监控颗粒过滤器的再生频次的系统

申请号 CN201510118344.7 申请日 2015-03-18 公开(公告)号 CN104929743B 公开(公告)日 2017-11-10
申请人 通用汽车环球科技运作有限责任公司; 发明人 M.孙; M.阿丹尼斯; R.阿丹尼斯; V.J.泰卢特基; G.施亚丰;
摘要 本 发明 提供一种监控颗粒 过滤器 的再生频次的系统。一种处理排气的排气处理系统包括:颗粒过滤器,配置为捕集包含在排气中的烟灰;以及压 力 传感器 ,输出指示颗粒过滤器的压差的压力 信号 。烟灰 质量 模 块 配置为基于压差确定指示存储在颗粒过滤器中的烟灰量的烟灰质量。根据第一烟灰模型或第二烟灰模型选择性地确定烟灰质量。调适烟灰负载模块基于第二烟灰模型校正第一烟灰模型,以使第一烟灰模型适应于第二烟灰模型。频次再生模块确定校正第一烟灰模型的实际 频率 。频次再生模块还基于实际频率和 阈值 确定颗粒过滤器被过度再生。
权利要求

1.一种处理排气的排气处理系统,所述排气处理系统包括:
颗粒过滤器,配置为捕集包含在流经该颗粒过滤器的排气中的烟灰;
传感器,输出指示所述颗粒过滤器的入口与所述颗粒过滤器的出口之间的压差的压力信号
与所述压力传感器电气通信的烟灰质量,所述烟灰质量模块配置为基于所述压差确定指示存储在所述颗粒过滤器中的烟灰量的烟灰质量,根据第一烟灰模型和不同于所述第一烟灰模型的第二烟灰模型中的一个,来选择性地确定所述烟灰质量;
与所述烟灰质量模块电气通信的调适烟灰负载模块,所述调适烟灰负载模块配置为基于所述第二烟灰模型校正所述第一烟灰模型,以便使所述第一烟灰模型适应于所述第二烟灰模型;与所述调适烟灰负载模块电气通信的预期调适频率模块,所述预期调适频率模块配置为确定用于施加校正因子的预期频率,所述预期频率基于当产生排气时输出的至少一个车辆运转状态;以及
与所述调适烟灰负载模块电气通信的频次再生模块,所述频次再生模块配置为确定校正所述第一烟灰模型的实际频率,并基于所述实际频率和阈值确定故障。
2.如权利要求1所述的排气处理系统,其中所述故障包括基于所述实际频率和阈值确定所述颗粒过滤器被过度再生。
3.如权利要求1所述的排气处理系统,其中所述频次再生模块确定所述预期频率与所述实际频率之间的差值。
4.如权利要求3所述的排气处理系统,其中所述频次再生模块响应于所述差值超过所述阈值而确定所述颗粒过滤器被过度再生。
5.如权利要求4所述的排气处理系统,其中所述预期频率基于产生排气的发动机的速度、发动机的燃料进入量和排气中的NOx平中的至少一个。
6.如权利要求5所述的排气处理系统,其中所述校正因子基于所述排气的烟灰流量、所述颗粒过滤器的过滤效率、和存储在所述颗粒过滤器中的烟灰的燃烧率中的至少一个。
7.如权利要求6所述的排气处理系统,其中所述燃烧率基于所述排气中的的水平和所述排气中的NOx的水平。
8.一种确定用于再生颗粒过滤器的再生操作的频次的硬件制模块,所述控制模块包括:
存储器,配置为存储确定存储在所述颗粒过滤器中的烟灰质量的多个烟灰模型;
烟灰质量模块,确定所述颗粒过滤器的入口与出口之间的压差,并且配置为基于所述压差和所述烟灰模型确定所述烟灰质量;
与所述烟灰质量模块电气通信的调适烟灰负载模块,所述调适烟灰负载模块配置为根据不同于第一烟灰模型的第二烟灰模型校正所述第一烟灰模型;
与所述调适烟灰负载模块电气通信的预期调适频率模块,所述预期调适频率模块配置为确定用于施加校正因子的预期频率,所述预期频率基于当产生排气时输出的至少一个车辆运转状态;以及
与所述调适模块电气通信的频次再生模块,所述频次再生模块配置为确定校正所述第一烟灰模型的实际频率,并且基于所述实际频率与所述预期频率之间的比较来确定所述颗粒过滤器的过度再生。
9.如权利要求8所述的硬件控制模块,其中预期频率阈值指示所述预期频率,并且其中所述频次再生模块响应于所述实际频率超过所述预期频率阈值而确定所述颗粒过滤器被过度再生。
