用于柴油微粒过滤器诊断的方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及用于柴油微粒过滤器诊断的方法和系统。提供用于确定在排气通道中微粒过滤器的退化的方法和系统。在一个示例中，方法可包括将排气转移到在第一过滤器下游的包括过滤器的次级碳烟传感器组件，和基于在次级碳烟传感器组件中的第二过滤器的随后过滤器再生之间的时间间隔确定退化。

【技术实现步骤摘要】

本说明书大体涉及用于诊断柴油微粒过滤器(DPF)的传感器的设计和使用。
技术介绍
使用柴油燃料的发动机燃烧可产生能够排放到大气中的微粒物质(PM)(如碳烟和悬浮颗粒)。为了使排放达标，柴油微粒过滤器(DPF)可以被包括在发动机排气装置中，以在释放排气之前过滤掉排气PM。此外，一个或多个碳烟传感器可以用于诊断DPF，并且此类碳烟传感器可以耦接在DPF的上游和/或下游。这样，各种类型的碳烟传感器已被开发以感测碳烟产生和释放。Paterson在US8,310,249中所示的一个示例性方法公开了在带电电极上收集微粒物质的碳烟传感器。碳烟传感器包括由绝缘体隔开的相对的电极，在两者之间存在间隙以防止电流。当碳烟颗粒开始在传感器上累积时，在电极之间建立桥接器允许电流流动。电流的变化被用作碳烟沉积的指示。但是，本文专利技术人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，由于传感器表面两端的偏置流动分布，不均匀或低碳烟沉积在表面上能够发生，从而导致间隙两端的不准确的电压和电流读数。此外，在一些传感器设计中由于大流量冲击表面可能难以达到传感器再生温度。更进一步地，该传感器可由于在传感器电极的表面上的大柴油微粒或水滴的撞击而被污染。也可由渗入到传感器的内部保护管中的大柴油微粒或水滴引起污染。除了基于电极的传感器外，基于压力的碳烟传感器也已经被开发。例如，如由Sun等人在US8,209,962中所述，微粒过滤器两端的压差可以用于监测过滤器的性能。其中，当压差小于阈值时，在微粒过滤器中的泄漏可以被确定。然而，这种方法也可能遭受来自在传感器上的较大聚集微粒或水滴撞击的干扰。专利技术内容本文专利技术人已经确认一种方法，通过该方法可至少部分地解决上述问题。一种示例性方法包括：将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每一个，第二通路包括耦接到电路的第二过滤器；以及基于第二过滤器的连续再生之间的间隔指示第一过滤器的退化。这样，DPF诊断可以以较高准确性和可靠性被执行，而不会被流动和碳烟负荷分布破坏或被水滴冲击。作为一个示例，排气可经由入口管从DPF下游的主排气管转移到主排气管的外部的两个平行通道(第一排气通路和第二排气通路)。入口管可包括允许水滴和聚合微粒被捕集并被释放到尾管中的穿孔。第二排气通路可配有金属微粒过滤器(MPF)，并且电路可被耦接至过滤器。此外，两条通路可在过滤器下游的位置处合并，排气从该位置返回到主排气管。由于从主排气管转移的排气被接收在两个平行通路中，所以排气PM(如碳烟)可沉积在第二通路的MPF上，同时包含碳烟的排气通畅地流过第一通路。因此，产生压差和/或温差，压差和/或温差通过耦接至两条通路的压力传感器或温度传感器测量。一旦压差或温差达到阈值，耦接至MPF的电路就关闭以启动过滤器的再生。基于压差或温差的下降指示再生完成。另外，在连续再生之间经过的时间间隔被获知。这样，如果DPF退化(如由于寿命或耐久性问题)，则增加的碳烟量可从DPF逃离，并且移动到金属过滤器上。因此，金属过滤器可不得不更频繁地被清洗。因此，基于在第二排气通路中金属过滤器的连续再生之间经过的时间间隔的减小，可确定上游DPF的退化并且可采取适当的措施。这样，通过将排气的一部分从排气管转移到具有位于柴油微粒过滤器下游的金属过滤器的碳烟传感器，能够基于从微粒过滤器到金属过滤器上的碳烟泄漏量检测微粒过滤器的退化。在选择性地被包括在两个通路中的一个中的金属过滤器上捕集碳烟颗粒的技术效果是在通路之间的压差或温差能够被有利地用于获知金属过滤器的碳烟负荷。在碳烟传感器的入口管中捕集聚合微粒和水滴并且将它们重新定向到排气尾管中的技术效果是减少在碳烟传感器上的聚合微粒和水滴的冲击，以允许更精确和可靠的碳烟检测。通过依靠在金属过滤器的连续再生之间的时间间隔来检测DPF退化，是诊断可被更敏感地提出并且更少地受在金属过滤器上的碳烟负荷分布的变化的影响。总体来说，排气微粒过滤器的碳烟感测和诊断的精确性和可靠性增加，使得能够满足较高排放标准。应当理解，上述
技术实现思路
被提供以简单形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确认所要求保护的主题的关键或本质特性，其范围由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。附图说明图1示出具有位于柴油微粒过滤器(DPF)的下游的基于压力或基于温度的排气碳烟传感器的示例性发动机系统。图2示出图1的基于压力或温度的排气碳烟传感器组件的示例性实施例。图3示出说明可实施的用于根据基于压力或温度的碳烟传感器诊断在排气管中的DPF的退化的方法的流程图。图4示出基于耦接在DPF下游的金属过滤器的再生时间诊断DPF的示例。具体实施方式以下描述涉及用于基于在DPF的下游耦接的基于压差或温差的碳烟传感器的输出确定排气DPF的退化的系统和方法。包括经配置以用诸如柴油的燃料运行的发动机的车辆系统在图1中示出。DPF被设置在主排气管中，并且在DPF的下游设置次级碳烟传感器组件以检测微粒从DPF的泄漏。次级碳烟传感器组件(如图2所示)可包括两个平行流分支，其中的一个配有金属过滤器和关联的电路。一个或多个压力传感器和/或温度传感器被提供用于测量两个平行流分支两端的压差和温差。发动机控制器经配置以执行控制程序，如图3的示例性程序，以基于压差或温差再生金属过滤器，以及基于金属过滤器的再生频率诊断DPF。参照图4示出示例性诊断。这样，DPF健康可被更精确和可靠地诊断。图1为示出在发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机系统100可被包括在汽车的推进系统中。可由包括控制器12的控制系统和通过车辆驾驶员132经由输入装置130的输入来至少部分控制发动机10。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30包括由汽缸壁32形成的汽缸，其中，活塞36定位在汽缸中。活塞36可被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统被耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动马达可经由飞轮被耦接至曲轴40以使发动机10能够启动运行。燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可经由排气通道(例如，排气管)48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些示例中，燃烧室30可包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。在这个示例中，进气门52和排气门54可经由各自的凸轮致动系统51和凸轮致动系统53通过凸轮致动被控制。凸轮致动系统51和凸轮致动系统53可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，这些系统可以由控制器12操作以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和位置传感器57被确定。在另选示例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动被控制。例如，汽缸30可另选地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每一个，所述第二通路包括耦接到电路的第二过滤器；以及基于所述第二过滤器的连续再生之间的间隔指示所述第一过滤器的退化。

