專利名稱：排氣處理方法和系統的制作方法
技術領域：
本發明的示例性實施例公開了用于排氣系統的方法和系統。更具體地，涉及用于評估排氣系統的微粒過濾器的方法和系統。
背景技術：
從內燃機(例如，柴油發動機)排出的排氣是多種不同物質的混合物，包含氣體排放物，諸如一氧化碳(C0)，未燃燒的碳氫化合物(HC)和氮氧化物(NOx)以及構成微粒物質的凝相材料(液體和固體)。設置微粒過濾器以從排氣過濾所述材料。當微粒過濾器已經充滿微粒時，就對微粒過濾器進行再生。如果在再生處理過程中溫度過高，則微粒過濾器可能出現裂紋或熔化。因此，期望經常評估微粒過濾器的效率，以確定微粒過濾器是否損壞。
發明內容
在一個示例性實施例中，提供一種評估排氣處理系統的微粒過濾器的方法。所述方法包括基于微粒過濾器中的微粒物質水平選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個；當啟動數據收集時，基于線性回歸模型計算微粒過濾器阻力；以及當啟動阻力評估時，基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。根據下面結合附圖進行的實現本發明的詳細描述，本發明的上述特征和優點以及其他特征和優點將是明顯的。本發明還提供了如下方案
方案1. 一種評估排氣處理系統的微粒過濾器的方法，包括
基于微粒過濾器中的微粒物質水平選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一
個；
當啟動數據收集時，基于線性回歸模型計算微粒過濾器阻力；以及當啟動阻力評估時，基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。
如方案1所述的方法，其中，選擇性地啟動還基于再生狀態。 如方案1所述的方法，其中，選擇性地啟動還基于微粒過濾器溫度。 如方案1所述的方法，其中，評估微粒過濾器的效率還基于所收集數據的
如方案1所述的方法，其中，計算微粒過濾器阻力還基于排氣壓力。 如方案1所述的方法，其中，計算微粒過濾器阻力還基于排氣流。 如方案1所述的方法，其中，線性回歸模型包括線性回歸變換函數和卡爾
一種排氣處理控制系統，包括 第一模塊，其基于微粒過濾器中的微粒物質水平選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個；
第二模塊，當啟動數據收集時，其基于線性回歸模型計算微粒過濾器阻力；以及方案2
方案3
方案4深度和寬度。
方案5
方案6
方案7曼濾波器函數。
方案8第三模塊，當啟動阻力評估時，其基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。方案9.如方案8所述的系統，其中，第一模塊基于再生狀態選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個。方案10.如方案8所述的系統，其中，第一模塊基于微粒過濾器溫度選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個。方案11.如方案8所述的系統，其中，第三模塊基于所收集數據的深度和寬度評估微粒過濾器的效率。方案12.如方案8所述的系統，其中，第二模塊基于排氣溫度計算微粒過濾器阻力。方案13.如方案8所述的系統，其中，第二模塊基于排氣流計算微粒過濾器阻力。方案14.如方案8所述的系統，其中，線性回歸模型包括線性回歸變換函數和卡爾曼濾波器函數。方案15. —種車輛，包括 發動機；
微粒過濾器，其從發動機接收排氣；以及
控制模塊，其基于線性回歸模型選擇性計算微粒過濾器阻力，并且基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。方案16.如方案15所述的車輛，其中，線性回歸模型包括線性回歸變換函數和卡爾曼濾波器函數。方案17.如方案15所述的車輛，其中，控制模塊基于排氣流計算微粒過濾器阻力。方案18.如方案15所述的車輛，其中，控制模塊基于排氣壓力計算微粒過濾器阻力。方案19.如方案15所述的車輛，其中，控制模塊基于所收集數據的深度和寬度評估微粒過濾器的效率。方案20.如方案15所述的車輛，其中，控制模塊基于再生狀態選擇性地計算微粒過濾器阻力。
在下面實施例的詳細描述中，僅通過示例方式呈現其他目的、特征、優點和細節， 所述詳細描述參照附圖，其中
圖1是根據示例性實施例的排氣系統的示意性說明；
