CN106812576A - 在空载或低负载期间的碳烟负载估计 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了在空载或低负载期间的碳烟负载估计。一种系统可以包括发动机、具有颗粒过滤器的后处理系统以及控制器。控制器配置成比较自上次增量压力碳烟负载估计过程起的时间值与预定时间阈值。响应于时间值大于或等于预定时间阈值，控制器将流动阈值减小到较低流动阈值。如果流量大于或等于较低流动阈值，则控制器启动增量压力碳烟负载估计过程。然后响应于较低流动阈值，使用增量压力碳烟负载估计过程的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。

Description

在空载或低负载期间的碳烟负载估计
技术领域
本申请一般地涉及用于内燃发动机的后处理系统的领域。
背景
对于内燃发动机，诸如柴油发动机，氮氧化物(NOx)化合物以及颗粒物质可能在排气中排出。为了减少NOx排放，可以实施SCR过程以在催化剂和还原剂的协助下将NOx化合物转化成更中性的化合物，如双原子氮、水或二氧化碳。催化剂可以包括在排气系统的催化剂室中，诸如交通工具或发电单元的排气系统的催化室中。诸如无水氨、氨水或尿素的还原剂通常在催化剂室之前引入到排气流中。柴油机颗粒过滤器(DPF)可以单独地或在SCR系统内与内燃发动机包括在一起，以从排气流移除颗粒物质。在一些实例中，DPF可以在选择性催化还原系统的上游、在选择性催化还原系统的下游或在选择性催化还原系统内。为了将还原剂引入到排气流中以用于SCR过程，SCR系统可以通过将还原剂蒸发或喷洒到催化剂室的上游的排气系统的排气管中的配给模块来配给还原剂或以其它方式引入还原剂。SCR系统可包括一个或多个传感器以监测排气系统内的状况。
概述
本文所描述的实施方式涉及在空载或低负载运行条件期间的碳烟负载估计。在空载或低负载运行条件期间，用于增量压力碳烟负载估计(DPSLE)过程的压力测量可处于低值，使得因压力传感器装备和/或其它系统误差导致的小误差可能影响测量。相应地，在这种空载或低负载速度下，用于检测碳烟在后处理部件上的聚集的控制器可能由于可靠性忽略或不使用用于检测碳烟聚集的这些测量。然而，当发动机长时间在低速度下运行时，诸如多于5小时、10小时、50小时或100小时，如果仅使用基于质量的碳烟负载率(MBSLR)估计过程，则来自DPSLE过程的忽略的碳烟负载估计可能导致不准确的估计，不能确认诸如在后处理系统的DPF中的碳烟聚集。相应地，控制器子例程可周期性地(例如，每8小时、10小时、20小时等)减小使用DPSLE测量的流动阈值和/或增加发动机速度和/或修改排放气体再循环(EGR)阀以将穿过后处理系统的排放气体流增加到足够高的水平进而获得DPSLE测量。在一些实施方式中，控制器子例程可修改燃料压力、喷射始点、可变几何涡轮增压器的几何结构以及/或进气或排气节流，以增加穿过后处理系统的排放气体流。然后，DPSLE测量可用作已知的数据点以更新组合碳烟负载估计(CSLE)。在一些实施方式中，控制器还可以减小用于CSLE的流动阈值以使用DPSLE测量。
一个实施方式涉及一种系统，该系统包括发动机、具有颗粒过滤器的后处理系统以及控制器。控制器配置成接收用于发动机的发动机运行条件，并且将该发动机运行条件与一个或多个发动机运行阈值进行比较。控制器还配置成比较自上次增量压力碳烟负载估计过程起的时间与预定时间阈值。控制器进一步配置成响应于时间值大于或等于预定时间阈值，将流动阈值减小到较低流动阈值；比较流量与较低流动阈值；以及响应于确定流量大于或等于较低流动阈值，启动增量压力碳烟负载估计过程。控制器进一步配置成，使用增量压力碳烟负载估计过程的相应于较低流动阈值的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。
在一些实施方式中，发动机运行条件包括发动机运行时间，并且一个或多个发动机运行阈值包括预定发动机时间阈值。预定发动机时间阈值可以是至少5小时。在一些实施方式中，发动机运行条件包括发动机每分钟转数(RPM)，并且一个或多个发动机运行阈值包括预定发动机每分钟转数阈值。在一些实施方式中，控制器可以进一步配置成，响应于时间值大于或等于预定时间阈值而增加后处理系统中的流量。在一些实施方式中，增加后处理系统中的流量包括关闭排放气体再循环阀和/或增加发动机每分钟转数。增加发动机每分钟转数可以在动力输出再生过程期间发生，动力输出再生过程包括将发动机每分钟转数修改到第一值持续第一时间段和在第一时间段后将发动机每分钟转数修改到第二值持续第二时间段。在还有的另外的实施方式中，控制器可以进一步配置成随着时间逝去而递减较低流动阈值。在还有的另外的实施方式中，控制器可以进一步配置成基于增量压力碳烟负载估计过程的碳烟负载估计启动用于颗粒过滤器的再生过程。
另一个实施方式涉及一种用于侵入式地增加排气流以更新增量压力碳烟负载估计过程的方法。该方法包括比较自上次增量压力碳烟负载估计过程起的时间与预定时间阈值和响应于时间值大于或等于预定时间阈值将流动阈值减小到较低流动阈值。该方法还包括：响应于时间值大于或等于预定时间阈值增加发动机的后处理系统中的流量；比较增加的流量与较低流动阈值；以及响应于确定增加的流量大于或等流动阈值启动增量压力碳烟负载估计过程。该方法进一步包括，响应于较低流动阈值，使用增量压力碳烟负载估计过程的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。