10.如权利要求9所述的硬件控制模块,其中所述预期频率基于产生排气的发动机的速度、发动机的燃料进入量以及排气中的NOx的水平中的至少一个。
11.如权利要求10所述的硬件控制模块,其中所述校正因子基于所述排气的烟灰流量、所述颗粒过滤器的过滤效率、以及存储在所述颗粒过滤器中的烟灰的燃烧率中的至少一个。
12.一种确定用于再生颗粒过滤器的再生操作的频次的方法,所述方法包括:
确定所述颗粒过滤器的入口与出口之间的压差;
基于所述压差和从多个烟灰质量模型选择的第一烟灰质量模型,来确定所述颗粒过滤器的烟灰质量,所述第一烟灰质量模型指示存储在所述颗粒过滤器中的烟灰量;
基于所述第一烟灰质量模型确定校正因子,并且将所述校正因子施加到不同于所述第一烟灰质量模型的第二烟灰质量模型,以便所述第二烟灰质量模型适应于所述第一烟灰质量模型;
确定用于施加所述校正因子的预期频率,所述预期频率基于当产生排气时输出的至少一个车辆运转状态;
确定将所述校正因子施加到所述第二烟灰质量模型的实际频率;以及
基于所述实际频率和阈值,来确定所述颗粒过滤器被过度再生。
13.如权利要求12所述的方法,其中所述阈值指示当所述颗粒过滤器没有退化时发生的用于施加所述校正因子的预期频率。
14.如权利要求13所述的方法,还包括响应于实际调适频率超过所述阈值而确定所述颗粒过滤器被过度再生。
15.如权利要求14所述的方法,还包括:基于产生排气的发动机的速度、发动机的燃料进入量以及排气中的NOx的水平中的至少一个确定所述预期频率。
16.如权利要求15所述的方法,还包括基于所述排气的烟灰流量、所述颗粒过滤器的过滤效率、以及存储在所述颗粒过滤器中的烟灰的燃烧率中的至少一个确定所述校正因子。

说明书全文

监控颗粒过滤器的再生频次的系统

技术领域

[0001] 本发明涉及排气处理系统,更具体地涉及一种用于监控颗粒过滤器的再生频次的系统。

背景技术

[0002] 使用车辆排气处理系统来减少不期望的排放,例如由车辆发动机输出的一化二氮(NOx)和颗粒物质(例如烟灰)。车辆排气系统通常包括颗粒过滤器(“PF”),其捕集来自由发动机产生的排气的烟灰。PF可以包括限定多个孔的一个或多个过滤器基材,排气必须流经所述孔。当排气流经这些孔时,颗粒物质聚集在过滤器基材上。
[0003] 可以响应于再生事件的发生来执行再生操作。再生操作将颗粒过滤器加热到足以燃烧(即烧尽)聚集的烟灰的燃烧温度,从而再生PF。然而,执行频繁的再生操作将PF暴露于过高热量,其加速过滤器基材的老化。

发明内容

[0004] 在本发明的一个示例性实施例中,一种处理排气的排气处理系统包括配置为捕集包含在排气中的烟灰的颗粒过滤器。压传感器输出指示颗粒过滤器的入口与颗粒过滤器的出口之间的压差的压力信号。烟灰质量配置为基于压差和存储在存储器设备中的烟灰模型,确定指示存储在颗粒过滤器中的烟灰量的烟灰质量。调适烟灰负载模块配置为选择性地对烟灰质量模块施加校正因子。频次再生模块配置为确定对烟灰质量模块施加校正因子的实际频率。频次再生模块还基于实际频率和阈值确定颗粒过滤器被过度再生。
[0005] 在本发明的另一个示例性实施例中,一种确定用于再生颗粒过滤器的再生操作的频次的硬件制模块包括存储器,该存储器配置为存储确定存储在颗粒过滤器中的烟灰量的烟灰模型。烟灰质量模块确定颗粒过滤器的入口与出口之间的压差,并且配置为基于该压差和烟灰模型确定烟灰。调适烟灰负载模块与烟灰质量模块电气通信。调适烟灰负载模块配置为对烟灰质量模块选择性地施加校正因子,以生成校正后烟灰质量。预期调适频率模块与调适烟灰负载模块电气通信。预期调适频率模块配置为响应于当产生排气时输出的至少一个车辆运转状态来确定用于施加校正因子的预期频率。频次再生模块与调适模块电气通信。频次再生模块配置为确定对烟灰质量模块施加校正因子的实际频率。频次再生模块还基于预期频率与实际频率之间的差值确定颗粒过滤器被过度再生。
