專利名稱：：用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法。更特別地，本發(fā)明涉及一種用于通過基于獲得的灰分(ash)系數(shù)的值精確地計算柴油機微粒過濾器的有效容積而精確地確定使得炭黑(soot)再生的時間的柴油機微粒過濾器的有效容積的方法，并且減少了用于改變灰分量的時間和成本。
背景技術(shù)：
：通常，當(dāng)灰分堆積在柴油機微粒過濾器中時，炭黑可以堆積的有效容積減小。這樣的有效容積和排氣的溫度是用于確定柴油機微粒過濾器中炭黑的再生時間的最重要的因素。根據(jù)公知的方法，根據(jù)車輛的行駛距離和燃料消耗的由灰分引起的有效容積的變化存儲在映射表(maptable)中。因此，人們在通過使用映射表而改進(jìn)炭黑堆積的預(yù)報的準(zhǔn)確度的方面作出了各種努力。然而，由于為了形成映射表將進(jìn)行大量的實驗，形成映射表需要大量的時間和成本。此外，由于炭黑堆積受到除車輛的行駛距離和燃料消耗外的各種因素的影響，存在映射表并不是非常精確的問題。為了解決這樣的問題，作出了一種用于計算由灰分引起的有效容積的變化的方法的發(fā)明。根據(jù)該方法，各種駕駛模式被分成三個典型的駕駛模式，例如城市模式，高速公路模式，以及混合道路模式，并且在各個模式中根據(jù)燃料消耗和耗油量計算由灰分引起的灰分堆積和壓力差。然后，計算由灰分引起的有效容積的變化。然而，由于燃料消耗和耗油量根據(jù)車輛的類型和狀態(tài)會進(jìn)行各種變化，由灰分引起的有效容積的變化必須被修正。
背景技術(shù)：
：部分中公開的信息僅僅是為了增加對本發(fā)明的總體背景的理解，其不應(yīng)該作為該信息形成本領(lǐng)域技術(shù)人員已知現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)或者任何形式的暗示。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的各個方面涉及一種提供用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法，其具有通過使用獲得的灰分系數(shù)的值精確地計算出柴油機微粒過濾器的有效容積的優(yōu)點。此外，為了提供一種具有更多優(yōu)點的用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法而作出了本發(fā)明，該方法與車輛的類型和狀態(tài)，燃料消耗，和耗油量無關(guān)通過使用傳感器的測量值計算由灰分引起的有效容積的變化。本發(fā)明的各個方面中，一種用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積^的方法，可以包括在炭黑再生后確定再生效率是否存在；如果再生效率存在，則確定是否滿足灰分系數(shù)^("4)的獲得條件；如果滿足灰分系數(shù)^A)獲得條件則檢測排氣的排氣流量C^，計算由灰分引起的排氣的壓力差的變化A(^。一》，通過使用由灰分引起的排氣壓力差的變化A(A/U,，0和排氣流量C^計算灰分系數(shù)^"》的變化，通過使用灰分系數(shù)的變化^0和先前的灰分系數(shù)"，"計算當(dāng)前灰分系數(shù)Aw，和/或通過使用當(dāng)前灰分系數(shù)"4w和第一過濾器系數(shù)""角定柴油機微粒過濾器的有效容積^。該方法還可以進(jìn)一歩包括從柴油機微粒過濾器的有效容積^的確定而確定炭黑的再生時間。當(dāng)再生后炭黑的量小于閾值炭黑量時可以確定再生效率存在。在排氣流量在預(yù)定范圍內(nèi)，每單位時間的過濾器壓力差的變化率小于預(yù)定變化率，以及車輛速度大于或等于預(yù)定速度的情況下，可以確定滿足灰分系數(shù)的獲得條件。、—A(^^^,由"、)從等式^=可以計算出灰分系數(shù)的變化^"4)，其中A(AP。，))表示由灰分引起的的壓力差的變化，A表示排氣的粘度系數(shù)，以及a.A表示排氣流量。從等式"，=("《"'+(5")可以計算出當(dāng)前灰分系數(shù)"，)，其中"-"表示先前的灰分系數(shù)，^"》表示灰分系數(shù)的變化。從等式^_"丄+'*1"可以計算出有效容積^，其中&表示第一過濾器系數(shù)，")表示當(dāng)前灰分系數(shù)，丄表示過濾器中通道的長度，以及^表示過濾器的有效截面。通過最小二乘法可以確定灰分系數(shù)的變化^"》?？梢酝ㄟ^通常安裝在發(fā)動機中的流量計，或空氣流量傳感器和燃料流量計檢測排氣流量&w'，可以通過壓力傳感器檢測壓力差A(yù)(AP一,》；和/或可以通過控制單元確定有效容積^。