保护内燃发动机DPF的方法技术

本发明专利技术涉及一种用来保护机动车辆内燃发动机(2)排气部分中的DPF(22)以避免在所述DPF(22)中碳烟非故意燃烧的方法。根据本发明专利技术，所述机动车辆是混合动力车辆，其具有至少一个电机(16)，并且被设置为在至少一些时间内由至少一个电机(16)来单独驱动。如果系统检测到正在发生或将要发生DPF(22)中碳烟的非故意燃烧，则所述机动车辆以DPF保护模式运行，在该模式中，内燃发动机(2)自动与车轮传动系统(10，12，14)断开联接，驾驶者的前进推力需求由至少一个电机(16)单独地满足，内燃发动机(2)完全关闭或以稳定化学计量燃烧运行。

【技术实现步骤摘要】
保护内燃发动机DPF的方法相关申请的交叉引用本申请要求来自于提交于2012年1月5日的申请号为NO.102012200097.6的德国专利申请的优先权，其整个内容此处引入参考。
本公开涉及一种保护位于机动车辆内燃发动机的排气部分中的柴油微粒过滤器(DPF)的方法，该方法使其免于DPF中碳烟的非故意(unintentional)燃烧和DPF的高温，且涉及实施所述方法的机动车辆。
技术介绍
车辆内燃发动机的排气部分中的壁流式DPF主要在DPF的壁上储存着在排气中的固体，特别是碳烟。所述积聚在DPF内壁上的固体增加了流动阻力，因而增加了排气背压，降低了发动机动力且增加了燃料消耗。为了使排气背压回到其期望值，根据在DPF中所累积碳烟达到预定积累量，DPF可能会发生再生。再生可通过发动机排气热能被动地完成或者有意地通过控制系统启动。在DPF装载有大量碳烟的情况中，在再生中产生的放热可提高DPF的温度到能够危害其化学组分结构的温度，导致DPF系统劣化。这种DPF的劣化可通过监测从过滤器流出的排气温度而减少，例如，如果DPF中碳烟的燃烧非故意地发生或监测到处于预设劣化阈值以上的温度，降低进入DPF的排气中的氧含量到非常低的水平，因而减少来自碳烟燃烧的放热反应。能够通过在稳定的化学计量燃烧状况操作来降低排气中的氧含量，在化学计量燃烧状况中基本所有的(例如多于98％的)燃料被燃烧，这导致在发动机排气中持续低的氧含量由此降低在DPF中的碳烟燃烧率。作为替换，可通过完全关闭内燃发动机而将流过DPF的排气质量流量设置为零。但是，在例如柴油发动机的稀燃发动机的情况中，在大范围发动机工况下以化学计量状况运行内燃发动机是不可能的。
技术实现思路
专利技术人认识到上述互相关联的问题，这些运行约束可以在混合动力车辆中通过以下方式被有利地解决，即当来自DPF的排气温度超过阈值时，通过在再生中使燃烧发动机与车轮传动系统断开联接，由此使车辆仅单独由电机驱动，并且发动机速度和/或负载可以设置为使化学计量稳定燃烧的范围，由此启动DPF保护模式。进一步地，通过将发动机联接到给电机电池提供能量的交流发电机上，燃料损失可以减轻同时保存电池电量。可以理解的是，上述内容是为了以简化形式介绍进一步在具体实施方式中展示的概念的选择。并非意图指出所要求保护的主题的重要或基本特征，其范围已经通过所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题并不限定于解决任何上述或所公开的任何部分的缺点的实施方式。附图说明图1是具有内燃发动机和混合电机的车辆的实施例的示意代表图。图2代表示例流程。图3代表图2的流程中的示例流程。图4阐明出图3的流程的示例时间线。具体实施方式在此，化学计量空燃比(AFR)限定为用来在燃烧过程中燃烧掉所有燃料所需的最小AFR，也就是化学计量燃烧。为了达到本公开的目的，拉姆达(λ)率将表示目前AFR与化学计量AFR的比值，其中λ＞1的混合物被认为是富燃混合物，λ＜1的混合物被认为是稀燃混合物。稳定化学计量燃烧导致在发动机排气中保持低氧含量，在碳烟的燃烧中存在的成分，由此降低了在DPF(例如壁流式DPF)中的碳烟燃烧率，因而保护了它。这种应用可能独立于或结合于提前燃烧正时的起始，例如提前喷射正时或提前点火正时。但是，在例如柴油发动机的稀燃发动机的例子中，在大发动机工况范围下以λ值为1运行内燃发动机是不可能的。本方法通过在具有一个或更多个电动机的柴油发动机的大范围工况下开始或过渡到化学计量燃烧而并不阻止其运行来保护所述DPF，但是在所述DPF保护/化学计量运行期间仍然可选择地以选择的速度和/或空气流/扭矩范围来运行。燃烧发动机的长期运行可引起来自排气中的一些固体物累积在DPF的壁上，导致在排气系统上的背压。这一背压可最终导致降低的发动机燃料效率和能量产出。可以通过再生从DPF中移除碳烟，在再生中DPF的高温使得碳氧化同时从所述DPF中“燃烧”掉，通过排气系统排出。这一过程可以被动地发生，其中这一过程所需的热量可提供自从正常运行时排出排气的热量。它也可以通过一控制系统有意地将排气加热到碳烟燃烧所需的温度来启动。一种提高排气热的方法可包括通过在压缩过程将进入燃烧室的燃料喷射延迟为较晚来延迟发动机腔室内的点火。通过在燃烧之后减小膨胀过程的有效容积，排气可以较高的温度进入排气系统。类似地，提前点火正时可通过在压缩冲程中较早喷射燃料到所述腔室来实现，从而允许更大的膨胀空间和较低的排气热量。降低排气热量可降低或终止在DPF中的燃烧。在此，“延迟”和“提前”点火相对于用于车辆当前/主流(presiding)工况的汽缸压缩循环中的最大制动扭矩(MBT)的点火点而言。在混合动力车辆中，传递到车轮传动系统上用于推进的扭矩可通过内燃发动机或由电池供能的电动机来提供。在某种程度上，电动机电池实施例被装配为通过经由发电机或交流发电机将内燃发动机产生的旋转动能转换为电流来接收电量。混合动力车辆具有仅通过电动机驱动的能力，至少在某些时间内，其具有单独和组合联接发动机和电动机到所述车轮传动系统上的动力路径，使得发动机可以自动地从所述车轮传动系统断开联接。图1示意性示出混合动力车辆内发动机电动机系统的实施例，其通过图2中所示的程序运行。在排气温度超过劣化阈值或可能有助于或指示出在DPF中碳烟的非故意燃烧的阈值时，所述车辆控制系统可启动过滤器保护模式，在该模式中内燃发动机可被断开联接，且如图3所示车辆单独由电动机驱动。当车辆处于过滤器保护模式时，允许所述发动机继续以稳定工况运转，在此处即为稳定化学计量燃烧状况，其导致在发动机排气中维持低氧含量，由此带来了在DPF中碳烟燃烧率的降低。温度可由在排气歧管中、排气系统或DPF中的传感器确定。可能促成或指示非故意燃烧的状况也可通过温度传感器检测，但也可通过未在此处公开的其他方式确定。图4显示出当过滤器保护模式启动且达到稳定化学计量燃烧时(特别是在内燃发动机以接近1的λ值运行的事实下)的工况时间线。作为替换，流过DPF的排气质量流量通过完全关闭内燃发动机(未示出)设定为0。一旦排气温度返回到阈值，和/或在DPF中非故意燃烧的可能性的降低，所述内燃发动机可重新联接到车轮传动系统，并且和可以被几乎专门地用来驱动车辆前进。但是，纯电动机驱动状况同样可良好地保持较长时间，从而例如在实际过滤器保护阶段结束之后执行DPF的主动再生。图1的示意图是具有并行混合动力驱动的四轮机动车辆的实施例，但所描述的方法也可由其他类型的混合动力驱动来实现。车辆包括柴油内燃发动机2，其通过发动机输出轴4联接到离合器/变速器单元6的输入。该发动机2可进一步驱动交流发电机8。离合器/变速器单元6的输出可通过变速器输出轴10联接到差速器12的输入，而差速器12的输出通过车轴14联接到机动车辆的两个车轮上。变速器输出轴10、差速器12和车轴14形成车轮传动系统。变速器输出轴10还可联接到电动机16。电动机16和相关联的动力储存装置(例如车辆电池(未示出))，以这样的方式定尺寸，即当所述离合器/变速器单元6的离合器打开时，电动机16可以单独地驱动该机动车辆一定时间。内燃发动机2包括排气歧管18，其通向排气管20，并输送内燃发动机2的排气通过DPF22。此外，该实施例包括控制系统，其可接收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于保护机动车辆发动机排气中的DPF以避免所述DPF中的碳烟非故意燃烧的方法，该方法包括：运行作为混合动力车辆的机动车辆，该混合动力车辆具有至少一个电机，以在至少一些时间内由所述至少一个电机单独驱动，其中如果在所述DPF中发生或将要发生碳烟的非故意燃烧，则所述机动车辆以DPF保护模式运行，在该模式中，所述发动机自动与车轮传动系统断开联接，驾驶者的前进推力需求由所述至少一个电机单独地满足；所述发动机被完全关闭或以稳定化学计量燃烧运行。

