CN106257007A - 双速率柴油微粒过滤器泄漏监测器 - Google Patents

Abstract

本申请公开双速率柴油微粒过滤器泄漏监测器。提供用于检测柴油微粒过滤器(DPF)中的泄漏的方法和系统。在一个示例中，可以在单一驱动循环期间执行较快的泄漏检测程序以检测DPF中的大泄漏。然而，如果DPF中不存在大泄漏，则可以在多个驱动循环期间执行较慢的泄漏检测以检测DPF中的较小泄漏。

Description

双速率柴油微粒过滤器泄漏监测器

技术领域

本说明书总体涉及用于监测微粒过滤器泄漏的方法和系统。

背景技术

柴油燃烧排气是受管制的排放物。已经研发出多种技术在排气被释放到大气之前来识别和过滤掉排气微粒物(PM)。柴油微粒过滤器(DPF)通常用于微粒物(PM)或烟尘控制。DPF可以通过捕集(或过滤)排气中的PM或烟尘来减少PM排放物的量。位于排气通道中的DPF下游的微粒物(PM)传感器监测DPF的过滤效率并且通常用于检测DPF中的泄漏。

PM传感器通过将排气微粒收集在由绝缘间隙隔离的一对金属电极上来操作。当PM传感器暴露于微粒时，间隙被导电材料桥接，从而产生电阻的变化，该电阻的变化在测量的穿过PM传感器电极的电流增加时被观察到。电流升高到阈值水平所需要的时间取决于传感器暴露于微粒物的量(DPF中的泄漏程度)和传感器的设计。

Yahata等人在US 8561388中示出用于检测DPF中的泄漏的一个示例途径。在其中，估计单元估计失效状态激励正时，从而确定假定微粒过滤器已经失效的PM传感器电流(或激励)。此外，当基于PM传感器的输出的PM传感器的实际激励正时早于估计的失效状态激励正时时，确定单元确定微粒过滤器处于失效状态。因此，通过监测PM传感器的激励正时，确定DPF的失效状态。

然而，发明人在此已经认识到这种系统的潜在问题。由Yahata等人描述的泄漏检测可能有问题，尤其是在要检测较低的DPF泄漏时。因此，PM传感器的实际激励正时相反地取决于DPF的泄漏速率。例如，为了检测DPF中的较小泄漏，激励正时可以比单一驱动循环更长。然而，较长的正时与OBD法规相矛盾，该法规只允许在一个驱动循环中完成必要的监测。

发明内容

在一个示例中，以上描述的问题的一部分可以通过一种方法来解决，该方法包含：响应于耦接在发动机排气道中的微粒过滤器下游的微粒物(PM)传感器来调节发动机操作；以及响应于在单一驱动循环内以及多个驱动循环期间的PM传感器性能来指示发动机排气道中的微粒过滤器的退化。以此方式，通过监测单一驱动循环期间的PM水平，可以检测DPF中的较大泄漏。然而，如果DPF中不存在大泄漏，则PM水平可以在多个驱动循环期间被持续监测达较长持续时间，以便检测DPF中的较小泄漏。以此方式，可以分别监测DPF中的较大泄漏和较小泄漏。

作为一个示例，较快的泄漏检测可以包括：如果PM传感器电流在单一驱动循环内超过阈值电流，则指示大泄漏。因此，如果PM传感器电流在单一驱动循环内达到阈值，则可以指示DPF中存在大泄漏并且可以开始合适的减缓动作。然而，如果在单一驱动循环期间未检测到泄漏，则可以执行较慢的检测，该检测包括监测多个驱动循环期间的PM传感器电流。如果PM传感器电流在多个驱动循环中的一个驱动循环期间达到阈值，则可以指示DPF中存在较小泄漏并且可以开始对应的减缓动作。然而，如果PM传感器电流在多个驱动循环中的所有驱动循环期间保持低于阈值，则可以指示DPF中不存在泄漏。以此方式，通过包括针对小泄漏和大泄漏的分开的检测方法，可以在多个驱动循环期间评估DPF性能。

应当理解，提供以上本发明内容是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，要求保护的主题的范围由所附权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在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示出发动机和位于柴油微粒过滤器(DPF)下游的相关联的排气微粒物(PM)传感器的示意图。

图2示出PM传感器电流和监测时间之间的示例关系。

图3示出根据本公开的用于在多个驱动循环期间检测DPF中的大泄漏和小泄漏的高水平流程图。

图4示出描绘用于执行PM传感器的再生的方法的高水平流程图。

图5示出描绘用于执行DPF的再生的方法的高水平流程图。

图6示出在单一和多个驱动循环期间、在DPF中存在大泄漏、小泄漏和不存在泄漏的状况期间的示例PM传感器电流。

具体实施方式

以下描述涉及基于被定位在发动机系统(诸如图1的发动机系统)中的发动机排气管线中的DPF下游的微粒物(PM)传感器的输出来检测柴油微粒过滤器(DPF)中的泄漏的系统和方法。DPF泄漏速率可以通过监测PM传感器电流达到阈值电流的时间而被监测。然而，如图2所示，DPF泄漏速率并且因此PM电流水平达到阈值所花费的时间与监测时间成反比。因此，为了检测较低的DPF泄漏速率，诊断程序可能花费较长时间来完成。控制器可以被配置为执行程序(诸如图3的程序)，以通过在多个驱动循环期间监测PM传感器电流来分别检测DPF中的大泄漏和小泄漏。控制器还可以被配置为执行程序(诸如图4的程序)，以在PM传感器电流达到阈值水平时使PM传感器再生。此外，控制器可以被配置为执行程序(诸如图5的程序)，以在DPF的PM或烟尘负载达到阈值水平时使DPF再生。图6示出在多个驱动循环中监测到的DPF中的大泄漏与小泄漏期间的PM传感器电流之间的示例关系。以此方式，DPF中的大泄漏和小泄漏二者可以通过执行快速和缓慢泄漏检测监测来检测，并且因此可以满足未来的PM OBD限制的时间要求。

