[发明专利]发动机起/停操作期间的电加热式微粒过滤器再生

说明书

技术领域

本发明涉及发动机控制系统和方法，尤其涉及用于在发动机起/停操作期间再生电加热式微粒过滤器的控制系统和方法。

背景技术

在此提供的背景描述是为了大体上展示本发明的背景。目前指定的发明人的工作-就在背景技术部分描述的程度而言-以及不可另外地作为提交时的现有技术的说明书的多个方面，既不明示也不暗示为抵触本发明的现有技术。

发动机如柴油机和压燃式发动机可产生微粒物质(PM)，所述微粒物质通过PM过滤器从排气中过滤和收集。PM过滤器布置在发动机的排气系统中。PM过滤器降低了燃烧期间产生的PM的排放。随着时间的推移，PM过滤器变得充满。在称为再生的过程期间，PM可在PM过滤器中燃烧掉。

有各种方式来执行再生，包括修改发动机管理、使用燃料燃烧器、在燃料喷射之后使用催化氧化剂来提高排气温度、使用耐热线圈、和/或使用微波能量。耐热线圈通常布置成与PM过滤器相接触，以允许通过传导和对流来加热。

发动机控制模块(ECM)可使用电加热技术来再生PM过滤器。电加热技术指的是电加热进入PM过滤器的排气。在PM过滤器的上游可布置一个或多个电线圈，这些线圈可被供电以加热排气。加热的排气点燃了PM过滤器中的PM，PM通过PM过滤器中的通道燃烧。排气流通过通道使PM前进。

电加热技术提供了PM的快速加热和点燃。电加热式PM减少系统将燃料经济性降低了可忽略的量，但是可基于排气流受限操作。例如，随着排气流增大超过特定流量(kg/s)，降低了通过电加热元件开始再生的能力。另外，当排气流增大超过特定流量时，降低了保持PM通过通道燃烧的能力。

ECM还可控制发动机中的燃烧以提高车辆的燃料经济性和/或降低排放。在发动机正常怠速期间，例如当驾驶员应用制动输入和车辆停止时，ECM会停止向发动机供应燃料以停止燃烧。当发动机停止时，排气停止流过排气系统。当ECM确定驾驶员打算加速车辆时，例如通过释放制动输入，ECM可使用电动机(如发动机起动器)来起动发动机。燃烧开始，排气开始流过排气系统。

发明内容

一种控制系统包括燃烧控制模块和再生控制模块。所述燃烧控制模块在燃烧式发动机关闭期间以第一模式控制车辆操作和在燃烧式发动机开启期间以第二模式控制车辆操作。所述再生控制模块与所述燃烧控制模块通信，并在所述第一模式期间激活电加热器以加热微粒物质(PM)过滤器的入口。在所述第二模式中，所述燃烧式发动机产生的排气进入所述入口，并开始所述PM过滤器的再生循环。

在其它特征中，在所述第一模式期间，所述再生控制模块将所述电加热器控制为第一温度。在其它特征中，在所述第二模式期间，所述再生控制模块基于所述排气的温度、所述排气的氧浓度、和所述排气的流量中的至少一项将所述电加热器控制为第二温度。在其它特征中，所述第二温度低于所述第一温度。

在其它特征中，当在预定时段所述电加热器的温度高于或等于所述第一温度时，所述燃烧控制模块以所述第二模式操作所述发动机。所述燃烧控制模块基于所述车辆的速度和所述车辆的制动输入的应用中的至少一项以所述第一模式和所述第二模式中的一个模式操作所述发动机。当所述车辆的速度低于预定速度阈值和应用所述制动输入时，所述燃烧控制模块以所述第一模式操作所述发动机。在其它特征中，在所述第一模式期间，所述再生控制模块控制所述电加热器将所述PM过滤器加热至高于或等于PM燃烧温度的温度。

在其它特征中，停止频率模块基于所述第一模式之前预定时段期间的车辆速度确定所述车辆的停止频率，其中当所述停止频率高于预定频率阈值时，所述再生控制模块加热输入至所述PM过滤器的排气。所述再生控制模块通过调节所述排气的空气-燃料比加热所述排气。

本发明提供以下技术方案：

方案1.一种控制系统，包括：燃烧控制模块，其在燃烧式发动机关闭时以第一模式且在所述燃烧式发动机开启时以第二模式控制车辆的操作；以及再生控制模块，其与所述燃烧控制模块通信，并在所述第一模式期间激活电加热器以加热微粒物质(PM)过滤器的入口，其中在所述第二模式中，所述燃烧式发动机产生的排气进入所述入口并开始所述PM过滤器的再生循环。

方案2.如方案1所述的控制系统，其中在所述第一模式期间，所述再生控制模块将所述电加热器控制为第一温度。

方案3.如方案2所述的控制系统，其中在所述第二模式期间，所述再生控制模块基于所述排气的温度、所述排气的氧浓度、和所述排气的流量中的至少一项将所述电加热器控制为第二温度。

方案4.如方案3所述的控制系统，其中所述第二温度低于所述第一温度。