[发明专利]在微粒过滤器处泄漏检测的方法和系统

说明书

本发明涉及在微粒过滤器处泄漏检测的方法和系统。提供了用于关联排气微粒过滤器两侧的压降与上游排气中氧传感器和下游排气中氧传感器的输出的系统和方法。所述压降然后用于推断在当过滤器两侧的排气中氧浓度基本上恒定的条件期间过滤器的泄漏。可以在选定进入条件期间比如当GPF中的微粒水平低于预先确定的阈值，排气流速率高于阈值速率，并且绝对排气流速率导数低于阈值导数时，执行诊断。

技术领域

本公开涉及在内燃机——比如汽油机——中连接的微粒过滤器处泄漏检测的系统和方法。

背景技术

微粒(例如，烟粒)作为一些燃烧过程的副产物可在内燃机中形成。例如，微粒可以在高的发动机转速或高的发动机负荷下在排气中形成。微粒的形成也可以与将燃料直接喷射入发动机气缸中有关。可以在排气管道中使用微粒过滤器，以便保留微粒并减少烟粒排放物。随着时间的推移，微粒在过滤器内累积，这降低了通过排气系统的排气流速率并产生发动机背压，其可降低发动机效率和燃料经济性。为了降低背压，过滤器可以间歇地再生燃尽累积的烟粒。然而，即使利用间歇性再生，微粒过滤器可能退化并通过尾管将微粒泄露至大气中。

测定微粒过滤器是否正在泄露的一种方式是通过使用压力传感器，如Yamakawa等在EP 2690263中所示的。其中，微粒过滤器的上游侧的压力值和微粒过滤器的下游侧的压力值被傅里叶变换，并且被比较，从而检测在微粒过滤器上沉积的微粒的量。然后，基于该比较确定过滤器的健康情况。测定微粒过滤器是否正在泄露的另一种方式是Yadav等在US2012/0125081中所示的。其中，微粒物质的累积基于与温度传感器连接的微粒传感器和过滤器下游的排气管道中放置的流速传感器测定。针对微粒传感器输入值和微粒传感器温度，控制器测定微粒过滤器诊断值。预定时间内微粒过滤器诊断值高于特定值表明微粒过滤器正在泄露烟粒至排气。

然而，本文发明人已经鉴定了使用这样方法的潜在问题。作为一个实例，在Yamakawa的方法中，可能存在与增加压力传感器至排气系统相关的额外成本。此外，压力传感器在排气系统的苛刻条件中可能不是耐用的，需要频繁更换。进一步，上游和下游压力传感器之间的压力差可能需要是明显不同的以指示微粒过滤器退化。作为另一个实例，在Yadav的方法中，微粒传感器可能需要频繁再生。因此，过滤器再生之后，可能需要进行监测微粒物质数量的改变，以便不会破坏诊断程序的结果。因此，可能没有足够的机会用于持续的微粒过滤器监测。还有其他问题包括需要额外的传感器，比如温度传感器，这增加了部件成本和控制复杂性。

发明内容

本文发明人已经认识到了上面提及的问题并且开发了用于测定排气系统中汽油微粒过滤器(GPF)泄露或退化的方法。该方法包括在选定条件期间将上游排气中氧传感器和下游排气中氧传感器的输出与排气微粒过滤器两侧的压降相关联。然后，该压降可以与自微粒过滤器的泄露有关。该选定条件可包括过滤器两侧的排气中氧浓度基本上保持恒定的条件。以这种方式，现有的排气中氧传感器在选定条件期间可用作压力传感器，允许过滤器两侧的排气氧的分压的改变与GPF健康情况相关联。

作为实例，排气系统可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)。在发动机操作条件期间，比如在GPF中再生和摄氧，第一GPF前氧传感器和第二GPF后氧传感器的输出可用于推断过滤器烟粒水平。具体而言，过滤器两侧的氧浓度的改变可与微粒过滤器内被氧化的烟粒质量有关。因此，由于排气传感器在微粒过滤器两侧的氧浓度保持基本上恒定的选定发动机操作条件期间——比如发动机冷起动期间和过滤器再生之后——测量排气中氧的分压，传感器的输出可能不同。具体地，上游氧传感器可以具有比下游传感器更高的输出。在那些条件期间，可计算并应用至少基于排气流速率的修正因子以修正传感器输出。如果修正之后限定时间间隔内监测的传感器输出之间的差值低于阈值(例如，如果GPF前排气传感器的修正的输出低于GPF后排气传感器的输出)，则发动机控制器可推断过滤器两侧的分压的改变是由于过滤器退化。例如，可以推断GPF正在泄露并且可以设定诊断代码。