在一些实施方式中，减小流动阈值基于发动机运行时间和/或发动机每分钟转数。在一些实施方式中，增加后处理系统中的流量包括关闭排放气体再循环阀和/或增加发动机每分钟转数。增加发动机每分钟转数可以在动力输出再生过程期间发生。在还有的另外的实施方式中，该方法还可以包括基于组合碳烟负载估计启动用于颗粒过滤器的再生过程。
又一个实施方式涉及一种装置，该装置包括控制器，控制器包括基于质量的碳烟负载率电路、增量压力碳烟负载估计电路、组合碳烟负载估计电路以及低流动碳烟操作电路。基于质量的碳烟负载率电路配置成确定用于后处理系统的颗粒过滤器的基于质量的碳烟负载估计，并且增量压力碳烟负载估计电路配置成确定用于后处理系统的颗粒过滤器的增量压力碳烟负载估计。组合碳烟负载估计电路配置成根据基于质量的碳烟负载估计和增量压力碳烟负载估计来确定用于后处理系统的颗粒过滤器的组合碳烟负载估计。低流动碳烟操作电路配置成比较自上次增量压力碳烟负载估计起的时间与预定时间阈值。低流动碳烟操作电路还配置成：响应于时间值大于或等于预定时间阈值，将流动阈值减小到较低流动阈值；响应于时间值大于或等于预定时间阈值增加发动机的后处理系统中的流量；比较增加的流量与较低流动阈值；以及响应于确定增加的流量大于或等于较低流动阈值，启动增量压力碳烟负载估计电路的增量压力碳烟负载估计过程。低流动碳烟操作电路进一步配置成，响应于较低流动阈值，使用增量压力碳烟负载估计过程的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。
在一些实施方式中，减小流动阈值基于发动机运行时间和/或发动机每分钟转数。在一些实施方式中，增加后处理系统中的流量包括关闭排放气体再循环阀和/或增加发动机每分钟转数。增加发动机每分钟转数可以在动力输出再生过程期间发生。在还有的另外的实施方式中，低流动碳烟操作电路还配置成周期性地递减较低流动阈值。在一些实施方式中，预定时间阈值为至少5小时。
附图简要描述
在附图和以下描述中阐述了一个或多个实施方式的细节。根据描述、附图以及权利要求，本公开的其它特征、方面和优点将变得明显，在附图中：
图1是具有用于排气系统的柴油机颗粒过滤器的示例性后处理系统的示意性框图；
图2是示例性控制器的框图，该控制器包括基于质量的碳烟负载率电路、增量压力碳烟负载估计电路、组合碳烟负载估计电路以及低流动碳烟操作电路；
图3是用于启动空载或低负载碳烟操作过程的过程的实施方式的框图；以及
图4是用于启动增量压力碳烟负载估计过程的空载或低负载碳烟操作过程的实施方式的流程图。
应该意识到的是，为了说明的目的，一些附图或全部附图是示意性的表示。为了说明一个或多个实现方式提供了附图，其中要明确理解的是，这些附图将不用于限制权利要求的范围或含义。
详细描述
下文更详细地描述了与用于在空转速度或低速下估计碳烟负载的方法、装置和系统相关的多种概念及其实施。上文所引入的以及在下文更详细讨论的各种概念可以以多种方式中的任何一种方式实施，因为所公开的概念并不限于任何特定的实施方式。提供具体实施和应用的示例主要用于说明的目的。
I.综述
在一些发动机中，检测碳烟在下游后处理部件上聚集的量使用对贯穿后处理部件的压力变化的增量压力测量，诸如通过使用上游压力传感器和下游压力传感器。对下游后处理部件上的碳烟负载的这种估计可称为增量压力碳烟负载估计(DPSLE)。在一些其它实施方式中和/或与DPSLE组合，检测碳烟在下游后处理部件上的聚集的量使用基于质量的碳烟负载率(MBSLR)，该碳烟负载率基于发动机的运行条件使用模型来估计从发动机下游排出的碳烟质量的量。在一些实例中，DPSLE和MBSLR可以组合到CSLE中，CSLE在发动机运行期间用于估计后处理部件(诸如，颗粒过滤器且更特别地柴油机颗粒过滤器(DPF))上的碳烟负载。
在一些使用柴油发动机(诸如部署作为能量源或其它动力源并且/或部署在具有轻负载或瞬态工作循环的交通工具中的发动机)的实施方式中，发动机可以长时间空转或在低速动力输出(PTO)下运行。例如，部署作为发电机和/或野外作业中的其它用途(诸如用于油作业和气体作业)的柴油发动机，该发动机可以长时间空转和/或在低负载下运行。在该长时间期间，碳烟以及其它颗粒物质不断地生成并且在后处理系统中发动机的下游聚集。在具有轻负载或瞬态工作循环的交通工具(诸如消防车、垃圾车、校车等)中，发动机也可以长时间空转和/或在低负载下运行，使得碳烟和其它颗粒物质不断地生成并且在后处理系统中发动机的下游聚集。
虽然DPSLE在较高速度运行期间可有利于估计碳烟负载，但在空转速度和/或低速运行下，压力测量可以是低值，使得即使因压力传感器装备和/或其它系统误差导致的小的误差可影响测量。相应地，在这种空转速度或低速下，用于检测碳烟在后处理部件上的聚集的控制器可以由于可靠性而忽略或不使用用于检测碳烟聚集的这些测量。当发动机长时间(诸多于10小时、多于50小时或多于100小时)在低速下运行时，则在这段时间内忽略DPSLE可导致在诸如后处理系统的DPF中的明显的碳烟聚集。
在也使用用于碳烟负载的MBSLR估计的实施方式中，当DPSLE不准确时MBSLR可足以估计碳烟负载。然而，因为MBSLR是根据发动机运行条件的基于碳烟积聚速率估计的模型，所以估计的即便小的误差和/或发动机运行的变化条件可能影响相对于基于模型估计的实际碳烟聚集。相应地，在长时间内，MBSLR碳烟负载估计可能偏离实际碳烟负载，使得即使MBSLR估计较低的碳烟负载，明显的碳烟聚集可能发生。
