CN106567765A - 用于微粒过滤器泄露检测的方法及*** - Google Patents

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Abstract

本申请提供了用于确定排气管道中微粒过滤器退化的方法和***。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第二过滤器的第二碳烟传感器组件，以及基于第二碳烟传感器组件中第二过滤器的随后的过滤器再生之间的时间间隔确定退化。

Description

用于微粒过滤器泄露检测的方法及***
技术领域
本说明书一般涉及用于诊断柴油微粒过滤器(DPF)的传感器的设计及使用。
背景技术
发动机燃烧可产生可被排出到大气的微粒物质(PM)(诸如碳烟和悬浮微粒)。为实现排放物合规，在发动机排气装置中可包括微粒物质过滤器，诸如柴油微粒过滤器(DPF)或汽油微粒过滤器(GPF)，以在将排气释放到大气之前过滤掉PM。另外，一个或多个碳烟传感器可被用于诊断DPF并且此类碳烟传感器可耦连到DPF的上游和/或下游。
同样地，已经开发了各种类型的碳烟传感器以感测碳烟的产生和释放。由Paterson在美国8,310,249中所示的一个示例手段公开了在带电电极上收集微粒物质的碳烟传感器。碳烟传感器包括由在中间带有空隙以阻止电流流动的绝缘体分开的对置电极。当碳烟颗粒开始在传感器上累积时，在电极之间形成了电桥因而允许电流流动。电流变化被用作碳烟沉积的指示。除基于电极的传感器之外，也已开发了基于压力的碳烟传感器。例如，如由Sun等人在美国8,209,962中所述，微粒过滤器两端的压差可被用于监测过滤器性能。其中，当压差小于阈值时，可确定微粒过滤器中的泄漏。
然而，本文发明人已认识到以上手段的潜在缺点。如一个示例，由于横跨传感器表面的有偏差的流动分布，因此表面上的非均匀或低碳烟沉积可以发生，这导致间隙两端不准确的电压读数和电流读数。另外，在一些传感器设计中由于大流量对表面的冲击因此可能难于达到传感器再生温度。更进一步，由于大的柴油微粒或水滴对传感器电极表面的冲击，因此传感器可变得被污染。对传感器的污染以及对传感器结果的干扰也可以由大的柴油微粒或水滴渗入到传感器的内部保护管中而引起。
发明内容
本文发明人已经开发了可至少部分解决以上所述问题的一种方法。一个示例方法包括：使来自第一过滤器下游的排气流到耦连在排气管内的第一文丘里管和耦连在排气管外部的通路中的第二文丘里管中的每一个中，通路包括耦连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。第一过滤器为具有较高碳烟容量的较大的柴油微粒物质过滤器或汽油微粒物质过滤器，并且第二过滤器可为具有较低碳烟容量的较小金属过滤器。这样，可以以较高的准确性和可靠性实行DPF诊断，而没有被流动和碳烟负载分布或水滴的冲击干扰的结果。
举例来说，排气可经由进口管从DPF下游的主排气管被转移到在主排气管外的平行于主排气管的排气旁路中。进口管可包括允许水滴和聚集的微粒被捕集和释放到尾管中的穿孔。在进口管的下游，排气通路可装配有第一较大的文丘里管。另外，排气旁路也可装配有第二较小的文丘里管(即，与第一文丘里管相比具有较小的横截面)。在第二文丘里管的下游，排气旁路可装配有金属颗粒过滤器(MPF)并且电路可耦连到过滤器。在穿过MPF之后，排气经由出口管在第一文丘里管下游位置处返回到主排气管。随着在排气旁路中接收从主排气管被转移的排气，排气PM诸如碳烟可沉积在MPF中，同时含有碳烟的排气无阻碍地流动通过排气管中的第一文丘里管。排气流率可以基于***的几何结构以及通过排气管和排气旁路的相应的文丘里管的压降来计算。通过第一文丘里管和第二文丘里管的排气流率的比可被用于推断第二文丘里管下游的MPF的碳烟负载以及通过闭合耦连到MPF的电路启动MPF的再生。进一步，可检测MPF的连续再生之间经过的时间间隔。同样地，如果排气管中的DPF变得退化(诸如由于老化和耐久性问题)，越来越多的碳烟可从DPF逸出并且行进到MPF上。因此，MPF可能必须被更频繁地清洗。因而，基于在排气旁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，并且可采取适当的行动。
这样，通过将来自排气管的一部分排气转移到位于柴油微粒过滤器下游的带有金属过滤器的碳烟传感器，可基于从微粒过滤器泄漏到金属过滤器上的碳烟的量来检测微粒过滤器的退化。在被选择性地包括在文丘里管下游的排气旁路中的金属过滤器上捕集碳烟颗粒的技术效果为，排气管与排气旁路中的文丘里管之间的排气流率的比可有利地用于获知金属过滤器的碳烟负载。同样地，这减少了对用于碳烟负载估算的多个传感器和文丘里管的需求。在碳烟传感器的进口管中捕集聚集的微粒和水滴并且将它们重新导向到排气尾管的技术效果为，减少了聚集的微粒和水滴对碳烟传感器的冲击，这允许更准确和可靠的碳烟检测。通过依赖于金属过滤器的连续再生之间的时间间隔检测DPF退化，可使得诊断法更灵敏并且较少地受金属过滤器上的碳烟负载分布变化的影响。总的来说，增加了排气微粒过滤器的碳烟感测和诊断的准确性和可靠性，这实现了较高的排放物合规。
应当理解，提供以上概述以便以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。本概述并不意图标识所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由详细描述之后的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决以上或本公开任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了带有定位在柴油微粒过滤器(DPF)下游的基于排气流率的排气碳烟传感器的示例发动机***。
图2示出了图1中的基于排气流率的排气碳烟传感器组件的示例实施例。
图3示出了说明可被实施用于基于两个文丘里管之间的排气流率比以诊断排气管中DPF的退化的方法的流程图。
图4示出了基于耦连到DPF下游的金属过滤器的再生时间来诊断DPF的示例。
具体实施方式
下列描述涉及用于基于耦连到DPF下游的基于排气流率的碳烟传感器以确定排气DPF退化的***和方法。图1示出了包括被配置用燃料诸如柴油操作的发动机的车辆***。DPF被设置在主排气管中，并且在DPF的下游，第二碳烟传感器组件被定位以检测从DPF泄漏的微粒。如图2所示，第二碳烟传感器组件可包括装配有金属过滤器和相关联的电路的平行于排气管的排气旁路。两个或更多个传感器被提供用于测量排气管和排气旁路的相应的文丘里管两端的压降。发动机控制器被配置用于进行控制例程，诸如图3中的示例例程，以基于两个文丘里管之间的估算排气流率比再生金属过滤器并且基于金属过滤器的再生频率诊断DPF。参考图4，示出了示例诊断。这样，更准确和可靠地诊断DPF健康状态。
