專利名稱：在顆粒過濾器中監(jiān)測煤煙質(zhì)量的方法及其監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在顆粒過濾器中監(jiān)測煤煙質(zhì)量的方法以及用于該過濾器的監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
顆粒過濾器被設(shè)計(jì)成從發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流中去除煤煙。所述發(fā)動(dòng)機(jī)例如為柴油或汽油內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)聚集的煤煙達(dá)到預(yù)定量時(shí)，或者主動(dòng)地通過燒掉所聚集的煤煙，或者被動(dòng)地通過例如使用催化劑來使過濾器“再生”。已經(jīng)使用了數(shù)學(xué)的和經(jīng)驗(yàn)的煤煙模型來估計(jì)過濾器中所存在的煤煙量，從而可確保及時(shí)地對(duì)過濾器進(jìn)行處理或再生。一個(gè)煤煙模型基于排氣流通過過濾器的壓降(即，過濾器上的壓力差)來預(yù)測過濾器中的煤煙量。所使用的煤煙模型的精度很重要，因?yàn)槿绻嬖诘拿簾熈窟^多，則會(huì)損害顆粒過濾器的功能。不精確的煤煙模型還導(dǎo)致過濾器在較低煤煙濃度(每過濾器體積的煤煙克數(shù))時(shí)被再生，這降低了燃料經(jīng)濟(jì)性。隨著被動(dòng)再生的增加，基于煤煙模型的壓力差的精度降低。在給定溫度范圍并且排氣流中的給定二氧化氮水平的情況下，被動(dòng)再生的水平增加，并且由于過濾器中的煤煙的被動(dòng)和不均勻燃燒，過濾器上的壓降不是過濾器中的煤煙質(zhì)量的精確預(yù)測。不均勻燃燒改變了過濾器中的煤煙分布并因此降低了過濾器上的壓降和過濾器中的煤煙質(zhì)量的相關(guān)性。例如，不均勻燃燒導(dǎo)致煤煙層中的裂縫，降低了流動(dòng)阻力。因此，過濾器上的壓降更小。 如果模型不考慮不均勻燃燒的影響，則相比所實(shí)際存在的，該模型將預(yù)測出過濾器中更低的煤煙質(zhì)量。在煤煙裝載期間，一些模型通過在Nox濃度達(dá)到預(yù)定水平時(shí)將測量的煤煙質(zhì)量 (通過對(duì)過濾器進(jìn)行稱重)和預(yù)測的煤煙質(zhì)量(基于壓降)之間的差與發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和海拔相關(guān)聯(lián)，而試圖校正基于壓降的模型，以考慮由于被動(dòng)再生引起的不均勻燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
相比僅僅過濾器上的壓降，被動(dòng)煤煙燃燒更好地與過濾器溫度、氮氧化物質(zhì)量速度和過濾器中存在的煤煙質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。因此，一種監(jiān)測排氣系統(tǒng)的顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量的方法包括至少部分地基于流入過濾器的排氣和流出過濾器的排氣之間的壓力差來預(yù)測顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量?？赏ㄟ^壓力差傳感器測量或者從過濾器上游的壓力傳感器和過濾器下游的建模壓力計(jì)算出所述壓力差。然后，至少部分地基于測量的操作參數(shù)來修正基于壓力差的預(yù)測的煤煙質(zhì)量，所述操作參數(shù)指示排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流速和顆粒過濾器的溫度。難以直接測量過濾器溫度，因此測量指示過濾器溫度的參數(shù)(即，可與過濾器溫度相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，或者可從該參數(shù)對(duì)過濾器溫度進(jìn)行建模)。例如，排氣流溫度指示顆粒過濾器的溫度。也可基于預(yù)測煤煙質(zhì)量本身(即預(yù)測煤煙質(zhì)量的反饋)來修正或校正基于壓力差的預(yù)測煤煙質(zhì)量(僅基于過濾器上的壓力差預(yù)測的煤煙質(zhì)量)，其與測量參數(shù)一起與過濾器中的測量煤煙質(zhì)量和估計(jì)(基于壓力差)煤煙質(zhì)量之間的偏差的存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，對(duì)于建模的過濾器溫度和平均氮氧化物流速。
