專(zhuān)利名稱(chēng)：在顆粒過(guò)濾器中監(jiān)測(cè)煤煙質(zhì)量的方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在顆粒過(guò)濾器中監(jiān)測(cè)煤煙質(zhì)量的方法以及用于該過(guò)濾器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
顆粒過(guò)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(guò)燒掉所聚集的煤煙，或者被動(dòng)地通過(guò)例如使用催化劑來(lái)使過(guò)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(lái)估計(jì)過(guò)濾器中所存在的煤煙量，從而可確保及時(shí)地對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行處理或再生。一個(gè)煤煙模型基于排氣流通過(guò)過(guò)濾器的壓降(即，過(guò)濾器上的壓力差)來(lái)預(yù)測(cè)過(guò)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^(guò)多，則會(huì)損害顆粒過(guò)濾器的功能。不精確的煤煙模型還導(dǎo)致過(guò)濾器在較低煤煙濃度(每過(guò)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(guò)濾器中的煤煙的被動(dòng)和不均勻燃燒，過(guò)濾器上的壓降不是過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量的精確預(yù)測(cè)。不均勻燃燒改變了過(guò)濾器中的煤煙分布并因此降低了過(guò)濾器上的壓降和過(guò)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(guò)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(cè)出過(guò)濾器中更低的煤煙質(zhì)量。在煤煙裝載期間，一些模型通過(guò)在Nox濃度達(dá)到預(yù)定水平時(shí)將測(cè)量的煤煙質(zhì)量 (通過(guò)對(duì)過(guò)濾器進(jìn)行稱(chēng)重)和預(yù)測(cè)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(guò)濾器上的壓降，被動(dòng)煤煙燃燒更好地與過(guò)濾器溫度、氮氧化物質(zhì)量速度和過(guò)濾器中存在的煤煙質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。因此，一種監(jiān)測(cè)排氣系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量的方法包括至少部分地基于流入過(guò)濾器的排氣和流出過(guò)濾器的排氣之間的壓力差來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量?？赏ㄟ^(guò)壓力差傳感器測(cè)量或者從過(guò)濾器上游的壓力傳感器和過(guò)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(cè)量的操作參數(shù)來(lái)修正基于壓力差的預(yù)測(cè)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(guò)濾器的溫度。難以直接測(cè)量過(guò)濾器溫度，因此測(cè)量指示過(guò)濾器溫度的參數(shù)(即，可與過(guò)濾器溫度相關(guān)聯(lián)的參數(shù)，或者可從該參數(shù)對(duì)過(guò)濾器溫度進(jìn)行建模)。例如，排氣流溫度指示顆粒過(guò)濾器的溫度。也可基于預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量本身(即預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量的反饋)來(lái)修正或校正基于壓力差的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量(僅基于過(guò)濾器上的壓力差預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量)，其與測(cè)量參數(shù)一起與過(guò)濾器中的測(cè)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(guò)濾器溫度和平均氮氧化物流速。
由于預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量的修正(稱(chēng)為“校正模型”)部分地基于所感測(cè)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(shuō)，在建立用于模型的數(shù)據(jù)庫(kù)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。—種用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣系統(tǒng)中的顆粒過(guò)濾器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括氮氧化物傳感器，其至少部分地定位在顆粒過(guò)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(guò)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(guò)濾器的入口流體連通。壓力傳感器可以是還與顆粒過(guò)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(cè)量的壓力(任選地，壓力差)來(lái)確定顆粒過(guò)濾器中的預(yù)測(cè)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(cè)量的分別指示過(guò)濾器溫度和氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)來(lái)確定預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量與過(guò)濾器中的實(shí)際煤煙質(zhì)量的預(yù)期偏差。預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量被擬合到基于壓力的預(yù)測(cè)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(kù)，其與建模的過(guò)濾器溫度、平均氮氧化物流速和基于壓力的預(yù)測(cè)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(cè)排氣系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量的方法，包括 至少部分地基于流入過(guò)濾器的排氣和流出過(guò)濾器的排氣之間的壓力差來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量；以及
至少部分地基于測(cè)量的操作參數(shù)來(lái)修正預(yù)測(cè)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(guò)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(guò)將測(cè)量的操作參數(shù)和預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測(cè)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(kù)來(lái)估計(jì)預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量和過(guò)濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫(kù)在與顆粒過(guò)濾器基本相同的至少一個(gè)顆粒過(guò)濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測(cè)量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)濾器溫度和氮氧化物的各自平均測(cè)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(cè)量操作參數(shù)、預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量以及修正預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量；以及當(dāng)修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過(guò)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(guò)濾器上游的排氣流中的氮氧化物傳感器來(lái)測(cè)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(lái)測(cè)量所述指示顆粒過(guò)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(guò)濾器的入口和顆粒過(guò)濾器的出口流體連通的壓力差傳感器來(lái)測(cè)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(guò)濾器上游測(cè)量的壓力和在顆粒過(guò)濾器下游建模的壓力。