在一些实例中，当发动机在该长时间后在高于空转速度PTO和/或高于低速PTO下运行时，则由于穿过后处理系统的增加的流动造成DPSLE可以被读取，导致更准确的压力测量。然而，在该长时间空转速度或低速运行后，碳烟聚集可以是足够明显的以导致因过量的碳烟聚集而发出错误或故障代码。相应地，包括这样的控制器子例程和/或机构可能是有利的，该控制器子例程和/或机构用于在长时间期间更新CSLE和/或获得足够准确的DPSLE测量，使得碳烟负载可以在长时间内更准确地估计并且/或再生/解吸附过程可以被触发以降低碳烟负载。例如，控制器子例程可以周期性地(例如，每8小时、10小时、20小时等)减小用于DPSLE碳烟负载估计的流动阈值并且/或将穿过后处理系统的排放气体流增加到足够高的水平以获得足够准确的DPSLE测量，诸如通过增加发动机速度和/或修改EGR值。然后，DPSLE测量可用于组合碳烟负载估计。因而，即使在长时间内在空转速度和/或低速PTO下运行，组合碳烟负载估计可以通过周期性获得DPSLE测量而被准确地估计。通过增加碳烟负载估计的准确性，碳烟负载的量可以被更有效地控制，以减小当发动机在高于空转速度和/或低速PTO的速度下运行时过量碳烟聚集和/或触发故障代码或错误的可能性。
II.后处理系统的综述
图1描绘了后处理系统100，该后处理系统100具有用于排气系统190的示例性还原剂输送系统110。后处理系统100包括颗粒过滤器(即柴油机颗粒过滤器(DPF)102)、还原剂输送系统110、分解室或反应器104、SCR催化器106以及传感器150。
DPF 102构造成从在排气系统190中流动的排放气体中去除颗粒物质，诸如碳烟。DPF 102包括进口和出口，在进口处接收排放气体，在大体上从排放气体中滤除颗粒物质和/或将颗粒物质转化成二氧化碳后，排放气体在出口排出。
分解室104构造成将诸如尿素、氨水或柴油机排放流体(DEF)的还原剂转化成氨。分解室104包括具有配给模块112的还原剂输送系统110，该配给模块112构造成将还原剂配给到分解室104中。在一些实施方式中，还原剂在SCR催化器106的上游被注入。还原剂微滴然后经历蒸发、热分解以及水解过程以在排气系统190内形成气态氨。分解室104包括与DPF102流体连通以接收包含NOx排放物的排放气体的进口和用于排放气体、NOx排放物、氨和/或剩余的还原剂流动到SCR催化器106的出口。
分解室104包括配给模块112，配给模块112安装到分解室104，使得配给模块112可以将还原剂配给到在排气系统190中流动的排放气体中。配给模块112可以包括绝缘体114，绝缘体114置于配给模块112的一部分和分解室104的安装有配给模块112的部分之间。配给模块112流体联接到一个或多个还原剂源116。在一些实施方式中，泵118可用于对来自还原剂源116的还原剂加压以便输送到配给模块112。
配给模块112和泵118还电气地或通信地联接到控制器120。控制器120构造成控制配给模块112将还原剂配给到分解室104中。控制器120还可以构造成控制泵118。控制器120可以包括微处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)等或其组合。控制器120可以包括存储器，该存储器可以包括但不限于电子存储器、光存储器、磁存储器或能够为处理器、ASIC、FPGA等提供程序指令的任何其它储存设备或传输设备。存储器可以包括存储器芯片、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、可擦可编程只读存储器(EPROM)、快闪存储器、或控制器120可以从其读取指令的任何其它合适的存储器。指令可以包括来自任何合适的编程语言的代码。
在某些实施方式中，控制器120构造成执行某些操作，诸如本文中关于图3至图4所描述的那些操作。在某些实施方式中，控制器120形成处理子系统的一部分，该处理子系统包括具有存储器、处理器和通信硬件的一个或多个计算设备。控制器120可以是单一的设备或分布式设备，并且控制器120的功能可以通过硬件执行和/或作为非瞬态计算机可读存储介质上的计算机指令执行。
在某些实施方式中，控制器120包括一个或多个电路，该一个或多个电路构造成功能上执行控制器120的操作。在某些实施方式中，控制器120可以包括MBSLR电路、DPSLE电路、组合碳烟负载估计电路以及用于执行参考图3至图4所描述的操作的低流动碳烟操作电路。本文中包括电路的描述强调控制器120的方面的结构独立性，并且说明了控制器120的一组操作和任务。执行类似的整体操作的其它的组应理解为在本申请的范围内。电路可以在硬件中实施和/或作为在非瞬态计算机可读存储介质上的计算机指令实施，并且电路可以分布在各种硬件或基于计算机的部件上。控制器操作的某些实施方案的更具体的描述包括在参考图3至图4的部分中。
示例性和非限制性电路实施元件包括：提供本文中所确定的任何值的传感器；提供是本文中所确定的值的先导的任何值的传感器；数据链和/或网络硬件，其包括通信芯片、振荡晶体、通信链、缆线、双芯绞合线、同轴布线、屏蔽布线、发送器、接收器和/或收发器；根据电路规格在特定非瞬态状态下配置的逻辑电路、硬连线逻辑电路、可重构逻辑电路；任何驱动器，该任何驱动器包括至少电的、液压的或气动的驱动器；电磁阀；运算放大器；模拟控制元件(弹簧、过滤器、积分器、加法器、除法器、增益元件)和/或数据控制元件。
SCR催化器106构造成通过加速氨和排放气体的NOx之间的NOx还原过程来帮助将NOx排放物还原成双原子氮、水和/或二氧化碳。SCR催化器106包括与分解室104流体流通的进口，以及与排气系统190的端部流体连通的出口，从该进口接收排放气体和还原剂。
排气系统190还可以包括与排气系统190流体流通的柴油机氧化催化器(DOC)(例如，在SCR催化器106的下游或在DPF 102的上游)，以氧化排放气体中的碳氢化合物和一氧化碳。
在一些实施方式中，DPF 102可以定位在分解室或反应器管104的下游。例如，DPF102和SCR催化器106可以组合成单一的单元，诸如SDPF。在一些实施方式中，配给模块112可以替代地定位在涡轮增压器的下游或涡轮增压器的上游。
