用于检测微粒过滤器泄露的系统和方法与流程

本说明书总体涉及用于检测微粒过滤器(PF)泄露的方法和系统。

背景技术：

微粒物质过滤器在汽车排放系统中越来越多地使用以减少发动机排气中的微粒浓度。当烟灰在微粒过滤器上累积到阈值水平时，在受控制的发动机工况下过滤器再生过程可用于燃尽积累的烟灰。然而，随着时间的推移，当过滤器出现由于过滤器再生过程中不受控制的温度剧增导致的裂缝时，此类微粒过滤器可能遭受捕集效率的不可逆的降低。微粒过滤器的捕集效率的损失可能导致增加的微粒物质排放远高于规定极限。

日益严格的微粒物质排放标准和被提议的政府规定的用于监测微粒过滤器的捕集效率的车载诊断(OBD)要求已刺激许多对用于监测微粒过滤器性能的新技术的研究。一种方法包括确定微粒过滤器两端的压差。如果压差小于阈值压差，则微粒过滤器可能泄露。然而，该方法可能不适于检测由于加载在过滤器内的灰烬引发的干扰效应导致的过滤器故障。确定微粒过滤器泄露的其它方法包括利用位于微粒传感器下游的烟灰传感器监测排气流中的烟灰负载并且包括当烟灰负载超过烟灰阈值(例如，烟灰阈值可基于可接受的烟灰泄露的阈值量，所述可接受的烟灰泄露的阈值量基于微粒物质排放)时发信号。

然而，发明人这里已经意识到此类系统的潜在问题。举一个示例来说，由于相对小的一部分烟灰沉积在烟灰传感器上，烟灰传感器可能对泄露的烟灰具有低灵敏度。这可能是由于排气管几何结构和/或排气的不良混合。此外，大的柴油微粒和/或水滴可能撞击烟灰传感器的表面，从而改变烟灰传感器读数。

技术实现要素：

在一个示例中，上述问题可通过用于将排气从排气管转移到排气管之外的平行的第一和第二排气路径的方法解决。第二排气路径包括耦合到电路的过滤器。所述方法进一步包括基于经过第一和第二排气路径的流率的估计排 气流率比率调整发动机操作。所述流量是基于经过第一和第二排气路径的各自的文丘里管的压力下降。这样，可以准确地确定排气导管中的微粒过滤器的劣化。

作为一个示例，平行的第一和第二排气路径可位于排气导管中的微粒过滤器的下游。随着微粒过滤器的再生数量增加，微粒过滤器可劣化且越来越多的烟灰可行进到微粒过滤器的下游。结果，较多的烟灰可聚集在位于第二排气路径中的过滤器上且结果，背压可被引入到第二排气路径。经过第二排气路径的排气流的阻抗引起经过第一和第二排气路径的流率比率增加。一旦比率达到阈值比率，电耦合到第二排气路径中的过滤器的电路用于使过滤器再生。一旦第二排气路径中的过滤器的连续再生之间的时间间隔减少至小于阈值时间间隔的时间间隔，可指示排气导管中的微粒过滤器的劣化。

应该理解，上述发明内容被提供以简化的形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念选择。其并不为了识别所要求的主题的关键或必要的特征，所述主题的范围通过随附权利要求唯一限定。此外，所要求的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施。

附图说明

图1表示带有汽缸的发动机。

图2表示流体地耦连到发动机的排气管的次级排气组件。

图3表示用于确定排气管中的微粒过滤器的劣化的方法。

图4表示用于监测次级排气组件中的微粒过滤器的再生之间的时间间隔的图表。

具体实施方式

下面的描述涉及用于基于经过流体地耦连到发动机的排气管的次级排气组件的流量确定发动机微粒过滤器的劣化的系统和方法。如图1所示，车辆包括能够经由燃烧推动车辆的发动机。微粒过滤器和次级排气组件沿排气管设置，其中微粒过滤器安置在次级排气流组件的上游。次级排气组件包括两个平行路径，如图2所示。平行的第一和第二排气路径每个位于排气管外(例如，外部)。第二路径进一步包括能够捕获排气管外的排气流中的烟灰的金属过滤器。当排气管中的微粒过滤器劣化时，其可泄露较大量的烟灰。泄露的 烟灰可流到次级流组件，在所述次级流组件中金属过滤器可以捕获所述泄露的烟灰。随着时间的推移，金属过滤器可以变得满载烟灰。响应于金属过滤器变得满载，过滤器可被再生以便移除积累的烟灰。如图3所述的方法所示，金属过滤器的装载可基于经过第一和第二路径的排气流的比率而被确定。图3的方法进一步示出基于金属过滤器的当前的再生和先前的再生之间的时间间隔确定排气管中的微粒过滤器是否劣化。如上所述，微粒过滤器可在微粒过滤器的阈值量(如，1000)的再生之后劣化。当微粒过滤器出现许多裂缝和/泄露时，烟灰可以增加的速率累积在金属过滤器上，从而引起金属过滤器再生时间间隔减少。图4用图表显示金属过滤器再生时间间隔随时间的变化。

继续到图1，示出示意图，其示出可包括在汽车的推进系统中的发动机系统100中的多汽缸发动机10的一个汽缸。发动机10可通过包括控制器12的控制系统和通过来自车辆操作员132经由输入设备130的输入而被至少部分地控制。在该示例中，输入设备130可包括加速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包括通过汽缸壁32形成的汽缸，其中活塞36安置在汽缸内。活塞36可耦连到曲轴40以使得活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统耦连到车辆的至少一个驱动轮。另外，起动器马达可经由飞轮耦连到曲轴40以启用发动机10的起动操作。

燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气且可经由排气通道(例如，排气管)48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48可经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30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可经由各自的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动控制。凸轮控制系统51和53每个可包括一个或多个凸轮且可利用可通过控制器12操作来改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统，和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可分别通过位置传感器55和57来确定。在可替换的示例中，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可替换地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。

燃料喷射器69示出直接耦连到燃烧室30以与从控制器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30内。以这种方式，燃料喷射器69提供称之为燃料到燃烧室30内的直接喷射。例如，燃料喷射器可安装在燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)传送到燃料喷射器69。在一些示例中，燃烧室30可替换地或额外地包括以某种配置安置在进气歧管44中的燃料喷射器，所述配置提供称之为燃料到燃烧室30上游的进气口内的进气道喷射。

火花经由火花塞66提供到燃烧室30。点火系统可进一步包括用于增加供应到火花塞66的电压的点火线圈(未示出)。在其它示例中，诸如柴油机，火花塞66可省略。

进气通道42可包括具有节流板64的节气门62。在该特定示例中，节流阀板64的位置可通过控制器12经由提供到节气门62所包含的电动马达或致动器(一种通常称为电子节气门控制(ETC)的配置)的信号改变。以这种方式，节气门62可被操作以改变被提供到其它发动机汽缸中的燃烧室30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。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和用于感测进入发动机10的空气量的歧管空气压力传感器122。

根据排气流的方向，所示的排气传感器126被耦连到排气再循环系统140和排放控制器设备70的上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或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，上游的排气传感器126可为UEGO，其经配置以提供与排气中存在的氧气量成比例的输出，诸如电压信号。控制器12经由氧传感器传递函数将氧传感器输出转换为排气空气-燃料比。

排气再循环(EGR)系统140可经由EGR通道152将来自排气通道48的期望部分的排气发送到进气歧管44。提供到进气歧管44的EGR量可通过控制器12经由EGR阀144改变。在一些条件下，EGR系统140可用于调节燃烧室内的空气-燃料混合物的温度，从而在一些燃烧模式期间提供控制点火正时的方法。

所示的排放控制设备70沿排气传感器126下游的排气通道48设置。设备70可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它的排放控制设备，或其组合。在一些示例中，在发动机10的操作期间，排放控制设备70可通过 在特定空气-燃料比内操作发动机的至少一个汽缸而被定期重置。

所示的微粒过滤器72沿排放控制设备70下游的排气通道48布置。微粒过滤器72可为柴油机微粒过滤器或汽油微粒过滤器。微粒过滤器72的材料可由陶瓷、硅、金属、纸，或其中的组合制成。在发动机10的操作期间，微粒过滤器72可捕获烟灰(例如，未燃烧的碳氢化合物)以便减少车辆排放。烟灰堵塞微粒过滤器的表面且可建立排气背压。排气背压可不利地影响发动机。一旦微粒过滤器72变得满载烟灰(例如，微粒过滤器上的烟灰负载超过烟灰负载阈值)，背压可能对于适当的排气排出太高了。用于排出来自发动机10的排气的功增加以便克服上述背压。为了避免高背压，发动机10可使过滤器被动或主动再生。

当发动机负载超过阈值负载引起排气温度上升时，被动再生可发生。当排气温度增加得超过阈值温度(例如，450℃)时，微粒过滤器72上的烟灰可以燃烧。因此，在不改变发动机操作的情况下被动再生可发生。相反地，主动再生经由控制器12发出信号以改变发动机操作从而不依赖发动机负载地增加排气温度(如，延迟喷射、二次喷射、节流、排气再循环、火花延迟，和/或减少空气/燃料比)而发生。

当烟灰在被动或主动再生期间燃烧时，微粒过滤器温度增加到高温(例如，1400℃)。再生温度可能难以控制且当留下其自身缺点时(when left to its own vices)，再生可以使微粒过滤器72劣化。劣化可包括微粒过滤器72出现泄漏(例如，裂缝)和/或孔，这可引起烟灰穿过微粒过滤器72进一步流动到排气通道48的下游，并增加车辆排放。

促成微粒过滤器劣化的其它因素包括车辆振动和润滑油灰。由于微粒过滤器72暴露于高温引起微粒过滤器72内的易碎部件的膨胀(即，下降的稳定性)，所以车辆振动可使易碎部件劣化。润滑油灰可包含金属氧化物，其可同微粒过滤器72反应并阶段性形成(例如，部分微粒过滤器劣化，而其它部分保持起作用)，最终使至少一部分微粒过滤器劣化。

次级流组件74被示出沿微粒过滤器72下游的排气通道48布置。次级流组件74包括在最靠近微粒过滤器72的次级流组件74的末端处安置在排气通道48内的入口76。次级流组件74进一步包括在最远离微粒过滤器72的次级流组件74的相对端处安置在排气通道48内的出口78。

入口76和出口78流体地耦连到排气通道48以及第一通道80和第二通 道82两者。第一通道80和第二通道82平行且几何结构彼此基本相等。第二通道82包括电子耦合到控制器12的金属过滤器84。金属过滤器84小于微粒过滤器72。第一通道80和第二通道82两者都位于排气通道48外侧，且都经由入口76从排气通道48接收排气。也就是说，第一通道80和第二通道82安置在排气通道48内部之外。次级流组件74可用于确定微粒过滤器72的劣化。次级流组件将在下面参考图2和图3更详细地讨论。

