CN106481418B - 用于柴油微粒过滤器诊断的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于柴油微粒过滤器诊断的方法和系统。提供用于确定在排气通道中微粒过滤器的退化的方法和系统。在一个示例中，方法可包括将排气转移到在第一过滤器下游的包括过滤器的次级碳烟传感器组件，和基于在次级碳烟传感器组件中的第二过滤器的随后过滤器再生之间的时间间隔确定退化。

Description

用于柴油微粒过滤器诊断的方法和系统
技术领域
本说明书大体涉及用于诊断柴油微粒过滤器(DPF)的传感器的设计和使用。
背景技术
使用柴油燃料的发动机燃烧可产生能够排放到大气中的微粒物质(PM)(如碳烟和悬浮颗粒)。为了使排放达标，柴油微粒过滤器(DPF)可以被包括在发动机排气装置中，以在释放排气之前过滤掉排气PM。此外，一个或多个碳烟传感器可以用于诊断DPF，并且此类碳烟传感器可以耦接在DPF的上游和/或下游。
这样，各种类型的碳烟传感器已被开发以感测碳烟产生和释放。Paterson在US 8,310,249中所示的一个示例性方法公开了在带电电极上收集微粒物质的碳烟传感器。碳烟传感器包括由绝缘体隔开的相对的电极，在两者之间存在间隙以防止电流。当碳烟颗粒开始在传感器上累积时，在电极之间建立桥接器允许电流流动。电流的变化被用作碳烟沉积的指示。
但是，本文发明人已经认识到上述方法的潜在缺点。作为一个示例，由于传感器表面两端的偏置流动分布，不均匀或低碳烟沉积在表面上能够发生，从而导致间隙两端的不准确的电压和电流读数。此外，在一些传感器设计中由于大流量冲击表面可能难以达到传感器再生温度。更进一步地，该传感器可由于在传感器电极的表面上的大柴油微粒或水滴的撞击而被污染。也可由渗入到传感器的内部保护管中的大柴油微粒或水滴引起污染。
除了基于电极的传感器外，基于压力的碳烟传感器也已经被开发。例如，如由Sun等人在US 8,209,962中所述，微粒过滤器两端的压差可以用于监测过滤器的性能。其中，当压差小于阈值时，在微粒过滤器中的泄漏可以被确定。然而，这种方法也可能遭受来自在传感器上的较大聚集微粒或水滴撞击的干扰。
发明内容
本文发明人已经确认一种方法，通过该方法可至少部分地解决上述问题。一种示例性方法包括：将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每一个，第二通路包括耦接到电路的第二过滤器；以及基于第二过滤器的连续再生之间的间隔指示第一过滤器的退化。这样，DPF诊断可以以较高准确性和可靠性被执行，而不会被流动和碳烟负荷分布破坏或被水滴冲击。
作为一个示例，排气可经由入口管从DPF下游的主排气管转移到主排气管的外部的两个平行通道(第一排气通路和第二排气通路)。入口管可包括允许水滴和聚合微粒被捕集并被释放到尾管中的穿孔。第二排气通路可配有金属微粒过滤器(MPF)，并且电路可被耦接至过滤器。此外，两条通路可在过滤器下游的位置处合并，排气从该位置返回到主排气管。由于从主排气管转移的排气被接收在两个平行通路中，所以排气PM(如碳烟)可沉积在第二通路的MPF上，同时包含碳烟的排气通畅地流过第一通路。因此，产生压差和/或温差，压差和/或温差通过耦接至两条通路的压力传感器或温度传感器测量。一旦压差或温差达到阈值，耦接至MPF的电路就关闭以启动过滤器的再生。基于压差或温差的下降指示再生完成。另外，在连续再生之间经过的时间间隔被获知。这样，如果DPF退化(如由于寿命或耐久性问题)，则增加的碳烟量可从DPF逃离，并且移动到金属过滤器上。因此，金属过滤器可不得不更频繁地被清洗。因此，基于在第二排气通路中金属过滤器的连续再生之间经过的时间间隔的减小，可确定上游DPF的退化并且可采取适当的措施。
这样，通过将排气的一部分从排气管转移到具有位于柴油微粒过滤器下游的金属过滤器的碳烟传感器，能够基于从微粒过滤器到金属过滤器上的碳烟泄漏量检测微粒过滤器的退化。在选择性地被包括在两个通路中的一个中的金属过滤器上捕集碳烟颗粒的技术效果是在通路之间的压差或温差能够被有利地用于获知金属过滤器的碳烟负荷。在碳烟传感器的入口管中捕集聚合微粒和水滴并且将它们重新定向到排气尾管中的技术效果是减少在碳烟传感器上的聚合微粒和水滴的冲击，以允许更精确和可靠的碳烟检测。通过依靠在金属过滤器的连续再生之间的时间间隔来检测DPF退化，是诊断可被更敏感地提出并且更少地受在金属过滤器上的碳烟负荷分布的变化的影响。总体来说，排气微粒过滤器的碳烟感测和诊断的精确性和可靠性增加，使得能够满足较高排放标准。
应当理解，上述发明内容被提供以简单形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确认所要求保护的主题的关键或本质特性，其范围由随附的权利要求唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上述或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出具有位于柴油微粒过滤器(DPF)的下游的基于压力或基于温度的排气碳烟传感器的示例性发动机系统。
图2示出图1的基于压力或温度的排气碳烟传感器组件的示例性实施例。
图3示出说明可实施的用于根据基于压力或温度的碳烟传感器诊断在排气管中的DPF的退化的方法的流程图。
图4示出基于耦接在DPF下游的金属过滤器的再生时间诊断DPF的示例。
具体实施方式
以下描述涉及用于基于在DPF的下游耦接的基于压差或温差的碳烟传感器的输出确定排气DPF的退化的系统和方法。包括经配置以用诸如柴油的燃料运行的发动机的车辆系统在图1中示出。DPF被设置在主排气管中，并且在DPF的下游设置次级碳烟传感器组件以检测微粒从DPF的泄漏。次级碳烟传感器组件(如图2所示)可包括两个平行流分支，其中的一个配有金属过滤器和关联的电路。一个或多个压力传感器和/或温度传感器被提供用于测量两个平行流分支两端的压差和温差。发动机控制器经配置以执行控制程序，如图3的示例性程序，以基于压差或温差再生金属过滤器，以及基于金属过滤器的再生频率诊断DPF。参照图4示出示例性诊断。这样，DPF健康可被更精确和可靠地诊断。
图1为示出在发动机系统100中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机系统100可被包括在汽车的推进系统中。可由包括控制器12的控制系统和通过车辆驾驶员132经由输入装置130的输入来至少部分控制发动机10。在这个示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室30包括由汽缸壁32形成的汽缸，其中，活塞36定位在汽缸中。活塞36可被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统被耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动马达可经由飞轮被耦接至曲轴40以使发动机10能够启动运行。
燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可经由排气通道(例如，排气管)48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些示例中，燃烧室30可包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。