【技术特征摘要】
2015.08.26 US 14/836,5731.一种方法，其包括：将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每一个，所述第二通路包括耦接到电路的第二过滤器；以及基于所述第二过滤器的连续再生之间的间隔指示所述第一过滤器的退化。2.根据权利要求1所述的方法，还包括，响应于所述指示，限制发动机转速或负荷。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示包括，响应于在所述第二过滤器的连续再生之间的所述间隔低于阈值持续时间，指示退化。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述间隔从所述第二过滤器的第一再生事件的开始到所述第二过滤器的第二紧接的再生事件的开始被测量。5.根据权利要求3所述的方法，还包括，响应于在所述第一通路和所述第二通路之间的压力差和温度差中的一者大于上限阈值，再生所述第二过滤器。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述温度差通过耦接至所述第一通路和所述第二通路的一对温度传感器估计，并且其中所述压力差通过耦接至所述第一通路和所述第二通路的一对压力传感器和耦接至所述第一通路和所述第二通路中的每个的差压传感器、耦接至所述第二过滤器下游的所述第二通路的差压传感器中的一者估计。7.根据权利要求5所述的方法，其中再生所述第二过滤器包括关闭所述电路的开关并且使电流流经所述第二过滤器，直到在所述第一通路和所述第二通路之间的所述压力差低于下限阈值。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一过滤器为具有较高碳烟容量的较大柴油或汽油微粒物质过滤器，并且其中所述第二过滤器为具有较低碳烟容量的较小金属过滤器，并且其中所述指示包括通过设置诊断代码指示所述第一过滤器正在泄漏。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移包括：使排气从排气管流动到入口管中，并且从所述入口管流动到所述第一排气通路和第二排气通路中的每个中，所述入口管在所述排气管外的位置处分支成为所述第一通路和所述第二通路；以及使排气从所述第一通路和所述第二通路经由出口管进入所述排气管中，所述第一通路和所述第二通路在所述第二过滤器的下游和所述排气管的外部聚合成为所述出口管。10.根据权利要求9所述的方法，其中使排气通过所述入口管和所述出口管流动的方向基本上垂直于排气通过所述排气管和所述第一通路和所述第二通路中的每者流动的方向。11.一种发动机排气系统，其包括：排气管，所述排气管包括第一微粒过滤器；碳烟检测系统，所述碳烟检测系统包括耦接至所述第一微粒过滤器的下游的所述排气管的入口管和出口管，所述入口管分支成平行的第一管和第二管，所述第一管和所述第二管聚合成所述出口管，所述第二管包括经由开关耦接至电源的第二微粒过滤器；一个或多个传感器，所述一个或多个传感器耦接至所述第一管和所述第二管中的每个，用于估计所述第一管和所述第二管两端的压差；以及控制器，所述控制器具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令，用于：使排气经由所述第一管和所述第二管流动通过所述入口管和所述出口管；基于所述一个或多个传感器的输出，再生所述第二过滤器；以及基于在所述第二过滤器的连续再生之间经过的时间，调整发动机操作。12.根据权利要求11所述的系统，其中所述入口管和所述出口管中的每个的一部分耦接至所述排气管的内部，并且所述入口管和出口管中的每个的剩余部分耦接至所述排气管的外部，其中所述入口管分支成在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小钢，
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