控制器12在图1中示出为微型计算机，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(如，非临时存储器)的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存储器110，和数据总线。控制器12可从耦合到发动机10的传感器接收除之前讨论的那些信号之外的各种信号，其包括来自质量空气流量传感器120的导入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自耦合到冷却套管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；和来自传感器122的歧管绝对歧管压力(MAP)信号。发动机速度信号可通过控制器12从曲轴位置传感器118生成。歧管压力信号还提供进气歧管44中的真空，或压力的指示。注意，可使用上述传感器的各种组合，诸如有MAF传感器而没有MAP传感器，或反之亦然。在发动机操作期间，发动机转矩可从MAP传感器122的输出和发动机转速推断出。进一步，该传感器和检测到的发动机速度可作为估计导入汽缸中的充气(包括空气)的基础。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的曲轴位置传感器118可在曲轴每次旋转中产生预定数量的等距脉冲。

储存介质只读存储器106可用表示处理器102可执行的非暂时性指令的计算机可读数据编程，以用于执行下述方法和预期但没具体列出的其它变体。

控制器12从图1的各种传感器接收信号，并且基于接收的信号和储存在控制器12的存储器上的指令运用图1中的各种致动器来调整发动机操作。在一个示例中，响应于从次级流组件74的金属过滤器84接收到的信号，控制器12改变发动机操作以限制车辆的转矩输出。

如本领域技术人员将明白的那样，在下面的流程图中描述的具体程序可表示任何数量的处理策略的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。正因如此，所示的各种动作或功能可按所示的次序、平行地， 或在一些情况下省略地执行。同样，处理的次序不是为实现所述特征和优点必须要求的，而是其被提供以便于说明和描述。虽然没有明确示出，所示的动作或功能的一个或多个可根据正被使用的特定策略重复执行。进一步，这些附图以图形表示代码，代码待编程到控制器12中的计算机可读存储介质中以待通过控制器和发动机硬件的组合实施，如图1所示。

图1描述进一步包括次级流组件上游的微粒过滤器的发动机的单个汽缸。图2更详细地描述该次级流组件。

现在转向图2，系统200描述流体地耦连到微粒过滤器201下游的排气导管204的次级流组件202。实线箭头表示排气流的示例方向。次级流组件202、微粒过滤器201和排气导管204可用于图1所述的实施例中。正因如此，次级流组件202、微粒过滤器201和排气导管204可作为图1所示的次级流组件74、微粒过滤器72和排气通道48的示例。

如上所述，微粒过滤器201位于次级流组件202的上游。来自发动机汽缸的排气流穿过微粒过滤器201且到达次级流组件202。流经排气导管204的至少一部分排气经由入口206从排气导管204流进次级流组件202中。入口206包括最靠近微粒过滤器201的入口206的面上的一个或多个穿孔208。穿孔208面向与排气流的方向相反的方向。也就是说，穿孔208面向微粒过滤器201和接近的排气流。入口206延伸穿过至少一部分排气导管204并垂直于排气导管204。也就是说，入口206延伸穿过排气导管204的外壁并延伸到排气导管204的内部。此外，入口206的中心线与排气导管204的中心线和经过排气导管204的排气流的方向垂直。此外，入口206上的所有穿孔208位于排气导管204内。

孔口210位于排气导管204内的入口206的底面上。孔口210面向排气流方向的垂直方向(例如，孔口的中心轴线垂直于排气流方向)。排气从排气导管204流动并经由穿孔208流入入口206。当排气流经入口206时，它到达排气导管204外的一部分入口206。排气导管204外的该部分入口206的温度低于排气导管204内的部分入口206的温度。由于该温差，排气中的水蒸气可凝结到入口206的表面上。入口206的表面上的冷凝物可通过孔口210落下并落入排气导管204中。这样，流经次级流组件202的水量被减少。

排气经过入口206流动到次级流组件202的分叉点。入口206的分叉部分将排气流转移到第一通道212和第二通道214中的每个通道。第二通道214 相对于安装该发动机的车辆位于的表面(例如，地面)竖直地高于第一通道212并在第一通道212以上安置。竖直方向在图2中通过箭头250描述。因此，第二通道214比第一通道212更远离地面安置。也就是说，第一通道212比第二通道214更接近排气导管204。在一些实施例中，第一通道212和第二通道214离地面的距离基本相等，但离排气导管的距离不相等，其中第二通道214比第一通道212更远离排气导管。换句话说，第一通道212和第二通道214可被制造以使得它们在水平方向被设置成第二通道214比第一通道212更远离排气导管204。此外或可替换地，第一通道212在排气导管204的近侧而第二通道214在排气导管204的远侧。

通过相对于地面将第二通道214安置在第一通道212竖直上方，相比流进第二通道214中的剩余部分的排气，较大部分的排气可流进第一通道212。较大部分的排气可流进第一通道212中，因为排气随着重力(例如，朝第一通道212)流动而不是逆重力流动(例如，朝第二通道214)是极有利的。

