CN112282947B - 用于后处理控制的方法和*** - Google Patents

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Abstract

一种用于控制包括颗粒过滤器的内燃机***的方法，包括接收内燃机的期望输出和接收传感器信息，所述传感器信息包括指示颗粒过滤器中的烟粒量的信息。该方法包括基于相应的多组候选控制点计算多组发动机性能值，每组发动机性能值包括烟粒量随时间变化的烟粒变化率，该方法还包括确定烟粒变化率是否满足需要增加颗粒过滤器中的烟粒量的烟粒变化率限制。该方法还包括基于满足烟粒变化率限制的成组的候选控制点来控制内燃机。

Description

用于后处理控制的方法和***
技术领域
本发明总体上涉及内燃机，并且更具体地涉及用于控制具有一个或多个排气后处理装置的内燃机***的方法和***。
背景技术
内燃机用于各种车辆、移动机器和固定机器中，以通过燃料(例如柴油燃料)的燃烧来执行工作或产生动力。柴油的燃烧产生污染物，例如颗粒物(例如烟粒)。虽然由于引入了第一内燃机，排放性能已经显著改善，但是期望进一步减少诸如颗粒物质的物质的排放。后处理装置(例如颗粒过滤器)，可以与内燃机结合使用以帮助减少烟粒排放。
在某些条件下，颗粒过滤器从排气中去除烟粒的能力可能下降或变得受损。一种这样的情况是在颗粒过滤器中存在过量的烟粒，这导致过滤器过载。一旦发生过载，可以通过采取补救措施来控制颗粒过滤器中的烟粒量。用于解决过滤器过载的方法通常包括确定颗粒过滤器中的烟粒量何时超过预定阈值。一旦超过该阈值，可以采用一种或多种策略来减少颗粒过滤器中存在的烟粒量。一种用于减少过滤器中的烟粒的特定策略包括启动再生过程，在该再生过程中，进入过滤器的排气的温度升高，由此使颗粒过滤器的温度升高足以烧掉一些烟粒量。
在授予Gonze等人的美国专利第8,151,557B 2(“'557专利”)中披露了一种包括柴油颗粒过滤器(DPF)的示范性排气***。在'557专利中描述的***包括在DPF上游的电加热器，以在DPF的再生循环的初始周期期间加热排气。在DPF再生启动期间还可以增加排气再循环的量。当DPF的估计负载达到阈值水平时，执行DPF的再生循环。
虽然'557专利中描述的DPF负载的阈值水平在DPF中存在过量烟粒量时可能是有用的，但是使用阈值来确定是否执行再生对于在其他情况下控制烟粒量可能不是有用的。
所披露的方法和***可以解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其他问题。然而，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何具体问题的能力限定。
发明内容
在一个方面，一种用于控制包括颗粒过滤器的内燃机***的方法可以包括接收内燃机的期望输出以及接收包括指示颗粒过滤器中的烟粒量的信息的传感器信息。该方法可以包括基于相应的多组候选控制点计算多组发动机性能值，每组发动机性能值包括烟粒量随时间变化的烟粒变化率，并且该方法包括确定烟粒变化率是否满足需要增加颗粒过滤器中的烟粒量的烟粒变化率限制。该方法还可以包括基于满足烟粒变化率限制的成组的候选控制点来控制内燃机。
在另一方面，一种用于控制包括颗粒过滤器的内燃机***的方法可以包括：接收内燃机的期望输出；以及接收传感器信息，所述传感器信息包括指示所述颗粒过滤器中存在的烟粒量的信息。该方法可以包括基于相应的多组候选控制点计算多组发动机性能值，每组发动机性能值包括烟粒量随时间变化的烟粒变化率，并且该方法包括确定至少一组发动机性能值满足烟粒变化率限制。该方法还可以包括通过与该至少一组发动机性能值相关联的所述候选控制点来更新控制图。
在另一方面，用于内燃机***的控制***可包括配置成接收含烟粒的排气的颗粒过滤器、配置成产生指示颗粒过滤器中的烟粒量的信号的传感器，以及控制器。该控制器可以配置成接收来自该传感器的信号，基于该信号确定该颗粒过滤器处于低烟粒状态，并且基于该颗粒过滤器处于低烟粒状态的确定来设定烟粒变化限制，该烟粒变化限制要求增加该颗粒过滤器中的烟粒量。该控制器还可以配置成基于该烟粒变化限制通过选择满足该烟粒变化限制的成组的发动机参数来操作该内燃机***的至少一个部件。