图1为示出发动机***100中多汽缸发动机10中的一个汽缸的示意图，发动机***100可被包括在汽车的推进***中。发动机10可由包括控制器12的控制***以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入至少部分地控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成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包括由其中定位有活塞36的汽缸壁32形成的汽缸。活塞36可耦连到曲轴40以便活塞的往复运动被转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器***耦连到车辆的至少一个驱动轮。进一步，起动马达可经由飞轮耦连到曲轴40以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可经由进气通路42接收来自进气歧管44的进气空气并且可经由排气通路(例如，排气管)48排出燃烧气体。进气歧管44和排气管48可经由相应的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些示例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
在该示例中，进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致动***51和53通过凸轮致动控制。凸轮致动***51和53可各自包括一个或多个凸轮并且可利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)***、可变凸轮正时(VCT)***、可变气门正时(VVT)***和/或可变气门升程(VVL)***中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可分别由位置传感器55和57确定。在可选示例中，进气门52和/或排气门54可通过电动气门致动控制。例如，汽缸30可以可代替地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括了CPS***和/或VCT***的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器69被示出直接耦连到燃烧室30用于与从控制器12接收的信号的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到燃烧室内。以这种方式，燃料喷射器69提供了到燃烧室30中的所谓的燃料的直接喷射。例如，燃料喷射器可被安装在燃烧室的侧面(如所示)或者燃烧室的顶部。燃料可通过包括了燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料***(未示出)递送到燃料喷射器69。在一些示例中，燃烧室30可以可代替地或另外包括布置在进气歧管44中的燃料喷射器，其被配置为向燃烧室30上游的进气口提供所谓的燃料的进气道喷射。
火花经由火花塞66提供至燃烧室30。点火***可进一步包括用于增加供给到火花塞66的电压的点火线圈(未示出)。在其它示例中，诸如柴油机，可以省略火花塞66。
进气通路42可包括具有节流阀板64的节气门62。在该特定示例中，节流板64的位置可以通过控制器12经由提供给节气门62包括的电动马达或致动器(该配置通常被称为电子节气门控制(ETC))的信号而被改变。以这种方式，可操作节气门62以改变被提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气空气。节流板64的位置可通过节气门位置信号提供给控制器12。进气通路42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122用于感测进入发动机10的空气的量。
根据排气流方向，排气传感器126被示出耦连到排气再循环***140和排放控制装置70两者的上游。传感器126可为用于提供排气空气-燃料比指示的任何适合的传感器，例如线性氧传感器或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为被配置用于提供与排气中存在的氧的量成比例的输出(诸如电压信号)的UEDO。控制器12经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转换成排气空燃空气-燃料比。
排气再循环(EGR)***140可经由EGR通路152将期望部分的排气从排气管按规定路线运送到进气歧管44。提供给进气歧管44的EGR的量可以通过控制器12经由EGR阀144来改变。在一些条件下，EGR***140可被用于调整燃烧室内空气-燃料混合物的温度，因而提供了控制一些燃烧模式期间的点火正时的方法。
排放控制装置70被示出沿着排气传感器126下游的排气管48布置。装置70可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置或它们的组合。在一些示例中，在发动机10的操作期间，可通过在特定空气-燃料比内操作发动机的至少一个汽缸周期性地重置排放控制装置70。
微粒过滤器72被示出沿着排放控制装置70下游的排气管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87被释放到大气中。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的衬底可由陶瓷、硅、金属、纸或它们的组合制成。在发动机10的操作期间，微粒过滤器72可捕获排气微粒物质(PM)，诸如灰烬和碳烟(例如，来自未燃的烃类)，以便减少车辆排放物。碳烟可阻塞微粒过滤器的表面从而产生排气反压力(backpressure)。排气反压力可负面地影响发动机性能。一旦微粒过滤器72变得满载有碳烟(例如，在微粒过滤器上的碳烟负载超过碳烟负载阈值)时，反压力对于适当的排气排出就可能太高。用于排出来自发动机10的排气的功增加，以便克服以上所述反压力。为了避免高的反压力，发动机10可被动地或主动地周期性再生过滤器。
当发动机负载超过阈值负载从而引起排气温度升高时可以发生被动再生。随着排气温度增加超过阈值温度(例如，450℃)，在微粒过滤器72上的碳烟可燃烧。因此，被动再生在不改变发动机操作的情况下发生。相反地，主动再生经由控制器12发信号以改变发动机操作(例如，迟后喷射、二次喷射、节流、排气再循环、火花延迟和/或降低空气-燃料比)从而不依赖于发动机负载增加排气温度而发生。例如，控制器可向燃料喷射器发送信号以增加燃料喷射的脉冲宽度，并且使燃烧空气-燃料比变富(相对于化学计量学)。如另一个示例，控制器可向耦连到进气节气门的电动机械致动器发送信号以移动节流阀朝向更打开的位置，从而增加到发动机的气流。在又一个示例中，可调节气门正时(例如，经由凸轮调节)以增加正气门重叠。
随着碳烟在被动再生或主动再生期间燃烧，微粒过滤器温度增加至较高的温度(例如，1400℃)。在升高的再生温度下的发动机长期操作可加速微粒过滤器72的退化。退化可包括微粒过滤器72发展出泄漏(例如，裂缝)和/或孔，其可引起碳烟从过滤器逸出，并且进一步向下游流到排气管48中，这增加了车辆排放物。同样地，这可引起发动机排放物不合规。
促使微粒过滤器退化的其它因素包括车辆震动和润滑油灰烬。由于由微粒过滤器72暴露于高温下引起的部件膨胀(即，降低的稳定性)，车辆震动可使微粒过滤器72内的易碎部件退化。润滑油灰烬可以包含金属氧化物，其可与微粒过滤器72反应并且形成相(phase)(例如，部分微粒过滤器退化而其它部分保持功能)，最终使至少一部分微粒过滤器退化。
通过使用第二碳烟传感器组件以及相关联的压力或流量传感器可实现对微粒过滤器72的诊断。第二碳烟传感器组件90被示出沿着微粒过滤器72下游的排气管48布置。第二碳烟传感器组件90包括进口管76，其在第二碳烟传感器组件90最接近微粒过滤器72的端部处被部分定位在排气管48内。第二碳烟传感器组件90进一步包括出口管80，其在第二碳烟传感器组件90最远离微粒过滤器72的相对端部处被部分定位在排气管49内。