[0006] 在本发明的又一个示例性实施例中,一种确定用于再生颗粒过滤器的再生操作的频次的方法包括确定颗粒过滤器的入口与出口之间的压差。该方法还包括基于该压差和烟灰质量模型确定颗粒过滤器的烟灰质量。该方法还包括对烟灰质量模型选择性地施加校正因子以生成校正后烟灰质量。该方法还包括确定对烟灰质量模型施加校正因子的实际频率。该方法还包括基于实际频率和阈值确定颗粒过滤器被过度再生。
[0007] 1. 一种处理排气的排气处理系统,所述排气处理系统包括:
[0008] 颗粒过滤器,配置为捕集包含在流经该颗粒过滤器的排气中的烟灰;
[0009] 压力传感器,输出指示所述颗粒过滤器的入口与所述颗粒过滤器的出口之间的压差的压力信号;
[0010] 与所述压力传感器电气通信的烟灰质量模块,所述烟灰质量模块配置为基于所述压差确定指示存储在所述颗粒过滤器中的烟灰量的烟灰质量,根据第一烟灰模型和不同于所述第一烟灰模型的第二烟灰模型中的一个,来选择性地确定所述烟灰质量;
[0011] 与所述烟灰质量模块电气通信的调适烟灰负载模块,所述调适烟灰负载模块配置为基于所述第二烟灰模型校正所述第一烟灰模型,以便使所述第一烟灰模型适应于所述第二烟灰模型;以及
[0012] 与所述调适烟灰负载模块电气通信的频次再生模块,所述频次再生模块配置为确定校正所述第一烟灰模型的实际频率,并基于所述实际频率和阈值确定故障。
[0013] 2. 如方案1所述的排气处理系统,其中所述故障包括基于所述实际频率和阈值确定所述颗粒过滤器被过度再生。
[0014] 3. 如方案2所述的排气处理系统,还包括与所述调适烟灰负载模块电气通信的预期调适频率模块,所述预期调适频率模块配置为确定用于施加校正因子的预期频率,所述预期频率基于当产生排气时输出的至少一个车辆运转状态。
[0015] 4. 如方案3所述的排气处理系统,其中所述频次再生模块确定所述预期频率与所述实际频率之间的差值。
[0016] 5. 如方案4所述的排气处理系统,其中所述频次再生模块响应于所述差值超过所述阈值而确定所述颗粒过滤器被过度再生。
[0017] 6. 如方案5所述的排气处理系统,其中所述预期频率基于产生排气的发动机的速度、发动机的燃料进入量和排气中的NOx平中的至少一个。
[0018] 7. 如方案6所述的排气处理系统,其中所述校正因子基于所述排气的烟灰流量、所述颗粒过滤器的过滤效率、和存储在所述颗粒过滤器中的烟灰的燃烧率中的至少一个。
[0019] 8. 如方案7所述的排气处理系统,其中所述燃烧率基于所述排气中的氧的水平和所述排气中的NOx的水平。
[0020] 9. 一种确定用于再生颗粒过滤器的再生操作的频次的硬件控制模块,所述控制模块包括:
[0021] 存储器,配置为存储确定存储在所述颗粒过滤器中的烟灰质量的多个烟灰模型;
[0022] 烟灰质量模块,确定所述颗粒过滤器的入口与出口之间的压差,并且配置为基于所述压差和所述烟灰模型确定所述烟灰质量;
[0023] 与所述烟灰质量模块电气通信的调适烟灰负载模块,所述调适烟灰负载模块配置为根据不同于所述第一烟灰模型的第二烟灰模型校正所述第一烟灰模型;
[0024] 与所述调适烟灰负载模块电气通信的预期调适频率模块,所述预期调适频率模块配置为确定校正所述第一烟灰模型的预期频率;以及
[0025] 与所述调适模块电气通信的频次再生模块,所述频次再生模块配置为确定校正所述第一烟灰模型的实际频率,并且基于所述实际频率与所述预期频率之间的比较来确定所述颗粒过滤器的过度再生。
[0026] 10. 如方案9所述的硬件控制模块,其中预期频率阈值指示所述预期频率,并且其中所述频次再生模块响应于所述实际频率超过所述预期频率阈值而确定所述颗粒过滤器被过度再生。
[0027] 11. 如方案10所述的硬件控制模块,其中所述预期频率基于产生排气的发动机的速度、发动机的燃料进入量以及排气中的NOx的水平中的至少一个。
[0028] 12. 如方案11所述的硬件控制模块,其中所述校正因子基于所述排气的烟灰流量、所述颗粒过滤器的过滤效率、以及存储在所述颗粒过滤器中的烟灰的燃烧率中的至少一个。