附图说明
并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示范性实施例，并且与说明书一起用于解释所披露的实施例的原理。
图1是示出根据本发明的一个方面的控制***的示意图。
图2是示出根据图1的控制***的方法的流程图。
具体实施方式
前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示范性和说明性的，并不限制所要求保护的特征。如在此所使用的，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“具有”、“包括(including)”或其他变体旨在涵盖非排他性的内含物，使得包括一系列要素的过程、方法、物品或装置不仅包括这些要素，而且可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置所固有的其他要素。此外，在本发明中，相对术语(例如“约”、“大致”和“大约”等)用于指示所陈述的值中±10％的可能变化。
图1示出了在内燃机***12的运行期间帮助控制排放的烟粒的控制***10的部件。控制***10可以包括与内燃机***12、电子控制模块或ECM 80以及内燃机14相关联的多个输入40。输入40可包括操作者产生的输入或来自测量发动机***12的各个方面的状态的多个传感器的请求和输出。ECM 80可以设置为用于控制内燃机***12的每个部件的单个发动机控制模块，可以分布在多个控制单元上，或者可以与一个或多个附加控制单元通信。例如，ECM 80可与用于控制发动机***12的各种子***的一个或多个控制单元通信。发动机***12可以通过燃料(即柴油燃料)的燃烧来产生动力，并且可以包括进气***、排气再循环(EGR)***以及包括一个或多个后处理装置的后处理***。内燃机***12能够以一种或多种燃料(例如柴油燃料、汽油和/或诸如天然气的气态燃料)运行。
内燃机14可以包括由相应的多个发动机气缸形成的多个燃烧室。每个气缸可以例如经由电子控制的燃料喷射器16接收燃料。燃料喷射器16可位于每个气缸中用于直接喷射和/或位于进气口中用于进气口喷射。进气通道20可以连接在发动机14的上游以向每个气缸提供空气。进气通道20可以设置在一个或多个空气压缩机(未示出)的下游，并且可以包括进气节流阀18和下游进气通道22，例如用于发动机气缸的发动机进气歧管。下游进气通道22可以连接到内燃机14的每个气缸的进气阀。排气通道24可以连接在发动机14的下游以提供用于排气离开每个气缸的路径。排气通道24可以被包括作为包括电子控制的EGR阀26的EGR***的一部分。后处理***可以包括一个或多个后处理装置，例如柴油颗粒过滤器(DPF)28。在DPF 28的上游和/或下游可以包括另外的后处理装置，例如柴油氧化催化剂和/或选择性催化还原催化剂。还可以提供有助于一个或多个后处理装置的再生的一个或多个装置。
输入40可以由向ECM 80输出信号的一个或多个传感器形成。如上所述，输入40可包括操作者产生的输入或ECM 80的“期望”输入，例如发动机14的期望输出42，以及来自配置成提供对应于发动机***12的实际状况的反馈信息(例如输入52-68)的传感器的“实际”输入。一个或多个输入40可以与发动机***12的部件之一的测量或感测状态相关联，例如燃料喷射器16、进气节流阀(ITV)18或DPF 28的状态。
期望输出42可以是例如基于诸如踏板、杆、节流阀等的输入装置的测量位置确定的发动机14的期望产量，或者可以对应于发动机14的期望动作。例如，期望输出42可以对应于(例如当发动机14用作发电机的部件时)作为ECM 80的输入而接收的要求转矩量或要求功率量。燃料量输入52可对应于喷射燃料的实际量或质量。燃料量52可以由例如连接到一个或多个燃料管线和/或喷射器16的一个或多个流量和/或压力传感器形成。(例如通过测量发动机14的曲轴的每分钟转数)发动机速度传感器54可以输出与发动机14的旋转速度相对应的信号。大气压力传感器56可以测量发动机14外部的空气压力。环境空气温度传感器58可以测量发动机14外部的空气的温度。冷却剂温度传感器60可测量用于将发动机14维持在期望温度的冷却剂的温度。进气温度传感器62可以测量提供给发动机14的压缩空气的温度，并且可以设置在发动机14的进气***的一部分内(例如下游进气通道22内)。例如，在ITV18和EGR阀26的下游，进气压力传感器64可以测量提供给发动机14的每个气缸的压缩空气的压力。为了清楚起见，省略了与来自内燃机***12的输入40相关联的信号线。