图1示出车辆系统6的示意图。车辆系统6包括发动机系统8。发动机系统8可以包括具有多个汽缸30的发动机10。发动机10包括发动机进气道23和发动机排气道25。发动机进气道23包括节气门62，该节气门经由进气通道42流体地耦接至发动机进气歧管44。发动机排气道25包括排气歧管48，该排气歧管最终通向排气通道35，该排气通道将排气引导至大气。节气门62可以位于增压装置(诸如涡轮增压器(未示出))下游和在后冷却器(未示出)上游的进气通道42中。当包括后冷却器时，后冷却器可以被配置为降低由增压装置压缩的进气的温度。

发动机排气道25可以包括一个或多个排放控制装置70，这些装置可以在排气道中安装在紧密耦接的位置中。一个或多个排放控制装置可以包括三元催化器、稀NOx过滤器、SCR催化剂等。发动机排气道25还可以包括被定位在排放控制装置70上游的柴油微粒过滤器(DPF)102，该柴油微粒过滤器从进入的气体中暂时过滤PM。如所描绘的，在一个示例中，DPF 102是柴油微粒物截留系统。DPF 102可以具有例如由堇青石或碳化硅制成的整体结构，该结构内部有多个通路用于从柴油排气中过滤微粒物。在通过DPF 102之后，已经过滤PM的尾管排气可以在PM传感器106中被测量、在排放控制装置70中被进一步处理并且经由排气通道35被排出到大气。

通常按照环境保护署(EPA)和加利福尼亚空气资源委员会(CARB)的规定来监测安装在车辆上的DPF的泄漏。由监管机构规定的更加严格的检测阈值导致使用PM传感器来检测过滤器泄漏。PM传感器106通常包括形成“梳子”结构的一对平坦的梳状电极。这些电极通常可以由金属(诸如铂、金、锇、铑、铱、钌、铝、钛、锆等)以及氧化物、水泥、合金和包含前述金属中的至少一种的组合来制造。电极形成在通常由高度电绝缘的材料制造的PM传感器的衬底上。可能的电绝缘材料可以包括氧化物(诸如氧化铝、氧化锆、氧化钇、氧化镧、氧化硅和包含前述中的至少一种的组合)、或能够抑制梳状电极对的电通信并且对其提供物理保护的任何类似材料。两个电极的梳状“尖齿”之间的间距通常可以在从10微米至100微米的范围内，其中每个独立的“尖齿”的线宽为大约相同值，但是后者是不一定的。

在所描绘的示例中，PM传感器106是基于在PM传感器的电极两端测量的电导率的变化来估计DPF 102的烟尘负载的电阻式传感器。因此，电导率可以根据例如PM传感器电流来确定。当烟尘微粒沉积在传感器电极上时，PM传感器电流(并且因此电导率)开始增加。PM传感器上的烟尘负载可以基于PM传感器电流水平来确定。如果(如根据PM传感器106的输出所确定的)来自DPF102的烟尘排放大于阈值烟尘排放，则DPF 102可以被确定为存在泄漏并且被损坏，并且需要更换。当PM传感器电流达到阈值电流时，可以通过将PM传感器加热直至烟尘微粒被烧掉来使PM传感器再生。烟尘排放物累积的响应时间和因此实现电导率阈值的响应时间是对DPF泄漏的衡量。

DPF的泄漏速率可以例如通过监测PM传感器电流达到阈值所花费的时间来监测。现在转向图2，曲线图200示出PM传感器电流阈值和监测时间之间的示例关系。PM传感器电流在曲线206示出，并且PM传感器电流阈值(I₁)在曲线202处示出。例如，DPF泄漏速率基于PM传感器电流达到阈值I₁所花费的时间。在曲线图200中，PM传感器电流在时间t1处达到阈值I₁。DPF的泄漏速率可以由曲线206的斜率(例如～I₁/t1)给出。更加严格的EPA和CARB法规规定待检测甚至更低的DPF泄漏速率。例如，考虑在曲线208处示出的PM传感器电流。PM传感器电流(曲线208)在时间t2处达到阈值I₁。DPF的泄漏速率由曲线208的斜率(～I₂/t2)给出。因此，曲线208的斜率低于曲线206的斜率，从而指示DPF泄漏速率较低。为了检测较低的DPF泄漏速率，需要较长的监测时间(t2)，如曲线图200所示(比较时间t1和t2)。然而，通常期望在短时间(如与单一驱动循环一样短的时间)内完成泄漏检测，其中驱动循环包括例如在其间具有发动机启动的车辆启动和车辆关闭。具体地，针对较慢的DPF泄漏，也许不能在单一驱动循环内完成检测。为了满足完成时间要求，可以使用双速率DPF泄漏监测器。因此，通过使用分开的监测方法来检测较大泄漏和较小泄漏(如图3所示)，可以例如在单一驱动循环内更快速地检测较大泄漏。以此方式，可以避免用于减小DPF泄漏速率的长测量时间并且可以满足PMOBD限制的完成时间要求。

