專利名稱：操作柴油微粒過濾器的方法
技術領域：
本發明涉及屬于汽車柴油發動機的柴油機微粒過濾器(DPF)的操作方法。
背景技術：
為了減少污染排放，現代的柴油發動機通常配有DPF，其位于排氣管，以致于保留包含在排氣管中的微粒物質(煙灰)。DPF的操作以其效率為特征，其可定義成保留在DPF中的煙灰量與進入到DPF中的煙灰量的比率。目前防止污染的規定沒有對實際道路上汽車運行過程中的DPF效率提供任何要求，而只要求汽車在測試行駛工況過程中由汽車排放的煙灰累積量低于預定的閾值。然而，對于汽車的車載診斷系統(OBD)去評價在實際道路運行過程中的DPF效率和如果DPF效率低于容許限度時給駕駛者提供指示來說是可行的。為了這個目的，幾個研究已經提出，其建議借助于位于DPF出口的煙灰傳感器來評價DPF效率。事實上，這些研究建議借助于所述煙灰傳感器測量DPF出口處的煙灰濃度，借助于估計或者另一個煙灰傳感器確定DPF入口處的煙灰濃度，并且以這些煙灰濃度作為函數計算DPF效率。然而，這些研究沒有解釋是否上面提到的策略真正能提供可靠的DPF效率確定， 因為當前開發的煙灰傳感器實際上不能提供排氣管內煙灰濃度的連續測量，而僅僅是在寬的時間范圍內的煙灰濃度的平均值。當前開發的煙灰傳感器是電導測量的傳感器，其包括在提供用于承載煙灰的隔離基質上相互分離的多個電極。當煙灰加載在這個基質上時，電流在煙灰傳感器的電極間開始流動，然后逐漸增加。 當電流超過預定閾值時，煙灰傳感器遭受再生階段，在這個階段所積累的煙灰借助于關聯到基質的專用加熱器被燒掉，以致于使得煙灰傳感器為另一個煙灰加載階段做好準備。事實上，煙灰傳感器的操作以煙灰加載階段與再生階段的連續重復為特征。這個煙灰傳感器的功能局限在于在每個煙灰加載階段過程中電流的產生只在從煙灰加載開始后的某個延時后變得可以測量，然后其隨指數規律快速增加。由于這個行為，在排氣管內煙灰濃度的連續測量是不可能的。相反地，在排氣管內的煙灰濃度和在煙灰加載階段的持續時間之間有可能建立可靠的關系，該持續時間通常指煙灰傳感器的響應時間。然而，其必須隱含的是煙灰傳感器只能返回在寬的時間范圍在排氣管內煙灰濃度的平均值。因此，上面提到的用于確定DPF效率的策略用當前開發的煙灰傳感器基本上是不可行的。從上文看來，本發明實施例的目的是使用位于DPF出口的煙灰傳感器提供用于評價在汽車的實際道路運行過程中的DPF效率的可靠策略，并且克服上面提到的缺點。另一個目的是用簡單、合理和相當便宜的解決方案實現這個目標。
發明內容
這些和/或其它目的是通過本發明主要方面報告的本發明實施例的特征來獲得。 本發明其它方面陳述了本發明實施例更優的和/或特殊的優點。本發明實施例提供了操作柴油發動機DPF的方法，其中柴油發動機配有位于DPF 出口的煙灰傳感器，并且其中煙灰傳感器根據由再生階段相互分離的一連串煙灰加載階段來操作。根據本發明當前實施例的方法包括步驟-設定DPF效率的邊界值；-在煙灰傳感器的再生階段過程中，重新設定計數器的值，其中這個值代表煙灰傳感器的煙灰加載水平；-在煙灰傳感器的下一個煙灰加載階段中重復地增加計數器的值，至少直到該值達到計數器的預定閾值，從而，如果DPF效率的值符合DPF效率的邊界值，計數器的實際值表示煙灰傳感器能夠達到的煙灰加載水平；-如果煙灰傳感器的下一個再生階段在計數器的值低于計數器的所述預定閾值時開始，檢測到不合適的DPF效率。因為計數器的值與DPF效率的邊界值相關聯，所以三種條件可能發生如果DPF效率的實際值與邊界值相符合，煙灰傳感器的再生階段在計數器的值達到其預定閾值時正好開始；如果DPF效率的實際值大于邊界值，煙灰傳感器的再生階段在計數器的值達到其預定閾值之后開始；如果DPF效率的實際值低于邊界值，煙灰傳感器的再生階段在計數器的值達到其預定閾值之前開始。從上文看來，本發明的當前實施例提供了用于評價是否DPF效率的實際值低于邊界值的可靠的策略。如果不合適的DPF效率被檢測到，那么這個信息可以被執行該方法的電子邏輯電路，如ECU，儲存在適合的數據載體上。修車廠服務人員在之后時間可以導出這個信息，并且然后用新的DPF替換該DPF。此外，檢測到不合適的DPF效率也可以用于警告駕駛者，如通過發出光和/或聲音信號用于提示他去替換DPF。根據本發明實施例，計數器的值按下面步驟增加-確定DPF入口處的煙灰濃度值；-以DPF入口處的這個煙灰濃度值為基礎，和以DPF效率的邊界值為基礎，確定計
