双速率柴油微粒过滤器泄漏监测器制造技术

本申请公开双速率柴油微粒过滤器泄漏监测器。提供用于检测柴油微粒过滤器(DPF)中的泄漏的方法和系统。在一个示例中，可以在单一驱动循环期间执行较快的泄漏检测程序以检测DPF中的大泄漏。然而，如果DPF中不存在大泄漏，则可以在多个驱动循环期间执行较慢的泄漏检测以检测DPF中的较小泄漏。

【技术实现步骤摘要】

本说明书总体涉及用于监测微粒过滤器泄漏的方法和系统。
技术介绍
柴油燃烧排气是受管制的排放物。已经研发出多种技术在排气被释放到大气之前来识别和过滤掉排气微粒物(PM)。柴油微粒过滤器(DPF)通常用于微粒物(PM)或烟尘控制。DPF可以通过捕集(或过滤)排气中的PM或烟尘来减少PM排放物的量。位于排气通道中的DPF下游的微粒物(PM)传感器监测DPF的过滤效率并且通常用于检测DPF中的泄漏。PM传感器通过将排气微粒收集在由绝缘间隙隔离的一对金属电极上来操作。当PM传感器暴露于微粒时，间隙被导电材料桥接，从而产生电阻的变化，该电阻的变化在测量的穿过PM传感器电极的电流增加时被观察到。电流升高到阈值水平所需要的时间取决于传感器暴露于微粒物的量(DPF中的泄漏程度)和传感器的设计。Yahata等人在US 8561388中示出用于检测DPF中的泄漏的一个示例途径。在其中，估计单元估计失效状态激励正时，从而确定假定微粒过滤器已经失效的PM传感器电流(或激励)。此外，当基于PM传感器的输出的PM传感器的实际激励正时早于估计的失效状态激励正时时，确定单元确定微粒过滤器处于失效状态。因此，通过监测PM传感器的激励正时，确定DPF的失效状态。然而，专利技术人在此已经认识到这种系统的潜在问题。由Yahata等人描述的泄漏检测可能有问题，尤其是在要检测较低的DPF泄漏时。因此，PM传感器的实际激励正时相反地取决于DPF的泄漏速率。例如，为了检测DPF中的较小泄漏，激励正时可以比单一驱动循环更长。然而，较长的正时与OBD法规相矛盾，该法规只允许在一个驱动循环中完成必要的监测。专利
技术实现思路
在一个示例中，以上描述的问题的一部分可以通过一种方法来解决，该方法包含：响应于耦接在发动机排气道中的微粒过滤器下游的微粒物(PM)传感器来调节发动机操作；以及响应于在单一驱动循环内以及多个驱动循环期间的PM传感器性能来指示发动机排气道中的微粒过滤器的退化。以此方式，通过监测单一驱动循环期间的PM水平，可以检测DPF中的较大泄漏。然而，如果DPF中不存在大泄漏，则PM水平可以在多个驱动循环期间被持续监测达较长持续时间，以便检测DPF中的较小泄漏。以此方式，可以分别监测DPF中的较大泄漏和较小泄漏。作为一个示例，较快的泄漏检测可以包括：如果PM传感器电流在单一驱动循环内超过阈值电流，则指示大泄漏。因此，如果PM传感器电流在单一驱动循环内达到阈值，则可以指示DPF中存在大泄漏并且可以开始合适的减缓动作。然而，如果在单一驱动循环期间未检测到泄漏，则可以执行较慢的检测，该检测包括监测多个驱动循环期间的PM传感器电流。如果PM传感器电流在多个驱动循环中的一个驱动循环期间达到阈值，则可以指示DPF中存在较小泄漏并且可以开始对应的减缓动作。然而，如果PM传感器电流在多个驱动循环中的所有驱动循环期间保持低于阈值，则可以指示DPF中不存在泄漏。以此方式，通过包括针对小泄漏和大泄漏的分开的检测方法，可以在多个驱动循环期间评估DPF性能。应当理解，提供以上本
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出发动机和位于柴油微粒过滤器(DPF)下游的相关联的排气微粒物(PM)传感器的示意图。图2示出PM传感器电流和监测时间之间的示例关系。图3示出根据本公开的用于在多个驱动循环期间检测DPF中的大泄漏和小泄漏的高水平流程图。图4示出描绘用于执行PM传感器的再生的方法的高水平流程图。图5示出描绘用于执行DPF的再生的方法的高水平流程图。图6示出在单一和多个驱动循环期间、在DPF中存在大泄漏、小泄漏和不存在泄漏的状况期间的示例PM传感器电流。具体实施方式以下描述涉及基于被定位在发动机系统(诸如图1的发动机系统)中的发动机排气管线中的DPF下游的微粒物(PM)传感器的输出来检测柴油微粒过滤器(DPF)中的泄漏的系统和方法。DPF泄漏速率可以通过监测PM传感器电流达到阈值电流的时间而被监测。然而，如图2所示，DPF泄漏速率并且因此PM电流水平达到阈值所花费的时间与监测时间成反比。因此，为了检测较低的DPF泄漏速率，诊断程序可能花费较长时间来完成。控制器可以被配置为执行程序(诸如图3的程序)，以通过在多个驱动循环期间监测PM传感器电流来分别检测DPF中的大泄漏和小泄漏。控制器还可以被配置为执行程序(诸如图4的程序)，以在PM传感器电流达到阈值水平时使PM传感器再生。此外，控制器可以被配置为执行程序(诸如图5的程序)，以在DPF的PM或烟尘负载达到阈值水平时使DPF再生。图6示出在多个驱动循环中监测到的DPF中的大泄漏与小泄漏期间的PM传感器电流之间的示例关系。以此方式，DPF中的大泄漏和小泄漏二者可以通过执行快速和缓慢泄漏检测监测来检测，并且因此可以满足未来的PM OBD限制的时间要求。图1示出车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可以包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气道23和发动机排气道25。发动机进气道23包括节气门62，该节气门经由进气通道42流体地耦接至发动机进气歧管44。发动机排气道25包括排气歧管48，该排气歧管最终通向排气通道35，该排气通道将排气引导至大气。节气门62可以位于增压装置(诸如涡轮增压器(未示出))下游和在后冷却器(未示出)上游的进气通道42中。当包括后冷却器时，后冷却器可以被配置为降低由增压装置压缩的进气的温度。发动机排气道25可以包括一个或多个排放控制装置70，这些装置可以在排气道中安装在紧密耦接的位置中。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化器、稀NOx过滤器、SCR催化剂等。发动机排气道25还可以包括被定位在排放控制装置70上游的柴油微粒过滤器(DPF)102，该柴油微粒过滤器从进入的气体中暂时过滤PM。如所描绘的，在一个示例中，DPF 102是柴油微粒物截留系统。DPF 102可以具有例如由堇青石或碳化硅制成的整体结构，该结构内部有多个通路用于从柴油排气中过滤微粒物。在通过DPF 102之后，已经过滤PM的尾管排气可以在PM传感器106中被测量、在排放控制装置70中被进一步处理并且经由排气通道35被排出到大气。通常按照环境保护署(EPA)和加利福尼亚空气资源委员会(CARB)的规定来监测安装在车辆上的DPF的泄漏。由监管机构规定的更加严格的检测阈值导致使用PM传感器来检测过滤器泄漏。PM传感器106通常包括形成“梳子”结构的一对平坦的梳状电极。这些电极通常可以由金属(诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、水泥、合金和包含前述金属中的至少一种的组合来制造。电极形成在通常由高度电绝缘的材料制造的PM传感器的衬底上。可能的电绝缘材料可以包括氧化物(诸如氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镧、氧化硅和包含前述中的至少一种的组合)、或能够抑制梳状电极对的电通信并且对其提供物理保护的任何类似材料。两个电极的梳状“尖齿”之间的间距通常可以在从10微米至10本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包含：响应于耦接在发动机排气道中的微粒过滤器下游的微粒物传感器即PM传感器而调节发动机操作；以及响应于在单一驱动循环内以及多个驱动循环期间的PM传感器性能而指示所述发动机排气道中的所述微粒过滤器的退化。