在本發(fā)明的另一各個方面中，一種用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積^的系統(tǒng)，可以包括用于在炭黑再生后確定再生效率是否存在的裝置，用于在如果再生效率存在，則確定是否滿足灰分系數(shù)^cO的獲得條件的裝置，用于在如果滿足灰分系數(shù)^^)獲得條件則檢測排氣的排氣流量CU的裝置，用于計算由灰分引起的排氣的壓力差的變化^(":())的裝置，用于通過使用由灰分引起的排氣壓力差的變化A(A/Uw)和排氣流量^4十算灰分系數(shù)^。J的變化的裝置，用于通過使用灰分系數(shù)的變化^"4)和先前的灰分系數(shù)"4(")計算當(dāng)前灰分系數(shù)AW的裝置，和/或用于通過使用當(dāng)前灰分系數(shù)"4W和第一過濾器系數(shù)^確定柴油機微粒過濾器的有效容積^的裝置。該系統(tǒng)還可以包括用于從柴油機微粒過濾器的有效容積^的計算而確定炭黑的再生時間的裝置。本發(fā)明的方法和裝置具有的其它特征和優(yōu)點將從附圖和下面的具體實施方式部分中變得明朗，或者說將在附圖和下面的具體實施方式部分中進(jìn)行更加具體地說明，所述附圖合并于此，與所述具體實施方式部分一起用于解釋本發(fā)明的特定原理。圖l是示出了安裝在排氣管上的示例性的柴油機微粒過濾器的示7意圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明可應(yīng)用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法的示意圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的示例性方法的流程圖。圖4是示出了在用于計算根據(jù)本發(fā)明的柴油機微粒過濾器的有效容積的示例性方法中使用的灰分系數(shù)的變化的圖表。圖5顯示了可應(yīng)用于計算根據(jù)本發(fā)明的柴油機微粒過濾器的有效容積的示例性的方法的示例性柴油機微粒過濾器的內(nèi)部的示意圖。圖6是示出了實際有效長度與通過用于計算根據(jù)本發(fā)明的柴油機微粒過濾器的有效容積的示例性方法計算的計算出的有效長度的圖表。具體實施例方式現(xiàn)在將具體參考本發(fā)明的不同實施方案，其例子在附圖中說明并且在下面進(jìn)行描述。當(dāng)結(jié)合示例性實施方案對本發(fā)明進(jìn)行描述時，應(yīng)該理解的是當(dāng)前的描述并不用于將本發(fā)明限制在那些示例性實施方案中。相反地，本發(fā)明意在不但覆蓋所述示例性實施方案，還覆蓋可能包括在所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的不同選擇形式、修改形式、等價形式以及其它實施方案。圖l是示出了安裝在排氣管上的柴油機微粒過濾器的示意圖。如圖1所示，柴油機微粒過濾器30安裝在前排氣管20與后排氣管50之間。因此，從發(fā)動機10流出的排氣通過前排氣管20流入到柴油機微粒過濾器30中，并且柴油機微粒過濾器30將排氣過濾。然后，過濾后的排氣通過后排氣管50流出到大氣中。圖2是可應(yīng)用于計算根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的柴油機微粒過濾器的有效容積的方法的系統(tǒng)的示意圖。如圖2所示，可應(yīng)用到用于計算根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的柴油機微粒過濾器的有效容積的方法的系統(tǒng)包括粘度系數(shù)傳感器IIO，密度傳感器120，車速傳感器130，壓力傳感器140，溫度傳感器150，流量計160，和控制單元170。粘度系數(shù)傳感器110安裝在前排氣管20中，檢測排氣的粘度系數(shù)，并且將對應(yīng)的信號傳遞到控制單元170。代替使用粘度系數(shù)傳感器10，排氣的粘度系數(shù)可以存儲為控制單元170中排氣溫度的函數(shù)并且使用溫度傳感器150的測量值計算得到。密度傳感器120安裝在前排氣管20中，檢測排氣的密度，并且將對應(yīng)的信號傳遞到控制單元170。代替使用密度傳感器120，排氣的密度可以使用控制單元170中的壓力傳感器140和溫度傳感器150的測量值計算出。車速傳感器130安裝在車輪上，檢測車輛速度，并且將對應(yīng)的信號傳遞到控制單元170。壓力傳感器140分別安裝在前排氣管20和后排氣管管50上，檢測前排氣管20的排氣壓力和后排氣管50的排氣壓力，并且將對應(yīng)的信號傳遞到控制單元170。溫度傳感器150安裝在柴油機微粒過濾器30的進(jìn)口處，檢測排氣的溫度，并且將對應(yīng)的信號傳遞到控制單元170。