估計聚集在顆粒過濾器中的顆粒物質的質量的系統和方法
2023-06-19 05:33:46 1
專利名稱：估計聚集在顆粒過濾器中的顆粒物質的質量的系統和方法
技術領域：
本方法大體涉及一種估計聚集在廢氣系統的顆粒過濾器中的顆粒物質的質量的系統和方法。
背景技術：
用於車輛的廢氣系統可包括顆粒過濾器。如果發動機包括柴油發動機，則顆粒過濾器被稱為柴油顆粒過濾器。顆粒過濾器從發動機的廢氣捕獲顆粒物質，即，菸灰。顆粒過濾器可包括一個或多個基板，所述基板限定多個孔，廢氣必須流動通過所述多個孔。在廢氣流動通過孔時，顆粒物質收集在基板上。顆粒過濾器有時被再生，以去除被收集的顆粒物質。顆粒過濾器的再生包括將顆粒過濾器加熱到足以燃燒被收集顆粒物質的溫度，其將顆粒物質轉化為消散到大氣中的二氧化碳。菸灰模塊可用於估計和預測顆粒過濾器內的菸灰聚集以輔助確定顆粒過濾器何時需要再生。當菸灰模塊估計菸灰聚集已經到達預定的臨界值，該顆粒過濾器可再生。
發明內容
提供了一種顆粒估計系統，被構造用於估計聚集在廢氣系統的顆粒過濾器中的顆粒物質的質量。顆粒估計系統包括存儲裝置、接口和控制器。存儲裝置被構造用於存儲多個模塊。多個模塊的每個被構造為獨一地估計在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量。接口被構造為從用戶接收多個選擇。多個選擇對應於存儲在存儲裝置中的多個模塊。控制器被構造為基於從用戶接收的多個選擇獲得混合模型。混合模型被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為用戶的多個選擇的函數。還提供一種方法用於選擇性地構造顆粒估計系統，以估計聚集在廢氣系統的顆粒過濾器中的顆粒物質的質量。該方法包括在存儲裝置中存儲多個模塊。多個模塊的每個被構造為獨一地估計在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量。該方法還包括選擇存儲在存儲裝置中的多個模塊和基於被選擇多個模塊獲得混合模型。混合模型被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為被選模塊的函數。還提供了一種選擇性地構造顆粒估計系統以估計聚集在廢氣系統的顆粒過濾器中的顆粒物質的質量的方法。該方法包括在存儲裝置中存儲多個菸灰估計方面(即，基於質量和速率)的模塊以及基於模型輸入對每個模塊進行評級。多個模塊的每個被構造為獨一地估計一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量。模塊可以是獨立菸灰模型或對其他菸灰模型執行校正和/或補償的模型。該方法還包括在顯示器上按照評級順序展示存儲在存儲裝置中的多個模塊，並提供選擇展示在顯示器上的多個模塊的可能性。多個混合模型基於被選的多個模塊獲得。多個混合模型被構造為提供輸出，該輸出是一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的更準確的估計值，作為被選的多個模塊的函數。多個混合模型的每個按照評級順序被評級，作為至少一個車輛運行狀態的函數。本發明的上述特徵和優勢及其它特徵和優勢將從用於實施本發明的最佳模式的以下詳細描述並連同附圖而顯而易見。
圖I是車輛的發動機和廢氣系統的示意圖，該車輛具有顆粒過濾器和顆粒估計系統，該顆粒估計系統被構造為測量顆粒過濾器中的顆粒物質的裝載和卸載；圖2是示出庫和構造塊的示意圖，該庫包括多個模塊，該構造塊由模塊的各種組合形成以形成多個混合模型，所述模型估計顆粒過濾器的裝載和卸載；圖3是示出多個混合模型的示意圖，該多個混合模型在構造塊中實施；和圖4是顯示了構造顆粒估計系統以估計聚集在顆粒過濾器中的顆粒物質的質量的方法的流程圖。
