用于微粒过滤器处的泄漏检测的方法和系统技术方案

本公开提供了“用于微粒过滤器处的泄漏检测的方法和系统”。提供了用于诊断发动机排气道中的汽油微粒过滤器的方法和系统。在低发动机转速和高发动机转速范围内学习所述过滤器的压力‑流量关系。基于在所述高速和低速范围的曲线拟合之间的实质分离来识别所述过滤器的劣化。

【技术实现步骤摘要】
用于微粒过滤器处的泄漏检测的方法和系统
本公开涉及用于在诸如以汽油为燃料的发动机的内燃发动机中联接的微粒过滤器处的泄漏检测的系统和方法。
技术介绍
微粒(例如碳烟)可能在内燃发动机中作为某些燃烧过程的副产物而形成。例如，在高发动机转速或高发动机负载下，排气中可能形成微粒。微粒的形成也可能与将燃料直接喷射到发动机气缸中有关。可以使用排气管路中的微粒过滤器，以保留微粒并减少碳烟排放。随着时间的流逝，微粒积聚在过滤器内，从而降低通过排气系统的排气流率并产生发动机背压，这可能会降低发动机效率和燃料经济性。为了降低背压，可以间歇地使过滤器再生，以燃烧掉积聚的碳烟。但是，即使间歇性再生，微粒过滤器也可能劣化，并通过排气尾管将微粒泄漏到大气中。确定微粒过滤器是否泄漏的一种方法是通过使用压力传感器，如Nieuwstadt等人在US9,664,095中所示的。其中，通过上游和下游排气氧传感器跨排气微粒过滤器测量压降。然后，在跨过滤器的排气氧浓度基本恒定时的状态期间，该压降用于推断过滤器的泄漏。然而，本文的专利技术人已经认识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，尽管在高排气流率时针对正常运行的汽油微粒过滤器(GPF)对比泄漏的(或缺失的)GPF存在压力-流量关系的实质变化，但是在低排气流率时(诸如低于300m3/h时)在正常运行的情况和故障情况的压力-流量关系之间可能存在明显的重叠。具体来说，与柴油微粒过滤器(DPF)诊断相比，灰分负载的较低标称压降混杂作用可能会导致GPF诊断中的分离较低。因此，可能难以准确可靠地诊断GPF泄漏。此外，由于在GPF之后急剧的排气管弯曲所产生的压力以及空腔中的谐振，在某些情况下，甚至可能难以检测出完全缺失的GPF。
技术实现思路
本文的专利技术人已经认识到跨GPF的压力-流量关系可能随发动机转速而变化。具体来说，在低发动机转速，如果GPF缺失或泄漏，则会在排气管中形成谐振，这会导致较高的压降。在较高速度，频率可能太高而无法形成驻波，并且压降可能更低。因此，在一个示例中，上述问题可以通过一种用于确定发动机排气中的汽油微粒过滤器(GPF)泄漏或劣化的方法来解决，该方法包括：对在第一发动机转速范围内排气流率和跨排气微粒过滤器的压差之间的第一关系与在第二发动机转速范围内在排气流率和跨微粒过滤器的压差之间的第二关系进行比较；以及基于所述比较，指示微粒过滤器劣化。以这种方式，改善了泄漏或缺失的GPF的可检测性。作为一个示例，排气系统可以包括位于排气汽油微粒过滤器(GPF)上游的第一排气传感器(例如，第一氧传感器)和位于GPF下游的第二排气传感器(例如，第二氧传感器)。控制器可以生成第一曲线图，该第一曲线图绘制了在第一发动机转速范围内(诸如当发动机转速高于阈值速度时)跨过滤器的压降与排气流率之间的关系。控制器还可以生成第二曲线图，该第二曲线图绘制了在第二发动机转速范围内(诸如当发动机转速低于阈值速度时)跨过滤器的压降与排气流率之间的关系。如果第一曲线图的曲线拟合与第二曲线图的曲线拟合之间的分离大于阈值差，则指示GPF劣化。例如，可以设置诊断码。以这种方式，现有的排气传感器和基于压力的GPF监测器可以有利地用于推断微粒过滤器的泄漏，而无需其他专用传感器。通过在不同的发动机转速监测跨GPF联接的排气氧传感器的输出，可以使在高发动机转速和低发动机转速跨GPF的压降和跨GPF的排气流量之间的关系与过滤器的健康状况相关联。使在较高发动机转速捕获的跨GPF的排气压力与流量关系与在较低发动机转速下捕获的跨GPF的排气压力与流量关系相关联的技术效果是，即使在较低的流率，也可以实现较高的曲线拟合分离。通过改善该分离，减少了灰分负载对GPF诊断的混杂作用，从而提高了GPF监测器结果的可靠性。通过改善对微粒过滤器健康状况的监测，可以改善车辆排放。应当理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式部分中进一步描述的一系列概念。这不意味着标识所要求保护的主题的关键或基本特征，所述主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求书唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或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示意地示出了具有排气系统的发动机。图2A至图2C示意地示出了联接到排气微粒过滤器的压力传感器布置的示例实施例。图3示出了基于压力/流量数据和发动机转速的GPF诊断程序的示例实施例。图4示出了GPF诊断程序的另一示例实施例。图5示出了GPF诊断程序的又一示例实施例。图6示出了现有技术中已知的GPF诊断程序的示例压力-流量曲线。图7示出了根据本公开的GPF诊断程序的示例压力-流量曲线。具体实施方式本说明书涉及用于诊断来自与发动机排气系统(诸如图1至图2的排气系统)联接的汽油微粒过滤器(GPF)的微粒物质的降解的方法和系统。发动机控制器可以被配置为执行诊断程序(诸如图3至图5中所描绘的那些)，以使跨微粒过滤器的压降与在不同的发动机转速范围中通过过滤器的排气流相关联。控制器可以对在高发动机转速情况期间捕获的压力-流量数据的曲线拟合与在低发动机转速情况期间捕获的压力-流量数据的另一曲线拟合(诸如图7的曲线拟合)进行比较。然后，控制器可以使随变化的发动机转速的曲线拟合变化与GPF健康状况相关联，从而即使在低流率时，也能实现比不考虑发动机转速的方法(诸如图6中使用的方法)改善的GPF诊断。以这种方式，可以改善过滤器诊断，从而改善排放合规性。转到图1，示出了可以包括在车辆5的推进系统中的多缸发动机10的一个气缸的示意图。车辆5可以被配置用于道路上推进。发动机10可以至少部分地通过包括控制器12的控制系统和通过由车辆驾驶员132经由输入装置130进行的输入来控制。在此示例中，输入装置130包括加速踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30(也称为气缸30)可以包括燃烧室壁32，活塞36定位在其中。活塞36可以联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达可经由飞轮(未示出)联接到曲轴40以实现发动机10的起动操作。燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气歧管48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48可以经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。燃料喷射器66被示出为以一种配置布置在进气歧管44中，所述配置提供所谓的燃料到燃烧室30上游的进气道中的进气道喷射。燃料喷射器66与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地喷射燃料。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)递送到燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可以可替代地或另外地包括燃料喷射器，该燃料喷射器直接联接到燃烧室30，以被称为直接喷射的方式直接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发动机排气的方法，其包括：/n对在第一发动机转速范围内排气流率和跨排气微粒过滤器的压差之间的第一关系与在第二发动机转速范围内排气流率和跨所述排气微粒过滤器的压差之间的第二关系进行比较；以及/n基于所述比较，指示排气微粒过滤器劣化。/n

