CN108331646A - 用于监测颗粒过滤器的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于监测设置在内燃机的排气后处理系统中的颗粒过滤器的方法包括:经由压差传感器确定颗粒过滤器两端的压差,以及基于压差确定与颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的初始参数。基于被动再生效应来确定烟灰负载的第一调整量,基于发动机停机温度效应来确定烟灰负载的第二调整量,且基于中断再生事件的发生来确定烟灰负载的第三调整量。基于初始参数以及第一、第二和第三调整量来确定与颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的最终参数。

Description

用于监测颗粒过滤器的方法和设备
引言
在发动机排气后处理系统中采用颗粒过滤器,以除去废气供给流中的颗粒物质。
发明内容
描述了一种设置在内燃机的排气后处理系统中的颗粒过滤器。一种用于监测颗粒过滤器的方法包括:经由压差传感器确定颗粒过滤器两端的压差,以及基于压差确定与颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的初始参数。基于被动再生效应来确定烟灰负载的第一调整量,基于发动机停机温度效应来确定烟灰负载的第二调整量,且基于中断再生事件的发生来确定烟灰负载的第三调整量。基于初始参数以及第一、第二和第三调整量来确定与颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的最终参数。
本公开的方面包括经由发动机控制器基于最终调整后烟灰负载来控制颗粒过滤器的再生事件。
本公开的另一个方面包括当与烟灰负载相关联的最终参数小于烟灰负载容量阈值时,控制内燃机以执行自动再生。
本公开的另一个方面包括当与烟灰负载相关联的最终参数大于烟灰负载容量阈值时,控制内燃机以执行服务再生。
本公开的另一个方面包括当与烟灰负载相关联的最终参数大于过载烟灰负载水平时,控制内燃机以执行车辆维修来更换颗粒过滤器。
本公开的另一个方面包括监测发动机操作以确定颗粒过滤器的NOx排放和温度的量值,并且基于此来确定第一调整量。
本公开的另一个方面包括监测发动机保温时间和发动机温度,并且基于此来确定第二调整量。
本公开的另一个方面包括监测发生中断再生事件的操作,确定与中断再生事件相关联的压差相关的烟灰负载水平,以及基于此来确定第三调整量。
从某些最佳模式的以下详述和用于实行如随附权利要求书中限定、结合附图取得的本教导的其它实施例中,上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点将显而易见。
附图说明
现在将参考附图以示例方式描述一个或多个实施例,其中:
图1示意地说明了根据本公开的可被设置为向车辆提供推进动力的内燃机、排气后处理系统和控制器;
图2示意地示出了根据本公开的用于监测内燃机的排气后处理系统中采用的颗粒过滤器上的烟灰负载的方法;
图3以图形示出了根据本公开的废气供给流、特别是NOx排放和温度的量值对在内燃机的排气后处理系统中采用的颗粒过滤器上的烟灰负载的影响;
图4以图形示出了根据本公开的发动机保温时间和温度对在内燃机的排气后处理系统中采用的颗粒过滤器上的烟灰负载的影响;
图5以图形示出了根据本公开的不完整再生事件的发生对在内燃机的排气后处理系统中采用的颗粒过滤器上的烟灰负载的影响;且
图6以图形示出了根据本公开的颗粒过滤器上的初始烟灰负载和对应的最终烟灰负载,并且进一步指示多个烟灰负载水平和可基于烟灰负载选择的相关再生模式。
具体实施方式
如本文所描述和说明的,所公开的实施例的部件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下详细描述并不旨在限制如所要求保护的本公开的范围,而是仅仅表示其可能的实施例。另外,虽然在以下描述中阐述了许多具体细节以提供对本文所公开的实施例的透彻理解,但是在没有一些或所有这样的细节的情况下可实践某些实施例。另外,为了清楚起见,在现有技术中已知的某些技术材料没有详细描述,以避免不必要地模糊本公开。另外,附图是简化的形式,而不按精确的比例绘制。仅为了方便和清楚的目的,可相对于附图使用方向术语。如本文所采用,术语“上游”和相关术语是指朝向流动流相对于指示位置的起源的元件,且术语“下游”和相关术语是指远离流动流相对于指示位置的起源的元件。这些和类似方向术语不应被解释为限制本公开的范围。另外,如本文所说明和描述的本公开可在没有在本文没有具体公开的元件的情况下实践。