进口管76和出口管80被流体耦连到排气管48，由此使得至少一部分排气在微粒过滤器72下游位置处从排气管48流到进口管76中，并且然后在排气尾管上游位置处从出口管80流回到排气管48中。在进口管76与出口管80之间的排气管48部分装配有第一文丘里管或者被配置为第一文丘里管77。进一步，流动组件90包括装配有第二文丘里管或者被配置为第二文丘里管77的排气旁路78。第一文丘里管为具有较高动力流率的较大文丘里管，而第二文丘里管为具有较低动力流率的较小文丘里管。在一个示例中，排气旁路78和排气管48可大体上平行并且可由相同材料制成。然而，在替代示例中，排气路径可为大体上平行的并且/或者可具有不同的几何结构。
排气旁路78包括装配在文丘里管下游的金属过滤器82。金属过滤器82可小于微粒过滤器72(即，在直径上、在宽度和/或长度上更小)。然而，金属过滤器82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72可耦连到电路(示于图2)，电路进而电子地耦连到控制器12。
这样，来自排气管48的一部分排气可沿着排气管48和文丘里管77流动同时排气的剩余部分经由进口管76流到排气旁路通路78和第二文丘里管79中，进口管76在排气管48外部位置处与旁路通路会聚。进一步，然后流过第二文丘里管79的排气剩余部分可在金属过滤器82下游位置处经由出口管80返回到排气管48中，旁路通路78在金属过滤器82下游位置处并且在排气管48外部会聚到出口管80中。参考图2描绘了第二碳烟传感器组件90的详细实施例。
第二碳烟传感器组件90可被用于确定微粒过滤器72的退化。特别地，金属过滤器82的碳烟负载可以基于通过分别装配在排气管48和排气旁路78上的第一文丘里管和第二文丘里管的排气流率比而被估算。随着金属过滤器82上的碳烟负载增加，相对于通过排气通路中的第一文丘里管77的排气流量，通过旁路78中的第二文丘里管79的排气流量下降。排气流率可以分别基于排气管和排气旁路的第一文丘里管和第二文丘里管两端的相对压降而被计算。压力传感器86可以被耦连到排气管文丘里管77，而压力传感器84可以被耦连到排气旁路文丘里管，以分别估算穿过它们的排气流率。特别地，压力传感器可被耦连到文丘里管的会聚部分或动力进口。压力传感器84位于金属过滤器82的上游。基于碳烟负载，电流可穿过金属过滤器82以再生过滤器。由于金属过滤器的较小尺寸，可周期性地再生该过滤器。基于相对于阈值的再生的周期性，可确定碳烟从微粒过滤器72的泄露，如参考图2和图3所详细阐述的。
在图1中控制器12被示出为微计算机，其包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在该特定示例中被示出为只读存储器芯片106的用于可执行程序及校准值的电子存储介质(例如，永久存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器110和数据总线。除先前所讨论的那些信号之外，控制器12可接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，包括来自第二碳烟传感器组件90上的压力传感器84和86的通过文丘里管的压力或排气流率的测量、来自质量空气流量传感器120的引入的质量空气流量(MAF)的测量；来自耦连到冷却套管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。发动机速度信号可由控制器12根据曲轴位置传感器118生成。歧管压力信号也提供对进气歧管44中真空或压力的指示。注意，可使用以上传感器的各种组合，诸如MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在发动机操作期间，可根据MAP传感器122的输出和发动机速度推断发动机转矩。进一步，该传感器连同所检测的发动机速度可以是用于估算被引入到汽缸中的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，也被用作发动机速度传感器的曲轴位置传感器118可在曲轴的每一次旋转中产生预定数量的等距脉冲。
存储介质只读存储器106可用计算机可读数据编程，计算机可读数据表示可由处理器102执行用于执行以下所述方法以及预期的但未具体列出的其它变体的非临时指令。
控制器12接收来自图1中的各种传感器的信号并且采用图1中的各种传感器以基于所接收的信号和存储在控制器12的存储器上的指令调节发动机操作。在一个示例中，控制器12闭合用于再生第二碳烟传感器组件90的电路(示于图2)上的开关。在另一个示例中，响应于第二碳烟传感器组件90中金属过滤器82再生频率的增加，控制器12改变发动机操作以限制车辆的转矩输出。
图2示出了基于排气流率的第二碳烟传感器组件200的示例实施例的示意性图。在一个示例中，组件200为图1中组件90的实施例并且因此可共享如已经针对第二组件90所述的那些特征和/或配置的共同特征和/或配置。第二碳烟传感器组件200流体地耦连到排气管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的柴油或汽油微粒过滤器。第二碳烟传感器组件200在第一过滤器201下游耦连到排气管204。例如，第一过滤器201和排气管204可为如1中微粒过滤器72和排气管48的示例。
从发动机流出的排气穿过第一过滤器201并且到达位于沿着排气管204的进一步下游的第二碳烟传感器组件200。实线箭头指示排气管204中的排气流经过DPF时的方向。流过排气管204的排气中的至少一部分经由进口管206被转移到第二碳烟传感器组件200中。进口管通向在排气管204外部的排气旁路通路214。旁路通路214结束于在排气管204外部的出口管236。出口管236引导排气流回到进口管206下游的排气管204。
进口管206和出口管236中每个的一部分内部耦连到排气管204并且进口管206和出口管236中每个的剩余部分外部耦连到排气管204。进口管206延伸穿过排气管204的外壁并且进入到排气管204的内部中。在一个示例中，进口管206和出口管236在排气管204内部的部分分别小于进口管206和出口管236在排气管204外部的剩余部分。在所描绘的示例中，出口管236具有相对于进口管206较短的长度。另外，出口管236下沉到排气管204内部的部分小于进口管206下沉到排气管204内部的部分。
进口管206在排气管204内并且邻近第一过滤器201的进口管的侧面上包括多个穿孔208。穿孔208面向第一过滤器201和即将到来的排气流的方向。在进口管206的相对侧面(壁)上不存在穿孔。由于该配置，排气中聚集的微粒和水滴可冲击进口管的内面，并且被释放到排气管中，而不影响碳烟感测组件的灵敏度。进口管206的中心线垂直于排气管204的中心线并且穿孔208可完全坐落在排气管204内。与出口管236相比，在进口管206上可配置更多的穿孔。在一个示例中，在出口管236上可不存在穿孔，如所描述的。穿孔210可位于在排气管204内的进口管206的底部处。穿孔210被布置垂直于进口管206上的穿孔208。进口管侧壁上的穿孔的直径可被调节以使排气中的成团的微粒和水滴能够冲击在排气管内并且远离第一过滤器201的进口管的侧面上，成团的微粒经由进口管底部上的穿孔210从进口管被释放到排气管中。这样，然后成团的微粒和水滴可经由在进口管底部上的穿孔210从进口管206被释放到排气管中，这减少了对排气旁路通路214和金属过滤器224的污染并且从而提高了第二碳烟传感器组件200的准确性。