由于預(yù)測煤煙質(zhì)量的修正(稱為“校正模型”)部分地基于所感測的排氣系統(tǒng)中的操作參數(shù)，而非發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，所以該模型對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的變化(所述變化可在發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)和校準(zhǔn)期間形成)較不敏感，從而可廣泛地適用于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)。也就是說，在建立用于模型的數(shù)據(jù)庫時(shí)所采集的數(shù)據(jù)是獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)的?！N用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的顆粒過濾器的監(jiān)測系統(tǒng)，包括氮氧化物傳感器，其至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中；溫度傳感器，其至少部分地定位成與顆粒過濾器中的排氣流操作連通；以及壓力傳感器，其定位成與顆粒過濾器的入口流體連通。壓力傳感器可以是還與顆粒過濾器的出口流體連通的壓力差傳感器。所述系統(tǒng)還包括處理器，其執(zhí)行第一經(jīng)驗(yàn)算法，其基于壓力傳感器測量的壓力(任選地，壓力差)來確定顆粒過濾器中的預(yù)測煤煙質(zhì)量；和第二經(jīng)驗(yàn)算法，其基于由溫度傳感器和氮氧化物傳感器測量的分別指示過濾器溫度和氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)來確定預(yù)測煤煙質(zhì)量與過濾器中的實(shí)際煤煙質(zhì)量的預(yù)期偏差。預(yù)測煤煙質(zhì)量被擬合到基于壓力的預(yù)測煤煙質(zhì)量與實(shí)際煤煙質(zhì)量的偏差的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫，其與建模的過濾器溫度、平均氮氧化物流速和基于壓力的預(yù)測煤煙質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。從用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的以下詳細(xì)描述并結(jié)合附圖，本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他特征和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。本發(fā)明還提供了以下方案
1. 一種監(jiān)測排氣系統(tǒng)的顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量的方法，包括 至少部分地基于流入過濾器的排氣和流出過濾器的排氣之間的壓力差來預(yù)測顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量；以及
至少部分地基于測量的操作參數(shù)來修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量，所述操作參數(shù)指示排氣系統(tǒng)的排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流速和顆粒過濾器的溫度。2.如方案1所述的方法，其特征在于，所述修正包括
通過將測量的操作參數(shù)和預(yù)測煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測煤煙質(zhì)量和實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫來估計(jì)預(yù)測煤煙質(zhì)量和過濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫在與顆粒過濾器基本相同的至少一個(gè)顆粒過濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)偏差用于煤煙裝載循環(huán)的各自一個(gè)中的各自平均建模的過濾器溫度和氮氧化物的各自平均測量的質(zhì)量流速。3.如方案2所述的方法，其特征在于，還包括
以預(yù)定時(shí)間間隔重復(fù)測量操作參數(shù)、預(yù)測煤煙質(zhì)量以及修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量；以及當(dāng)修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過濾器再生建議。4.如方案1所述的方法，其特征在于，使用至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中的氮氧化物傳感器來測量所述指示氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)。5.如方案1所述的方法，其特征在于，使用定位成與排氣流流體連通的溫度傳感器來測量所述指示顆粒過濾器的溫度的操作參數(shù)。6.如方案1所述的方法，其特征在于，使用定位成與顆粒過濾器的入口和顆粒過濾器的出口流體連通的壓力差傳感器來測量所述壓力差。7.如方案1所述的方法，其特征在于，所述壓力差基于在顆粒過濾器上游測量的壓力和在顆粒過濾器下游建模的壓力。
8. 一種監(jiān)測排氣系統(tǒng)的顆粒過濾器的煤煙質(zhì)量的方法，包括
測量第一操作參數(shù)，所述第一操作參數(shù)指示排氣系統(tǒng)的排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流
