顆粒過濾器的再生控制的製作方法

2023-11-04 14:53:27 2

專利名稱：顆粒過濾器的再生控制的製作方法
技術領域：
本發明涉及廢氣排放物的過濾。具體地，本發明涉及如在柴油機中發生的、由燃燒過程所產生的顆粒排放物的過濾器的再生。
背景技術：
對於術語「廢氣」，意指由於諸如汽油、柴油、燃油或煤炭的燃料燃燒所產生的煙氣。在世界範圍內，發電廠、工業加工廠和機動車輛的日益增加的擴張已導致迫切需要研究可能的解決方案以減少廢氣對環境和人類的有害影響。實際上，雖然大部分廢氣的最主要部分是相對無害的氮、水蒸汽(除了純碳燃料以外)和二氧化碳(除了用氫作為燃料以外)，其較少的部分由不期望的有毒物質形成，例如，一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、部分未燃燒的燃料、以及顆粒物質。一般而言，對於術語「顆粒物質」(簡稱為「PM」)，意指在氣體中懸浮的固體顆粒或液體顆粒。在例如由柴油機產生的廢氣中，PM的主要部分由非常小的顆粒組成，主要包括不純的碳顆粒(按照行話， 也稱為「炭煙」)。因為這些顆粒的較小尺寸，所述顆粒當被吸入時會容易深入地滲透到肺中。這些顆粒的粗糙表面使其容易與環境中的其它毒素結合，從而增加顆粒吸入的危險性。 PM的排放量在使用粗柴油作為燃料的柴油機中或在最近廣泛使用的直噴式汽油發動機中變得較大。一種用於去除(或至少減少)例如車輛發動機中由燃料燃燒所產生的廢氣的PM 排放物的解決方案提出使用顆粒過濾器。參照由柴油機所產生的廢氣，顆粒過濾器(就該情況而言稱為柴油顆粒過濾器(DPF))是布置在柴油機的廢氣排放路徑中用於接收廢氣並保留其中的PM的裝置。傳統的DPF可包括圓柱形本體，所述圓柱形本體由諸如碳化矽(SiC)的多孔材料製成，第一基部(上遊側)接收由發動機所產生的廢氣流。這種DPF具有蜂窩狀結構，多個廢氣流動通道從上遊側本體與圓柱形本體的縱向方向平行地延伸到下遊側，所述下遊側對應於與第一基部相對的圓柱形本體的第二基部。這些通道在上遊側處或下遊側處被交替地堵塞住以形成棋盤格(checker)圖案。廢氣(包括PM)到達第一表面，並且被迫流動通過在上遊側處沒有被堵塞住的DPF的通道。由於SiC的多孔性特性，廢氣中所包含的PM被所述通道的壁阻塞，並被繼續限制在DPF中，而廢氣中的其餘部分(基本上沒有PM)穿過這些壁，進入相鄰的通道中並且從DPF離開，用於通過廢氣管輸出到車輛外部。雖然有一次性的DPF，但是當前的DPF中的大多數設計成能對其進行清潔操作以從DPF去除在使用中積聚的PM。具體地，所述清潔操作(也被稱為過濾器再生操作)可用於燃燒所積聚的PM，給所積聚的PM提供熱，使得所積聚的PM達到它的燃點，對於由碳顆粒製成的PM來說，該燃點是大約600°C至650°C。根據本技術領域中已知的第一種方法，以「被動」的方式進行過濾器再生，DPF通過利用廢氣自身的熱來達到PM的燃點。然而，由於非常難以通過簡單地僅使用廢氣的熱來達到600°C至650°C的燃點，所以將燃料添加劑與燃料混合在一起，這將PM的燃點降低了大約300°C。根據後一種方法，如果廢氣的溫度達到300°C至350°C並且維持一段時間，則收集在DPF中的PM以自燃方式燃燒，從而清空通道。然而，即使在有燃料添加劑的情況下，使廢氣的溫度達到所述溫度也是相當困難的，尤其是對經常以低速在城市地區行駛的配備有小型發動機的那些車輛、或者自動裝卸車、在空載狀態下工作較長時間的操作車輛以及類似車輛。這會在DPF內產生不希望的PM積聚，於是甚至在操作幾小時之後就會堵塞DPF的通道，導致車輛熄火。鑑於這些原因，被動的過濾器再生是非常低效的。根據本技術領域中已知的第二種方法，以「主動」的方式進行過濾器再生，通過外部源給DPF供給額外的熱，以便以最容易的方式達到PM的燃點。例如，DPF可以設有適當的加熱裝置，所述加熱裝置被周期性地激活以在廢氣進入DPF的通道之前加熱廢氣。此外， 根據該解決方案，燃料可以與適當的燃料添加劑混合，用於降低PM的燃點並便於過濾器再生。例如，加熱裝置可以用定位在DPF的上遊側附近的螺旋形電阻、陶瓷或金屬電熱塞來實施。所述加熱裝置通過適當的控制單元控制，以便在預定的時間下加熱廢氣以協助觸發包含在DPF中的PM的燃燒。歐洲專利申請EP 990777A1公開了一種用於布置在內燃機的廢氣排放路徑中的廢氣清潔裝置的再生系統。該再生系統包括廢氣清潔蜂窩式過濾器和用於過濾器的加熱裝置。過濾器是具有給定的單元結構的棋盤格狀的SiC蜂窩式過濾器，並且當使用含有燃料添加劑的燃料時加熱裝置是加熱器或電熱塞。歐洲專利申請EP 1582714A1公開了一種用於使顆粒過濾器再生的系統和方法。 具體地，在顆粒過濾器的有效再生操作開始之前獲得顆粒過濾器上所積聚的顆粒物質的量的估計值。基於所積聚的顆粒物質的量的估計值設定再生操作的最大操作時間。在再生操作中通過以下這樣使顆粒過濾器再生在柴油機的各排氣衝程期間在柴油機中執行後期燃料注入，以將燃料供給到顆粒過濾器並從而通過使用所供給的燃料在燃燒時所提供的燃燒熱而從顆粒過濾器去除顆粒物質。法國專利2771449B1公開了用於使顆粒過濾器再生的又一方法和裝置。具體地， 當過濾器上遊的反壓力超過預定閾值時，給顆粒過濾器的局部部分提供熱。所述預定閾值選擇為低於在顆粒過濾器內部的廢氣的平均溫度下顆粒以自燃方式燃燒時的反壓力。預定閾值取決於發動機的載荷及其每分鐘轉數(RPM)。具體地，當發動機的RPM較低時，並且尤其當發動機的RPM低於或等於發動機的最大RPM的50%時，給顆粒過濾器提供熱。

發明內容
申請人:觀察到，用於執行顆粒過濾器再生的已知的解決方案對於車輛經常是無效的、昂貴的、耗費能量的，並且不總是有用的。實際上，就本技術領域中已知的許多解決方案而言，會在不真正必要的時候觸發過濾器留下的PM的燃燒，或甚至不能成功地觸發過濾器留下的PM的燃燒。事實上，用於執行顆粒過濾器再生的解決方案經常需要與多個車輛部件(例如發動機，以得到與發動機自身操作相關的多個參數)進行深入的相互作用，因而，由於這些解決方案的固有的複雜性，幾乎不可能在車輛中增添(即，改進)顆粒過濾器系統(包括過濾器的再生系統)，尤其是在起初沒有配備相同的顆粒過濾器系統的車輛中。申請人:觀察到，期望僅在必要的時候執行再生操作的激活，以在不浪費車輛能量預算的情況下提高再生處理的效率。申請人:還觀察到，用於激活顆粒過濾器再生的條件應當儘可能簡單，尤其是為了能在沒有足夠的所需空間量和/或安裝時間的情況下給車輛配備作為改進系統的顆粒過濾器系統(由此改進其廢氣排放等級)。申請人:還觀察到，就每單位時間所產生的PM而言，一輛車可能表現出與其它車輛完全不同的行為，這取決於許多因素，例如，發動機的類型、使用狀況、行進道路等。另外，即使考慮同一車輛，其行為也通常在其壽命期間發生變化，而影響所產生的 PM。申請人從而觀察到，就再生操作的激活而言，過濾器再生系統應當考慮跟蹤車輛行為的變化的可能性。申請人:發現，可以基於與發動機的廢氣排放物相關的較少的感測數據來檢測不同的車輛操作條件。申請人還發現，能夠設定並可能調節一個或多個閾值，以便基於所檢測到的車輛操作條件(優選地，基於感測數據的統計分析)激活顆粒過濾器再生操作，從而使再生操作的激活適應車輛類型和/或實際使用，這對所得到的過濾器再生的效率具有積極影響。在這點上，申請人觀察到，在顆粒過濾器的輸入處感測到的廢氣排放物的壓力是非常有用的參數，用於判斷應當什麼時候執行顆粒過濾器再生操作的激活。然而，申請人還觀察到，在顆粒過濾器的輸入處感測到的廢氣排放物的壓力實際上是波動較大的參數，尤其是當車輛在城市地區駕駛的時候，因而，簡單的通過過濾器的輸入處的總體上「較高」的瞬時壓力而觸發過濾器再生的激活(例如，如所討論，在以上提及的文獻FR 2771449)並不是解決應當什麼時候執行過濾器再生的激活這一問題的有效方案。實際上，申請人發現，這種簡單的解決方案不起作用，因為用於激活的閾值幾乎是不可設定的。具體地，在多次試驗之後，已經發現，在許多情況下由於以下事實而在不必要的時候激活再生因為發動機在較高的RPM下工作而正好獲得較高的廢氣的壓力，而不是因為過濾器充滿了所積聚的炭煙。在其它情況下，過濾器實際上需要再生，但是，由於發動機在較高的RPM下工作所引起的較高的瞬時壓力導致從過濾器中排除過多的熱量，並最終導致炭煙燃燒失敗。不同地，已經發現，通過對在顆粒過濾器的輸入處在某一時間間隔(例如，30分鐘)期間感測到的廢氣排放物的壓力值取平均值，可以獲得顆粒過濾器中的PM的實際載荷的指示具體地，已經發現，較低的平均壓力可以指示仍然不必開始顆粒過濾器再生操作， 這是由於包含在顆粒過濾器中的PM太少。換言之，已經發現，在某一時間間隔(例如，30分鐘)期間所感測到的壓力值的平均值可以用作顆粒過濾器是否需要再生的非常精確的指示。儘管事實上在某一時間處的瞬時壓力可以較大地波動，但是平均壓力是緩慢變化的參數，該參數是過濾器中所積聚的炭煙的程度的指示。關於瞬時壓力，S卩，在某一時刻(在顆粒過濾器的輸入處)所感測到的壓力值，申請人意外地發現，這種壓力的較低值經常不能激活過濾器再生。另一方面，仍意外地發現，較高的瞬時壓力值偶而與期望的過濾器再生的激活相關聯。隨後在大量的時間間隔中所收集的一系列壓力值上進行的統計研究，產生以下結論一旦平均壓力值指示顆粒過濾器準備好再生，則「特別高」的瞬時壓力值可以用作激活再生操作的「觸發器」。該結果令人意外，這是因為實際上瞬時壓力值與在顆粒過濾器的輸入處的廢氣流相關。廢氣流的流量越高，從顆粒過濾器排除熱量的速率越高，因此通常認為用於激活再生的加熱裝置應該在廢氣流儘可能小的時候開啟。與此相反，如所述的，申請人觀察到，在瞬時壓力的峰值出現之後，瞬時壓力(並且相對應地，在顆粒過濾器的輸入處的廢氣流)非常有可能降低。認為這種降低是由於以下事實發動機RPM很可能降低到相當低的狀態。因而，基本上每次檢測到瞬時壓力的峰值，廢氣流動都很可能隨後降低到有利於PM燃燒的狀態。特別是，已經發現，發動機RPM(並且因此在顆粒過濾器的輸入處的瞬時壓力)降低到較低的狀態很可能發生在一時間窗口，該時間窗口與開啟用於激活再生的加熱裝置 (一個或多個)之後炭煙燃燒在整個過濾器中的擴散相一致。