圖2是示出根據示例性實施例的微粒過濾器評估系統的數據流程圖3是示出根據示例性實施例的微粒過濾器評估系統的示例性線性回歸模型的示以及
圖4是示出根據示例性實施例的微粒過濾器評估方法的流程圖。
具體實施例方式下面的詳細描述僅是示例性的，且不意在限制本公開、應用或使用。應該理解，在整個附圖中，相應的標號指示相同或相應的部件和特征。如在此使用，術語模塊是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享、專用或組)和內存、組合邏輯電路和/或提供描述的功能的其它適合的部件。現參照圖1，示例性實施例針對車輛10，其包括整體以12示出的排氣處理系統。排氣處理系統12減少整體以14所示的內燃機系統產生的排氣成分。可以理解，可以在各種發動機系統14中實現在此描述的排氣處理系統12。這些發動機系統14可以包括，例如但不限于，柴油發動機，汽油直噴系統，均質充氣壓燃發動機系統。如圖1所示，排氣處理系統12通常包括一個或多個排氣導管15，其從發動機系統 14接收排氣17。排氣導管15將一個或多個排氣處理設備連接到發動機系統14。排氣處理設備包括至少一個微粒過濾器(PF) 16。另外，排氣處理設備可以包括，例如但不限于，一個或多個氧化催化劑(未示出)和/或一個或多個選擇性催化還原設備(未示出)。PF 16運行以過濾出排氣17的碳和其他微粒。可以理解，PF 16可以是本領域已知的各種微粒過濾器。在各種實施例中，PF16包括過濾器18，可以使用壁流單個過濾器或其他設備(例如，纏繞的或包裝的多個纖維過濾器、開孔泡沫、燒結金屬纖維等)構建濾波器 18。可以用膨脹墊包裹過濾器18，膨脹墊在被加熱時膨脹，以保護基板并使其絕緣，并且可以用剛性外殼或罐封裝過濾器18。車輛10還包括各種傳感器22-28，其檢測和測量排氣處理系統12和/或發動機系統14的可觀測狀態。傳感器22- 基于可觀測狀態產生傳感器信號。在各種實施例中，傳感器22，M是壓力傳感器。第一壓力傳感器22感測PF 16的整體以30示出的入口處或附近的排氣17的壓力，并且基于該壓力產生排氣壓力信號32。第二壓力傳感器M感測PF 16的整體以34示出的出口處或附近的排氣17的壓力，并且基于該壓力產生排氣壓力信號 36。在各種其他實施例中，傳感器22，對是單個壓力傳感器，在PF 16的入口 30處或附近感測第一壓力，在PF 16的出口 34處或附近感測參考壓力。在各種實施例中，傳感器沈，觀是溫度傳感器。第一溫度傳感器沈感測PF 16 的入口 30處或附近的排氣17的溫度，并且基于該溫度產生第一溫度信號38。第二溫度傳感器觀感測PF 16的出口 34處或附近的排氣17的溫度，并且基于該溫度產生第二溫度信號40。控制模塊42接收信號32，36，38，40，并且控制發動機系統14和/或排氣處理系統12從而根據本領域已知的再生方法再生PF 16。在各種實施例中，控制模塊42還基于感測或建模得到的數據以及還基于在此描述的PF評估方法和系統評估PF 16的效率。在各種實施例中，控制模塊42接收信號32，36，38，40，并且通過計算流動阻力確定PF 16 的效率。控制模塊42基于排氣壓力和排氣流動的線性回歸分析計算流動阻力。基于PF 16 的效率，控制模塊42對PF 16進行診斷。現參照圖2，數據流程圖示出可以在圖1的控制模塊42中嵌入的PF評估系統的各種實施例。根據本公開的PF評估系統的各種實施例可以包括任何數量的嵌入控制模塊42 中的子模塊。可以理解，圖2所示的子模塊可以被組合和/或進一步分割，以類似地評估PF 16的效率(圖1)。控制模塊42的輸入可以是從發動機系統14 (圖1)感測的，從車輛10內的其他控制模塊(未示出)接收的，和/或通過控制模塊42中的其他子模塊(未示出)確定 /建模得到的。在各種實施例中，控制模塊42包括啟動模塊50、線性回歸模塊52和評估模塊54。啟動模塊50接收指示排氣處理系統12 (圖1)的當前運行狀態的輸入數據。例如，輸入數據可以包括，但不限于，再生狀態56、PF入口溫度58、PF出口溫度60、里程數62、 排氣流64、時間66和/或燃料68。基于部分輸入數據、全部輸入數據或各種輸入數據的組合，啟動模塊50確定當前運行狀態何時足以啟動數據收集或阻力評估，并且基于此設置啟動狀態70。在各種實施例中，啟動狀態70可以是具有指示沒有啟動的值、指示數據收集啟動的值和指示阻力評估啟動的值的列舉。在各種實施例中，在再生狀態56指示再生完成時，以及在PF 16 (圖1)的性質相對穩定時，啟動模塊50設置啟動狀態70以指示數據收集啟動。