[0029] 13. 一种确定用于再生颗粒过滤器的再生操作的频次的方法,所述方法包括:
[0030] 确定所述颗粒过滤器的入口与出口之间的压差;
[0031] 基于所述压差和从多个烟灰质量模型选择的第一烟灰质量模型,来确定所述颗粒过滤器的烟灰质量,所述第一烟灰质量模型指示存储在所述颗粒过滤器中的烟灰量;
[0032] 基于所述第一烟灰质量模型确定校正因子,并且将所述校正因子施加到不同于所述第一烟灰质量模型的第二烟灰质量模型,以便所述第二烟灰质量模型适应于所述第一烟灰质量模型;
[0033] 确定将所述校正因子施加到所述第二烟灰质量模型的实际频率;以及
[0034] 基于所述实际频率和阈值,来确定所述颗粒过滤器被过度再生。
[0035] 14. 如方案13所述的方法,其中所述阈值指示当所述颗粒过滤器没有退化时发生的用于施加所述校正因子的预期频率。
[0036] 15. 如方案14所述的方法,还包括响应于实际调适频率超过所述阈值而确定所述颗粒过滤器被过度再生。
[0037] 16. 如方案15所述的方法,还包括:基于产生排气的发动机的速度、发动机的燃料进入量以及排气中的NOx的水平中的至少一个确定所述预期频率。
[0038] 17. 如方案16所述的方法,还包括基于所述排气的烟灰流量、所述颗粒过滤器的过滤效率、以及存储在所述颗粒过滤器中的烟灰的燃烧率中的至少一个确定所述校正因子。
[0039] 从下面结合附图时对本发明进行的详细描述,容易理解上述特征。

附图说明

[0040] 仅以示例方式,其他特征出现在下面的实施例的详细描述中,详细描述参考附图,在附图中:
[0041] 图1为根据本发明的示例性实施例的包括配置为确定再生颗粒过滤器的频次的控制模块的排气处理系统的方框图
[0042] 图2为例示根据本发明的示例性实施例的确定再生颗粒过滤器的频次的车辆控制模块的方框图;以及
[0043] 图3为例示根据本发明的示例性实施例的检测颗粒过滤器的再生频次的方法的流程图

具体实施方式

[0044] 下面的描述本质上仅为示例性的,而不旨在限制本发明、其应用或使用。应该理解在所有附图中,对应的参考标记指示相同或相应的零件和特征。
[0045] 当在本文中使用时,术语模块是指硬件模块,包括专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能性的其他适当部件。在本发明的至少一个实施例中,模块可以包括如由本领域的技术人员理解的微控制器
[0046] 现在参考图1,总体上示出根据本发明实施例的车辆系统5。车辆系统5包括内燃(IC)发动机10、排气处理系统11以及车辆控制模块12。发动机10可以包括但不限于柴油发动机汽油发动机以及均质充量压燃式发动机。发动机10包括接收燃料的至少一个气缸13,并且配置为经由空气进气通道15接收空气。空气进气通道15包括空气质量流量(MAF)传感器16,以确定发动机10的进气空气质量(mAir)。在一个实施例中,MAF传感器16可以包括叶片式流量计或热线式进气空气质量流量传感器。然而,应认识到也可以使用其他类型的传感器。排气管道17可以传送响应于燃烧气缸13中的燃料和空气而产生的排气18。排气管道17可以包括包含排气处理系统11的一个或多个后处理设备的一个或多个段,这在下面更详细地讨论。NOx传感器19可以设置在发动机10的下游,以确定存在于排气18中的NOx的量和/或NOx流量。
[0047] 本文描述的排气处理系统11可以与上面描述的任何发动机系统一起使用,来减少在燃烧期间产生的排气成分。排气处理系统11通常包括一个或多个排气处理设备。排气处理设备可以包括但不限于氧化催化剂设备(“OC”)20、选择性催化还原设备(“SCR”)22以及颗粒过滤器(“PF”)24。在本发明的至少一个示例性实施例中,PF 24为柴油机颗粒过滤器。如可以认识到的那样,本发明的排气处理系统11可以包括如图1所示的排气处理设备20、
22、24中的一个或多个和/或其他排气处理设备(未示出)的各种组合,而不限于本示例。