在进口管206与出口管236之间的排气管204部分可装配有第一文丘里管或者被配置为第一文丘里管212(如所示)。第一压力传感器286可耦连在第一文丘里管212的动力进口和颈部之间用于估算通过第一文丘里管212的排气的流率。在替代实施例中，流量传感器可耦连到第一文丘里管用于感测穿过其中的排气流率。更进一步，通过第一文丘里管的排气流率可基于发动机工况和文丘里管的几何结构而被推断。旁路通路214可在与进口管206和出口管236大体上等距离的位置处同样地装配有第二文丘里管216(如所示)。与第一文丘里管212相比，第二文丘里管216可以在尺寸上更小。例如，第二文丘里管可具有比第一文丘里管更窄的颈部、更窄的动力进口直径和更窄的动力出口直径中的一种或多种或全部。因此，与流过第二文丘里管相比，排气可以以更高的流率流过第一文丘里管。
压力传感器284可以被耦连在第一文丘里管216的动力进口与颈部之间用于估算通过第一文丘里管216的排气流率。在一个示例中，通过第一文丘里管的排气的流量可以通过在文丘里管的颈部处抽真空而被有利地控制，真空被存储供以后使用(例如，在清洗期间)或被施加至真空致动的发动机致动器，诸如制动助力器。
一部分排气可从排气管204流到进口管206中(由指向向上的单实线箭头所示)，并且从进口管206流到排气旁路通路214中。使排气流过进口管206和出口管236的方向大体上垂直于通过排气管204以及第一文丘里管和第二文丘里管中的每个的排气流的方向。与位于排气管204内的进口管206的部分相比，位于排气管204外的进口管206的部分具有较低的温度。温度降低可引起排气中的水蒸气冷凝在进口管206的表面上。冷凝物可通过穿孔210落下返回到排气管204中从而减少了水滴进入到第二碳烟传感器组件200中。
排气管204和排气旁路通路214中的排气流率可基于***的几何结构和通过相应文丘里管的压降而被计算。通过第一文丘里管212的排气流率可经由以下所描绘的等式1计算。
在等式1中，Qo表示通过排气管204的排气的流率。Δp为由压力传感器286所估算的文丘里管212与文丘里管212上游的排气管204的区域之间的压力差。可基于当前发动机状况(例如，进气空气温度、负载、压力等等)估算流过排气管204的排气的密度(ρ)。排气的密度(ρ)可以基于理想气体定律的操纵而被计算。此外，在理想气体定律范围下，排气的密度可被假定为常数(例如，不可压缩气体)。所计算的密度取决于排气的压力和温度，其中密度随着压力增加而增加并且密度随着温度增加而减小。Da和Db分别表示第一文丘里管212的动力进口和颈部的横截面面积，如图2所指示。压力传感器286横跨分别具有横截面Da和Db的区域耦连。C表示基于第一文丘里管212的几何结构计算的常数。取决于文丘里管几何结构的常数C为文丘里管的特性并且该值可针对不同的文丘里管变化。
计算通过第二文丘里管216的流率Q1为类似的并且因此对计算通过第一文丘里管212的流率的描述也可被应用至第二文丘里管216。对于第二文丘里管216，分别使用第一文丘里管212的动力进口和颈部的横截面面积Aa和Ab。而且，使用如由压力传感器286所估算的文丘里管216的第一文丘里管的动力进口与颈部之间的压力差(Δp)。用于第二文丘里管的常数C可不同于用于第一文丘里管的常数，这取决于它们的几何结构。
为了计算流率，测量压力差(Δp)和空气密度(ρ)，同时基于已限定的几何结构，C、Da(Aa)和Db(Ab)为已知变量。如从等式1可看出，流率与p和ρ中的一个或多个成比例。因此通过文丘里管的流率随着压力差Δp增加而增加并且随着密度ρ增加而降低。通过第一文丘里管212和第二文丘里管216的排气流率的比由如以下所描绘的等式2给出
在等式2中，CI表示通过第一文丘里管212的排气流率Q0与通过第二文丘里管216的排气流率Q1之间的比。考虑到排气管204和排气旁路通路214的几何结构，Q1总是低于Q0。
第二金属微粒过滤器(MPF)224横跨文丘里管216下游的旁路通路214固定。金属过滤器垂直于排气流进入旁路通路214中的方向面向，由此使得排气流过金属过滤器224。在一个示例中，与第一过滤器201相比，第二过滤器224较小并且位于排气管204外而第一过滤器201被容纳在排气管204内。第二过滤器224被耦连在第二文丘里管216的动力出口与出口管236之间的旁路通路214上。金属过滤器表面可为平的和/或盘形的，包括金属纤维。当排气通过旁路通路214流到出口管236时，金属过滤器将碳烟和微粒物质有效地捕集在其细孔中。穿过排气管204而没有进入进口管206的那部分排气在没有流过任何过滤器的情况下穿过。
金属微粒过滤器224电耦连到电路226，电路226包括开关228和电源225。在所描绘的示例中，电源225包括电池(或电池组)。开关228可在由实线指示的断开位置与由虚线指示的闭合位置230之间交替。当开关228移动到闭合位置230时，诸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流出的)电流可穿过金属过滤器224，引起过滤器处温度的增加。所生成的热可被用于通过烧尽在一段时间内在金属过滤器表面上捕获的碳烟来再生金属过滤器224。在除了金属过滤器224再生期间的所有时间，开关228可被留在断开位置。
由于在一段时间内碳烟在金属过滤器中累积，排气回流增加，这降低了Q1。因此，排气流量比随着Q1降低而增大。再生第二金属过滤器是基于通过第一文丘里管212的排气流率Q0与通过第二文丘里管216的排气流率Q1之间的排气流率比。具体地，当排气流量比指示高于两个排气流率之间的阈值比时，控制器可以启动第二过滤器的再生，并且当排气流量比指示低于两个排气流率之间的阈值比时结束第二过滤器的再生。因而，响应于通过第一文丘里管212的排气流率Q0和通过第二文丘里管216的排气流率Q1，尤其当排气流量比达到预定第一(上限)阈值时，发动机控制器可发送信号以将电路226的开关228致动至闭合位置。在闭合开关228时，电路被接通并且电流流过金属过滤器224引起温度增加。所产生的热开始烧掉碳烟沉积物并且再生金属过滤器224。同时根据通过第一文丘里管212的排气流率Q0和通过第二文丘里管216的排气流率Q1估算排气流量比CI。随着碳烟沉积物减少，排气流量比CI开始减小。当排气流量比达到预定第二(下限)阈值时，可推断金属过滤器224已经被充分再生，并且控制器发动信号以将电路226的开关228致动至断开位置，停止电流的进一步流动和过滤器再生。
同样地，当DPF退化时，更多的碳烟向下游行进通过排气管204到达第二碳烟传感器组件200。因此，碳烟以增加的速率在金属过滤器224上累积，并且不得不更频繁地进行金属过滤器224的再生。因而通过监测金属过滤器的连续再生之间的间隔，可确定DPF的退化或泄漏。
图1和图2示出了带有相对定位的各种部件的碳烟感测组件的示例配置。如果被示出彼此直接接触或直接耦连，那么至少在一个示例中此类元件可分别被称为直接接触或直接耦连。类似地，被示出互相毗连或邻近的元件可以在至少一个示例中分别彼此毗邻或邻近。举例来说，彼此共面接触放置的部件可被称为共面接触。如另一个示例，被定位成彼此远离其中其间只有空间并且没有其它部件的元件可在至少一个示例中被称为如此。
图3说明了用于诊断发动机排气通路中排气微粒过滤器的退化的示例方法300。用于执行方法300和本文包含的其余方法的指令可以基于存储在控制器的存储器上的指令并且连同从发动机***的传感器(诸如参考图1和图2的上述传感器)接收的信号通过控制器执行。根据以下所述方法，控制器可采用发动机***的发动机致动器以调节发动机操作。