第一通道212和第二通道214两个都位于排气导管204外。第一通道212和第二通道214在平行于排气导管204的方向上延伸。例如，经过第一通道212和第二通道214的排气流与经过排气导管204的排气流平行。第一通道212和第二通道214都分别包括德尔塔压力传感器216A和216B以及218A和218B。德尔塔压力传感器216A位于第一通道212中的第一文丘里通道220上游，而相应的德尔塔压力传感器216B位于第一文丘里通道220内。同样地，德尔塔压力传感器218A位于第二通道214中的第二文丘里通道222的上游，而相应的德尔塔压力传感器218B位于第二文丘里通道222内。第一文丘里通道220与第二文丘里通道222基本相同以使得文丘里通道两端的压力下降和经过文丘里通道的流速的增加分别对于第一文丘里通道220和第二文丘里通道222基本相等。

经过第一文丘里通道220和第二文丘里通道222的流率可经由下述等式1计算。

在等式1中，Q表示经过第一通道212或第二通道214的排气的流率。 下面的描述是用于第一通道212。计算第二通道214的Q基本相同。压力的变化(Δp)基于压力传感器220处测得的压力和第一文丘里通道220的已知压力之间的差。基于当前的发动机状况(例如，进气空气温度、负载、压力等)估计第二流组件中的气体的密度(ρ)。Aa和Ab表示如图2所示的横截面积。

基于通过德尔塔压力传感器216A和德尔塔压力传感器216B测得的压力(p)的差，可计算压力的变化(Δp)。德尔塔压力传感器216A或216B处的压力基于流进第一通道212中的排气量可变。随着流到第一通道212的排气流增加，德尔塔压力传感器216A，216B处的压力增加。然而，每个德尔塔压力传感器216A和216B处的增加可以不相等(例如，德尔塔压力传感器216A处的压力增加可大于德尔塔压力传感器216B处的压力增加)。第一通道212中的排气压力高于第二通道214中的排气压力，因为由于上述原因，第一通道212比第二通道214接收更多的排气。

德尔塔压力传感器216A处的排气密度(ρ)可基于理想气体定律的处理计算出。此外，在理想气体定律的界限下，排气的密度可假定为恒定的(例如，不可压缩气体)。计算的密度取决于排气的压力和温度，其中密度随压力的增加而增加且密度随温度的增加而减少。

Aa表示分别靠近德尔塔压力传感器216A或德尔塔压力传感器218A的第一通道212或第二通道214的横截面积，且基于减少到文丘里通道的直径之前的第一通道212或第二通道214的直径(例如，通道直径)。Ab表示分别靠近德尔塔压力传感器216B或218B的第一文丘里通道220或第二文丘里通道222(且因此基于文丘里通道的直径)的最窄部分的横截面积。C表示基于第一通道212几何结构计算的常量。应该明白，由于第一通道212和第二通道214的几何结构基本相同，用于第一通道212和第二通道214的值Aa、Ab，和C相等。

计算经过第一文丘里通道220和第二文丘里通道222的流率是类似的且因此，出于简洁，计算经过第一文丘里通道220的流率的描述也可用于到第二文丘里通道222。

为了计算流率(Q)，压力(p)和空气密度(ρ)基于测得的参数而被确定，同时C、Aa和Ab是已知变量(例如，基于已知的几何结构)。如等式1可示，经过文丘里通道的流率Q随文丘里通道上游的压力p的增加而增加。 类似地，Q随ρ增加而减少。

举例来说，对于以每小时40英里(mph)行驶的车辆，空气的密度(ρ)基于发动机负载和进入空气温度可知。如上所述，C是基于通道的几何结构确定的常数值。第一通道212与第二通道214基本相同，因此它们的值C也可基本相同。面积Aa和Ab是已知的。

压力(p)的差可基于德尔塔压力传感器216A和德尔塔压力传感器216B处测得的压力之间的差而计算。同样地，对于第二通道，压力差可基于德尔塔压力传感器218A和德尔塔压力传感器218B处测得的压力之间的差而计算。如上所述，第一通道212的压力大于第二通道214的压力。因此，对于第一通道212和第二通道214，等式1的所有值可相等，除了德尔塔压力。流率(Q)基于上述值而被估计。此外，如上所述，Q与p和ρ中的一个或多个成比例。经估计用于第一通道212的流率在本文称为Q₁且经估计用于第二通道214的流率在本文称为Q₂。

流出第二文丘里通道222的排气流进第二文丘里通道222下游的金属过滤器224。第一通道212不包括文丘里通道220下游的金属过滤器。金属过滤器224能够捕获排气流中的烟灰。金属过滤器224横跨第二通道214的内直径设置。鉴于微粒过滤器201在次级流设备202的上游，所以排气流中的烟灰是已穿过微粒过滤器201的烟灰的结果。因此，随着微粒过滤器201捕获较少的烟灰和/或出现裂缝或泄露，排气流中的烟灰可增加。

金属过滤器224与微粒过滤器201不相同。金属过滤器224小于微粒过滤器201。金属过滤器224位于排气导管204外，而微粒过滤器201被容纳在排气导管201内。此外，金属过滤器224比微粒过滤器201接收较少的排气流。微粒过滤器201相对于排气流在金属过滤器224的上游。

金属过滤器224用开关228电耦合到(通过大虚线框描述的)电路226，然而微粒过滤器201没有电耦合到电路。开关228可在打开位置(通过实线所示)或闭合位置230(通过小的粗虚线所示)中。当开关228在闭合位置230中，电路226是完整的且电流经过金属过滤器224。使电流流经金属过滤器224增加金属过滤器224的温度以便使金属过滤器224再生(例如，燃尽过滤器中通过金属过滤器224捕获的烟灰)。