[0048] 参考图1,可以包括若干个段的排气管道17将排气18从发动机10输送到排气处理系统11的各个排气处理设备20、22、24。如可以认识到的那样,OC 20可以是在本领域中已知的各种直通式氧化催化剂设备。在各个实施例中,OC 20可以包括直通式金属或陶瓷整体基材26,其被包装在膨胀衬垫或者当受热时膨胀的其他适当的载体中,从而固定并隔离基材。基材26可以被封装在具有与排气管道17流体连通的入口和出口的不锈壳体或罐中。基材
26可以包括设置在该基材26上的氧化催化剂化合物。氧化催化剂化合物可以作为涂层被涂敷,并且可以包含铂族金属例如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)、或其他适当的氧化催化剂或者其组合。OC 20在处理未燃烧气态和非挥发性HC和CO时是有用的,其被氧化来形成二氧化和水。
[0049] SCR设备22可以设置在OC 20的下游,并且配置为减少排气18中的NOx成分。以与OC 20相似的方式,SCR设备22例如可以包括直通式陶瓷或金属整体基材,其被封装在具有与排气管道17流体连通的入口和出口的不锈钢壳体或罐中。基材可以包括涂敷到基材上的SCR催化剂组合物。SCR催化剂组合物可以包含沸石以及一种或多种基底金属组分例如("Fe")、钴("Co")、("Cu")或("V"),其在存在还原剂(例如)的情况下能够有效地工作以转化排气18中的NOx组分,如由本领域的技术人员理解的那样。
[0050] PF 24可以设置在SCR设备22的下游,并且从排气18中过滤碳和其他颗粒物质(例如烟灰)。PF 24具有与排气管道17流体连通的入口和出口。根据至少一个示例性实施例,PF 24可以使用陶瓷壁流式整体排气过滤器基材30构成,其被包装在膨胀材料或者当受热时扩张的非膨胀材料(未示出)中,从而固定并隔离封装在刚性耐热壳体或罐中的过滤器基材
30。应该认识到陶瓷壁流式整体过滤器基材30实质上仅为示例性的,并且PF 24可以包括其他过滤器设备,例如卷绕或封装纤维过滤器、开口泡沫烧结金属纤维等。过滤器基材30可以包括配置为捕集包括在排气18中的颗粒物质的陶瓷过滤器元件(例如壁流式元件)。排气处理系统11可以通过烧掉在过滤器基材30中捕集的烟灰,来执行再生PF 24的再生操作。可以使用如由本领域的技术人员已知的各种系统来执行再生PF 24的再生操作。
[0051] 如图1所示,排气处理系统11可以还包括至少一个压力传感器32(例如台达压力传感器)。台达压力传感器32可以确定跨过PF 24的压差(即Δp)。虽然图示了单个台达压力传感器32,但是应该认识到可以使用多个压力传感器来确定PF 24的压差。例如,可以在PF 24的入口处设置第一压力传感器,并且可以在PF 24的出口处设置第二压力传感器。因而,由第二台达压力传感器检测的压力与由第一台达压力传感器检测的压力之间的差值可以指示PF 24的Δp。
[0052] 除了台达压力传感器32之外,排气处理系统11可以还包括氧气(O2)传感器33以及一个或多个温度传感器。O2传感器33设置在PF 24的上游,以确定在PF 入口处的O2的浓度和/或O2流量。
[0053] 关于温度传感器,如图1所示,本发明的至少一个示例性实施例提供了温度传感器34-44。然而,在图1中图示的温度传感器的数量不限于此。第一温度传感器34和第二温度传感器36分别设置在OC 20的入口和出口处,并且可以确定基材26的温度。第三温度传感器
38和第四温度传感器40分别设置在SCR 22的入口和出口处,并且可以确定基板28的温度。
第五温度传感器42和第六温度传感器42分别设置在PF 24的入口和出口处,并且可以确定过滤器基材30的温度。
[0054] 车辆控制模块12基于由一个或多个传感器和/或操作模型提供的测量值,来控制发动机10和/或排气处理系统11的一个或多个操作。根据至少一个示例性实施例,车辆控制模块12可以控制再生操作,其在存在再生事件时再生PF 24。再生事件可以利用一个或多个烟灰质量模型来确定。
