车辆中碳烟燃烧的检测制造技术

一种控制车辆的柴油微粒过滤器（DPF）中的碳烟燃烧的方法，所述方法包括：测量DPF两侧的压差；标准化所测量的DPF两侧压差；从DPF两侧的标准化压差的至少一个变化推导梯度值；并且至少响应于所述推导的梯度值控制所述DPF的再生。

【技术实现步骤摘要】
车辆中碳烟燃烧的检测
本专利技术涉及检测车辆中碳烟燃烧的方法和装置。具体地但不排他地，本专利技术涉及检测车辆的柴油微粒过滤器（DPF）中碳烟燃烧的未受控或不可接受速率。
技术介绍
已知柴油发动机的运行倾向于更具经济性但是会遇到排放方面的缺点。柴油发动机在点火之前具有很少的时间来完全混合空气和燃料。结果，柴油发动机的排气包含未完全燃烧的燃料，其被称为微粒物质。已知使用DPF物理地捕集这些微粒。但是，DPF容易被聚集的碳烟填满并且必须通过催化氧化所捕集的微粒而被重复地再生。这使得DPF的温度升高。但是，当DPF的温度升高时，在某些情况下会发生DPF基体的开裂或熔化。例如，当碳烟积累超过临界值并且穿过DPF的排气流动速率被怠速或低负载发动机工况（例如当车辆正在滑行）而降低时，碳和氧的放热反应会过快。在这些情况下，排气包括高百分比的氧但是处于小的总体流动速率，并且这减少了热基体的对流冷却。此外，由放热反应产生的热促进了进一步氧化并且因此产生了更多的热，并且这个过程被称作“热失控（thermalrunaway）”。多种条件会影响微粒物质在DPF内聚集的速率并且因此控制该速率较为困难。这些条件包括发动机工况、里程、驾驶风格、路况等等，并且当然，好多这些条件将在旅程期间动态变化。已经做出了多种之前尝试来预测并且阻止热失控。一般地，这些已经涉及测量DPF的温度，从而在热失控可能开始时来提供指示，有时作为碳烟含量、氧浓度、排气流动速率等的函数。例如，在Yezerets名下的US2007/0130921中，热斜度/热斜坡（thermalramp）被计算用于控制再生。然而，已知这些尝试经常不能足够早地预测热失控的开始以便采取纠正措施。为此存在多个原因，例如在热失控已经开始之后DPF温度的陡然变化。并且，温度升高会被相当地局部化，并且因此难以通过远离所述位置的温度传感器检测到（或过晚地被检测到）。此外，在绝对值连续改变的发动机的动态状况中，涉及测量这些绝对值的预测会过于迟钝或者反过来产生错误的肯定结果。期望提供预测热失控开始的改进手段。期望提供不依赖温度读数和/或绝对值的手段。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了控制车辆柴油微粒过滤器（DPF）中的碳烟燃烧的方法，所述方法包括：测量DPF两侧的压差；标准化所测量的DPF两侧的压差；从DPF两侧的标准化压差的至少一个变化中推导梯度值；以及至少响应所推导的梯度值控制DPF的再生。方法可包括测量排气穿过DPF的流量的步骤。梯度值可至少从测量的压差的变化相对排气流量的变化而被推导。方法可包括测量排气穿过DPF的体积流量的步骤。梯度值可至少从所测量的压差的变化相对排气的体积流量的变化而被推导。启动DPF再生的步骤可包括向流动穿过DPF的排气加入催化剂。控制DPF再生的步骤可包括采取纠正措施。纠正措施可包括改变DPF的温度。可替代地或附加地，纠正措施可包括改变加入流动穿过DPF的排气的催化剂的量。方法可包括如下步骤：至少在所推导的梯度值达到预定值时采取纠正措施。方法可包括如下步骤：至少在所测量的压差的减小速率达到预定值时采取纠正措施。方法可包括如下步骤：测量DPF的温度、碳烟含量和氧浓度参数中的至少一个。方法可包括如下步骤：至少部分地依赖所测量参数中的至少一个来控制DPF的再生。附图说明现在将仅以示例方式参考附图描述本专利技术的实施例，在附图中：图1是车辆的示意图；图2是发动机的示意图；图3是排放控制系统的示意图；图4是示出车辆速度随时间变化的发动机的测试结果图；图5是示出DPF的温度随时间变化的发动机的测试结果图；图6是示出碳烟燃烧随时间变化的发动机的测试结果图；图7是示出氧浓度随时间变化的发动机的测试结果图；图8是示出DPF的压差随时间变化的发动机的测试结果图；以及图9是示出DPF的标准化压差随时间变化的发动机的测试结果图。具体实施方式图1是车辆1的示意图，车辆1具有柴油发动机2，排气由此经由排气管5流至排放控制系统20，排放控制系统20包括柴油微粒过滤器（DPF）6并且由此经由尾管7排出至大气。柴油发动机2可操作地连接至电子控制器3，电子控制器3执行各种功能，所述功能包括控制燃料喷射至发动机2各个汽缸的正时和体积。电子控制器3还控制DPF6的再生，这将在下文以更多细节描述。