申請人:因而發現，可以這樣來解決激活顆粒過濾器再生的問題對在顆粒過濾器的輸入處感測到的壓力作分別處理，即，將該壓力處理為通過對多個收集的壓力數據求平均值而獲得的緩慢變化的參數(用於與顆粒過濾器中的炭煙量相互關聯)，而一旦平均壓力值指示炭煙的量高到應當去除，則將前述壓力處理為波動較大的瞬時參數以用作激活再生的觸發器。具體地，這種觸發器與瞬時壓力的小概率的高值(即，「異常高」的值)相對應。通常，這種小概率的高值與非常高的發動機RPM狀態相對應。本發明的一方面涉及一種方法，該方法在廢氣排放發動機在可變駕駛條件下的車輛中運轉時引發與所述廢氣排放發動機相關聯的顆粒過濾器的再生。本發明的另一方面涉及一種再生系統，該再生系統用於引發與在可變駕駛條件下的車輛中運轉的廢氣排放發動機相關聯的顆粒過濾器的再生。本發明的又一方面涉及一種過濾器系統，所述過濾器系統用於過濾車輛發動機的廢氣排放物中存在的顆粒物質。本發明的又一方面涉及一種包括廢氣排放發動機和顆粒過濾器系統的車輛。本發明在上述方面中的一個或多個方面中包括以下優選特徵中的一個或多個。至少一個加熱裝置基本布置成在過濾器的氣體入口處與該過濾器精確接觸，以使過濾器局部加熱。當再生的激活啟動時開啟所述至少一個加熱裝置。感測至少顆粒過濾器的輸入處的廢氣排放物的壓力。所述至少一個加熱裝置的開啟受感測數據與至少一個相應的閾值的比較結果控制。具體地，從多個感測到的壓力值獲得平均壓力值。平均壓力應當高於相應的最小閾值，所述相應的最小閾值與顆粒過濾器中的PM的載荷相關。此外，優選地，當平均壓力高於其相應的最小閾值時，在瞬時壓力高於另一個相應的最小閾值時，激活所述至少一個加熱裝置。用於瞬時壓力的最小閾值優選地設定成僅在瞬時壓力的高峰值期間瞬時壓力所達到的充分高的值。更具體地，用於瞬時壓力的最小閾值設定成僅在瞬時壓力的高峰值的情況下瞬時壓力能夠達到的小概率的高的壓力值。據認為，為了本發明的目的，可以與如上所述的平均壓力結合地使用發動機RPM值，而不是使用瞬時壓力作為用於激活過濾器再生的觸發器。然而，需要與一時間窗口中的平均壓力一同工作，這意味著要檢測瞬時壓力。因此，瞬時壓力自然是可很方便地利用的參數。此外，與壓力值一同起作用，則容易在車輛中安裝顆粒過濾器再生系統，不需要與車輛發動機的接口。通過用加熱裝置局部加熱顆粒過濾器所觸發的PM燃燒處理不是瞬時的，而是需要一段時間在顆粒過濾器的整個範圍內擴散。因此，所述至少一個加熱裝置開啟充分長的一段時間，足以使瞬時壓力從這種高於最小閾值的值降低到顯著較低的值。可以基於車輛的運轉條件調節所述壓力閾值的值。可以基於所接收的感測數據檢測所述運轉條件。藉助提出的方法，在功率耗損和可靠性兩個方面，可以大大提高顆粒過濾器的再生處理的效率。具體地，已經發現，提出的解決方案允許較好地協調再生操作的激活，以便僅當條件有利於成功的過濾器再生的時候激活加熱裝置。因而，減少發生加熱裝置的不必要的激活，從而避免了電能的過度浪費。此外，可以基於實際的車輛條件和實際的駕駛條件動態地和自發地改進再生性能。具體地，通過提出的過濾器再生方法和/或系統所執行的操作是基於這樣的閾值所述閾值可以基於實際的車輛條件和實際的駕駛條件動態地發展。根據本發明的優選實施例，保持最近接收的數據的集合(例如，其存儲在再生系統的控制單元的存儲器中)。具體地，根據本發明的實施例，保持(在顆粒過濾器的輸入處感測到的)廢氣排放物瞬時壓力的最近接收的數據的集合。此外，可以通過基於對所述集合中的數據的統計分析來確定所述瞬時壓力的小概率的高值來執行壓力閾值的調節。具體地，可以通過獲得所述數據集合中的數據的統計分布來執行所述統計分析。 可以基於所述統計分布的預定百分位數(percentile)來確定所述小概率的高值的值。因而，瞬時壓力閾值的設定可以以簡單的方式執行，而沒有過度的計算複雜性。優選地，所述預定百分位數是至少高於統計分布的第90百分位數。這樣，可以容易地識別出在車輛使用期間在與收集數據相對應的周期中所達到的瞬時壓力的峰值。根據本發明的實施例，使至少一個加熱裝置在充分長的一時間段內保持激活狀態，以使瞬時壓力從高於小概率的高值降低到大約所述小概率的高值的三分之一。在又一個實施例中，可以通過在先前的過濾器再生發生之後基於接收的數據判斷過濾器再生的結果來執行壓力閾值的調節。可以基於判斷出的結果調節所述壓力閾值的值。因而，可以執行再生系統的微調。優選地，基於廢氣排放物平均壓力的數據判斷過濾器再生的結果的所述步驟包括判斷先前的過濾器再生之後的廢氣排放物的平均壓力是否低於另一個預定閾值。根據本發明的又一個實施例，可以基於相繼的過濾器再生的判斷結果來量化成功的再生的數量和不成功的再生的數量。例如，如果所述不成功的再生的數量已經達到第一預定極限，則可將平均壓力的閾值增大第一量，或者如果所述成功的再生的數量已經達到第二預定極限，則可將平均壓力的閾值減小第二量。該平均壓力閾值的調節提供另一種對再生操作的激活的微調。優選地，所述第一量的值和所述第二量的值取決於過濾器再生之後的廢氣排放物平均壓力的值和預先設定的閾值之間的差異。申請人:觀察到，在顆粒過濾器的輸出處感測到的廢氣排放物的溫度是另一個用於判斷何時以有效的方式激活顆粒過濾器再生的非常有用的參數。具體地，當廢氣溫度太低時激活加熱裝置會阻礙PM的燃燒的觸發。這是一個較大的缺點，因為加熱裝置的激活耗費不可忽視的電能，該電能在該情況下完全浪費掉。非常不期望浪費掉已經有限的車輛電池功率。因此，本發明的優選實施例提出基於與顆粒過濾器的輸出處感測的瞬時溫度相關的接收數據同最小閾值和最大閾值的比較來調整加熱裝置的激活。這樣執行是為了判斷顆粒過濾器的溫度是否高到足以允許PM的燃燒擴散到整個顆粒過濾器，和/或是為了判斷顆粒過濾器的溫度是否低於一最大值，在該最大值以上，由於PM將以自燃方式燃燒而不必激活加熱裝置。根據本發明的實施例，保持最近接收的、與所述車輛發動機的廢氣排放物的瞬時溫度相關的數據的集合(例如，所述數據的集合存儲在再生系統的控制單元的存儲器中)。可以基於所述集合中的數據的統計分析執行下瞬時溫度閾值和上瞬時溫度閾值中的至少一個的值的設定。優選地，通過獲得集合中的數據的統計分布來執行所述統計分析。在本發明的實施例中，基於所述統計分布的至少一個預定百分位數確定下瞬時溫度閾值和上瞬時溫度閾值中的至少一個的值。因而，可以以簡單的方式有利地執行下和/或上瞬時溫度閾值的設定，沒有過度的計算複雜性。具體地，可以基於所述統計分布的第一預定百分位數設定下瞬時溫度閾值的值。此外，可以基於所述統計分布的第二預定百分位數設定上瞬時溫度閾值的值。根據本發明的實施例，所述第一預定百分位數至少高於接收數據的第一統計分布的第70百分位數，其與不利於顆粒過濾器再生的車輛的操作條件相關。優選地，所述第一預定百分位數至少高於統計分布的第95百分位數。根據本發明的實施例，所述第二預定百分位數至少低於接收數據的第二統計分布的第45百分位數，其與有利於顆粒過濾器再生的車輛的操作條件相關。優選地，所述第二預定百分位數至少低於統計分布的第30百分位數。根據本發明的實施例，下瞬時溫度閾值的值不低於執行顆粒過濾器再生所需要的最小溫度。根據本發明的又一個實施例，上瞬時溫度閾值的值不高於在不需要激活加熱裝置的情況下自執行顆粒過濾器再生的的最大溫度。上述的最小溫度和最大溫度可以設定為安裝顆粒過濾器時的瞬時溫度的預設閾值參數，繼而將根據本發明的優選實施例調節。此外，申請人觀察到，在顆粒過濾器的輸出處感測到的瞬時溫度也是用於判斷停用加熱裝置的時間的有用的參數，避免了車輛電池的浪費。具體地，一旦PM的燃燒已經充分地擴散到整個顆粒過濾器，則停用加熱裝置，這是由於此時PM的燃燒是自維持的，能夠在不需要加熱裝置提供額外的熱的情況下繼續進行。申請人發現，可以從在顆粒過濾器的輸出處感測到的瞬時溫度的較高的增加速率的出現來檢測所述自維持燃燒的條件。鑑於以上內容，本發明的優選實施例提出在與由於PM的燃燒而在顆粒過濾器的輸出處感測到的瞬時溫度的較高增加速率相對應的時間處關閉加熱裝置。為了進行上述活動，再生系統通常包括控制單元，所述控制單元適於在顆粒過濾器的氣體入口處的廢氣的平均壓力高於預定值的情況下以及在顆粒過濾器的氣體入口處的廢氣的瞬時壓力是小概率的高值的情況下將至少一個加熱裝置開啟一段時間，所述至少一個加熱裝置在顆粒過濾器的氣體入口處與顆粒過濾器基本上精確接觸。此外，所述系統包括壓力傳感器，所述壓力傳感器用於感測顆粒過濾器的輸入處的廢氣的壓力。這樣，控制單元可以接收與感測壓力相關的感測數據，保持最近接收的數據的集合，並且基於集合中的數據的統計分析來確定和/或調節所述預定值和/或所述小概率的高值。根據本發明的實施例，所述系統還包括溫度傳感器，所述溫度傳感器用於感測顆粒過濾器的輸出處的廢氣的溫度。這樣，控制單元可以接收與感測溫度相關的感測數據，保持最近接收的數據的集合，並且確定和/或調節用於調整加熱裝置的激活的上和/或下瞬時溫度閾值。根據本發明的實施例，顆粒過濾器是SiC過濾器。過濾器可以具有蜂窩狀結構。根據本發明的實施例，所述至少一個加熱裝置包括多個電熱塞。鑑於以上內容，本發明的過濾器再生系統僅需在車輛上安裝非常少的額外硬體資源。實際上，可以有利地為顆粒過濾器的設施僅添加過濾器再生設備，該過濾器再生設備包括顆粒過濾器後的溫度傳感器、直接與顆粒過濾器(並且優選地，與其輸入基部)接觸的電熱塞、以及電子控制單元。因此，所提出的過濾器再生系統可以有利地安裝在任何類型的車輛中，而不必大幅度修改車輛自身的製造過程。因而，所提出的過濾器再生系統尤其適於作為配件市場產品銷售，即，作為已經運轉的車輛改造時安裝的附件。


將通過以下一些實施例的詳細說明而最好地理解本發明的這些和其它特徵和優點，所述實施例僅僅作為非限制性示例給出並且將參照附圖來閱讀，其中圖1是根據本發明的實施例的過濾器再生控制系統的可能應用；圖2示出包含在圖1的系統中的車輛排氣裝置的剖視圖；圖3示出包含在圖1的系統中的控制單元的示例性結構；圖4A繪製出說明由圖1的過濾器再生控制系統所執行的主要操作的流程圖；圖4B繪製出示出在車輛運轉期間瞬時壓力隨著時間的示例性進展的圖表；圖4C繪製出圖4A的流程圖中的由過濾器再生控制系統所執行的某些操作期間瞬時壓力和瞬時溫度隨著時間的示例性進展的兩個圖表；