在302，例程包括估算和/或测量当前发动机操作参数。所评估的参数可以包括例如发动机负载、发动机速度、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，例程确定通过排气管中第一文丘里管的排气流率。流率基于***的几何结构和通过排气管文丘里管的压降来估算。可使用等式1计算通过第一文丘里管的排气流率，其中使用被耦连在第一文丘里管的动力进口和颈部两端的压力传感器(诸如图2中的压力传感器286)测量压降。
在306，例程确定通过排气旁路中第二文丘里管的排气流率。与第一文丘里管类似，流率基于***的几何结构和排气旁路通路文丘里管两端的压降来估算。可使用等式1计算通过排气旁路通路文丘里管的排气流率，其中使用被耦连在第二文丘里管的动力进口和颈部两端的压力传感器(诸如图2中的压力传感器284)测量压降。
在308，例程包括确定排气管与排气旁路通路文丘里管之间的排气流率的比(CI)。可使用等式2估算该比(CI)。第一文丘里管大于第二文丘里管，并且通过第一文丘里管与第二文丘里管的流率的比基于在第一文丘里管的动力进口处的第一压力相对于在第二文丘里管的动力进口处的第二压力。同样地，随着碳烟沉积在位于第二文丘里管下游的排气旁路通路上的金属过滤器上，排气回流可增加并且两个文丘里管之间的排气流量比(CI)可成比例增大。
在310，例程包括确定排气流量比(CI)是否大于预定阈值。在此，阈值为第一上限阈值，超过第一上限阈值时排气旁路通路中的金属过滤器必须被再生。上限阈值可基于发动机工况，诸如发动机负载和/或第一过滤器的碳烟负载。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。可选地，上限阈值可为基于金属过滤器的具体配置和尺寸的固定值。如果CI低于上限阈值，那么例程继续进行到312以维持电路的开关处于断开位置。另外，控制器继续监测两个文丘里管之间的排气比。当耦连到第二路径中第二金属过滤器的电路的开关处于断开位置时，没有电路流过电路，并且金属过滤器的再生不会被启动。
如果两个文丘里管之间的排气流量比(CI)高于上限阈值，例程继续进行到314，在314中控制器(诸如图1中的控制器)发送信号以将耦连到金属过滤器的电路的开关致动至闭合位置，以便接通电路。在电路接通时，电(即，电流)流过金属过滤器然后过滤器再生开始。这样，响应于通过第一文丘里管的排气流率相对于流过第二文丘里管的排气流率的比高于上限阈值，进行第二过滤器的再生。如以上所述，通过闭合电路，金属过滤器被电加热，从而有效地燃烧了沉积在过滤器上的碳烟。第二过滤器的再生通过电路开关闭合并且通过使电(电流)流过第二过滤器而继续，直到第一文丘里管与第二文丘里管之间的排气流量比低于下限阈值为止。下限阈值可为上限阈值的函数，并且可以反映第二过滤器被充分清洗的条件。因而，开关可保持处于关闭位置直到完成第二金属过滤器的再生。在再生过程期间，文丘里管之间的排气流量比(CI)随着碳烟负载的减少成比例地减小。
在316，例程包括确定排气流量比(基于压力传感器的输出)是否小于预定第二(下限)阈值。与上限阈值一样，可基于发动机工况(诸如第一过滤器的碳烟负载)以及第二较小金属过滤器的孔隙率调节下限阈值。如果排气流量比高于第二阈值流量比值，那么例程移动到318，在318中控制器通过维持开关闭合并且因此维持电路闭合来继续再生过程。
一旦确认排气流量比低于第二阈值，在320，就可停止再生过程。其中，控制器可发送信号以将耦连到金属过滤器的电路的开关致动至断开位置。因此，电路停止流过电路，从而终止了再生。这样，再生第二过滤器包括闭合电路的开关并且使电流通过第二过滤器直到通过第一文丘里管与第二文丘里管的流率的比低于下限阈值为止。
在322，例程包括确定自金属过滤器的上次再生以来经过的时间。同样地，这对应于金属过滤器的上次再生与当前再生之间的时间间隔。可替代地，这可被确定为自开关的上次断开以来经过的时间。间隔是从第二过滤器的第一再生事件的启动到第二过滤器的紧随其后的第二再生事件的启动测量的，其中在两者之间没有再生。在一个示例中，当完成过滤器的再生时(诸如在320当开关断开时)可启动计时器，当完成过滤器的随后的再生时(诸如在方法300的随后重复期间开关断开时)停止计时器。连续再生之间的时间间隔可以被存储在控制器的存储器中。
在324，例程包括检索先前循环的时间间隔。在可替代示例中，可确定在车辆操作的一段持续时间或距离内，或在阈值数量的发动机循环期间金属过滤器的连续再生事件之间的平均持续时间。用于确定平均时间间隔的先前循环的数量可以改变。
在326，例程包括将(在322所确定的)当前时间间隔与阈值时间间隔相比，阈值包括如在324所确定的先前循环的时间间隔(或所检索的平均时间间隔)。间隔被从第二过滤器的第一再生事件的启动到第二过滤器的紧随其后的第二再生事件的启动测量。在标准的发动机操作期间并且当DPF在没有退化的情况下操作时，每个再生循环之后沉积在金属过滤器上的碳烟的量可为可比较的，这导致匀称周期性的间歇再生。然而，随着老化和耐久性问题，当DPF变得退化时，越来越多量的碳烟可逸出不被DPF捕获，并且向下游行进通过排气管。该增加的碳烟负载可部分累积在金属过滤器上，并且因此不得不更频繁地再生(清洗)金属过滤器。
在328，例程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，那么在330可确定DPF没有退化。在332，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，可经由延迟火花和降低空气/燃料比中的一种或多种以启动发动机排气管道中微粒过滤器的再生。
如果时间间隔小于阈值，那么例程继续进行到334以指示DPF的退化。例如，可以指示DPF存在泄漏、孔、裂缝或其他损伤。指示可包括设置标志或诊断代码或者激活故障指示器灯以便通知车辆操作者DPF退化并且不得不更换。这样，响应于位于DPF下游的第二过滤器的连续再生之间的间隔低于阈值持续时间，指示DPF的退化。
在336，响应于退化指示，控制器可调节一个或多个发动机致动器的操作以调节发动机操作。如一个示例，响应于退化指示，控制器可限制发动机速度或负载(例如，通过减小进气节气门的开口)、限制发动机转矩输出并且/或者降低升压压力(例如，通过打开耦连到排气涡轮的废气门或耦连到进气压缩机的旁通阀)。
这样，发动机操作可基于在第一文丘里管上游的定位发动机排气管道中的微粒过滤器的退化而被调节，所述退化可基于定位在排气旁路中第二文丘里管下游的金属过滤器的第一再生与第二再生之间的时间间隔而被确定，排气旁路被耦连在第一文丘里管的两端并且在排气通路的外部。第一再生和第二再生基于第一文丘里管与第二文丘里管两端的流率的比。
图4示出了说明具有第二碳烟传感器组件(例如，诸如图2所示的第二碳烟传感器组件200)的发动机操作以及流动组件中金属过滤器的再生的示例操作顺序400。方法示出了基于组件的两个文丘里管之间的排气流率比再生金属过滤器以及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)表示时间并且竖直标记t1至t8识别碳烟传感器组件的操作中的重要时间。