当开关228在打开位置中，电路226是不完整的且电流不流经金属过滤器224。开关228基于Q₁与Q₂的比率(例如，经过第一通道212的流率：经过 第二通道214的流率)分别小于阈值比率或大于阈值比率而在打开位置和闭合位置之间转换。阈值比率可为固定数(例如，3)。可替换地，阈值比率可基于发动机操作(例如，阈值比率随发动机负载增加而增加)变化。当金属过滤器224越来越堵塞(例如，金属过滤器224的烟灰负载增加)时，Q₂减少。当烟灰负载增加时，排气回流增加，其减少Q₂。比率Q₁∶Q₂随Q₁增加或Q₂减少而增加。参考图3和图4更详细地描述通道流率比率Q₁∶Q₂。

排气流经金属过滤器224并流进第二通道出口234。相比靠近压力传感器218A的第二文丘里通道上游流动的排气，流入第二通道出口234的排气可具有较低的压力。

排气流出第一文丘里通道220并流进第一通道出口232。相比靠近压力传感器216A的第一文丘里通道220上游流动的排气，流进第一通道出口232的排气可具有较低的压力。

来自第一通道出口232和第二通道出口234的排气在出口236的汇合(例如，分叉部分)区域处合并。出口236的第一部分位于排气导管204外，而出口236的第二部分位于排气导管204内。出口236垂直伸进排气导管204。如所述，从出口236流动并流进排气导管204中的排气垂直于排气导管204中的排气流流动。可替换地，出口236可包括排气导管204中的弯曲以使得从出口236流动并流进排气导管204中的排气平行于排气导管204中的排气流流动。出口236可具有基本等于入口206的直径的直径。

图2示出流体地耦连到排气导管的次级流设备。图3描述基于再生时间间隔小于阈值时间间隔而确定排气导管中的微粒过滤器泄露的方法。

现在转向图3，示出用于经由比较次级流组件的金属过滤器的再生时间间隔和阈值时间间隔确定发动机排气通道中的微粒过滤器是否劣化(例如，泄露和/或燃毁)的方法300。用于实施方法300的指令可基于储存在控制器的存储器上的指令和连同从发动机系统的各种传感器(诸如，上述参考图1和图2的传感器)接收的信号通过控制器(例如，图1所示的控制器12)执行。根据下面描述的方法，控制器可运用发动机系统的发动机致动器调整发动机操作。

方法300可以参考上述部件来描述，更具体地说，可参考关于图1和图2中的发动机10、控制器12、微粒过滤器201、次级流组件202以及排气导管204。

方法300从302开始以确定、估计和/或测量当前的发动机操作参数。当前的发动机操作参数可包括发动机负载、发动机转速、车辆速度、歧管真空、节气门位置、排气压力和空气/燃料比。

在304处，方法300包括确定次级排气通道中的第一通道的流率(例如，次级流组件202中的第一通道212的流率Q₁)和次级流组件中的第二通道的流率(例如，次级流组件202中的第二通道214的流率Q₂)的比率。使用如上所述的等式1计算流率。比率随Q₁的增加和/或随Q₂的减少而增加。因此，比率随Q₁的减少和/或随Q₂的增加而减少。如上所述，第一通道比第二通道接收更多量的排气且结果是，Q₁大于Q₂。进一步，随着次级流组件中的第二通道中的金属过滤器(例如，金属过滤器224)上的烟灰沉积增加，Q₁与Q₂比率增加。正因如此，该流率比率可用于推断装载在金属过滤器上的烟灰量。

在306处，方法300包括确定比率是否大于阈值比率。阈值比率可基于经过第二通道的期望流率，所述期望流率是基于上述确定的发动机状况，而所述比率可根据发动机状况的值调整。例如，阈值比率可随发动机负载增加而增加。可替换地，阈值比率可为固定比率。当金属过滤器的烟灰负载小于阈值烟灰负载且经过金属过滤器的排气流在期望的流率(例如，0.002kg/s)处时，金属过滤器可不被堵塞或可部分堵塞(例如，烟灰负载小于阈值烟灰负载)。如果烟灰负载超过阈值烟灰负载，则背压出现，其能够将Q₂减少到小于期望的值(即，增加了304处计算的比率)。

如果比率小于阈值比率，则方法300前进到308以维持当前的发动机操作并继续监测第一通道和第二通道流率的比率。方法300还维持电耦合到金属过滤器的电路以保持打开。例如，控制器12发送信号以维持如图2所示的电路226的开关228打开以使得金属过滤器224的再生不发生。

如果比率大于阈值比率，则方法300前进到310以关闭电路以便使金属过滤器再生。例如，控制器12发送信号以将电路226的开关228致动到闭合位置以便使电路226完整。当电路226完整(例如闭合)时，电路226能够使电力经过金属过滤器224流动并使过滤器再生。如上所述，通过关闭电路的开关，金属过滤器加热并有效地燃烧从过滤器捕获的烟灰。

开关保持在闭合位置中直到再生完成。完成的再生是基于流率比率小于第二阈值比率。一旦比率低于第二阈值比率，开关返回到打开的位置且再生终止(例如，电力不再流经金属过滤器)。在一些实施例中，此外或可替换地， 再生可在设定的一段持续时间(例如，20秒)后终止。持续时间可基于用于减少比率到阈值比率以下的再生时间的平均量。可替换地，一旦流率比率达到低于上述的阈值比率(例如，第一阈值比率)的第二阈值再生比率，再生就可以完成。第二阈值再生比率为对应于未负载的过滤器的较低比率且阈值比率(例如，306处)为对应于负载的过滤器的较高比率。

