用于检测排气后处理部件的面部堵塞的系统和方法与流程

相关申请的交叉引用

本申请要求于2015年1月15日提交的美国专利申请号14/597,745的优先权。以上申请的全部披露内容通过引用结合于此。

本披露涉及用于检测排气后处理部件的面部堵塞的系统和方法。

背景技术：

此部分提供与本披露相关的背景信息，其不一定是现有技术。

已经开发了多种排气后处理装置，以试图减少内燃发动机运行期间排放到大气中的nox和颗粒物质的量。当实施柴油燃烧过程时，尤其需要排气后处理系统。用于柴油发动机排气的典型后处理系统可以包括碳氢化合物(hc)注入器、柴油机氧化催化器(doc)、柴油机颗粒过滤器(dpf)以及选择性催化还原(scr)系统(包括尿素注入器)。

通过使用这种后处理系统可能出现的问题是阻塞或堵塞doc。例如，doc面部堵塞可能增加排气系统中的背压、降低催化性能并且阻碍dpf再生。因此，希望的是提供一种后处理系统，该后处理系统可以有效地检测doc面部堵塞状况并且实施校正动作以修正面部堵塞状况。

技术实现要素：

此部分提供本披露的总体概述、而不是其全部范围或其全部特征的全面披露。

在一种形式中，本披露提供了一种排气后处理系统，该排气后处理系统可以包括氧化催化器、碳烟传感器、过滤器以及控制模块。氧化催化器可以布置在排气通道中并且可以接收从发动机排出的排气。碳烟传感器可以至少部分地布置在排气通道中在氧化催化器的下游。过滤器可以布置在排气通道中在碳烟传感器的下游。控制模块可以与碳烟传感器通信并且可以基于从碳烟传感器接收的数据来确定氧化催化器的面部堵塞状况。

在一些构型中，过滤器是柴油机颗粒过滤器。

在一些构型中，过滤器是选择性催化还原过滤器。

在一些构型中，控制模块与注入器通信，该注入器被配置成响应于控制模块检测到面部堵塞状况将燃料注入到排气通道中氧化催化器的上游。

在一些构型中，控制模块计算模型化碳烟质量流量值并且将模型化碳烟质量流量值与从碳烟传感器接收的测量碳烟质量流量值进行对比。

在一些构型中，控制模块计算模型化碳烟质量流量值与先前的模型化碳烟质量流量值的和。控制模块可以响应于该和等于或高于预定阈值来触发再生事件和故障警报中的至少一者。

在一些构型中，控制模块基于阈值与差值之间的对比来确定面部堵塞状况，该差值是模型化碳烟质量流量值与从碳烟传感器接收的测量碳烟质量流量值之间的差值。

在一些构型中，控制模块响应于检测到氧化催化器的面部堵塞状况来触发再生事件。

在一些构型中，控制模块响应于检测到氧化催化器的面部堵塞状况来触发故障警报。

在一些构型中，排气后处理系统包括与控制模块通信的流体注入器。控制模块可以响应于检测到氧化催化器的面部堵塞状况使流体注入器将流体注入到排气通道中。

在一些构型中，流体包括碳氢化合物燃料。

在另一种形式中，本披露提供了一种方法，该方法可以包括：将碳烟传感器至少部分地定位在排气通道中在氧化催化器的下游，该排气通道接收从发动机排出的排气；使用碳烟传感器来取得测量以指示在离开氧化催化器的排气中碳烟的量；并且基于从碳烟传感器接收的数据来确定氧化催化器的面部堵塞状况。

在一些构型中，碳烟传感器被定位在过滤器的上游。例如，过滤器可以是柴油机颗粒过滤器或选择性催化还原过滤器。

在一些构型中，该方法包括响应于检测到面部堵塞状况来使用注入器将燃料注入到排气通道中氧化催化器的上游。

在一些构型中，该方法包括计算模型化碳烟质量流量值并且将该模型化碳烟质量流量值与从碳烟传感器接收的测量碳烟质量流量值进行对比。

在一些构型中，该方法包括计算模型化碳烟质量流量值与先前的模型化碳烟质量流量值的和。控制模块可以响应于该和等于或高于第一阈值来触发再生事件和故障警报中的至少一者。

在一些构型中，面部堵塞状况是基于第二阈值与差值之间的对比来确定的，该差值是模型化碳烟质量流量值与从碳烟传感器接收的测量碳烟质量流量值之间的差值。

在一些构型中，该方法包括响应于检测到氧化催化器的面部堵塞状况来触发再生事件。

在一些构型中，该方法包括响应于检测到氧化催化器的面部堵塞状况来触发故障警报。

从本文提供的说明中将清楚其他适用范围。本概述中的说明和具体实例仅旨在用于展示的目的而并非旨在限制本披露的范围。

附图说明

本文描述的附图仅是出于对所选择实施例的而不是对所有可能实现方式的展示性目的，并且不旨在限制本披露的范围。

图1是根据本披露原理的发动机和排气后处理系统的示意性表示；并且

图2是展示了根据本披露原理的方法的流程图。

贯穿附图的这若干视图，相应的参考数字指示相应的部分。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述多个示例实施例。

提供了多个示例实施例从而使得本披露将是详尽的，并将其范围充分地告知本领域的技术人员。阐述了许多特定的细节，例如特定的部件、装置和方法的实例，以提供对本披露的实施例的详尽理解。对本领域的技术人员来说显然地不必采用特定的细节，而可以用多种不同的形式实施示例实施例、并且这些特定的细节都不应解释为是对本披露的范围的限制。在一些示例实施例中，对周知过程、周知装置结构、以及周知技术不做详细描述。

本文所使用的术语仅是出于描述特定示例实施例的目的而并不旨在限制。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”可以旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外指明。术语“包括”、“含有”、“包含”和“具有”都是包括性的并且因此指定所陈述特征、整合物、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除存在或加入一种或多种其他特征、整合物、步骤、操作、元件、部件和/或它们的集合。本文所描述的这些方法步骤、过程和操作不应被解释为必须要求它们按所讨论或展示的特定顺序执行，除非特别指出执行顺序。还应当理解的是，可以采用另外的或替代性的步骤。

当一个元件或层涉及“在……上”、“接合到”、“连接到”、或“联接到”另一元件或层时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到该另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相比之下，当一个元件涉及“直接在……上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，就可能不存在中间元件或层。用于描述这些元件之间关系的其他词语应当以类似的方式进行解释(例如，“之间”与“直接之间”，“相邻”与“直接相邻”等)。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目的一项或多项的任意和所有组合。

虽然术语“第一”、“第二”、“第三”等在本文中可以用来描述不同的元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应该受这些术语的限制。这些术语可以仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一个区域、层或区段区分开。术语如“第一”、“第二”和其他数字术语在本文使用时并不暗示序列或顺序，除非上下文明确指出。因此，下文中讨论的第一元件、部件、区域、层或区段可以被称为第二元件、部件、区域、层或区段，而不偏离示例实施例的传授内容。

空间相关术语，例如“内”、“外”、“之下”、“下方”、“下部”、“上方”、“上部”等在本文中是为了使得对如这些附图中所展示的一个元件或特征相对另一个或多个元件或者一个或多个特征的关系的描述易于阐释。空间相关术语可以旨在涵盖除了在附图中描述的取向之外的、装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果装置在这些附图中被翻转，则被描述为在其他元件或特征“下方”或“之下”的元件将被取向为在其他元件或特征“上方”。因此，示例性术语“下方”可以涵盖上方和下方两种取向。装置可以被另外取向(旋转90度或以其他取向)，并且本文所使用的空间相关描述符做出了相应的解释。

参照图1，提供了可以处理由燃烧发动机12输出的排气的排气后处理系统10。排气后处理系统10可以包括排气通道14、氧化催化器(例如柴油机氧化催化器或doc)16、过滤器18和选择性催化还原(scr)催化器20。doc16、过滤器18和scr催化器20被布置在排气通道14内，使得从发动机12输出的一些或所有的排气穿过其流动。例如，过滤器18可以是柴油机颗粒过滤器(dpf)或选择性催化还原过滤器(scrf)。

碳氢化合物(hc)注入器22可以至少部分地布置在排气通道14内在doc16的上游。hc注入器22可以从燃料箱(未示出)接收碳氢化合物燃料并且可以将燃料注入到doc16上游的排气流中。燃烧器24可以至少部分地布置在排气通道14内doc16的上游hc注入器22处或附近。燃烧器24可以点燃由hc注入器22注入的燃料以使doc16和/或过滤器18再生。