速；
測量第二操作參數(shù)，所述第二操作參數(shù)指示顆粒過濾器的溫度； 至少部分地基于第三操作參數(shù)來預(yù)測顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量，所述第三操作參數(shù)指示進(jìn)入顆粒過濾器的排氣流的壓力和排出顆粒過濾器的排氣流的壓力之間的壓力差；
通過將測量的第一操作參數(shù)、測量的第二操作參數(shù)和預(yù)測煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測煤煙質(zhì)量和實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫來估計(jì)預(yù)測煤煙質(zhì)量和過濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫在與顆粒過濾器基本相同的至少一個(gè)過濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)偏差用于煤煙裝載循環(huán)的各自一個(gè)中的各自平均建模的過濾器溫度和氮氧化物的各自平均測量的質(zhì)量流速；以及通過估計(jì)的偏差來修正預(yù)測煤煙質(zhì)量。9.如方案8所述的方法，其特征在于，還包括
以預(yù)定時(shí)間間隔重復(fù)測量第一操作參數(shù)、測量第二操作參數(shù)、預(yù)測煤煙質(zhì)量、估計(jì)偏差、以及修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量；以及
當(dāng)修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過濾器再生建議。10.如方案8所述的方法，其特征在于，通過至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中的氮氧化物傳感器來測量所述第一操作參數(shù)。11.如方案8所述的方法，其特征在于，通過定位在顆粒過濾器上游的排氣流中的溫度傳感器來測量所述第二操作參數(shù)。12.如方案8所述的方法，其特征在于，通過定位成與顆粒過濾器的入口和顆粒過濾器的出口流體連通的壓力差傳感器來測量所述第三操作參數(shù)。13.如方案8所述的方法，其特征在于，所述壓力差基于在顆粒過濾器上游測量的壓力和在顆粒過濾器下游建模的壓力。14. 一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的顆粒過濾器的監(jiān)測系統(tǒng)，包括 氮氧化物傳感器，其至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中； 溫度傳感器，其至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中；
壓力傳感器，其定位成與顆粒過濾器的入口流體連通； 處理器，其執(zhí)行
第一經(jīng)驗(yàn)算法，其基于壓力傳感器測量的壓力來確定顆粒過濾器中的預(yù)測煤煙質(zhì)量； 第二經(jīng)驗(yàn)算法，其基于由溫度傳感器和氮氧化物傳感器測量的分別指示過濾器溫度和氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)來確定預(yù)測煤煙質(zhì)量與過濾器中的實(shí)際煤煙質(zhì)量的預(yù)期偏差。15.如方案14所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述第一經(jīng)驗(yàn)算法將測量壓力擬合到存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所述存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)將測量的壓力與測量的煤煙質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。16.如方案14所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器是壓力差傳感器， 其進(jìn)一步定位成與顆粒過濾器的出口流體連通，并且所述由壓力傳感器測量的壓力是所述入口和所述出口之間的壓力差。17.如方案14所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器測量過濾器上游的壓力，并且所述第一經(jīng)驗(yàn)算法對(duì)過濾器下游的壓力進(jìn)行建模，并且從測量的壓力和過濾器下游建模的壓力計(jì)算建模的壓力差。18.如方案14所述的監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，所述第二經(jīng)驗(yàn)算法將由溫度傳感器和氮氧化物傳感器測量的操作參數(shù)擬合到預(yù)測煤煙質(zhì)量和實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫，所述數(shù)據(jù)庫在與顆粒過濾器基本相同的至少一個(gè)顆粒過濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)偏差用于煤煙裝載循環(huán)的各自一個(gè)中的各自平均建模的過濾器溫度和氮氧化物的各自平均測量的質(zhì)量流速。