在312处，方法包括确定金属过滤器的上个再生和当前的再生之间的时间间隔。上个再生被定义为正好发生在当前的再生事件前的再生事件。时间间隔可基于上个再生的启动和当前再生的启动之间的持续时间(例如，120分钟)计算。当排气导管中的微粒过滤器(例如，微粒过滤器201)变得劣化且捕获较少烟灰时，时间间隔可小于前一时间间隔。例如，微粒过滤器出现泄漏，其可允许较大量的烟灰流到金属过滤器，从而导致金属过滤器更频繁的再生。

在314处，方法300确定测得的时间间隔是否小于阈值时间间隔。阈值时间间隔可基于设定的阈值(例如，200分钟)、测得的上一时间间隔，或测得的上一时间间隔的百分比(例如，上一时间间隔的50％)。另外，阈值时间间隔可基于指示时间间隔正减少且金属过滤器必须以增加的速率再生的阈值。此外或可替换地，阈值时间间隔可基于发动机操作参数调整。例如，阈值时间间隔可随着发动机负载的增加而减少。

如果时间间隔不小于阈值时间间隔，则方法300前进到308以维持当前的发动机操作并继续监测第一通道和第二通道的比率。

如果时间间隔小于阈值时间间隔，则方法300前进到316以指示次级流组件中的金属过滤器上游的排气导管的微粒过滤器正在泄露。微粒过滤器泄露的指示包括调整发动机操作并激活指示灯318(例如，以便向车辆操作员指示微粒过滤器劣化且需要替换)。

举例来说，控制器(例如，控制器12)可用信号通知发动机的各种致动器(例如，发动机10的节气门62)以限制发动机的转矩输出以便减少产生的排气从而满足排放标准。举另一示例来说，此外或可替换地，方法300可提前火花正时和燃料喷射中的一个或多个，增加空气/燃料比，和/或增加EGR。通过增加流到发动机的一个或多个汽缸的EGR流，燃烧混合物温度(多个)减少且燃料喷射量可减少。这样做，正从发动机的一个或多个汽缸排出的烟灰量可减少。

在一个实施例中，此外或可替换地，在当微粒过滤器再生条件满足的第一状况期间且响应于时间间隔(例如，312处确定的时间间隔)大于阈值时间间隔，发动机排气导管中的微粒过滤器可经由延迟火花和减少空气/燃料比中的一个或多个再生。在第二状况期间且响应于时间间隔小于阈值时间间隔，控制器(例如，控制器12)可向操作员指示微粒过滤器的劣化并调整发动机致动器以减少转矩输出。

因此，图3的方法提供这样的方法，其包括将排气从排气管转移到排气管外的平行的第一和第二排气路径，其中第二排气路径包括耦合到电路的过滤器。所述方法包括基于经过第一排气路径和第二排气路径的流量的估计流率比率调整发动机操作。所述流量基于经过第一排气路径和第二排气路径的各自的文丘里管的压力下降。

图4描述了示出与次级流组件(例如，诸如图2所示的次级流组件202)一起操作的发动机的示例结果的操作次序400。线402表示次级流组件的金属过滤器是正在再生还是不在再生，线404表示次级流组件的流量的比率(例如，如上所述，Q₁∶Q₂)，虚线405表示阈值再生流率比率，且虚线406表示阈值流率比率，线408表示流体地耦连到次级流组件且在次级流组件上游的排气管中的微粒过滤器是否劣化，且线410表示金属过滤器烟灰负载410，且线412表示金属过滤器的阈值烟灰负载。双头箭头I1、I2和I3表示金属过滤器的上个再生和当前再生之间的测量时间间隔。每个图表的水平轴表示时间且时间从图的左边增加到图的右边。

图4本质上是说明性的且金属过滤器的再生之间的时间间隔可以大于或小于所描绘的时间间隔。此外或可替换地，排气管中的微粒过滤器的劣化可在阈值英里数内(例如，25,000英里)发生。

在t1前，金属过滤器没有正被再生，如线402所示。次级流组件的流率比率小于阈值流率流率比率，如线404和406分别所示。位于排气管中的微粒过滤器没有劣化，如线408所示。金属过滤器烟灰负载相对低且低于阈值烟灰负载，如线410和412所示。如所述，流率比率和金属过滤器烟灰负载基本相同，因为流率比率随金属过滤器烟灰负载增加而增加，如上所述。因此，第二排气通道的流率比率取决于金属过滤器烟灰负载。流率比率和金属过滤器烟灰负载两者都增加。因此，流率比率可用作过滤器的烟灰装载的指示器。

在t1处，金属过滤器烟灰负载超过阈值烟灰负载且流率比率超过阈值流率比率。作为回应，电耦合到金属过滤器的电路的开关关闭以便启动金属过滤器的再生。排气管中的微粒过滤器没有劣化。

在t1后且t2之前，金属过滤器的再生继续。当过滤器再生时，燃尽过滤器中的烟灰且结果是流率比率和烟灰负载减少。如上所述，再生可在预定的时间量后终止或再生可基于流率比率减少到如405处所示的阈值再生流率比率以下而终止，405处所示的阈值再生流率比率低于406处所示的阈值流率比率。在操作次序400的示例中，再生发生达预定的时间量(例如，20秒)。当再生发生时，流率比率和金属过滤器烟灰负载分别减少到相对低的流率比率和负载。排气管中的微粒过滤器没有劣化。

