混合动力车辆的颗粒过滤器的能量优化的强制再生制造技术

本发明专利技术涉及一种控制系统（10），其用于再生内燃机（31）、特别是混合动力车辆（30）的内燃机（31）的排气流中的颗粒过滤器（20）。该控制系统（10）具有颗粒过滤器（20）、温度传感器（25）和第一热源（21）。该控制系统（10）另外具有控制器（15），该控制器（15）被设计成确定用于颗粒过滤器（20）的再生的目标温度（Ts）与颗粒过滤器（20）的实际温度（Ti）之间的温度差（Td）以及从中获得的输出差（Pd）。对于功率差（Pd），控制器（15）作用于第一热源（21）和/或将混合动力车辆（30）的电机（32）切换到发电机模式。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】混合动力车辆的颗粒过滤器的能量优化的强制再生
本专利技术涉及一种用于内燃机、特别是用于混合动力车辆的内燃机的排气流中的颗粒过滤器的再生的控制系统。
技术介绍
例如可在汽油发动机中使用颗粒过滤器（汽油颗粒过滤器，GPF），以便降低发动机的排气中的颗粒、特别是污染物颗粒的排放值。颗粒过滤器可过滤掉发动机的原始排气中的颗粒的数量，例如高达超过90%的比例。然而，例如，当外部温度寒冷时，颗粒的数量只能通过内部发动机措施来部分地减少到足够的程度。此外，这些颗粒过滤器定期地需要再生，以使过滤器再次自由燃烧而不堵塞。对于这个烧掉所谓的滤饼的过程，在颗粒过滤器的上游需要升高的排气温度水平。所需的排气温度水平大约处于或高于600℃。特别是当外部温度低时，在低负荷和短途旅行期间，有可能未达到该温度；结果，颗粒过滤器可能会经受如此高的负荷，以至于排气背压过度增加。在最坏的情况下，这会导致内燃机中的燃烧不发火。因此，可能发生的是，必须强制颗粒过滤器的再生，使得对气体交换、充填（charge）的特性以及因此对燃烧没有负面减损。特别是在混合动力车辆的情况下，这种效应可能会在更大的程度上发生，这是因为与在常规车辆中相比，内燃机在甚至更短的时间段内操作。这增加了在行驶时这样的系统中未达到再生所需的温度水平的可能性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于至少部分地克服现有技术的缺点。该目的借助于专利的独立权利要求的主题来实现。本专利技术的改进方案将从从属权利要求和下面的描述中呈现。本专利技术的一个方面涉及一种用于混合动力车辆的内燃机的排气流中的颗粒过滤器的再生的控制系统，该混合动力车辆具有内燃机和电机。该车辆例如是机动车辆，例如小汽车、公共汽车或卡车，或者是轨道车辆，或者例如是摩托车。该燃烧机或内燃机（ICE）例如可以是汽油发动机、汪克尔发动机（Wankelengine）、柴油发动机或任何其他可想到的驱动单元形式，其中，当液体或气体燃料与氧反应时，由于热力学边界条件和混合物的形成，会产生对健康有害的颗粒。该内燃机可直接或经由离合器耦接到电机。该控制系统具有颗粒过滤器和温度传感器，该温度传感器被布置在该颗粒过滤器的区域中，并且该温度传感器被设置成确定该颗粒过滤器的实际温度。可替代地，该实际温度可基于模型来确定，这可在控制系统中进行。此外，该控制系统具有第一热源，其被布置在排气流中的上游。此外，该控制系统具有控制器，该控制器被设置成：确定用于颗粒过滤器的再生的设定温度与颗粒过滤器的实际温度之间的温度差；由该温度差来确定待施加的功率输出差；以及将该待施加的功率输出差传递给第一热源。该温度传感器可被布置在颗粒过滤器内；它可被布置在排气流中的上游或下游。该温度传感器可使用模型来从温度传感器的温度推断颗粒过滤器的温度，并且由此，确定颗粒过滤器的实际温度。该热源可被设计为单一热源或多个热源。特别是在单一热源的情况下，该热源可被布置在颗粒过滤器中或靠近上游的颗粒过滤器，也就是说处于内燃机和颗粒过滤器之间。该热源例如可被设计为可电加热的加热盘。用于颗粒过滤器的再生的设定温度例如可处于或高于600℃。例如，该设定温度可作为针对车辆使用的颗粒过滤器的恒定值而被输入控制器中。该控制器确定用于颗粒过滤器的再生的设定温度与颗粒过滤器的实际温度之间的温度差，并且使用此来确定待施加的功率输出差。然后，该控制器作用于或激活第一热源，这导致传递待施加的功率输出差。这确保了颗粒过滤器的再生以可靠的方式进行，如果这被确定为是必要的，例如借助于颗粒过滤器的监测模块来确定。这防止了颗粒过滤器被堵塞。以这种方式，车辆的颗粒物排放可始终保持在允许的范围内，即，不管例如外部温度和路线的长度如何。该再生可借助于控制系统自动地执行。这可确保该再生独立于来自驾驶员的命令或驾驶员所指定的行驶配置（drivingprofile）而发生。这还可增加驾驶员的便利性，这是因为驾驶员不再需要主动启动此过程，例如，当通过实施行驶配置借助于MMI（人机界面）请求时，所述行驶配置例如高速公路上的高负荷行程。