从顶部起的第一曲线示出了在金属微粒过滤器(MPF)上随着时间变化的碳烟沉积(线402)(在本文也被称为MPF负载)。上限值和下限值分别由虚线404和虚线406标记。第二曲线(线408)示出了使用来自耦连在相应文丘里管的动力进口和颈部之间的压力传感器的测量值所计算的第一文丘里管与第二文丘里管之间的排气流量比(CI)的变化。文丘里管之间的排气流量比的高阈值和低阈值分别由虚线410和虚线412示出。第三曲线(线414)示出了被耦连到金属过滤器的电路的电开关的位置。第四曲线(线416)指示MPF的再生并且底部曲线(线418)表示指示DPF是否退化的标志。
在时间t1之前，随着一部分排气从DPF下游被转移到排气旁路通路中，下游碳烟传感器组件中金属过滤器上的碳烟负载逐渐增加(线402)。随着金属过滤器上的碳烟负载增加，相对于通过排气通路中第一文丘里管的排气流量，通过金属过滤器上游旁路中第二文丘里管的排气流量降低。因此，随着金属过滤器的碳烟负载增加，观察到两个文丘里管之间的排气流量比(线408)相应升高。即，排气流量比的升高与金属过滤器上碳烟负载的增加成比例。同样地，在t1之前，在排气流量比低于上限阈值410时，碳烟负载低于限值404。在该时间期间，碳烟组件电路的开关保持断开并且金属过滤器没有再生。当开关处于断开状态时，电路断开并且没有电流流过电路。相比之下，当开关处于闭合状态时，耦连到金属过滤器的电路被接通并且电流流过该电路。在t1处，响应于排气流量比达到上限阈值410，闭合开关，电流开始流过电路并且启动金属过滤器的再生。另外，一旦启动再生事件就使计时器开始计时。
在t1与t2之间，排气流量比减小，由此可推断MPF负载正在下降。在t2处，响应于排气流量比达到下限阈值412，可推断金属过滤器的碳烟负载已经被充分减少并且过滤器的再生通过将电路的开关致动至断开位置而结束。这样，第二过滤器的再生基于通过第一文丘里管与第二文丘里管的流率的比，并且包括当所述比高于上限阈值时启动第二过滤器的再生以及当所述比低于下限阈值时结束第二过滤器的再生。
在t2之后并且在t3之前，排气流量比增大指示金属过滤器负载的增加。在该时间期间，再生保持禁止，其中开关处于断开位置并且DPF退化标志为关闭。在t3处，类似于t1，响应于排气流量比达到上限阈值410，闭合开关，电流流过电路并且启动金属过滤器的再生。在该点处，停止计时器并且控制器记录当前MF再生的开始(在t3处)与先前金属过滤器再生的开始(在t1处)之间经过的时间间隔。时间间隔t1至t3由I1表示。
如果时间间隔I1小于阈值时间间隔，那么DPF可能退化。特别地，可以确定碳烟从DPF泄漏到金属过滤器上，从而需要更频繁地再生金属过滤器。阈值时间间隔可基于预先限定数量的再生事件和/或车辆行进/发动机操作的预先限定的持续时间或距离和/或预先限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。例如，阈值时间间隔可以基于紧接在第一再生(诸如在t1处的第一再生)之前的再生事件的完成与第一再生的完成之间经过的时间，并且金属过滤器的第一再生与第二再生(诸如在t3处的第二再生)之间的时间间隔包括第一再生的完成与第二再生的完成之间经过的时间。在当前示例中，I1大于阈值并且DPF的退化标志保持在关闭状态。在启动下一个再生事件时，在t3处重新启动计时器。另外，由于没有指示退化，因此当满足条件时诸如当确定DPF的碳烟负载足够高时可以实现DPF的再生。
在t3与t4之间，排气流量比下降，指示在该间隔期间MPF负载成比例地下降。在t4处，随着排气流量比值达到下限阈值412，可推断MPF的碳烟负载已经被充分减少。在该点处，完成MPF的再生并且通过将电路的开关致动至断开位置结束MPF的再生。计时器继续记录经过的时间。
在t4之后并且在t5之前，排气流量比增大直到其在t5处达到上限阈值410，从而触发再生。可推断在该时间期间沉积在MPF上的碳烟负载也增加。在t5处，通过将开关致动至闭合位置启动再生。在该点处计时器记录当前金属过滤器再生的开始(在t5处)与先前MPF再生的开始(在t3处)之间的时间间隔。时间间隔t3至t5由I2表示。将时间间隔I2与I1和/或阈值相比。如果该时间间隔小于阈值时间间隔，那么DPF可能退化。在当前示例中，I2大于I1并且退化标志保持在关闭状态。随着在t5处再生过程的开始，计时器被重新启动。
在t5与t6之间，MPF的再生继续并且排气流量比值减小直到其达到下限阈值412，其中可推断金属过滤器上的碳烟水平已经降低至下限值。在t6处，再生被完成并且电路的开关断开。在该时间期间计时器继续以记录经过的时间。
随着电路断开，MPF再生被暂停并且如先前时间周期所见，响应于碳烟在MPF上的累积，可以看到排气流量比在t6与t7之间增大。在t7处，排气流量比达到上限阈值410并且响应于开关被致动至闭合位置开始再生过程。当前再生与先前再生之间的时间间隔I3被计时器记录为t5与t7之间的时间差。将经过的时间与上次再生循环的时间间隔I2相比。在所描绘的示例中，当前时间间隔I3被确定比I2以及I1和/或阈值(至少基于I2)更短。因此，响应于当前再生循环的时间间隔小于先前再生循环的时间间隔(或阈值持续时间)，可通过在t7处设置标志(如曲线418所示)指示DPF退化。然后响应于DPF的退化，控制器可采用发动机***的发动机致动器以减少或限制发动机转矩输出。例如，响应于退化指示，可禁止DPF的再生并且可通过延迟火花正时和/或使排气变富调节发动机操作。然而，金属过滤器的再生可以继续。
在t7之后并且在t8之前，在电路闭合的情况下MPF再生过程继续。排气流量比减小，这指示烧尽了沉积在金属过滤器上的碳烟。然而在该阶段，DPF继续退化并且DPF再生继续被中断。在t8处，随着排气流量比达到下限阈值412，金属过滤器再生完成。在t8之后，碳烟继续沉积在MPF上，然而，碳烟水平可以由于控制器在发动机内进行的调节而保持在相对低的水平以便减小总的排气碳烟输出。这样，可以基于耦连到DPF下游的金属过滤器的再生时间来诊断DPF退化。
用于DPF泄露检测的一个示例方法包括使来自第一过滤器下游的排气流到耦连在排气管内的第一文丘里管和耦连在排气管外部的通路中的第二文丘里管中的每一个中，通路包括耦连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。前述示例进一步包括响应于指示，限制发动机速度或负载。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，间隔被从第二过滤器的第一再生事件的启动到第二过滤器的紧随其后的第二再生事件的启动测量。任一个或所有前述示例都另外地或可选地包括，响应于通过第一文丘里管和第二文丘里管的流率的比高于上限阈值而再生第二过滤器。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，第一文丘里管大于第二文丘里管，并且其中通过第一文丘里管和第二文丘里管的流率的比基于在第一文丘里管的动力进口处的第一压力相对于在第二文丘里管的动力进口处的第二压力。在任一个或所有前述示例中，第一压力另外地或可选地由耦连到第一文丘里管的动力进口处的第一压力传感器来估算，并且第二压力由耦连到第二文丘里管的动力进口处的第二压力传感器来估算。在任一个或所有前述示例中，再生第二过滤器另外地或可选地包括，闭合电路的开关并且使电流过第二过滤器直到通过第一文丘里管与第二文丘里管的流率的比低于下限阈值为止。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，第一过滤器为具有较高碳烟容量的较大的柴油微粒物质过滤器或汽油微粒物质过滤器，并且第二过滤器可为具有较低的碳烟容量的较小金属过滤器，并且其中指示包括通过设置诊断代码指示第一过滤器正在泄露。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，第二过滤器耦连到第二文丘里管的下游，并且使排气流到第二文丘里管中包括使排气从排气管流到进口管中并且从进口管流到通路中，进口管在排气管外部位置处与通路会聚，然后使排气经由出口管从通路流到排气管中，通路会聚到在第二过滤器下游位置处并且在排气管外部的出口管中。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，排气通过进口管和出口管的流动方向大体上垂直于通过排气管以及第一文丘里管和第二文丘里管中的每个的排气流的方向。
在另一个示例中，发动机***包括：排气管，其包括耦连在第一微粒过滤器下游的第一文丘里管；碳烟检测***，其包括耦连在第一微粒过滤器下游的排气管的进口管和出口管，进口管合并到在排气管外部的第二文丘里管中，出口管从排气管外部的第二文丘里管合并分出；第二微粒过滤器，其耦连在第二文丘里管的动力出口与出口管之间，第二微粒过滤器经由开关耦连到电源；一个或多个传感器，用于估算通过第一文丘里管和第二文丘里管中的每个的流率；以及控制器。控制器可被配置具有存储在非临时存储器上的计算机可读指令，该计算机可读指令用于：使来自第一过滤器下游的排气的第一部分流过第一文丘里管；使排气的剩余部分流过第二文丘里管；基于通过第一文丘里管和第二文丘里管的流率的比再生第二过滤器；以及基于第二过滤器的连续再生之间经过的时间调节发动机操作。在前述示例***中，另外地或可选地，进口管在排气管内并且邻近第一过滤器的进口管的侧面上包括多个穿孔，穿孔的直径被调节以使成团的微粒和水滴能够冲击在排气管内并且远离第一过滤器的进口管的侧面上，成团的微粒经由进口管底部上的穿孔从进口管被释放到排气管中。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，一个或多个传感器包括被耦连在第一文丘里管的动力进口与颈部之间用于估算通过第一文丘里管的流率的第一压力传感器；以及被耦连在第二文丘里管的动力进口与颈部之间用于估算通过第二文丘里管的流率的第二压力传感器。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，第一文丘里管为具有较大流率的较大文丘里管，并且第二文丘里管为具有较低流率的较小文丘里管。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，基于通过第一文丘里管和第二文丘里管的流率的比再生第二过滤器包括当该比高于上限阈值时启动第二过滤器的再生，以及当该比低于下限阈值时结束第二过滤器的再生。在任一个或所有前述示例中，另外地或可选地，基于第二过滤器的连续再生之间经过的时间调节发动机操作包括当经过的时间高于阈值间隔时通过延迟火花正时或使排气变富来再生第一过滤器，以及当经过的时间低于阈值间隔时指示第一过滤器退化，响应于退化指示中断第一过滤器的再生。
用于发动机排气的另一个示例方法包括，基于定位在第一文丘里管上游的发动机排气管道中的微粒过滤器的退化调节发动机操作，所述退化基于定位在排气旁路中第二文丘里管下游的金属过滤器的第一再生与第二再生之间的时间间隔而被确定，排气旁路耦连在第一文丘里管两端并且在排气通路外部，第一再生和第二再生基于第一文丘里管与第二文丘里管两端的流率的比。前述示例另外地或可选地进一步包括：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/燃料比中的一种或多种再生发动机排气管道中的微粒过滤器；以及在第二条件期间，响应于时间间隔小于阈值时间间隔，向操作者指示微粒过滤器的退化并且调节发动机致动器以减少发动转矩输出。在任一个所有前述示例中，阈值时间间隔可以另外地或可选地基于紧接在第一再生之前的再生事件的完成与第一再生的完成之间经过的时间，其中金属过滤器的第一再生与第二再生之间的时间间隔包括第一再生的完成与第二再生的完成之间经过的时间。在任一个所有前述示例中，另外地或可选地，基于所述比的第一再生和第二再生包括当通过第一文丘里管的流率相对于通过第二文丘里管的流率的比高于上限阈值时再生第二过滤器，通过第一文丘里管的流率基于第一文丘里管颈部上游的估算压力，通过第二文丘里管的流率基于第二文丘里管颈部上游的估算压力，并且维持再生直到该比低于下限阈值为止。
这样，通过将排气的一部分从排气管转移到位于柴油微粒过滤器下游的带有金属过滤器的第二碳烟传感器组件，可准确地检测微粒过滤器的退化。通过使排气流过主排气管中的文丘里管和带有金属过滤器的排气旁路中的文丘里管中的每个，通过文丘里管的流率可有利地用于诊断上游微粒过滤器。通过依赖于两个文丘里管的排气流量比估算金属过滤器的负载，在不降低碳烟诊断准确性的情况下减少了对多个压力传感器或流量传感器的需求。通过捕集碳烟传感器组件进口管中的聚集的微粒和水滴并且将它们重新导向到排气尾管，减少了由于聚集体和水滴的冲击引起的传感器毁坏的结果。通过使碳烟传感器更准确和可靠，增加了排放物合规性。
注意，本文所包括的示例控制和估算例程可与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。本文所公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非临时存储器中并且可由控制***进行，控制器***包括与各种传感器、致动器和其它发动机硬件结合的控制器。本文所述具体例程可表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。同样地，所说明的各种动作、操作和/或功能可以以所说明的顺序、平行地或在一些情况下省略地实行。同样地，处理的次序不一定是实现本文所述示例实施例的特征和优点所必需的，而是提供说明和描述的便利。取决于所使用的特定策略，可重复地实行所说明的动作、操作和/或功能中的一种或多种。进一步，所述动作、操作和/或功能可用图形表示成待编程到发动机控制***中计算机可读存储介质的非临时存储器中的代码，其中可通过执行***中的指令来完成所述动作，该***包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件。
将清楚的是，本文所公开的配置和例程在本质上为示例性的，并且这些具体实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变化都是可能的。例如，以上技术可被应用到V-6、I-4、V-12、对置4和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种***和配置以及其它特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合及子组合。
下列权利要求特别指出被认为是新颖的且非显而易见的某些组合及子组合。这些权利要求可提到“一个”元件或“第一”元件或其等价体。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的合并，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可通过修正本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或特性的其它组合及子组合。此类权利要求，无论在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同，也被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，所述方法包括：
