車輛排氣后處理裝置中煙黑質(zhì)量估計期間的累積煙灰修正的制作方法【專利摘要】一種修正車輛排氣后處理裝置中煙黑質(zhì)量估計值的方法，包括監(jiān)測跨顆粒過濾器的排氣壓力降，所述顆粒過濾器包括在車輛排氣后處理裝置中。在檢測壓力降之后，控制器可以從監(jiān)測的壓力降確定煙黑質(zhì)量估計值；確定代表顆粒過濾器中煙灰量的煙灰體積估計值；從煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值確定煙灰修正因數(shù)；且通過將煙灰修正因數(shù)乘以煙黑質(zhì)量估計值計算修正的煙黑質(zhì)量值。如果修正煙黑質(zhì)量值超過閾值，則控制器可以產(chǎn)生相應(yīng)的顆粒過濾器再生請求。【專利說明】車輛排氣后處理裝置中煙黑質(zhì)量估計期間的累積煙灰修正【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]本發(fā)明涉及使用差壓模塊(differentialpressuremodule)監(jiān)測排氣后處理系統(tǒng)中的顆粒過濾器的方法?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]已經(jīng)開發(fā)各種排氣后處理裝置，例如顆粒過濾器和其他裝置，以有效地限制來自內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣排放。在壓縮點火式或柴油發(fā)動機的情況下，持續(xù)進行了大量的努力，用于開發(fā)實用且高效的裝置和方法，以減少存在于發(fā)動機排氣中的大量含碳顆粒。[0003]用于現(xiàn)代柴油發(fā)動機排氣的后處理系統(tǒng)通常整合有柴油顆粒過濾器(DPF)，用于在排氣被排放到大氣之前收集和處理通過柴油發(fā)動機排出的煙黑顆粒物質(zhì)。典型的DPF用作捕獲器，用于從排氣流去除顆粒物質(zhì)。DPF可包含貴金屬，例如白金和/或鈀，其用作進一步氧化存在于排氣流中的煙黑和碳氫化合物的催化劑。在許多情況下，DPF可以使用過熱的排氣燃燒掉收集的顆粒，從而被再生或清理。[0004]包括在發(fā)動機排氣中的顆粒物質(zhì)可以包括含碳煙黑顆粒，所述顆?？梢员谎趸陨a(chǎn)二氧化碳氣體以及不能被氧化的其他不可燃顆粒(即煙灰)。排氣的成分和形態(tài)主要由燃料、發(fā)動機類型、發(fā)動機設(shè)計、發(fā)動機運行和控制方法、環(huán)境的運行條件和其他因素造成。例如，進入燃燒室且至少部分地被燃燒的發(fā)動機潤滑油產(chǎn)生大多數(shù)煙灰。作為進一步的例子，汽油發(fā)動機中的燃燒可以生產(chǎn)次微有機物(OM)以及硫酸鹽和元素硅、鐵、鋅、或硫。元素硅、鐵，和鋅是不可燃顆粒，且會包含煙灰。作為另一例子，柴油發(fā)動機中的燃燒也可以生產(chǎn)0M、硫酸鹽和元素硅、鐵、鋅或硫以及煙黑和氨鹽?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]車輛可以包括發(fā)動機、和與該發(fā)動機流體連通的排氣后處理裝置。排氣后處理裝置可以包括用于將煙黑與從發(fā)動機排出的燃燒氣體分開的顆粒過濾器。[0006]用于監(jiān)測排氣后處理裝置的顆粒過濾器的系統(tǒng)包括第一流體管、第二流體管、差壓模塊和控制器。第一流體管可以設(shè)置為與顆粒過濾器和發(fā)動機之間的排氣后處理裝置流體連通。第二流體管可以設(shè)置為與排氣后處理裝置流體連通，且位于顆粒過濾器的與第一流體管的相對側(cè)上。從而第一流體管可以在顆粒過濾器的“上游”，且第二流體管可以在的“下游”。[0007]差壓模塊可以與控制器通信，且可以配置為監(jiān)測第一流體管和第二流體管之間的壓力差。差壓模塊可以配置為產(chǎn)生對應(yīng)于監(jiān)測的排氣壓力降的壓差信號。[0008]控制器可以與差壓模塊通信，且可以配置為從差壓模塊接收壓差信號和從接收的壓差信號確定煙黑質(zhì)量估計值。另外，控制器可以確定代表顆粒過濾器中煙灰量的煙灰體積估計、從煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值確定煙灰修正因數(shù)，和通過將煙灰修正因數(shù)乘以煙黑質(zhì)量估計值來計算修正的煙黑質(zhì)量值。如果修正的煙黑質(zhì)量值超過閾值，則控制器可以產(chǎn)生再生請求，以將顆粒過濾器再生納入隊列。[0009]在一種構(gòu)造中，煙灰修正因數(shù)可以是小于1.0的數(shù)值，且可以按比例調(diào)節(jié)(scale)煙黑質(zhì)量估計值，以計入煙灰累積?？