[0055] 如本领域的技术人员已知的那样,可以使用一个或多个烟灰质量模型来基于Δp确定存储在过滤器基材30中的烟灰量(即烟灰质量)。当存在再生事件时,执行再生操作,其将PF 24加热到足以燃烧(即烧尽)聚集的颗粒物质(例如烟灰)的燃烧温度。然而,各种条件(例如,低排气质量流量、跨过PF 24的快速温度瞬变、以及由频繁再生操作导致的过滤器基材30的老化)可能改变由烟灰质量模型确定的烟灰质量的估算。
[0056] 为了补偿烟灰质量估算的变化,车辆控制模块12可以基于置信条件因子选择性地启用不同的烟灰质量模型。置信条件因子是指示具体烟灰质量模型在各发动机运转状态下(例如在给定Δp的情况下)的精度置信度的条件。在至少一个示例性实施例中,置信条件因子可以基于Δp与压力阈值(THp)之间的比较。当Δp不满足THp时(例如Δp落在THp范围外),确定了低置信条件。然而,当Δp满足THp时(例如Δp落在THp范围内),确定了高置信条件。
[0057] 各个烟灰质量模型在不同的运转状态下可以证明是更精确的。例如,当Δp落在THp范围外时,在低置信条件下可以使用第一烟灰质量模型,例如基于动力学的烟灰加载模型(下文称为动力学烟灰加载模型)。对动力学烟灰加载模型的输入可以包括但不限于排气温度、流量、发动机速度、燃料流量、PF 24上游的压力、碳氢化合物流量、O2浓度和/或在PF 24的入口处的流速、以及NOx浓度和/或流量。在到后处理部件的入口处的烟灰率例如可以基于差压、由排气传感器校正的估算烟灰率、各种发动机参数以及一个或多个其他适当的指标。
[0058] 当Δp落在THp范围内时,在高置信条件下可以使用第二烟灰质量模型,例如Δp烟灰质量模型。对Δp烟灰质量模型的输入包括但不限于PF 24的入口压力、PF 24的Δp,排气质量流量以及PF 24的入口温度。在至少一个实施例中,可以使用Δp烟灰质量模型来调适(即校正)动力学烟灰加载模型,这在下面更详细地讨论。
[0059] 控制模块12在低置信条件期间可以根据动力学烟灰加载模型确定PF 24的实际烟灰质量,并且在高置信条件期间可以根据Δp烟灰质量模型确定PF 24的实际烟灰质量。在至少一个实施例中,当高置信条件存在时,控制模块12还根据Δp烟灰质量模型校正(即调适)动力学烟灰加载模型。当发动机在正常运转状态(例如没有故障的PF 24)下运转时,预期动力学烟灰加载模型的调适是次要的或不重要的。也就是,预期由动力学烟灰加载模型指示的存储在过滤器基材30中的烟灰质量(即存储烟灰质量)接近由Δp烟灰质量模型指示的存储烟灰质量。因此,动力学烟灰加载模型的调适(即校正)量是次要的。然而,当发动机在变更运转状态(例如存在退化的PF 24)下运转时,动力学烟灰加载模型的调适是更普遍且更重要的。因此,可以在控制模块12中存储调适差值(即动力学烟灰加载模型的调适量),以确定例如变更的运转状态存在,例如退化的PF 24。
[0060] 在至少一个实施例中,可以使用动力学烟灰加载模型与Δp烟灰质量模型之间的质量差值(ΔMASS),来确定是否存在退化的PF 24和/或过度再生的PF 24。ΔMASS为由动力学烟灰加载模型确定的存储烟灰质量与由Δp烟灰质量模型确定的存储质量之间的差值。如果ΔMASS落在阈值范围内,则可以确定正常发动机运转状态。然而,如果ΔMASS超过阈值,则可以确定存在故障,包括但不限于退化的PF 24和过度再生的PF 24。
[0061] 与正常运转状态期间相比,在可能需要PF24的过度再生的不期望的运转状态期间(例如当存在退化的PF 24时),动力学烟灰加载模型的调适更频繁地发生。因而,至少一个实施例基于实际调适模型使用频率(下文称为实际调适频率)确定故障的发动机运转状态。实际调适频率指示动力学烟灰加载模型的调适频率。