传感器150可以联接到排气系统190以检测流经排气系统190的排放气体的状况。在一些实施方式中，传感器150可以具有布置在排气系统190内的一部分，比如传感器150的末端可以延伸到排气系统190的一部分中。在其它实施方案中，传感器150可以通过另一个导管(诸如从排气系统190延伸的采集管)接收排放气体。虽然传感器150被描绘为定位在SCR催化器106的下游，但应理解，传感器150可以定位在排气系统190的任何其它位置，包括DPF 102的上游、DPF 102内、DPF 102和分解室104之间、分解室104内、分解室104和SCR催化器106之间、SCR催化器106内、或SCR催化器106的下游。另外，两个或更多个传感器150可用于检测排放气体的状况，诸如两个、三个、四个、五个或六个传感器150，其中每个传感器150位于排气系统190的前述位置中的一个位置处。
III.在空载或低负载下的碳烟负载估计的实施方式
图2描绘了控制器200的实施方式，诸如图1的控制器120，控制器200具有MBSLR电路210、DPSLE电路220、CSLE电路230和低流动碳烟操作电路240。在一些实施方式中，控制器200可以配置成执行本文所描述的电路210、220、230、240的操作。MBSLR电路210配置成解释用于发动机运行条件的一个或多个参数，该一个或多个参数指示表示发动机运行条件的值，诸如燃料质量率、发动机RPM、进气质量流率、发动机运行时间值等。MBSLR电路210还可以从查找表(诸如存储在数据存储器中的一个或多个查找表)来解释指示用于发动机运行条件的一个或多个参数的参数，该一个或多个参数指示表示发动机运行条件的值。MBSLR电路210根据用于发动机运行条件的一个或多个参数来生成碳烟负载估计值。例如，MBSLR电路210可以接收用于发动机运行条件的一个或多个参数并且使用方程式或查找表来确定估计的碳烟负载，诸如使用质量传递方程以根据运行条件计算出从发动机排入排气系统中的碳烟的质量和/或使用用于发动机运行条件的一个或多个参数作为索引值从查找表检索值。
DPSLE电路220配置成解释指示表示贯穿后处理系统的部件(诸如图1的DPF 102)的压力变化的值的参数。即，压力传感器可位于后处理系统的部件的上游和下游。可以对后处理系统的部件的上游和下游的压力进行测量，并且两个值(例如，P上游-P下游)之间的差可以计算为贯穿后处理系统的部件的增量压力，ΔP。DPSLE电路220根据增量压力值以及在一些实施方式中根据其它参数值(例如，排气温度、排气质量流率、DPF流率等)来计算碳烟负载估计值。
来自MBSLR电路210和DPSLE电路220的碳烟负载估计由CSLE电路230接收并且用于计算CSLE值。在一些实施方式中，CSLE电路230接收指示表示DPF流率的值的参数，诸如指示每秒流动经过DPF的排放气体的体积的ACMS速率。CSLE电路230可以配置成将DPF流率与预定阈值(诸如0.38ACMS)进行比较。如果DPF流率低于预定阈值，则来自DPSLE电路220的碳烟负载估计可能因低流动而较不准确。相应地，在一些实施方式中，在DPF流率低于阈值时，DPSLE电路220可以被停用。在其它实施方式中，来自DPSLE电路220的碳烟负载估计可被CSLE电路230忽略。
对于长期空转或低RPM PTO运行，CSLE电路230可以长时间忽略或不使用来自DPSLE电路220的碳烟负载估计。这导致组合碳烟负载估计单独由MBSLR电路210的碳烟负载估计确定，这可能使精度随着时间逐渐降低。然而，随着时间推移并且MBSLR电路210的碳烟负载估计的精度也降低，可能优选的是，不只是使用来自MBSLR电路210的碳烟负载估计，还使用来自DPSLE电路220的较不准确的碳烟负载估计。在一些实例中，在长时间空转或低RPMPTO运行后，如果发动机被运行使得DPF流率增加到高于阈值因而可使用来自DPSLE电路220的碳烟负载估计值，则实际碳烟负载可能会因来自MBSLR电路210的碳烟负载估计的复合误差而是高的，这可能导致需要服务或其它干预来补救高的碳烟负载。
低流动碳烟操作电路240配置成解释指示当最近的DPF流率超过DPF流率的预定阈值时的时间的参数，并且配置成将该时间与时间阈值(诸如8小时、10小时、20小时、100小时或任何其它时间阈值)作比较。当最近的DPF流率超过DPF流率的预定阈值时，低流动碳烟操作电路240可以启动计时器并且对计时器值与时间阈值进行周期性地比较。如果在计时器值超过时间阈值之前DPF流率增加到高于DPF流率的预定阈值，则低流动碳烟操作电路重置计时器。如果计时器值超过时间阈值，则在一些实施方式中，低流动碳烟操作电路240输出用于DPF流率的新的更低的预定阈值。
例如，其中DPF流率的预定阈值是0.38ACMS，并且相比于10小时的时间阈值，如果最近的DPF流率超过预定阈值的时间是11小时的话，则低流动碳烟操作操作电路240向CSLE电路230输出用于DPF流率的新的更低的预定阈值，诸如0.25ACMS、0.2ACMS等。因而，如果DPF流率低于0.38ACMS但高于0.25ACMS或0.2ACMS，则CSLE电路230可使用来自DPSLE电路220的碳烟负载估计以通过CSLE电路230生成组合碳烟负载估计，这可以校正在长时间内由于MBSLR电路210的碳烟负载估计造成的任何复合误差。该增强允许DPSLE电路220的碳烟负载估计在长时间段后在较低的ACMS下是“可信的”，其中单独用于组合碳烟负载估计的MBSLR电路210的碳烟负载估计可能较不准确。如果DPF流率仍然低于较低的预定阈值，则DPSLE电路220将保持在备用模式下并且不被CSLE电路230使用。在一些实例中，如果DPSLE电路220是“可信的”，则从DPSLE电路220输出到CSLE电路230的值可以给出比正常值更大的权重。在一些另外的实例中，如果DPF流率高于较低预定阈值持续总的可校准时间(诸如3分钟、5分钟、10分钟、15分钟、30分钟等)，并且DPSLE电路220在该可校准时间内向CSLE电路230提供值，则较低预定阈值可以增回至预定阈值并且该过程可以重复。在可校准时间期间，使用较低预定阈值，即使DPF流率超过较高预定阈值。在一些实施方式中，总的可校准时间可以包括聚集当DPF流率高于较低预定阈值时的较短离散时间段。
