò)所謂的再生的處理清除。在這樣的再生處理過(guò)程中，排氣溫度通過(guò)后期燃料噴射升高，以形成其中污染物(其已經(jīng)聚積在過(guò)濾器中)被燃燒的條件。該處理包括通常對(duì)DPF上游溫度的閉環(huán)控制，以在排氣管路中保持足夠的溫度，優(yōu)化該情況，防止組分波動(dòng)或外部噪聲。后文中，顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度(或DPF入口處的排氣溫度)將為預(yù)期的DPF上游溫度，其中，對(duì)于沿排氣管路的其他位置的溫度，我們將稱為排氣溫度。
[0004]DPF入口處的排氣溫度的實(shí)際控制策略主要基于發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)，也就是說(shuō)，使用基于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的一個(gè)或多個(gè)校準(zhǔn)圖。這意味著該控制策略完全沒(méi)有計(jì)入任何排氣物理變化:排氣質(zhì)量流動(dòng)速率、溫度和壓力。由于所有這些參數(shù)嚴(yán)格地與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)相關(guān)聯(lián)，因此沒(méi)有基于其的控制不可能優(yōu)化排氣系統(tǒng)的校準(zhǔn)作用和性能之間的權(quán)衡。
[0005]實(shí)際上，包括DOC或LNT裝置的排氣系統(tǒng)在通過(guò)后期噴射量激勵(lì)時(shí)的時(shí)間響應(yīng)主要與氣體質(zhì)量流動(dòng)速率、D0C/LNT中的氣體溫度和氣體壓力相關(guān)。在一般排氣管路中，即使在固定的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載下，排氣質(zhì)量流動(dòng)速率、溫度和壓力可能非常不同:例如，在暫態(tài)工況期間，對(duì)于由于不同的環(huán)境條件或產(chǎn)品中的部件離散進(jìn)行的校正。因此，通過(guò)使用沒(méi)有直接考慮主要參數(shù)的控制方法(該控制方法影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài))，不可能在熱響應(yīng)方面優(yōu)化性能，并且使系統(tǒng)具有足夠的魯棒性，特別是在暫態(tài)工況下。
[0006]因此存在對(duì)控制顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的方法的需要，該方法不再根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載考慮單一的發(fā)動(dòng)機(jī)工總情況，而是更基于排氣系統(tǒng)的物理性能以及其時(shí)間響應(yīng)特性，并且因此能夠控制溫度，從而以較快的方式達(dá)到目標(biāo)，避免過(guò)沖和下沖，最大化再生效率，并且降低催化劑老化風(fēng)險(xiǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此，本發(fā)明的目的是提供一種控制顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的方法，其基于排氣體積流動(dòng)速率，其中體積流動(dòng)速率能夠直接計(jì)入任何排氣質(zhì)量流動(dòng)速率、壓力或溫度變化。
[0008]另一個(gè)目的是提供一種設(shè)備，其允許執(zhí)行上述方法。[0009]這些目的通過(guò)具有獨(dú)立權(quán)利要求中敘述的特征的方法、設(shè)備、發(fā)動(dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品以及電磁信號(hào)實(shí)現(xiàn)。
[0010]從屬權(quán)利要求描述了優(yōu)選的和/或特別有利的方面。
[0011 ] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供一種控制顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的方法，顆粒過(guò)濾器位于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中，該方法通過(guò)至少后期噴射控制顆粒過(guò)濾器入口處的所述排氣溫度，該后期噴射的量作為排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù)估計(jì)。
[0012]因此公開(kāi)了一種用于實(shí)施控制顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的方法的設(shè)備，該設(shè)備包括用于通過(guò)至少后期噴射控制顆粒過(guò)濾器入口處的所述排氣溫度，該后期噴射的量作為排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù)估計(jì)。
[0013]該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，該控制策略不考慮根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載的單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，而是基于排氣系統(tǒng)的物理性能及其時(shí)間響應(yīng)特性，使用排氣的體積流動(dòng)速率作為用于溫度控制的輸入?yún)?shù)。該方法因此能夠控制溫度，從而以更快速的方式實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，避免下沖和過(guò)沖，最大化再生效率，并且降低催化劑老化的風(fēng)險(xiǎn)。
[0014]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，后期噴射量為比例、積分和微分貢獻(xiàn)的和，其每一個(gè)基于所述排氣體積流動(dòng)速率以及顆粒過(guò)濾器入口處排氣溫度的設(shè)定點(diǎn)和顆粒過(guò)濾器入口處測(cè)得的排氣溫度之間的溫度誤差。
[0015]該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，用于確定溫度控制的控制變量(后期噴射量)的全部貢獻(xiàn)基于所述排氣的體積流動(dòng)速率，即基于系統(tǒng)的物理性能。
[0016]根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，所述比例貢獻(xiàn)通過(guò)將第一貢獻(xiàn)乘以第二貢獻(xiàn)獲得，該第一貢獻(xiàn)為所述排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù)，該第二貢獻(xiàn)為所述溫度誤差的函數(shù)。
[0017]該實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)是，后期噴射量的比例貢獻(xiàn)，其基于體積流動(dòng)速率，也通過(guò)溫度誤差校準(zhǔn)。