在这个示例中，进气门52和排气门54可经由各自的凸轮致动系统51和凸轮致动系统53通过凸轮致动被控制。凸轮致动系统51和凸轮致动系统53可各自包括一个或多个凸轮，并且可利用凸轮廓线变换系统(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，这些系统可以由控制器12操作以改变气门操作。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和位置传感器57被确定。在另选示例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动被控制。例如，汽缸30可另选地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器69被示出直接耦接至燃烧室30用于与从控制器12所接收的信号的脉宽成比例地将燃料直接喷射到燃烧室30中。以此方式，燃料喷射器69提供被称为到燃烧室30中的燃料的直接喷射。例如，燃料喷射器可被安装在燃烧室(如图所示)的侧面或在燃烧室的顶部。燃料可通过燃料系统(未示出)被递送至燃料喷射器69，所述燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨。在一些示例中，燃烧室30可另选地或附加地包括以提供被称为到燃烧室30上游的进气道中的燃料的进气道喷射的配置被布置在进气歧管44中的燃料喷射器。
经由火花塞66将火花提供到燃烧室30。点火系统可进一步包括用于增加供应到火花塞66的电压的点火线圈(未示出)。在其它示例中，如，柴油发动机中，可省略火花塞66。
进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个特定示例中，可经由提供至节气门62中包括电动马达或致动器(这种配置通常被称为电子节气门控制(ETC))的信号通过控制器12而改变节流板64的位置。以此方式，节气门62可经操作以改变提供至在其它发动机汽缸中的燃烧室30的进气。节流板64的位置可通过节气门位置信号被提供至控制器12。进气通道42可包括用于感测进入发动机10的空气量的质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122。
排气传感器126被示出根据排气流的方向耦接至在排气再循环系统140和排放控制装置70二者上游的排气通道48。传感器126可为用于提供排气空气燃料比的指示的任何合适的传感器，如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一个示例中，上游排气传感器126为经配置以提供输出(如电压信号)的UEGO，该输出与存在于排气中的氧量成比例。控制器12经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转换为排气空气燃料比。
排气再循环(EGR)系统140可经由EGR通道152将排气的期望部分从排气通道48传送至进气歧管44。提供至进气歧管44的EGR的量可经由EGR阀144通过控制器12改变。在一些情况下，EGR系统140可用于调整在燃烧室内的空气燃料混合物的温度，从而提供一种在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。
排放控制装置70被示出沿着排气传感器126下游的排气通道48布置。装置70可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。在一些示例中，在操作发动机10期间，排放控制装置70可通过在特定空气燃料比内操作发动机的至少一个汽缸而被定期重置。
微粒过滤器72被示出沿着排放控制装置70下游的排气通道48布置。通过排放控制装置70和微粒过滤器72处理的排气通过尾管86释放到大气中。微粒过滤器72可为柴油微粒过滤器或汽油微粒过滤器。微粒过滤器72的基底可由陶瓷、硅、金属、纸或其组合制成。在操作发动机10期间，微粒过滤器72可捕集排气微粒物质(PM)，如灰分和碳烟(例如，来自未燃尽的碳氢化合物)以便减少车辆排放。碳烟可阻塞微粒过滤器的表面从而产生排气背压。排气背压可负面影响发动机性能。一旦微粒过滤器72充分负荷有碳烟(例如，在微粒过滤器上的碳烟负荷超过碳烟负荷阈值)，背压就会对于合适的排气排除过高。用于从发动机10排出排气的工作增加以便克服上述背压。为了避免高背压，发动机10可被动或主动定期再生过滤器。
当发动机负荷超过使排气温度增加的阈值负荷时，被动再生可发生。当排气温度增加超过阈值温度(例如，450℃)时，在微粒过滤器72上的碳烟可燃烧。因此，被动再生在没有改变发动机操作的情况下发生。相反，主动再生经由控制器12发生，控制器12发信号改变发动机操作以便独立于发动机负荷增加排气温度(例如，晚期喷射、次级喷射、节流、排气再循环、火花延迟和/或空气/燃料比的降低)。例如，控制器可发送信号至燃料喷射器以增加燃料喷射的脉宽，并且使燃烧空气燃料比(相对于化学计量学)变富。作为另一示例，控制器可发送信号至电子机械致动器，电子机械致动器耦接至进气节气门以朝向更打开的位置移动节气门，从而为发动机增加气流。在另外其他示例中，气门正时可被调节(例如，经由凸轮调节)以增加正气门重叠。
当碳烟在被动再生或主动再生期间燃烧时，微粒过滤器温度增加至较高温度(例如，1400℃)。在提高的再生温度下延长的发动机操作可加快微粒过滤器72的退化。退化可包括微粒过滤器72形成泄漏(例如，裂缝)和/或孔，这可导致碳烟从过滤器逸出，并且进一步向下游流动到排气通道48中，从而增加车辆排放。这样，这能够导致发动机违规排放。
促进微粒过滤器退化的其它因素包括车辆振动和润滑油灰分。车辆振动可由于由微粒过滤器72暴露于高温所导致的部件的膨胀(例如，降低稳定性)而退化微粒过滤器72内的易碎部件。润滑油灰分可包含能够与微粒过滤器72反应并形成相(如，微粒过滤器的部分退化而其它部分保持功能)的金属氧化物，最终退化微粒过滤器的至少一部分。
微粒过滤器72的诊断可通过使用次级碳烟传感器组件和相关的基于压力或温度的碳烟传感器进行。次级碳烟传感器组件74被示出沿着微粒过滤器72下游的排气通道48布置。次级碳烟传感器组件74包括在最接近微粒过滤器72的次级碳烟传感器组件74的一端处部分地设置在排气通道48内的入口管76。次级碳烟传感器组件74还包括在最远离微粒过滤器72的次级碳烟传感器组件74的相对端处部分地设置在排气通道48内的出口管78。
入口管76和出口管78流体耦接至排气通道48，使得至少一部分排气在微粒过滤器72的下游位置处从排气管流到入口管中，并且然后在排气尾管的上游位置处从出口管返回到排气管。此外，流动组件包括第一通路80和第二通路82，第一通路和第二通路在入口管76的下游分叉，并且在出口管78的上游再次聚合。在一个示例中，第一通路80和第二通路82可平行且在几何结构上基本上彼此相等(即，它们可具有基本上相同的长度、宽度和直径，并且还可由相同的材料制成)。然而，在另选的示例中，通路可基本上平行和/或可具有不同的几何结构。第一通路80和第二通路82二者均位于排气通道48外部，但经由入口管76从排气通道48接收排气。换句话讲，第一通路80和第二通路82位于排气通道48的内部外。
两个通路中的一个可在其中包括金属过滤器。在所描绘的示例中，第二通路82包括金属过滤器84。金属过滤器84可比微粒过滤器72更小(即，在直径、宽度和/或长度上更小)。然而，金属过滤器的孔隙率可与微粒过滤器72的孔隙率相同或小于微粒过滤器72的孔隙率。金属过滤器84可被耦接至电路(在图2中示出)，电路反过来电子地耦接至控制器12。参照图2描述次级碳烟传感器组件的详细实施例。
次级碳烟传感器组件74可用于确定微粒过滤器72的退化。具体地，金属过滤器84的碳烟负荷可基于第一通路和第二通路两端的压差或温差被估计，如通过压差或温差感测组件81估计。压差或温差感测组件81可由第一通路和第二通路之间耦接的差压传感器、分别耦接至第一通路和第二通路的一对压力传感器和分别耦接至第一通路和第二通路的一对温度传感器、在金属过滤器84的下游耦接的传感器中的一个或多个组成。基于碳烟负荷，电流可通过金属过滤器以再生过滤器。由于金属过滤器的较小尺寸，所以过滤器可被定期再生。基于再生周期，可相对于阈值确定碳烟从微粒过滤器72的泄漏，如参照图2和图3详述。
控制器72在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在该特定示例中作为只读存储器(ROM)芯片106(例如，非暂态存储器)示出的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(RAM)108、保活存储器(KAM)110以及数据总线。控制器12可接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号，除了上述那些信号之外，还包括来自在次级碳烟传感器组件74上的压力或温度感测组件81的压差或温差的测量值；来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；来自感测曲轴40的位置的霍尔效应传感器118(或其它类型)的发动机位置信号；来自节气门位置传感器65的节气门位置；以及来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速信号可通过控制器12从曲轴位置传感器118产生。歧管压力信号也在进气歧管44中提供真空或压力的指示。注意，可使用上述传感器的各种组合，如MAF传感器而无MAP传感器，或反之亦然。在发动机运行期间，发动机扭矩可从MAP传感器122的输出和发动机转速推断。另外，这个传感器以及检测的发动机转速可为用于估计引入到汽缸中的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，在曲轴的每次旋转，曲轴位置传感器118(其也用作发动机转速传感器)可产生预定数量的等距脉冲。
存储介质只读存储器106能够用表示由可由处理器102执行的非暂态指令的计算机可读数据编程，用于执行下述方法以及预期的但并未具体列出的其它变体。
控制器12接收来自图1的各种传感器的信号并且采用图1的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器12的存储器上的指令来调节发动机运行。在一个示例中，控制器12关闭在电路(在图2中示出)上的开关，其用于再生次级碳烟传感器组件74。在另一示例中，控制器12改变发动机运行以响应于从次级碳烟传感器组件74的金属过滤器84所接收的信号来限制车辆的扭矩输出。
图2示出基于压力或温度的次级碳烟传感器组件200的示例性实施例的示意图。在一个示例中，组件200为图1的组件74的实施例并且因此可分享如上所述对于次级组件74的那些共有的特征和/或配置。次级碳烟传感器组件200流体耦接至排气管204。排气管204包括第一微粒过滤器201。在一个示例中，第一微粒过滤器为具有较高碳烟容量的较大柴油或汽油微粒物质过滤器。次级碳烟传感器组件200耦接至第一过滤器201下游的排气管204。例如，第一过滤器201和排气管204可为图1的微粒过滤器72和排气通道48的示例。
流自发动机的排气流动通过第一过滤器201并且到达进一步沿着排气管204的下游定位的次级碳烟传感器组件200。实线箭头指示在排气管204中的排气流通过DPF的方向。流动通过排气管204的排气的至少一部分经由入口管206转入次级碳烟传感器组件200中。入口管分支成在排气管204外部的平行的第一管(或第一通路)212和第二管(或第二通路)214。进一步下游第一管212和第二管214聚合成排气管204外部的出口管236。因此，入口管206在第一管212和第二管214的上游，而出口管236在第一管212和第二管214的下游。
入口管206和出口管236中的每个的一部分内部耦接至排气管204，并且入口管206和出口管236中的每个的剩余部分外部耦接至排气管204。入口管206延伸通过排气管204的外壁并且进入排气管204的内部。在一个示例中，在排气管204内部的入口管206和出口管236的部分分别小于在排气管204外部的入口管206和出口管236的剩余部分。在所述示例中，出口管236具有相对于入口管206更短的长度。此外，伸入排气管204内部的出口管236的部分小于伸入排气管204内部的入口管206的部分。
入口管206包括在排气管204内且接近第一过滤器201的入口管的一侧上的多个穿孔208。穿孔208面向第一过滤器201和迎面而来的排气流的方向。在入口管206的相对侧(壁)上不存在穿孔。由于这种配置，在排气中聚合的微粒和水滴可冲击入口管的内面，并且释放进入排气管中，而不影响碳烟感测组件的敏感性。入口管206的中心线与排气管204的中心线垂直，并且穿孔208完全位于排气管204的内部。相比于出口管236，可在入口管206上配置有更多穿孔。在一个示例中，如所示，出口管236上可不存在穿孔。穿孔210位于在排气管204内的入口管206的底部。穿孔210与在入口管206上的穿孔208垂直布置。在入口管壁上的穿孔的直径可被调节以使得在排气中所凝聚的微粒和水滴能够冲击在排气管内且在第一过滤器201远侧的入口管的一侧，并且所凝聚的微粒经由在入口管的底部上的穿孔210从入口管释放到排气管中。这样，然后所凝聚的微粒和水滴能够经由在入口管底部上的穿孔210从入口管206释放到排气管中，以减少污染并从而提高系统的精确度。
排气的一部分可从排气管204流动到入口管206中(由指向向上的单实线箭头示出)，并且从入口管206流动到第一排气通路212和第二排气通路214中的每个中，入口管206在排气管204外的位置处分支成第一通路212和第二通路214。排气通过入口管206和出口管236流动的方向基本上垂直于排气通过排气管204和第一通路212和第二通路214中的每者流动的方向。位于排气管204外的入口管206的部分与位于排气管204内的入口管206的部分相比具有更低的温度。温度降可导致在排气中的水蒸汽在入口管206的表面上冷凝。冷凝物可通过穿孔210落回到排气管204中从而减少水滴进入次级碳烟传感器组件200。
入口管206可包括分叉点216，产生两个平行通路，即第一通路212和第二通路214。起源于分叉点216的两个通路是基本上对称的并且彼此平行且平行于排气管204。平行的第一管212和第二管214可具有基本上相等的几何尺寸，例如，长度、宽度和直径。第一管(或通路)212相对于第二管(或通路)214接近于发动机排气管204设置，而第二管214相对于第一管(或通路)212远离发动机排气管204设置。第一管212和第二管214中的一个或多个可包括文丘里管。例如，第一通路和第二通路可各自包括文丘里管，并且所述组件的金属过滤器的碳烟负荷可基于通过第一排气通路和第二排气通路的流率比确定。流率可基于通过第一排气通路和第二排气通路的各自文丘里管的压降。然而，这个方法可需要多个压力传感器，从而增加部件成本和复杂性。在更进一步的示例中，排气通过文丘里管中的一个或两个的流动可通过在文丘里管的颈部处引入真空来有利地治理，真空被存储用于后续使用(例如，在抽取期间)或施加到真空致动的发动机致动器(如制动升压器)。
第二金属过滤器224附接在第二通路两端，面向垂直排气流动到第二路径214中的方向，使得排气流动通过金属过滤器224。在一个示例中，第二过滤器224是具有较低碳烟容量的第二较小金属过滤器。第二过滤器224与第一过滤器201相比更小，并且位于排气管204外，而第一过滤器201封装在排气管204内。第二过滤器224位于在管的中心位置前的第二通路214的第一半中。金属过滤器表面可为平坦的和/或圆盘形状，由金属丝组成。当排气流动通过第二通路214到出口管236时，金属过滤器将碳烟和微粒物质有效捕集在其孔中。进入第一通路212的排气的部分在没有流过任何过滤器的情况下穿过。
金属过滤器224电耦接至电路226，所述电路226包括开关228和电源225。在所述示例中，电源225包括电池(或电池组)。开关228可在由实线表示的打开位置和由虚线表示的闭合位置230之间转换。当开关228移动到闭合位置230时，如当满足第二金属过滤器再生条件时，电路226被接通并且(从电源225中汲取的)电流能够穿过金属过滤器224，导致在过滤器处温度升高。所产生的热量可用于通过燃烧在金属过滤器表面上捕集的碳烟一段时间而再生金属过滤器224。在除了第二金属过滤器再生期间之外的所有时间，开关228可处于打开位置。可替代地，金属过滤器224和电路226可位于第一通路中，并且排气可畅通地流动通过第二通路。
在一个示例性实施例中，差压传感器281可在通路的基本上中心的位置处耦接在第一通路和第二通路之间，并且在金属过滤器224的下游。差压传感器281可在与在第二通路214中在分叉点216和分叉点218之间的基本上相同的长度/距离的位置处耦接至第一通路212。给定组件200的对称几何结构，在分叉点216和分叉点218处排气的静压(即，在特定位置处的瞬时压力)相等。然而，由于在第二通路中的金属过滤器224上沉积的碳烟的存在，在两条通路的中心处的静压可以是不同的。具体地，在第二通路214的中心处的静压可低于第一通路212的中心处的静压，由于第二过滤器的碳烟负荷增加，在第二通路中的压力进一步降到在第一通路中的压力以下。
在一个另选示例中，代替差压传感器281，一对传感器可用于估计在两条通路之间的压差或温差。例如，第一传感器282可耦接至第一通路212，并且第二传感器283可耦接至在金属过滤器224下游的第二通路214。在一个示例中，其中第一传感器和第二传感器为压力传感器，在第一传感器和第二传感器的输出之间的差值可用于估计压差。在另一个示例中，其中第一传感器和第二传感器为温度传感器，在第一传感器和第二传感器的输出之间的差值可用于估计温差和/或推断压差。在其中一对传感器为温度传感器的实施例中，一个或多个温度传感器可包括热电偶以当排气流动通过第一通路和第二通路时检测其温度。在又另一示例中，第二管214可包括在过滤器224下游的文丘里管。
当碳烟积聚在金属过滤器中一段时间时，在两条通路之间的压差(ΔP)(或温差)增加，并且金属过滤器可不得不定期再生。基于(一个或多个)压力/温度传感器的输出再生第二金属过滤器。具体地，当(一个或多个)压力/温度传感器的输出指示高于(两条通路两端的)阈值压差或温差时，控制器可启动第二过滤器的再生，并且当(一个或多个)压力/温度传感器的输出指示低于(两条通路两端的)阈值压差或温差时，终止第二过滤器的再生。这样，由于压差/温差指示第二金属过滤器的碳烟负荷，当在两条通路之间的压差/温差达到阈值(如上限阈值)时，可确定金属过滤器不得不再生。因此，响应于耦接至第一通路和第二通路的压力/温度传感器的输出，发动机控制器可传送信号以致动电路226的开关228至闭合位置。在闭合开关228时，电路被接通，并且电流通过金属过滤器224流动，导致温度增加。所产生的热量开始燃烧碳烟沉积并且再生金属过滤器224。用差压传感器281或用温度传感器/压力传感器282和283同时测量压差/温差。随着碳烟沉积减少，压差ΔP(或温差)开始降低。当ΔP达到预定第二(较低)阈值时，可以推断金属过滤器224已经被充分再生，并且控制器发送信号以致动电路226的开关228至打开位置，停止电流的进一步流动和过滤器再生。当DPF退化时，更多碳烟通过排气管204向下游行进至次级碳烟传感器组件200。因此，碳烟以增加的速率在金属过滤器224上积聚，并且金属过滤器224的再生不得不更频繁执行。因此通过监测金属过滤器的连续再生之间的间隔，DPF的退化或泄漏能够被确定。
图1和图2示出具有各种组件的相对定位的碳烟感测组件的示例性配置。至少在一个示例中，如果示出彼此直接接触或直接耦接，则这些元件可以分别称为直接接触或直接耦接。类似地，至少在一个示例中，示出相连或彼此相邻的元件可以分别是相连的或彼此相邻的。例如，彼此面共享接触放置的部件可被称为面共享接触。又如，在至少一个示例中，在它们之间仅具有空间并且没有其它部件的彼此分离设置的元件可被称为如此。
图3示出用于诊断在发动机排气通道中的排气微粒过滤器的退化的示例性方法300。该方法将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每一个中，所述第二通路包括耦接到电路的第二过滤器，并且然后基于第二过滤器的连续再生之间的间隔指示第一过滤器的退化。包括在本文中用于执行方法300和方法的其余部分的指令可基于在控制器的存储器上所存储的指令并连同从发动机系统的传感器(如参考图1和图2上文所述传感器)所接收的信号通过控制器执行。控制器可根据下述方法使用发动机系统的发动机致动器来调节发动机操作。
在302处，程序包括估计和/或测量当前发动机操作参数。所估计的参数可包括，例如，发动机负荷、发动机转速、车辆速度、歧管真空、节气门位置、排气压力、排气空气/燃料比，等等。
在304处，程序包括确定传感器组件的第一通路和第二通路两端的压差或温差。压差或温差通过差压传感器(如在图2中的差压传感器281)和耦接至第一通路和第二通路中的每个的一对温度或压力传感器(如在图2中的传感器282和283)、耦接至第二金属过滤器下游的第二通路的(一个或多个)压力或温度传感器中的一个或多个来估计。差压传感器281可被耦接至第二金属过滤器下游的第二通路，并且在与在第二通路中离入口基本上相同的长度/距离的位置处耦接至第一通路。这样，当碳烟沉积在金属过滤器上时，在两条通路之间的压差(ΔP)(或温差ΔT)以及从而差压传感器的输出或一对压力/温度传感器的输出的差值可成比例增大。
在306处，程序包括确定压差(ΔP)是否大于预定阈值。可替代地，可确定温差是否大于预定阈值。本文中，阈值为上限阈值，在该上限阈值以上，在第二通路中的金属过滤器可不得不被再生。上限阈值可基于发动机工况，如发动机负荷和/或过滤器的碳烟负荷。在一个示例中，用于再生第二金属过滤器的上限阈值可为用于再生第一过滤器的上限阈值的函数。可替代地，上限阈值可为基于金属过滤器的特定配置和尺寸的定值。如果ΔP小于阈值，则程序进行至308以将电路的开关保持在打开位置。此外，控制器继续监测两条通路之间的ΔP。当耦接至在第二通路中的第二金属过滤器的电路的开关处于打开位置时，没有电流流过电路，并且不启动金属过滤器的再生。
如果压差(ΔP)或温差大于上限阈值，程序进行至310，其中，控制器(如图1的控制器12)传送信号以致动耦接至金属过滤器的电路的开关至闭合位置以便接通电路。一旦电路接通，电力(即，电流)流动通过金属过滤器并且过滤器再生开始。这样，响应于第一通路和第二通路之间的压差或温差大于上限阈值，第二过滤器再生。如上所述，通过关闭电路，金属过滤器被电加热，有效燃烧沉积在过滤器上的碳烟。其中，电路的开关闭合并且通过使电力(电流)流动通过第二过滤器继续第二过滤器的再生直到第一通路和第二通路之间的压差或温差小于下限阈值。下限阈值可为上限阈值的函数，并且可反映第二过滤器充分清洁的情况。因此，开关可保持在闭合状态直到第二金属过滤器的再生完成。在再生过程期间，ΔP随着碳烟负荷的减小成比例地减小。
在312处，程序包括(如基于(一个或多个)压力或温度传感器的输出)确定ΔP是否小于预定第二(下限)阈值。下限阈值(如上限阈值)可基于发动机工况被调节，发动机工况如第一过滤器的碳烟负荷以及第二较小金属过滤器的孔隙率。如果ΔP高于第二阈值压力/温度值，则程序移动至314，其中，控制器通过保持开关以及随后电路闭合继续进行再生过程。
在确定ΔP低于第二阈值时，在316处，再生过程可被停止。在那里，控制器可传送信号以致动耦接至金属过滤器的电路的开关至打开位置。因此，电流停止流过电路，从而终止再生。
这样，响应于第一通路和第二通路之间的压差或温差大于上限阈值，第二过滤器再生。再生第二过滤器包括关闭电路的开关并且使电流流经第二过滤器直到在第一通路和第二通路之间的压力差或温度差低于下限阈值。
在318处，程序包括确定自金属过滤器的上次再生以来所经过的时间。这样，这对应于金属过滤器的上次再生和当前再生之间的时间间隔。可替代地，这可被确定为自上次打开开关所经过的时间。间隔被测量从第二过滤器的第一再生事件的开始到第二过滤器的第二紧接的再生事件的开始，在二者之间没有再生。在一个示例中，当过滤器的再生完成时(如当在316处打开开关时)可开始计时器，当过滤器的后续再生完成时(例如当在方法300的连续迭代期间开关是打开的时)停止计时器。在连续再生之间的时间间隔可被存储在控制器的存储器中。
在320处，程序包括检索用于先前周期的时间间隔。在替代的示例中，在车辆操作的持续时间或距离或阈值次数的发动机周期上的金属过滤器的连续再生事件之间的平均持续时间可被确定。用于确定平均时间间隔的先前周期数可被改变。
在322处，程序包括将当前时间间隔(在318处确定的)与阈值时间间隔进行比较，阈值包括如在320处所确定的用于先前周期的时间间隔(或检索的平均时间间隔)。
在标准发动机操作期间和当DPF在没有退化的情况下运行时，在每次再生周期之后沉积在金属过滤器上的碳烟量可为可比的，从而导致具有对称周期的间歇性再生。然而，由于使用年限和耐久性问题，当DPF变得退化时，碳烟的增加量可通过DPF非捕集地离开，并且向下行进通过排气管。这种增加的碳烟负荷可部分地积聚在金属过滤器上并且因此金属过滤器可不得不更频繁地再生(清洗)。
在324处，程序确定当前时间间隔是否小于阈值。如果时间间隔不小于阈值，则在326处可确定DPF未退化。在328处，响应于DPF未退化的指示，一旦满足再生条件，DPF的周期再生就被允许开始，并且程序终止。例如，响应于时间间隔大于阈值时间间隔，当满足微粒过滤器再生条件时(例如，当过滤器的碳烟负荷大于阈值负荷时)可经由延迟火花正时和降低排气的空气/燃料比中的一个或多个，再生在发动机排气通道中的微粒过滤器。
如果时间间隔小于阈值，则程序进行至330以指示DPF的退化。例如，可指示存在泄漏、孔、裂缝或对DPF的其它损害。指示可包括设置标记或诊断代码，或激活故障指示灯以便通知车辆驾驶员DPF退化并且不得不更换。这样，DPF的退化指示响应于位于DPF下游的金属过滤器的连续再生之间的时间间隔小于阈值持续时间。
在322处，响应于退化的指示，控制器可调节一个或多个发动机致动器的运行以调节发动机操作。作为一个示例，响应于退化指示，控制器可限制发动机负荷(例如，通过减少进气节气门的打开)，限制发动机扭矩输出和/或降低增压压力(例如，通过打开耦接至排气涡轮的废气门或耦接至进气压缩机的旁通阀)。
这样，发动机操作可基于在发动机排气通道中的微粒过滤器的退化来调节，退化基于金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔确定。金属过滤器可位于耦接至发动机排气通道且位于发动机排气通道外的两条平行通道中的一条中，所述两条平行通道位于微粒过滤器的下游。
图4示出例示用次级碳烟传感器组件(例如，如在图2中示出的次级碳烟传感器组件200)操作发动机以及再生流动组件的金属过滤器的示例性操作顺序400。方法示出基于组件的差压传感器的输出再生金属过滤器，并且基于金属过滤器的连续再生之间的间隔指示上游微粒物质过滤器的退化。水平线(x-轴)表示时间，并且垂直标记t1-t8确定在碳烟传感器组件的运行中的重要时间。
从顶部起第一个曲线图示出随着时间变化的在金属微粒过滤器(MPF)上的碳烟沉积(线402)(本文中也被称为MPF负荷)。分别用虚线404和406标记上限值和下限值。第二个曲线图(线408)示出在次级碳烟传感器组件的两条通路之间的压差(ΔP)变化，如通过耦接在两条通路两端的差压传感器所估计的。分别用虚线410和412示出ΔP的高阈值和低阈值。第三个曲线图(线414)示出电开关位置。第四个曲线图(线416)指示MPF的再生，并且底部曲线图(线418)表示指示DPF是否被退化的标记。
在时间t1之前，当一部分排气从DPF的下游转移到碳烟传感器组件的两条通路中时，在金属过滤器上的碳烟负荷逐步增加(线402)，响应于此，观察到在两条通路两端的ΔP(线408)相应增加。ΔP与碳烟负荷成比例。随着ΔP增加，能够推断存在沉积在MPF上的碳烟负荷的增加。这样，在t1之前，当ΔP小于上限阈值410并且碳烟负荷小于极限404时，碳烟组件的电路的开关保持打开并且MPF并未再生。如果开关处于打开状态，则电路打开并且不存在电流流过电路，反之，当开关处于关闭状态时，耦接至MPF的电路被接通并且电流流过电路。在t1处，响应于ΔP达到上限阈值410，闭合开关，电流开始流过电路，并且金属过滤器的再生开始。此外，当开始再生事件时计时器启动。
在t1和t2之间，存在ΔP降低，据此，能够推断MPF负荷成比例地降低。在t2处，响应于ΔP达到下限阈值412，可推断MPF的碳烟负荷已经被充分降低，并且通过致动电路的开关至打开位置终止过滤器的再生。在t2后且在t3前，ΔP增加指示MPF碳烟负荷增加。在此期间，在开关处于打开位置的情况下，再生保持禁用，并且DPF再生标记关闭。在t3处，类似于t1，响应于ΔP达到上限阈值410，闭合开关，电流流过电路，并且金属过滤器的再生开始。这时，计时器记录当前MF再生的开始(在t3处)和先前MF再生的开始(t1)之间的时间间隔。由I1表示时间间隔t1-t3。
如果这个时间间隔小于阈值时间间隔，则DPF可被退化。阈值时间间隔基于完成紧接在第一再生之前的再生事件和完成第一再生之间经过的时间，并且其中在金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔包括完成第一再生和完成第二再生之间经过的时间。阈值时间间隔可基于对于预定数量的再生事件和/或对于车辆行进/发动机运行预定持续时间或距离和/或于预定数量的发动机循环的连续再生事件之间的平均时间间隔。在当前示例中，I1大于阈值并且对于DPF的退化标记保持在关闭状态。当下一个再生事件开始时，计时器在t3处重新启动。此外，由于没有退化的指示，当满足条件时(如当DPF的碳烟负荷被确定足够高时)DPF的再生可开启。
在t3和t4之间，存在指示MPF负荷在此间隔期间成比例地降低的降低ΔP。在t4处，当ΔP值达到下限阈值412时，可推断MPF的碳烟负荷已经被充分降低。这时，MPF的再生完成并且通过致动电路的开关至打开位置终止。计时器继续记录所经过的时间。
在t4后且在t5前，ΔP增加直到其在t5处达到上限阈值410，触发再生。能够推断在这个时间段期间，沉积在MPF上的碳烟负荷也增加。在t5处，通过致动开关至闭合位置启动再生。在这一点处，计时器记录当前MF再生的开始(t5)和先前MF再生的开始(t3)之间的时间间隔。由I2表示时间间隔t3-t5。时间间隔I2与I1和/或阈值比较，如果这个时间间隔小于阈值时间间隔，那么DPF可退化。在当前示例中，I2大于I1并且退化标记保持在关闭状态。当在t5处开始再生过程时，计时器重新启动。
在t5和t6之间，MPF的再生继续并且ΔP值降低直到其达到下限阈值412，其中能够推断在金属过滤器上的碳烟水平已经降至下限。在t6处，再生完成并且电路的开关被打开。在此期间，计时器继续记录所经过的时间。
当电路打开时，MPF再生暂停，并且如对于先前时间周期所发现，ΔP被发现响应于在MPF上的碳烟积聚在t6和t7之间增加。在t7处，ΔP到达上限阈值410，并且作为响应，致动开关至闭合位置从而开始再生过程。通过计时器记录在当前和先前再生之间的时间间隔(I3)作为在t5和t7之间的时间差。所经过的时间与针对最后再生周期I2的时间间隔比较。在所示示例中，当前时间间隔I3被确定为比I2以及I1和/或阈值(至少基于I2)更短。因此，响应于对于当前再生周期的时间间隔小于对于先前再生周期的时间间隔(或阈值持续时间)，可通过在t7处设置标记指示DPF退化(如在曲线图418处所示)。然后控制器可使用发动机系统的发动机致动器来响应于DPF的退化调节发动机操作。例如，响应于退化的指示，DPF的再生可被禁用。此外，发动机扭矩输出可被限制。然而，金属过滤器的再生可继续。
在t7后且在t8前，MPF再生过程继续，其中电路闭合。存在指示燃尽在金属过滤器上沉积的碳烟的ΔP的减小。然而，在此时期，DPF继续退化并且DPF再生继续中断。在t8处，当ΔP达到下限阈值412时，金属过滤器再生完成。t8过后，碳烟继续在MPF上沉积，并且碳烟水平可由于通过控制器在发动机中做出的调整而保持较低，以便降低碳烟输出。这样，基于耦接在DPF下游的金属过滤器的再生时间诊断DPF退化。
虽然图4的示例响应于差压传感器的输出调节金属过滤器的再生，应当理解在另选示例中，压差可基于分别耦接至第一通路和第二通路的一对压力传感器的输出。更进一步地，压差可基于分别耦接至第一通路和第二通路的一对温度传感器的输出来推断。此外，响应于通路之间的压差，如基于分别耦接至第一通路和第二通路的一对温度传感器的输出所确定的，金属过滤器的再生可被执行。
一种用于DPF泄漏检测的示例方法包括将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每个，所述第二通路包括耦接到电路的第二过滤器；以及基于第二过滤器的连续再生之间的间隔指示第一过滤器的退化。在前述示例中，另外或任选地，排气从排气管流动到入口管中，并且从入口管流动到第一排气通路和第二排气通路中的每个中，所述入口管在排气管外的位置处分支成第一通路和第二通路；以及排气进一步从第一通路和第二通路经由出口管进入排气管中，第一通路和第二通路聚合到出口管、第二过滤器的下游和排气管的外部。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，排气通过入口管和出口管流动的方向基本上垂直于排气通过排气管和第一通路和第二通路中的每一者流动的方向。在前述示例中的任一或所有中，温度差通过耦接至第一通路和第二通路的一对温度传感器来估计，并且其中另外或任选地，压力差可通过耦接至第一通路和第二通路的一对压力传感器和耦接至第一通路和第二通路中的每个的差压传感器、耦接至第二过滤器下游的第二通路的差压传感器中的一者来估计。在前述示例中的任一或所有中，响应于在第一通路和第二通路之间的压力差和温度差中的一者大于上限阈值，再生第二过滤器。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，从第二过滤器的第一再生事件的开始到第二过滤器的第二紧接的再生事件的开始测量间隔。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，再生第二过滤器包括关闭电路的开关并且使电流流经第二过滤器，直到在第一通路和第二通路之间的压力或温度差低于下限阈值。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，响应于在第二过滤器的连续再生之间的间隔小于阈值持续时间，DPF退化可被指示。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，方法可进一步包括响应于指示，限制发动机负荷，其中温度差通过耦接至第一通路和第二通路的一对温度传感器来估计，并且其中压力差通过耦接至第一通路和第二通路的一对压力传感器和耦接至第一通路和第二通路中的每个的差压传感器、耦接至第二过滤器下游的第二通路的差压传感器中的一者来估计。
在另一示例中，一种发动机排气系统包括：排气管，所述排气管包括第一微粒过滤器；碳烟检测系统，所述碳烟检测系统包括耦接至在第一微粒过滤器的下游的排气管的入口管和出口管，入口管分支成平行的第一管和第二管，第一管和第二管聚合成出口管，第二管包括经由开关耦接至电源的第二微粒过滤器；一个或多个传感器，所述一个或多个传感器耦接至第一管和第二管中的每个用于估计第一管和第二管两端的压差；以及控制器，所述控制器基于存储在非暂态存储器上的计算机可读指令，用于：使排气经由第一管和第二管流动通过入口管和出口管；基于一个或多个传感器的输出再生第二过滤器；以及基于在第二过滤器的连续再生之间经过的时间调整发动机操作。一个或多个温度传感器可耦接至第一管和第二管中的每个，用于估计第一管和第二管两端的温差；以及控制器。在前述示例性系统中，入口管和出口管中的每个的一部分可另外或任选地耦接至排气管的内部，同时入口管和出口管中的每个的剩余部分耦接至排气管的外部，入口管分支成在排气管的外部的平行的第一管和第二管，并且第一管和所第二管在排气管的外部聚合成出口管。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，第一管相对于第二管接近于发动机排气管被设置，所述第二管相对于第一管远离发动机排气管被设置，并且第一管和第二管中的一个或多个另外或任选地包括文丘里管。在前述示例中的任一或所有中，平行的第一管和第二管另外或任选地具有基本上相等的几何尺寸，所述几何尺寸包括长度、宽度和直径。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，入口管包括在排气管内且接近第一过滤器的入口管的一侧上的多个穿孔，调节穿孔的直径以使得凝聚的微粒能够冲击在排气管内且在第一过滤器远侧的入口管的一侧，并且所凝聚的微粒经由在入口管的底部上的穿孔从入口管释放到排气管中。在前述示例中的任一或所有中，一个或多个传感器包括耦接至第一管和第二管中的每个的单差传感器、分别耦接至第一管和第二管的第一压力传感器和第二压力传感器以及分别耦接至第一管和第二管的第一温度传感器和第二温度传感器中的一者，并且其中，基于一个或多个压力传感器的输出再生第二过滤器包括，当一个或多个传感器的输出指示高于阈值压差时启动第二过滤器的再生，并且当一个或多个传感器的输出指示低于阈值压差时终止第二过滤器的再生。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，基于在第二过滤器的连续再生之间经过的时间调整发动机操作包括，当所过去的时间高于阈值间隔时通过延迟火花正时或使所述排气变富，再生所述第一过滤器，以及当所过去的时间低于阈值间隔时，指示第一过滤器的退化，响应于退化的指示，第一过滤器的再生中断。
用于发动机排气的另一示例性方法包括：基于在发动机排气通道中的微粒过滤器退化调整发动机操作；基于在位于两条平行通路中的一个中的金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔确定退化，所述两条平行通路耦接至发动机排气通道并且位于发动机排气通道外，所述两条平行的通路位于微粒过滤器的下游，第一再生和第二再生基于两条平行通路两端的压差或温差。在前述示例中，另外或任选地，调整包括：在第一条件期间，响应于时间间隔大于阈值时间间隔，当满足微粒过滤器再生条件时经由延迟火花和降低空气/燃料比中的一者或多者，在所述发动机排气通道中再生所述微粒过滤器；以及在第二条件期间，响应于时间间隔小于阈值时间间隔，向操纵者指示所述微粒过滤器的退化并且调整发动机致动器以降低发动机扭矩输出。在前述示例中的任一或所有中，通过在金属过滤器下游的两条平行通道之间耦接的压力传感器、耦接至两条平行通道的一对压力传感器和耦接至两条平行通道的一对热电偶中的一者估计两条平行通路两端的压差，并且其中，另外或任选地，基于两条平行通路两端的压差的第一再生和第二再生包括，响应于压差大于上限阈值，再生金属过滤器，并且维持再生直到压差小于下限阈值。在前述示例中的任一或所有中，另外或任选地，阈值时间间隔基于完成紧接在第一再生之前的再生事件和完成第一再生之间经过的时间，其中在金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔包括完成第一再生和完成第二再生之间经过的时间。
在进一步的表示中，一种发动机排气系统包括：排气管，所述排气管包括第一微粒过滤器；碳烟检测系统，所述碳烟检测系统包括耦接至第一微粒过滤器的下游的排气管的入口管和出口管，入口管分支成平行的第一管和第二管，第一管和第二管聚合成出口管，第二管包括经由开关耦接至电源的第二微粒过滤器；一个或多个温度传感器，所述一个或多个温度传感器耦接至第一管和第二管中的每个，用于估计第一管和第二管两端的温差；以及控制器。控制器可经配置具有在非暂态存储器上所存储的计算机可读指令，用于：使排气经由第一管和第二管流动通过入口管和出口管；基于一个或多个传感器的输出再生第二过滤器；以及基于在第二过滤器的连续再生之间经过的时间调整发动机操作。
在又另一表示中，一种用于发动机排气的方法，包括：基于在发动机排气通道中的微粒过滤器退化，调整发动机操作，基于在位于两条平行通道中的一个中的金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔，确定退化，所述两条平行通道耦接至发动机排气通道并且位于发动机排气通道外，所述两条平行的通道位于微粒过滤器的下游，第一再生和第二再生基于两条平行通道两端的温差。在前述示例中，两条平行通道两端的温差基于分别耦接至两条平行通道的一对温度传感器的输出来估计。在前述示例中的任一或所有中，一对温度传感器可包括一对热电偶。
这样，通过将排气的一部分从排气管转移到次级碳烟传感器组件，次级碳烟传感器组件具有位于柴油微粒过滤器下游的金属过滤器，能够准确地检测微粒过滤器的退化。关于进入次级碳烟传感器组件的排气流过两条相同的通路，一条没有任何障碍而另一条配有金属过滤器以及通过其的电路。通过依靠两条通路的中心部分之间的压差来估计金属过滤器的负荷，在每条通路中对于多个压力传感器或流动传感器的需要降低，而不降低估计金属过滤器碳烟的碳烟负荷的准确性。通过捕集在碳烟传感器的入口管中聚合的微粒和水滴，并且重新引导它们进入排气尾管，由于聚合物和水滴的冲击的传感器的腐蚀产生被降低。通过使得碳烟传感器更精确和可靠，排放标准提高。
需注意，包括在本文中的示例性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。本文所公开的控制方法和程序可被存储为在非暂态存储器中的可执行指令，并且可通过控制系统实施，所述控制系统包括控制器与各种传感器、致动器和其它发动机硬件结合。如本文所公开的具体程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。这样，所述各种动作、操作和/或功能可以以所述顺序、平行执行或在一些情况下省略。同样，处理的顺序并非实现本文所述示例性实施例的特征和优势所必需，而是为了便于示例和说明而提供。可根据采取的具体策略，重复执行所述动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，上述动作、操作和/或功能可图形地表示待编程到在发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂态存储器中的代码，其中所述动作可通过执行在包括各种发动机硬件部件与电子控制器的组合的系统中的指令来实施。
应当理解，本文所公开的配置和程序本质上是示例的，并且这些具体实施例并不被认为是限制意义，因为各种变型都是可能的。例如，上述技术能够被应用于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以及其它特征、功能和/或特征的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
权利要求书详细指出认为新颖的和非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件及其等同物。这样的权利要求应被理解为包括一个或多个这样的元件的结合，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在本申请或相关申请中通过对本申请的权利要求的修改或提出新权利要求而要求保护。此类权利要求无论与原始权利要求的保护范围相比是更宽、更窄、相同或不同，都被认为包括在本文公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于发动机的方法，其包括：
将排气从第一过滤器的下游转移到平行的第一通路和第二通路中的每一个，所述第二通路包括耦接到电路的第二过滤器；以及基于所述第二过滤器的连续再生之间的间隔指示所述第一过滤器的退化；
响应于在所述第一通路和所述第二通路之间的压力差和温度差中的一者大于上限阈值，再生所述第二过滤器。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括，响应于所述指示，限制发动机转速或负荷。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示包括，响应于在所述第二过滤器的连续再生之间的所述间隔低于阈值持续时间，指示退化。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述间隔从所述第二过滤器的第一再生事件的开始到所述第二过滤器的第二紧接的再生事件的开始被测量。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述温度差通过耦接至所述第一通路和所述第二通路的一对温度传感器估计，并且其中所述压力差通过耦接至所述第一通路和所述第二通路的一对压力传感器和耦接至所述第一通路和所述第二通路中的每个的差压传感器中的一者估计，所述差压传感器耦接至所述第二过滤器下游的所述第二通路。
6.根据权利要求1所述的方法，其中再生所述第二过滤器包括闭合所述电路的开关并且使电流流经所述第二过滤器，直到在所述第一通路和所述第二通路之间的所述压力差低于下限阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一过滤器为具有较高碳烟容量的较大柴油或汽油微粒物质过滤器，并且其中所述第二过滤器为具有较低碳烟容量的较小金属过滤器，并且其中所述指示包括通过设置诊断代码指示所述第一过滤器正在泄漏。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述转移包括：
使排气从排气管流动到入口管中，并且从所述入口管流动到所述第一通路和所述第二通路中的每个中，所述入口管在所述排气管外的位置处分支成为所述第一通路和所述第二通路；以及
使排气从所述第一通路和所述第二通路经由出口管进入所述排气管中，所述第一通路和所述第二通路在所述第二过滤器的下游和所述排气管的外部聚合成为所述出口管。
9.根据权利要求8所述的方法，其中使排气通过所述入口管和所述出口管流动的方向基本上垂直于排气通过所述排气管和所述第一通路和所述第二通路中的每者流动的方向。
10.一种发动机排气系统，其包括：
排气管，所述排气管包括第一微粒过滤器；
碳烟检测系统，所述碳烟检测系统包括耦接至所述第一微粒过滤器的下游的所述排气管的入口管和出口管，所述入口管分支成平行的第一管和第二管，所述第一管和所述第二管聚合成所述出口管，所述第二管包括经由开关耦接至电源的第二微粒过滤器；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器耦接至所述第一管和所述第二管中的每个，用于估计所述第一管和所述第二管之间的压差；以及
控制器，所述控制器具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令，用于：
使排气经由所述第一管和所述第二管流动通过所述入口管和所述出口管；
基于所述一个或多个传感器的输出估计的所述压差，再生所述第二微粒过滤器；以及
基于在所述第二微粒过滤器的连续再生之间经过的时间，调整发动机操作。
11.根据权利要求10所述的系统，其中所述入口管和所述出口管中的每个的一部分耦接至所述排气管的内部，并且所述入口管和出口管中的每个的剩余部分耦接至所述排气管的外部，其中所述入口管分支成在所述排气管的外部的所述平行的第一管和第二管，并且其中所述第一管和所述第二管聚合成在所述排气管的外部的所述出口管。
12.根据权利要求10所述的系统，其中所述第一管相对于所述第二管接近于所述发动机排气管被设置，所述第二管相对于所述第一管远离所述发动机排气管设置，并且其中，所述第一管和所述第二管中的一个或多个包括文丘里管。
13.根据权利要求10所述的系统，其中所述平行的第一管和第二管具有基本上相等的几何尺寸，所述几何尺寸包括长度、宽度和直径，并且其中所述入口管包括在所述排气管内且接近所述第一微粒过滤器的所述入口管的一侧上的多个穿孔，调节所述穿孔的直径以使得凝聚的微粒能够冲击在所述排气管内且在所述第一微粒过滤器远侧的所述入口管的一侧，并且所述凝聚的微粒经由在所述入口管的底部上的穿孔从所述入口管释放到所述排气管中。
14.根据权利要求10所述的系统，其中所述一个或多个传感器包括耦接至所述第一管和所述第二管中的每个的单个差压传感器、分别耦接至所述第一管和所述第二管的第一压力传感器和第二压力传感器以及分别耦接至所述第一管和所述第二管的第一温度传感器和第二温度传感器中的一者，并且其中，基于所述一个或多个压力传感器的输出再生所述第二微粒过滤器包括当所述一个或多个传感器的所述输出指示高于阈值压差时启动所述第二微粒过滤器的再生，并且当所述一个或多个传感器的所述输出指示低于阈值压差时终止所述第二微粒过滤器的再生。
15.根据权利要求14所述的系统，其中基于在所述第二微粒过滤器的连续再生之间经过的时间调整发动机操作包括，当所过去的时间高于阈值间隔时通过延迟火花正时或使所述排气变富，再生所述第一微粒过滤器，以及当所过去的时间低于所述阈值间隔时，指示所述第一微粒过滤器的退化，响应于退化的所述指示，所述第一微粒过滤器的再生中断。
16.一种用于发动机的方法，其包括：
基于在发动机排气通道中的微粒过滤器退化，调整发动机操作，基于在位于两条平行通道中的一个中的金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔，确定所述退化，所述两条平行通道耦接至所述排气通道并且位于所述排气通道外，所述两条平行通道位于所述微粒过滤器的下游，所述第一再生和所述第二再生基于所述两条平行通道之间的压差。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述调整包括：
在第一条件期间，响应于所述时间间隔大于阈值时间间隔，当满足微粒过滤器再生条件时经由延迟火花和降低空气/燃料比中的一者或多者，在所述发动机排气通道中再生所述微粒过滤器；以及
在第二条件期间，响应于所述时间间隔小于所述阈值时间间隔，向操纵者指示所述微粒过滤器的退化并且调整发动机致动器以降低发动机扭矩输出。
18.根据权利要求16所述的方法，其中通过在所述金属过滤器下游的所述两条平行通道之间耦接的压力传感器、耦接至所述两条平行通道的一对压力传感器和耦接至所述两条平行通道的一对热电偶中的一者，估计所述两条平行通道之间的所述压差，并且其中，基于所述两条平行通道之间的压差的所述第一再生和所述第二再生包括响应于所述压差大于上限阈值再生所述金属过滤器，并维持所述再生直到所述压差小于下限阈值。
19.根据权利要求17所述的方法，其中所述阈值时间间隔基于完成紧接在所述第一再生之前的再生事件和完成所述第一再生之间经过的时间，并且其中，在所述金属过滤器的所述第一再生和所述第二再生之间的所述时间间隔包括完成所述第一再生和完成所述第二再生之间经过的时间。
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