刂破骺梢园ǘS查找表，所述二維查找表給出作為煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值兩者函數(shù)的煙灰修正因數(shù)?？刂破骺梢噪S后被配置為通過從二維查找表選擇煙灰修正因數(shù)來確定煙灰修正因數(shù)。從而對于固定的煙灰體積估計值，煙灰修正因數(shù)可以隨煙黑質(zhì)量估計值增加減少。[0010]同樣，一種修正車輛排氣后處理裝置中煙黑質(zhì)量估計值的方法包括:監(jiān)測跨顆粒過濾器的排氣壓力降，所述顆粒過濾器包括車輛排氣后處理裝置；從監(jiān)測的排氣壓力降確定煙黑質(zhì)量估計值；確定代表顆粒過濾器中煙灰量的煙灰體積估計值；從煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值確定煙灰修正因數(shù)；通過將煙灰修正因數(shù)乘以煙黑質(zhì)量估計值計算修正的煙黑質(zhì)量值；和如果修正煙黑質(zhì)量值超過閾值，則產(chǎn)生顆粒過濾器再生請求。[0011]在下文結(jié)合附圖進行的對實施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點以及其他的特征和優(yōu)點?！緦＠綀D】【附圖說明】[0012]圖1是發(fā)動機和用于處理來自發(fā)動機的排氣的排氣后處理系統(tǒng)的示意圖。[0013]圖2是包括煙黑估計器、煙灰估計器和煙灰修正映射圖的煙黑模型的示意圖。[0014]圖3是針對固定的煙灰體積估計值的作為煙黑質(zhì)量估計值函數(shù)的煙灰修正因數(shù)的示意性圖?！揪唧w實施方式】[0015]參見附圖，其中在各種附圖中相同的附圖標記用于表示相同的部件，圖1示意性地示出了車輛10，其包括發(fā)動機12和排氣后處理系統(tǒng)14。如可以理解的，發(fā)動機12可以燃燒燃料和空氣的混合物，以為車輛10提供原動力。排氣后處理系統(tǒng)14可以隨后在燃燒副產(chǎn)物(即排氣)從發(fā)動機12流出(通過流動箭頭16表示)時引導和處理該燃燒副產(chǎn)物。通常，排氣后處理系統(tǒng)14可以在氣體從車輛10排出之前從排氣流16除去懸浮顆粒物質(zhì)和NOx氣體。在一種構(gòu)造中，發(fā)動機12可以是壓燃式柴油發(fā)動機；然而，可以類似地使用其他類型的發(fā)動機技術(shù)。[0016]排氣后處理系統(tǒng)14通?？梢园w粒過濾器20，所述顆粒過濾器可以配置為從發(fā)動機12的排氣過濾顆粒物質(zhì)，即煙黑(soot)。顆粒過濾器20可以包括一個或多個基質(zhì)22，其限定多個孔24，排氣必須通過所述孔流動。在排氣流經(jīng)顆粒過濾器20時，懸浮的空氣攜帶的顆粒物質(zhì)會收集在基質(zhì)22上，在該處，顆粒物質(zhì)可以從排氣流16中分離。[0017]在車輛10的整個壽命中，顆粒過濾器20偶爾可需要再生，以除去任何收集的顆粒物質(zhì)。在一種構(gòu)造中，顆粒過濾器20的再生可以包括將顆粒過濾器20加熱到足以燃燒掉基質(zhì)22的顆粒物質(zhì)的溫度。這樣的高溫可以隨后被保持達足以從基質(zhì)22燃燒掉大多數(shù)顆粒物質(zhì)的時間段。通常，“燃燒”顆粒物質(zhì)的過程可包括將捕獲的含煙黑的顆粒物質(zhì)轉(zhuǎn)換為允許被排放到大氣中的二氧化碳。[0018]為了確定何時需要顆粒過濾器20再生事件，控制器30可以經(jīng)由跨顆粒過濾器20設(shè)置的差壓傳感器模塊32監(jiān)測顆粒過濾器20的排氣流動阻抗。差壓傳感器模塊32可監(jiān)測跨基質(zhì)22的和在第一流體管34與第二流體管36之間的壓力降，所述第一流體管34與過濾器20上游(即過濾器20和發(fā)動機12之間)位置的排氣后處理系統(tǒng)14流體連通，所述第二流體管36與過濾器20下游(即在顆粒過濾器20的相對于第一流體管34的相對側(cè)上)位置的后處理系統(tǒng)14流體連通。在另一構(gòu)造中，一個或多個電子壓力傳感器可以用于確定跨顆粒過濾器20的壓力降。電子壓力傳感器可以包括壓敏電阻傳感器、壓電傳感器、MEMS傳感器、和/或電容傳感器，其配置為將感測的壓力轉(zhuǎn)換為表示感測的壓力的模擬或數(shù)字信號。差壓模塊32可以檢測相應(yīng)第一和第二流體管34、36之間的壓力降，且可以向控制器30提供信號38(即壓差信號38)，所述信號表示差的大小。