还原剂注入器26可以至少部分地布置在排气通道14内在过滤器18的下游并且在scr催化器20的上游。还原剂注入器26可以从还原剂箱(未示出)接收还原剂(例如尿素)并且将还原剂注入到scr催化器20上游的排气流中。

例如，碳烟传感器28可以至少部分地布置在排气通道14内在doc16的下游和过滤器18的上游的位置处。碳烟传感器28可以是能够测量排气流中的碳烟质量或碳烟质量流量率的任何类型的传感器、或者是能够测量指示碳烟质量值或碳烟质量流量率的排气流的参数的任何类型的传感器。例如，在一些构型中，碳烟传感器28可以包括具有一对导电板或探头(未示出)的电路，该对导电板或探头被配置成使得碳烟在这些板或探头上的积累或存在改变电路中的电阻，从而指示排气中的碳烟质量。

控制模块30可以与hc注入器22、燃烧器24、还原剂注入器26和碳烟传感器28通信。控制模块30可以控制hc注入器22、燃烧器24和还原剂注入器26的运行。如将在以下更详细地描述的，控制模块30可以检测doc16上面部堵塞状况的存在或不存在。如果控制模块30确定doc16被堵塞，那么控制模块30可以触发再生事件(例如使用hc注入器22和燃烧器24)以疏通doc16。如果面部堵塞状况没有被再生事件修正，那么控制模块30可以触发故障警报(例如声音警告或警报或者视觉发动机检查警报等)，催促车辆的驾驶者对doc进行维修。

现在参照图2，将描述检测doc面部堵塞的方法。在步骤110处，控制模块30例如可以基于发动机运行参数和/或一个或多个查询表使用已知方程式来计算模型化碳烟质量流量值。在步骤120处，控制模块30可以确定碳烟传感器28是否处于就绪状态(即，碳烟传感器28是否处于从排气流进行测量并且与控制模块30通信的状态)。如果碳烟传感器28没有处于就绪状态，那么在步骤130处，控制模块30可以对步骤110处确定的模型化碳烟质量流量值和先前计算的碳烟质量流量值进行求和。

如果在步骤120处控制模块30确定了碳烟传感器28处于就绪状态，那么控制模块30可以在步骤140处接收并且读取来自碳烟传感器28的测量碳烟质量流量值、或者将从碳烟传感器28接收的数据转化成测量碳烟质量流量值。在步骤150处，控制模块30可以计算模型化碳烟质量流量值与测量碳烟质量流量值之间的差值。在步骤160处，控制模块30可以将在步骤150处计算的差值存储在与控制模块30相关联的存储器电路中。在步骤170处，控制模块30可以通过将步骤150处计算的差值与先前存储的差值(即，在先前的模型化碳烟质量流量值与先前测量的碳烟质量流量值之间的先前计算的差值)进行对比来确定增量对比值。

在步骤180处，控制模块30可以确定在步骤170处确定的增量对比值是否小于预定配用阈值。如果增量对比值大于或等于预定配用阈值，那么控制模块30可以在步骤190处计算模型化碳烟质量流量值(通过以上相对于步骤110描述的方式)。在步骤200处，控制模块30可以对在步骤190处或步骤110处确定的模型化碳烟质量流量值与先前计算的碳烟质量流量值进行求和。

如果在步骤180处控制模块30确定增量对比值小于预定配用阈值，那么控制模块30可以在步骤210处确定增量对比值是否小于预定触发阈值(该预定触发阈值可以是与配用阈值不同的阈值)。如果增量对比值大于或等于预定触发阈值，那么控制模块30可以在步骤220处确定自从上一次碳烟传感器再生事件之后过去的时间是否大于预定时间阈值。如果自从上一次碳烟传感器再生事件之后过去的时间大于预定时间阈值，那么控制模块30可以在步骤230处触发碳烟传感器再生事件。碳烟传感器再生事件可以包括使用电加热装置对碳烟传感器28进行加热。例如，碳烟传感器28可以包括电热塞(未示出)或其他加热装置，该电热塞或其他加热装置被控制模块30控制并且可以将碳烟传感器28上的碳烟和/或其他污染物燃烧掉。