流量計160安裝在前排氣管20或后排氣管50處，檢測排氣的流量，并且將對應(yīng)的信號傳遞到控制單元170。代替使用流量計160，排氣流量可以使用空氣流量傳感器和通常安裝在發(fā)動機10中的燃料流量計的測量值計算出?？刂茊卧?70可以通過由預(yù)定程序激活的一個或多個處理器實現(xiàn)，并且可以編出預(yù)定程序從而執(zhí)行用于計算根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的柴油機微粒過濾器的有效容積的方法的每個步驟。控制單元170接受對應(yīng)于分別來自粘度系數(shù)傳感器110，密度傳感器120，車速傳感器130，壓力傳感器140，溫度傳感器150，以及流量計160的粘度系數(shù)和排氣密度，車輛速度，前排氣管20和后排氣管50的排氣壓力，排氣溫度，以及排氣流量的信號?？刂茊卧?70根據(jù)接收到的信號計算灰分系數(shù)的變化^"4)，當(dāng)前灰分系數(shù)"一，以及柴油機微粒過濾器30的有效容積^。此外，控制單元170計算過濾器壓力差，該壓力差是前排氣管20的排氣壓力與后排氣管50的排氣壓力之間的差值。圖3是根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的、計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法的流程圖。在步驟S210炭黑再生后，控制單元170在步驟S220中確定再生效率是否存在。再生效率意思是炭黑的再生完成，并且在炭黑量小于閾值炭黑量Sth的情況下，控制單元170確定再生效率存在并且結(jié)束炭黑的再生。將會理解閾值炭黑量Sth可以按需要設(shè)定。如果再生效率不存在，則控制單元170繼續(xù)炭黑的再生。如果再生效率存在，則控制單元170在步驟S230中確定是否滿足灰分系數(shù)的獲得條件。通常，過濾器壓力差A(yù)^由以下的等式1計算出。這里，^^。''—，'表示干凈過濾器中的壓力差并且是常量，AiL表示由炭黑引起的壓力差并且是變量，以及A&"表示由灰分引起的壓力差并且是變量。此外，由以下的等式2，等式3，以及等式4分別計算出干凈過濾器中的壓力差^。"-，，由炭黑引起的壓力差^，'，以及由灰分引起的壓力差《氣這里，A表示排氣的粘度系數(shù)，2"表示排氣的流量，以及P表示排氣的密度。此外，"'表示第一過濾器系數(shù)，"2表示第二過濾器系數(shù)，A表示炭黑系數(shù)，以及"4表示灰分系數(shù)。根據(jù)通過使用沒有炭黑與灰分的全新的柴油機微粒過濾器完成的實驗設(shè)定^和"2，并且同樣通過使用全新的柴油機微粒過濾器根據(jù)炭黑堆積實驗設(shè)定"3。然而，^是根據(jù)灰分量的變量，并且因此必須滿足灰分系數(shù)的獲得條件從而測量"4。在排氣流量在預(yù)定范圍內(nèi)，每單位時間的過濾器壓力差的變化率小于預(yù)定變化率，以及車輛速度大于或等于預(yù)定速度的情況下，滿足等式4灰分系數(shù)的獲得條件。即，在由炭黑堆積引起的壓力差的變化非常小的狀態(tài)下，開始灰分系數(shù)的獲得。通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以任意地設(shè)定預(yù)定范圍，預(yù)定變化率，與預(yù)定速度。如果滿足灰分系數(shù)的獲得條件，則控制單元170在步驟S240重新設(shè)定時鐘(即，n由l代替)，流量計160在歩驟S250檢測排氣流量&"，并且控制單元170在步驟S260計算由灰分引起的壓力差的變化A(A/^w)。通過將由灰分引起的當(dāng)前壓力差^^^w減去由灰分引起的先前的壓力差A(yù)&w"計算出由灰分引起的壓力差的變化A(A/^w)。在這種情況下，由于由炭黑引起的壓力差的變化非常小，通過將壓力傳感器140檢測的過濾器壓力差A(yù)P減去由等式2計算出的干凈過濾器中的壓力差A(yù)^自—,計算出由灰分引起的壓力差A(yù)F一'")。同時，由灰分引起的初始壓力差^。浙。)設(shè)定為0。然后，控制單元170在歩驟S270由以下等式5計算灰分系數(shù)的變化如圖4所示，根據(jù)最小二乘法計算出灰分系數(shù)的變化"A)。然后，控制單元170在步驟S280由以下等式6計算當(dāng)前灰分系數(shù)這里，d是先前的灰分系數(shù)，以及^(。)設(shè)定為o。然后，控制單元170通過預(yù)定時鐘np重復(fù)步驟S250至步驟S280。艮口，控制單元170在步驟S290確定時鐘n是否與預(yù)定時鐘np相同。如果時鐘n與預(yù)定時鐘np不同，則在步驟S310時鐘增加1(即，n=n+l)，并且控制單元170重復(fù)歩驟S250至步驟S280。