一个或多个输入40可以与后处理装置、例如DPF 28相关联。例如，烟粒负载传感器66可产生指示DPF 28内存在的烟粒量的信号。烟粒负载传感器66可以包括差压(dP)传感器，该差压传感器例如可以基于DPF 28的入口处的压力与DPF 28的出口处的压力之间的差来输出指示DPF 28中的烟粒量的信号。烟粒负载传感器66可替代地或附加地包括射频(RF)传感器，该射频(RF)传感器配置成基于由成对的天线检测到的频率响应的变化来输出指示DPF 28中的烟粒量的信号。除了烟粒负载传感器66之外，可以提供DPF温度传感器68以输出指示DPF 28的温度的信号。DPF温度传感器68可以设置在DPF 28的上游、DPF 28的下游、用于固定DPF 28的罐上的一个或多个位置处，或者设置在DPF28上可以进行与DPF的温度相对应的适当温度测量的任何位置处。输入40可以另外包括排气温度传感器，该排气温度传感器测量排气通道24中的排气的温度，例如邻近DPF 28的入口的排气的温度。
ECM 80可配置成直接地或通过一个或多个中间控制器接收每个输入40并输出控制信号至发动机***12的多个电子可控部件。ECM 80可体现为接收输入40并发出控制信号的单个微处理器或多个微处理器。ECM 80可包括存储器、辅助存储装置、处理器(例如中央处理单元)或用于完成根据本发明的任务的任何其他装置。与ECM 80相关联的存储器或辅助存储装置可存储数据和软件以允许ECM 80执行其功能。特别地，存储器或辅助存储装置中的这种数据和软件可以允许ECM 80执行模型模块82、优化器模块或优化器84以及排序模块86的功能。存储器可以存储多个可更新控制图90。此外，与ECM 80相关联的存储器或辅助存储装置可以存储从控制***10的一个或多个输入40接收的数据。许多商业上可获得的微处理器可配置成执行ECM 80的功能。各种其他已知电路可以与ECM 80相关联，包括信号调节电路、通信电路和其他适当的电路。输入40可以包括向ECM 80提供反馈或其他信息的任何附加输入。
图1所示的ECM 80的示范性模块，即模型模块82、优化器84和排序模块86可以允许ECM 80执行各种功能，例如更新一个或多个控制图90。如在图1中可以看到的，这些模块可以提供到彼此的输出并且提供到控制图90的输出。
存储在ECM 80内的控制图90可指示控制点(其可采取输出的形式)与一个或多个输入之间的关系。每个控制图90的一个或多个控制点可以对应于由ECM 80向发动机12的可控部件(例如燃料喷射器16、ITV18和EGR阀26)输出的命令。示范性控制点可以包括燃料喷射的启动、燃料喷射的质量、请求的EGR和请求的进气压力(或增压)。其他示范性控制点可包括：主喷射、引燃喷射和/或后主喷射的定时、执行或省略引燃喷射和/或后主喷射的喷射模式，以及燃料喷射器16停用的多个停用气缸。另外，控制点可以包括(在主喷射期间、引燃喷射期间和/或后主喷射期间)喷射的燃料量。控制图90的示范性输入可以包括发动机***12的一个或多个感测的或实际的状况(例如一个或多个输入52-68)和/或期望输出(例如期望输出42)。控制图90可以作为查找表或以任何其他合适的形式提供。
控制图90可在ECM 90的存储器内更新，使得控制图90的一个或多个控制点与一个或多个输入之间的关系可随时间变化。例如，控制图90可以通过用于控制图90的一个或多个特定输入的新的或修改的控制点来更新。例如，在EGR控制图90中，EGR控制点的特定值可以针对控制图90的特定组的输入(例如期望输出42、发动机速度和所请求的进气压力的特定值)而更新。虽然一些控制图90可以是可更新的，但是其他控制图可以是固定的(永久的或不可更新的)。ECM 80可基于控制图90向喷射器16、ITV 18或EGR阀26中的至少一个输出控制信号或控制命令。