在一些实施方式中，低流动碳烟操作电路240可以随着时间递减用于DPF流率的预定阈值。例如，低流动碳烟操作电路240可以以周期增量(诸如，每小时0.01ACMS、每小时0.015ACMS等)递减用于DPF流率的预定阈值。相应地，低流动碳烟操作电路240可以随着时间缓慢地减小用于DPF流率的预定阈值直到DPF流率超过阈值以使用DPSLE电路220的碳烟负载估计。
在一些实例中，解吸附事件周期性发生，诸如每10小时。然而，在一些实例中，解吸附事件不可能为DPF流率产生足够的流动以超过预定阈值。在一些实施方式中，低流动碳烟操作电路240可修改一个或多个发动机参数以增加DPF流率。例如，在诸如烃解吸附事件的解吸附事件期间，低流动碳烟操作电路240可以在解吸附事件期间修改一个或多个发动机参数并且/或实施不同的发动机参数，使得DPF流率超过预定阈值。该一个或多个发动机参数可包括发动机RPM、EGR量等。
在一些实施方式中，修改的一个或多个发动机参数可以在解吸附事件持续时间内被实施。在其它实施方式中，修改的一个或多个发动机参数可以在初始时间段期间被实施，然后先前的发动机参数可以在解吸附事件的剩余时间(诸如双速事件)内被实施。在双速事件期间，发动机参数可以初始设置为修改的发动机参数以使发动机在短时间内以较高的速度运行，然后先前的发动机速度可以用于在解吸事件时间的剩余时间内释放烃，以限制对燃料经济性的影响并且避免风险或释放烃太快，同时还将DPF流率提高至高于降低的预定阈值。由修改的一个或多个发动机参数产生的另外的流动可能不足以超过用于DPF流率的预定阈值，但可以设置成足以超过降低的DPF流率。在使用烃解吸附事件的一些实施方式中，发动机参数可以从诸如下面表1的查找表中检索到：
表1：基于空气温度和解吸附事件时间的发动机RPM
因而，在解吸附事件期间，低流动碳烟操作电路240可以使用来自表1的发动机RPM参数，以增加发动机速度进而足够地增加DPF流率以超过CSLE电路230的阈值。
在一些另外的实施方式中，CSLE电路230可以根据阈值和测得的DPF流率之间的差将加权因子分配给DPSLE电路220碳烟负载估计(例如，加权因子可以分配为对于0.1ACMS权重为0和对于0.38ACMS权重为1.0，并且0.1ACMS和0.38ACMS之间的值可以成比例地加权)。即，随着DPF流率朝向下限0.1ACMS减小至低于0.38ACMS的预定阈值权重，来自DPSLE电路220的碳烟负载估计的加权当被CSLE电路230使用时可减小。加权因子可用作信任因子值，该信任因子值指示DPSLE电路220估计的可靠性。例如，CSLE电路230可以仅使用DPSLE电路220估计的与如信任因子值所指示的可靠性成比例的百分数。如果信任因子指示DPSLE电路220的估计的可靠性非常低，则相对于DPSLE电路220的估计，CSLE电路230可以成比例地使用多得多的或全部的MBSLR电路210的估计以确定组合碳烟负载估计值。如果信任因子指示，DPSLE电路220的估计的可靠性非常高，则CSLE电路230可以与MBSLR电路210的估计一起成比例地使用多得多的或全部的DPSLE电路220的估计以确定组合碳烟负载估计值。
图3描绘了用于启动空载或低负载碳烟操作过程的过程300的实施方式的框图。过程300包括接收发动机运行条件(框310)、比较发动机运行条件与一个或多个阈值(框320)、以及启动空载或低负载碳烟操作过程(框330)。
在框310处，诸如控制器120、200的控制器接收发动机运行条件(框310)。发动机运行条件可以是由控制器和/或控制器的电路解释的一个或多个参数。例如，发动机运行条件可以包括流率(诸如DPF流率)、发动机RPM、进气质量流、发动机运行时间以及/或指示发动机运行条件的其它参数。
过程300包括比较发动机运行条件与一个或多个阈值(框320)，诸如发动机运行阈值。在一些实施方式中，指示表示DPF流率的值的参数(诸如指示每秒流动经过DPF的排放气体的体积的实际立方米/秒(ACMS)速率)与诸如0.38ACMS的预定阈值进行比较。在一些实施方式中，指示表示发动机RPM的值的参数与预定发动机RPM阈值(诸如800RPM、750RPM、700RPM等)进行比较。在一些实施方式中，指示表示进气质量流的值的参数与预定阈值进行比较。在一些实施方式中，指示表示发动机运行时间的值的参数与预定发动机时间阈值(诸如5小时、10小时、20小时、50小时、100小时等)进行比较。还有的另外的发动机运行条件可以与一个或多个阈值进行比较。
在一些实施方式中，如果DPF流率低于对应的预定阈值，则发动机可以以空载或低负载模式运行，使得DPSLE碳烟负载估计不更新。在其它实施方式中，DPSLE碳烟负载估计不更新可以基于除DPF流率之外或代替DPF流率的另外的发动机运行参数。例如，在一些实施方式中，该确定还可以基于发动机运行时间超过阈值、发动机RPM低于阈值、以及/或进气质量流低于阈值中的一项或多项。在还有的另外的实施方式中，该确定可以基于所使用的发动机运行条件必须在预定时间段(诸如一分钟、15分钟、30分钟、一小时、两小时等)内满足阈值标准。预定时间段可以设置成使得空载或低负载条件的确定不在空载或低负载下在瞬态或最小运行时间期间发生。