圖1是具有排氣系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，該排氣系統(tǒng)具有顆粒過濾器，其具有過濾器監(jiān)測系統(tǒng)；
圖2是用于圖1的過濾器監(jiān)測系統(tǒng)的處理器的示意圖；并且圖3是監(jiān)測圖1的顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式參見附圖，其中在全部幾幅附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同的部件，圖1示出了具有排氣系統(tǒng)12的發(fā)動(dòng)機(jī)10，該排氣系統(tǒng)12包括顆粒過濾器14。用于顆粒過濾器14的監(jiān)測系統(tǒng)16可操作以監(jiān)測顆粒過濾器14中的煤煙質(zhì)量的量，以便確保過濾器性能以及提高總體燃料經(jīng)濟(jì)性并降低排放。排氣系統(tǒng)12包括柴油氧化催化劑18，其氧化并燃燒排出發(fā)動(dòng)機(jī)10的排氣流20中的碳?xì)浠衔铩Ｅ艢馊缓罅鲃?dòng)通過選擇性催化還原催化劑22，其將排氣流20中的氮氧化物的至少一些轉(zhuǎn)換為水和氮?dú)?。排氣然后從過濾器14的入口 M流到過濾器14的出口 26，并且然后排出排氣系統(tǒng)12。排氣系統(tǒng)12可布置有在顆粒過濾器14下游的選擇性催化還原催化劑22，而不影響監(jiān)測系統(tǒng)16的功能。監(jiān)測系統(tǒng)16使用反映排氣系統(tǒng)12中的實(shí)時(shí)操作參數(shù)的數(shù)據(jù)來估計(jì)過濾器14中的煤煙量。監(jiān)測系統(tǒng)16包括氮氧化物傳感器30，氮氧化物傳感器30定位成至少部分地與顆粒過濾器14上游的排氣流20流體連通。氮氧化物傳感器30可操作以測量第一操作參數(shù)，即排氣流20中的氮氧化物的質(zhì)量流速，并且然后向控制器34提供信號(hào)32。如下面進(jìn)一步描述的，信號(hào)32被控制器34使用。監(jiān)測系統(tǒng)16還具有溫度傳感器36，溫度傳感器36安裝在排氣系統(tǒng)12中，與排氣流20流體連通。溫度傳感器36測量第二操作參數(shù)，即進(jìn)入入口 M的排氣流20的溫度，并且向控制器34提供信號(hào)38。信號(hào)38與測量的排氣流溫度相關(guān)聯(lián)?？墒褂昧硗獾臏囟葌鞲衅鱽頊y量過濾器出口沈處的排氣溫度。排氣流20的溫度指示了過濾器14的溫度，因?yàn)槠骄倪^濾器溫度可從排氣流溫度建模而來。如下面進(jìn)一步描述的，信號(hào)38被控制器34使用。監(jiān)測系統(tǒng)16還包括壓力差傳感器40，壓力差傳感器40可操作以測量第三操作參數(shù)，即過濾器14的入口 M處的排氣流和出口沈處的排氣流之間的壓力差。壓力差傳感器 40發(fā)出信號(hào)42，其代表所測量的壓力差。如下面進(jìn)一步描述的，信號(hào)42被控制器34使用。 替代性地，可使用測量過濾器14上游的壓力的壓力傳感器來代替壓力差傳感器40。然后，可使用過濾器14下游的建模的壓力來確定過濾器上的壓力差，其部分地基于排氣質(zhì)量流速?？刂破?4構(gòu)造成確定建模的過濾器煤煙質(zhì)量(這里也稱為修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量 44)，其校正了預(yù)測煤煙質(zhì)量46的不精確性，其僅基于過濾器14上的壓降。通過將指示壓力差的信號(hào)42映射到數(shù)據(jù)庫52中存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)50，而確定基于壓力差的預(yù)測煤煙質(zhì)量 46。如果使用了壓力差傳感器40，則數(shù)據(jù)50包括測量的壓力差。如果相反使用了過濾器 14上游的壓力傳感器，則數(shù)據(jù)50包括建模的壓力差，其基于過濾器14上游的測量的壓力以及過濾器14下游的建模的壓力?；趯?duì)與過濾器14基本相同的顆粒過濾器的經(jīng)驗(yàn)測試， 數(shù)據(jù)庫52將壓力差與實(shí)際過濾器煤煙相關(guān)聯(lián)。在采集和存儲(chǔ)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的測試期間，在多個(gè)煤煙裝載循環(huán)上運(yùn)行與過濾器14相同的一個(gè)或多個(gè)過濾器?？刂破?4使用存儲(chǔ)在處理器M中的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、使用分別來自氮氧化物傳感器30和溫度傳感器36的信號(hào)32和38并且使用當(dāng)前修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量44，來估計(jì)過濾器14中的實(shí)際煤煙質(zhì)量和預(yù)測煤煙質(zhì)量44之間的偏差48。偏差48也稱為校正因子。