圖5A繪製出說明由圖1的控制單元所執行的用於確定瞬時壓力閾值的操作的流程圖，所述瞬時壓力閾值將用於圖4C的流程圖中的由過濾器再生控制系統所執行的操作；圖5B繪製出瞬時壓力記錄的示例性統計分布；圖6繪製出說明由圖1的控制單元所執行的用於確定平均壓力閾值的操作的流程圖，所述平均壓力閾值將用於圖4C的流程圖中的由過濾器再生控制系統所執行的操作；圖7A示出通過示例性溫度測試活動所獲得的實驗結果；圖7B繪製出說明由圖1的控制單元所執行的用於確定溫度閾值的操作的流程圖， 所述溫度閾值將用於圖4C的流程圖中的由過濾器再生控制系統所執行的操作；以及圖7C繪製出用於執行圖5B的流程圖的操作的瞬時溫度的示例性統計分布。
具體實施例方式參照附圖，圖1示出根據本發明的實施例的過濾器再生控制系統的可能應用的示意性框圖。更具體地，在圖1中所示的方案中，諸如汽車或箱式貨車的車輛100配備有例如柴油機類型的發動機105，所述發動機產生用於使車輛100運動的動能。車輛100還包括適於存儲諸如粗柴油的燃料的燃料箱110 ；存儲在燃料箱110中的燃料通過燃料管115供給到發動機105，用於在發動機105中燃燒，以便產生使車輛100運動的動能。在發動機105中發生的燃料的燃燒過程產生廢氣，所述廢氣通過車輛排氣裝置 120排放到車輛100的外部；具體地，車輛排氣裝置120包括設有排氣管的柴油機顆粒過濾器(DPF) 125。車輛排氣裝置120(具體是DPF 125)削弱了由車輛100的發動機105所產生的聲發射；如果期望，由車輛100所產生的聲發射可以通過給車輛提供消聲器來進一步減小，所述消聲器布置成接收來自DPF 125的廢氣。車輛排氣裝置120還包括加熱裝置127， 所述加熱裝置接觸DPF 125的輸入面以用於局部地加熱DPF 125的所述輸入面的部分，以便促進DPF的所述部分中的PM燃燒的局部觸發，這將在以下本發明的說明中更加詳細地說明。如已經在本發明的引言中討論的，DPF 125的目的是留下包含在由發動機105所產生的廢氣中的PM，使得輸出到空氣中的(已過濾的)廢氣總體上對人類健康和環境的有
害性較小。現在將參照圖2提供根據本發明的實施例的車輛排氣裝置120的更加詳細的說明。具體地，圖2示出沿著與圖1的車輛排氣裝置120的縱向軸線LA平行的方向II-II得到的車輛排氣裝置120的剖視圖。DPF 125包括大致圓柱形的本體，所述本體由諸如碳化矽(SiC)的多孔材料製成， 其第一基部BI (也稱為「輸入基部」)接收由發動機105所產生的廢氣流，所述廢氣流在附圖中用附圖標記FLin指示。DPF 125具有蜂窩狀結構，多個廢氣流動通道FLCH從輸入基部BI 與圓柱形本體的縱向方向平行地延伸到與輸入基部相對的圓柱形本體的第二基部B0( 「輸出基部」)。廢氣流動通道FLCH在輸入基部BI或輸出基部BO處藉助相應的封閉元件PE被交替地堵塞住以形成棋盤格圖案。在不描述本領域技術人員已知的細節的情況下，可以從SiC糊料開始以如下方式獲得具有蜂窩狀結構的SiC DPF0簡短地，首先藉助在SiC糊料上執行的擠壓操作來形成具有期望的最終DPF的長度的多個DPF部分；在該步驟期間，也通過擠壓產生各個廢氣流動通道FLCH。此時，堵塞住各DPF部分的各廢氣流動通道FLCH的一個端部。最後，各DPF部分彼此膠結，以便形成DPF 125。必須注意，用這種方法得到的DPF在其兩個基部上具有在已經膠結而形成最終DPF的每對相鄰DPF部分之間的膠結線(附圖中未示出)。例如，假如已經由四個DPF部分開始獲得DPF 125，則最終的DPF的基部將具有通過相應的膠結線所界定的四個不同的部分。應注意，具有彼此膠結的多於一個的部分允許相對於單塊的DPF的情況獲得更加穩定和耐用的結構。DPF 125插入(按照行話，「罐裝」)到諸如金屬(例如，由不鏽鋼製成的)圓筒的保護容器205中。保護容器205具有與DPF 125的輸入基部BI相對應的輸入口 CBI和與 DPF 125的輸出基部BO相對應的輸出口 CB0。輸入蓋結構210連接到保護容器205以用於遮蓋輸入口 CBI，而輸出蓋結構215連接到保護容器205以用於遮蓋輸出口 CB0。輸入蓋結構210設有聯管接頭(pipe union)構件220，所述聯管接頭構件適於接收由發動機105所產生的廢氣流FLin。在操作中，車輛排氣裝置120接收來自發動機105的廢氣。廢氣流FLin通過輸入蓋結構210的聯管接頭構件220收集，並且朝向DPF125的輸入基部BI傳送。這樣，廢氣被迫流動通過在輸入基部BI處沒有堵塞住的那些廢氣流動通道FLCH，直到到達塞子元件PE。 結果，由於所述廢氣流動通道FLCH被塞子元件PE阻塞，所以廢氣被迫穿過後面的壁，從而到達相鄰的廢氣流動通道FLCH (該廢氣流動通道FLCH在輸出基部BO處沒有被堵塞住)，並且從DPF 125離開。具體地，由於形成廢氣流動通道FLCH的壁的SiC的多孔性特性，廢氣中所包含的PM被保持限制在DPF 125中，而(已過濾的)廢氣穿過所述壁並且流動通過輸出基部BO處沒有被堵塞住的通道FLCH。離開輸出基部BO的廢氣形成用附圖標記FLout指示的(已過濾的)廢氣的輸出流，該輸出流通過輸出蓋結構215上的聯管接頭構件225排放到車輛100的輸出部。用於加熱由發動機105所產生的廢氣流FLin的加熱裝置127包括至少一個(優選地多個)電熱塞GLP，例如對輸入基部BI的每個部分都包括一個電熱塞GLP。各電熱塞 GLP都具有設有加熱元件HE的端部，由於電阻，所述加熱元件HE在通電時能夠達到900°C 至1000°C的量級的溫度。根據本發明的實施例，形成加熱裝置127的電熱塞GLP定位在輸入蓋結構210中， 使得加熱元件HE與DPF 125的輸入基部BI (的相對應的部分)物理上接觸，S卩，與其精確鄰接。具體地，輸入蓋結構210設有螺紋套管230，所述螺紋套管適於以相對於DPF 125的縱向軸線LA成角φ容納電熱塞GLP，以避免阻礙廢氣流FLin。為了提高所提出的結構可獲得的過濾器再生處理的效率，電熱塞GLP擰在相應的螺紋套管230中，使得各電熱塞GLP的加熱元件HE在任何操作條件下都與輸入基部BI的表面接觸。為了激活電熱塞GLP以促進DPF 125中的PM的燃燒的觸發，需要向電熱塞GLP適當地供給電能。為此，車輛100還包括供給塊135，所述供給塊則包括通過車輛電池140所供電的繼電器，如圖1中所示。車輛排氣裝置120設有適於監測與DPF 125的條件和流過其中的廢氣相關的某些物理量的傳感器。具體地，在輸入蓋結構210內在DPF 125的輸入基部BI附近設置有壓力傳感器ras。如將在以下本發明的說明中更加詳細地說明，壓力傳感器PRS允許基於由廢氣流FLin 在通過DPF 125時所產生的「反壓力」的測量來獲得與積聚在DPF 125中的PM相關的有用
fn息ο此外，在輸出蓋結構215內在DPF 125的輸出基部BO附近設置有諸如熱電偶或熱敏電阻的溫度傳感器TES。如將在以下本發明的說明中更加詳細地說明，溫度傳感器TES允許基於由DPF 125所輸出的流FLout的溫度來獲得與DPF 125的溫度相關的有用信息。返回參照圖1，車輛100還包括添加劑箱145，所述添加劑箱用於存儲適於與燃料混合的燃料添加劑，以便改變燃料的某些化學/物理屬性；具體地，如已經在本說明書的引言中解釋的，燃料添加劑與燃料混合以降低在由燃料燃燒所產生的廢氣中包含的PM的燃點。為此目的，燃料添加劑藉助於與來自添加劑箱145的管相連接的離合器150而注入燃料管115中。通過在附圖1中總體上用標記160指示的電子控制單元控制由根據本發明實施例的過濾器再生控制系統所執行的操作。控制單元160與車輛排氣裝置120聯接，具體地與聯接壓力傳感器PRS和溫度傳感器TES聯接。如將在以下本發明的說明中更加詳細地說明的，控制單元160處理從傳感器I3RSJES接收的信息，並基於所述處理確定何時應開啟加熱裝置127以有效地幫助觸發過濾器再生處理，並由此驅動供給塊135以激活電熱塞GLP。在圖3中，以功能塊的形式示意性地示出控制單元160的示例性結構。若干功能單元平行地連接到數據通信總線305。具體地，處理單元310控制控制單元160的操作，所述處理單元通常包括微處理器或微控制器或任何其它適當的數據處理單元；處理單元310 直接採用諸如易失寄存器的工作存儲器315來執行程序並臨時存儲數據，並且只讀存儲器 (ROM) 320存儲用於控制單元160引導的基本程序以及在控制單元160關閉時保存的其它相關數據。控制單元160通過相應的電路接口 325、330聯接壓力傳感器PRS和溫度傳感器 TES，所述相應的電路接口包括調整電路(例如，取樣與保持電路、A/D轉換器、放大器、緩衝器等)，所述調整電路適於處理由傳感器raS、TES所產生的信號以使這些信號可由處理單元310解釋。如將在以下本發明的說明中說明的，使用特定的算法和執行操作(例如，計算某一物理量的均值)，處理單元310處理從傳感器PRS、TES接收的數據，並由此驅動供給塊 135以通過供給驅動電路335激活電熱塞GLP。應當指出，依據本發明的特定實施方式，在某些特定類型的控制單元中可以沒有圖3中所示的某些部件，並且/或者可以設置額外的單元。根據本發明的實施例，利用可從壓力傳感器PRS和溫度傳感器TES所監測的物理量(壓力、溫度)推導出的信息參數，以更加有效的方式控制過濾器再生處理(並且，具體地，控制電熱塞GLP激活的時刻)。可從壓力傳感器PRS所監測的壓力獲得非常有用的信息參數。具體地，可從壓力傳感器PRS所監測的物理量獲得的第一有用的參數是在車輛使用期間已經積聚在DPF 125 中的PM的載荷。一般而言，由於氣體流動通道FLCH的阻隔，PM載荷越高，廢氣流FLin在通過DPF 125時所產生的反壓力越高。此外，應該注意，DPF 125中的PM載荷越高，再生期間過濾器內可用於燃燒的可燃物質越多。因而，也可以通過高加載的DPF 125提高再生處理的效率。如在以上內容中公開的，一種量化積聚在DPF 125中的PM載荷的有效方式被用來計算由壓力傳感器PRS感測到的反壓力的平均值，以下稱為PRm ；在由壓力傳感器PRS感測到的壓力值的NS個樣本上計算平均壓力值。為此目的，控制單元160的接口 325可以以諸如每十秒鐘的特定的取樣率對由壓力傳感器PRS所監測的值取樣，將取樣的值存儲在工作存儲器315中，以便根據工作存儲器315的存儲能力產生包括NS個樣本的壓力值的記錄； 例如，壓力值記錄中的樣本的數量NS可以是200。繼而通過處理單元310使用取樣記錄中的壓力值來計算平均反壓力PRm。基於由壓力傳感器PRS所感測到的壓力值，也能夠得到廢氣流量的指標。