在一个实施例中，当达到或超过颗粒过滤器的负荷的预定阈值时，触发颗粒过滤器的再生。例如，该阈值可以是颗粒过滤器的容量的90%或95%，其中100%的容量描述如下负荷，即：从该负荷起，进一步的负荷导致内燃机或其他不期望的技术过程的相关减损。在一个实施例中，颗粒过滤器的再生根据例如汽车电池的车辆的能量源的充填状态来触发。因此，可确保用于供应热源的车辆的能量源具有足够的充填状态，例如用于加热过程。在一个实施例中，该控制系统还具有至少一个另外的热源，其中，该至少一个另外的热源被布置在排气流中的上游，并且其中，控制器以如下方式设置，即：使得如果待施加的功率输出差大于第一热源的功率输出，则该控制器将该待施加的功率输出差传递给该至少一个另外的热源。因此，可实现热源的良好的可扩展性。另外，以这种方式可使得热源中的至少一个也可用于其他目的，例如用于加热催化转化器。本专利技术的另一方面涉及一种用于混合动力车辆的内燃机的排气流中的颗粒过滤器的再生的控制系统，该混合动力车辆具有内燃机和电机。该控制系统具有颗粒过滤器和至少一个温度传感器，该温度传感器被布置在该颗粒过滤器的区域中，并且该温度传感器被设置成确定该颗粒过滤器的实际温度。此外，该控制系统具有控制器，该控制器被设置成：确定用于颗粒过滤器的再生的设定温度与颗粒过滤器的实际温度之间的温度差；以及由该温度差来确定待施加的功率输出差。该温度传感器可被布置在颗粒过滤器内；它可被布置在排气流中的上游或下游。该温度传感器可使用模型来从温度传感器的温度推断颗粒过滤器的温度，并且由此，确定颗粒过滤器的实际温度。该控制器还被设置成将混合动力车辆的电机切换到发电机模式，使得内燃机上的负荷的增加具有如下效果，即：颗粒过滤器的实际温度升高该温度差。当车辆中存在一个或多个热源时以及当车辆中不存在热源时，都可选择这种使颗粒过滤器的实际温度升高该温度差的方法。如果存在一个或多个热源，则可选择各种策略以将热源与发电机模式结合。例如，可优先考虑电机的发电机模式，使得首先尝试借助于发电机模式来缩小温度差，并且直到那时，控制器才作用于该一个或多个热源。也可优先考虑该一个或多个热源，使得首先尝试借助于热源来缩小温度差，并且直到那时才选择发电机模式。可替代地，发电机模式可与该一个或多个热源的激活并行地发生，因为这在能量方面是有利的，这是由于不必将能量输入到能量存储器中或从能量存储器移除。在每种情况下选择的策略例如可取决于颗粒过滤器的实际温度、车辆的能量源的充填状态和/或所产生的总排放的计算。在一个实施例中，控制器被设置成中断将待施加的功率输出差传递给第一热源和/或该至少一个另外的热源，以便观察热源、即该一个或多个热源的热惯性。以这种方式，例如，可避免热源的过度功率消耗和/或热源的过度和/或不必要的加热。在一个实施例中，控制器还以如下方式设置，即：使得如果达到或超过用于颗粒过滤器的再生的设定温度，则该控制器关闭热源并以如下方式在颗粒过滤器的第一温度范围内操作内燃机，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于混合动力车辆（30）的内燃机（31）的排气流（36）中的颗粒过滤器（20）的再生的控制系统（10），所述混合动力车辆（30）具有所述内燃机（31）和电机（32），所述控制系统（10）具有：/n颗粒过滤器（20），/n温度传感器（25），其被布置在所述颗粒过滤器（20）的区域中，并且被设置成确定所述颗粒过滤器（20）的实际温度（Ti），/n第一热源（21），其被布置在所述排气流（36）中的上游，以及/n控制器（15），其被设置成：/n确定用于所述颗粒过滤器（20）的再生的设定温度（Ts）与所述颗粒过滤器（20）的所述实际温度（Ti）之间的温度差（Td），/n由所述温度差（Td）来确定待施加的功率输出差（Pd），以及/n将所述待施加的功率输出差（Pd）传递给所述第一热源（21）。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181008 DE 102018217169.61.一种用于混合动力车辆（30）的内燃机（31）的排气流（36）中的颗粒过滤器（20）的再生的控制系统（10），所述混合动力车辆（30）具有所述内燃机（31）和电机（32），所述控制系统（10）具有：
颗粒过滤器（20），
温度传感器（25），其被布置在所述颗粒过滤器（20）的区域中，并且被设置成确定所述颗粒过滤器（20）的实际温度（Ti），
第一热源（21），其被布置在所述排气流（36）中的上游，以及
控制器（15），其被设置成：
确定用于所述颗粒过滤器（20）的再生的设定温度（Ts）与所述颗粒过滤器（20）的所述实际温度（Ti）之间的温度差（Td），
由所述温度差（Td）来确定待施加的功率输出差（Pd），以及
将所述待施加的功率输出差（Pd）传递给所述第一热源（21）。