[0019]通常，控制器30可以使用感測的壓力降(如通過差壓模塊32測量的)以及排氣流動速率的任何可用估計值作為煙黑模型40的輸入，以估計顆粒過濾器20的狀態(tài)。如后文詳述的，煙黑模型40可以使用感測的跨顆粒過濾器的壓力降來估計收集在顆粒過濾器20中的煙黑的克數(shù)。[0020]當煙黑模型40估計顆粒過濾器20需要再生(估計的煙黑量超過煙黑閾值)時，控制器30可以調(diào)整發(fā)動機12的運行以執(zhí)行再生。在一種構(gòu)造中，控制器30可以通過增加提供到發(fā)動機的燃料量、直到燃料/空氣比略微富于化學計量平衡而開始過濾器再生事件。[0021]控制器30可以包括計算機和/或處理器，且包括監(jiān)測和控制排氣后處理系統(tǒng)14、發(fā)動機12和/或差壓模塊32必要的所有軟件、硬件、存儲器、算法、連接件、傳感器等。從而，操作以估計煙黑模型40和/或啟動再生的控制方法可以實施為與控制器30相關(guān)的軟件或固件。應(yīng)理解，控制器30也可以包括能分析來自各傳感器的數(shù)據(jù)、比較數(shù)據(jù)、做出控制排氣后處理系統(tǒng)14所需的必要決定、以及監(jiān)測差壓模塊32的任何裝置。[0022]圖2示意性地示出了煙黑模型40的一種構(gòu)造。煙黑模型40可以包括煙黑估計器50、煙灰估計器52和煙灰修正映射圖(ashcorrectionmap)540根據(jù)本領(lǐng)域已知的技術(shù)，煙黑估計器50可以接收各種輸入，例如排氣溫度56、排氣流動速率58、和/或差壓讀取/信號38，且可以產(chǎn)生收集在顆粒過濾器20中的煙黑質(zhì)量的輸出估計值60(即“煙黑質(zhì)量估計值60”)。在一種構(gòu)造中，煙黑估計器50可以包括多維查找表62，其可以提供作為各傳感輸入38、56、58函數(shù)的煙黑質(zhì)量估計值60。查找表62可以使用通過經(jīng)驗測試或通過分析公式獲得的數(shù)字數(shù)據(jù)。通常煙黑質(zhì)量估計值60可以是差壓讀數(shù)38的遞增函數(shù)，盡管也可以被溫度56和/或流動速率58以較小程度影響。在一種構(gòu)造中，煙黑質(zhì)量估計值60可以是以煙黑克數(shù)表達的值。[0023]煙灰估計器52可以基于發(fā)動機運行參數(shù)和/或其他診斷算法估計顆粒過濾器20中煙灰的總量。煙灰估計器52可以隨后把該實時估計增加到持續(xù)的(running)煙灰體積估計值64，所述煙灰體積估計值64可以被輸出到煙灰修正映射圖54。因為煙灰不會在再生期間被燃燒掉，所以煙灰體積估計值64可以在顆粒過濾器20的壽命中維持不變，和/或可以僅在過濾器被更換或手動地清理時被重設(shè)。[0024]煙灰修正映射圖54可以包括二維查找表66，其可以使用煙黑質(zhì)量估計值60和煙灰體積估計值64—起來選擇煙灰修正因數(shù)68。煙灰修正因數(shù)68可以是小于1.0的值，其對應(yīng)于顆粒過濾器20的針對給定煙黑/煙灰水平的成比例的(scaled)效率。該修正因數(shù)68可以隨后被乘以煙黑質(zhì)量估計值60，以形成修正的煙黑質(zhì)量值70。修正的煙黑質(zhì)量70的值可以隨后與煙黑閾值相比(在72)，以確定是否需要再生。[0025]通常，煙灰修正因數(shù)68防止顆粒過濾器20的過再生。換句話說，隨著煙灰在顆粒過濾器20中積累，其造成跨過濾器的增加的壓力降。這種增加的壓力降將通常使得后處理裝置14更頻繁地再生，因為壓力降是對于被捕獲顆粒物質(zhì)的主要指標。如果不針對煙灰累積修正，則每一個相繼的再生將發(fā)生效率的逐漸更大的降低(以每次再生時煙黑的減少而測量)，因為煙灰不能以與煙黑相同的方式被燃燒。通過針對捕獲的煙灰的量進行修正，再生效率可以保持相對恒定(即在觸發(fā)再生事件之前，可積聚大體恒定的煙黑量)。進而，煙灰修正因數(shù)68可以取決于煙灰體積估計值64和煙黑質(zhì)量估計值60，以隨煙黑質(zhì)量的增加計入非線性的煙灰估計值。圖3在固定煙灰體積估計值64下通過所需煙灰修正因數(shù)68的示意性曲線74示出了該非線性關(guān)系，所述煙灰修正因數(shù)68為煙黑質(zhì)量估計值60的函數(shù)。[0026]盡管已經(jīng)對執(zhí)行本發(fā)明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可得知在所附的權(quán)利要求的范圍內(nèi)的用來實施本發(fā)明的許多替換設(shè)計和實施例。目的是上述和在附圖中所示的所有內(nèi)容應(yīng)被理解為僅是示例性的而不是限制性的?！緳?quán)利要求】1.