如果DPSLE碳烟负载估计不更新，则过程300包括启动空载或低负载碳烟操作过程(框330)。空载或低负载碳烟操作过程可以包括启动图2的低流动碳烟操作电路240以向CSLE电路230输出用于DPF流率的新的较低的预定阈值并且/或者修改一个或多个发动机参数。
图4描绘了空载或低负载碳烟操作过程400的实施方式的过程图，该空载或低负载碳烟操作过程400用于减小流动阈值和/或增加后处理系统中的排气流率以启动增量压力碳烟负载估计过程。过程400在启动时开始(框410)。在一些实施方式中，空载或低负载碳烟操作过程400的启动响应于启动图3的空载或低负载碳烟操作过程(框330)。
过程400包括比较自上次DPSLE过程发生起的时间与预定时间阈值(框412)。在一些实施方式中，用于来自DPSLE电路220的上次所使用的碳烟负载估计的时间可存储在控制器的存储器中。存储时间可以与当前发动机运行时间进行比较以确定自上次DPSLE过程发生起的时间。自上次DPSLE过程发生起的时间与时间阈值(诸如，5小时、8小时、10小时、20小时、50小时、100小时等)进行比较。如果自上次DPSLE过程发生起的时间不大于时间阈值，则该过程返回到框412以再次比较该时间与时间阈值。在一些实施方式中，延迟时间可以被包括以延迟后续比较进而避免不断地比较时间与时间阈值。例如，延迟时间可以是30分钟、45分钟、一小时、两小时、五小时等。
在一些其它实施方式中，当空载或低负载碳烟操作过程开始或启动时(框410)，计时器可以作为对自上次DPSLE过程起的时间的近似值开始并且与时间阈值进行比较。因而，用于先前DPSLE过程的时间不必存储，而是可以由计时器的值来近似。在一些实施方式中，如果在计时器值超过时间阈值之前，DPF流率增加至高于用于DPF流率的预定阈值，则计时器和/或时间值可以重置。
如果自上次DPSLE过程发生起的时间大于阈值，则过程400可以包括修改用于DPSLE过程的流动阈值(框414)。修改流动阈值包括修改用于DPF流率的预定阈值，诸如将0.38ACMS修改到用于DPF流率的新的较低的预定阈值，诸如0.25ACMS、0.2ACMS等。
在一些实施方式中，过程400可以包括增加后处理系统中的流量(框416)。增加后处理系统中的流量可包括关闭(部分地或完全地)EGR阀、增加发动机RPM等。增加流量增加发动机RPM可以在发动机处于空转状态和不在PTO运行期间时发生。在一些实施方式中，增加后处理系统中的流量可以在解吸附事件期间发生或触发解吸附事件。增加后处理系统中的流量可以包括使发动机在解吸附事件期间以第一速度运行第一时间段并且在解吸附事件期间以第二速度运行第二时间段。表1提供了用于使发动机以第一速度(例如，850RPM)运行第一时间段(0秒至120秒)和以第二速度(例如，760RPM、800RPM、850RPM)运行第二时间段(130秒至6000秒或用于解吸附事件的任何其它最终值)的一些示例值。在一些实施方式中，第一速度可以小于第二速度。
在一些实施方式中，过程400可以包括等待停延时间段(框418)以允许流量的增加以穿过后处理系统传播并且稳定化。例如，停延时间段可以是一分钟、两分钟、五分钟等。
指示流动的参数被解释(框420)并且与较低流动阈值进行比较(框422)。指示流动的参数可以从后处理系统中的流率传感器被解释并且/或通过流率的前馈估计来解释。如果流动参数的值低于降低的预定阈值，则过程可以返回到解释用于流动的参数的新值(框420)，例如保持备用模式，并且/或可以返回到将流动阈值修改成新的较低的阈值(框418)。在将流动阈值修改成新的较低的阈值(框418)的实施方式中，过程400可以在过程400启动后递减预定阈值，诸如每小时0.01ACMS、每小时0.015ACMS等。
如果流动参数的值高于降低的预定阈值(诸如0.25ACMS或0.2ACMS)，则DPSLE可以被信任。过程400包括解释用于增量压力的参数的值(框424)。解释增量压力的参数包括解释指示表示贯穿后处理系统的部件(诸如图1的DPF 102)的压力变化的值的参数。即，压力传感器可位于后处理系统的部件的上游和下游。对后处理系统的部件的上游和下游处的压力的测量可以被采取，并且两个值(例如，P上游-P下游)之间的差可以计算为贯穿后处理系统的部件的增量压力，ΔP。
启动DPSLE过程(框426)以生成碳烟负载估计。例如，图2的DPSLE电路220基于增量压力值计算碳烟负载估计并且，在一些实施方式中，基于其它参数值(例如，排气温度、排气质量流率等)计算碳烟负载估计。
然后DPSLE过程的碳烟负载估计可以与来自MBSLR过程的碳烟负载估计(诸如由MBSLR电路210实施的)一起用于计算组合碳烟负载估计(CSLE)值。在一些实施方式中，用于DPSLE过程的碳烟负载估计的加权因子可以基于阈值和测得的DPF流率之间的差来应用(例如，加权因子可以分配有具有0权重的0.1ACMS和具有1.0权重的0.38ACMS，并且0.1ACMS和0.38ACMS之间的值可以成比例地加权)。即，随着DPF流率朝向下限0.1ACMS减小至低于0.38ACMS的预定阈值权重，来自DPSLE过程的碳烟负载估计的加权当用于CSLE值时可减小。加权因子可用作信任因子值，该信任因子值指示DPSLE估计的可靠性。例如，组合碳烟负载估计可以仅使用DPSLE估计的与如信任因子值所指示的可靠性成比例的百分数。如果信任因子指示DPSLE过程的估计的可靠性非常低，则相对于DPSLE估计，组合碳烟负载估计可以成比例地使用多得多或全部的MBSLR估计以确定组合碳烟负载估计值。如果信任因子指示DPSLE过程的估计的可靠性非常高，则组合碳烟负载估计可以与MBSLR估计一起成比例地使用多得多的或全部的DPSLE估计以确定组合碳烟负载估计值。