参考附图,其中在所有几个图式中相同的附图标记对应于相同或类似的部件,图1(与本文公开的实施例一致)示意地说明了可被设置为向车辆提供推进动力的内燃机(发动机)10和相关联的排气后处理系统20。车辆可包括但不限于商业车辆、工业车辆、农用车辆、客车、飞机、船舶、火车、全地形车辆、个人移动设备、机器人等形式的用以实现本公开目的的移动平台。
发动机10包括发动机缸体,其限定了结合有可移动的往复式活塞的多个汽缸11。进气歧管12被设置为将进气引导至汽缸11,且质量空气流量计14被设置在节气门13的上游。质量空气流量计14和节气门13与控制器15通信,该控制器被设置为监测来自质量空气流量计14的信号输入,并且响应于操作者和其它系统需求而将命令传送给节气门13和其它发动机致动器。排气歧管17被设置为夹带由发动机10排出的废气,这些废气作为废气供给流18被引导至排气后处理系统20。
排气后处理系统20被设置为包括多个排气净化装置,作为非限制性示例,这些排气净化装置分别包括第一装置22、第二装置24和第三装置26,其中第二装置被配置为颗粒过滤器。第一装置22和第三装置26可为合适的排气净化装置,其被设置为氧化、还原或以其它方式处理废气供给流18以将其净化。压力监测装置30被设置为监测排气压力,并且优选地被设置为如所示般监测颗粒过滤器24两端的压差35。在一个实施例中,压力监测装置30被配置为压差传感器,其流体地联接至废气供给流18中的第一入口31,该第一入口位于颗粒过滤器24的上游并且流体地联接至废气供给流18中的第二入口32,该第二入口位于颗粒过滤器24的下游。压力监测装置30生成电信号,该电信号可与第一入口31和第二入口32之间的压差35相关,该压差被传送至控制器40。本文描述的压力监测装置30是机械化的一个实施例,以确定排气后处理系统20的全部或一子组装置两端的压差35。替代地,可设置两个压力传感器来测量第一入口31和第二入口32处的废气供给流的压力,其中压差35在控制器40中基于该压力的差值来确定。
颗粒过滤器24被配置为机械地移除,即,将作为包含在废气供给流18中的燃烧副产物的颗粒物质进行过滤。在一个实施例中,颗粒过滤器24是包括整体式堇青石基底的壁流式装置,该整体式堇青石基底可由多孔陶瓷材料构成并且包括多个流动通道,这些流动通道平行于废气供给流18的流动方向定向在相对于颗粒过滤器24的上游位置和下游位置之间。在一个实施例中,呈整体式堇青石基底形式的陶瓷基底具有31个至62个单元/平方厘米(200个至400个单元/平方英寸)的单元密度,其中壁厚为3密耳至7密耳。通道各自在上游端或下游端被堵塞,其中通道交替地在相对端被堵塞。基底的壁具有高孔隙率,例如约55%的孔隙率或更高,其中平均孔径约25微米,以允许废气流动来夹带废气供给流18中的颗粒物质。其它合适的基底可用于捕集、氧化和以其它方式管理在燃烧期间产生的颗粒物质。在一个实施例中,基底的壁可用催化活性修补基面涂层浸渍以氧化废气供给流中所含的未燃烧的碳氢化合物。修补基面涂层可包括合适的催化活性材料,例如包括Pt、Pd和Rh的铂族金属以及包括例如Ce、Zr、La的添加剂,它们的密度和比例足以实现未燃HC的氧化并且执行诸如储氧等其它操作进行诊断评估。
颗粒过滤器24被配置为收集多孔基底结构中的液体和固体颗粒,同时允许废气流过。当其达到其标称存储容量时,被捕集的颗粒需要通过称为再生的过程来除去,在该过程期间,废气温度升高以形成颗粒物质(即,烟灰)被氧化的条件。与执行再生过程有关的细节是发动机10和排气后处理系统20的配置和操作所特有的。
在操作中,当颗粒过滤器24捕获和积聚颗粒物质时可能发生不希望的效应。不希望的效应可包括排气背压的增加以及颗粒过滤器24中的放热反应的可能性。背压的增加可能会影响发动机性能。颗粒过滤器24中的放热反应可能导致可能造成不希望的热传递的废气温度,这可能影响颗粒过滤器24和/或其它车载部件的使用寿命。
颗粒过滤器24中的烟灰存储水平可采用各种模型和机载传感器来测量或估计,这些模型和机载传感器监测发动机操作参数以确定由发动机10生成的烟灰的量值并且确定被燃烧、被捕集或通过颗粒过滤器24和其它排气后处理装置的烟灰的量。在一个实施例中,用于估计烟灰水平的主要装置是压力监测装置30,其生成信号,该信号可通过排气流归一化以确定与颗粒过滤器24中积聚的烟灰相关的状态变量。然而,压差与积聚烟灰的量值之间的相关性可受到可改变过滤器内部的烟灰分布的操作条件的影响,这些操作条件包括颗粒过滤器的被动再生以及颗粒过滤器24的NOx排放和温度、不完整的再生事件以及发动机停机期间发动机10的时间和温度的影响。