电子控制器3从多个来源接收输入，所述多个来源包括一个或更多车辆传感器8和发动机传感器9。发动机2具有多个汽缸，并且这些汽缸30中的一个汽缸被示出在图2中。发动机包括燃烧室32，活塞36被设置其中并被连接至曲轴40。燃烧室32经由进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管5连通.控制器3是包括微处理单元（CPU）102、输入/输出端口（I/O）104、只读存储器（ROM）106，随机存取存储器（RAM）108和常规数据总线的微计算机。现在参考图3，排放控制系统20包括在DPF6上游的催化剂系统13。能够使用各种类型的催化剂。DPF6被提供在催化剂系统13的下游用来捕捉在发动机2的运行期间产生的例如碳烟的微粒物质。一旦碳烟积累已经达到预定水平，则DPF6的再生能够被启动。能够通过加热过滤器至将以较快速率燃烧碳烟颗粒的温度来实现过滤器再生。在DPF6处提供至少一个温度传感器或热电偶21。并且，能够从压力传感器124和126确定压差信号，压力传感器124和126分别测量DPF6的下游和上游的压力。并且，提供了传感器24来测量穿过DPF6的排气的体积流量。此外，传感器9可包括用于测量发动机2的旋转速度、发动机的运行温度和在一个或更多选定位置处的排气温度的传感器。来自传感器的数据能够通过微处理器单元102处理并/或被存储至存储器108。图4示出了被实施用来特意诱发DPF6中的热失控的测试结果。绘图示出了在测试期间的车辆速度200。DPF6的再生202在140秒处被启动。从250秒至350秒，车辆1以2.5%的小斜率斜坡204减速滑行并且然后减速至470秒处完全停止。在减速滑行期间，并且在再生202发生的情况下，DPF6的温度高但穿过DPF6的排气的流动速率低。观察到在DPF6的出口锥形208的底部发生热失控状况206，其从300秒处过滤器材料的烧灼开始并且在大约30秒后过滤器壁破口。图5示出在DPF6的出口锥形208处的四个热电偶21的设置以及由每个热电偶21测量的温度图。热电偶21被设置在出口锥形208的北极（N）、南极（S）、东极（E）和西极（W）。绘图示出在整个热失控状况206期间，所测量的温度如所期望的仅逐渐升高，不受进入减速滑行期间的车辆1的影响并且仅在热失控状况206期间温度迅速上升。因此，基于温度改变的对热失控的任何预测将不能提供足够的时间采取纠正措施。此外，所测量的温度的增加非常依赖于热电偶21的位置，其中处于南极（热破坏的位置）热电偶21记录最大增加。这表明使用测量的温度作为热失控预测器的另一限制。图6示出了根据发动机2的二氧化碳排放计算的所测量的碳烟燃烧210的绘图和温度S（在南极）随时间的变化。碳烟燃烧210保持稳定并且仅在热失控状况206期间迅速升高，仅稍微领先于所测量的温度。因此，基于碳烟燃烧210的预测同样不会提供足够的时间采取纠正措施。图7示出在DPF6之前和之后的所测量的氧浓度212和214随本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制车辆的柴油微粒过滤器即DPF中的碳烟燃烧的方法，所述方法包括：测量所述DPF两侧的压差；标准化所述DPF两侧的所述测量压差；至少从所述DPF两侧的标准化压差的变化推导梯度值；并且至少响应于所述推导的梯度值控制所述DPF的再生。

【技术特征摘要】
2011.11.24 GB 1120267.81.一种控制车辆的柴油微粒过滤器即DPF中的碳烟燃烧的方法，所述方法包括：在DPF再生期间，测量所述DPF两侧的压差；标准化所述DPF两侧的所测量的压差；从所述DPF两侧的标准化压差随时间的变化推导梯度值；基于推导的梯度值，预测热失控的开始；并且响应于预测的热失控的开始，控制所述DPF的再生。2.如权利要求1所述的方法，包括如下步骤：测量穿过所述DPF的排气的流量，并且其中从所测量的压差的变化相对排气流量的变化而推导所述梯度值。3.如权利要求1或2所述的方法，包括如下步骤：测量穿过所述DPF的排气的体积流量，并且其中从所测量的压差的变化相对所述排气的体积流量的变化而推导所述梯度值。4.如权利要求1所述的方法，其中控制所述DPF的再生的步骤包括采取纠正措施。5.如权利要求4所述的方法，其中所述纠正措施包括改变所述DPF处的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·福特，J·瑞特，J·布罗姆哈姆，N·H·奥珀斯盖，J·道纳利，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：