廢氣的流量(具體地，DPF 125的輸入處的流FLin的流量)取決於發動機105的載荷及其每分鐘轉數(RPM)，所述發動機的載荷及其每分鐘轉數則取決於車輛100的當前的駕駛條件。流 FLin的流量對PM的燃燒的觸發以及再生處理的觸發具有負面影響，這是由於流FLin的流量越高，從DPF 125去除的熱量越多。可以基於由流FLin所產生的反壓力的瞬時值PRi監測流FLin的流量，該瞬時值直接取決於所述流FLin的流量。壓力的瞬時值PRi存儲在控制單元160的工作存儲器315中，並且隨著通過接口 325從壓力傳感器PRS接收新的樣本值而持續地更新。另一個有用的參數是DPF溫度。DPF 125的溫度取決於廢氣的溫度、廢氣的流量和 DPF自身的熱慣性。若干實驗驗證的結果表明，即使在存在有加熱DPF 125的局部部分的電熱塞GLP的情況下，申請人也觀察到，DPF 125的剩餘部分需要處於至少高於下閾值溫度 T1OW(150°C的量級)的溫度下，否則將不能以充分的方式觸發再生處理(即，PM的燃燒)。 具體地，如果DPF 125處於低於Tlow的溫度下，即使電熱塞GLP成功地觸發在電熱塞GLP 附近積聚的PM的燃燒，甚至在燃料中存在有添加劑的情況下，PM的燃燒也將不朝向DPF125 的其餘部分擴散。DPF相對於下閾值溫度Tlow的溫度越高，PM的燃燒擴散到整個DPF 125 的可能性越大。由於SiC製成的DPF具有較高的熱慣性，所以用於獲得穩定的DPF溫度測量的較好的方式包括監測DPF自身所輸出的流FLout的溫度(以下，稱為Tfl)。這樣，監測到的溫度Tfl基本上與任何外部因素所引入的任何不期望的迅速波動無關(與快速地變化的流Flin的溫度不同)；換言之，由於DPF125的熱慣性，控制單元160不必執行任何求平均操作，在工作存儲器315中存儲並且持續地更新與溫度傳感器TES聯接的接口 330所提供的溫度值Tfl的樣本即已足夠。如後面更好地說明，根據本發明的實施例，在考慮先前引入的三個參數中的至少兩個參數的值(具體地為平均壓力PRm和瞬時壓力I3Ri)的情況下，以有效的方式控制DPF 125的再生處理。如將在以下本發明的說明中說明的，根據本發明的實施例，使加熱裝置 127的激活(即，電熱塞GLP的激活)以以下事實為條件參數PRm和PRi的值超過預定閾值，並且/或者落入相應的範圍內；此外，為了進一步提高再生處理的效率，可以使加熱裝置127的激活以以下事實為條件瞬時溫度Tfl的值也落入相應的範圍內。更具體地，圖4A繪製出說明通過車輛100上的根據本發明的實施例的過濾器再生控制系統(並且具體地，通過控制單元160)所執行的主要操作的流程圖400。如在以下內容中說明，根據本發明的實施例，設想兩種不同類型的過濾器再生處理，具體地為自動過濾器再生處理，在車輛100的運轉期間完全通過過濾器再生控制系統來控制；和緊急再生處理，在自動過濾器再生處理未給出滿意結果時藉助駕駛員或服務中心的技術員的主動幹預來執行。首先，控制單元160例如根據從車輛100的發動機105的交流發電機(附圖中未示出)得到的信號來檢查車輛100是否在行駛(框40 。或者，控制單元160可以通過檢測發動機105在起動時所產生的廢氣流Flin存在與否來判斷發動機105是否起動；可以通過監測瞬時壓力PRi來實現這一點。在判斷發動機105起動了(框405，離開分支「是」)之後，控制單元160基於平均壓力PRm和瞬時壓力PRi的值執行第一控制(「壓力報警控制」)。具體地，執行該控制以判定DPF 125的PM載荷的情況是否嚴重到(從PM阻塞的角度)需要手動緊急再生處理。具體地，壓力報警控制(框410)提供基於平均壓力PRm和瞬時壓力PRi 二者的結合控制。如果瞬時壓力PRi的值在由最小報警瞬時壓力LAPRi (下閾值)和最大報警瞬時壓力HAPRi (上閾值)所限定的範圍內保持了預定的報警時間間隔Δ tall，並且同時平均壓力PRm的值落在由最小報警平均壓力LAPRm(下閾值)和最大報警平均壓力HAPRm(上閾值)所限定的範圍內，則控制單元160判斷DPF 125被PM過度地加載，並且DPF 125需要 (手動)緊急再生處理。最大報警瞬時壓力HAPRi和最大報警平均壓力HAPRm 二者可以設定為壓力傳感器PRS可以感測到的最大壓力值(滿刻度值)。由於如前所述，平均壓力PRm 與積聚在DPF 125中的PM的載荷直接相關，因而最小報警平均壓力LAPRm有利地設定為與積聚在DPF 125中的PM的高載荷相對應的值，但是足夠低以便不完全危及車輛100的操作 (即，確保DPF 125沒有被PM加載成使得發動機105不能有效地運轉)。由於瞬時壓力I3Ri 也與PM的載荷相關(廢氣流FLin在通過DPF 125時所產生的反壓力取決於積聚在DPF 125 中的PM)，因而最小報警瞬時壓力LAPRi也有利地設定為與積聚在DPF 125中的PM的較高載荷相對應的值；這樣，在判定必須執行緊急再生之前進行雙重檢查。如果滿足了先前的條件(離開框410的分支「是」)，過濾器再生控制系統用信號通知報警狀態；例如，控制單元160通過儀錶板上的對應的信號燈(附圖中未示出)將報警狀態通知給車輛駕駛員。車輛駕駛員通過採用對於執行緊急再生處理所必需的步驟(框 415)來對信號指示的報警狀態作出反應。緊急再生處理例如可以使車輛駕駛員能夠以較高的速度駕駛車輛100大約10分鐘(與交通條件和速度限制約束相適應)。這樣，DPF 125的溫度達到有利於其中包含的PM的燃燒的溫度。此時，阻止車輛的行進，並且發動機105設定成空轉狀態。然後，駕駛員例如藉助連接到控制單元160的車輛100的駕駛室上的適當的開關(附圖中未示出)手動地控制加熱裝置127的激活。控制單元160繼而通過供給驅動電路335驅動供給塊135，以便開啟加熱裝置127的電熱塞 GLP。在可能取決於電熱塞類型的一段時間(例如，20秒)之後，與DPF 125的輸入基部BI 接觸的加熱元件HE的溫度達到大約900°C的基本穩定的溫度。從而，在加熱元件附近積聚在DPF 125中的PM達到自燃的燃點(例如，在存在有燃料添加劑的情況下為350°C)。由於DPF 125先前已經通過將車輛100高速驅動了大約10分鐘而達到充分高的高溫，所以PM 的燃燒擴散到整個DPF過濾器125。在一段預定時間(例如，30分鐘)之後(該預定時間足以允許平均壓力PRm在激活電熱塞GLP之後適應DPF 125的新狀況)，控制單元160檢查緊急再生是否已經成功(框 420)。具體地，控制單元160檢驗緊急再生之後的平均壓力PRm的值是否仍然落入由最小報警平均壓力LAPRm和最大報警平均壓力HAPRm所限定的範圍內。在肯定的情況下(離開框420的分支「是」)，控制單元160判定緊急再生不成功，這是由於平均壓力PRm的值仍然太高(這意味著包含在DPF 125中的PM仍然太多)；然後， 控制單元160將再生故障計數Nreg遞增(框42 (所述再生故障計數Nreg用於對不成功的緊急再生的數量計數)，並且檢查所述計數是否已經達到最大再生故障數量MAXNreg (框 430)。在肯定的情況下(離開框430的分支「是」)，需要在維護服務中心處從車輛100拆卸DPF 125以替換或修理(框435)，這是由於執行其它的緊急再生將是無效的。與此相反， 如果再生故障計數Nreg仍然低於最大再生故障數量MAXNreg(離開框430的分支「否」)， 則操作流程返回到框405以再次執行壓力報警控制。如果相反，判斷緊急再生之後的平均壓力PRm的值小於最小報警平均壓力(離開框420的分支「否」)，則控制單元160判定緊急再生已經成功；實際上，平均壓力PRm的值小於最小報警平均壓力LAPRm這一事實意味著包含在DPF 125中的PM已經燃燒到充分的程度。在後一種情況下，再生故障計數Nreg重置為零(框440)，並且緊急再生程序終止(操作流程返回到框405)。在車輛100的正常運轉期間，即，當DPF 125沒有被PM堵塞成使得過濾器再生控制系統處於報警狀態中時，控制單元160管理用於確定什麼時候激活加熱裝置127(即，電熱塞GLP)的控制操作，以便觸發有效的再生處理。具體地，控制單元160監測平均壓力PRm和瞬時壓力PRi 二者的當前值，檢查所述值是否都處於相應的值範圍內(框445)，並且繼而基於所述檢查的結果激活或不激活電熱塞 GLP。具體地，如果-瞬時壓力PRi的值高於最小瞬時壓力LPRi(下閾值)；以及-平均壓力PRm的值高於最小平均壓力LPRm(下閾值)，則控制單元160判定可以激活電熱塞GLP以用於嘗試再生(離開框445的分支「是」)，否則不激活電熱塞(離開框 445的分支「否」，返回到框405)。優選地，根據本發明的又一個實施例，也對瞬時溫度Tfl執行可選擇的檢查。具體地，在所述實施例中，當滿足以上提及的關於瞬時壓力PRi和平均壓力PRm的條件時，並且同時如果瞬時溫度Tfl的值在由最小瞬時溫度LT(下閾值)和最大瞬時壓力HT(上閾值) 所限定的間隔內保持了預定的時間間隔Δ t (T)，則激活電熱塞GLP。當滿足以上條件時，如果在那時激活電熱塞GLP JUDPF 125的狀況很可能達到確保適當的、有效的再生處理激活的程度。具體地，為了處於較好的狀況以進行有效的再生處理(該較好的狀況同時還確保沒有不必要地激活電熱塞GLP和浪費電池電能)，平均壓力 PRm應當高於最小值(LPRm)，這是由於太低的平均壓力PRm指示仍然不必使DPF 125再生和/或DPF 125中的PM的量仍然不足以保證有效的PM燃燒。對瞬時壓力PRi進行檢查， 以便獲得在將激活電熱塞GLP的時刻發動機RPM可能是高還是低的指示；此外，瞬時壓力 PRi給出關於DPF 125的過載狀況的有用確認。瞬時壓力PRi的值與DPF125的輸入處的廢氣流Flin相關。由於流Flin的流量越高，從DPF 125排除熱量的速率越高，所以應當在流 Flin儘可能小時激活電熱塞GLP。然而，基於實驗嘗試，申請人發現，尤其是在城市的駕駛條件下，即，在最需要由電熱塞激活所協助的過濾器再生的狀況中，在與由發動機RPM的突然增加所產生的較高的流Flin相對應的較高的瞬時壓力PRi峰值之後，瞬時壓力PRi (並且相對應地，流Flin)降低(這是因為發動機RPM降低)。因而，每次檢測到較高的瞬時壓力PRi峰值，即，當瞬時壓力PRi的值已經超過最小瞬時壓力LPRi時，很有可能的是在電熱塞GLP開啟時的時間間隔期間廢氣流Flin將隨後減小，該狀況有利於PM的燃燒。