再生過程的時機選擇方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及汽車發動機的排氣系統的再生過程的時機選擇方法。本發明還涉及汽車發動機的排氣系統的再生的方法。
【背景技術】
[0002]被布置在卡車上和其他車輛上的排氣后處理系統(EATS)通常要求在車輛正常運行期間的間歇性再生(regenerat1n)以清除系統內積聚的且影響發動機性能或后處理系統功能的各種物質。需要再生的排氣后處理設備的例子包括:柴油顆粒過濾器(DPF)、柴油氧化催化劑(DOC)、選擇催化還原設備(SCR)和尿素噴射系統。
[0003]再生排氣后處理裝置的排氣能力主要取決于排氣的溫度和質量流。再生典型地通過提高排氣溫度完成。通過該方式，DPF中的可燃燒積聚物質被燒掉。通常，在再生期間發動機排出氣體的溫度必須保持在某個閾值溫度以上。如果溫度低于該閾值，再生將被中止，必須實施新的再生過程。這種被中斷的再生增大了后處理系統的熱耗，也導致燃料消耗的增加，因為系統中的溫度提高使通過發動機中低效率燃燒燃料和/或通過在發動機后加入燃料來實現。另外，在某些情況下，再生使發動機出現一些駕駛員不希望的變化。
[0004]為了保持排氣溫度足夠高，常常需要在增大的負荷下運行發動機一段時間，即增大功率。為了提高成功連續再生的概率，嘗試預測發動機將要發生高負荷的周期是有用的。傳統地，所述周期的觸發器是例如最小車輛速度和/或后處理系統中的最小溫度。但是發動機控制系統不能非常大概率地預測出未來的發動機負荷。
[0005]最近提出利用GPS 數據(US 2012/0216509，US 2012/0167555)、路線數據(US7925431)或不同的行駛工況(US 2012/0006008)來預測適合再生的高負荷周期。但是，如果路線沒有被設定或者沒有被準確預測，或者正確的當前/未來行駛工況難以識別或選擇，這些方法不能完全令人滿意。
[0006]所以需要在這個領域中的改進。
【發明內容】
[0007]本發明涉及用于車輛發動機的排氣系統的再生過程的時機選擇的方法。
[0008]本發明的特征在于包括以下步驟:
[0009]-在車輛運行期間，采集隨時間變化的排氣再生能力的數據，
[0010]-根據采集的數據建立隨時間變化的排氣再生能力的統計概率函數，
[0011]-根據所述概率函數識別統計上適合和/或不適合執行再生過程的一個或幾個時段。
[0012]大部分車輛，尤其是商用車，以一種能提供關于排氣再生能力(排氣溫度和質量流、發動機功率、發動機負荷等等)的數據的方式來運行，這些數據輸入如果被采集，是統計上有用的。例如，某車輛通常在每個工作日的某個時間點被起動，它可能通常在特定時段以特定速度朝工作區行進，它可能通常在特定時段運行在高負荷下，駕駛員可能通常在一天的特定時刻吃午飯并關閉發動機等等。通過收集這些數據并建立隨時間變化的排氣再生的概率函數，有可能識別統計上適合和/或不適合執行再生過程的時段。適合與否取決于具體應用，但是通常適合再生的時段是能預見到在足夠長的時間內維持足夠高的排氣再生能力從而使再生過程(極可能)完成。
[0013]通過識別適合(不適合)的時段，能改善再生過程的時機選擇(timing)，即可能以更好的方式確定何時起動再生。這提高了再生的成功率，因為可以避免正好在統計上不適合再生的時段之前開啟/起動再生過程，例如正好在午餐時間之前，改為在適合再生的時段的起點抓住機會起動再生，哪怕再生需求并不處于最迫切的水平。