具體實施例方式參考圖1，其中，相同的數字在多幅圖中表示相同的部件，車輛的廢氣系統20大體在20處示出。廢氣系統20引導和處理來自發動機22的廢氣。廢氣系統20包括顆粒估計系統24和顆粒過濾器26。顆粒估計系統24 f呆作地連接到顆粒過濾器26。顆粒過濾器26過濾來自發動機22的廢氣的顆粒物質，S卩，菸灰。發動機22可以是柴油發動機、汽油發動機，或在燃燒過程期間產生顆粒物質的任何其他發動機。顆粒過濾器26可包括一個或多個基板28，所述基板限定多個孔，廢氣必須流動通過所述多個孔。在廢氣流動通過孔時，顆粒物質收集在基板28上。顆粒過濾器26有時被選擇性地再生，以去除被收集的顆粒物質。顆粒過濾器26的再生包括將顆粒過濾器26加熱到足以燃燒被收集顆粒物質的溫度，其將顆粒物質轉化為消散到大氣中的二氧化碳。顆粒估計系統24被構造用於估計在廢氣系統20的顆粒過濾器26中聚集的顆粒物質的質量。顆粒估計系統24包括存儲裝置32、接口 34和控制器36。存儲裝置32被構造用於存儲多個模塊38 (如圖2所示)。接口 34操作地連接到控制器36且被構造為基於來自用戶的多個選擇而接收輸入信號，所述用戶諸如車輛的校準者或編程者。每個選擇對應於存儲在存儲裝置32中的模塊38中的一個。接口 34可以是個人計算機(PC)或任何其他接口 34裝置，其被構造用於與控制器36交互、並對其編程。總體上，計算系統和/或裝置，諸如控制器36，可使用大量計算機作業系統中的任意系統，並大體包括計算機可執行指令，其中，指令可被一個或多個如上所列的計算裝置執行。計算機可執行指令可由電腦程式編譯或解釋，所述程序使用大量已知程序語言和/ 或技術創建，包括但不限於且可以單獨或結合地使用，Java 、C、C++、Visual Basic、Java Script、Perl等。總體上,處理器(例如，微處理器)接收指令，例如，從存儲器、計算機可讀介質等接收，並執行這些指令，由此執行一個或多個過程，所述程序包括一個或多個在此所述的過程。這樣的指令和其他數據可使用各種已知的計算機可讀介質存儲和傳輸。計算機可讀介質(還稱為處理器可讀介質)包括任何非瞬態(例如，有形)介質， 其參與提供可被計算機(例如，被計算機的處理器)讀取的數據(例如，指令)。這樣的介質可具有許多形式，包括但不限於，非易失介質和易失介質。非易失介質可包括，例如，光碟或磁碟和其他持久存儲器。易失介質可包括，例如，動態隨機訪問存儲器(DRAM)，其典型地構成主存儲器。這樣的指令可由一個或多個傳輸介質傳輸，包括同軸纜線、銅線和光纖，包括具有系統總線的電線，該系統總線被聯接到計算機的處理器。計算機可讀介質的常規形式包括，例如，軟盤、柔性盤、硬碟、磁帶、任何其他磁性介質、CD-ROM、DVD、任何其他光學介質、穿孔卡片、紙帶、具有孔圖樣的任何其他物理介質、RAM、PROM、EPROM、FLASH-EEPR0M、任何其他存儲晶片或編碼磁帶、或計算機可讀取的任何其他介質。再次參考圖2，多個模塊38的每個可以是算法、子程序或其他自動功能程序，其被構造為獨一地估計在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量，以輔助確定何時再生顆粒過濾器26。這些模塊38可以是本領域通常已知的類型。模塊38的例子包括但不限於，壓力改變模塊40 (DP模塊)，其基於跨DPF的壓差傳感器或者DPF上遊或下遊的絕對壓力傳感器估計菸灰；朗姆達(Lambda)模塊42 ( λ模塊)，其將菸灰估計基於朗姆達傳感器信號；統計模塊44 (ST模塊)，其基於用於各種行駛概況的被估計菸灰速率預測菸灰; 運動學模塊46 (k模塊)，其基於化學反應估計被燃燒的菸灰；連續再生捕獲模塊48 (CRT 模塊)，其對DP模塊40因被動再生導致的準確度損失進行修正等。每個模塊38基於與該特定模塊相關聯的輸入信號測量顆粒過濾器26中的菸灰的理論聚集。輸入信號是車輛運行狀態的函數。車輛運行狀態的例子可包括但不限於，高度、車輛發動機轉速、發動機負載、 溫度等。基於信號的評級可對每個模塊38執行，以在不同車輛運行狀態對菸灰估計準確度進行評級，即，模型可預測聚集在顆粒過濾器26中的實際顆粒物質的準確度。模塊38被設計為使得它們可被緊密地連接到它們的特定輸入信號。例如，儘管一個模塊可以在5，000 英尺的高度處更準確，但另一模塊可以在發動機轉速超過3，000每分鐘轉數(RPM)時更準確。