在一些实施方式中，如果指示流动的参数高于较低预定阈值持续总的可校准时间(诸如3分钟、5分钟、10分钟、15分钟、30分钟等)，并且DPSLE过程在该可校准时间期间继续向CSLE值提供值，则较低流动阈值可以增回至较高预定阈值并且该过程400可以重复。在可校准时间期间，使用较低流动阈值，即使指示流动的参数超过较高预定阈值。在一些实施方式中，总的可校准时间可以包括聚集当指示流动的参数高于较低预定阈值时的较短离散时间段，即使具有指示流动的参数低于较低流动阈值的介入时间段。
在一些实施方式中，过程400包括启动PTO再生过程(428)。基于用DPSLE过程的碳烟负载估计生成的CSLE值，确定用于DPF的碳烟负载可能会太高并且PTO再生过程可以开始以再生DPF。在其它实施方式中，过程400可以设置用于再生过程的标志(框430)。例如，如果其它条件参数当前不被满足，则该标志可以设置成使得当条件参数满足时再生过程发生。在一些实施方式中，再生过程可以在不满足其它条件参数的情况下开始。
在一些实施方式中，过程400可不增加后处理系统中的流量(框416)，而是仅修改用于DPSLE过程的流动阈值(框414)。在其它实施方式中，过程400可不修改用于DPSLE过程的流动阈值(框414)，而是仅增加后处理系统中的流量(框416)。
术语“控制器”包括用于包括通过例如可编程处理器、计算机、在芯片上的系统或在多个芯片上的系统、程序化处理器的一部分或上述的组合来处理数据的所有种类的装置、设备和机器。该设备可以包括特殊用途的逻辑电路，例如FPGA或ASIC。除了硬件以外，装置还可包括为讨论中的计算机程序创建执行环境的代码，例如构成处理器固件、协议堆栈、数据库管理系统、操作系统、交叉平台运行时间环境、虚拟机或其中的一个或多个的组合的代码。该装置和执行环境可以实现各种不同的计算模型基础设施，例如分布式计算基础设施和网格计算基础设施。
计算机程序(也称为程序、软件、软件应用、脚本或代码)可以以任何形式的编程语言(包括编译或解释语言、说明性或过程语言)编写，且计算机程序可以以任何形式部署，该形式包括：作为独立程序；或作为电路、部件、子例程、对象或适合于在计算环境中使用的其它单元。计算机程序可以但不需要对应于文件系统中的文件。程序可以存储在保存其它程序或数据(例如，存储在标记语言文档中的一个或多个脚本)的文件的一部分中、存储在专用于讨论中的程序的单个文件中、或者存储在多个协同文件(例如，存储一个或多个电路、子例程或代码的部分的文件)中。
虽然本说明书中包含许多具体的实现细节，但这些不应该被解释为对可能要求保护的范围的限制，而是针对特定实施方式的特征的描述。本说明书中在单独的实施实施方式的环境中所描述的某些特征还可以以组合的形式在单个实施方式中实施。相反，在单个实施方式的环境中所描述的各个特征也可以在多个实施方式中单独地实现或以任何适当的子组合实现。此外，虽然在上文可以将特征描述为以一定的组合起作用并且甚至最初要求如此保护，但是来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情况中可以从组合中除去并且所要求保护的组合可以涉及子组合或子组合的变形。
类似地，虽然在附图中以特定的顺序描绘了操作，但这不应理解为要求这样的操作以所示的特定的顺序或以连续的顺序执行，或者要求执行所有示出的操作，以实现所需的结果。在某些情况下，在上文所描述的实施方式中各个系统部件的分开不应理解为在所有实施方式中要求这样的分开，且应理解，所描述的部件和系统一般可以集成在单个产品中或封装到体现在有形介质上的多个产品中。
如本文所使用的，术语“近似”、“大体上”以及类似的术语意在具有与本公开的主题所属领域中的普通技术人员普遍和可接受的用法一致的广泛的意义。查阅本公开的本领域的技术人员应当理解，这些术语意在允许对所描述的和所要求保护的某些特征进行描述而没有将这些特征的范围限制到所提供的精确的数值范围。因此，这些术语应该解释为表明所描述和所要求保护的本主题的非实质性或非重要的修改或变化被认为处在如所附权利要求所陈述的本发明的范围内。此外，应注意，在其中未使用术语“手段”的情况中，权利要求中的限制不应该被解释为构成美国专利法之下的“手段加功能”的限制。
术语“联接”、“连接”以及本文中所使用的类似术语意味着两个部件彼此直接或间接地连接。这样的连接可以是固定的(例如，永久性的)或可移动的(例如，可移除的或可释放的)。这样的连接可以利用彼此一体地形成单个整体式主体的两个部件或两个部件和任何附加的中间部件来实现，或利用彼此附接的两个部件或两个部件和任何附加的中间部件来实现。
术语“流体联接”、“流体连通”以及本文中所使用的类似术语意味着两个部件或对象具有在两个部件或对象之间形成的通路，在该通路中，流体(诸如水、空气、气态还原剂、气态氨等)可以利用或者不利用介入部件或对象而流动。使流体连通成为可能的流体联接件或流体构造的示例可包括管路、通道或能够使流体从一个部件或对象流动到另一个的任何其它合适的部件。
重要的是，应注意在各个示例性实施方式中示出的系统的构造和布置在特性上仅是说明性的而非限制性的。期望保护在所描述实施方式的精神和/或范围内的所有变化和修改。应理解，一些特征可能不是必需的并且缺少各个特征的实施方式可被设想为处在本申请的范围内，该范围由以下权利要求界定。在阅读权利要求时，其旨在，当使用诸如“一个(a)”、“一个(an)”、“至少一个”或“至少一部分”的词语时，并不意图将权利要求限制到仅一项，除非权利要求中特别地声明与此相反。当语言“至少一部分”和/或“一部分”被使用时，该项可以包括一部分和/或整个项，除非特别地声明与此相反。