[0014]因此本發明的方法提供適合和/或不適合再生的時段的統計預測，并且如上所述通過適應再生過程的時機選擇(起動)提高再生的成功率。這意味著大量不連續的再生將減少，這減少了后處理系統的熱耗并防止不必要的油耗增加。這對于沿排氣流被定位在其他設備下游的設備，例如SCR的再生而言是非常重要的，因為這種下游設備的再生要花費更長的時間，可能一個小時左右。
[0015]統計數據可能顯示沒有適合再生的時段。例如，這可能是多次停靠的垃圾車的情形。在這種情況下，用于執行靜止/停車再生的輔助措施被提供。即，在車輛的(正常)運行期間，統計數據表明沒有嘗試再生的具體點。
[0016]當再生過程起動后，它以常規的方式被控制，S卩，如果排氣溫度低于某個閾值，再生被中斷。因此，即使在“合適的”時段的起點被起動，再生過程可能被中斷。但是，一般地，如果再生的時機選擇適應被預期的合適與不合適執行再生的時段，將減少大量的被中斷的再生。
[0017]應當明白，統計數據只是決定起動再生與否的多種參數之一。其他參數是，例如，在特定情況下排氣溫度是否足夠，所有的部件和設備是否按預期工作，以及執行再生的需求。
[0018]排氣再生能力可以用不同的方式來表達和測量。與排氣再生能力相關的量或參數，比如發動機功率、發動機負荷、發動機轉矩、排氣溫度和排氣功率，可以作為排氣再生能力的代表以統計概率函數的形式被單獨地或組合地測量和/或使用。這些其他的量或參數被視為排氣再生能力的等同物。
[0019]在車輛運行期間采集隨時間變化的排氣再生能力的數據的步驟意味著排氣再生能力(或其他表示排氣再生能力的量)在特定時間點或短時段內被確定，其中采集兩個值(排氣再生能力和時間)。這樣的值可以通過現有汽車上已有的設備獲取，比如發動機控制單元。數據在車輛運行期間可被車載存儲或者無線發送給其他設備/計算機。
[0020]實踐中，可以以一維映射的方式存儲排氣再生能力的表示，其中一個軸代表從起點開始的時間。實際上被存儲的是，例如，最后時間基準例如15分鐘內的平均發動機功率。作為一種替代，可以存儲例如輸入EATS的平均排氣溫度。平均值可使用移動時間窗口來計算，該移動時間窗口的長度對應于所述時間基準。多種替代是可能的。
[0021]統計概率函數能以多種方式被建立。主要目的是以一種能提取任何統計趨勢的方式排序和處理所采集到的數據。為了使統計概率函數的一個例子形象化，可以將所有數據在特定寬度的時間箱體(time bin)內分組，例如在20分鐘箱體內，然后計算每個箱體內的平均的或最可能的排氣再生能力。這些數據的圖展示了排氣再生能力如何隨時間變化，例如在車輛的工作日內。通過將其他工作日的數據加入到相同的圖中，統計趨勢可能顯露。但是，將統計概率函數可視化不是必須的；在沒有顯式可視化數據的情況下，被正確編程的計算機能執行該步驟。如何通過使用計算機統計地處理數據是已知的。
[0022]根據已存儲的含有發動機功率、排氣溫度或其他排氣再生能力的表示的映射，可以計算出成功再生的概率。對此不再需要其他的映射。所述概率和具體的車輛條件，決定了再生過程是否應當被起動。車輛條件是例如視下述因素而定:車輛速度、EATS入口的排氣溫度、環境溫度以及再生需求。
[0023]在統計概率函數的例子中，成功再生的概率被指定為時間的函數(基于隨時間變化的排氣再生能力)。
[0024]控制再生的系統優選地被設計從而使得當再生需求很大時，即使預測成功率很低，再生過程也被起動。這是為了避免對在某些應用中被禁止的停車/泊車再生的需要，例如城市公交。另一方面，對于重型車輛(工程設備)而言，優選的是利用預定的停車/泊車再生。
[0025]對于識別統計上適合和/或不適合執行再生過程的時段的步驟而言，它能根據可視化統計概率函數來手動完成。但是，該步驟也優選地通過計算機執行，其中輸入被設置為例如發動機功率的某個范圍或最低水平的概率以及具有某種排氣再生能力的