可以對瞬時溫度Tfl執行可選擇的檢查，以判斷DPF 125的溫度是否高到足以允許PM的燃燒擴散到整個DPF 125 (Tfl > LT)，並且同時DPF 125的溫度是否低於最大值 (HT)，在該最大值(HT)以上就不必激活電熱塞GLP，這是由於PM會以自燃方式燃燒。假如控制單元160已經判斷這些條件適於激活加熱裝置127，則控制單元160驅動供給驅動電路335以將電熱塞GLP激活(框450) —段時間，所述一段時間稱為激活間隔 Ton0已經發現，在控制單元160中將激活間隔Ton的持續時間設定為充分地適應至少局部地開始PM燃燒的需要，會有利地允許瞬時壓力PRi從已經觸發電熱塞GLP的激活的、高於最小瞬時壓力LPRi的值降低至與較低的廢氣流Flin相對應的較低的值，這有利於PM的燃燒在DPF 125中擴散。更具體地，DPF 125中的PM的燃燒不是瞬時事件，這是由於PM的燃燒最初僅在 DPF 125的與電熱塞GLP接近的部分中發生；結果，PM的燃燒需要一段時間擴散到整個DPF 125。考慮到該因素，申請人觀察到，當不存在對PM的燃燒擴散到整個過濾器的顯著障礙時，燃燒擴散的「緩慢性」可以有利地用於以較大的概率保證在由發動機105所產生的廢氣流FLin充分低的時候執行再生處理。當滿足關於平均壓力PRm的條件，並且從而平均壓力PRm的值高於最小平均壓力 LPRm時，意味著應該進行DPF 125的再生，並且其中積聚的PM的載荷足以保證較好的PM燃燒。應當注意，平均壓力PRm的值以相當慢的速率增大，該值通過對控制單元160經壓力傳感器PRS所收集的NS個壓力值樣本取平均值來計算。與平均壓力PRm不同，瞬時壓力 PRi (並且從而，廢氣流Flin)可以依據發動機105的載荷及其每分鐘轉數(RPM)隨著時間迅速地變化，所述載荷及每分鐘轉數則取決於車輛100的當前的駕駛條件。因而，通過滿足關於平均壓力PRm的條件而判斷DPF 125需要再生之後，實際觸發電熱塞GLP激活的事件是滿足關於瞬時壓力PRi的條件。具體地，基本上只要瞬時壓力PRi —達到最小瞬時壓力 LPRi，控制單元160就驅動供給塊135以激活電熱塞GLP ；由於PM的燃燒不是瞬時的，而是需要一段時間擴散到整個DPF 125，所以電熱塞GLP在激活間隔Ton期間保持激活，使得瞬時壓力PRi有時間降低到與較低的廢氣流Flin相對應的顯著較低的值。如將在以下本發明的說明中更加詳細地說明，將最小瞬時壓力LPRi設定為充分高的值(統計上小概率的值)， 所述充分高的值為瞬時壓力PRi僅在由發動機RPM的突然增加所產生的峰值期間達到，並且考慮到每次檢測到較高的瞬時壓力PRi峰值時廢氣流Flin很可能隨後減小，因而能夠以較高的可能性保證成功執行再生處理。適當地設定激活間隔Ton的持續時間以充分地確保當廢氣流Flin已經達到較低的水平時仍然激活電熱塞GLP。因而，選擇在瞬時壓力PRi具有較高的值時激活電熱塞GLP這一方案粗看似乎不利於再生處理的結果，但實際上是有利的，這是因為瞬時壓力PRi達到與較低的廢氣流Flin相對應的較低的值所必要的激活時間 Ton的至少一部分可能與PM的燃燒在DPF 125的整個範圍內擴散所需要的時間相對應。此外，必須注意，激活時間Ton可以至少包括電熱塞GLP在激活之後達到充分高的溫度以觸發 PM的燃燒所花費的時間。返回圖4A中所示的流程圖400，控制單元160繼而檢查再生處理是否已經成功。具體地，在足以允許平均壓力PRm適應激活電熱塞GLP之後的DPF 125的新的條件的預定的一段時間(例如，30分鐘)之後，控制單元160檢驗再生之後的平均壓力PRm的值是否仍然高於最小平均壓力LPRm(框455)。如果再生之後的平均壓力PRm的值低於最小平均壓力LPRm(離開框455的分支 「否」)，控制單元160判定再生處理已經成功，而在相反的情況下，再生處理沒有成功(離開框455的分支「是」)。在兩種情況下，在再生處理之後，控制單元160再次檢查是否需要手動緊急再生處理(返回到框405，並且繼而進入框410)。然而，在控制單元160判定再生處理已經成功的情況下，再生故障計數Nreg重置為零(框460)。根據本發明的實施例，控制單元160可以基於在已經激活電熱塞之後由控制單元160所收集的信息執行其它的用於使最小平均壓力LPRm的值最優化的操作，以提高過濾器再生處理的效率。將在以下說明中提供所述操作的說明(具體地，參照圖6)。控制單元160可以通過執行固件的一系列指令來執行已參照圖4A說明的所有操作，所述固件存儲在控制單元160自身(例如，存儲在ROM 320)中並且通過處理單元310 執行。圖4B繪製出示出在車輛運轉期間瞬時壓力PRi隨著時間的示例性進展的圖表 465。具體地，圖表465的橫坐標指示時間，而縱坐標指示瞬時壓力PRi的值。瞬時壓力PRi 具有與發動機105的RPM隨動的振蕩趨勢，該瞬時壓力PRi的平均值隨著時間經過而增大 (由於DPF 125中的PM載荷的增加，導致平均壓力PRm恆定增大)。在瞬時壓力PRi中的較高的峰值(峰值如同圖4B中用附圖標記470所指示的峰值)之後廢氣流FLin顯著地減小。現在將參照圖4C，以便更加詳細地說明再生處理隨著時間的進展，以及根據本發明的實施例在電熱塞GLP的激活與瞬時壓力PRi之間發生的關係。具體地，圖4C繪製出第一圖表475和第二圖表480，該第一圖表示出在激活電熱塞GLP以及觸發DPF 125的再生處理期間瞬時壓力PRi隨著時間的示例性進展，該第二圖表示出在前述期間瞬時溫度Tfl隨著時間的示例性進展。例如，圖表475中所示的瞬時壓力PRi隨著時間的示例性進展可以對應於圖4B中所示的圖表465中所示的瞬時壓力PRi 隨著時間的示例性進展的一部分，尤其是對應於包含有峰值470的一部分。假定在與圖表475和480的開始相對應的時間處，平均壓力PRm高於最小平均壓力LPRm，這意味著DPF 125需要再生，並且其中積聚的PM的載荷足以保證較好的PM燃燒。 如上所述，在該條件下，觸發電熱塞GLP激活的事件是滿足與瞬時壓力PRi相關的條件。只要瞬時壓力PRi —達到最小瞬時壓力LPRi (時間t0)，控制單元160就驅動供給塊135以激活電熱塞GLP。如將在以下本發明的說明中說明，最小瞬時壓力LPRi通過控制單元160設定為充分高的值，所述充分高的值為瞬時壓力PRi僅在如同附圖標記470所指示的峰值的高峰值期間達到。在討論的示例中，瞬時壓力PRi等於峰值470上部(並且具體地簡而言之在峰值470的頂部之前的部分)附近的最小瞬時壓力LPRi。在時間t0處激活電熱塞GLP之後，電熱塞GLP的溫度開始升高，在隨後的時間tl 處達到基本穩定的溫度，所述時間tl取決於電熱塞類型。例如，典型的電熱塞GLP可以在大約20秒內達到大約900°C的穩定溫度。基於若干實驗驗證的結果，申請人觀察到，瞬時壓力PRi的高峰值通常具有非常短的持續時間，具體地比使電熱塞GLP在激活後達到穩定溫度所需要的時間短得多。例如， 在城市駕駛條件下，與由發動機RPM的突然增加所產生的較高的流Flin相對應的較高的瞬時壓力PRi峰值可以具有2秒至5秒的時間量級的持續時間。在討論的示例中，瞬時壓力 PRi在大約2秒內(時間t2)從與峰值470的頂部相對應的值降低到大約所述值的三分之一。這意味著，通過適當地設定最小瞬時壓力LPRi，在達到與較低的廢氣流Flin相對應的瞬時壓力PRi的局部極小值之前的幾秒鐘激活電熱塞GLP。換言之，當DPF 125處於有利於 PM燃燒的條件中時，藉助提出的方案，電熱塞GLP已經激活，並且有很高的概率再生處理可以正確地執行。DPF 125中的PM最初在DPF 125中位於電熱塞GLP附近的部分中開始局部地燃燒。與局部燃燒的開始相對應的時間(時間t3)取決於若干因素，例如，流Flin的實際溫度、PM的載荷、以及存在有添加到燃料中並殘留在廢氣中的添加劑。與局部燃燒的開始相對應的時間t3會在電熱塞GLP達到穩定溫度時的時間tl之前出現，但很可能在瞬時壓力 PRi達到局部極小值的時間t2之後出現。在討論的示例中，局部燃燒在等於時間t0之後的大約10秒至18秒的時間t3處開始。隨著時間的推移，PM的燃燒擴散，直到基本包含DPF 125的整個範圍為止(時間 t4)。而且，可以認為PM的燃燒已經基本擴散到整個DPF 125時的時間t4取決於若干因素， 例如，流Flin的實際溫度、PM的載荷、以及DPF 125自身的尺寸。在討論的示例中，所述時間t4在時間t0之後大約30秒至35秒時出現。可以用於判斷是否已經正確地觸發再生處理(S卩，在DPF 125的大部分中是否基本已經發生PM的燃燒)的較好的參數是由溫度傳感器TES所感測到的瞬時溫度Tfl，即， 由DPF 125輸出的流的溫度。由於DPF 125的熱慣性，瞬時溫度Tf 1僅在與局部燃燒的開始相對應的時間t3之後的不可忽略的一段時間才開始顯著地增大。在討論的示例中，瞬時溫度在PM的燃燒到達DPF 125的整個範圍時的時間t4之前幾秒開始增大。為了避免電池電能的任何不必要的浪費，一旦PM的燃燒已經充分地擴散到整個 DPF 125，則可以停用電熱塞GLP，這是由於此時PM的燃燒是自維持的，並且能夠在不需要電熱塞GLP提供額外的熱的情況下繼續進行。根據本發明的實施例，在與瞬時溫度Tfl的較高的增加速率相對應的時間t5處 (即，在示出瞬時溫度Tfl的曲線的斜率充分高時，所述斜率超過預定閾值斜率)通過控制單元160關閉電熱塞GLP。實際上，因為先前所述的原因，在此時間t5處，能夠以很高的概率判斷PM的燃燒已經充分地擴散到整個DPF 125，並且該燃燒能夠在不需要電熱塞GLP提供額外的熱的情況下繼續進行。在討論的示例中，電熱塞GLP關閉時的時間t5在PM的燃燒涉及DPF 125的整個範圍的時間之後的幾秒出現，並且尤其在時間t0之後的大約40秒出現。換言之，根據本發明的實施例，電熱塞GLP從接近於瞬時壓力PRi的峰值的頂部出現的時間to開始，在與瞬時溫度Tfl的較高的增加速率相對應的時間t5處終止，保持激活了激活間隔Ton。為了提高效率，根據本發明的實施例，過濾器再生系統使用對於特定的車輛100 及其駕駛條件最優化的閾值，基於瞬時壓力rai、平均壓力PRm和瞬時溫度Tfl的當前值而執行上述控制。