优化器模块84可以通过搜索控制点的候选组并基于每组候选控制点的排序值评估每组控制点来搜索候选控制点的最优组。优化器模块84可接收基于搜索控制图90的控制点作为第一输入。这些控制点可以作为一个或多个组被接收。每组控制点可以对应于用于发动机***12的一个或多个可控特征或致动器的相应指令(例如喷射器16、ITV 18和EGR阀26的可控动作)。优化器84还可以接收存储在ECM 80的存储器中的一个或多个约束。约束可以对应于当发动机14运行时永不超过的硬限制。优化器84可以将多个候选控制点作为组输出到模型模块82。优化器84可以在模型模块82和排序模块86对每个组进行分析之后接收与这些候选控制点组中的每个候选控制点组相关联的排序值。最后，优化器84可以输出一组的或多组候选控制点以更新控制图90。
模型模块82可以接收由优化器84输出的每组候选控制点。模型模块82还可以接收一个或多个输入40，包括期望输出42和对应于输入52-68的一个或多个感测的或实际的值。模型模块82可提供对应于发动机***12的基于经验或物理的模型。该发动机模型可以允许模型模块82计算对应于每组候选控制点的多个性能值。每个性能值可以是对应于发动机、进气***或排放***的期望性能的计算值。多个性能值可以形成模型模块82的输出。
排序模块86可以从模型模块82接收多个性能值中的每个。排序模块86还可以接收与多个性能值相关联的每组候选控制点。排序模块86可以例如从ECM 80的存储器中检索多个性能限制和性能目标。基于这些输入，排序模块86可以计算或以其他方式确定与每组控制点相关联的排序值，该排序值可以被输出到优化器84。
工业实用性
控制***10的所披露的方面可用于各种机器和/或车辆。例如，控制***10可以包括在具有产生烟粒的内燃机的任何移动机器中。另外，控制***10可用于包括产生烟粒的内燃机的任何固定或大型机器中。控制***10可配置成减少任何合适的机器或车辆的颗粒物排放。
在控制***10的操作期间，发动机14燃烧由燃料喷射器16喷射的燃料。进入每个气缸的空气量可以由ITV 18控制。EGR的量可以由EGR阀26的位置来控制。ECM 80可经由输入40连续地监测发动机***12的部件的运行状态。ECM 80可基于模型模块82、优化器84和排序模块86的操作在发动机***12的操作期间更新控制图90，并且可基于更新的控制图90控制燃料喷射器16、ITV 18和EGR阀26中的一个或多个。在一个方面，可以基于更新的控制图90来控制燃料喷射器16、ITV 18和EGR阀26，以达到并保持DPF 28中的期望的烟粒量。
如上所述，在控制***10的操作期间，控制点的组可以由优化器84识别，并且可以用于更新一个或多个控制图90。模型模块82可以提供基于经验或物理的模型，该模型基于***12的已知关系来估计发动机***12的操作。另外，排序模块86可以基于由模型模块82输出的性能值来计算或以其他方式确定与每组控制点相关联的排序值。
优化器84可以通过随机选择过程或基于存储在控制图90中的现有信息来识别候选控制点的组。例如，可以基于用于燃料喷射启动的定时、燃料质量、请求的EGR和/或请求的进气压力的控制图来选择候选控制点。每个控制图可以限定超表面，该超表面对应于可以满足到控制图的输入(例如当前发动机速度和期望转矩)的多个潜在控制点。在一个方面，可以从满足发动机速度和请求转矩的控制点随机识别每组候选控制点。然而，可以采用非随机识别策略，例如迭代搜索。非随机识别策略可以基于先前评估的候选控制点的组来搜索候选控制点的组，所述先前评估的候选控制点的组被确定为(例如通过满足每个性能限制)令人满意。例如，一旦识别出令人满意的候选控制点组，随后的搜索可以通过识别相邻控制点启动。