數器的增量；-增加這個增量到計數器的最近確定的值。本發明的這個實施例提供了使計數器的值與DPF效率的邊界值相關聯的可靠方式。根據這個實施例的方面，可以估計在DPF入口處的煙灰濃度值。用于確定在DPF入口處的煙灰濃度值的策略已經知道，并且在根據本發明當前實施例的方法中可以很容易實現，因此避免了附加的成本。可替代的是，在DPF入口處的煙灰濃度值可以被測量，例如借助于位于DPF入口處的煙灰傳感器。根據本發明實施例的另一個方面，計數器的增量可以按以下步驟確定-以在DPF入口處的煙灰濃度值為基礎，和以DPF效率的邊界值為基礎，確定煙灰傳感器的響應時間；-以這個響應時間為函數計算計數器的增量。通過使增量與煙灰傳感器的響應時間相關聯，這個解決方案提供了強大的計數器，其提高了根據本發明當前實施例的方法的可靠性。響應時間可通過下面步驟確定-以在DPF入口處的煙灰濃度值為函數，和以DPF效率的邊界值為函數，計算在 DPF出口處的煙灰濃度值；和-以在DPF出口處的這個煙灰濃度值為基礎，確定響應時間。如前文所述，關聯煙灰傳感器的響應時間和在廢氣內的煙灰濃度的關系已經被研究，并且對于當前的煙灰傳感器可以很容易確定。借助于實例，在對測試發動機執行的實驗活動過程中，這個關系可以由經驗確定， 其通常包括監控煙灰傳感器響應時間和在適當傳感器的幫助下測量流過它的煙灰濃度的步驟。這個關系因此可以在計算模型下實現，或者用于產生數據集，以在DPF出口處的煙灰濃度值為基礎能夠提供煙灰傳感器的響應時間。因此，本發明上面提到的方面允許簡化煙灰傳感器的響應時間的確定。根據另一方面，計數器的增量作為響應時間的倒數來計算，并且計數器的閾值是 I一 1 (unitary value)0這個解決方案為確定DPF效率的實際值是否低于其邊界值提供了可靠的標準。事實上，這個標準從理論觀點來說類似于傳統用于評價材料疲勞壽命的標準。根據本發明的另一個方面，DPF效率的邊界值是在包括以下步驟的實驗活動過程中確定的-為配有柴油發動機、DPF和在DPF出口的煙灰傳感器的汽車設定駕駛循環；-設定在整個駕駛循環過程中排出DPF的煙灰累積量的閾值；-根據該駕駛循環操作汽車；-測定在整個駕駛循環過程中進入DPF的煙灰累積量的實際值；-以排出DPF的煙灰累積量的閾值為函數，和以進入DPF的煙灰累積量的實際值為函數，計算DPF效率的邊界值。這個解決方案提供了用于確定DPF效率邊界值的可靠標準。特別是，駕駛循環和排出DPF的煙灰累積量的閾值可以由防污法規來提供。以這種方式，根據本發明當前實施例的方法可以用于檢測汽車是否遵守這個防污法規。根據本發明的實施例，本方法包括如果計數器的值達到預定閾值檢測DPF適合效率的進一步步驟，假定煙灰傳感器的下一個再生階段還沒有開始。以這種方式，有利于可能獲得DPF正常工作的信息，而不需等待煙灰傳感器經受下一個再生階段，如果DPF完全有效其通常花費較長時間。根據本發明的方法在包含用于執行上面描述的方法的所有步驟的程序代碼的計算機程序的幫助下，并且以包含計算機程序的計算機程序產品的形式可以執行。計算機程序產品可以體現為配有DPF的柴油發動機、位于DPF出口的煙灰傳感器、 連接到煙灰傳感器的ECU、關聯ECU的數據載體和儲存在數據載體中的計算機程序，所以， 當ECU執行計算機程序時，上面描述的本方法的所有步驟被執行。本方法也可體現為電磁信號，所述信號被調制以攜帶數據位序列，其代表計算機程序去執行本方法的所有步驟。
本發明將借助于實例參考附圖進行描述。圖1是內燃機系統的示意表示。圖2是代表根據本發明實施例的方法的流程圖。圖3是配有圖1的內燃機系統的汽車的示意表示。參考標號10內燃機系統11柴油發動機12進氣管13排氣管14D0C15DPF16消音器17ECU18煙灰傳感器19DPF 出口20DPF 入21數據載體100 汽車Ebdl DPF效率的邊界值I計數器的值I*計數器增量Ith計數器閾值SCin在DPF入口處的煙灰濃度值SCout在DPF出口處的煙灰濃度值RT煙灰傳感器的響應時間