【技术特征摘要】
2015.06.18 US 14/743,6061.一种方法，其包含：响应于耦接在发动机排气道中的微粒过滤器下游的微粒物传感器即PM传感器而调节发动机操作；以及响应于在单一驱动循环内以及多个驱动循环期间的PM传感器性能而指示所述发动机排气道中的所述微粒过滤器的退化。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述驱动循环包括车辆启动、发动机运行和车辆关闭的单一序列，并且所述多个驱动循环包括连续的驱动循环，其中在多个驱动循环之间发动机被冷却到环境温度和/或在其间经过了阈值时间。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述PM传感器性能包括：监测PM传感器电流；指示退化进一步包括：当所述PM传感器电流在所述单一驱动循环和所述多个驱动循环中的每一个期间升高到高于电流阈值时，指示所述微粒过滤器中的较大泄漏；以及将发动机功率减小到第一水平。4.根据权利要求3所述的方法，其中指示退化进一步包括当所述PM传感器电流在所述单一驱动循环期间保持在所述电流阈值之下并且在所述多个驱动循环中的一个期间升高到高于所述电流阈值时，指示所述微粒过滤器中的较小泄漏，并且进一步包括将所述发动机功率减小到第二水平。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含当PM传感器电流在所述单一驱动循环和所述多个驱动循环中的每一个期间保持在电流阈值之下时，指示所述微粒过滤器中不存在泄漏。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述调节发动机操作进一步包括当所述PM传感器电流升高到高于所述电流阈值时，使所述PM传感器再生。7.一种用于检测微粒过滤器的失效模式的方法，其包含：使定位在所述微粒过滤器下游的微粒物传感器即PM传感器再生；将微粒物累积在所述PM传感器上，直到微粒过滤器状态被指示；响应于在第一持续时间已经过去之后所述PM传感器的电流大于阈值电流，指示所述微粒过滤器的第一失效模式；响应于在第二持续时间已经过去之后所述PM传感器的所述电流大于所述阈值电流，指示所述微粒过滤器的第二失效模式；以及响应于在所述第二持续时间已经过去之后所述PM传感器的所述电流小于所述阈值电流，指示所述微粒过滤器的标准模式。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一阈值持续时间小于驱动循环持续时间，并且所述第二阈值持续时间大于所述驱动循环持续时间，其中所述驱动循环持续时间包括在其间具有发动机启动的车辆启动和车辆关闭...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·B·霍普考，W·R·古德温，M·J·V·尼乌斯塔特，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US