[0062] 车辆控制模块12可以还确定预期调适使用频率(下文称为预期调适频率)。预期调适频率基于各种运转状态,包括但不限于发动机速度、发动机燃料进入量以及排气状态(例如排气18的NOx水平)。运转状态可以由如本领域的技术人员已知的一个或多个传感器确定。车辆控制模块12可以将实际调适频率与预期调适频率进行比较。如果实际调适频率超过预期调适频率,或者以阈值超过预期调适频率,那么车辆控制模块12可以输出故障频次信号。故障频次信号可以指示过度的故障事件,举例而言,例如PF 24的过度再生存在。在至少一个示例性实施例中,故障频次信号可以响应于检测到故障频次信号而撤销(即暂停)即将进行的计划再生操作,以防止由过度再生导致的过滤器基材30的进一步老化和/或退化。
[0063] 现在转到图2,方框图示出了根据本发明的实施例的确定再生PF 24的频次的车辆控制模块12。车辆系统5的各种示例性实施例可以包括嵌入车辆控制模块12内的任意数量的子模块。如可以认识到的那样,如图2所示的子模块也可以组合或进一步划分。对车辆控制模块12的输入可以从排气处理系统11感测,从其他控制模块例如发动机控制模块(未示出)接收,或者由其他子模块确定。
[0064] 如图2所示,根据至少一个实施例的车辆控制模块12包括存储器100、烟灰质量模块102、调适烟灰负载模块104、预期调适频率模块106以及再生频次模块108。每个模块102-108与存储器100对接且电气通信,以根据需要检索和更新存储值、阈值、模型等。
[0065] 存储器100可以存储一个或多个阈值、测量温度的时段、大量可配置极限、映射、数据值、变量以及用来执行再生操作的系统模型。在本发明的至少一个实施例中,存储器100存储各种参数,包括但不限于排气体积流量(即dvol)、比热常数、PF 24的尺寸、PF 24的过滤效率以及用来选择可以用来确定PF 24的烟灰质量的烟灰模型的PF置信条件因子。如上所述,置信条件因子可以基于Δp与压力阈值(THp)之间的比较。
[0066] 车辆控制模块12存储用来确定PF 24的烟灰质量的烟灰质量模型。更具体来说,车辆控制模块12可以与台达压力传感器32电气通信,以接收指示Δp的Δp信号200。如果满足置信条件因子(例如在阈值范围内),那么烟灰质量模块102基于Δp烟灰质量模型和由Δp传感器32确定的Δp来确定实际烟灰加载。启用烟灰质量模块102的输出,以便生成指示PF 24的烟灰质量的烟灰质量信号202。烟灰质量模块102还可以将利用Δp烟灰质量模型确定的实际烟灰质量发送到调适烟灰负载模块104。然而,当不满足置信条件因子时,将烟灰质量模块102的输出停用,并且实际烟灰加载由调适烟灰负载模块104的输出利用动力学烟灰加载模型提供,这在下面更详细地讨论。
[0067] 调适烟灰负载模块104存储动力学烟灰加载模型。如以上讨论的那样,如果满足置信条件因子,那么由烟灰质量模块102利用Δp烟灰质量模型确定实际烟灰负载。同时,调适烟灰负载模块104可以根据Δp烟灰质量模型调适动力学烟灰加载模型。然而,如果不满足置信条件因子(例如在阈值范围外),那么将烟灰质量模块102停用,并且动力学烟灰加载模型可以基于一个或多个车辆参数信号204和一个或多个烟灰参数信号206确定实际烟灰负载。因而,调适烟灰负载模块104可以输出指示PF 24的实际烟灰负载的实际烟灰负载信号202’。车辆参数信号204指示存储在存储器100中的各种车辆参数,包括但不限于PF 24的比热、PF 24的尺寸以及置信条件因子。烟灰参数信号206指示各种烟灰参数,包括但不限于发动机输出烟灰率(即SOOTOUT)、PF 24的过滤器效率(PFEFF)以及烟灰燃烧率(SOOTBURN)。
SOOTBURN可以基于由O2传感器33提供的O2测量值和由NOx传感器19提供的NOx测量值。在至少一个实施例中,更新的动力学烟灰加载模型(即调适后的动力学烟灰模型)可以存储在存储器100中。