如果時鐘n與預(yù)定時鐘np相同，則控制單元170在步驟S300存儲當(dāng)前灰分系數(shù)^w并且計算有效容積。按如下計算有效容積。如果在炭黑的再生完成的狀態(tài)下假定均勻流動，則如圖5所示簡化柴油機微粒過濾器30的內(nèi)部。根據(jù)達(dá)西定律(Darcy，slaw),過濾器壓力差A(yù)^表示為如下的等式7(<formula>formulaseeoriginaldocumentpage12</formula>A:4叫x等式7:,這里，^表示壁透射率，W表示壁厚，A'表示流動直徑，X表示通道的有效長度，以及」表示過濾器的有效截面并且由等式^=4Z>W表示。在灰分不存在的情況下，即，在通道的有效長度^與通道的長度丄相同并且當(dāng)前灰分系數(shù)w為o的情況下，過濾器壓力差w由以下的等式8表示。等式8:4叫1在灰分堆積并且通道的有效長度^與"相同的情況下，過濾器壓力差^由以下的等式9表示。;式9:下面的等式10可以由等式8和等式9獲得,^一4(")等式10:因此，由以下的等式11計算出有效容積^等式ll:"i+")圖6是示出了實際有效長度與通過用于計算根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法計算出的有效長度的圖表。如圖6所示，由通過用于計算根據(jù)本發(fā)明的各個實施例的柴油機微粒過濾器的有效容積的方法計算出的有效長度在實際有效長度的5%的范圍之內(nèi)。因此，根據(jù)本發(fā)明的各個實施例，可以精確地計算出柴油機微粒過濾器的有效容積。如上所述，通過獲得的灰分系數(shù)的值可以精確地計算出柴油機微粒過濾器的有效容積。此外，由于通過使用傳感器的測量值可以計算出無論車輛的類型和狀態(tài)的由灰分引起的有效容積的變化，從而可以減少用于修正灰分量的燃料消耗，以及耗油量，時間和精力。為了方便起見，在解釋和所附的權(quán)利要求中精確限定中，術(shù)語"前"或"后"，"內(nèi)部"用于參考圖中顯示的特征的位置描述示例性實施方案的這些特征。。前面對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)很多修改形式和變化形式都是可能的。選擇示例性實施方案并進(jìn)行描述以解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的其它技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的不同示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權(quán)利要求書及其等價形式所限定。權(quán)利要求1、一種用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積Ve的方法，包括在炭黑再生后確定再生效率是否存在；如果再生效率存在，則確定是否滿足灰分系數(shù)δ(a4)的獲得條件；如果滿足灰分系數(shù)δ(a4)獲得條件則檢測排氣的排氣流量Qexh；計算由灰分引起的排氣的壓力差的變化Δ(ΔPash(n))；通過使用由灰分引起的排氣壓力差的變化Δ(ΔPash(n))和排氣流量Qexh計算灰分系數(shù)δ(a4)的變化；通過使用灰分系數(shù)的變化δ(a4)和先前的灰分系數(shù)a4(n-1)計算當(dāng)前灰分系數(shù)a4(n)；以及通過使用當(dāng)前灰分系數(shù)a4(n)和第一過濾器系數(shù)a1確定柴油機微粒過濾器的有效容積Ve。2、如權(quán)利要求l所述的方法，還包括通過確定柴油機微粒過濾器的有效容積^而確定炭黑的再生時間。3、如權(quán)利要求l所述的方法，其中當(dāng)再生后炭黑的量小于閾值炭黑量時確定再生效率存在。4、如權(quán)利要求l所述的方法，其中在排氣流量在預(yù)定范圍內(nèi)，每單位時間的過濾器壓力差的變化率小于預(yù)定變化率，以及車輛速度大于或等于預(yù)定速度的情況下，確定滿足灰分系數(shù)的獲得條件。5、如權(quán)利要求l所述的方法，其中從等式~=計算出灰分系數(shù)的變化WO，其中A(化,)表示由灰分引起的的壓力差的變化，表示排氣的粘度系數(shù)，以及cu表示排氣流量。6、如權(quán)利要求l所述的方法，其中從等式"^^^)+5K)計算出當(dāng)前灰分系數(shù)《'，其中"^-"表示先前的灰分系數(shù)，^")表示灰分系數(shù)的變化。7、如權(quán)利要求l所述的方法，其中從等式1"一w計算出有效容積^，其中A表示第一過濾器系數(shù)，"一表示當(dāng)前灰分系數(shù)，丄表示過濾器中通道的長度，以及^表示過濾器的有效截面。