使来自第一过滤器下游的排气流到耦连在排气管内的第一文丘里管和耦连在所述排气管外部的通路中的第二文丘里管中的每一个中，所述通路包括耦连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。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括，响应于所述指示，限制发动机速度或负载。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示包括响应于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而指示退化。
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启动到所述第二过滤器的紧随其后的第二再生事件的启动被测量。
5.根据权利要求3所述的方法，所述方法进一步包括，响应于通过所述第一文丘里管和所述第二文丘里管的流率的比高于上限阈值而再生所述第二过滤器。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述第一文丘里管比所述第二文丘里管更大，并且其中通过所述第一文丘里管和所述第二文丘里管的流率的所述比基于在所述第一文丘里管的动力进口处的第一压力相对于在所述第二文丘里管的动力进口处的第二压力。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述第一压力由耦连到所述第一文丘里管的所述动力进口的第一压力传感器来估算，并且其中所述第二压力由耦连到所述第二文丘里管的所述动力进口的第二压力传感器来估算。
8.根据权利要求5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过所述第二过滤器直到通过所述第一文丘里管和所述第二文丘里管的流率的比低于下限阈值为止。
9.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的柴油微粒物质过滤器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露。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二过滤器在所述第二文丘里管的下游被耦连，并且其中使排气流到所述第二文丘里管中包括：
使排气从所述排气管流到进口管中并且从所述进口管流到所述通路中，所述进口管在所述排气管外部的位置处与所述通路会聚，然后使所述排气经由出口管从所述通路流到所述排气管中，所述通路在所述第二过滤器下游位置处并且在所述排气管外部会聚到所述出口管中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中排气通过所述进口管和所述出口管的流动方向实质上垂直于通过所述排气管以及所述第一文丘里管和所述第二文丘里管中的每个的排气流的方向。
12.一种发动机排气***，所述发动机排气***包括：
排气管，所述排气管包括在第一微粒过滤器下游被耦连的第一文丘里管；
碳烟检测***，所述碳烟检测***包括在所述第一微粒过滤器下游耦连到所述排气管的进口管和出口管，所述进口管合并到在所述排气管外部的第二文丘里管中，所述出口管从所述排气管外部的所述第二文丘里管合并分出；第二微粒过滤器，所述第二微粒过滤器耦连在所述第二文丘里管的动力出口与所述出口管之间，所述第二微粒过滤器经由开关耦连到电源；
一个或多个传感器，所述一个或多个传感器用于估算通过所述第一文丘里管和所述第二文丘里管中的每个的流率；以及
控制器，所述控制器带有存储在非临时存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令用于：
使来自所述第一过滤器下游的排气的第一部分流过所述第一文丘里管；
使排气的剩余部分流过所述第二文丘里管；
基于通过所述第一文丘里管和所述第二文丘里管的流率的比再生所述第二过滤器；以及
基于所述第二过滤器的连续再生之间经过的时间调节发动机操作。
13.根据权利要求12所述的***，其中所述进口管包括在所述排气管内并且邻近所述第一过滤器的所述进口管的侧面上的多个穿孔，所述穿孔的直径被调节以使成团的微粒能够冲击在所述排气管内并且远离所述第一过滤器的所述进口管的侧面上，所述成团的微粒经由所述进口管底部上的穿孔从所述进口管被释放到所述排气管中。
14.根据权利要求12所述的***，其中所述一个或多个传感器包括耦连在所述第一文丘里管的动力进口与颈部之间用于估算通过所述第一文丘里管的所述流率的第一压力传感器，以及耦连在所述第二文丘里管的所述动力进口与所述颈部之间用于估算通过所述第二文丘里管的所述流率的第二压力传感器。
15.根据权利要求14所述的***，其中所述第一文丘里管为具有较高流率的较大文丘里管，并且所述第二文丘里管为具有较低流率的较小文丘里管。
16.根据权利要求12所述的***，其中基于通过所述第一文丘里管和所述第二文丘里管的流率的所述比再生所述第二过滤器包括当所述比高于上限阈值时启动所述第二过滤器的再生，以及当所述比低于下限阈值时结束所述第二过滤器的再生。
17.根据权利要求16所述的***，其中基于所述第二过滤器的连续再生之间经过的时间调节发动机操作包括当所述经过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来再生所述第一过滤器，以及当所述经过的时间低于所述阈值间隔时指示所述第一过滤器退化，响应于退化的所述指示中断所述第一过滤器的再生。
18.一种方法，所述方法包括：
基于定位在第一文丘里管上游的发动机排气管道中的微粒过滤器的退化调节发动机操作，所述退化基于定位在排气旁路中第二文丘里管下游的金属过滤器的第一再生与第二再生之间的时间间隔而被确定，所述排气旁路被耦连在所述第一文丘里管的两端并且在所述排气通路外部，所述第一再生和所述第二再生基于所述第一文丘里管与所述第二文丘里管两端的流率的比。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述调节包括：
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/燃料比中的一个或多个再生所述发动机排气管道中的所述微粒过滤器；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，向操作者指示所述微粒过滤器的退化并且调节发动机致动器以减少发动转矩输出，
其中所述阈值时间间隔基于紧接在所述第一再生之前的再生事件的完成与所述第一再生的完成之间经过的时间，并且其中金属过滤器的所述第一再生与所述第二再生之间的所述时间间隔包括所述第一再生的完成与所述第二再生的完成之间经过的时间。
20.根据权利要求18所述的方法，其中基于所述比的所述第一再生和所述第二再生包括当通过所述第一文丘里管的所述流率相对于通过所述第二文丘里管的所述流率的所述比高于上限阈值时再生所述第二过滤器，通过所述第一文丘里管的所述流率基于所述第一文丘里管的颈部上游的估算压力，通过所述第二文丘里管的所述流率基于所述第二文丘里管的所述颈部上游的估算压力，并且维持所述再生直到所述比低于下限阈值为止。
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