【技术特征摘要】
20190319 US 16/358,5881.一种用于发动机排气的方法，其包括：
对在第一发动机转速范围内排气流率和跨排气微粒过滤器的压差之间的第一关系与在第二发动机转速范围内排气流率和跨所述排气微粒过滤器的压差之间的第二关系进行比较；以及
基于所述比较，指示排气微粒过滤器劣化。


2.如权利要求1所述的方法，其中所述指示包括点亮警告灯。


3.如权利要求1所述的方法，其中在排气流率高于阈值流率时执行所述比较。


4.如权利要求1所述的方法，其中所述第一发动机转速范围包括低于阈值速度的发动机转速，并且所述第二发动机转速范围包括高于所述阈值速度的发动机转速，并且其中所述第一发动机转速范围与所述第二发动机转速范围不重叠。


5.如权利要求4所述的方法，其中所述比较包括将第一流量和压力范围内的所述第一关系与相同的第一流量和压力范围内的所述第二关系进行比较，并且其中基于所述比较的所述指示包括当所述第一关系和所述第二关系在阈值内彼此对准时指示未劣化，并且包括当所述第一关系和所述第二关系彼此错位大于所述阈值时指示劣化。


6.如权利要求1所述的方法，其中所述压差通过以下中的一者来估计：联接在所述发动机排气中的所述排气微粒过滤器上游的单个表压传感器、跨所述排气微粒过滤器联接的差压传感器和联接在所述发动机排气中的所述排气微粒过滤器的上游和下游的一对表压传感器。


7.如权利要求1所述的方法，其中所述指示包括响应于高于在所述第一关系和所述第二关系之间的阈值差而指示劣化，所述阈值差根据大气压力而调节。


8.如权利要求1所述的方法，其中所述第一关系包括在所述第一发动机转速范围内测得的所述排气流率和所述压差的第一曲线拟合，并且所述第二关系包括在所述第二发动机转速范围内测得的所述排气流率和所述压差的第二曲线拟合。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃里克·比瑟姆，米希尔·J·范尼乌斯塔特，艾伦·莱曼，道格拉斯·马丁，雷蒙德·亨利·伯格，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US