转到图1，车辆系统6可以进一步包括控制系统14。控制系统14被示为接收来自多个传感器16(在此描述其各种示例)的信息并且将控制信号发送到多个致动器81(在此描述其各种示例)。作为一个示例，传感器16可以包括排气传感器126(位于排气歧管48中)、温度传感器128、压力传感器129(位于排放控制装置70的下游)和PM传感器106。其它传感器(诸如附加压力传感器、温度传感器、空燃比传感器和成分传感器)可以耦接至车辆系统6中的不同方位。作为另一个示例，致动器可以包括燃料喷射器66、节气门62、控制过滤器的再生的DPF阀(未示出)等。控制系统14可以包括控制器12。控制器12可以配置有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令。控制器可以接收来自各种传感器的输入数据、处理该输入数据并且基于编程在其中的对应于一个或多个程序的指令或编码响应于经处理的输入数据来触发致动器。本文参考图3、图4和图5描述示例程序。

用于执行方法300和包括在本文中的其它方法(400和500)的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如以上参考图1所描述的传感器)接收的信号由控制器12执行。控制器可以根据以下描述的方法采用发动机系统的发动机致动器以调节发动机操作。

现在转向图3，其示出用于在多个驱动循环期间检测DPF中的较大泄漏和较小泄漏的方法300。具体地，程序包括DPF中的较大DPF泄漏的较快检测以及较小泄漏的较慢检测。

在302处，可以确定驱动循环是否开始。例如，驱动循环可以包括车辆启动、发动机运行和车辆关闭的单一序列。例如，启动点火钥匙可以指示车辆启动条件，并且关闭点火钥匙可以指示车辆关闭条件。在其它示例中，按压起动/停止按钮以起动发动机可以指示车辆启动条件，并且按压起动/停止按钮以关闭发动机可以指示车辆关闭条件。在装配有射频识别(RFID)密钥卡的车辆中，按压或推动按钮以起动/停止发动机可以指示车辆启动/关闭条件。此外，单一驱动循环可以包括在车辆启动和车辆关闭之间的发动机运行。在一些示例中，发动机运行可以包括发动机操作达阈值时间或车辆行驶达阈值距离。因此，单一驱动循环包含车辆启动、然后发动机运行和随后的车辆关闭。具体地，在单一驱动循环期间，车辆在其间没有任何其它启动/关闭循环的情况下操作。如果驱动循环未开始，则方法结束。

然而，如果指示驱动循环的开始，则方法进行到304。在304处，可以确定排气温度是否大于阈值温度。在一个示例中，阈值温度可以是露点温度。露点温度通常在45℃-55℃之间的范围内，这取决于空燃比。特别地，例如，当排气温度高于露点温度时，在排气中将不会形成水冷凝物。因而，仅当在排放系统中的特定传感器方位处排气温度超过露点温度时，PM传感器和传感器加热器可以被激活。如果排气温度不大于阈值温度，则方法进行到306，其中在306处该方法包括等待直到排气温度达到阈值温度的指令。一旦排气温度高于阈值温度，则方法进行到308，其中在308处PM传感器可以被再生。在本文中，例如，如果在先前的驱动循环中测量的PM传感器电流(例如由控制器从存储器中获得)高于用于再生的阈值电流，则可以使PM传感器再生。然而，如果在先前的驱动循环中PM传感器电流没有达到用于再生的阈值电流或者如果这是从使PM传感器再生开始的第一驱动循环，则方法可以跳过308并且进行到310，其中在310处设置计时器。接着，该方法进行到312，其中在312处PM在PM传感器上累积。如先前所解释的，PM传感器通过将排气微粒收集在由绝缘间隙隔离的一对金属电极上来操作。当PM传感器累积PM时，间隙被导电材料桥接，从而产生电阻的变化，该电阻的变化被观察为通过电极的电流的增加。在314处，监测PM传感器电流。接着，该方法进行到316，其中在316处确定PM传感器电流是否高于阈值。例如，阈值可以被设置以检测DPF中的大泄漏(例如，阈值可以是5至50μA，这取决于传感器设计)。作为另一个示例，阈值可以是烟尘负载达到用于再生的阈值时的电流水平。因此，如果PM传感器电流(或烟尘负载)达到阈值，则其可以指示PM传感器再生条件被满足。如果PM传感器电流大于阈值，则方法进行到320，其中在320处指示DPF的退化。指示DPF的退化可以进一步包括在322处指示DPF中的大泄漏和设置第一诊断代码。例如，第一诊断代码可以反映DPF的“灾难性”失效。另外，在324处，可以通知操作者DPF展现出大泄漏并且提示操作者更换退化的DPF。更进一步地，在326处，可以将发动机功率减小到第一水平或阈值。将发动机功率减小到第一水平可以减少排气中的排放物的量。

因此，可以在单一驱动循环期间检测DPF中的大泄漏，并且方法300结束。替代地，一旦在316处检测到大泄漏，则该方法可以通过返回至302继续在多个驱动循环期间监测PM传感器性能。在本文中，多个驱动循环可以包括连续的驱动循环，其中在驱动循环之间发动机被冷却至环境温度。特别地，控制器可以在每个驱动循环期间执行从302到320所描述的动作，同时在308处使PM传感器再生(通过执行图4的程序400)。如果PM传感器电流在所有驱动循环期间继续达到阈值水平，则可以指示DPF中存在大泄漏，并且可以通知操作者立刻采取减缓动作以更换泄漏的DPF，如在320处所解释的。

返回至316，如果在316处检查时PM传感器电流保持在阈值之下，则方法进行到318，其中在318处可以确定阈值持续时间(持续时间1)是否已经过去。例如，阈值持续时间可以对应于规定的监测器完成时间。作为一个示例，监测器完成时间可以是预设持续时间(例如，800秒)。