[0068] 调适烟灰负载模块104还可以确定动力学烟灰加载模型的实际调适频率。例如,调适烟灰负载模块104可以使用实际调适使用频率模型,来确定在一段时间上启用了动力学烟灰加载模型的多个实例。可以响应于检测到由调适烟灰负载模块104输出的实际烟灰负载信号202’,来确定动力学烟灰加载模型的启用。可以从调适烟灰负载模块104输出指示实际调适频率的ADAPTACTUAL信号208。在至少一个实施例中,可以对实际调适信号208进行滤波(例如使用低通滤波器)来获得更精确的实际调适频率。可以使用实际调适频率来确定再生PF 24的频次,这在下面更详细地讨论。
[0069] 预期调适频率模块106可以基于车辆参数信号204和/或一个或多个车辆运转信号210来确定预期调适频率(ADAPTEXPECT)。车辆运转信号210可以指示车辆系统5的相应车辆运转状态。车辆运转状态可以包括但不限于发动机速度、进入燃料量以及排气18的NOx水平。
可以从预期调适频率模块106输出ADAPTEXPECT信号212以指示预期调适频率。
[0070] 再生频次模块108与调适烟灰负载模块104及预期调适频率模块106电气通信以确定故障事件。例如,再生频次模块108可以确定再生PF 24的频次并且确定是否存在故障事件,例如PF 24的过度再生。
[0071] 根据本发明的至少一个示例性实施例,再生频次模块108可以将实际调适频率(ADAPTACTUAL)与预期调适频率(ADAPTEXPECT)进行比较以确定频率差值(ΔRATE)。然后可以将ΔRATE与阈值THRATE 213进行比较。THRATE 213可以存储在存储器100中或者可以存储在再生频次模块108的单独的存储器中。如果ΔRATE超过THRATE 213,那么再生频次模块108输出指示存在故障情况的频次故障信号214。
[0072] 在另一个实施例中,预期调适频率ADAPTEXPECT可以用作阈值。也就是,ADAPTACTUAL可以直接与ADAPTEXPECT进行比较。如果ADAPTACTUAL超过ADAPTEXPECT,那么再生频次模块108可以确定存在故障情况。故障情况可以包括过度状态事件,举例而言,例如PF 24的过度再生。过度再生例如可以指示PF已经再生超过调节所需极限。
[0073] 现在转到图3,流程图示出了根据示例性实施例的检测PF的再生频次的方法。该方法在操作300处开始,并且前进到操作302以确定由第一烟灰模型(例如运动学烟灰加载模型)确定的存储烟灰质量与由第二烟灰模型(例如Δp烟灰质量模型)确定的存储质量之间的质量差值(ΔMASS)存在。在高置信条件期间可以确定ΔMASS,以便根据Δp烟灰质量模型确定实际烟灰负载,并且根据Δp烟灰质量模型调适运动学烟灰加载模型。在操作304处,根据Δp烟灰质量模型调适运动学烟灰加载模型。在操作306处,确定实际调适频率(RATEACTUAL)。实际调适频率例如可以指示运动学烟灰加载模型的调适频率。
[0074] 在操作308处,将RATEACTUAL与预期调适频率(RATEEXPECT)进行比较。如果RATEACTUAL不超过RATEEXPECT,那么该方法返回到操作302并且继续确定ΔMASS。如果RATEACTUAL超过RATEEXPECT,那么在操作310处确定故障并且该方法在操作312处结束。在另一个实施例中,可以将RATEACTUAL与RATEEXPECT之间的差值(ΔRATE)和阈值(THRATE)进行比较。如果ΔRATE超过THRATE,那么可以确定故障并且该方法结束。故障可以包括过度条件事件,举例而言,例如过度再生事件。
[0075] 虽然已经描述了本发明的当前示例性实施例的各特征,但是本领域的技术人员将理解,在不脱离本发明的范围的情况下,可以进行各种改变并且可以用等同物替代其元件。此外,在不脱离本文所描述的发明教导的本质范围的情况下,可以进行许多变更以使具体情形或材料适应于示例性实施例。因此,旨在本发明不限于所公开的具体实施例,而是本发明将包括落在本申请的范围内的所有实施例。
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