根據本發明的實施例，控制單元160用於判斷何時激活電熱塞GLP所使用的閾值是可調節的。優選地，控制單元160用於判斷何時激活電熱塞GLP所使用的閾值在車輛100 運轉期間自動地通過控制單元160自身確定，使這些閾值適應於該時刻的特定駕駛條件。尤其關於瞬時壓力，一種提高過濾器再生處理的效率的方式是基於車輛100條件 (尤其，基於駕駛條件)動態地調節最小瞬時壓力LPRi的值。在車輛100的運轉期間，控制單元160動態地設定最小瞬時壓力LPRi，如在圖5A 的示意性流程圖500中說明。車輛100的發動機105 —起動，控制單元160就開始收集瞬時壓力PRi的樣本(框 510)。隨著控制單元160收集PRi的樣本，包括PNS (例如，200)個樣本在內的壓力樣本記錄被逐漸地填充以產生瞬時壓力PRi的統計分布。在圖5B中以附圖標記DP(i)示出這種分布的示例，其中，橫坐標指示可以在車輛100的運轉期間取樣的瞬時壓力PRi的可能值， 縱坐標指示各壓力值的樣本的頻率。控制單元160使用可從與實際的壓力樣本記錄相對應的分布DP (i)獲得的信息設定最小瞬時壓力LPRi (框520)。更具體地，控制單元將最小瞬時壓力LPRi設定為與分布 DP (i)的較高的百分位數(例如，第90百分位數，並且優選地第95百分位數)相對應的小概率的高值，以便選擇與高峰值相對應的壓力。或者，首先，控制單元160可以從壓力樣本記錄的PNS個樣本中選擇那些與高於平均壓力PRm的瞬時壓力PRi相對應的樣本，用於產生相對應的另一個瞬時壓力PRi的統計分布，然後，控制單元160將最小瞬時壓力LPRi的值設定為與另一個統計分布的所述較高的百分位數相對應的壓力值。然後，用新的、輸入的PRi樣本更新壓力樣本記錄(框530)，並且反覆重複該過程 (返回到框510)。具體地，控制單元160用多個(可能一個)新的PRi樣本更新樣本記錄， 從樣本記錄去除對應數量的最舊的PRi樣本，並且基於通過新的樣本記錄所獲得的分布來重新計算最小瞬時壓力LPRi。為了進一步提高所提出的過濾器再生系統的效率，可以考慮這樣的可能性在操作中，控制單元160改變用於設定最小瞬時壓力LPRi的分布DP(i)的百分位數的值，從而更好地符合車輛100的期望駕駛條件。根據本發明的實施例，也可以通過控制單元160基於車輛100的操作條件(並且尤其基於DPF 125的條件)以自動的方式動態地確定最小平均壓力LPRm的值。參照圖6中所示的流程圖600，流程圖600中所示的操作在車輛100運轉期間執行，並且與圖4A的流程圖400所示的控制單元160的操作集成。因此，與圖4A中所示的框相對應的框用相同的附圖標記指示，並且為了簡化而省略了它們的解釋。控制單元160例如在ROM 320中存儲用於最小平均壓力的預設值(框605)。具體地，最小平均壓力LPRm可以轉而最初設定為與較高的值相對應的預設最小平均壓力 DLPRm,以避免在車輛100運轉開始時，甚至在積聚在DPF 125中的PM較低的情況下也不必要地激活電熱塞GLP(實際上，平均壓力PRm的值直接與DPF 125的PM阻塞相關)。此時，控制單元160執行先前參照圖4A所述的正常操作以用於判定是否激活電熱塞GLP (框445，450)，並且繼而在預定的一段時間之後，通過檢驗再生之後的平均壓力PRm 的值是否仍然高於最小平均壓力LPRm來檢查再生控制是否已經成功(框455)。假如平均壓力PRm的值仍然高於最小平均壓力LPRm(離開框455的分支「是」)，則意味著再生處理還沒有成功，控制單元160將例如存儲在工作存儲器315中的再生失敗計數NRf遞增(框610)。此時，控制單元160檢查所述再生失敗計數NRf的值是否已經達到預設的再生失敗閾值TNRf (框620)。如果結果是再生失敗計數NRf低於再生失敗閾值 TNRf (離開框620的分支「否」)，則不執行關於最小平均壓力LPRm的其它額外的操作，並且控制單元160的操作流程返回到框445。如果另外再生失敗計數NRf達到再生失敗閾值 TNRf的值(離開框620的分支「是」)，則意味著TNRf次電熱塞GLP的連續激活沒有成功。 在該情況下，增大最小平均壓力LPRm(例如，增大預定的量，直到例如與預設最小平均壓力 DLPRm相對應的預定的最大值為止)，以便使隨後的電熱塞GLP的激活適應於較高的平均壓力PRm(框625)。這意味著相對於先前的情況更有助於再生處理，這是由於將在較高的待燃燒的PM的載荷下發生電熱塞的激活。在使最小平均壓力LPRm增大之後，再生失敗計數 NRf重置為零，並且控制單元160的操作流程返回到框445。假如相反，在電熱塞GLP激活之後，平均壓力PRm的值已經落到最小平均壓力LPRm 以下(離開框455的分支「否」)，則意味著再生處理已經成功，控制單元160將例如存儲在工作存儲器315中的再生成功計數NRs遞增(框630)。然後，控制單元160檢查所述再生成功計數NRs的值是否已經達到預設的再生成功閾值TNRs(框635)。如果再生成功計數 NRs低於再生成功閾值TNRs(離開框635的分支「否」)，則不執行關於最小平均壓力LPRm 的其它額外的操作，並且控制單元160的操作流程返回到框445。如果相反，再生成功計數 NRs已經達到再生成功閾值TNRs的值(離開框635的分支「是」)，則意味著TNRs次電熱塞 GLP的連續激活都是成功的。在該情況下，減小最小平均壓力LPRm(例如，減小預定的量，並且降低到預定的最小值)，以便使隨後的電熱塞GLP的激活適應於較低的平均壓力PRm(框 640)。這意味著將在較低的待燃燒的PM的載荷下發生隨後的電熱塞的激活，這是由於很可能已經在過度的PM載荷下執行先前的電熱塞GLP的激活。在減小最小平均壓力LPRm之後， 再生成功計數NRs重置為零，並且控制單元160的操作流程返回到框445。根據本發明的又一個實施例，用於動態地確定最小平均壓力LPRm的程序可以通過調整最小平均壓力LPRm的增量/減量的程度以適應於在電熱塞GLP激活之後的平均壓力PRm的變化來進一步改進。具體地，基於在電熱塞GLP激活之後的平均壓力PRm的變化的程度，能夠量化再生處理已經成功/不成功的程度。例如，如果電熱塞GLP的激活結果僅使平均壓力PRm減小了一點，則意味著所述激活僅觸發了包含在DPF 125中的PM的一小部分的燃燒。如果相反，電熱塞GLP的激活結果使平均壓力PRm較大地減小，則意味著所述激活已經觸發包含在DPF 125中的PM的較大部分的燃燒。基於這些考慮因素，代替如先前參照圖6所述的最小平均壓力LPRm增加/減小固定的量，增量/減量可以是平均壓力PRm的變化的函數。例如，控制單元160可以通過從電熱塞GLP激活之前的平均壓力PRm的值減去電熱塞GLP激活之後的平均壓力PRm的值來計算平均壓力PRm的變化，並且繼而使用所述值來權衡預設的增量和減量。根據本發明的實施例，最小瞬時溫度LT和最大瞬時溫度HT以及其它的為平均壓力和瞬時壓力所設定的閾值可從預備的實驗結果開始確定，所述預備的實驗結果通過在例如對應於其上要安裝該系統的車輛100的試驗車輛上在場地上執行的試驗活動而獲得。圖7A示出通過示例性試驗活動而獲得的實驗結果。通過在兩種有區別的運轉條件下監測試驗車輛而收集DPF 125的瞬時溫度Tfl的樣本，所述兩種有區別的運轉條件為「城市」條件，該條件不利於自然的PM燃燒，其中試驗車輛基本上以較低的速度在頻繁停車的情況下在城市場所中駕駛；和「高速公路」條件，該條件有利於PM燃燒，其中試驗車輛基本上以較高的速度在較少停車的情況下持續地駕駛。圖7A示出這樣的圖表700，在所述圖表700中橫坐標指示DPF的瞬時溫度TflJA 坐標指示在試驗活動期間所得到的樣本的頻率。在圖7A中用附圖標記710指示的、與城市條件相對應的樣本統計分布以較低的溫度值(例如，120°C)為中心，而在圖7A中用附圖標記720指示的、與高速公路條件相對應的樣本統計分布以較高的溫度值(例如，370°C )為中心。這是合理的結果，這是由於在城市條件中車輛100受到較低的應力，並且發動機105 基本上在較低的RPM下工作，而在高速公路條件中發動機在較高的RPM下工作。為了獲得對溫度閾值有用的值，即，最小瞬時溫度LT和最大瞬時溫度HT，統計分布710和720與兩個溫度閾值相比較，即以下兩個溫度閾值與DPF 125的最小溫度相對應的下溫度閾值ALT(例如，150°C )，一旦PM燃燒通過電熱塞GLP觸發，則所述下溫度閾值ALT 允許PM燃燒擴散到整個DPF 125 ；和與下述溫度相對應的上溫度閾值AHT (例如，350°C )， 在所述溫度以上PM以自燃方式燃燒且電熱塞GLP的激活對於觸發PM燃燒不再是必要的。將下溫度閾值ALT和上溫度閾值AHT這兩個值與分布710和720比較，能夠推斷出，下溫度閾值ALT與分布710的較高的百分位數(例如，高於第70百分位數，優選地等於大約第95百分位數)相對應，而上溫度閾值AHT與分布720的較低的百分位數(例如，低於第45百分位數，優選地等於大約第30百分位數)相對應。在實際的情況中(例如在控制單元160的操作期間)，所述溫度值樣本的統計分布一般將不同於分布710和分布720，例如這是因為在到達高速公路之前，車輛100首先在與對應於城市條件的條件相類似的場所(用分布720表示)中行進。在圖7A中用附圖標記 730指示更加接近於真實的統計分布的示例。可以觀察到，分布730是較不規則的，更多的是在從對應於分布710的溫度值到對應於分布720的溫度值的更寬的溫度值範圍中展開。基於統計計算，能夠分別使用與分布710、分布720相對應的溫度閾值ALT、AHT藉助好的近似來推導出與最小瞬時溫度LT和最大瞬時溫度HT相對應的分布730的百分位數。例如，從與分布710的第95百分位數相對應的下溫度閾值ALT以及從與分布720的第 45百分位數相對應的上溫度閾值HLT開始，好的近似可以給出與分布730的第30百分位數相對應的最小瞬時溫度LT和與分布730的第70百分位數相對應的最大瞬時溫度HT的結果。然而，申請人觀察到，即使低於但較接近於PM以自燃方式燃燒時的溫度的分布 720的溫度(例如，350°C)有利於PM燃燒，並且從而原則上有利於激活電熱塞GLP，所述溫度的範圍仍對應於電熱塞GLP的激活不能獲得大優勢的條件。