一種修正車輛排氣后處理裝置中煙黑質(zhì)量估計值的方法，包括:監(jiān)測跨顆粒過濾器的排氣壓力降，所述顆粒過濾器被車輛排氣后處理裝置所包括；從監(jiān)測的排氣壓力降確定煙黑質(zhì)量估計值；確定代表顆粒過濾器中煙灰量的煙灰體積估計值；從煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值確定煙灰修正因數(shù)；通過將煙灰修正因數(shù)乘以煙黑質(zhì)量估計值，計算修正的煙黑質(zhì)量值；和如果修正的煙黑質(zhì)量值超過閾值，則產(chǎn)生顆粒過濾器再生請求。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中監(jiān)測跨顆粒過濾器的排氣壓力降包括:從第一流體管獲得第一壓力讀數(shù)，所述第一流體管設(shè)置為與排氣后處理裝置流體連通且在顆粒過濾器和發(fā)動機之間；從第二流體管獲得第二壓力讀數(shù)，所述第二流體管設(shè)置為與排氣后處理裝置流體連通且在顆粒過濾器的與第一流體管相對的側(cè)上；確定第一壓力讀數(shù)和第二壓力讀數(shù)之間的差。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中煙灰修正因數(shù)是小于1.0的數(shù)值。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中確定煙灰修正因數(shù)包括從查找表選擇煙灰修正因數(shù)，所述查找表是二維查找表(two-dimensionallook-uptable),其給出煙灰修正因數(shù)，所述煙灰修正因數(shù)為煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值的函數(shù)。5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中針對固定的煙灰體積估計值，煙灰修正因數(shù)隨煙黑質(zhì)量估計值的增加而減小。6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中產(chǎn)生顆粒過濾器再生請求包括增加提供到發(fā)動機的燃料量，所述發(fā)動機與排氣后處理裝置聯(lián)接。7.一種用于監(jiān)測排氣后處理裝置的顆粒過濾器的系統(tǒng)，所述排氣后處理裝置與車輛發(fā)動機流體連通，該系統(tǒng)包括:第一流體管，設(shè)置為與排氣后處理裝置流體連通，且在顆粒過濾器和發(fā)動機之間；第二流體管，設(shè)置為與排氣后處理裝置流體連通，且在顆粒過濾器的與第一流體管相對的側(cè)上；差壓模塊，與第一流體管和第二流體管通信，且配置為產(chǎn)生對應(yīng)于第一流體管和第二流體管之間的壓力降的壓差信號；和控制器，與差壓模塊通信，且配置為:從差壓模塊接收壓差信號；從接收的壓差信號確定煙黑質(zhì)量估計值；確定代表顆粒過濾器中煙灰量的煙灰體積估計值；從煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值確定煙灰修正因數(shù)；通過將煙灰修正因數(shù)乘以煙黑質(zhì)量估計值，計算修正的煙黑質(zhì)量值；和如果修正的煙黑質(zhì)量值超過閾值，則產(chǎn)生再生請求。8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中煙灰修正因數(shù)是小于1.0的數(shù)值。9.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中控制器包括二維查找表，所述二維查找表給出煙灰修正因數(shù)，所述煙灰修正因數(shù)為煙黑質(zhì)量估計值和煙灰體積估計值的函數(shù)；和其中控制器配置為通過從二維查找表選擇煙灰修正因數(shù)而確定煙灰修正因數(shù)。10.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中針對固定煙灰體積估計值，煙灰修正因數(shù)隨煙黑質(zhì)量估計值的增加而減小?！疚臋n編號】F01N11/00GK103573361SQ201310331440【公開日】2014年2月12日申請日期:2013年8月1日優(yōu)先權(quán)日:2012年8月1日【發(fā)明者】D.C.薩森,C.惠特,C.C.斯沃伊施,R.J.達爾申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司