性質可以包括，但不限于， 溫度和微粒物質累積。例如，可以評估與PF 16 (圖1)中的微粒物質相關的微粒物質水平或數據(即，排氣流64、里程數62、時間66和/或燃料68)，以確定在出現再生之后微粒物質的累積何時相對穩定。例如，當微粒物質等級處于一定范圍內(例如，由最低進入閾值和最高離開閾值限定的范圍)時，認為微粒物質水平是穩定的。在另一示例中，可以評估PF溫度58，60，以確定出現再生之后PF溫度何時相對溫度。例如，當PF入口溫度58和PF出口溫度60中的差異在一定溫度范圍內(例如，由最低進入閾值和最高離開閾值限定的范圍)時，認為PF溫度是穩定的。在各種實施例中，當PF性質超過穩定極限時，啟動模塊50設置啟動狀態70以指示阻力評估啟動。例如，當在數據收集階段過程中微粒物質水平和/或里程數超過各自的閾值時(例如，已經滿足離開標準)，認為PF性質超過穩定極限。在各種實施例中，啟動模塊50初始化啟動狀態70以指示未啟動。當不滿足將啟動狀態70設置為數據收集啟動或阻力評估啟動的條件時，啟動模塊50設置啟動狀態70為未啟動。線性回歸模塊52接收作為輸入的啟動狀態70，以及指示排氣處理系統12 (圖1) 的當前運行狀態的數據。在各種實施例中，所述數據包括但不限于，入口排氣壓力72、出口排氣壓力74、微粒過濾器溫度75和排氣流76。在各種實施例中，排氣流76可以是通過排氣系統12 (圖1)估計或測量的排氣流76的體積。在各種實施例中，微粒過濾器溫度75是在PF 16 (圖1)的入口 30 (圖1)處測量的溫度。當啟動狀態70指示啟動數據收集時，線性回歸模塊52利用線性回歸模型90 (圖 3)計算PF阻力78。例如，如圖3所示，線性回歸模型90計算入口排氣壓力72與出口排氣壓力74之間的德耳塔(delta)壓力92，并且基于排氣流76和微粒過濾器溫度75將線性變換函數94應用于德耳塔壓力92。然后，線性回歸模型90將卡爾曼過濾器函數96應用于使用排氣流76線性化的德耳塔壓力98，以確定PF阻力78 (其中，PF阻力78是直線的斜率)。再參照圖2，在各種實施例中，當排氣流處于一定范圍內(例如，由最低排氣流閾值和最高排氣流閾值限定的范圍)時，線性回歸模塊52計算PF阻力78。在各種實施例中，線性回歸模塊52還可以在排氣流76處于所述范圍內時追蹤收集的數據的數據深度和寬度 80。例如，排氣流范圍可以分段成多個區域，并且可以追蹤用于計算PF阻力的排氣流數據作為每個區域的數據深度和寬度80。評估模塊M接收作為輸入的啟動狀態70、PF阻力78和數據深度和寬度80。當啟動狀態70指示啟動阻力評估時，評估模塊M確定是否已經捕獲足夠的數據來評估計算的PF阻力78。例如，將數據深度和寬度80與數據閾值進行比較。如果數據深度和寬度超過閾值，則獲得了足夠的數據。然后，評估模塊M將計算的PF阻力78與阻力閾值進行比較。如果計算的PF阻力78小于或等于阻力閾值，則確定PF 16 (圖1)高效地操作。如果計算的PF阻力大于阻力閾值，則確定PF 16 (圖1)低效地操作。基于效率確定，評估模塊M可以設置診斷代碼82和/或產生通知信號84。例如， 如果對于X連續次數，對于X連續秒或者對于Y個樣本中的X個，確定一次或多次低效，則可以產生通知信號84。在各種實施例中，通知信號84可以是激活車輛10 (圖1)的音頻系統(未示出)的音頻信號。在各種其他實施例中，通知信號84可以是激活車輛10 (圖1)的警報燈(未示出)的指示信號。在各種其他實施例中，通知信號84包括適當的診斷故障碼 82，并且服務工具可以檢索通知信號84，或者通過車輛10 (圖1)的遠程信息處理系統將通知信號84發送到遠程位置。現參照圖4，并且繼續參照圖1和圖2，流程圖示出根據本公開圖1的控制模塊42 可以執行的排氣處理控制方法。根據本公開可以理解，該方法的操作順序不限于圖4所示的執行順序，而是可以按照應用和根據本公開以一種或多種不同的順序改變來執行。在各種實施例中，可以調度所述方法以基于預定事件運行，和/或在發動機系統 (如圖4的示例所示)的操作期間連續運行(例如，以預定時間間隔)。在一個示例中，方法在100開始，在110至170評估數據收集啟動標準和阻力評估標準。如果再生狀態56指示在110完成再生，在120微粒物質水平在閾值之上，在130里程數62在閾值之上，在140 PF入口溫度58在閾值之上，在150微粒物質水平在第二閾值之下，在160里程數62在第二閾值之下，并且PF入口溫度58和PF出口溫度60處于一定范圍內，則已經滿足數據收集的啟動標準，并且方法進行到180-200的數據收集。