當(dāng)偏差48隨變化的操作參數(shù)(由信號(hào)32中的變化來指示的變化的氮氧化物傳感器測量值、由信號(hào)38中的變化來指示的變化的排氣流溫度測量值、或者由信號(hào)42中的變化來指示的變化的壓力差測量值)而改變時(shí)，當(dāng)前修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量44被周期性地修正。在當(dāng)前修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量44達(dá)到預(yù)定水平時(shí)，控制器34提供輸出信號(hào)56，其指示建議執(zhí)行過濾器再生。如果過濾器14是通過改變操作參數(shù)增加排氣流溫度而使煤煙燃燒從而主動(dòng)再生的類型，則信號(hào)56可被引導(dǎo)到發(fā)動(dòng)機(jī)10以影響發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，來導(dǎo)致排氣流20的溫度增加。參見圖2，處理器M被更詳細(xì)的示出，以代表被處理器M存取的經(jīng)驗(yàn)函數(shù)和經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。當(dāng)前修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量44是對(duì)第一經(jīng)驗(yàn)算法60的輸入，第一經(jīng)驗(yàn)算法60將當(dāng)前修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量44映射到存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫62，該數(shù)據(jù)庫62是在與過濾器14 基本相同的一個(gè)或多個(gè)過濾器的裝載循環(huán)上獲取的。第一經(jīng)驗(yàn)算法60是一函數(shù)，其將實(shí)際測量的煤煙質(zhì)量關(guān)聯(lián)到獨(dú)自基于壓力差預(yù)測的煤煙質(zhì)量。偏差48的第一分量63基于修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量44到數(shù)據(jù)庫62的擬合。處理器M還執(zhí)行第二經(jīng)驗(yàn)算法64，其存取存儲(chǔ)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫66，該數(shù)據(jù)庫66是在與過濾器14基本相同的一個(gè)或多個(gè)過濾器的裝載循環(huán)上獲取的。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)包括氮氧化物流速、排氣流溫度、時(shí)間、通過對(duì)所測試過濾器進(jìn)行稱重而確定的實(shí)際煤煙質(zhì)量、基于基于壓力差的模型(即通過第一經(jīng)驗(yàn)算法60)而預(yù)測的煤煙質(zhì)量、以及預(yù)測煤煙質(zhì)量對(duì)比實(shí)際煤煙質(zhì)量的測量偏差。因此，數(shù)據(jù)庫66的子集是存儲(chǔ)的偏差的數(shù)據(jù)庫。該偏差是實(shí)際煤煙質(zhì)量和基于壓力差的模型所預(yù)測的煤煙質(zhì)量之間的以克為單位的差。通過將質(zhì)量中的偏差除以所測試過濾器的裝載的經(jīng)過時(shí)間，該偏差還可表達(dá)為煤煙的質(zhì)量流速，在這種情況下，該偏差可表達(dá)為每秒多少克。每秒多少毫克，等等。 特別地，為了建立存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)庫，對(duì)于每一次煤煙裝載，測試過濾器中的測量的煤煙質(zhì)量和估計(jì)煤煙質(zhì)量(基于沒有校正的壓力信號(hào)，壓力差信號(hào)或來自過濾器入口處測量的壓力的壓力信號(hào))之間的偏差被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，并且與以下相關(guān)聯(lián)(a)平均的、建模的過濾器溫度，(b)平均氮氧化物流速，和(c)僅基于過濾器上的壓力差(被測量作為壓力差，或者在沒有校正的情況下從入口處測量的壓力和出口處建模的壓力計(jì)算出來)的估計(jì)的煤煙質(zhì)量。 該偏差被除以平均煤煙裝載時(shí)間，從計(jì)算出速率。該偏差率經(jīng)由數(shù)據(jù)擬合與三個(gè)參數(shù)(a)、(b)和(c)相關(guān)聯(lián)，因此限定了一關(guān)系。該關(guān)系(函數(shù))然后被存儲(chǔ)為數(shù)據(jù)庫66。因此，偏差48的第二分量65基于分別來自氮氧化物傳感器30和溫度傳感器36 的信號(hào)32和38代表的測量數(shù)量到數(shù)據(jù)庫66中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的擬合(即映射)。可通過經(jīng)驗(yàn)測試來確定給予偏差48的每個(gè)分量63、65的比例權(quán)重。參見圖3，監(jiān)測顆粒過濾器14的方法100被示作為流程圖。方法100被關(guān)于圖1 和2的監(jiān)測系統(tǒng)16來進(jìn)行描述，并且包括步驟102，即測量指示排氣系統(tǒng)中的排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流速的第一操作參數(shù)?？