8、如權(quán)利要求l所述的方法，其中通過最小二乘法確定灰分系數(shù)的變化外")。9、如權(quán)利要求1所述的用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積^的方法，其中通過通常安裝在發(fā)動機中的流量計，或空氣流量傳感器和燃料流量計檢測排氣流量&";通過壓力傳感器檢測壓力差A(yù)(^』w);以及通過控制單元確定有效容積^。10、一種用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積^的系統(tǒng)，包括用于在炭黑再生后確定再生效率是否存在的裝置；用于在如果再生效率存在，則確定是否滿足灰分系數(shù)^()的獲得條件的裝置；用于在如果滿足灰分系數(shù)^"》獲得條件則檢測排氣的排氣流量^的裝置；用于計算由灰分引起的排氣的壓力差的變化A(^。—,)的裝置；用于通過使用由灰分引起的排氣壓力差的變化A(A/Uw)和排氣流量計算灰分系數(shù))的變化的裝置；用于通過使用灰分系數(shù)的變化外"和先前的灰分系數(shù)"4(^計算當(dāng)前灰分系數(shù)^w的裝置；以及用于通過使用當(dāng)前灰分系數(shù)"4-和第一過濾器系數(shù)^確定柴油機微粒過濾器的有效容積K的裝置。11、如權(quán)利要求io所述的系統(tǒng)，還包括通過確定用于柴油機微粒過濾器的有效容積^而確定炭黑的再生時間的裝置。12、如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中當(dāng)再生后炭黑的量小于閾值炭黑量時確定再生效率存在。13、如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中在排氣流量在預(yù)定范圍內(nèi)，每單位時間的過濾器壓力差的變化率小于預(yù)定變化率，以及車輛速度大于或等于預(yù)定速度的情況下，確定滿足灰分系數(shù)的獲得條件。14、如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中從等式計算出灰分系數(shù)的變化^0，其中八(^,,))表示由灰分引起的的壓力差的變化，A表示排氣的粘度系數(shù)，以及a^表示排氣流量。15、如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中從等式)=—,)+<5("4)計算出當(dāng)前灰分系數(shù)"4W，其中^"-"表示先前的灰分系數(shù)，5")表示灰分系數(shù)的變化。16、如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中從等式^+"4w計算出有效容積^，其中A表示第一過濾器系數(shù)，"，表示當(dāng)前灰分系統(tǒng)，丄表示過濾器中通道的長度，以及^表示過濾器的有效截面。17、如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其中通過最小二乘法確定灰分系數(shù)的變化^0。18、如權(quán)利要求10所述的用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積^的系統(tǒng)，其中通過通常安裝在發(fā)動機中的流量計，或空氣流量傳感器和燃料流量計檢測排氣流量^&;通過壓力傳感器檢測壓力差A(yù)(^^'w);以及通過控制單元確定有效容積^。全文摘要本發(fā)明公開一種用于計算柴油機微粒過濾器的有效容積的方法和裝置。該方法可以包括確定再生效率是否存在；如果再生效率存在，則確定是否滿足灰分系數(shù)的獲得條件；如果滿足灰分系數(shù)獲得條件則檢測排氣流量Q_exh；計算由灰分引起的壓力差的變化Δ(ΔP_ash(n))；通過使用由灰分引起的排氣壓力差的變化Δ(ΔP_ash(n))和排氣流量Q_exh計算灰分系數(shù)的變化δ(a₄)；通過使用灰分系數(shù)的變化δ(a₄)和先前的灰分系數(shù)a_4(n-1)計算當(dāng)前灰分系數(shù)a_4(n)；以及通過使用當(dāng)前灰分系數(shù)a_4(n)和第一過濾器系數(shù)a₁計算柴油機微粒過濾器的有效容積V_e。文檔編號G01F17/00GK101458108SQ20081017275公開日2009年6月17日申請日期2008年12月12日優(yōu)先權(quán)日2007年12月14日發(fā)明者盧泳俊,李宰衍申請人:現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社