然而，如果再生狀態56指示在110完成再生，在120微粒物質水平在閾值之上，在 130里程數62在閾值之上，在140 PF入口溫度58在閾值之上，在150微粒物質水平大于或等于第二閾值，或者在160里程數62大于或等于第二閾值，則已經滿足阻力評估的啟動標準，并且方法進行到220-M0的阻力評估。然而，如果再生狀態56沒有指示在110完成再生，在120微粒物質水平小于閾值， 在130里程數62小于閾值，在140 PF入口溫度58小于閾值，或者在170 PF入口溫度58和 PF出口溫度60在一定范圍之外，則不滿足啟動標準，并且不啟動該啟動狀態。方法在210結束。如果啟動數據收集，則在180評估流動范圍。如果排氣流76處于流動范圍內，則在190記錄數據深度和寬度80，并且在200基于線性回歸模型90計算PF阻力78。其后， 方法在210結束。然而，如果在180排氣流76處于流動范圍之外，則方法在210結束。如果啟動阻力評估，則在220評估數據深度和寬度80。如果在220數據深度和寬度80大于或等于數據閾值，則在230評估PF阻力78。否則，方法在210結束。如果在230 PF阻力78大于或等于阻力閾值，則在240確定PF低效，并且執行適當的診斷措施。然而，如果在230 PF阻力78小于阻力閾值，則方法在210結束。盡管已經參照示例性實施例描述了本公開，但是本領域的技術人員將理解，在不脫離本發明的范圍的情況下，可以進行各種修改，并且等同物可以替換其元件。另外，在不脫離本發明的基本范圍的情況下，可以進行多種改變以使具體的情況或材料適應本發明的教導。因此，本發明不限制在作為實現本發明的最佳實施例公開的特定實施例，而是本發明將包括落入本申請的范圍內的所有實施例。
權利要求
1.一種評估排氣處理系統的微粒過濾器的方法，包括基于微粒過濾器中的微粒物質水平選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個；當啟動數據收集時，基于線性回歸模型計算微粒過濾器阻力；以及當啟動阻力評估時，基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。
2.如權利要求1所述的方法，其中，選擇性地啟動還基于再生狀態。
3.如權利要求1所述的方法，其中，選擇性地啟動還基于微粒過濾器溫度。
4.如權利要求1所述的方法，其中，評估微粒過濾器的效率還基于所收集數據的深度和寬度。
5.如權利要求1所述的方法，其中，計算微粒過濾器阻力還基于排氣壓力。
6.如權利要求1所述的方法，其中，計算微粒過濾器阻力還基于排氣流。
7.如權利要求1所述的方法，其中，線性回歸模型包括線性回歸變換函數和卡爾曼濾波器函數。
8.一種排氣處理控制系統，包括第一模塊，其基于微粒過濾器中的微粒物質水平選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個；第二模塊，當啟動數據收集時，其基于線性回歸模型計算微粒過濾器阻力；以及第三模塊，當啟動阻力評估時，其基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。
9.如權利要求8所述的系統，其中，第一模塊基于再生狀態選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個。
10.一種車輛，包括 發動機；微粒過濾器，其從發動機接收排氣；以及控制模塊，其基于線性回歸模型選擇性計算微粒過濾器阻力，并且基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。
全文摘要
本發明涉及排氣處理方法和系統。提供一種評估排氣處理系統的微粒過濾器的方法。所述方法包括基于微粒過濾器中的微粒物質水平選擇性地啟動數據收集和阻力評估中的至少一個；當啟動數據收集時，基于線性回歸模型計算微粒過濾器阻力；以及當啟動阻力評估時，基于微粒過濾器阻力評估微粒過濾器的效率。
文檔編號F01N9/00GK102312711SQ20111017844
公開日2012年1月11日 申請日期2011年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者V. 岡策 E., S. 劉 Z. 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司