8. 一種監(jiān)測(cè)排氣系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器的煤煙質(zhì)量的方法，包括
測(cè)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(cè)量第二操作參數(shù)，所述第二操作參數(shù)指示顆粒過(guò)濾器的溫度； 至少部分地基于第三操作參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)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(guò)濾器的排氣流的壓力和排出顆粒過(guò)濾器的排氣流的壓力之間的壓力差；
通過(guò)將測(cè)量的第一操作參數(shù)、測(cè)量的第二操作參數(shù)和預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測(cè)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(kù)來(lái)估計(jì)預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量和過(guò)濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫(kù)在與顆粒過(guò)濾器基本相同的至少一個(gè)過(guò)濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測(cè)量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)濾器溫度和氮氧化物的各自平均測(cè)量的質(zhì)量流速；以及通過(guò)估計(jì)的偏差來(lái)修正預(yù)測(cè)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(cè)量第一操作參數(shù)、測(cè)量第二操作參數(shù)、預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量、估計(jì)偏差、以及修正預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量；以及
當(dāng)修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過(guò)濾器再生建議。10.如方案8所述的方法，其特征在于，通過(guò)至少部分地定位在顆粒過(guò)濾器上游的排氣流中的氮氧化物傳感器來(lái)測(cè)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(guò)定位在顆粒過(guò)濾器上游的排氣流中的溫度傳感器來(lái)測(cè)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(guò)定位成與顆粒過(guò)濾器的入口和顆粒過(guò)濾器的出口流體連通的壓力差傳感器來(lái)測(cè)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(guò)濾器上游測(cè)量的壓力和在顆粒過(guò)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(guò)濾器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括 氮氧化物傳感器，其至少部分地定位在顆粒過(guò)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(guò)濾器上游的排氣流中；
壓力傳感器，其定位成與顆粒過(guò)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(cè)量的壓力來(lái)確定顆粒過(guò)濾器中的預(yù)測(cè)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(cè)量的分別指示過(guò)濾器溫度和氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)來(lái)確定預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量與過(guò)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(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述第一經(jīng)驗(yàn)算法將測(cè)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(cè)量的壓力與測(cè)量的煤煙質(zhì)量相關(guān)聯(lián)。16.如方案14所述的監(jiān)測(cè)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(guò)濾器的出口流體連通，并且所述由壓力傳感器測(cè)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(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感器測(cè)量過(guò)濾器上游的壓力，并且所述第一經(jīng)驗(yàn)算法對(duì)過(guò)濾器下游的壓力進(jìn)行建模，并且從測(cè)量的壓力和過(guò)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(cè)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(cè)量的操作參數(shù)擬合到預(yù)測(cè)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(kù)，所述數(shù)據(jù)庫(kù)在與顆粒過(guò)濾器基本相同的至少一個(gè)顆粒過(guò)濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測(cè)量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)濾器溫度和氮氧化物的各自平均測(cè)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(guò)濾器，其具有過(guò)濾器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；
圖2是用于圖1的過(guò)濾器監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的處理器的示意圖；并且圖3是監(jiān)測(cè)圖1的顆粒過(guò)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(jiàn)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(guò)濾器14。用于顆粒過(guò)濾器14的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)16可操作以監(jiān)測(cè)顆粒過(guò)濾器14中的煤煙質(zhì)量的量，以便確保過(guò)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?。排氣然后流?dòng)通過(guò)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)狻Ｅ艢馊缓髲倪^(guò)濾器14的入口 M流到過(guò)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(guò)濾器14下游的選擇性催化還原催化劑22，而不影響監(jiān)測(cè)系統(tǒng)16的功能。監(jiān)測(cè)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(lái)估計(jì)過(guò)濾器14中的煤煙量。監(jiān)測(cè)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(guò)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)量的排氣流溫度相關(guān)聯(lián)?？墒褂昧硗獾臏囟葌鞲衅鱽?lái)測(cè)量過(guò)濾器出口沈處的排氣溫度。排氣流20的溫度指示了過(guò)濾器14的溫度，因?yàn)槠骄倪^(guò)濾器溫度可從排氣流溫度建模而來(lái)。