喷射器16的示范性控制点可包括燃料喷射的启动(例如主喷射、引燃喷射和/或后主喷射的定时、执行或省略引燃和/或后主喷射的喷射模式或其中燃料喷射器16被停用的多个停用气缸)和喷射燃料的质量(在主喷射、引燃喷射和/或后主喷射期间)。用于ITV 18和EGR阀26的控制点可以包括这些阀的位置(例如打开角度)，并且可以提供对EGR量、进气歧管压力、进气温度和其他性能值的控制。优化器84对候选控制点组的搜索可以基于边界来限制，所述边界诸如上述约束中的一个或多个，其可以永久地存储在ECM 80的存储器中。此外，优化器84可以基于与每个控制点相关联的相应的下边界和上边界(例如最小值和最大值)来搜索每个控制点。这些边界可以从存储在ECM 80的存储器中的发动机调谐或图导出。这些边界可以例如基于一个或多个存储的方程来计算(例如关于特定控制点的下边界可以对应于控制点的期望值的20％)。示范性约束可以包括燃料喷射质量、喷射定时、EGR或进气压力的最小值和/或最大值。另外，可以基于优化器执行的搜索类型来应用一个或多个约束(例如与发射模式、进气温度、停用气缸的数量等相关联的约束)。
一旦模型模块82从优化器84接收到一组或多组候选控制点，这些候选控制点和一个或多个输入40就可以用作发动机模型中的输入。在示范性配置中，发动机模型可以允许模型模块82计算发动机***12的实时性能。该发动机模型可以描述发动机模型的输入(候选控制点和至少一个输入40)与从发动机模型输出的多个性能值之间的多个物理关系。因此，通过将多个候选控制点和一个或多个输入40输入到模型，模型模块82可以计算与候选控制点和发动机***12的实际状况相对应的多个性能值。
由模型模块82计算的一个示范性发动机性能值是与预期DPF 28中的烟粒量随时间变化的速率相对应的烟粒变化率。该烟粒变化率或DPF填充率可表示DPF 28中烟粒量增加的速率、DPF 28减少的速率，或者表示DPF 28中烟粒将保持恒定或基本恒定。可以基于用于该组候选控制点的由发动机14产生的烟粒量(烟粒产生率)以及由DPF温度传感器28指示的DPF 28的温度来计算DPF填充率性能值。可以基于发动机14与DPF 28之间的已知或实验确认的关系来计算烟粒变化率。通常，低水平的烟粒产生和高DPF温度可能趋于减少DPF 28中的烟粒，而高烟粒产生和低DPF温度可能趋于引起正烟粒累积。
示范性发动机性能值还可以包括燃料消耗、瞬态响应、输出转矩、制动平均有效压力或进气流量中的一个或多个。进一步的发动机性能值可以包括质量流、排气歧管温度、峰值气缸压力、(后处理之前和/或之后的)NOx量、烟粒产生率(后处理之前和/或之后发动机14产生烟粒的速率)、(后处理之前和/或之后的)NOx/烟粒比率或其他。一旦针对候选控制点的组计算了每个性能值，就可以将性能值从模型模块82输出到排序模块86。
排序模块86可以被配置为执行两个或更多个功能，以评估每组候选控制点的性能值。首先，排序模块86可以确定候选控制点的性能值是否满足一个或多个性能限制，例如烟粒累积限制或DPF填充率限制。作为第二功能，排序模块86可以通过将一个或多个性能值与对应的性能目标进行比较来计算与每组候选控制点相关联的排序值。
性能限制可以是固定的(永久的)，或可以在内燃机***12的运行期间由排序模块86调节。例如，排序模块86可以配置成基于内燃机***12的一个或多个部件的感测到的或计算出的状况来改变一个或多个性能限制。例如，可以在ECM 80的存储器中存储多个性能限制。排序模块86可以基于所测量或计算的发动机14的状态来选择适当的性能限制。一个示范性的可设置或可改变的限制是DPF填充率限制。如果需要，发动机性能目标可以以类似的方式改变。
DPF填充率限制可以被设置为限制允许的DPF填充率。DPF填充率可以表示对于特定的候选控制点组的DPF 28中的烟粒累积率或去除率。当对于成组的候选控制点而言烟粒将在DPF 28中累积时，DPF填充率可以是正的。相反地，负DPF填充率可以指示随时间推移的烟粒去除。零或接近零的DPF填充率可指示烟粒在DPF 28中将保持基本恒定。
排序模块86可以(经由烟粒负载传感器66)确定DPF 28的实际烟粒负载状态并且根据该状态改变DPF填充率限制。在一个示范性构型中，DPF 28的烟粒负载状态可以在三种潜在的烟粒负载状态之间转变：DPF 28负载不足的低烟粒负载状态、DPF 28的过滤性能最佳的优选(中等)烟粒负载状态，以及DPF 28过载并且已经收集了太多烟粒和/或可以受益于再生的高烟粒负载状态。在一个示范性实施例中，0.5g/l(或更小)的烟粒量可以与低负载或低烟粒负载状态相关联，3g/l的烟粒量可以与优选的烟粒负载状态相关联，并且8g/l(或更大)的烟粒量可以与过载或高烟粒负载状态相关联。
