[发明专利]控制内燃发动机的排气温度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及控制内燃发动机的排气温度的方法。特别地，本方法用于颗粒过滤器入口处的温度控制。

背景技术

已知现代的发动机设置有一个或多个排气后处理装置。后处理装置可以是配置为改变排气组分的任何装置，例如位于排气管路中的柴油氧化催化剂（DOC），用于降解包含在排气中的残余碳氢化合物（HC）和碳氧化物（CO），和位于排气管路中DOC下游的柴油颗粒过滤器（DPF），用于从排气捕获和去除柴油颗粒物质（烟灰）。

特别地，柴油颗粒过滤器将液体和固体颗粒收集在多孔基质结构中，同时允许排气流过。当柴油颗粒过滤器到达其标称存储容量时，需要通过所谓的再生的处理清除。在这样的再生处理过程中，排气温度通过后期燃料喷射升高，以形成其中污染物（其已经聚积在过滤器中）被燃烧的条件。该处理包括通常对DPF上游温度的闭环控制，以在排气管路中保持足够的温度，优化该情况，防止组分波动或外部噪声。后文中，颗粒过滤器入口处的排气温度（或DPF入口处的排气温度）将为预期的DPF上游温度，其中，对于沿排气管路的其他位置的温度，我们将称为排气温度。

DPF入口处的排气温度的实际控制策略主要基于发动机工作点，也就是说，使用基于发动机速度和负载的一个或多个校准图。这意味着该控制策略完全没有计入任何排气物理变化：排气质量流动速率、温度和压力。由于所有这些参数严格地与系统的动态响应相关联，因此没有基于其的控制不可能优化排气系统的校准作用和性能之间的权衡。

实际上，包括DOC或LNT装置的排气系统在通过后期喷射量激励时的时间响应主要与气体质量流动速率、DOC/LNT中的气体温度和气体压力相关。在一般排气管路中，即使在固定的发动机速度和负载下，排气质量流动速率、温度和压力可能非常不同：例如，在暂态工况期间，对于由于不同的环境条件或产品中的部件离散进行的校正。因此，通过使用没有直接考虑主要参数的控制方法（该控制方法影响系统的动态），不可能在热响应方面优化性能，并且使系统具有足够的鲁棒性，特别是在暂态工况下。

因此存在对控制颗粒过滤器入口处的排气温度的方法的需要，该方法不再根据发动机速度和负载考虑单一的发动机工总情况，而是更基于排气系统的物理性能以及其时间响应特性，并且因此能够控制温度，从而以较快的方式达到目标，避免过冲和下冲，最大化再生效率，并且降低催化剂老化风险。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种控制颗粒过滤器入口处的排气温度的方法，其基于排气体积流动速率，其中体积流动速率能够直接计入任何排气质量流动速率、压力或温度变化。

另一个目的是提供一种设备，其允许执行上述方法。

这些目的通过具有独立权利要求中叙述的特征的方法、设备、发动机、计算机程序和计算机程序产品以及电磁信号实现。

从属权利要求描述了优选的和/或特别有利的方面。

本发明的一个实施例提供一种控制颗粒过滤器入口处的排气温度的方法，颗粒过滤器位于内燃发动机的排气系统中，该方法通过至少后期喷射控制颗粒过滤器入口处的所述排气温度，该后期喷射的量作为排气体积流动速率的函数估计。

因此公开了一种用于实施控制颗粒过滤器入口处的排气温度的方法的设备，该设备包括用于通过至少后期喷射控制颗粒过滤器入口处的所述排气温度，该后期喷射的量作为排气体积流动速率的函数估计。

该实施例的优点是，该控制策略不考虑根据发动机速度和负载的单个发动机工况，而是基于排气系统的物理性能及其时间响应特性，使用排气的体积流动速率作为用于温度控制的输入参数。该方法因此能够控制温度，从而以更快速的方式实现目标，避免下冲和过冲，最大化再生效率，并且降低催化剂老化的风险。

根据一个实施例，后期喷射量为比例、积分和微分贡献的和，其每一个基于所述排气体积流动速率以及颗粒过滤器入口处排气温度的设定点和颗粒过滤器入口处测得的排气温度之间的温度误差。

该实施例的优点是，用于确定温度控制的控制变量（后期喷射量）的全部贡献基于所述排气的体积流动速率，即基于系统的物理性能。

根据另一个实施例，所述比例贡献通过将第一贡献乘以第二贡献获得，该第一贡献为所述排气体积流动速率的函数，该第二贡献为所述温度误差的函数。

该实施例的优点是，后期喷射量的比例贡献，其基于体积流动速率，也通过温度误差校准。

根据又一实施例，闭环控制中的最大后期喷射量通过将第一贡献乘以第二贡献获得，该第一贡献为所述排气体积流动速率的函数，该第二贡献为所述颗粒过滤器入口处的排气温度的函数。