具體實施例方式本發明實施例參考內燃機系統10在下文中公開，該內燃機系統包括柴油發動機 11、用于吸入新鮮空氣到發動機氣缸中的進氣管12、用于從發動機氣缸排出廢氣到環境中的排氣管13和多個后處理裝置，該后處理裝置位于排氣管13中，以便在其釋放到環境中之前從排氣管中降低和/或移除污染物質。更詳細的是，排氣管13配備有柴油氧化催化劑(DOC) 14，用于將碳氫化合物(HC) 和一氧化碳(CO)氧化成二氧化碳(CO2)和水(H2O)；配備有柴油機微粒過濾器(DPF) 15，其位于DOC 14的下游，用于從廢氣中移除柴油微粒物質(煙灰)；還配備有位于DPF 15下游的傳統的消音器16。DOC 14和DPF 15緊密連接并且包含在單個殼體內。發動機系統10還包括發動機控制單元(ECU) 17，其借助于多個傳感器控制柴油發動機11的操作。特別是，E⑶17連接到熱導測量的煙灰傳感器18，其位于排氣管13中，在DPF 15 的出口 19，以便測量在排出DPF 15的廢氣中的煙灰濃度。在柴油發動機11的操作過程中，煙灰傳感器18根據由再生階段相互分離的一連串煙灰加載階段來操作。在每個煙灰加載階段過程中，微粒物質(煙灰)在煙灰傳感器18的基質上逐漸累積，以至于在多個電極之間產生電流應用在那個基質上。當電流大小超過給的閾值時，累積的微粒物質通過關聯到基質的電加熱器被燒掉，因此執行煙灰傳感器18的再生階段。當再生階段完成時，新的煙灰加載階段開始，諸如此類。在煙灰傳感器18的兩個連續的再生階段之間的時間周期，其是在它們之間的煙灰加載階段的持續時間，通常被稱為煙灰傳感器18的響應時間。根據可確定的關系，煙灰傳感器18的響應時間與在DPF出口 19處的廢氣中的煙灰濃度相關聯。本發明的實施例提供用于在柴油發動機11的正常操作過程中獲得關于DPF 15效率的信息的方法。DPF的效率可以定義為保留在DPF 15中的煙灰量與進入到DPF 15中的煙灰量的比率。如圖2所示，這個方法首先提供用于設定DPF效率的邊界值&dl。這個邊界值在對配有內燃機系統10(如圖3)的測試汽車100執行的實驗活動過程中被確定。實驗活動提供用于為汽車100設定測試駕駛循環，和在整個測試駕駛循環過程中用于設定排出DPF 15的煙灰累積量的閾值Q。ut,th。測試駕駛循環和閾值Q。ut, th可通過特定的防污法規來確定，例如OBD法規。實驗活動然后根據測試駕駛循環提供用于操作汽車100，并用于測量在整個測試駕駛循環過程中進入到DPF 15的煙灰累積量的實際值Αη。在這個實驗活動的結尾，DPF效率的邊界值可根據下面的方程式進行計算
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權利要求
1.一種操作柴油發動機(11)的柴油微粒過濾器(1 的方法，所述柴油發動機配有位于所述柴油微粒過濾器(1 的出口(1 中的煙灰傳感器(18)，所述煙灰傳感器(1 根據由再生階段相互分離的一連串煙灰加載階段來操作，所述方法包括步驟-設定所述柴油微粒過濾器(15)的效率的邊界值(Ebdl)；-在所述煙灰傳感器(18)的再生階段過程中，重新設定計數器的值(I)，這個值(I)代表所述煙灰傳感器(1 的煙灰加載水平；-在所述煙灰傳感器(18)的下一個煙灰加載階段過程中，重復地增加這個計數器的所述值(I)，至少直到所述值(I)達到所述計數器的預定閾值(Ith)；-如果所述煙灰傳感器(18)的下一個再生階段在所述計數器的所述值(I)低于所述計數器的所述預定閾值(Ith)時開始，檢測到不合適的所述柴油微粒過濾器(1 的效率。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述計數器的所述值(I)按以下步驟增加 -確定在所述柴油微粒過濾器(1 入口 00)處的煙灰濃度值(SCin)；-以在所述柴油微粒過濾器(1 的所述入口 OO)處的所述煙灰濃度的這個值(SCin) 為基礎，和以所述柴油微粒過濾器(1 的所述效率的所述邊界值(Ebdl)為基礎，確定所述計數器的增量(I*)；-增加這個增量(I*)到所述計數器的最近確定的值(I)。
3.如權利要求2所述的方法，其中，在所述柴油微粒過濾器(1 的所述入口OO)處的所述煙灰濃度的所述值(SCin)是估計的。
4.如權利要求2所述的方法，其中，在所述柴油微粒過濾器(1 的所述入口OO)處的所述煙灰濃度的所述值(SCin)是測量的。