[0018]根據(jù)又一實(shí)施例，閉環(huán)控制中的最大后期噴射量通過(guò)將第一貢獻(xiàn)乘以第二貢獻(xiàn)獲得，該第一貢獻(xiàn)為所述排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù)，該第二貢獻(xiàn)為所述顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的函數(shù)。
[0019]該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，閉環(huán)控制中最大后期噴射質(zhì)量，其基于體積流動(dòng)速率，也通過(guò)顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度校正。
[0020]根據(jù)又一實(shí)施例，閉環(huán)控制中的最小后期噴射量通過(guò)將第一貢獻(xiàn)乘以第二貢獻(xiàn)獲得，該第一貢獻(xiàn)為所述排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù)，該第二貢獻(xiàn)為所述顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的函數(shù)。
[0021]該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，閉環(huán)控制中最小后期噴射量，其基于體積流動(dòng)速率，也通過(guò)顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度校正。
[0022]根據(jù)又一實(shí)施例，所述排氣體積流動(dòng)速率以排氣質(zhì)量流動(dòng)速率、排氣壓力和排氣溫度的函數(shù)根據(jù)以下方程計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.一種控制顆粒過(guò)濾器(282 )入口處的排氣溫度(Tdpf)的方法，該顆粒過(guò)濾器位于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(110)的排氣系統(tǒng)(270 )中，該方法通過(guò)至少后期噴射(PostQ)控制顆粒過(guò)濾器入口處的所述排氣溫度，該后期噴射(PostQ)的量作為排氣體積流動(dòng)速率妒)的函數(shù)估計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述后期噴射量為比例(Kp)、積分(Ki)和微分(Kd)貢獻(xiàn)的和，其每一個(gè)基于所述排氣體積流動(dòng)速率和顆粒過(guò)濾器入口處排氣溫度的設(shè)定點(diǎn)(Tdes)與顆粒過(guò)濾器入口處測(cè)得(S510)的排氣溫度(Tmeas)之間的溫度誤差(S500)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述比例貢獻(xiàn)(Kp)通過(guò)將第一貢獻(xiàn)(K’P)乘以第二貢獻(xiàn)(Kcorrect1n)獲得,該第一貢獻(xiàn)(K’ P)為所述排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù),該第二貢獻(xiàn)(!(correct1n)為所述溫度誤差的函數(shù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，閉合控制中的最大后期噴射量通過(guò)將第一貢獻(xiàn)(V_CLMax_base)乘以第二貢獻(xiàn)(V_CLMax_correct1n)獲得,該第一貢獻(xiàn)(V_CLMax_base)為所述排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù),該第二貢獻(xiàn)(V_CLMax_correct1n)為所述顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的函數(shù)。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，閉環(huán)控制中的最小后期噴射量通過(guò)將第一貢獻(xiàn)(V_CLMin_base)乘以第二貢獻(xiàn)(V_CLMin_correct1n)獲得,該第一貢獻(xiàn)(V_CLMin_base)為所述排氣體積流動(dòng)速率的函數(shù),該第二貢獻(xiàn)(V_CLMin_correct1n)為所述顆粒過(guò)濾器入口處的排氣溫度的函數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中,所述排氣體積流動(dòng)速率(?)做為排氣質(zhì)量流動(dòng)速率、排氣壓力和排氣溫度的函數(shù)根據(jù)以下方程計(jì)算:
7.—種機(jī)動(dòng)車(chē)系統(tǒng)(100 )的配備有排氣系統(tǒng)(270 )的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(110 )，其包括至少后處理裝置(280)，所述后處理裝置為顆粒過(guò)濾器(282)，所述排氣系統(tǒng)還包括至少溫度傳感器(286)，所述機(jī)動(dòng)車(chē)系統(tǒng)(100)包括電子控制單元(450)，其配置用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-6所述的方法。
8.一種計(jì)算機(jī)程序，包括適用于執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法的計(jì)算機(jī)編碼。
9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其上存儲(chǔ)根據(jù)權(quán)利要求8所述的計(jì)算機(jī)程序。
10.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制設(shè)備，包括電子控制單元(450)、與電子控制單元(450)相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)載體(40)和根據(jù)權(quán)利要求8的存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體(40)中的計(jì)算機(jī)程序。
【文檔編號(hào)】F01N3/023GK104033215SQ201410075951
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2014年3月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月4日
【發(fā)明者】R.阿格里尼, G.施雅沃尼, A.維蒂爾洛 申請(qǐng)人:通用汽車(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司