术语控制器、控制模块、模块、控制、控制单元、处理器和类似术语是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、中央处理单元(例如,微处理器)以及呈存储器和存储装置(只读、可编程只读、随机存取、硬盘等)的形式的相关非暂时性存储器部件的任何一个或各种组合。非暂时性存储器部件能够存储呈一个或多个软件或固件程序或例程的形式的机器可读指令,是组合逻辑电路、输入/输出电路和装置、信号调节和缓冲电路,以及可由提供所描述功能性的一个或多个处理器存取的其它部件。输入/输出电路和装置包括模拟/数字转换器以及监测来自传感器的输入的相关装置,其中这样的输入以预设采样频率或响应于触发事件而监测。软件、固件、程序、指令、控制例程、代码、算法和类似术语意味着包括校准和查找表的任何控制器可执行指令集。每个控制器执行控制例程以提供理想的功能,该功能包括监测来自感测装置和其它联网控制器的输入以及执行控制和诊断指令以控制致动器的操作。例程可以规则的间隔而执行,例如正进行的操作期间每100微秒执行一次。替代地,例程可以响应于触发事件的发生而执行。控制器之间的通信和控制器、致动器和/或传感器之间的通信可以使用直接有线点对点链路、联网通信总线链路、无线链路或另一种合适的通信链路而实现,并且由线42指示。通信包括以任何合适形式交换数据信号,包括(例如)经由导电介质交换电信号、经由空气交换电磁信号、经由光学波导交换光学信号等。数据信号可以包括表示来自传感器的输入的离散、模拟或数字化模拟电信号、致动器命令和控制器之间的通信。
术语“信号”是指传达信息的物理上可辨别指示器,并且可以是能够行进通过介质的任何合适的波形(例如,电、光学、磁性、机械或电磁),诸如DC、AC、正弦波、三角波、方形、振动等。术语“模型”是指基于处理器或处理器可执行代码以及模拟装置或物理过程的物理存在的相关校准。如本文所使用,术语“动态的”和“动态地”描述了实时执行并且可包括监控或以其它方式确定参数的状态和在例程的执行期间或例程执行的迭代之间更新参数的状态的步骤或过程。参数被定义为表示使用一个或多个传感器和/或生成数据信号的物理模型可辨别的装置或其它元件的物理属性的可测量的量,其中数据信号与参数状态相关联。参数状态可具有离散值,例如“1”或“0”,或在一定范围内可为无限可变的。当被用于解释数据信号时,术语“校准(calibration)”、“校准(calibrate)”和相关术语是指可用来从表示观察的测量值的数据信号中导出参数的实际或标准状态的结果或过程。作为非限制性示例,可开发和采用校准以基于从压差传感器输出的电信号来确定压差。如本文所述的校准可被简化为可存储的参数表格、多个可执行的方程式或其它合适的形式。
图2示意地示出了用于监测颗粒过滤器上的烟灰负载的方法200,并且参考内燃机10、排气后处理系统20和控制器15(参考图1进行描述)的实施例进行描述。根据功能和/或逻辑块部件和/或各种处理步骤来描述方法200。应当认识到,这样的块部件可为被配置为执行指定功能的硬件、软件和/或固件部件。方法200的步骤可以合适的顺序执行,并且不限于参考图3所示的顺序,也不一定按顺序或按时间顺序执行。流程图中所示的各个步骤可以适当的顺序发生,且一些步骤可同时执行或者根本不执行。
在发动机操作期间,经由压差传感器30周期性地监测颗粒过滤器24两端的压差35,并且将该压差输入至增量压力模型202。增量压力模型202基于压差和相关联的流动阻力来确定颗粒过滤器24的初始烟灰负载203。流动阻力描述了在约束环境(诸如在排气后处理系统的管道中)干扰流体(例如,废气)的自由流动的性质。流动阻力可由管壁与废气之间的边界条件引起。流动阻力也可由流动通道中的障碍物引起,诸如可由颗粒过滤器24引起,该颗粒过滤器可以流动阻力的量值为特征。因而,当发动机操作期间的流动阻力的量值大于或小于装置的特征流动阻力时,其可提供排气后处理系统中可能需要解决的环境变化的指示,诸如实现需要某种形式的主动再生的烟灰负载的量值。特定部件的流动阻力可计算如下:
其中:
R是流动阻力,
Δp是装置两端的压差,且
是体积流量。
流动阻力R可基于体积流量和压差来确定,体积流量和压差均可在发动机操作期间动态监测。在一个实施例中,在考虑通过发动机10的传输延迟的同时,可基于从质量空气流量计14输入的数据信号、燃料喷射流量、排气温度和排气压力来导出体积流量。在一个实施例中,压差35是基于从压力监测装置30输入并且与压差参数的状态相关的数据信号导出的。因而,压差35可用于确定流动阻力R,其可被评估以确定与颗粒过滤器24相关联的初始烟灰负载203。图6包括线620,其指示可基于流动阻力确定的烟灰负载量的初始量值。