排序模块86可以响应于烟粒负载状态的变化而改变DPF填充率限制。例如，DPF填充率限制对于低烟粒负载状态可能需要正值(随时间的烟粒累积)，而对于高烟粒负载状态可能需要负值(随时间的烟粒去除)。可以提供多于三种的烟粒负载状态，具有相应的多个限制。每种烟粒负载状态的DPF填充率限制可以作为单个值或作为值的范围来提供。例如，优选的烟粒负载状态可以与DPF填充率限制相关联，DPF填充率限制被提供为允许一些烟粒累积或一些烟粒去除的范围。用于低烟粒负载状态的DPF填充率限制可以包括单个值或正值范围，其可以包括最小要求烟粒变化率和最大允许烟粒变化率(例如大于零的值范围)。用于高烟粒负载状态的DPF填充率限制可以类似地被提供为单个(负)值或(负)值的范围。
关于排序模块86的第二功能，该模块可以为每组候选控制点计算排序值。该排序值可以通过评估关于对应的性能目标的每组性能值来计算。例如，排序模块86可以将由模型模块82计算的燃料消耗性能值与燃料消耗目标进行比较。排序模块86可确定性能值与目标之间的差的幅值。另外，每个性能目标可以与加权因子相关联。一个或多个加权因子可以是存储在ECM 80中的永久值或固定值，而其他加权因子可以(例如在预定义的边界内)是用户可编辑的。加权因子可以对应于每个性能目标的相对重要性。
排序模块86可以基于每个性能值与对应的性能目标和每个相关联的加权因子的比较来计算排序值。该排序值可以被提供为用于成组的候选控制点(以及相关联的性能值)的单个值。在示范性配置中，可以用成本函数来计算排序值。因此，可以基于与性能目标的偏差为多个性能值计算成本。该排序值可以表示考虑每个成本的相关加权因子的这些成本的总和。当基于成本函数确定排序值时，优选(期望)排序值可以对应于较低的排序值。然而，该排序值可以替代地表示合意性得分，其中较高的值可以表示优选的排序值。可以将每组候选控制点与相关联的排序值一起提供给优化器84，优化器84比较相应的排序值。当成组的候选控制点被确定为满足每个限制并且被发现与候选控制点的一个或多个其他组相比具有优选的排序值时，可以更新图90。
图2示出了可以用示范性控制***10执行的控制方法200。在方法200的步骤202中，ECM 80可接收操作员命令，例如与对来自内燃机14的特定输出的请求相关联的期望输出42。期望输出42可以采取由内燃机14产生的要求转矩、由内燃机14产生的要求功率等的形式。例如，期望输出42可以对应于由输入装置发出的操作员命令，如上所述。步骤202还可以包括例如通过输入40从发动机***12的传感器接收每一项信息，输入40包括来自传感器66的指示颗粒过滤器中的烟粒量的信号。步骤202可以在方法200期间和在发动机14的运行期间以规则的间隔执行。例如，步骤202可以以大约60毫秒(ms)的间隔、120ms的间隔或任何其他适当的间隔执行。
在步骤204中，优化器84可以选择(例如随机地或通过搜索控制图90)多个候选控制点组。在示范性配置中，在步骤204中可以选择1000组候选控制点。所选择的候选控制点的组可以从优化器84输出到模型模块82。
在步骤206中，基于这些候选控制点组，模型模块82可以计算相应的性能值组(例如1000个组)。这些性能值可以从对应于发动机***12的发动机模型的输出确定。每组性能值可以被输出到排序模块86。例如，DPF填充率可以通过经由发动机模型确定预期由发动机14产生的烟粒量以及预期由于DPF 28的温度和DPF 28的温度的预期变化而燃烧掉的烟粒量(如果有的话)来计算。
步骤208-212提供用于基于发动机***12的状况设定或改变性能限制之一的示范性方法。一个示范性条件可以是DPF 28中的烟粒量。因此，步骤208可以包括(例如作为来自传感器66的输出的)基于指示DPF 28中存在的烟粒量的传感器信息来确定DPF 28的烟粒负载状态。例如，步骤208可以包括当确定烟粒量低于预定阈值时确定DPF 28是否处于低烟粒负载状态。