在步骤230处的碳烟传感器再生事件之后，控制模块30可以在步骤190处计算模型化碳烟质量流量值，如上所述。之后，在步骤200处，控制模块30可以对在步骤190处或步骤110处确定的模型化碳烟质量流量值与先前计算的碳烟质量流量值进行求和，如上所述。

如果控制模块30在步骤220处确定了自从上一次碳烟传感器再生事件之后过去的时间不大于预定时间阈值，那么控制模块30可以在步骤240处确定是否配用(启动)了doc面部堵塞检测模式。如果没有配用doc面部堵塞检测模式，那么控制模块30可以在步骤250处配用doc面部堵塞检测模式。之后，算法可以前进至步骤200，以便对步骤190处或步骤110处确定的模型化碳烟质量流量值与先前计算的碳烟质量流量值进行求和，如上所述。如果控制模块30在步骤240处确定了doc面部堵塞检测模式被配用，那么算法可以直接前进至步骤200。

如果控制模块30在步骤210处确定了增量对比值小于预定触发阈值，那么控制模块30可以在步骤260处确定是否配用(开启)了doc面部堵塞检测模式。如果没有配用doc面部堵塞检测模式，那么控制模块30可以在步骤270处记录碳烟传感器故障或者面部堵塞检测系统故障。如果记录了预定数量的碳烟传感器故障或者面部堵塞检测系统故障，那么控制模块30可以触发警报(例如，诸如发动机检查灯或消息的声音和/或视觉警报)，从而指示车辆驾驶者和/或车辆拥有者：碳烟传感器28和/或面部堵塞检测系统可能需要(例如，由车辆保养或维修技术员)维修。在步骤270之后，控制模块30可以在步骤280处对步骤110处确定的模型化碳烟质量流量值与先前计算的碳烟质量流量值进行求和。

如果控制模块30在步骤260处确定了doc面部堵塞检测模式被配用，那么控制模块30可以在步骤290处设定doc面部堵塞故障(指示在doc16上存在面部堵塞状况)并且在步骤300处对doc面部堵塞故障的计数进行递增。之后，控制模块30可以在步骤280处对步骤110处确定的模型化碳烟质量流量值与先前计算的碳烟质量流量值进行求和。

可以在发动机12的运行期间连续地或间歇地重复以上描述并在图2中示出的算法。当doc面部堵塞检测模式被配用并且在步骤130、200、280中的任一者处确定的和值等于或高于预定阈值(例如，在示例性实施例中大约每升三克)时，控制模块30可以触发doc再生事件和/或故障警报。另外地或替代地，如果doc面部堵塞故障的数量(即，如果在步骤300处递增的故障的数量)等于或高于预定故障阈值，那么控制模块30可以触发doc再生事件和/或故障警报。doc再生事件可以包括使用燃烧器24点燃由doc16上游的注入器22注入到排气通道14中的燃料。通过点燃燃料而产生的热气可以将doc16上的碳烟燃烧掉，由此疏通doc16。可以触发故障警报以警告安装有发动机12和后处理系统10的车辆(未示出)的使用者或拥有者：doc16可能需要(例如，由车辆保养或维修技术员)维修以便疏通或更换doc16。例如，故障警报可以是可听音或声音警告和/或视觉警报指示器(例如，发动机检查灯和/或在车辆信息屏幕上显示的警报消息)。

在一些构型中，后处理系统10可以包括被布置在scr催化器20下游或者在过滤器18与scr催化器20之间的一个或多个额外的碳烟传感器。在一些构型中，除了确定在doc16上积聚的碳烟的量，控制模块30还可以确定在过滤器18和scr催化器20中的一者或两者上积聚的碳烟的量。基于这种信息，控制模块可以触发doc16、过滤器18和scr催化器20中的一者或多者的再生。

在示例性实施例中，如果doc碳烟多于每升三克、过滤器碳烟少于每升2.5克、和/或scr碳烟少于每升1.5克，那么控制模块30可以触发doc再生事件。如果doc碳烟多于每升三克、过滤器碳烟少于每升2.5克、和/或scr碳烟多于每升1.5克，那么控制模块30可以触发scr再生事件。如果doc碳烟多于每升三克并且过滤器碳烟多于每升2.5克，那么控制模块30可以触发过滤器再生事件。如果doc碳烟少于每升三克并且过滤器碳烟多于每升五克，那么控制模块30可以触发过滤器再生事件。如果doc碳烟少于每升三克并且scr碳烟多于每升3克，那么控制模块30可以触发scr再生事件。