如果阈值持续时间未过去，则方法继续来使PM累积在PM传感器上，如在312处所描述的。此外，执行从312到316所描述的动作，直到阈值持续时间过去。然而，如果在318处检查时阈值持续时间已经过去，则方法进行到328，其中在328处可以确定这是否为驱动循环的结束。因此，驱动循环的结束也可以被称为车辆关闭条件。例如，关闭点火钥匙可以指示驱动循环的结束。替代地，按压起动/停止按钮以使发动机停止可以指示驱动循环的结束。在装配有RFID密钥卡的车辆中，按压起动/停止按钮以使发动机停止可以指示驱动循环的结束。

如果未指示驱动循环的结束，则方法进行到338，其中在338处PM累积在PM传感器电极上，并且方法继续到340，其中在340处监测PM传感器电流，如以下所描述的。然而，如果在328处检测时检测到驱动循环的结束，则方法进行到330，其中在330处该方法包括等待直到下一个驱动循环。接着，在332处，方法包括确定是否指示下一个驱动循环的开始。如先前所描述的，可以通过执行以下各项中的任一项来引发驱动循环的开始(也被称为车辆启动条件)：启动点火钥匙、按压起动按钮以起动车辆和按压RFID密钥卡上的起动按钮。如果未指示驱动循环的开始，则方法继续等待下一个驱动循环。当指示下一个驱动循环时，方法进行到334，其中在334处检查排气温度是否高于阈值温度，如先前所描述的。例如，阈值温度可以是露点温度。如果排气温度未达到阈值温度，则方法包括在336处等待直到排气温度达到阈值温度，如先前所解释的。一旦排气温度达到阈值温度，方法就进行到338。在338处，方法包括操作PM传感器以使PM累积在传感器电极上，如先前所解释的。接着，在340处，可以监测包括PM传感器电流的PM传感器性能。该方法然后进行到342，其中在342处检查PM传感器电流是否大于阈值。如先前所解释的，阈值可以是例如用于检测DPF中的泄漏的预设的PM传感器电流水平、或者替代地代表在传感器负载达到用于再生的阈值时的电流水平。如果PM传感器电流大于阈值，则方法进行到344，其中在344处指示DPF的退化。指示DPF的退化进一步包括在346处指示DPF中的较小泄漏和设置第二诊断代码。例如，第二诊断代码可以与第一诊断代码不同。另外，在348处，可以通知操作者DPF展现出较小泄漏并且提示操作者采取减缓动作。更进一步地，在350处，可以将发动机功率减小到第二阈值或水平，并且方法结束。以此方式，可以在多个驱动循环期间检测DPF中的较小泄漏。

然而，在342处，如果在检查时PM传感器电流继续保持在阈值水平之下，则方法进行到352，其中在352处确定时间是否大于第二持续时间，其中第二持续时间大于第一持续时间。例如，第一持续时间可以是800秒，并且第二持续时间可以是2000秒。如果时间大于第二持续时间，则方法进行到354，其中在354处指示DPF没有泄漏和该方法结束。然而，如果第二持续时间未过去，则方法返回至328，其中在328处可以确定驱动循环是否已经结束，并且可以执行先前所描述的动作直到驱动循环的结束。然而，如果驱动循环为结束，则方法返回至338，其中在338处PM累积在PM传感器电极上，并且继续到340，其中在340处监测PM传感器电流。该方法可以如先前所描述的继续检查PM传感器电流，并且可以如先前所描述的执行从342向前所描述的动作。

因此，用于检测DPF中的较小泄漏的程序是在驱动循环开始时在PM传感器上未检测到PM的事件中执行的较慢的检测程序。如果大泄漏试验结束并且未检测到泄漏，则可能需要较慢的泄漏检测。较慢的泄漏检测程序所需要的时间由PM传感器累积PM到达OBD阈值处的用于DFT泄漏的阈值电流所需要的时间来指定。不像用于检测大泄漏的较快的泄漏试验，较慢的泄漏检测的持续时间可以持续多个驱动循环，在这种情况下从先前的驱动循环开始留在PM传感器上的PM在随后的驱动循环中通过再生而被清除。

因此，提供一种用于车辆的示例方法，该方法包括：响应于耦接在发动机排气道中的微粒过滤器下游的微粒物(PM)传感器来调节发动机操作；以及响应于在单一驱动循环内以及多个驱动循环期间的PM传感器性能来指示发动机排气道中的微粒过滤器的退化。以此方式，可以分别检测DPF中的大泄漏和小泄漏。在这种示例中，驱动循环可以包括车辆启动、发动机运行和车辆关闭的单一序列，并且多个驱动循环包括连续的驱动循环，其中在多个驱动循环之间发动机被冷却到环境温度和/或在其间经过阈值时间。在这种示例中，监测PM传感器性能可以附加地或替代地包括监测PM传感器电流，并且指示退化可以进一步包括当PM传感器电流在单一驱动循环和多个驱动循环中的每一个期间升高到高于电流阈值时，指示微粒过滤器中的较大泄漏，并且将发动机功率减小到第一水平。在本文中，指示退化可以进一步包括当PM传感器电流针在单一驱动循环期间保持在电流阈值之下并且在多个驱动循环中的一个期间升高到高于电流阈值时，指示微粒过滤器中的较小泄漏，并且进一步包括将发动机功率减小到第二水平。此外，该方法可以进一步包括当PM传感器电流在单一驱动循环和多个驱动循环中的每一个期间保持在电流阈值之下时，指示微粒过滤器中不存在泄漏。此外，调节发动机操作进一步包括当PM传感器电流升高到高于电流阈值时，使PM传感器再生。