如下面進(jìn)一步描述的，信號(hào)38被控制器34使用。監(jiān)測(cè)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(cè)量第三操作參數(shù)，即過(guò)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(cè)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(cè)量過(guò)濾器14上游的壓力的壓力傳感器來(lái)代替壓力差傳感器40。然后，可使用過(guò)濾器14下游的建模的壓力來(lái)確定過(guò)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(guò)濾器煤煙質(zhì)量(這里也稱(chēng)為修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量 44)，其校正了預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量46的不精確性，其僅基于過(guò)濾器14上的壓降。通過(guò)將指示壓力差的信號(hào)42映射到數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)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(cè)量的壓力差。如果相反使用了過(guò)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(guò)濾器14上游的測(cè)量的壓力以及過(guò)濾器14下游的建模的壓力?；趯?duì)與過(guò)濾器14基本相同的顆粒過(guò)濾器的經(jīng)驗(yàn)測(cè)試， 數(shù)據(jù)庫(kù)52將壓力差與實(shí)際過(guò)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(cè)試期間，在多個(gè)煤煙裝載循環(huán)上運(yùn)行與過(guò)濾器14相同的一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾器。控制器34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(lái)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(cè)煤煙質(zhì)量44，來(lái)估計(jì)過(guò)濾器14中的實(shí)際煤煙質(zhì)量和預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量44之間的偏差48。偏差48也稱(chēng)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(lái)指示的變化的氮氧化物傳感器測(cè)量值、由信號(hào)38中的變化來(lái)指示的變化的排氣流溫度測(cè)量值、或者由信號(hào)42中的變化來(lái)指示的變化的壓力差測(cè)量值)而改變時(shí)，當(dāng)前修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量44被周期性地修正。在當(dāng)前修正的預(yù)測(cè)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(guò)濾器再生。如果過(guò)濾器14是通過(guò)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(lèi)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(lái)導(dǎo)致排氣流20的溫度增加。參見(jiàn)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(cè)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(cè)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(kù)62，該數(shù)據(jù)庫(kù)62是在與過(guò)濾器14 基本相同的一個(gè)或多個(gè)過(guò)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(cè)量的煤煙質(zhì)量關(guān)聯(lián)到獨(dú)自基于壓力差預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量。偏差48的第一分量63基于修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量44到數(shù)據(jù)庫(kù)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(kù)66，該數(shù)據(jù)庫(kù)66是在與過(guò)濾器14基本相同的一個(gè)或多個(gè)過(guò)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(guò)對(duì)所測(cè)試過(guò)濾器進(jìn)行稱(chēng)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(guò)第一經(jīng)驗(yàn)算法60)而預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量、以及預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量對(duì)比實(shí)際煤煙質(zhì)量的測(cè)量偏差。因此，數(shù)據(jù)庫(kù)66的子集是存儲(chǔ)的偏差的數(shù)據(jù)庫(kù)。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(cè)的煤煙質(zhì)量之間的以克為單位的差。通過(guò)將質(zhì)量中的偏差除以所測(cè)試過(guò)濾器的裝載的經(jīng)過(guò)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(kù)，對(duì)于每一次煤煙裝載，測(cè)試過(guò)濾器中的測(cè)量的煤煙質(zhì)量和估計(jì)煤煙質(zhì)量(基于沒(méi)有校正的壓力信號(hào)，壓力差信號(hào)或來(lái)自過(guò)濾器入口處測(cè)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(kù)中，并且與以下相關(guān)聯(lián)(a)平均的、建模的過(guò)濾器溫度，(b)平均氮氧化物流速，和(c)僅基于過(guò)濾器上的壓力差(被測(cè)量作為壓力差，或者在沒(méi)有校正的情況下從入口處測(cè)量的壓力和出口處建模的壓力計(jì)算出來(lái))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(kù)66。因此，偏差48的第二分量65基于分別來(lái)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(cè)量數(shù)量到數(shù)據(jù)庫(kù)66中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)的擬合(即映射)?？赏ㄟ^(guò)經(jīng)驗(yàn)測(cè)試來(lái)確定給予偏差48的每個(gè)分量63、65的比例權(quán)重。參見(jiàn)圖3，監(jiān)測(cè)顆粒過(guò)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(cè)系統(tǒng)16來(lái)進(jìn)行描述，并且包括步驟102，即測(cè)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(lái)執(zhí)行步驟102。方法100還包括步驟104，即測(cè)量指示顆粒過(guò)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(lái)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(guò)濾器14中的溫度(即，可基于過(guò)濾器上游的測(cè)量的排氣流溫度以及排氣、過(guò)濾器和環(huán)境之間的建模的熱交換來(lái)計(jì)算平均過(guò)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(lái)計(jì)算排氣、過(guò)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(guò)濾器14 的入口 M的排氣流和排出過(guò)濾器14的出口沈的排氣流之間的壓力差)來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)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(cè)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(guò)濾器上測(cè)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(lái)自步驟102和104的測(cè)量數(shù)據(jù)以及來(lái)自步驟106的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量，方法100 然后進(jìn)行到步驟108，即估計(jì)來(lái)自步驟106的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量和過(guò)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(kù)來(lái)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(cè)煤煙質(zhì)量被估計(jì)的偏差48 修正。