5.如權利要求2所述的方法，其中，所述計數器的所述增量(I*)是按以下步驟確定的-以在所述柴油微粒過濾器(1 的所述入口 OO)處的所述煙灰濃度的所述值(SCin) 為基礎，和以所述柴油微粒過濾器(1 的所述效率的所述邊界值(Ebdl)為基礎，確定所述煙灰傳感器(18)的響應時間(RT)；-以這個響應時間(RT)為函數計算所述計數器的所述增量(I*)。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述響應時間(RT)是按以下步驟確定的-以在所述柴油微粒過濾器(1 的所述入口 OO)處的所述煙灰濃度的所述值(SCin) 為函數，和以所述柴油微粒過濾器(1 的所述效率的所述邊界值(Ebdl)為函數，計算在所述柴油微粒過濾器(1 的所述出口(1 處的煙灰濃度值(SC。ut)；-以在所述柴油微粒過濾器(1 的所述出口(1 處的所述煙灰濃度的這個值(sc。ut) 為基礎，確定所述響應時間(RT)。
7.如權利要求5所述的方法，其中，所述計數器的所述增量(I*)按所述確定的響應時間(RT)的倒數來計算，并且其中所述計數器的所述閾值(Ith)是單一值。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述柴油微粒過濾器(1 的所述效率的所述邊界值(Ebdl)是在包括以下步驟的實驗活動過程中確定的-為配有所述柴油發動機(11)、所述柴油微粒過濾器(1 和在所述柴油微粒過濾器 (15)的所述出口(19)處的所述煙灰傳感器(1 的汽車(100)設定駕駛循環；-設定在所述整個駕駛循環過程中排出所述柴油微粒過濾器(1 的煙灰累積量的閾值；-根據所述駕駛循環操作所述汽車(100)；-測量在所述整個駕駛循環過程中進入所述柴油微粒過濾器(1 的煙灰累積量的實際值；-以排出所述柴油微粒過濾器(1 的所述煙灰累積量的所述閾值為函數，和以進入所述柴油微粒過濾器(1 的所述煙灰累積量的所述實際值為函數，計算所述柴油微粒過濾器(15)的所述效率的所述邊界值(Ebdl)。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述駕駛循環和排出所述柴油微粒過濾器(15)的所述煙灰累積量的所述閾值是由防污法規來提供。
10.如任一前面權利要求所述的方法，包括如果所述計數器的所述值(I)達到所述預定的閾值(Ith)則檢測所述柴油微粒過濾器(1 的適合效率的進一步步驟，假如所述煙灰傳感器(18)的所述下一個再生階段還沒有開始。
11.一種計算機程序，包括用于執行如任一前面權利要求所述的方法的計算機代碼。
12.—種計算機程序產品，如權利要求11所述的計算機程序被儲存于其上。
13.一種柴油發動機(11)，其配有柴油微粒過濾器(15)、位于所述柴油微粒過濾器 (15)的出口(19)處的煙灰傳感器(18)、連接到所述煙灰傳感器(18)的發動機控制單元 (17)、關聯所述發動機控制單元(17)的數據載體和儲存在所述數據載體中的如權利要求11所述的計算機程序。
14.一種電磁信號，其被調制作為載體用于代表如權利要求11所述的計算機程序的數據位序列。
全文摘要
操作柴油微粒過濾器的方法。本發明實施例提供操作柴油發動機(11)的柴油微粒過濾器(15)的方法，該柴油發動機配有位于柴油微粒過濾器(15)出口(19)的煙灰傳感器(18)，煙灰傳感器(18)根據由再生階段相互分離的一連串煙灰加載階段來操作，該方法包括步驟設定柴油微粒過濾器(15)效率的邊界值(Ebdl)；在煙灰傳感器(18)的再生階段過程中，重新設定計數器的值(I)，這個值(I)代表煙灰傳感器(18)的煙灰加載水平；在煙灰傳感器(18)的下一個煙灰加載階段過程中，重復地增加這個計數器的值(I)，至少直到該值(I)達到計數器的預定閾值(Ith)；和如果煙灰傳感器(18)的下一個再生階段在計數器的所述值(I)低于計數器的所述預定閾值(Ith)時開始則檢測到不合適的柴油微粒過濾器(15)的效率。
文檔編號F01N9/00GK102337953SQ20111019815
公開日2012年2月1日 申請日期2011年7月15日 優先權日2010年7月15日
發明者克里斯琴.泰比, 阿萊西亞.圖尼內蒂 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司