Claims (25)

1.一种系统，包括：
发动机；
后处理系统，其包括颗粒过滤器；以及
控制器，其配置成：
接收用于所述发动机的发动机运行条件；
比较所述发动机运行条件与一个或多个发动机运行阈值；
比较自上次增量压力碳烟负载估计过程起的时间值与预定时间阈值；
响应于所述时间值大于或等于所述预定时间阈值，将流动阈值减小到较低流动阈值；
比较流量与所述较低流动阈值；
响应于确定所述流量大于或等于所述较低流动阈值，启动增量压力碳烟负载估计过程；以及
响应于所述较低流动阈值，使用所述增量压力碳烟负载估计过程的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机运行条件包括发动机运行时间，并且其中所述一个或多个发动机运行阈值包括预定发动机时间阈值。
3.根据权利要求2所述的系统，其中所述预定发动机时间阈值为至少5小时。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机运行条件包括发动机每分钟转数，并且其中所述一个或多个发动机运行阈值包括预定发动机每分钟转数阈值。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还配置成：
响应于所述时间值大于或等于所述预定时间阈值，增加所述后处理系统中的流量。
6.根据权利要求5所述的系统，其中增加所述后处理系统中的所述流量包括关闭排放气体再循环阀。
7.根据权利要求5所述的系统，其中增加所述后处理系统中的所述流量包括增加发动机每分钟转数。
8.根据权利要求7所述的系统，其中增加所述发动机每分钟转数在动力输出再生过程期间发生。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述动力输出再生过程包括将所述发动机每分钟转数修改到第一值持续第一时间段和在所述第一时间段后将所述发动机每分钟转数修改到第二值持续第二时间段。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还配置成随着时间逝去而递减所述较低流动阈值。
11.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器还配置成：
基于所述增量压力碳烟负载估计过程的碳烟负载估计，启动用于所述颗粒过滤器的再生过程。
12.一种用于侵入式地增加排气流以更新增量压力碳烟负载估计过程的方法，包括：
比较自上次增量压力碳烟负载估计过程起的时间值与预定时间阈值；
响应于所述时间值大于或等于所述预定时间阈值，将流动阈值减小到较低流动阈值；
响应于所述时间值大于或等于所述预定时间阈值，增加所述发动机的后处理系统中的流量；
比较增加的流量与所述较低流动阈值；
响应于确定所述增加的流量大于或等于所述流动阈值，启动增量压力碳烟负载估计过程；以及
响应于所述较低流动阈值，使用所述增量压力碳烟负载估计过程的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。
13.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述流动阈值是基于发动机运行时间进行的。
14.根据权利要求12所述的方法，其中减小所述流动阈值是基于发动机每分钟转数进行的。
15.根据权利要求12所述的方法，其中增加所述后处理系统中的所述流量包括关闭排放气体再循环阀。
16.根据权利要求12所述的方法，其中增加所述后处理系统中的所述流量包括增加发动机每分钟转数。
17.根据权利要求16所述的方法，其中增加所述发动机每分钟转数在动力输出再生过程期间发生。
18.根据权利要求12所述的方法，还包括：
基于所述组合碳烟负载估计，启动用于颗粒过滤器的再生过程。
19.一种包括控制器的装置，所述控制器包括：
基于质量的碳烟负载率电路，其配置成确定用于后处理系统的颗粒过滤器的基于质量的碳烟负载估计；
增量压力碳烟负载估计电路，其配置成确定用于所述后处理系统的所述颗粒过滤器的增量压力碳烟负载估计；
组合碳烟负载估计电路，其配置成基于所述基于质量的碳烟负载估计和所述增量压力碳烟负载估计来确定用于所述后处理系统的所述颗粒过滤器的组合碳烟负载估计；以及
低流动碳烟操作电路，其配置成：
比较自上次增量压力碳烟负载估计起的时间值与预定时间阈值；
响应于所述时间值大于或等于所述预定时间阈值，将流动阈值减小到较低流动阈值；
响应于所述时间值大于或等于所述预定时间阈值，增加所述发动机的所述后处理系统中的流量；
比较增加的流量与所述较低流动阈值；
响应于确定所述增加的流量大于或等于所述较低流动阈值，启动所述增量压力碳烟负载估计电路的增量压力碳烟负载估计过程；以及
响应于所述较低流动阈值，使用所述增量压力碳烟负载估计过程的增量压力碳烟负载估计来计算组合碳烟负载估计。
20.根据权利要求19所述的装置，其中减小所述流动阈值是基于发动机运行时间进行的。
21.根据权利要求19所述的装置，其中减小所述流动阈值是基于发动机每分钟转数进行的。
22.根据权利要求19所述的装置，其中增加所述后处理系统中的所述流量包括关闭排放气体再循环阀。
23.根据权利要求19所述的装置，其中增加所述后处理系统中的所述流量包括在动力输出再生过程期间增加发动机每分钟转数。
24.根据权利要求19所述的装置，其中所述低流动碳烟操作电路还配置成周期性地递减所述较低流动阈值。
25.根据权利要求19所述的装置，其中所述预定时间阈值为至少5小时。
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