【技术特征摘要】
2012.01.05 DE 102012200097.61.一种用于保护机动车辆发动机排气中的DPF以避免所述DPF中的碳烟非故意燃烧的方法，该方法包括：运行作为混合动力车辆的机动车辆，该混合动力车辆具有至少一个电机，以在至少一些时间内由所述至少一个电机单独驱动，其中如果在所述DPF中发生或将要发生碳烟的非故意燃烧，则所述机动车辆以DPF保护模式运行，在该模式中，所述发动机自动与车轮传动系统断开联接，驾驶者的前进推力需求由所述至少一个电机单独地满足；所述发动机被完全关闭或以稳定化学计量燃烧运行。2.如权利要求1所述的方法，其中当所述DPF中的碳烟非故意燃烧的威胁不再存在时，所述DPF保护模式结束。3.如权利要求2所述的方法，其中在所述DPF保护模式中所述发动机以拉姆达值为1的2％范围内运行。4.如权利要求3所述的方法，其中所述发动机在所述DPF保护模式中驱动所述机动车辆中的发电机，并且所述发动机近似以对应于所述发电机的最大发电能力的输出功率运行。5.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机是柴油发动机，所述DPF是柴油壁流式DPF。6.一种用于车辆中的发动机的方法，包括：响应于DPF超温，使所述发动机与车辆车轮断开联接，且仅通过电动机推动所述车轮，所述发动机继续执行燃烧并过渡到化学计量燃烧。7.如权利要求6所述的方法，其中所述化学计量燃烧发生在选择的发动机速度和负载范围内，在该范围内...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·M·S·雅各布，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：