在本申请中，包括以下定义，术语“模块”可以由术语“电路”来替换。术语“模块”可以指代、作为其一部分、或包含：专用集成电路(asic)；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(fpga)；执行代码的处理器电路(共享、专用或群)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享、专用或群)；提供所描述功能的其他适合的硬件部件；或以上一些或全部项的组合，如片上系统。

该模块可以包括一个或多个接口电路。在一些实例中，这些接口电路可以包括有线或无线接口，这些有线或无线接口连接至局域网(lan)、因特网、广域网(wan)、或其组合。本披露的任何给定模块的功能可以在经由接口电路相连接的多个模块之间分布。例如，多个模块可以允许荷载平衡。在另外一个实例中，服务器(也称为远程、或云)模块可以实现代表客户端模块的一些功能。

如以上使用的术语代码可以包括软件、固件、和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、类别、数据结构、和/或对象。术语共享处理器电路涵盖了执行来自多个模块的一些或全部代码的单一处理器电路。术语群处理器电路涵盖了与额外的处理器电路相结合来执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器电路。对多个处理器电路的引用涵盖了在分立芯片上的多个处理器电路、在单个芯片上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个内核、单个处理器电路的多个线程、或以上的组合。术语共享存储器电路涵盖了存储来自多个模块的一些或全部代码的单一存储器电路。术语群存储器电路涵盖了与额外的存储器相结合来存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器电路。

术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文使用的术语计算机可读介质不涵盖传播穿过介质的瞬态电或电磁信号(例如载波上的)；术语计算机可读介质因此可以视为有形的且非瞬态的。非瞬态的有形的计算机可读介质的非限制性实例为：非易失性存储器电路(例如闪存存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路、或掩膜只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机存取存储器电路或动态随机存取存储器电路)、磁存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)、以及光存储介质(例如cd、dvd、或蓝光光盘)。

本申请中描述的这些设备和方法可以部分地或完全由通过配置通用计算机来执行计算机程序中实现的一个或多个具体功能而创建的专用计算机来实施。以上描述的功能块和流程图要素和/或以上其他说明用作软件说明书，可以通过有经验的技术人员或程序员的例程工作转化为计算机程序。

这些计算机程序包括处理器可执行指令，这些处理器可执行指令被存储在至少一个非易失性的有形的计算机可读介质中。这些计算机程序还可以包括或依赖所存储的数据。这些计算机程序可以涵盖与专用计算机的硬件交互的基本输入/输出系统(bios)、与专用计算机的具体器件交互的器件驱动器、一个或多个操作系统、用户应用程序、背景服务器、背景应用程序等等。

计算机程序可以包括：(i)待解析的描述性文本，诸如html(超文本标记语言)或xml(可扩展标记语言)，(ii)汇编代码，(iii)由编译器从源代码生成的目标代码，(iv)由解释器执行的源代码，(v)用于由即时编译器编译和执行的源代码，等。仅作为实例，可以使用以下语言的语法撰写源代码，包括：c、c++、c#、objectivec、haskell、go、sql、r、lisp、fortran、perl、pascal、curl、ocaml、html5、ada、asp(动态服务器网页)、php、scala、eiffel、smalltalk、erlang、ruby、visuallua和

权利要求书中叙述的要素均不旨在是35u.s.c.§112(f)的含义内的装置加功能的要素，除非使用短语“用于……的装置(meansfor)”来明确叙述一个要素，或是在使用短语“用于……的操作(operationfor)”或“用于……的步骤(stepfor)”的方法权利要求的情况下。

以上对这些实施例的说明是出于展示和说明的目的提供的。并不旨在是穷尽的或限制本披露。具体实施例的单独的要素或特征通常并不局限于该具体实施例，而是在适用时是可互换的、并且可以用在甚至并未明确示出或描述的选定实施例中。也可以用多种方式来对其加以变化。这样的变化不应视作是脱离本披露，并且所有这样的改动都旨在包含在本披露的范围之内。