[發明專利]用于微粒過濾器處的泄漏檢測的方法和系統

在審

• 申請號: 202010183291.8
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111720197A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 埃里克·比瑟姆;米希爾·J·范尼烏斯塔特;艾倫·萊曼;道格拉斯·馬丁;雷蒙德·亨利·伯格
• 申請（專利權）人: 福特全球技術公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00;F01N9/00;F01N3/023;F02D41/14
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升

本公開提供了“用于微粒過濾器處的泄漏檢測的方法和系統”。提供了用于診斷發動機排氣道中的汽油微粒過濾器的方法和系統。在低發動機轉速和高發動機轉速范圍內學習所述過濾器的壓力?流量關系?；谠谒龈咚俸偷退俜秶那€擬合之間的實質分離來識別所述過濾器的劣化。

技術領域

本公開涉及用于在諸如以汽油為燃料的發動機的內燃發動機中聯接的微粒過濾器處的泄漏檢測的系統和方法。

背景技術

微粒(例如碳煙)可能在內燃發動機中作為某些燃燒過程的副產物而形成。例如，在高發動機轉速或高發動機負載下，排氣中可能形成微粒。微粒的形成也可能與將燃料直接噴射到發動機氣缸中有關?？梢允褂门艢夤苈分械奈⒘＿^濾器，以保留微粒并減少碳煙排放。隨著時間的流逝，微粒積聚在過濾器內，從而降低通過排氣系統的排氣流率并產生發動機背壓，這可能會降低發動機效率和燃料經濟性。為了降低背壓，可以間歇地使過濾器再生，以燃燒掉積聚的碳煙。但是，即使間歇性再生，微粒過濾器也可能劣化，并通過排氣尾管將微粒泄漏到大氣中。

確定微粒過濾器是否泄漏的一種方法是通過使用壓力傳感器，如Nieuwstadt等人在US 9,664,095中所示的。其中，通過上游和下游排氣氧傳感器跨排氣微粒過濾器測量壓降。然后，在跨過濾器的排氣氧濃度基本恒定時的狀態期間，該壓降用于推斷過濾器的泄漏。

然而，本文的發明人已經認識到這種方法的潛在問題。作為一個示例，盡管在高排氣流率時針對正常運行的汽油微粒過濾器(GPF)對比泄漏的(或缺失的)GPF存在壓力-流量關系的實質變化，但是在低排氣流率時(諸如低于300m³/h時)在正常運行的情況和故障情況的壓力-流量關系之間可能存在明顯的重疊。具體來說，與柴油微粒過濾器(DPF)診斷相比，灰分負載的較低標稱壓降混雜作用可能會導致GPF診斷中的分離較低。因此，可能難以準確可靠地診斷GPF泄漏。此外，由于在GPF之后急劇的排氣管彎曲所產生的壓力以及空腔中的諧振，在某些情況下，甚至可能難以檢測出完全缺失的GPF。

發明內容

本文的發明人已經認識到跨GPF的壓力-流量關系可能隨發動機轉速而變化。具體來說，在低發動機轉速，如果GPF缺失或泄漏，則會在排氣管中形成諧振，這會導致較高的壓降。在較高速度，頻率可能太高而無法形成駐波，并且壓降可能更低。因此，在一個示例中，上述問題可以通過一種用于確定發動機排氣中的汽油微粒過濾器(GPF)泄漏或劣化的方法來解決，該方法包括：對在第一發動機轉速范圍內排氣流率和跨排氣微粒過濾器的壓差之間的第一關系與在第二發動機轉速范圍內在排氣流率和跨微粒過濾器的壓差之間的第二關系進行比較；以及基于所述比較，指示微粒過濾器劣化。以這種方式，改善了泄漏或缺失的GPF的可檢測性。

作為一個示例，排氣系統可以包括位于排氣汽油微粒過濾器(GPF)上游的第一排氣傳感器(例如，第一氧傳感器)和位于GPF下游的第二排氣傳感器(例如，第二氧傳感器)?？刂破骺梢陨傻谝磺€圖，該第一曲線圖繪制了在第一發動機轉速范圍內(諸如當發動機轉速高于閾值速度時)跨過濾器的壓降與排氣流率之間的關系?？刂破鬟€可以生成第二曲線圖，該第二曲線圖繪制了在第二發動機轉速范圍內(諸如當發動機轉速低于閾值速度時)跨過濾器的壓降與排氣流率之間的關系。如果第一曲線圖的曲線擬合與第二曲線圖的曲線擬合之間的分離大于閾值差，則指示GPF劣化。例如，可以設置診斷碼。

以這種方式，現有的排氣傳感器和基于壓力的GPF監測器可以有利地用于推斷微粒過濾器的泄漏，而無需其他專用傳感器。通過在不同的發動機轉速監測跨GPF聯接的排氣氧傳感器的輸出，可以使在高發動機轉速和低發動機轉速跨GPF的壓降和跨GPF的排氣流量之間的關系與過濾器的健康狀況相關聯。使在較高發動機轉速捕獲的跨GPF的排氣壓力與流量關系與在較低發動機轉速下捕獲的跨GPF的排氣壓力與流量關系相關聯的技術效果是，即使在較低的流率，也可以實現較高的曲線擬合分離。通過改善該分離，減少了灰分負載對GPF診斷的混雜作用，從而提高了GPF監測器結果的可靠性。通過改善對微粒過濾器健康狀況的監測，可以改善車輛排放。