当DPF 28不处于低烟粒负载状态时，可以执行步骤210。在步骤210中，可以基于DPF 28中的烟粒量来设置DPF填充率限制。因此，步骤210还可以包括确定DPF 28是处于优选烟粒负载状态还是处于高烟粒负载状态，并且相应地设置DPF填充率性能限制。当DPF 28的烟粒负载状态随时间变化时，可以执行步骤210。
当DPF 28处于低烟粒负载状态时，可以执行步骤212。在步骤212中，DPF填充率被设定为需要增加DPF 28中的烟粒负载。如上所述，DPF填充率可以设定为单个限制或单个值(即需要大于零的烟粒负载率)，或者可以设定为需要烟粒累积的值的范围。
步骤214可以跟随步骤210或步骤212，并且可以包括计算与候选控制点的每个组相关联的排序值。步骤214可以通过将候选控制点的每个组的性能值与一个或多个相应的性能目标进行比较来执行。因此，步骤214可以计算多个排序值，每个排序值对应于在步骤204中选择的一组候选控制点。因此，在示范性配置中，其中在步骤204中选择了1000组候选控制点并且在步骤206中使用发动机模型评估，可以计算1000个对应的排序值。
在步骤216中，可以将每组候选控制点的性能值与每个性能限制(包括在步骤210或步骤212中设置的DPF填充率限制)进行比较。例如，优化器84可以识别哪些候选控制点组满足每个限制，包括DPF填充率限制。
在步骤218中，当候选控制点组中没有一个满足这些限制时，可以将具有最佳排序值的候选控制点组存储在ECM 80的存储器中。此后，优化器84可以选择附加的候选控制点组(例如新的1000个候选控制点组)，并将其输出到模型模块82。步骤218还可以包括用发动机模型评估候选控制点的每个附加组，并且将结果(性能值)输出到排序模块86。步骤218可以以类似于步骤204和206的方式执行。在步骤218之后，方法200可以返回到步骤216以确定候选控制点的附加组中的一个或多个是否满足每个限制。可以重复步骤214-218，直到识别出满足每个限制的至少一组候选控制点。如果在预定时间段之后没有识别出满足所有限制的候选控制点的组，则ECM 80可基于先前识别的(例如存储在图90中的)候选控制点的组或基于具有最佳排序值的候选控制点的组来操作发动机***12。该过程然后可以返回到步骤202并且可以接收更新的操作员命令和传感器信息。
在步骤220中，优化器84可以从满足所有限制(包括DPF填充率限制)的控制点组中选择排序最高的控制点组。一旦选择了最佳的控制点组，就可以基于具有最佳排序的控制点组来更新一个或多个控制图90。
在步骤222中，发动机***12的至少一个部件可以基于期望输出42和在步骤220中更新的控制图进行操作，例如，以增加DPF 28中的烟粒量。因此，包括DPF填充率限制的每个限制可以在发动机***14的运行期间被满足。
因为方法200可以在发动机***12的整个操作中执行，所以步骤202-222可以重复执行。因此，可以有规律地或连续地监测DPF 28的烟粒负载状态，并且可以相应地改变DPF填充率限制。而方法200可以通过在预定的时间段上评估多个候选控制点来执行(例如在60ms的时间段内评估1000个控制点或更多)，方法200可包括选择候选控制点的组(步骤204)，将发动机模型的结果输出到排序模块86(步骤206)，以及计算各个候选控制点的组的排序值(步骤214)。可以继续对各个候选控制点组的评估，直到在预定的时间段内(例如60ms、120ms等)评估了类似的多个控制点(例如1000个控制点)。
控制***10和方法200可以实现改善的性能，同时改善柴油颗粒过滤器的过滤效率。用于再生的阈值水平的使用在DPF处于欠载条件时可能没有帮助，在欠载条件下，过滤性能可能不足。与静态校准的发动机和颗粒过滤器不同，本***10和方法200能够确定应当由发动机产生的适当的烟粒量。控制***10和方法200可以允许ECM 80计算DPF 28可以填充烟粒以校正欠载状况的速率。与直觉相反，在颗粒过滤器中存在少量烟粒或负载不足会降低过滤器的性能。当发动机在高温条件下操作延长的时间段时，该问题可能加剧，因为高温可以防止过滤器中的烟粒累积或甚至使过滤器部分再生。因此，响应于负载不足的过滤器的能力可以减少不希望的排放。