现在转向图4，其示出用于使PM传感器(例如，诸如图1所示的PM传感器106)再生的方法400。具体地，该程序使用PM传感器的基于电阻的传感器再生过程以经由耦接的处理器来计算DPF的百分比过滤效率。

在402处，可以估计发动机工况。确定的发动机工况可以包括例如发动机转速、发动机温度、各种排气空燃比、各种排气温度、PM传感器电流、PM传感器上的烟尘负载、DPF上的烟尘负载、环境温度、从DPF的最后一次再生起过去的持续时间(或距离)等。在402处，可以确定PM传感器上的PM或烟尘负载。例如，PM传感器的烟尘负载可以基于测量的PM传感器电极两端电阻或电流而确定。在406处，可以确定PM传感器上的烟尘负载是否大于阈值烟尘负载。当PM传感器上的烟尘负载增加时，PM传感器电流增加。当传感器上的烟尘负载大于阈值时或者当PM传感器电流升高到阈值电流时，PM传感器可能需要再生以实现进一步的烟尘检测。如果PM传感器负载高于阈值，则方法400进行到410，其中在410处可以开始PM传感器的再生并且可以通过加热传感器来使PM传感器再生。发动机控制器可以具有存储的指令以响应于烟尘水平数据向再生电路发送再生信号。可以通过致动被热耦接至传感器电极表面上的加热元件(诸如嵌在传感器中的加热元件)来加热PM传感器，直到传感器的烟尘负载由于电极之间的碳微粒的氧化而充分减小。PM传感器再生通常通过使用计时器被控制，并且在410处计时器可以被设置达阈值持续时间。替代地，可以通过使用传感器尖端的温度测量值或通过控制到加热器的功率或这些中的任一个或全部来控制传感器再生。当计时器被用于PM传感器再生时，方法400包括在412处检查阈值持续时间是否已经过去。如果阈值持续时间未过去，则方法400进行到420，其中在420处可以继续PM传感器再生。如果阈值持续时间已经过去，则方法400进行到414，其中在414处可以终止PM传感器再生。另外，例如，可以将传感器电极冷却到排气温度。方法400进行到416，其中在416处测量PM传感器的电极之间的电阻(或电流)。根据测量的电阻(可能对温度进行补偿)，在418处可以计算出PM传感器的烟尘负载(即，PM传感器的电极之间累积的烟尘)，并且方法进行到422。在422处，可以将计算的PM传感器的烟尘负载与阈值比较。阈值可以是下限阈值、低于阈值烟尘负载，从而指示电极被充分清除烟尘微粒。在一个示例中，阈值可以是如下阈值：低于该阈值再生可以被终止。如果烟尘负载继续大于阈值，从而指示可能需要进一步的再生，则方法400进行到420，其中在420处可以重复PM传感器再生。然而，如果PM传感器继续经历重复的再生，则控制器可以设置错误代码以指示PM传感器可能退化或者PM传感器中的加热元件可能退化。如果烟尘负载小于阈值，从而指示电极表面是干净的，则方法400进行到424，其中在424处PM传感器电阻/电流和再生历史可以被更新并且存储在存储器中。例如，PM传感器再生的频率和/或传感器再生之间的平均持续时间可以被更新。在426处，控制器可以使用各种模型来计算DPF的烟尘过滤的百分比效率。以此方式，PM传感器可以执行DPF的车载诊断。

发动机排气通道可以包括被定位在DPF上游和/或下游以确定DPF的烟尘负载的一个或多个PM传感器和压力传感器。如果DPF上的烟尘负载大于用于DPF再生的阈值，则控制器可以调节发动机操作参数以使DPF再生，如图5所示。

图5示出描绘用于执行排气DPF的再生的方法的高水平流程图。具体地，该程序使用压力传感器或PM传感器中的一者或多者以更新DPF的烟尘负载并且经由耦接的处理器来安排DPF的再生。

在502处，该程序包括估计和/或测量发动机工况。确定的发动机工况可以包括例如发动机转速、发动机温度、排气空燃比、排气温度、从DPF的最后一次再生起已过去的持续时间(或距离)、增压水平、环境条件(诸如大气压力和环境温度)等。

发动机排气通道可以包括被定位在DPF上游和/或下游以确定DPF的烟尘负载的一个或多个压力传感器和PM传感器。例如，发动机可以包括DPF两端的一对压力传感器，其中烟尘负载基于DPF两端的压力差被估计。在另一个示例中，排气通道可以包括用于确定DPF上的烟尘负载的DPF上游的基于压力的传感器和用于监测DPF的功能的DPF下游的基于电阻率的PM传感器。压力传感器的输出随着烟尘负载的增加而减小并且可以用于推断DPF上的烟尘负载。替代地，发动机可以包括用于监测DPF的烟尘负载的基于电阻的PM传感器，其中该基于电阻的传感器被定位在DPF过滤器的上游。还能够使用压力传感器和基于电阻的PM传感器的组合以确定DPF的烟尘负载、诊断DPF的功能并且检测DPF的退化(例如，确定DPF是否被损坏或泄漏)，如以下所讨论的。

在504处，DPF上的烟尘负载可以基于排气压力传感器和排气PM传感器中的一个或多个的输出而确定。在506处，可以确定过滤器再生条件是否被满足，例如，可以确定DPF上的烟尘负载是否达到或超过用于再生的阈值。在一个示例中，再生阈值是上限阈值，高于该上限阈值开始再生。如果没有达到再生阈值，则在518处发动机可以继续非再生的发动机操作并且可以继续收集烟尘以及确定DPF上的烟尘负载。如果达到再生阈值，则在508处系统可以调节发动机操作参数以使DPF再生。发动机控制器可以具有存储的指令以响应于烟尘水平数据向再生电路发送再生信号。具体地，响应于过滤器再生条件被满足，过滤器(或过滤器附近)的温度可以充分升高以烧掉存储的烟尘。这可以包括操作耦接至DPF的加热器或者升高(例如，通过富操作)流入DPF中的发动机排气的温度。