如果修正的預(yù)測(cè)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(cè)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(guò)濾器中的煤煙量。系統(tǒng)維護(hù)可通過(guò)主動(dòng)再生或通過(guò)更換過(guò)濾器14來(lái)進(jìn)行。然而，如果修正的預(yù)測(cè)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(guò)濾器再生，從而過(guò)濾器14中的煤煙將燃
；Bs
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(cè)排氣系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量的方法，包括至少部分地基于流入過(guò)濾器的排氣和流出過(guò)濾器的排氣之間的壓力差來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量；以及至少部分地基于測(cè)量的操作參數(shù)來(lái)修正預(yù)測(cè)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(guò)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(guò)將測(cè)量的操作參數(shù)和預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測(cè)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(kù)來(lái)估計(jì)預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量和過(guò)濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫(kù)在與顆粒過(guò)濾器基本相同的至少一個(gè)顆粒過(guò)濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測(cè)量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)濾器溫度和氮氧化物的各自平均測(cè)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(cè)量操作參數(shù)、預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量以及修正預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量；以及當(dāng)修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過(guò)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(guò)濾器上游的排氣流中的氮氧化物傳感器來(lái)測(cè)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(lái)測(cè)量所述指示顆粒過(guò)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(guò)濾器的入口和顆粒過(guò)濾器的出口流體連通的壓力差傳感器來(lái)測(cè)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(guò)濾器上游測(cè)量的壓力和在顆粒過(guò)濾器下游建模的壓力。
8.—種監(jiān)測(cè)排氣系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器的煤煙質(zhì)量的方法，包括測(cè)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(cè)量第二操作參數(shù)，所述第二操作參數(shù)指示顆粒過(guò)濾器的溫度；至少部分地基于第三操作參數(shù)來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)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(guò)濾器的排氣流的壓力和排出顆粒過(guò)濾器的排氣流的壓力之間的壓力差；通過(guò)將測(cè)量的第一操作參數(shù)、測(cè)量的第二操作參數(shù)和預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量擬合到預(yù)測(cè)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(kù)來(lái)估計(jì)預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量和過(guò)濾器中實(shí)際煤煙質(zhì)量之間的偏差，所述數(shù)據(jù)庫(kù)在與顆粒過(guò)濾器基本相同的至少一個(gè)過(guò)濾器的多個(gè)各自煤煙裝載循環(huán)上測(cè)量，存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)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(guò)濾器溫度和氮氧化物的各自平均測(cè)量的質(zhì)量流速；以及通過(guò)估計(jì)的偏差來(lái)修正預(yù)測(cè)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(cè)量第一操作參數(shù)、測(cè)量第二操作參數(shù)、預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量、估計(jì)偏差、以及修正預(yù)測(cè)的煤煙質(zhì)量；以及當(dāng)修正的預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量達(dá)到預(yù)定值時(shí)，指示過(guò)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(guò)濾器的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括氮氧化物傳感器，其至少部分地定位在顆粒過(guò)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(guò)濾器上游的排氣流中； 壓力傳感器，其定位成與顆粒過(guò)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(cè)量的壓力來(lái)確定顆粒過(guò)濾器中的預(yù)測(cè)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(cè)量的分別指示過(guò)濾器溫度和氮氧化物質(zhì)量流速的操作參數(shù)來(lái)確定預(yù)測(cè)煤煙質(zhì)量與過(guò)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(guò)濾器中監(jiān)測(cè)煤煙質(zhì)量的方法及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。具體地，一種監(jiān)測(cè)排氣系統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量的方法包括至少部分地基于流入過(guò)濾器的排氣和流出過(guò)濾器的排氣之間的壓力差來(lái)預(yù)測(cè)顆粒過(guò)濾器中的煤煙質(zhì)量。然后，至少部分地基于測(cè)量的操作參數(shù)來(lái)修正預(yù)測(cè)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(guò)濾器的溫度。
文檔編號(hào)F01N9/00GK102312704SQ201110181630
公開(kāi)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(chē)環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司