可基于被动再生效应(300)来确定烟灰负载的第一调整量302,该被动再生效应参考图3进行描述。第一调整量302包括例如烟灰负载、压差或流动阻力的参数校正,其是基于废气供给流的影响、特别是颗粒过滤器24的NOx排放和温度(与颗粒过滤器24的被动再生有关)的量值来确定。
可基于发动机保温时间和温度(400)来确定压差的第二调整量402,该发动机保温时间和温度参考图4进行描述。第二调整量402包括例如压差或替代地流动阻力的参数校正,其是基于发动机停机期间发动机10的时间和温度的影响而确定。
可基于中断再生事件(500)的发生来确定压差的第三调整量502,该中断再生事件参考图5进行描述。当不完整再生发生或再现时,第三调整量502包括例如压差或替代地流动阻力的参数校正,其是基于不完整再生事件的影响。
第一调整量302、第二调整量402和第三调整量502与关联于颗粒过滤器24且基于流动阻力R确定的初始烟灰负载203组合(步骤204),以确定与颗粒过滤器24上的实际烟灰负载相关联的最终参数205。
评估与颗粒过滤器24上的实际烟灰负载相关联的最终参数205以确定参考图6描述的优选再生模式207(步骤600)。优选再生模式207被传送至发动机控制器15以命令发动机10的操作和/或与车辆操作者通信(步骤208)以传达颗粒过滤器再生的作用过程。
对于参考图1描述的发动机10和颗粒过滤器24的实施例,图3以图形示出了与发动机操作时间303相关的烟灰负载301,从该烟灰负载可确定第一调整量302。该图形示出了颗粒过滤器24的被动再生以及在两个不同的发动机操作条件(包括标称发动机操作条件310下的烟灰负载和主要包括颗粒过滤器24中的高NOx条件和高温(诸如可发生在高速/高负载条件下)并且由线320指示的发动机操作条件下的烟灰负载)的影响。第一调整量302可基于其间的差值来确定。颗粒过滤器24的被动再生是指在废气供给流18中包括高NOx水平和高DPF入口温度的发动机操作条件,在此期间烟灰与废气供给流中的NO2发生反应,导致自燃条件。在这样的条件下,实际的氧化烟灰量小于沉积烟灰量。观察到压降35的高值,这导致增量压力模型202高估沉积在颗粒过滤器24上的烟灰的量。为了纠正该误差,可采用方程式或预定校准表形式的模型来计算实际烟灰水平。该补偿是基于预定映射,其对第一调整量302提供了与NOX质量流量和DPF的温度相关的量值。
图4以图形示出了与时间403相关的颗粒过滤器负载401和发动机冷却剂温度405,并且提供了发动机保温时间和温度对颗粒过滤器24的烟灰负载的影响的指示。在低环境温度(约10℃)下延长冷浸(发动机停机)之后,所估计的烟灰负载可能被低估。在这样的条件下,颗粒过滤器24内部的烟灰可改变其渗透性。可观察到压差的下降,因此流动阻力与冷浸期周期开始之前的流动阻力相比有所下降。这样的结果导致低估了颗粒过滤器24中的实际烟灰水平。当识别到停驻效应时,可确定第二调整量402以填充实际烟灰水平与估计烟灰水平之间的间隙。第二调整量402是对先前的和实际的流动阻力和DPF温度计算的补偿形式,并且被应用于可校准的时间。这可能与过夜停驻或延迟停驻事件有关,因为初始烟灰负载203与压差35相关,所以这些事件导致低估该初始烟灰负载。
图5以图形示出了与压差503相关的颗粒过滤器负载501,并且提供了不完整再生事件的发生的影响的指示。结果包括第一条线510和第二条线520,第一条线510指示与完整再生事件的压差相关的烟灰负载,第二条线520指示与中断再生事件的压差相关的烟灰负载。结果以图形描绘了颗粒过滤器24中的实际烟灰负载的低估。当再生事件中断或持续时间缩短时,可能发生颗粒过滤器24中烟灰的重新分布。可采用一维动力学烟灰模型来补偿与增量压力模型202相关联的估计误差,并且确定负载的第三调整量502。一维动力学烟灰模型通过对热动力学反应建模来评估再生事件期间燃烧的烟灰速率。然后,一维动力学烟灰模型计算在每个再生事件结束时存在于颗粒过滤器24内的残留烟灰,其中这样的信息可用于校正和/或初始化增量压力模型202。