在使DPF再生之后，在510处可以确定烟尘负载是否低于阈值。在一个示例中，阈值是下限阈值，低于该阈值终止再生。如果过滤器的烟尘负载未充分低，则在512处可以继续DPF再生。然而，如果烟尘负载低于阈值，则方法进行到514，其中在514处可以终止DPF再生过程。这包括中断过滤器的加热。接着，在516处，DPF再生历史可以被更新。例如，可以确定在当前再生程序和先前的再生程序之间过去的持续时间。

现在转向图6，映射图600示出在多个驱动循环期间测量的PM传感器电流之间的示例关系。曲线602示出在多个驱动循环期间测量的PM传感器电流，并且曲线610示出PM传感器的电流阈值。曲线604指示单一驱动循环，并且曲线606和曲线608指示多个驱动循环。曲线616示出排气温度。曲线614示出环境温度，并且曲线612示出阈值温度。针对每个曲线，沿着x(水平)轴线描绘时间，而沿着y(竖直)轴线描绘每个相应参数的值。

t1和t6之间的时间指示单一驱动循环。在本文中，在t1处，可以指示驱动循环的开始。驱动循环的开始可以包括以下各项中的一项或多项：点火钥匙启动、按下起动按钮和按下RFID秘钥卡上的按钮以启动发动机。在t1处，可以开始计时器。在t1处，在驱动循环的开始期间，如由排气温度传感器测量的排气温度为环境温度，如由曲线616所示。在该时间期间，PM传感器未被操作，因此PM传感器电流不测量任何电流(曲线602)。然而，在t2处，排气温度升高至高于阈值612，并且PM传感器可以被操作以累积PM。因此，阈值可以是露点温度。例如，如果环境温度处于或高于露点，则一旦驱动循环开始，PM传感器就可以开始累积PM。随着PM累积在PM传感器电极上，PM传感器电流开始增加(曲线602)。然而，在t3处，PM传感器电流达到阈值(曲线610)。在本文中，阈值(曲线610)可以被预设以检测DPF中的大泄漏。替代地，阈值可以是PM传感器再生的阈值。在t3处，DPF可以再生(因为例如从最后一次DPF再生起已经过去阈值时间)以烧掉存储的PM。PM传感器在DPF被再生时也可以再生。具体地，发动机排气温度可以在t3和t4之间升高(曲线616)以烧掉累积的烟尘。一旦完成再生，PM传感器就可以继续累积PM，并且可以在t4和t5之间监测PM传感器电流。然而，t5指示第一持续时间的完成(例如，由计时器指示)。在t5处，PM传感器电流继续升高到阈值610以上，从而指示DPF的退化。在t5处，可以指示第一失效模式。进一步地，在t5处，可以指示DPF中的大泄漏，并且可以设置第一诊断代码。此外，例如，可以将泄漏的DPF通知操作者并且可以请求操作者采取减缓动作，并且可以将发动机功率限制到第一水平。在时间t6处，可以指示驱动循环的结束。在本文中，可以关闭启动钥匙或者可以按下停止按钮(或TFID秘钥卡按钮)以关闭点火。以此方式，可以例如在单一驱动循环内使用较快的检测方法来检测DPF中的大泄漏。

另一种泄漏检测被示出在t7和t15之间的多个驱动循环中进行。具体地，t7至t10代表单一驱动循环(曲线604)，并且t11至t15代表连续的驱动循环(606)，其中在连续的驱动循环之间发动机被冷却到环境温度。在t7处，指示驱动循环的开始(曲线604)并且设置计时器，如前文解释的。排气处于环境温度，如曲线616指示的。在t7与t8之间，排气温度继续低于阈值(612)，并且PM传感器不测量任何电流(曲线602)。然而，在t8处，排气温度升高到高于阈值，并且PM传感器开始在其电极之间累积PM。这可以通过PM传感器电流的增加看出(曲线602)。在第一持续时间已经过去的t9处(如由计时器确定)，PM传感器电流继续保持在阈值之下(曲线610)，如曲线602指示的。因此，PM传感器继续累积PM，直到在t10处发生的驱动循环的结束。因此，在t7和t10之间的单一驱动循环期间，PM传感器电流保持在阈值之下，并且未检测到泄漏，并且泄漏监测等待直到下一个驱动循环。在t11处，指示下一个驱动循环。具体地，在t10和t11之间，发动机被冷却到环境温度(曲线616)并且在其间没有其它的启动/关闭循环。在下一个驱动循环期间，如前文描述的来监测PM传感器电流(曲线606)。简言之，一旦排气温度增加到阈值以上(在t12处)，PM传感器就开始累计PM，并且PM传感器电流被监测，如曲线602所示。注意地，在t12处的PM传感器电流是在t10或先前的驱动循环结束时测量的PM传感器电流。因此，由于PM传感器电流在第一驱动循环期间未达到阈值(曲线604)，则PM传感器不被再生，因此PM传感器电流例如以第一驱动循环结束时的值开始。在时间t14处或当第二持续时间已经过去时，PM传感器电流升高到高于阈值，并且可以指示DPF的退化。因此，可以指示第二失效模式。以此方式，较慢的泄漏检测可以被执行并且DPF中的较小泄漏可以被检测到。因此，较慢的泄漏检测所需要的时间由PM传感器累积PM到达OBD阈值处的用于DFT泄漏的阈值所需要的时间来指定。该持续时间可以持续多个驱动循环，如曲线600所示。指示DPF的退化可以包括指示DPF中的较小泄漏。此外，可以设置第二诊断代码(不同于第一诊断代码)。此外，可以将DPF中的较小泄漏通知操作者，并且可以将发动机功率减小到第二水平(例如，低于第一水平)。