墒褂脠D1的氮氧化物傳感器30來執(zhí)行步驟102。方法100還包括步驟104，即測量指示顆粒過濾器14的溫度的第二操作參數(shù)?？墒褂门艢饬鳒囟葌鞲衅?6來執(zhí)行步驟104。排氣流溫度傳感器36指示的溫度指示了顆粒過濾器14中的溫度(即，可基于過濾器上游的測量的排氣流溫度以及排氣、過濾器和環(huán)境之間的建模的熱交換來計(jì)算平均過濾器溫度)。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可理解如何使用標(biāo)準(zhǔn)熱力學(xué)關(guān)系來計(jì)算排氣、過濾器和環(huán)境之間的熱交換。方法100還包括步驟106，即至少部分地基于第三操作參數(shù)(其指示進(jìn)入過濾器14 的入口 M的排氣流和排出過濾器14的出口沈的排氣流之間的壓力差)來預(yù)測顆粒過濾器 14中的煤煙質(zhì)量。如上所述，第三操作參數(shù)可以是入口 M處測量的壓力，使用出口沈處的建模的壓力從其計(jì)算出壓力差，或者用壓力差傳感器在過濾器上測量的壓力差?？砂凑杖魏雾樞蚧蛘咄瑫r(shí)執(zhí)行步驟102、104和106。使用來自步驟102和104的測量數(shù)據(jù)以及來自步驟106的預(yù)測煤煙質(zhì)量，方法100 然后進(jìn)行到步驟108，即估計(jì)來自步驟106的預(yù)測煤煙質(zhì)量和過濾器14中的實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差48。如上所述，根據(jù)圖2的處理器M所存取的存儲(chǔ)的函數(shù)和數(shù)據(jù)庫來估計(jì)該偏差48。偏差48然后在步驟110中被使用，其中，步驟106的預(yù)測煤煙質(zhì)量被估計(jì)的偏差48 修正。如果修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量不大于預(yù)定值，則步驟102、104、106、108和110重復(fù)進(jìn)行。預(yù)測值是已經(jīng)被確定為處于應(yīng)當(dāng)進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)時(shí)的水平的過濾器中的煤煙量。系統(tǒng)維護(hù)可通過主動(dòng)再生或通過更換過濾器14來進(jìn)行。然而，如果修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量等于或大于預(yù)定值，則方法100進(jìn)行到步驟112，并且指示過濾器再生，從而過濾器14中的煤煙將燃
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JyCi。雖然已經(jīng)詳細(xì)描述了用于實(shí)施本發(fā)明的最佳模式，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的用于實(shí)施本發(fā)明的各種替代設(shè)計(jì)和實(shí)施例。
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權(quán)利要求
1.一種監(jiān)測排氣系統(tǒng)的顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量的方法，包括至少部分地基于流入過濾器的排氣和流出過濾器的排氣之間的壓力差來預(yù)測顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量；以及至少部分地基于測量的操作參數(shù)來修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量，所述操作參數(shù)指示排氣系統(tǒng)的排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流速和顆粒過濾器的溫度。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述修正包括通過將測量的操作參數(shù)和預(yù)測煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測煤煙質(zhì)量和實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫來估計(jì)預(yù)測煤煙質(zhì)量和過濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫在與顆粒過濾器基本相同的至少一個(gè)顆粒過濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)偏差用于煤煙裝載循環(huán)的各自一個(gè)中的各自平均建模的過濾器溫度和氮氧化物的各自平均測量的質(zhì)量流速。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以預(yù)定時(shí)間間隔重復(fù)測量操作參數(shù)、預(yù)測煤煙質(zhì)量以及修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量；以及當(dāng)修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過濾器再生建議。