在t2处，金属过滤器的再生经由将电路的开关致动到打开位置而终止，如上所述。金属过滤器上的微粒负载开始增加(例如，烟灰在不燃烧的情况下被捕获到金属过滤器上)。此外，流率比率开始增加。排气管中的微粒过滤器没有劣化。

在t2后且t3之前，流率比率和金属过滤器烟灰负载继续分别增加到相对高的比率和高的负载。再生仍然终止。排气管中的微粒过滤器没有劣化。

在t3处，金属过滤器烟灰负载超过阈值烟灰负载且流率比率超过阈值流率。作为回应，启动金属过滤器的再生。在金属过滤器再生过程期间，当前的金属过滤器再生的开始和上个金属过滤器再生的开始之间的时间间隔被测量，如I1所示。I1测量t1和t3之间的时间间隔。如果时间间隔小于阈值时间间隔，则排气管的微粒过滤器可劣化，如上所述。在该示例中，I1大于阈值时间间隔(例如，前次再生的三分之二)且排气管中的微粒过滤器没有劣化。图的示例中的时间间隔被描述为时间的阈值量。如上所述，时间间隔可基于发动机状况变化或可基于连续再生之间的前一时间间隔。

在t3后且t4之前，金属过滤器的再生继续。当再生发生时，流率比率和金属过滤器烟灰负载分别减少到相对低的流率比率和相对低的负载。

在t4处，由于流率比率小于阈值再生流率比率，金属过滤器的再生经由将电路的开关致动到打开位置而终止，如上所述。金属过滤器上的微粒负载开始增加(例如，烟灰在不燃烧的情况下被捕获到金属过滤器上)。此外，流率比率开始增加。

在t4后且t5之前，流率比率和金属过滤器烟灰负载分别继续增加到相对 高的比率和高的负载。再生仍然终止。

在t5处，金属过滤器烟灰负载超过阈值烟灰负载且流率比率超过阈值流率比率。作为回应，启动金属过滤器的再生。I2类似于I1的测量而测得，除了其测量t5和t3之间的时间间隔。I2大于阈值时间间隔且排气管中的微粒过滤器没有劣化。

在t5后且t6之前，金属过滤器的再生继续。当再生发生时，流率比率和金属过滤器烟灰负载分别减少到相对低的流率比率和相对低的负载。

在t6处，如上所述，响应于流率比率减少到阈值流率比率以下，金属过滤器的再生经由将电路的开关致动到打开位置而终止。金属过滤器上的微粒负载开始增加(例如，烟灰在不燃烧的情况下被捕获到金属过滤器上)。此外，流率比率开始增加。

在t6后且t7之前，流率比率和金属过滤器烟灰负载分别继续增加到相对高的比率和高的负载。再生仍然终止。

在t7处，金属过滤器烟灰负载超过阈值烟灰负载且流率比率超过阈值流率比率。作为回应，启动金属过滤器的再生。I3测量t7和t5之间的时间间隔。I3小于阈值时间间隔且因此，排气管中的微粒过滤器劣化，如线408所述。响应于时间间隔减少到阈值时间间隔以下，控制器可指示在排气管中的设置在平行第一和第二排气路径上游的微粒过滤器的劣化。此外，为了响应劣化的微粒过滤器，控制器(例如，控制器12)可调整发动机操作。所述调整可包括打开指示灯和限制车辆转矩输出的一个或多个，如上参考图3所述。

在t7后且t8之前，金属过滤器的再生继续。当再生发生时，流率比率和金属过滤器烟灰负载分别减少到相对低的流率比率和相对低的负载。排气管中的微粒过滤器仍然是劣化的。

在t8处，如上所述，响应于流率比率减少到阈值流率比率以下，金属过滤器的再生经由将电路的开关致动到打开位置而终止。由于为了减少烟灰输出而由控制器所作的调整，金属过滤器上的微粒负载保持低。因此，流率比率仍然低。

在t8后，调整被维持且金属过滤器负载和流率比率保持在相对低的值。排气导管中的微粒过滤器仍然是劣化的。

这样，通过将一部分排气从排气导管转移到次级流组件，次级流组件中的金属过滤器可用于确定次级流组件上游的排气导管中的微粒过滤器的劣 化。此外，相比放置在排气导管中，通过将金属过滤器放置在次级流组件中，金属过滤器上的沉积均匀性增加。因此，金属过滤器的灵敏度增加且排气导管中的微粒过滤器可更准确地被确定为劣化或没有劣化。使排气朝金属过滤器流到次级流组件的技术效果是确定微粒过滤器的状况(例如，劣化或没有劣化)以便满足排放标准。可确定次级流组件中流经没有金属过滤器的第一通道和流经带有金属过滤器的第二通道的排气的流率比率。流率比率可推断金属过滤器上的烟灰装载且当流率比率小于阈值流率比率时，金属过滤器可满载烟灰且需要再生。由于烟灰传感器上不均匀的烟灰沉积导致排气导管中的微粒过滤器状态的不准确的确定，测量流率比率可比使用烟灰传感器更准确。随着连续再生的启动之间的时间间隔减少，排气导管中的微粒过滤器可被指示为正在劣化。