具體地，低於但較接近於PM 以自燃方式燃燒時的溫度的分布720的溫度可以與其中發動機105在較高的RPM下工作的條件相對應，該條件繼而與其中流Flin的流量較高的條件相對應。如在本說明書中已經提及，較高的流量Flin消極地影響PM燃燒的觸發和再生處理的觸發，這是由於流Flin的流量越高，從DPF 125排除的熱量越多。在這點上，應該注意，在車輛基本上以較高的速度持續地駕駛的那些條件中，例如當車輛在高速公路環境中駕駛時，發動機RPM可以在較長的一段時間保持較高。與城市駕駛條件中不同，在所述城市駕駛條件中在較高的瞬時壓力PRi峰值之後，瞬時壓力PRi (並且相對應地，流Flin的流量)由於發動機RPM降低而可能降低，在例如高速公路駕駛條件中，瞬時壓力PRi (並且相對應地，流Flin的流量)會在較長的一段時間不降低到較低的值。因而，在高速公路駕駛條件中，如果只要瞬時壓力PRi超過最小瞬時壓力LPRi時就激活電熱塞GLP，則會不正確地觸發PM的燃燒，這是由於很可能在電熱塞GLP開啟時的時間間隔期間廢氣流Flin不會隨後減小。因此，根據本發明的實施例，當廢氣的溫度低於但較接近於PM以自燃方式燃燒時的溫度時，不激活電熱塞GLP會是有用的，這是因為這樣的溫度值會與其中發動機在較高的RPM下工作的條件相對應，所述較高的RPM則與其中流Flin的流量較高的條件相對應。結果，根據本發明的實施例，可以使用分布720的較低的百分位數(例如，第30百分位數或更低的百分位數)計算最大瞬時溫度HT。因而，即使以此方式「拋棄」了原則上有利於PM燃燒(在溫度的觀點下)的溫度的範圍，並且在較低的溫度下執行電熱塞GLP的激活，也確保在更便利的條件下在流量Flin不太高的情況下激活電熱塞GLP。根據本發明的實施例，然後由控制單元160使用從試驗活動得到的結果基於車輛 100的駕駛條件動態地調節最小瞬時溫度LT和最大瞬時溫度HT。現在參照圖5B中所繪製出的流程圖740以及圖7C中所示的圖表745，圖5B示出由控制單元160執行的操作，在所述圖表745中橫坐標指示可以在車輛100的運轉期間取樣的DPF 125的瞬時溫度Tfl的示例性值，並且縱坐標指示各瞬時溫度值的樣本的頻率。控制單元160例如在ROM 320中將下溫度閾值ALT和上溫度閾值HLT這兩個值存儲為配置參數，假如使用在實際的車輛行駛期間所得到的樣本所計算的溫度閾值是不合適的，則所述下溫度閾值ALT和上溫度閾值HLT將用作預設溫度閾值，如在以下內容中將說明 (框 750)。當車輛100的發動機105起動時，控制單元160開始收集瞬時溫度Tfl的樣本(框 755)。隨著控制單元160收集瞬時溫度Tfl的樣本，包括TNS(例如，200)個樣本在內的溫度樣本記錄被逐漸地填充以產生瞬時溫度Tfl的第一分布，所述第一分布在圖7C中以附圖標記D(i)指示。如可以在圖7C中觀察到，分布D(i)與分布710類似，所述分布710與在預先的試驗活動下得到的城市條件相對應(圖7A)。原因在於，在任何行駛開始時，車輛100 都處於類似於由分布710所表示的條件中(在行駛開始時，車輛100都在冷的發動機105 下起動，並且很可能在城市場所中或者至少在較長的時間段不允許達到較高的速度的場所中行進)。然後，控制單元160使用根據實驗結果計算出且存儲在存儲器320中作為配置參數的一部分的百分位數，並且將所述百分位數應用到分布D (i)，來計算試驗性最小瞬時溫度tLT和試驗性最大瞬時溫度tHT。參照討論的示例，採用分布D(i)的第30百分位數計算試驗性最小瞬時溫度tLT，而採用分布D (i)的第70百分位數計算試驗性最大瞬時溫度 tHT (框760)。所述試驗性值在圖5C的圖表745中用附圖標記tLT(i)和tHT⑴指示。此時，控制單元160將最小瞬時溫度LT設定為試驗性最小瞬時溫度tLT和下溫度閾值ALT中的最大值，而最大瞬時溫度HT設定成等於試驗性最大瞬時溫度tHT和上溫度閾值AHT中的最小值(框765)。這樣，確保拋棄低於下溫度閾值ALT的試驗性最小瞬時溫度tLT，這是由於其對應於比足以允許PM的燃燒一旦被電熱塞GLP觸發就擴散到整個DPF 125的最小溫度(例如，150°C)低的溫度Tfl ；類似地，確保拋棄高於上溫度閾值AHT的試驗性最大瞬時溫度tHT，這是由於其對應於比激活PM燃燒所需的激活電熱塞GLP的最大溫度(例如，350°C )更高的溫度Tfl，超過所述最大溫度PM以自燃方式燃燒。因而，拋棄通過示例性分布D (i)所獲得的低於下溫度閾值ALT的試驗性最小瞬時溫度tLT (i)，而保持低於上溫度閾值AHT的試驗性最大瞬時溫度tHT (i)。優選地，如果試驗性最小瞬時溫度tLT (i)和試驗性最大瞬時溫度tHT (i) 二者都低於下溫度閾值ALT，則控制單元160可以將最小瞬時溫度LT設定為下溫度閾值ALT，並且將最大瞬時溫度HT設定為上溫度閾值AHT。或者，假如試驗性最小瞬時溫度tLT (i)和試驗性最大瞬時溫度tHT(i) 二者都低於下溫度閾值ALT，則控制單元160可以維持在先前的步驟中所計算出的最小瞬時溫度LT和最大瞬時溫度HT。然後，隨著車輛繼續行進，溫度樣本記錄用新的Tfl樣本更新(框770)，並且反覆重複該過程(返回到框560)。具體地，控制單元160用多個(可能一個)新的Tfl樣本更新樣本記錄，從樣本記錄去除對應數量的最舊的Tfl樣本，並且使用之前所用的同樣的百分位數，但是將其應用到新的分布(在圖7C中用附圖標記D(i+1)指示)，來重新計算試驗性最小瞬時溫度tLT和試驗性最大瞬時溫度tHT。在圖7C的示例中，新的分布D (i+Ι)是較寬的，例如因為發動機105正在較高的溫度下工作，並且車輛100正以較高的速度行進。仍然參照圖7C的示例性分布D(i+1)，在附圖5C中用附圖標記tLT(i+l)指示的新的試驗性最小瞬時溫度已經超過下溫度閾值ALT， 而在附圖7C中用附圖標記tHT(i+l)指示的新的試驗性最大瞬時溫度現在高於上溫度閾值 HLT0因而，最小瞬時溫度LT將設定成等於值tLT (i+Ι)，而最大瞬時溫度HT現在將等於上溫度閾值AHT。優選地，如果試驗性最小瞬時溫度tLT (i+Ι)和試驗性最大瞬時溫度tHT (i+Ι) 二者都高於上溫度閾值AHT，則控制單元160可以將最小瞬時溫度LT設定到下溫度閾值ALT， 並且將最大瞬時溫度HT設定到上溫度閾值AHT。或者，假如試驗性最小瞬時溫度tLT (i+1) 和試驗性最大瞬時溫度tHT (i+1) 二者都高於上溫度閾值AHT，則控制單元160可以維持在前一步驟中所計算出的最小瞬時溫度LT和最大瞬時溫度HT。 控制單元160執行已參照圖7B和7C說明的所有操作以及參照圖4A說明的操作。因而，根據本發明的實施例，代替具有固定的溫度閾值以用於判斷DPF 125的瞬時溫度Tfl是否處於激活電熱塞GLP的有利水平，有利地通過控制單元160動態地確定所述閾值，以便符合車輛100的實際駕駛條件。根據本發明的另一個實施例，控制單元160可以使用例如在試驗活動期間所確定且存儲在存儲器320中作為配置參數的一部分的預定關係來設定最小瞬時溫度閾值LT和最大瞬時溫度閾值HT，所述預定關係基於瞬時溫度的樣本統計分布相對於下溫度閾值ALT 和上溫度閾值AHT所處的位置來確定最小瞬時溫度閾值LT和最大瞬時溫度閾值HT的值。 可以通過觀察哪一個溫度值對應於瞬時溫度的樣本統計分布的第一百分位數(該第一百分位數相對高於第50百分位數，例如為第70百分位數)來確定所述統計分布的位置。根據該實施例，控制單元160根據這樣的關係來設定最小瞬時溫度閾值LT和最大瞬時溫度閾值 HT的值使用所述第一百分位數來提供最小瞬時溫度閾值LT的值和最大瞬時溫度閾值HT 的值。例如，可以通過存儲在存儲器320中的關係表來實現該關係，在所述關係表中對於所述第一百分位數在包含有下溫度閾值ALT和上溫度閾值AHT的預定範圍中可能呈現的各值(或對於各範圍的值)都包括用於最小瞬時溫度閾值LT和最大瞬時溫度閾值HT的相對應的一對預定值。此外，代替具有固定的、預定的最小瞬時溫度閾值LT和最大瞬時溫度閾值 HT的值，該表可以對所述第一百分位數可能呈現出的某些值提供通過對瞬時溫度樣本的統計分布再次計算的另外的百分位數，以獲得最小瞬時溫度閾值LT和/或最大瞬時溫度閾值 HT。以下示出所述關係表的可能示例，其中第一百分位數是統計分布的第70，下溫度閾值 ALT等於150°C並且上溫度閾值AHT等於350°C
權利要求
1.一種用於當廢氣排放發動機(105)在處於變化的駕駛條件下的車輛(100)中運轉時引發與所述廢氣排放發動機相關聯的顆粒過濾器(12 的再生的方法，所述方法包括將加熱裝置開啟一時間段，所述加熱裝置在所述過濾器的氣體入口處與所述過濾器基本上精確接觸，其特徵在於，所述加熱裝置的所述開啟受以下條件控制 i)在所述過濾器的入口處的所述廢氣的平均壓力高於預定值； )在所述過濾器的入口處的所述廢氣的瞬時壓力是小概率的高值， 其中，所述加熱裝置保持開啟的時間段充分長，以使所述顆粒過濾器中的顆粒物質達到顆粒的引燃溫度並使所述瞬時壓力從所述小概率的高值降低到顯著較低的值；並且其中，通過對在所述過濾器的入口處感測到的多個壓力數據求平均來獲得所述平均壓力。
2.根據權利要求1所述的方法，還包括-感測O3RS)在所述顆粒過濾器的入口處的所述廢氣的壓力； -接收與所感測到的壓力相關的感測數據； -保持最近接收的數據的第一集合，以及-基於對所述第一集合中的數據的統計分析確定所述預定值和/或所述小概率的高值。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，通過獲得所述第一集合中的數據的統計分布來執行所述統計分析；並且-基於所述統計分布的預定百分位數確定所述小概率的高值。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，所述預定百分位數高於所述統計分布的第90百分位數。
5.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中，所述顯著較低的值低於或等於大約所述小概率的高值的三分之一。
6.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中，所述時間段充分長，以使所述顆粒過濾器中的顆粒物質的燃燒基本上擴散到整個所述顆粒過濾器。