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中的氮氧化物傳感器來測量所述指示氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用定位成與排氣流流體連通的溫度傳感器來測量所述指示顆粒過濾器的溫度的操作參數(shù)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，使用定位成與顆粒過濾器的入口和顆粒過濾器的出口流體連通的壓力差傳感器來測量所述壓力差。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述壓力差基于在顆粒過濾器上游測量的壓力和在顆粒過濾器下游建模的壓力。
8.—種監(jiān)測排氣系統(tǒng)的顆粒過濾器的煤煙質(zhì)量的方法，包括測量第一操作參數(shù)，所述第一操作參數(shù)指示排氣系統(tǒng)的排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流速；測量第二操作參數(shù)，所述第二操作參數(shù)指示顆粒過濾器的溫度；至少部分地基于第三操作參數(shù)來預(yù)測顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量，所述第三操作參數(shù)指示進(jìn)入顆粒過濾器的排氣流的壓力和排出顆粒過濾器的排氣流的壓力之間的壓力差；通過將測量的第一操作參數(shù)、測量的第二操作參數(shù)和預(yù)測煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測煤煙質(zhì)量和實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)庫來估計(jì)預(yù)測煤煙質(zhì)量和過濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫在與顆粒過濾器基本相同的至少一個(gè)過濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的每個(gè)偏差用于煤煙裝載循環(huán)的各自一個(gè)中的各自平均建模的過濾器溫度和氮氧化物的各自平均測量的質(zhì)量流速；以及通過估計(jì)的偏差來修正預(yù)測煤煙質(zhì)量。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，還包括以預(yù)定時(shí)間間隔重復(fù)測量第一操作參數(shù)、測量第二操作參數(shù)、預(yù)測煤煙質(zhì)量、估計(jì)偏差、以及修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量；以及當(dāng)修正的預(yù)測煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過濾器再生建議。
10.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的顆粒過濾器的監(jiān)測系統(tǒng)，包括氮氧化物傳感器，其至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中； 溫度傳感器，其至少部分地定位在顆粒過濾器上游的排氣流中； 壓力傳感器，其定位成與顆粒過濾器的入口流體連通； 處理器，其執(zhí)行第一經(jīng)驗(yàn)算法，其基于壓力傳感器測量的壓力來確定顆粒過濾器中的預(yù)測煤煙質(zhì)量； 第二經(jīng)驗(yàn)算法，其基于由溫度傳感器和氮氧化物傳感器測量的分別指示過濾器溫度和氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)來確定預(yù)測煤煙質(zhì)量與過濾器中的實(shí)際煤煙質(zhì)量的預(yù)期偏差。
全文摘要
本發(fā)明涉及在顆粒過濾器中監(jiān)測煤煙質(zhì)量的方法及其監(jiān)測系統(tǒng)。具體地，一種監(jiān)測排氣系統(tǒng)的顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量的方法包括至少部分地基于流入過濾器的排氣和流出過濾器的排氣之間的壓力差來預(yù)測顆粒過濾器中的煤煙質(zhì)量。然后，至少部分地基于測量的操作參數(shù)來修正預(yù)測的煤煙質(zhì)量，所述操作參數(shù)指示排氣系統(tǒng)的排氣流中的氮氧化物的質(zhì)量流速和顆粒過濾器的溫度。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102312704SQ201110181630
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月2日
發(fā)明者李 J., 阿達(dá)內(nèi)斯 M., 阿達(dá)內(nèi)斯 R. 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司