方法包括将排气从排气管转移到排气管外的平行的第一和第二排气路径。第二排气路径包括耦合到电路的过滤器。基于经过第一和第二排气路径的流率的估计排气流率比率调整发动机操作，其中所述流量是基于经过第一和第二排气路径的各自的文丘里管的压力下降。该方法进一步包括响应于估计排气流率比率大于阈值比率再生过滤器。此外或可替换地，使过滤器再生包括关闭电路的开关并使电力流经过滤器。调整发动机操作进一步基于过滤器的连续的第一和第二再生事件之间的时间间隔小于阈值时间间隔。时间间隔从第一再生事件的启动到第二再生事件的启动测得。此外或可替换地，该方法进一步包括响应于时间间隔减少到阈值时间间隔以下，指示在排气管中的设置在平行的第一和第二排气路径上游的微粒过滤器的劣化。

此外或可替换地，该方法进一步包括排气管经由第一排气路径和第二排气路径的入口管和出口管流体地耦连到第一排气路径和第二排气路径。入口管包括设置在排气管内部之内的一部分入口管上的一个或多个穿孔和设置在排气管外的一部分入口管上的分叉。第一排气路径比第二排气路径更接近排气管安置，其中每个第一排气路径和第二排气路径平行于排气管，其中每个第一排气路径和第二排气路径包括文丘里通道，且其中第一排气路径和第二排气路径的几何结构基本相同。每个第一排气路径和第二排气路径包括设置在各自的文丘里通道上游的压力传感器且进一步包括基于第一排气路径的第一文丘里通道上游的第一压力和第二排气路径的第二文丘里通道上游的第二压力估计经过第一排气路径和第二排气路径的流率的估计排气流率比率。

方法包括基于发动机排气导管中的微粒过滤器的劣化调整发动机操作。劣化基于安置在耦连到发动机排气导管并安置在所述发动机排气导管外的两个平行通道的一个中的金属过滤器的第一再生和第二再生之间的时间间隔而被确定。两个平行通道安置在微粒过滤器下游且每个都包括文丘里通道。两个平行通道的入口和出口耦连到微粒过滤器下游的发动机排气导管且其中两个平行通道包括第一通道，其包括第一文丘里通道，和第二通道，其包括第二文丘里通道。第一通道相对于第二通道邻近发动机排气导管设置且其中第二通道相对于第一通道远离发动机排气导管设置。第二通道包括金属过滤器，所述金属过滤器安置在第二文丘里通道下游。此外或可替换地，使金属过滤器再生是为了响应经过第一通道的第一流率和经过第二通道的第二流率的排气流率比率大于阈值排气流率比率。金属过滤器横跨第二通道的内直径设置且进一步包括基于第一文丘里通道两端的压力下降确定第一流率且基于第二文丘里通道两端的压力下降确定第二流率。

此外或可替换地，该方法进一步包括当微粒过滤器再生条件满足时的第一状况且响应于时间间隔大于阈值时间间隔，当微粒过滤器再生条件满足时经由延迟火花和减少空气/燃料比中的一个或多个使发动机排气导管中的微粒过滤器再生。在第二条件期间且响应于时间间隔小于阈值时间间隔，向操作员指示微粒过滤器的劣化并调整发动机致动器以减少转矩输出。

系统包括排气导管，其包括微粒过滤器；安置在排气导管外的分叉通道，其中所述分叉通道的入口和出口耦连到微粒过滤器下游的排气导管，分叉通道通向平行的第一管和第二管，其中第二管包括耦合到电路的第二过滤器；和带有在其上储存的计算机可读指令的控制器，所述计算机可读指令用于：估计经过第一管和第二管的流率的排气流率比率：当排气流率比率大于阈值比率时使第二过滤器再生；以及基于第二过滤器的连续再生之间的时间差小于阈值时间差而调整发动机操作。所述过滤器为金属过滤器且电路包括开关且其中使第二过滤器再生包括关闭开关以增加第二过滤器的温度并燃烧来自第二过滤器的烟灰。第一管和第二管每个包括文丘里通道，且其中第二过滤器设置在第二管的第二文丘里通道下游。

注意的是，本文所包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可作为可执行指令储存在非暂时性存储器中且可通过包括控制器的控制系统和各种传感器、致动器以及其 他发动机硬件的组合来实施。本文所述的具体程序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。正因如此，所示的各种动作、操作，和/或功能可按照所示次序，平行地，或在一些情况下省略地执行。同样地，处理顺序不是为实现本文所述的示例实施例的特征和优点所必需的，而是为了说明和描述的便利被提供。所示的动作、操作和/或功能中的一个或多个可根据正使用的特定策略重复执行。进一步，所述的动作、操作和/或功能可用图形表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所述动作通过执行包括各种发动机硬件部件和电子控制器组合的系统中的指令实施。

应该明白，本文所公开的配置和程序在本质上是示例性的，且这些具体的实施例不认为是在限制性的意义中，因为许多变化是可行的。例如，上述技术可应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸，和其它发动机类型。本公开的主题包括各种系统和配置，以及本文所公开的其它特征、功能和/或属性的所有新颖且非明显的的组合和子组合。

上述权利要求特别指出被认为是新颖且非明显的特定组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其中的等效物。此类权利要求应该理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或多个此类元件。所公开的特征、功能、元件、和/或属性的其它组合和子组合可通过本权利要求的修正或通过本申请或相关申请中新权利要求的陈述要求。此类权利要求，无论是否宽于、窄于、等于或不同于原权利要求的范围，也都被认为包括在本公开的主题中。