另外，在ECM 80中编程的基于经验或物理的模型可允许ECM 80基于将DPF 28维持在最佳过滤条件所需的烟粒量来动态地控制内燃机14，从而优化发动机14的操作。因此，***10和方法200可以提供用于控制DPF 28中的烟粒量的更精确的方法。另外，通过提供可更新的控制图，***10和方法可以识别满足DPF 28所需的烟粒累积率和内燃机的各种性能要求的新的控制点组。当发动机的性能或发动机的操作环境随时间变化时，可以识别最佳控制点，例如，与完全依赖于控制图的***相比，提供更准确和响应性的控制***。
对于本领域技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所披露的方法和***进行各种修改和变化。考虑到本文所披露的***的说明书和实践，本领域的技术人员将清楚本方法和***的其他实施例。本说明书和示例旨在被认为仅是示范性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等效范围指示。

Claims (9)

1.一种用于在内燃机***的运行期间控制包括颗粒过滤器的所述内燃机***的方法，所述方法包括：
利用电子控制模块接收来自内燃机的功率输出的请求；
利用所述电子控制模块、经由至少一个传感器接收包括指示所述颗粒过滤器中的烟粒量的信息的传感器信息；
利用所述电子控制模块、基于相应的多组候选控制点计算多组发动机性能值，所述多组发动机性能值中的每一组包括所述烟粒量随时间变化的烟粒变化率；
利用所述电子控制模块确定所述烟粒变化率是否满足用以请求增加所述颗粒过滤器中的烟粒量的烟粒变化率限制，其中，所述烟粒变化率限制与所述颗粒过滤器中的烟粒量所预期的随时间变化的速率相对应；和
利用所述电子控制模块、基于所述多组候选控制点中满足所述烟粒变化率限制的一组或多组候选控制点来控制所述内燃机的燃料喷射器，以在主喷射、引燃喷射或后主喷射中的至少一者的期间调节所喷射的燃料量，从而实现所述颗粒过滤器中的烟粒量所需的增加。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，基于在所述传感器信息中指示的烟粒量来设定所述烟粒变化率限制。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述烟粒变化率限制被设置为包括最小要求烟粒变化率和最大允许烟粒变化率的烟粒变化率范围。
4.根据以上任一项权利要求所述的方法，进一步包括利用所述电子控制模块确定所述发动机性能值是否满足包括所述烟粒变化率限制的多个性能限制。
5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括利用所述电子控制模块、基于满足所述多个性能限制的候选控制点来更新控制图。
6.一种用于内燃机***的控制***，包括：
颗粒过滤器，所述颗粒过滤器配置成接收含烟粒的排气；
传感器，所述传感器配置成产生指示所述颗粒过滤器中的烟粒量的信号；和
控制器，所述控制器包括存储数据的存储装置，所存储的数据允许所述控制器：
接收来自所述传感器的信号；
基于所述信号确定所述颗粒过滤器处于低烟粒状态；
基于所述颗粒过滤器处于所述低烟粒状态来设定烟粒变化限制，以实现所述颗粒过滤器中的烟粒量的增加，其中，所述烟粒变化限制与所述颗粒过滤器中的烟粒量所预期的随时间变化的速率相对应；和
基于所述烟粒变化限制，通过选择满足所述烟粒变化限制的成组的发动机参数来操作所述内燃机***的至少一个部件，包括在所述内燃机的主喷射、引燃喷射或后主喷射中的至少一者的期间利用燃料喷射器进行燃料喷射的定时。
7.根据权利要求6所述的控制***，其中，所述内燃机***的所述至少一个部件还包括EGR阀、空气压缩机或进气阀中的至少一者。
8.根据权利要求6或7所述的控制***，其中，所述低烟粒状态与所述颗粒过滤器中约3.0g/l的烟粒或更少的烟粒量相关。
9.根据权利要求6或7所述的控制***，其中，所述控制器的存储装置所存储的数据允许所述控制器基于在所述信号中指示的烟粒量来改变所述烟粒变化限制。
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