又一种泄漏检测被示出在t16和t26之间的多个驱动循环中进行。在本文中，多个连续的驱动循环由曲线604(第一驱动循环在t16与t19之间)、曲线606(第二驱动循环在t20与t22之间)和曲线608(第三驱动循环在t23与t26之间)表示。在每个驱动循环期间，一旦排气温度高于阈值，如前文描述的(例如，t17)，PM传感器就开始累积PM。在第一持续时间结束时(例如，t18处)，PM传感器电流低于阈值。因此，PM传感器电流在第二驱动循环期间(曲线606)被监测，其中发动机在第一驱动循环和第二驱动循环之间被冷却。在t20和t22之间的第二驱动循环期间(曲线606)，排气在t21处达到阈值温度。此后，PM传感器累积PM，并且PM传感器电流增加(曲线602)。然而，在t22处(例如，在第二持续时间过去之前)指示驱动循环的结束。因此，例如，在第三驱动循环期间(曲线608)继续监测泄漏。另外，发动机在其间被冷却到环境温度。具体地，在驱动循环之间(例如，在t22和t23之间)不发生其它的启动/关闭循环。在第一、第二和第三驱动循环中的每一个期间，PM传感器电流继续保持在阈值(610)之下，如曲线602所示。在t25处，当第二持续时间过去时，PM传感器电流继续保持在阈值之下，因此指示不存在泄漏。因此，响应于在第二持续时间已经过去之后PM传感器电流小于阈值电流，可以指示微粒过滤器的标准模式。以此方式，可以持续多个驱动循环来执行较慢的泄漏检测。应当认识到，完成较慢的泄漏检测(以及可能的较快的泄漏检测)所需要的驱动循环的次数取决于驱动循环的持续时间。如果车辆以短驱动循环操作，则泄漏监测可以持续多个驱动循环。然而，如果驱动循环长，则较慢和较快的泄漏检测都可以在单一驱动循环中完成。因此，使用较快的泄漏检测可以准确地检测大泄漏，而在多个驱动循环期间检测小泄漏。

本文中和关于1所描述的系统与本文中和关于图3、图4和图5所描述的方法一起可以实现一个或多个系统以及一种或多种方法。示出用于检测微粒过滤器的失效模式的示例方法。该方法可以包括使定位在微粒过滤器下游的微粒物(PM)传感器再生并且使微粒物累积在PM传感器上，直到微粒过滤器状态已被指示。响应于在第一持续时间已经过去之后PM传感器的电流大于阈值电流，该方法可以包括指示微粒过滤器的第一失效模式。响应于在第二持续时间已经过去之后PM传感器的电流大于阈值电流，该方法可以包括指示微粒过滤器的第二失效模式。此外，响应于在第二持续时间已经过去之后PM传感器的电流小于阈值电流，该方法可以包括指示微粒过滤器的标准模式。在本文中，第一阈值持续时间可以小于驱动循环持续时间，并且第二阈值持续时间可以大于驱动循环持续时间，其中驱动循环持续时间可以包括在其间具有发动机启动的车辆启动和车辆关闭内的持续时间。第一失效模式可以进一步包括以下各项中的一项或多项：指示微粒过滤器中的较大泄漏、设置第一诊断代码、通知操作者和将发动机输出功率限制为第一阈值。此外，该第二失效模式可以包括以下各项中的一项或多项：指示微粒过滤器中的较小泄漏、设置第二诊断代码、通知操作者和将发动机输出功率限制为第二阈值。第一诊断代码可以不同于第二诊断代码，并且第一持续时间可以小于第二持续时间。该方法可以进一步包括当微粒物负载大于负载阈值时，使PM传感器再生，并且当微粒物负载低于负载阈值时，终止PM传感器的再生，并且PM累积可以包括将排气微粒收集在PM传感器上。

在另一个示例中，提供一种用于车辆的系统，该系统包含排气通道、柴油微粒过滤器(DPF)、耦接在DPF下游的微粒物(PM)传感器以及具有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令的控制器。当被执行时，控制器可以被配置为响应于在一个或多个驱动循环期间PM传感器再生条件被满足而指示DPF中的泄漏。控制器可以进一步被配置为响应于在驱动循环中的每一个期间PM传感器再生条件未被满足而指示DPF中不存在泄漏。在种示例中，响应于PM传感器条件被满足，控制器可以附加地或替代地在指示DPF中的泄漏之前确定DPF再生条件是否被满足。响应于PM传感器条件被满足，控制器可以附加地或替代地使DPF和PM传感器再生。控制器可以被配置为通过增加DPF的温度来使DPF再生。在另一种表示中，如果PM传感器再生条件仍被满足，则控制器可以被配置为指示DPF中的泄漏。然而，如果PM传感器再生条件未被满足，则控制器可以被配置为指示DPF中不存在泄漏。然而，如果DPF再生条件未被满足，则控制器可以被配置为指示DPF中的泄漏。控制器可以被进一步配置为响应于在第一驱动循环和连续的驱动循环中的每一个中PM传感器再生条件被满足而指示DPF中的较大泄漏，并且设置第一诊断代码。控制器可以被进一步配置为响应于在第一驱动循环和连续的驱动循环中的一个中PM传感器再生条件被满足而指示DPF中的较小泄漏，并且设置第二诊断代码，其中第二诊断代码与第一诊断代码不同。以此方式，可以检测到DPF中的大泄漏和小泄漏。