图6以图形示出了颗粒过滤器24上与时间603相关的烟灰负载601,并且指示了多个烟灰负载水平611、613和615以及可基于烟灰负载601选择的再生模式610、612、614和616。当烟灰负载水平小于低烟灰负载水平611时,其指示颗粒过滤器24处于清洁状态,其中需要最低程度地或不需要执行再生事件,如区域610所指示。当机会出现时,诸如在稳态驾驶条件下,控制器15可命令再生事件。当烟灰负载水平升高时,即,大于低烟灰负载水平611但小于烟灰负载容量阈值613时,其指示颗粒过滤器24处于可受益于自动再生事件的烟灰负载水平,如由区域612所指示。发动机控制器15可命令执行自动再生事件以实现颗粒过滤器24中的烟灰的减少。当烟灰负载水平大于烟灰负载容量阈值613时,其指示颗粒过滤器24处于过载烟灰负载水平614。当颗粒过滤器24处于过载烟灰负载水平614时,在发动机操作期间命令执行自动再生可能造成烟灰的放热氧化,这可能导致包括颗粒过滤器24的排气后处理系统20中的过热状况。因而,执行自动再生可能会缩短颗粒过滤器24的使用寿命,并且应当避免。因而,再生事件优选地由维修技术人员在车辆维修环境中执行。当烟灰负载水平大于堵塞烟灰负载水平615时,其指示颗粒过滤器24处于堵塞烟灰负载水平616。当颗粒过滤器24处于堵塞烟灰负载水平616时,执行车载颗粒过滤器再生过程可能通常在排气后处理和车辆中造成不可接受的热状况,并且应当避免。因而,当烟灰负载水平超过堵塞烟灰负载水平615时,用于疏通颗粒过滤器24的合适机制是用新装置更换颗粒过滤器24,如由区域616所指示。
线620指示可基于示例性颗粒过滤器的流动阻力确定的烟灰负载的初始量值,且点622指示该示例性颗粒过滤器的烟灰负载的初始读数。
线630指示当考虑第一调整量302、第二调整量402和第三调整量502时该示例颗粒过滤器的烟灰负载的实际量值,且点632指示该示例颗粒过滤器的烟灰负载的最终读数。因而,示例性颗粒过滤器的烟灰负载的初始读数622指示发动机10可在自动再生模式中被控制以再生颗粒过滤器24,如由区域612指示。
然而,当利用第一调整量302、第二调整量402和第三调整量502调整初始读数622时,与烟灰负载水平相关联的最终读数632指示用于疏通颗粒过滤器24的合适机制是用心装置更换颗粒过滤器24,如由区域616所指示。
再次参考图2,优选再生模式207被传送至发动机控制器15以命令发动机10的操作和/或与车辆操作者通信(步骤208)以传达颗粒过滤器再生的作用过程。这可包括在正在进行的车辆操作期间自动执行再生事件的命令、照亮内置灯具或以其它方式向车辆操作者传送需要车辆维修使得再生事件可由维修技术人员在车辆维修环境中执行的命令,或用新装置更换颗粒过滤器24的命令。
流程图和流程图中的方框图说明了根据本公开的各个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实施方案的架构、功能性和操作。关于这一点,流程图或框图中的每个框均可表示模块、代码段或部分,其包括用于实施指定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应当注意的是,框图和/或流程图说明中的每个框以及框图和/或流程图说明中的框的组合可以由执行指定功能或作用的基于专用硬件的系统或专用硬件与计算机指令的组合来实施。这些计算机程序指令还可被存储在计算机可读介质中,该计算机可读介质可指导计算机或其它可编程数据处理设备以按照特定方式起作用,使得存储在计算机可读介质中的指令产生包括实施流程图和/或框图的框或多个框中指定的功能或作用的指令的制品。
详述和图或图式支持并且描述本教导,但是本教导的范围仅仅是由权利要求限定。虽然已详细地描述了用于实行本教导的某些最佳模式和其它实施例,但是存在用于实践随附权利要求书中限定的本公开的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种用于监测设置在内燃机的排气后处理系统中的颗粒过滤器的方法,所述方法包括:
经由与发动机控制器通信的压差传感器确定所述颗粒过滤器两端的压差;
基于所述压差确定与所述颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的初始参数;
基于被动再生效应确定第一调整量;
基于发动机停机温度效应确定第二调整量;
基于中断再生事件的发生来确定第三调整量;以及
基于所述初始参数以及所述第一、第二和第三调整量来确定与所述颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的最终参数。
2.根据权利要求1所述的方法,进一步包括基于与烟灰负载相关联的所述最终参数经由所述发动机控制器来控制所述颗粒过滤器的再生事件。
3.根据权利要求2所述的方法,其中控制所述再生事件包括:当与烟灰负载相关联的所述最终参数小于烟灰负载容量阈值时,控制所述内燃机执行自动再生。