7.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中，確定所述預定值的所述步驟包括-基於與過濾器再生已經發生之後的平均壓力相關的數據，判斷所述過濾器再生的結果；以及-基於所判斷的結果調節所述預定值，其中，判斷結果的所述步驟包括判斷所述過濾器再生之後的所述廢氣的平均壓力是否低於所述預定值。
8.根據權利要求7所述的方法，包括-基於相繼的過濾器再生的判斷結果，量化成功的再生的數量和不成功的再生的數量；以及-如果所述不成功的再生的數量已經達到第一預定極限，則將所述預定值增大第一量， 或者如果所述成功的再生的數量已經達到第二預定極限，則將所述預定值減小第二量。
9.根據權利要求8所述的方法，其中，所述第一量的值和所述第二量的值取決於所述過濾器再生之後的廢氣排放物平均壓力的值和所述預定值之間的差異。
10.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中，所述加熱裝置的開啟還受另一個條件控制，所述另一個條件為在所述過濾器的出口處的所述廢氣的瞬時溫度高於下瞬時溫度閾值並且低於上瞬時溫度閾值。
11.根據權利要求10所述的方法，還包括-感測(TEQ在所述顆粒過濾器的出口處的所述廢氣的溫度； -接收與所感測到的溫度相關的感測數據； -保持最近接收的與所感測到的溫度相關的數據的第二集合，以及 -基於所述第二集合中的數據的統計分析，確定所述下瞬時溫度閾值和所述上瞬時溫度閾值中的至少一個的值，其中-通過獲得所述第二集合中的數據的統計分布來執行所述統計分析。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，基於所述統計分布的至少一個預定百分位數執行確定所述下瞬時溫度閾值和所述上瞬時溫度閾值中的至少一個的值的所述步驟。
13.根據權利要求12所述的方法，還包括基於所述統計分布的第一預定百分位數設定所述下瞬時溫度閾值的值。
14.根據權利要求12或13所述的方法，還包括基於所述統計分布的第二預定百分位數設定所述上瞬時溫度閾值的值。
15.根據權利要求10至14中任一項所述的方法，其中-所述下瞬時溫度閾值的值不低於對於執行所述顆粒過濾器的再生所需要的最小溫度；並且-所述上瞬時溫度閾值的值不高於在不需要開啟所述加熱裝置的情況下自執行所述顆粒過濾器的再生時的最大溫度。
16.根據權利要求12所述的方法，其中，所述至少一個預定百分位數是單個預定百分位數，並且其中，確定所述下瞬時溫度閾值和所述上瞬時溫度閾值中的至少一個的所述值的步驟包括依據所述單個百分位數將所述下瞬時溫度閾值設定到第一值，並依據所述單個百分位數將所述上瞬時溫度閾值設定到第二值。
17.根據以上權利要求中任一項所述的方法，其中，當在所述顆粒過濾器的出口處的所述廢氣的瞬時溫度的增加速率超過預定的增加速率閾值時關閉所述加熱裝置。
18.一種用於引發與在處於變化的駕駛條件下的車輛中運轉的廢氣排放發動機相關聯的顆粒過濾器的再生的系統，所述系統包括-加熱裝置，所述加熱裝置在所述顆粒過濾器的氣體入口處與所述顆粒過濾器基本上精確接觸，以及-控制單元，所述控制單元適於將所述加熱裝置開啟一時間段，所述控制單元適於受以下條件控制來開啟所述加熱裝置i)在所述顆粒過濾器的氣體入口處的所述廢氣的平均壓力大於預定值；以及 )在所述顆粒過濾器的氣體入口處的所述廢氣的瞬時壓力是小概率的高值， 其中，所述時間段充分長，以使所述過濾器中的顆粒物質達到所述顆粒的引燃溫度並且使所述瞬時壓力從所述小概率的高值降低到顯著較低的值；並且其中，通過對在所述過濾器的入口處感測到的多個壓力數據求平均來獲得所述平均壓力。
19.根據權利要求18所述的系統，還包括壓力傳感器(PRS)，所述壓力傳感器用於感測在所述顆粒過濾器的入口處的所述廢氣的壓力，所述控制單元還適於 -從所述壓力傳感器接收與所感測到的壓力相關的感測數據； -保持最近接收的數據的第一集合，以及-基於對所述第一集合中的數據的統計分析確定所述預定值和/或所述小概率的高值。
20.根據權利要求19所述的系統，其中，通過獲得所述第一集合中的數據的統計分布來執行所述統計分析；並且-基於所述統計分布的預定百分位數確定所述小概率的高值。
21.根據權利要求20所述的系統，其中-所述預定百分位數至少高於所述統計分布的第90百分位數。
22.根據權利要求18至21中任一項所述的系統，其中，所述顯著較低的值低於或等於大約所述小概率的高值的三分之一。
23.根據權利要求18至22中任一項所述的系統，其中，所述時間段充分長，以使所述顆粒過濾器中的顆粒物質的燃燒基本上擴散到整個所述顆粒過濾器。
24.根據權利要求18至23中任一項所述的系統，其中，確定所述預定值的所述步驟包括-基於與過濾器再生已經發生之後的平均壓力相關的數據，判斷所述過濾器再生的結果；以及-基於所判斷的結果調節所述預定值，其中，判斷所述結果的所述步驟包括判斷所述過濾器再生之後的所述廢氣的平均壓力是否低於所述預定值。
25.根據權利要求M所述的系統，包括-基於相繼的過濾器再生的判斷結果，量化成功的再生的數量和不成功的再生的數量；以及-如果所述不成功的再生的數量已經達到第一預定極限，則將所述預定值增大了第一量，或者如果所述成功的再生的數量已經達到第二預定極限，則將所述預定值減小了第二量。
26.根據權利要求25所述的系統，其中，所述第一量的值和所述第二量的值取決於所述過濾器再生之後的廢氣排放物平均壓力的值和所述預定值之間的差異。
27.根據權利要求18至沈中任一項所述的系統，其中，所述加熱裝置的開啟還受另一個條件控制，所述另一個條件為在所述過濾器的出口處的所述廢氣的瞬時溫度高於下瞬時溫度閾值並且低於上瞬時溫度閾值。
28.根據權利要求27所述的系統，還包括溫度傳感器(TES)，所述溫度傳感器用於感測在所述顆粒過濾器的出口處的所述廢氣的溫度，所述控制單元還適於-從所述溫度傳感器接收與所感測到的溫度相關的感測數據； -保持最近接收的與所感測到的溫度相關的數據的第二集合，以及 -基於所述第二集合中的數據的統計分析，確定所述下瞬時溫度閾值和所述上瞬時溫度閾值中的至少一個的值，其中-通過獲得所述第二集合中的數據的統計分布來執行所述統計分析。
29.根據權利要求28所述的系統，其中，基於所述統計分布的至少一個預定百分位數執行確定所述下瞬時溫度閾值和所述上瞬時溫度閾值中的至少一個的值的所述步驟。
30.根據權利要求四所述的系統，其中，所述控制單元還適於基於所述統計分布的第一預定百分位數設定所述下瞬時溫度閾值的值。
31.根據權利要求四或30所述的方法，其中，所述控制單元還適於基於所述統計分布的第二預定百分位數設定所述上瞬時溫度閾值的值。
32.根據權利要求27至31中任一項所述的系統，其中-所述下瞬時溫度閾值的值不低於對於執行所述顆粒過濾器的再生所需要的最小溫度；並且-所述上瞬時溫度閾值的值不高於在不需要開啟所述加熱裝置的情況下自執行所述顆粒過濾器的再生時的最大溫度。
33.根據權利要求四所述的系統，其中，所述至少一個預定百分位數是單個預定百分位數，並且其中，確定所述下瞬時溫度閾值和所述上瞬時溫度閾值中的所述至少一個的值的所述步驟包括依據所述單個百分位數將所述下瞬時溫度閾值設定到第一值，並依據所述單個百分位數將所述上瞬時溫度閾值設定到第二值。
34.根據權利要求18至33中任一項所述的系統，其中，所述控制單元適於當在所述顆粒過濾器的出口處的所述廢氣的瞬時溫度的增加速率超過預定的增加速率閾值時關閉所述加熱裝置。
35.一種顆粒過濾器系統，包括-顆粒過濾器，所述顆粒過濾器與在處於變化的駕駛條件下的車輛中運轉的廢氣排放發動機相關聯，以引發所述顆粒過濾器的再生，-加熱裝置，所述加熱裝置在所述顆粒過濾器的氣體入口處與所述顆粒過濾器基本上精確接觸，以及-用於引發所述顆粒過濾器的再生的系統，所述系統包括-控制單元，所述控制單元適於將所述加熱裝置開啟一時間段，所述控制單元能夠受以下條件控制來開啟至少一個加熱裝置i)在所述顆粒過濾器的入口處的所述廢氣的平均壓力大於預定值；以及 )在所述顆粒過濾器的入口處的所述廢氣的瞬時壓力是小概率的高值， 其中，所述時間段充分長，以使所述過濾器中的顆粒物質達到所述顆粒的引燃溫度並且使所述瞬時壓力從所述小概率的高值降低到顯著較低的值；並且其中，通過對在所述過濾器的入口處感測到的多個壓力數據求平均來獲得所述平均壓力。
36.根據權利要求35所述的過濾器系統，其中，所述顆粒過濾器是具有蜂窩狀結構的 SiC過濾器。
37.根據權利要求35或36所述的過濾器系統，其中，所述加熱裝置包括直接接觸所述顆粒過濾器的電熱塞(GLP)。
38.一種車輛(100)，包括 -廢氣排放發動機，以及-顆粒過濾器系統，所述顆粒過濾器系統包括-顆粒過濾器，所述顆粒過濾器適於過濾在由所述發動機所排放的廢氣中存在的顆粒物質，-加熱裝置，所述加熱裝置在所述顆粒過濾器的氣體入口處與所述顆粒過濾器基本上精確接觸，以及-用於引發所述顆粒過濾器的再生的系統，所述系統包括-控制單元，所述控制單元適於將所述加熱裝置開啟一時間段，所述控制單元能夠受以下條件控制來開啟至少一個加熱裝置i)在所述顆粒過濾器的入口處的所述廢氣的平均壓力大於預定值；以及 )在所述顆粒過濾器的入口處的所述廢氣的瞬時壓力是小概率的高值， 其中，所述時間段充分長，以使所述過濾器中的顆粒物質達到所述顆粒的引燃溫度並且使所述瞬時壓力從所述小概率的高值降低到顯著較低的值。
全文摘要
一種用於當廢氣排放發動機(105)在處於變化的駕駛條件下的車輛(100)中運轉時引發與所述廢氣排放發動機相關聯的顆粒過濾器(125)的再生的方法。該方法包括將與所述過濾器在過濾器的氣體入口處基本上精確接觸的加熱裝置開啟一時間段。所述加熱裝置的所述開啟受以下條件控制i)在過濾器的入口處的廢氣的平均壓力高於預定值；ii)在過濾器的入口處的廢氣的瞬時壓力是小概率的高值。所述加熱裝置保持開啟的時間段充分長，以達到顆粒的引燃溫度並使瞬時溫度從所述小概率的高值降低到顯著較低的值。通過對在過濾器的入口處感測到的多個壓力數據求平均來獲得所述平均壓力。
文檔編號F01N9/00GK102165152SQ200980137539
公開日2011年8月24日 申請日期2009年4月10日 優先權日2008年8月8日
發明者D·費德利, G·阿里戈尼, M·阿科拉 申請人:倍耐力&C.Eco技術股份公司