注意，包括在本文中的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以存储为非临时性存储器中的可执行指令，并且可以由包括控制器与各种传感器、致动器和其它发动机硬件的控制系统执行。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或更多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的等。因此，所示的各种行为、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行地执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序不是实现本文面描述的实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述提供。根据使用的特定策略，所示的行为、运转和/或功能中的一个或更多个可以被重复地执行。此外，所述的行为、运转和/或功能可以图形化地被程序化到发动机控制系统的计算机可读存储介质的非临时性存储器之内的代码，其中所述的行为通过执行包括各种发动机硬件组件与电子控制器的系统中的指令而被执行。

应当认识到，本文所公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述技术可以使用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置和其它特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

随附的权利要求具体指出被认为新颖的和非显而易见的特定组合和子组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应当被理解为包括一个或更多个这样的元件的组合，既不要求也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合可以通过修改本申请的权利要求或通过在本申请或相关的申请中提出新权利要求被要求保护。这样的权利要求，无论比原权利要求范围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，其包含：

响应于耦接在发动机排气道中的微粒过滤器下游的微粒物传感器即PM传感器而调节发动机操作；以及

响应于在单一驱动循环内以及多个驱动循环期间的PM传感器性能而指示所述发动机排气道中的所述微粒过滤器的退化。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述驱动循环包括车辆启动、发动机运行和车辆关闭的单一序列，并且所述多个驱动循环包括连续的驱动循环，其中在多个驱动循环之间发动机被冷却到环境温度和/或在其间经过了阈值时间。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述PM传感器性能包括：

监测PM传感器电流；

指示退化进一步包括：

当所述PM传感器电流在所述单一驱动循环和所述多个驱动循环中的每一个期间升高到高于电流阈值时，指示所述微粒过滤器中的较大泄漏；以及

将发动机功率减小到第一水平。

4.根据权利要求3所述的方法，其中指示退化进一步包括当所述PM传感器电流在所述单一驱动循环期间保持在所述电流阈值之下并且在所述多个驱动循环中的一个期间升高到高于所述电流阈值时，指示所述微粒过滤器中的较小泄漏，并且进一步包括将所述发动机功率减小到第二水平。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包含当PM传感器电流在所述单一驱动循环和所述多个驱动循环中的每一个期间保持在电流阈值之下时，指示所述微粒过滤器中不存在泄漏。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述调节发动机操作进一步包括当所述PM传感器电流升高到高于所述电流阈值时，使所述PM传感器再生。

7.一种用于检测微粒过滤器的失效模式的方法，其包含：

使定位在所述微粒过滤器下游的微粒物传感器即PM传感器再生；

将微粒物累积在所述PM传感器上，直到微粒过滤器状态被指示；

响应于在第一持续时间已经过去之后所述PM传感器的电流大于阈值电流，指示所述微粒过滤器的第一失效模式；

响应于在第二持续时间已经过去之后所述PM传感器的所述电流大于所述阈值电流，指示所述微粒过滤器的第二失效模式；以及

响应于在所述第二持续时间已经过去之后所述PM传感器的所述电流小于所述阈值电流，指示所述微粒过滤器的标准模式。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一阈值持续时间小于驱动循环持续时间，并且所述第二阈值持续时间大于所述驱动循环持续时间，其中所述驱动循环持续时间包括在其间具有发动机启动的车辆启动和车辆关闭内的持续时间。

9.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一失效模式进一步包括以下各项中的一项或多项：指示所述微粒过滤器中的较大泄漏、设置第一诊断代码、通知操作者和将发动机输出功率限制为第一阈值。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第二失效模式包括以下各项中的一项或多项：指示所述微粒过滤器中的较小泄漏、设置第二诊断代码、通知操作者和将发动机输出功率限制为第二阈值。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一诊断代码与所述第二诊断代码不同。

12.根据权利要求7所述的方法，其中所述第一持续时间小于所述第二持续时间。

13.根据权利要求7所述的方法，其中再生包括当微粒物负载大于负载阈值时，使所述PM传感器再生，以及当所述微粒物负载低于所述负载阈值时，终止所述PM传感器的再生。

14.根据权利要求7所述的方法，其中累积包括将排气微粒收集在所述PM传感器上。

15.一种用于车辆的系统，其包含：

包括排气通道的发动机；

柴油微粒过滤器即DPF；

耦接在所述DPF下游的微粒物传感器即PM传感器；以及

控制器，其器具有存储在非临时性存储器上的计算机可读指令，用于：

响应于在驱动循环中的一个或多个期间PM传感器再生条件被满足，指示DPF中的泄漏；以及

响应于在所述驱动循环中的每一个期间PM传感器再生条件未被满足，指示DPF中不存在泄漏。

16.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，用于：在指示所述DPF中的所述泄漏之前确定DPF再生条件是否被满足，并且响应于DPF再生条件被满足，使所述DPF再生并且指示所述DPF中不存在泄漏。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，用于：通过增加所述DPF的温度来使所述DPF再生。

18.根据权利要求16所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，用于：响应于DPF再生条件未被满足，指示所述DPF中的泄漏。

19.根据权利要求15所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，用于：响应于在第一驱动循环和连续的驱动循环中的每一个中PM传感器再生条件被满足，指示DPF中的较大泄漏，并且设置第一诊断代码。

20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制器包括另外的指令，用于：响应于在所述第一驱动循环和所述连续的驱动循环中的一个中PM传感器再生条件被满足，指示DPF中的较小泄漏，并且设置第二诊断代码，其中所述第二诊断代码与所述第一诊断代码不同。