4.根据权利要求2所述的方法,其中控制所述再生事件包括:当与烟灰负载相关联的所述最终参数大于烟灰负载容量阈值时,控制所述内燃机执行服务再生。
5.根据权利要求2所述的方法,进一步包括:当与烟灰负载相关联的所述最终参数大于过载烟灰负载水平时,请求车辆维修以实现所述颗粒过滤器的更换。
6.根据权利要求1所述的方法,其中基于被动再生效应来确定所述第一调整量包括监测发动机操作以确定所述颗粒过滤器的NOx排放和温度的量值,并且基于此来确定所述被动再生效应。
7.根据权利要求1所述的方法,其中基于发动机停机温度效应来确定所述第二调整量包括监测发动机保温时间和发动机温度,并且基于此来确定所述发动机停机温度效应。
8.根据权利要求1所述的方法,其中基于中断再生事件的发生来确定所述第三调整量包括:监测中断再生事件的发生的操作、确定与关联于中断再生事件的压差相关的烟灰负载水平,并且基于此来确定所述第三调整量。
9.一种车辆系统,包括:
内燃机,其流体地联接至包括颗粒过滤器的排气后处理系统;
压差传感器,其被设置为监测所述颗粒过滤器上游的废气供给流中的点与所述颗粒过滤器下游的所述废气供给流中的点之间的压差;
控制器,其可操作地连接至所述内燃机并且与所述压差传感器通信,所述控制器包括指令集,所述指令集可执行以:
经由所述压差传感器确定所述颗粒过滤器两端的压差;
基于所述压差确定与所述颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的初始参数;
基于被动再生效应确定第一调整量,
基于发动机停机温度效应确定第二调整量;
基于中断再生事件的发生来确定第三调整量,且
基于所述初始参数以及所述第一、第二和第三调整量来确定与所述颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的最终参数。
10.一种用于监测被设置在内燃机的排气后处理系统中的颗粒过滤器的方法,所述方法包括:
经由压差传感器确定所述颗粒过滤器两端的压差;
基于所述压差确定与所述颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的初始参数;
基于所述颗粒过滤器的被动再生确定对所述初始参数的影响;
基于所述发动机停机温度确定对所述初始参数的影响;
基于中断再生事件的发生确定对所述初始参数的影响;
基于所述初始参数以及对与所述颗粒过滤器的所述被动再生相关联的所述初始参数的所述影响、所述发动机停机温度以及中断再生事件的所述发生来确定与所述颗粒过滤器上的烟灰负载相关联的最终参数;以及
基于所述最终调整后烟灰负载经由发动机控制器来控制所述颗粒过滤器的再生事件。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111058927A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 大众汽车有限公司 用于确定炭黑过滤器的加载的方法
CN112943426A (zh) * 2019-11-26 2021-06-11 北京福田康明斯发动机有限公司 一种dpf碳载量的估算方法

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2358314A4 (en) 2008-11-19 2017-11-22 ConvaTec Technologies Inc. Ostomy pouch appliance
DE102017211575B4 (de) * 2017-07-06 2019-07-04 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Differenzdrucksensors eines Partikelfilters
US10550781B2 (en) * 2017-09-12 2020-02-04 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for particulate filter load estimation
CN112761757B (zh) * 2021-01-27 2022-03-15 东风商用车有限公司 一种dpf初始化自学习方法及装置
CN115263503B (zh) * 2022-07-25 2023-06-30 东风柳州汽车有限公司 Gpf碳载量检测方法、装置、设备及存储介质
CN116086809B (zh) * 2023-04-10 2023-07-18 潍柴动力股份有限公司 发动机监测方法和装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103221654A (zh) * 2010-09-22 2013-07-24 雷诺股份公司 用于适应性地估算微粒过滤器的当前炭烟负载的方法
GB2504714A (en) * 2012-08-07 2014-02-12 Gm Global Tech Operations Inc Evaluating a pressure drop across a particulate filter in an exhaust system of an automotive internal combustion engine
CN103573361A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 车辆排气后处理装置中烟黑质量估计期间的累积烟灰修正
US20140157982A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 GM Global Technology Operations LLC Particulate filter regeneration management
CN105089757A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 罗伯特·博世有限公司 用于识别颗粒过滤器的烟尘负载和灰渣负载的方法和装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8214135B2 (en) * 2010-10-01 2012-07-03 Deere & Company Particulate filter ash loading prediction method and vehicle using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103221654A (zh) * 2010-09-22 2013-07-24 雷诺股份公司 用于适应性地估算微粒过滤器的当前炭烟负载的方法
CN103573361A (zh) * 2012-08-01 2014-02-12 通用汽车环球科技运作有限责任公司 车辆排气后处理装置中烟黑质量估计期间的累积烟灰修正
GB2504714A (en) * 2012-08-07 2014-02-12 Gm Global Tech Operations Inc Evaluating a pressure drop across a particulate filter in an exhaust system of an automotive internal combustion engine
US20140157982A1 (en) * 2012-12-12 2014-06-12 GM Global Technology Operations LLC Particulate filter regeneration management
CN105089757A (zh) * 2014-05-22 2015-11-25 罗伯特·博世有限公司 用于识别颗粒过滤器的烟尘负载和灰渣负载的方法和装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111058927A (zh) * 2018-10-17 2020-04-24 大众汽车有限公司 用于确定炭黑过滤器的加载的方法
CN111058927B (zh) * 2018-10-17 2022-01-25 大众汽车有限公司 用于确定炭黑过滤器的加载的方法
US11585258B2 (en) 2018-10-17 2023-02-21 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for determining the loading of a soot filter
CN112943426A (zh) * 2019-11-26 2021-06-11 北京福田康明斯发动机有限公司 一种dpf碳载量的估算方法

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