2.根据权利要求1所述的控制系统（10），还具有：
至少一个另外的热源（22），其中，所述至少一个另外的热源（22）被布置在所述排气流（36）中的上游，
其中，所述控制器（15）以如下方式设置，即：使得如果所述待施加的功率输出差（Pd）大于所述第一热源（21）的功率输出，则所述控制器（15）将所述待施加的功率输出差（Pd）传递给所述至少一个另外的热源（22）。


3.一种用于混合动力车辆（30）的内燃机（31）的排气流（36）中的颗粒过滤器（20）的再生的控制系统（10），所述混合动力车辆（30）具有所述内燃机（31）和电机（32），所述控制系统（10）具有：
颗粒过滤器（20），
温度传感器（25），其被布置在所述颗粒过滤器（20）的区域中，以及
控制器（15），其被设置成：
确定用于所述颗粒过滤器（20）的再生的设定温度（Ts）与所述颗粒过滤器（20）的实际温度（Ti）之间的温度差（Td），
由所述温度差（Td）来确定待施加的功率输出差（Pd），以及
将所述混合动力车辆（30）的所述电机（32）切换到发电机模式，使得所述内燃机（31）上的负荷的增加具有如下效果，即：所述颗粒过滤器（20）的所述实际温度（Ti）升高所述温度差（Td）。


4.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统（10），
其中，所述控制器（15）被设置成中断将所述待施加的功率输出差（Pd）传递给所述第一热源（21）和/或所述至少一个另外的热源（22），以便观察所述热源（21、22）的热惯性。


5.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统（10），
其中，所述控制器（15）还以如下方式设置，即：使得如果达到或超过用于所述颗粒过滤器（20）的再生的所述设定温度（Ts），
则所述控制器（15）以如下方式在第一温度范围（T1）内操作所述内燃机（31），即：使得所述内燃机（31）输送高氧排气，以及
以如下方式在第二温度范围（T2）内操作所述内燃机（31），即：使得所述内燃机（31）输送低氧排气。


6.根据前述权利要求中任一项所述的控制系统（10），
其中，所述控制器（15）还以如下方式设置，即：使得如果达到或超过用于所述颗粒过滤器（20）的再生的所述设定温度（Ts），并且所述电机（32）能够提供全部要求的扭矩，
则所述控制器（15）以超限模式或静止模式来操作所述内燃机（31）。


7.根据权利要求6所述的控制系统（10），
其中，所述控制器（15）还以如下方式设置，即：使得如果所述温度低于用于所述颗粒过滤器（20）的再生的所述设定温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·埃尔默，
申请(专利权)人：纬湃科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE