CN111677575A - 燃烧系统、操作该系统的方法和用于该系统的控制模块 - Google Patents

燃烧系统、操作该系统的方法和用于该系统的控制模块 Download PDF

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Abstract

燃烧系统、操作该系统的方法和用于该系统的控制模块。公开了一种燃烧系统(100)、用于燃烧系统(100)的控制模块(104)以及操作燃烧系统(100)的方法。该方法可以由燃烧系统(100)中的控制模块(104)实现。所述方法包括：预测压力传感器组装件(240)的结冰状态；响应于预测到结冰状态，在不使用利用处于结冰状态下的压力传感器组装件(240)感测到的压力参数的情况下，控制废气排放；预测压力传感器组装件(240)的防结冰状态；以及响应于预测到防结冰状态，使用利用处于防结冰状态下的压力传感器组装件(240)感测到的压力参数，控制废气排放。

Description

燃烧系统、操作该系统的方法和用于该系统的控制模块
本申请是原案申请号为201580079160.2的发明专利申请(国际申请号：PCT/US2015/040170，国际申请日；2015年07月13日，发明名称：燃烧系统、操作该系统的方法和用于该系统的控制模块)的分案申请。
相关申请的交叉引用
该国际专利申请要求2015年5月28日提交的美国临时专利申请No.62/167，779的权益，所述申请的全部内容通过引用并入于本文中。
技术领域
本发明总体上涉及废气后处理系统，并且，更具体地，涉及燃烧发动机和用于检测和响应废气后处理传感器失灵的方法。
背景技术
来自内部燃烧发动机的废气排放导致了环境污染。具体来说，氧化氮和二氧化氮(统称为NOx)排放导致了烟雾和酸雨。NOx是化石燃料燃烧的副产品，并且柴油发动机产生NOx。废气控制系统包括被配置成将NOx分解成环境友好或更友好的成分(如氮和二氧化碳)的特征。法规限制了燃烧系统可产生的NOx排放量。废气控制系统将排放量维持在规定水平以下。当废气控制系统失灵时，中断燃烧系统的操作，以进行维护或修理。这种中断可能非常昂贵。例如，运输货物的卡车可能必须拖到几百英里远的维护设施进行修理。
废气后处理系统包括过滤装置以及感测压力参数以确定过滤装置的烟灰负载和过滤效率的压力传感器组装件。在寒冷条件期间，水蒸汽可在压力传感器组装件的压力感测管中冷凝并冻结，从而导致压力传感器组装件产生不代表过滤装置的状况的压力信号，并导致产生故障信号。当产生故障信号时，即使压力传感器组装件不一定损坏，燃烧系统的操作也可能被中断。
需要一种改进的控制系统，即，当结冰状态妨碍被配置成监测废气后处理系统的传感器的操作时，也能够继续操作燃烧系统的控制系统。
发明内容
本文所公开发明的实施方式提供了一种燃烧系统、用于操作燃烧系统的方法、以及被构造成实现所述用于操作该燃烧系统的方法的控制模块。
在一个实施方式中，用于操作燃烧系统的所述方法包括：使用利用压力传感器组装件感测到的过滤装置的压力参数来控制废气排放；预测所述压力传感器组装件的结冰状态；响应于预测到所述结冰状态，在不使用利用处于所述结冰状态的所述压力传感器组装件感测的所述压力参数的情况下，控制所述废气排放；预测所述压力传感器组装件的防结冰状态；以及响应于预测到所述防结冰状态，使用利用处于所述防结冰状态的所述压力传感器组装件感测的所述压力参数，控制所述废气排放。
在一个实施方式中，所述燃烧系统包括：燃烧发动机，该燃烧发动机生成废气；废气子系统，该废气子系统被构造成接收来自燃烧发动机的废气；过滤装置，该过滤装置被构造成从所述废气去除颗粒物；以及压力传感器组装件，该压力传感器组装件被构造成感测所述过滤装置的压力参数。所述燃烧系统还包括：控制模块，该控制模块包括控制逻辑，该控制逻辑被构造成：预测所述压力传感器组装件的结冰状态；响应于预测到所述结冰状态，在不使用利用处于所述结冰状态的所述压力传感器组装件感测的所述压力的情况下，控制所述废气排放；预测所述压力传感器组装件的防结冰状态；以及响应于预测到所述防结冰状态，使用利用处于所述防结冰状态的所述压力传感器组装件感测的所述压力参数，控制所述废气排放。
在一个实施方式中，一种用于燃烧系统的控制模块，该燃烧系统包括燃烧发动机和被配置成控制废气排放的废气子系统，所述控制模块包括控制逻辑，该控制逻辑被构造成：预测所述压力传感器组装件的结冰状态；响应于预测到所述结冰状态，在不使用利用处于所述结冰状态的所述压力传感器组装件感测的所述压力的情况下，控制所述废气排放；预测所述压力传感器组装件的防结冰状态；以及响应于预测到所述防结冰状态，使用利用处于所述防结冰状态的所述压力传感器组装件感测的所述压力参数，控制所述废气排放。
虽然公开了多个实施方式，但本领域技术人员根据下面的详细描述，将明白本发明的其它实施方式，其示出并且描述了本发明的例示性实施方式。因此，附图和详细描述要在性质上视为例示性的而非限制性的。
附图说明
通过参照下面结合附图对所公开实施方式的描述，上述和其它公开的特征、获得它们的方式及其优点将变得更清楚并且将更好理解，其中：
图1是燃烧系统的示例性实施方式的示意性框图；
图2是用于控制废气子系统以控制燃烧系统的废气排放的控制方法的实施方式的流程图；
图3是发动机控制模块的实施方式的框图；以及
图4是废气排放控制方法的另一实施方式的流程图。
虽然本发明服从各种变型和另选形式，但具体实施方式已经在附图中通过示例进行了示出，并且下面进行详细描述。然而，目的不是将本发明限制于所述特定实施方式。与此相反，本发明旨在覆盖落入如所附权利要求书所限定的本发明的范围内的所有变型例、等同物以及另选例。
具体实施方式
本文提供了一种被构造成实现废气后处理控制方法的燃烧系统。该废气后处理控制方法基于压力传感器组装件如预期运行或不正常运行的可能性，在传感器控制模式与无传感器控制模式之间交替。当预期或确定不正常运行时，无传感器控制模式使燃烧系统能够继续运转，从而避免不必要的发动机停机和维护。一旦清除了对不正常运行的预期或确定，作为优选操作模式的、操作的传感器控制模式就控制废气子系统的操作。不正常运行诊断例如可能因压力传感器组装件的感测管的结冰状态造成。
根据公开的实施方式，例如可以基于环境空气温度、发动机关机时间以及延长的空转或动力输出操作来预测压力传感器组装件的不正常运行。当预测到因结冰状态而导致的不正常运行时，暂停生成故障信号，并且废气子系统继续操作而不使用来自压力传感器组装件的压力信号。当确定或预测到防结冰状态时，废气子系统返回至使用压力信号的传感器控制模式。可以基于燃烧发动机产生足够的热以对感测管防结冰、确定结冰状态不再存在或者被配置成限制故障信号延长禁用的计时器超时来确定防结冰状态。
下面，参照附图对上述特征和优点进行描述。图1是燃烧系统100的示例性实施方式的示意性框图，燃烧系统100包括燃烧发动机102、发动机控制模块(ECM)104以及废气子系统200，废气子系统200被构造成接收由燃烧发动机102作为燃烧后产物产生的废气202。在本实施方式中，废气后处理子系统200包括柴油氧化催化剂(DOC)204、例示为位于DOC204下游的柴油机颗粒过滤器(DPF)206的过滤装置、以及位于DPF 206下游并被构造成去除废气中的NOx排放的选择性催化还原(SCR)装置208。DOC 204和DPF 206可以是本领域公知的任何常规氧化催化剂和过滤装置。子系统200还包括本领域公知的吸收剂或催化剂和活性催化组件。配量(dosing)处理供应部(DTS)220通过管道212到配量阀214提供诸如氨或尿素的还原剂。响应于来自ECM 104的配量控制信号216，配量阀214将还原剂添加到SCR装置208以促进催化转化。还原剂被吸收到SCR催化剂上，在那里，还原剂被用于将废气流中的NOx排放转换成氮气和水，并且在尿素的情况下，还转换成二氧化碳。氮和二氧化碳气体通过废气管道210排出至环境。压力参数表示烟灰和灰烬负载，而且还表示来自SCR装置208的背压，其表示晶体沉积物积聚，这导致ECM 104增加还原剂的剂量。因此，压力传感器组装件204的不正常运行可能导致不正确且低效的配量范围和排放控制。
废气子系统200还包括压力传感器组装件240，压力传感器组装件240连接至DPF206并且被构造成生成表示DPF 206的压力参数的压力信号248。压力传感器组装件240包括管子244、246以及连接至其的压力传感器242。压力传感器242可以经由管子244、246感测DPF 206中的压力参数。示例性压力参数包括管子244、246之间的差压和管子244、246之一处的压力，例如，DPF 206的出口压力。压力参数由ECM 104监测，以确定DPF 206何时需要再生以将性能维持在规定参数内，而不会引起造成浪费的过早或多余再生。从而，应当明白，压力传感器组装件240的不正常运行可劣化燃烧系统100的性能。ECM 104可确定因多个原因导致的不正常运行。不正常运行的一个原因是结冰状态。例如，当废气中的水蒸汽在管子244、246之一中冻结时，可能导致结冰状态，从而导致压力传感器242生成与DPF 206的当前状态不对应的信号。不正常运行的另一原因是压力传感器组装件的损坏或不正确组装，例如，压力导管被反向组装。
废气子系统200还包括附加的传感器和接口电路，附加的传感器和接口电路可工作为确定由燃烧发动机102提供给废气子系统200的热量和废气202的状态。如图1所示，废气子系统200包括DPF温度传感器232以及SCR温度传感器252和254。DPF温度传感器232以及SCR温度传感器252和254联接至接口模块(IM)230、250，接口模块230、250将传感器232、252及254感测到的信号转换成ECM 104可方便接收的格式。示例性传感器232、252及254是输出低电压信号的热电偶。在传送至ECM 104之前，低电压信号被接口模块230、250放大和调节。附加传感器(未示出)包括：质量流量传感器、NOx传感器以及本领域公知的用于废气后处理系统的其它传感器。
质量流也可以经由基于空气密度和燃料流率的公知速度密度计算来确定。
ECM 104包括包含废气后处理控制模型114的控制逻辑112以及被配置成存储燃烧系统100的控制参数122和感测参数124的存储器120。示例性参数包括：燃烧发动机102在防结冰状态时间期间提供的实际和预定热量、燃烧发动机102在结冰状态时间期间未提供的实际和预定热量、温度和低温阈值、废气流和废气流低阈值、废气温度和废气温度低阈值、燃烧发动机低负载时间和发动机低负载时间阈值、压力参数的预测值和实际值、压力参数的预测值与实际值之间的误差阈值、防结冰状态时限、常温阈值、预定预热时间、差压响应率以及出口压力响应率，和本领域公知的其它发动机控制参数。
如下进一步描述的，ECM 104可以包括控制子系统的一部分并且可以包括多个模块。在本实施方式的一个变型例中，ECM 104包括处理单元118，并且控制逻辑112包括可由处理单元118执行以实现本文所述控制方法的实施方式的固件。固件可以包括废气后处理控制模型114。当信号248可能对应于DPF 206的当前状态时，ECM 104使用来自压力传感器组装件240的信号248来控制废气后处理子系统200，而当信号248不太可能对应于DPF 206的当前状态时，不利用该信号248来控制废气后处理子系统200。按这种方式，即使DPF 206的当前状态可能表示失灵，燃烧系统100的操作也继续。下面，参照图2，对控制方法的实施方式进行描述。
图2是用于控制被配置成控制燃烧系统的废气排放的废气子系统的控制方法的实施方式的流程图，用数字280指示；该方法包括：在282，使用利用处于防结冰状态下的压力传感器组装件感测到的过滤装置的压力参数来控制废气排放。压力参数可以在防结冰状态期间和在压力传感器组装件处于结冰状态下的同时加以连续监测。防结冰状态是正常状态，而结冰状态是在寒冷条件下经历的。例如，可以利用环境温度传感器或发动机温度传感器来确定寒冷条件。
该方法在284继续，其中，预测压力传感器组装件的结冰状态。结冰状态可以按下面详细描述的几种方式来预测。一般来说，如果环境和操作状态可能允许在压力传感器组装件中形成冰，则可以预测结冰状态。环境和操作状态可能包括不存在由系统产生的足够热量以及较低的环境温度。如果压力传感器组装件失灵，则也可以确定结冰状态。在一个变型例中，响应于预测到结冰状态，该方法包括：在不使用在处于结冰状态下的同时感测到的过滤装置的任何压力参数的情况下，控制废气排放。过滤装置的压力参数可以在过滤装置内或其上游或下游(例如在供给或排出废气管中)被感测到，或被感测为上游装置的出口压力或下游装置的进口压力。用于控制排放的公知技术取决于对DPF 206中的烟灰负载的估计。该估计可以单独基于所感测的压力参数，或者结合在没有所感测的压力参数的情况下确定的烟灰负载估计，例如，质量平衡烟灰负载率。例如，在组合的烟灰负载估计中，对所感测的压力和质量平衡烟灰负载率进行加权以确定烟灰负载估计，并且感测值在其受信任时被赋予较高权重，而在其不受信任时不赋予权重。通过不赋予感测值权重，可以在不使用所感测的压力参数的情况下预测组合的烟灰负载估计。
该方法在290继续，其中，响应于预测到结冰状态，在不使用利用处于结冰状态下的压力传感器组装件感测的压力参数的情况下控制废气排放。例如，可以感测和存储压力参数以确定趋势和统计变化，并且这些存储值可以被用于对燃烧系统的操作进行建模并控制废气排放。然而，在结冰状态下感测到的压力参数不可信，因此不被用于控制结冰状态下的废气排放。
该方法在292继续，其中，预测压力传感器组装件的防结冰状态。该防结冰状态可以按下面详细描述的几种方式来预测。一般来说，如果条件可能导致压力传感器组装件中的冰融化或者失灵指示不复存在，则可以预测防结冰状态。防结冰状态可能包括：系统中的热累积、升高的环境温度以及压力传感器组装件不再失灵的确定，及其组合。
响应于预测到防结冰状态，该方法返回至282并继续，其中，使用利用处于防结冰状态下的压力传感器组装件感测到的压力参数控制废气排放。在一个变型例中，响应于启动燃烧系统来执行结冰状态预测，并且一旦确认了防结冰状态，该方法不返回至预测是否存在结冰状态。
在一些实施方式中，该压力参数包括利用进口管和出口管获取的差压，并且利用压力传感器组装件的出口管获取出口压力。
在一些实施方式中，该方法包括：生成与利用压力传感器组装件感测到的压力参数相对应的压力信号，并且在不使用利用处于结冰状态下的压力传感器组装件感测到的参数的情况下控制废气排放(例如，无传感器控制模式，包括不考虑压力信号)。
在一些实施方式中，该方法包括：响应于预测到结冰状态，禁用压力传感器组装件诊断；以及响应于预测到防结冰状态，启用压力传感器组装件诊断。如果出现失灵，则压力传感器组装件诊断评估压力参数并生成故障信号。例如，当压力参数在准许范围之外或者具有在准许范围之外的响应率时，可检测到失灵。失灵可能是由于压力传感器组装件结冰或者由于损坏而导致。如果压力传感器组装件诊断未被禁用，则诊断面板可指示失灵，并使操作员关闭燃烧系统并启动维护和修理。燃烧系统可以是车辆的一部分，车辆可能必须重新规划路线以执行维护或者在维护修理的同时停止，从而潜在地对车辆操作者造成经济损害。另选地，诊断可能表明必需再生而实际上不需要。通过禁用压力传感器组装件诊断，燃烧系统的操作和车辆可以不间断地继续。为了防止在压力传感器组装件诊断被禁用达过度时间量(这可能由监管机构确定)的情况下进行操作，可以提供计时器以返回至传感器控制模式，而不管是否确定了防结冰状态。
在一些实施方式中，通过确定在结冰状态时间期间燃烧发动机未向废气子系统提供预定热量来预测结冰状态。提供给废气子系统的热量可以基于废气质量流和温度来确定，并且还可以基于诸如操作时间、空气密度、燃料流、转矩以及温度的燃烧发动机参数来预测。在低负载/转矩下，诸如在空转或动力输出期间，燃烧发动机不生成与其全载时一样多的热量。因此，在低转矩下需要更多的操作时间以在较短时间量期间生成在高转矩下生成的相同热量。结冰状态时间是预定的时间量。如果在结冰状态时间期间提供预定热量，则预期在压力传感器组装件中形成的任何冰将会融化。结冰状态时间和预定热量可以是变化的以解决操作状态的变化。例如，在车辆中，行驶速度和环境温度可能影响压力传感器组装件的温度，因此，相对于低速度/接近正常环境温度，可能需要更多的热以在高速/低环境温度下使冰融化。结冰状态时间和预定热量也可以取决于压力传感器组装件的位置和暴露于的环境。这些值可以针对特定燃烧系统经验性地确定或以数学方式建模，并且存储在描述不同操作状态的表中。在一个变型例中，可以实施热(BTU)计数器以跟踪向废气子系统200添加的热。BTU计数器可以沿两个方向进行测量-热被添加时和热被排斥至环境时。如果未达到预定计数值，则没有提供足够的热。
在一些实施方式中，通过以下步骤来预测结冰状态，即，确定温度低于低温阈值，并且确定以下中的至少一项：废气流低于废气流阈值；废气温度低于废气温度阈值；以及燃烧发动机低负载时间超出发动机低负载时间阈值。温度可以是环境空气温度或表示压力传感器组装件或燃烧发动机的状态的另一温度。低温阈值是被选择以表示温度足够冷以在压力传感器组装件中产生冰的值。低温阈值对应于温度。因此，环境空气温度可以具有与例如燃烧发动机缸体(block)温度不同的低温阈值。燃烧发动机低负载时间可以是燃烧发动机已在低负载下运转的时间或已被关闭的时间。发动机低负载时间阈值是在给定了燃烧发动机在低负载下产生的热量的情况下估计的特定燃烧系统足以形成冰的时间量。
在一些实施方式中，防结冰状态通过以下步骤来预测：确定压力参数的预测值；利用压力传感器组装件更新压力参数的实际值；以及确定预测值在误差阈值内匹配实际值。因为预测值和实际值在可接受误差内匹配，所以可以得出压力传感器组装件正常工作并且因此不会结冰的结论。
压力参数可以包括以下各项中的至少一个：差压、出口压力、差压响应率以及出口压力响应率。差压是利用进口管和出口管获取的，并且出口压力是利用压力传感器组装件的出口管获取的。响应率是通过与给定操作状态下的历史性能值进行比较来确定的。换句话说，例如，在给定的变化温度和负载下，压力传感器组装件的响应率被特征化，并且将特征值与感测值进行比较以确定它们是否在可接受误差阈值内。在一些实施方式中，确定预测值在误差阈值内匹配实际值包括：将差压、出口压力、差压响应率以及出口压力响应率中的至少一个与对应预测值和误差阈值进行比较。
在一些实施方式中，响应于预测到结冰状态，该方法包括：如果温度等于或高于防结冰温度阈值，则启用防结冰状态计时器；以及而如果温度低于防结冰温度阈值，则禁用防结冰状态计时器，并且预测防结冰状态包括：确定防结冰状态计时器在给定量的时间内超出防结冰状态时间限制。因此，在给定量的时间期间，温度必须等于或超出防结冰温度达超过防结冰状态时间限制的合计时间。例如，在两小时时段(给定量的时间)期间，如果温度超出防结冰温度达总共至少一小时(时间限制)，则可以确定防结冰。在一些实施方式中，预测防结冰状态包括：确定在预定升温时间期间，温度等于或大于常温阈值。例如，在整个一小时(升温时间)期间，如果温度等于或大于华氏50度(常温阈值)，则可以确定防结冰。
在一些实施方式中，预测防结冰状态包括：确定在防结冰状态时间期间，燃烧发动机向废气子系统提供了预定热量。可以将预定热量确定为在正常操作状态期间足以融化压力传感器组装件管中的冰的热量，或者可以是基于操作状态的时间量，并因此具有针对多个操作状态预定的多个值。在一个变型例中，该热量基于废气的质量流量和温度。在一些实施方式中，BTU计数器跟踪添加至废气子系统并被排出至环境的热量。如果达到预定计数值，则提供了足够的热来建立防结冰状态。
ECM 104从与发动机和废气子系统(200)状态相关的各种传感器、检测器以及组件接收数据，并且基于该信息以及可能的其它信息(例如，存储在与ECM 104成一体或与ECM104分离的数据库或存储器中)生成控制信号。ECM 104可以包括处理器和能够由ECM 104执行的软件模块或例程。在另选实施方式中，ECM 104可以包括用于执行处理的一些或全部的电子电路，包括模拟和/或数字电路。这些模块可以包括电子电路和基于组件的微处理器的组合。例如，ECM 104可以接收表示发动机性能和废气成分的数据，包括但不限于发动机传感器数据，诸如发动机位置传感器数据、速度传感器数据、废气质量流传感器数据、燃料消耗率数据、压力传感器数据、来自遍布发动机和废气子系统的位置的温度传感器数据、NOx传感器数据及其它数据。ECM 104然后可生成控制信号或输出来控制燃烧发动机和废气子系统中的各种组件。
在某些实施方式中，燃烧系统100包括被构造成执行某些操作的控制系统。在某些实施方式中，控制器形成处理子系统的一部分，包括具有存储器、处理及通信硬件的一个或更多个计算装置。如本文所使用的，ECM 104是控制器，并且这里和以下段落中描述的控制器功能和属性归属于ECM 104。控制器可以是单个装置或分布式装置，并且控制器的功能可以通过硬件执行和/或作为非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令。
在某些实施方式中，该控制器包括被构造成在功能上执行该控制器的操作的一个或更多个模块。这里包括模块的描述强调了控制器某些方面的结构独立性，并且例示了控制器的一组操作和责任。执行相似总体操作的其它分组被理解为处于本申请的范围内。模块可以按硬件实现和/或实现为非暂时性计算机可读存储介质上的计算机指令，并且模块可以跨各种硬件或基于计算机的组件分布。不同组件的各种功能可以以任何方式组合或分离为硬件和/或软件模块，并且可以单独使用或组合使用。包括但不限于键盘、显示器、点击设备等的输入/输出或I/O装置或用户接口可以直接或通过中间I/O控制器联接至系统。因此，本公开的各个方面可以以许多不同的形式来具体实施，并且所有这种形式都被设想处于本公开的范围内。
示例和非限制性模块实现部件包括：提供本文确定的任何值的传感器、提供作为本文确定的值的前体的任何值的传感器、数据链路和/或网络硬件(包括通信芯片、振荡晶体、通信链路、线缆、双绞线、同轴线、屏蔽线、发送器、接收器，和/或收发器)、逻辑电路、硬布线逻辑电路、处于根据模块规范配置的特定非瞬态状态下的可重构逻辑电路、任何致动器(至少包括电动、液压或气动制致动器)、螺线管、运算放大器、模拟控制部件(弹簧、滤波器、积分器、加法器、减法器、增益部件)，和/或数字控制部件。
受益于本文公开的本领域技术人员应当认识到，在本公开的某些实施方式中，控制器可以被构造成执行改善各种技术的操作并且提供各种技术领域方面的改进。在无限制的情况下，示例和非限制性技术改进包括内部燃烧发动机的燃烧性能方面的改进、排放性能方面的改进、后处理系统再生、发动机转矩生成和转矩控制、发动机燃料经济性能、内部燃烧发动机的废气子系统组件的改进耐用性，以及发动机噪音和振动控制。在无限制的情况下，改进的示例和非限制性技术领域包括内部燃烧发动机、因此的燃料系统、因此的后处理系统、因此的空气处理装置，以及因此的进气和排气装置的技术领域。
本文描述的某些操作包括用于解释和/或确定一个或更多个参数的操作。本文中利用的解释或确定包括按照本领域已知的任何方法接收值，至少包括从数据链路或网络通信接收值、接收表示该值的电子信号(例如、电压、频率、电流或PWM信号)、接收表示该值的计算机生成参数、从非暂时性计算机可读存储介质上的存储器位置读取该值、通过本领域已知的任何方式接收该值作为运行时参数，和/或通过接收可以据以计算解释参数的值，和/或通过引用被解释为参数值的默认值。
按动作顺序描述的本公开的许多方面可以通过计算机系统的部件或能够执行编程指令的其它硬件来执行，例如，通用计算机、专用计算机、工作站或其它可编程数据处理装置。应当认识到，在每一个实施方式中，所述各种动作可以通过专门电路(例如，互连以执行专门功能的离散逻辑门)、通过经由一个或更多个处理器(例如，一个或更多个微处理器、中央处理单元(CPU)，和/或专用集成电路))执行的诸如逻辑块、程序模块等的程序指令(软件)，或者通过两者的组合来执行。例如，实施方式可以按硬件、软件、固件、中间件、微代码或其任何组合来实现。所述指令可以是执行必要任务的程序代码或代码段，并且可以存储在诸如存储介质或其它存储部的非暂时性机器可读介质中。代码段可以表示过程、功能、子程序、程序、例程、子例程、模块、软件包、类、或指令的任何组合、数据结构，或程序语句。代码段可以通过传递和/或接收信息、数据、自变量、参数或存储器内容而联接至另一代码段或硬件电路。
非暂时性机器可读介质另外可以被认为在计算机可读载体的任何有形形式内具体实施，诸如固态存储器、磁盘以及光盘，其中包含适当的计算机指令集(如程序模块)和数据结构，这些计算机指令和数据结构将使处理器执行本文所述的技术。计算机可读介质可以包括如下：具有一条或更多条导线的电气连接部、磁盘存储部、磁带盒、磁带或其它磁存储装置、便携式计算机盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(例如，EPROM、EEPROM或闪速存储器)，或者能够存储信息的任何其它有形介质。
图3是ECM 104的实施方式的框图，ECM 104包括结冰状态确定模块302、防结冰状态确定模块304以及排放控制模块306。结冰状态确定模块被构造成评估感测到的和控制参数122、124，其如上所述，用于确定压力传感器组装件是否处于结冰状态。感测到的参数124从传感器信号248、320获取。传感器信号320可以包括来自燃烧系统100的质量流、温度、RPM、转矩以及其它传感器的信号。由此，结冰状态确定模块302确定建立了结冰状态，其用信号通知排放控制模块306接合无传感器控制模块，无传感器控制模块使排放控制模块306使用如上所述的废气后处理控制模型114来生成废气子系统控制信号310(包括配量控制信号216)。防结冰状态确定模块302被构造成评估感测到的和控制参数122、124，其如上所述，用于确定压力传感器组装件是否处于防结冰状态。由此，防结冰状态确定模块304确定建立了防结冰状态，其用信号通知排放控制模块306接合传感器控制模块，传感器控制模块使排放控制模块306使用如上所述的废气后处理控制模型114来生成废气子系统控制信号310(包括配量控制信号216)。排放控制模块306可以使用由压力传感器组装件240感测到的压力参数(例如，差压和输出压力)，在传感器控制模式下按任何已知方式生成废气子系统控制信号310，并且可以使用预测的压力参数代替感测的压力参数，按相同方式来生成废气子系统控制信号310，或者如上所述在使用加权模型时通过不向感测的压力参数赋予权重来生成废气子系统控制信号310。ECM 104的实施方式可以并入如上所述的燃烧系统100或其子系统中，并且可以被用于参照图2描述的实现。
图4是废气排放控制方法的另一实施方式的流程图，用数字400表示。可选地，该方法在401开始，确定在最后一个关键循环结束时是否设置了结冰状态标志。如果是，则该方法继续至420。如果否，则该方法在402继续，确定环境空气温度是否低于低温阈值(TEMPCOLD)。如果是，则该方法在410继续，确定燃烧发动机低负载时间是否超出发动机低负载时间阈值(TIMELONG)，并且在412确定废气流是否小于废气流低阈值(EFLOWLOW)，和/或废气温度是否低于废气温度低阈值(ETEMPLOW)。如果这些状态中的任一者是真的，则该方法在420继续，设置结冰状态标志，暂停压力传感器组装件诊断(OBD DIAGNOSIS)，并且暂停使用压力参数烟灰负载估计(DPSLE)。当压力参数烟灰负载估计被暂停时，代替地使用不依赖于所感测的压力参数的烟灰负载估计。如果温度太低，则ECU 104可以增加燃烧发动机102的负载，以生成热并预热废气子系统200和压力传感器组装件240。用于增加废气温度的技术是公知的，并且包括增加背压和在空转时使发动机加速。步骤401-412确定是否建立了结冰状态，并且步骤420是结冰状态的建立的所得功能。步骤402-420可以由结冰状态确定模块302执行。虽然示出了两条结冰状态预测路径(410、412)，但可以实现更多或更少的结冰状态预测路径。
步骤422-440响应于确定结冰状态被建立而被执行，并且可以由防结冰状态确定模块304执行。在422，该方法继续，其中，如果在结冰状态时间期间，燃烧发动机未向废气子系统提供预定量的热(HEATMIN)，则预测防结冰状态。如果防结冰状态计时器在给定量的时间内超出防结冰状态时间限制(TIMELIMIT)，则也预测防结冰状态。在424，如果在整个预定的升温时间(TIMEWARMING)期间，温度等于或大于常温阈值(TEMPNORMAL)，则也预测防结冰状态。常温阈值可以等于或大于寒冷温度阈值。在426，如果感测到的压力与预测的压力相关，则也预测防结冰状态。本文所使用的“相关”包括统计上相关，例如，大于0.75的R2值，而且还包括误差阈值内预测的压力值与实际压力值的匹配，例如，当这这两个值在一时段内相差小于误差阈值时，或者当这两个值在一时段内的平均值相差小于误差阈值时，或通过等效计算来确定这两个值是否在统计学上相关。在428，如果防结冰状态计时器在给定量的时间内超出防结冰状态时间限制(TIMELIMIT)，则也预测防结冰状态。这防止在无传感器控制模式下操作太长时间。如果建立了防结冰状态，则该方法在440继续，去除结冰状态标志；启用压力传感器组装件诊断(OBD DIAGNOSIS)，并且启用使用压力参数来计算烟灰负载估计(DPSLE)。结冰状态标志可以是向排放控制模块306表示是在无传感器控制模式(在设置时)还是在传感器控制模式(在去除时)中工作。排放控制模块306然后按无传感器控制模式或传感器控制模式来控制排放。虽然示出了四条防结冰状态预测路径(422、424、426、428)，但可以实现更多或更少的防结冰状态预测路径。
在不脱离本发明的原理的情况下，可以对所讨论示例性实施方式进行许多修改和增加。例如，虽然上述实施方式涉及特定特征，但本发明的范围还包括具有不同特征组合的实施方式和不包括全部上述特征的实施方式。

Claims (37)

1.一种用于操作燃烧系统(100)的方法，该方法包括：
使用利用压力传感器组装件(240)感测到的过滤装置(206)的压力参数来控制废气排放；
预测所述压力传感器组装件(240)的结冰状态，其中，预测所述结冰状态包括：确定燃烧发动机(102)在结冰状态时间期间未将预定量的热提供给废气子系统(200)；
响应于预测到所述结冰状态，在不使用利用处于所述结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力参数的情况下，控制所述废气排放；
预测所述压力传感器组装件(240)的防结冰状态；以及
响应于预测到所述防结冰状态，使用利用处于所述防结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力参数，控制所述废气排放。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力参数包括利用进口管(244)和出口管(246)获取的差压，并且利用所述压力传感器组装件(240)的所述出口管(246)获取出口压力。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：响应于预测到所述结冰状态，在不使用在所述结冰状态下时感测到的所述过滤装置(206)的任何压力参数的情况下，控制所述废气排放。
4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
利用所述废气子系统(200)接收来自所述燃烧系统(100)的燃烧发动机(102)的废气(202)；
处理所述废气(202)；
利用所述过滤装置(206)过滤经处理的废气，以去除颗粒物；以及
生成与利用所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力参数相对应的压力信号(248)，
其中，在不使用利用处于所述结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的所述参数的情况下控制所述废气排放包括：不考虑所述压力信号(248)。
5.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
响应于预测到所述结冰状态，禁用压力传感器组装件诊断；以及
响应于预测到所述防结冰状态，启用所述压力传感器组装件诊断。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述结冰状态包括：确定温度低于低温阈值，并且确定以下中的至少一项：
废气流低于废气流低阈值，
废气温度低于废气温度低阈值，以及
燃烧发动机低负载时间超出发动机低负载时间阈值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述防结冰状态包括：
确定所述压力参数的预测值；
利用所述压力传感器组装件(240)更新所述压力参数的实际值；以及
确定所述预测值在误差阈值内匹配所述实际值。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述压力参数包括差压、出口压力、差压响应速率以及出口压力响应速率中的至少一项，并且其中，确定所述预测值在所述误差阈值内匹配所述实际值包括：将所述差压、所述出口压力、所述差压响应速率以及所述出口压力响应速率中的至少一项与对应的预测值和误差阈值进行比较。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述压力参数包括差压、出口压力、差压响应速率以及出口压力响应速率中的至少一项，并且其中，利用进口管(244)和出口管(246)获取所述差压，并且利用所述压力传感器组装件(240)的所述出口管(246)获取所述出口压力。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于预测到所述结冰状态：
如果温度等于或高于防结冰温度阈值，则启用防结冰状态计时器；以及
如果所述温度低于所述防结冰温度阈值，则禁用所述防结冰状态计时器，
其中，预测所述防结冰状态包括：确定所述防结冰状态计时器在一给定量的时间内超出防结冰状态时间限制。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述防结冰状态包括：确定所述燃烧发动机(102)将预定量的热提供给所述废气子系统(200)。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，确定所述燃烧发动机(102)提供预定量的热基于所述废气(202)的质量流和温度。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，预测所述防结冰状态包括：确定在整个预定升温时间期间，温度等于或大于常温阈值。
14.一种燃烧系统(100)，该燃烧系统包括：
燃烧发动机(102)，该燃烧发动机生成废气(202)；
废气子系统(200)，该废气子系统被构造成接收来自所述燃烧发动机(102)的所述废气(202)；
过滤装置(206)，该过滤装置被构造成从所述废气(202)去除颗粒物；
压力传感器组装件(240)，该压力传感器组装件被构造成感测所述过滤装置(206)的压力参数；
控制模块(104)，该控制模块包括控制逻辑(112)，该控制逻辑被构造成：
预测所述压力传感器组装件(240)的结冰状态，其中，为了预测所述结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定所述燃烧发动机(102)在结冰状态时间期间未将预定量的热提供给所述废气子系统(200)，
响应于预测到所述结冰状态，在不使用利用处于所述结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力的情况下，控制废气排放，
预测所述压力传感器组装件(240)的防结冰状态，以及
响应于预测到所述防结冰状态，使用利用处于所述防结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力参数，控制所述废气排放。
15.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，在不使用利用所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力的情况下控制所述废气排放包括：在不使用在所述结冰状态下时感测到的所述过滤装置(206)的任何压力参数的情况下，控制所述废气排放。
16.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，所述压力传感器组装件(240)输出表示所述压力参数的压力信号(248)，其中，所述控制逻辑(112)包括废气后处理控制模型(114)，该废气后处理控制模型被配置成：在不使用所述压力信号的情况下预测所述压力参数的值；确定所述压力参数的实际值；基于所述压力参数的所述实际值和预测值，通过给予所述实际值比所述预测值大的权重，来确定过滤装置负载；以及基于所述过滤装置负载来控制所述废气排放。
17.根据权利要求16所述的燃烧系统，其中，所述压力参数包括差压。
18.根据权利要求16所述的燃烧系统，其中，为了在不使用所述压力信号(248)的情况下控制所述废气排放，所述废气后处理控制模型(114)不给予所述实际值权重。
19.根据权利要求14所述的燃烧系统，所述控制逻辑(112)还被构造成：
响应于预测到所述结冰状态，禁用压力传感器组装件诊断；以及
响应于预测到所述防结冰状态，启用所述压力传感器组装件诊断。
20.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，为了预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定所述燃烧发动机(102)将预定量的热提供给所述废气子系统(200)。
21.根据权利要求20所述的燃烧系统，其中，所述控制逻辑(112)被构造成基于所述废气(202)的质量流和温度来确定所述燃烧发动机(102)提供了预定量的热。
22.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，为了预测所述结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定温度低于低温阈值，并且确定以下中的至少一项：
废气流低于废气流低阈值，
废气温度低于废气温度低阈值，以及
燃烧发动机低负载时间超出发动机低负载时间阈值。
23.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，为了预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成：
确定所述压力参数的预测值；
利用处于所述防结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)更新所述压力参数的实际值；以及
确定所述预测值在误差阈值内匹配所述实际值。
24.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，响应于预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成：
如果温度等于或高于防结冰温度阈值，则启用防结冰状态计时器；以及
如果所述温度低于所述防结冰温度阈值，则禁用所述防结冰状态计时器，
其中，预测所述防结冰状态包括：确定所述防结冰状态计时器在一给定量的时间内超出防结冰状态时间限制。
25.根据权利要求14所述的燃烧系统，其中，为了预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定在整个预定升温时间期间，温度等于或大于常温阈值。
26.一种用于燃烧系统(100)的控制模块(104)，该燃烧系统包括燃烧发动机(102)以及被配置成控制废气排放的废气子系统(200)，所述控制模块包括控制逻辑(112)，该控制逻辑被构造成：
预测压力传感器组装件(240)的结冰状态，其中，为了预测所述结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定所述燃烧发动机(102)在结冰状态时间期间未将预定量的热提供给所述废气子系统(200)，
响应于预测到所述结冰状态，在不使用利用处于所述结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的过滤装置(206)的压力参数的情况下，控制废气排放，
预测所述压力传感器组装件(240)的防结冰状态，以及
响应于预测到所述防结冰状态，使用利用处于所述防结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力参数，控制所述废气排放。
27.根据权利要求26所述的控制模块，其中，在不使用利用所述压力传感器组装件(240)感测到的所述压力的情况下控制所述废气排放包括：在不使用在处于所述结冰状态下时感测到的所述过滤装置(206)的任何压力参数的情况下，控制所述废气排放。
28.根据权利要求26所述的控制模块，其中，所述压力传感器组装件(240)输出表示所述压力参数的压力信号(248)，其中，所述控制逻辑(112)包括废气后处理控制模型(114)，该废气后处理控制模型被配置成：在不使用所述压力信号的情况下预测所述压力参数的值；确定所述压力参数的实际值；基于所述压力参数的所述实际值和预测值，通过给予所述实际值比所述预测值大的权重，来确定过滤装置负载；以及基于所述过滤装置负载来控制所述废气排放。
29.根据权利要求28所述的控制模块，其中，所述压力参数包括差压。
30.根据权利要求28所述的控制模块，其中，为了在不使用所述压力信号(248)的情况下控制所述废气排放，所述废气后处理控制模型(114)不给予所述实际值权重。
31.根据权利要求26所述的控制模块，所述控制逻辑(112)还被构造成：
响应于预测到所述结冰状态，禁用压力传感器组装件诊断；以及
响应于预测到所述防结冰状态，启用所述压力传感器组装件诊断。
32.根据权利要求26所述的控制模块，其中，为了预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定所述燃烧发动机(102)将预定量的热提供给所述废气子系统(200)。
33.根据权利要求32所述的控制模块，其中，所述控制逻辑(112)被构造成基于所述废气(202)的质量流和温度来确定所述燃烧发动机(102)提供了预定量的热。
34.根据权利要求26所述的控制模块，其中，为了预测所述结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定温度低于低温阈值，并且确定以下中的至少一项：
废气流低于废气流低阈值，
废气温度低于废气温度低阈值，以及
燃烧发动机低负载时间超出发动机低负载时间阈值。
35.根据权利要求26所述的控制模块，其中，为了预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成：
确定所述压力参数的预测值；
利用处于所述防结冰状态下的所述压力传感器组装件(240)更新所述压力参数的实际值；以及
确定所述预测值在误差阈值内匹配所述实际值。
36.根据权利要求26所述的控制模块，其中，为了预测所述结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成：
如果温度等于或高于防结冰温度阈值，则启用防结冰状态计时器；以及
如果所述温度低于所述防结冰温度阈值，则禁用所述防结冰状态计时器，
其中，预测所述防结冰状态包括：确定所述防结冰状态计时器在一给定量的时间内超出防结冰状态时间限制。
37.根据权利要求26所述的控制模块，其中，为了预测所述防结冰状态，所述控制逻辑(112)被构造成确定在整个预定升温时间期间，温度等于或大于常温阈值。
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