因此，在發動機22運轉時，不同的模塊38可以在不同的時刻更準確。操作地連接到存儲裝置32和接口 34的控制器36，被構造為基於從用戶接收的選擇的數量獲得至少一個混合模型50，如圖2所示。更具體地，控制器36可被構造為獲得多個不同混合模型50。這意味著，每個混合模型50是被用戶通過接口 34選擇的多個模塊38 的組合。另外，每個混合模型50可包括模塊38的獨一組合。每個混合模型50基於在接口 34中從用戶接收的多個選擇而被獨立地選擇。每個混合模型50則被構造為提供輸出，該輸出是一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為來自用戶的多個選擇的函數。更具體地，一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的估計值可以是， 由用戶通過接口 34選擇的每個模塊38的、在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的總和。例如，參考圖2和3，如果用戶選擇兩個不同模塊38以創建一個混合模型 50，每個獨立的模塊38提供一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的獨一的估計值。因此，混合模型50在該同一段時間內的輸出的總和將是加在一起的每個被選模塊 38的同一獨一估計值。參考圖2，接口 34可具有顯示器52，其向用戶顯示構造塊54和庫56。構造塊54 被構造為使得用戶可以選擇性地組合顯示在庫56中的期望的模塊38，以創建一個或多個獨一的混合模型50。由用戶創建的混合模型50顯示在構造塊54中。當創建混合模塊38 時，庫56展示用戶可從存儲裝置32獲取的模塊38。混合模型50的創建可部分地基於校準策略、實驗設計(D0E)、準確度目標鑑定、校準時間限制、硬體限制等。對於每個混合模型，用戶確定將被組合的一個或多個模塊38。作為例子，參考圖2和3，第一混合模型58可通過組合DP模塊40和CRT模塊48而被創建，以提供一輸出，該輸出是CRT和DP模塊48、40的輸出的組合的總和輸出。類似地，第二混合模型60可通過組合λ模塊42和k模塊46而被創建，以提供一輸出，該輸出是λ和k模塊42、46的輸出的組合的總和輸出。按照用戶期望，可創建任何數量的混合模型50。另外，每個混合模型50可包括任意數量的模塊38， 諸如一個、三個或更多，按照用戶期望。這在編程或校準顆粒估計系統時，為用戶提供靈活性。再次參考圖2，混合模型50可包括通過控制器36獲得的多個混合裝載模型62和多個混合卸載模型64。更具體地，當廢氣系統20處於裝載狀態、即「裝載」時，多個混合裝載模型62的每個被構造為，提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為來自用戶的多個選擇的函數。裝載狀態是兩次主動再生之間的時間段，在該時間段中顆粒物質在顆粒過濾器26中聚集。同樣，當廢氣系統20處於卸載狀態、即「卸載」時，多個混合卸載模型64的每個被構造為,提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為來自用戶的多個選擇的函數。 卸載狀態是顆粒物質由於主動再生從顆粒過濾器26以高廢氣溫度被燒掉同時顆粒物質仍流進顆粒過濾器26並被聚集的時間段。再次參考圖2，多個混合裝載和卸載模型62、64可由用戶在構造塊54中被選擇性地創建，以便測量在顆粒過濾器26的各個裝載狀態和/或卸載狀態期間的菸灰聚集。更具體地，為了估計顆粒物質在顆粒過濾器26中的裝載，用戶可創建任何期望數量的獨一混合模型50，以估計顆粒物質在顆粒過濾器26中的裝載和/或卸載。在一個實施例中，如圖2 所示，多個混合裝載模型62可不同於多個混合卸載模型64。例如，對於裝載狀態，第一混合裝載模型66可以是DP模塊40和CRT模塊48的組合；第二混合裝載模型68可以是λ 模塊42和k模塊46的組合；和第三混合裝載模型70可以是ST模塊44和k模塊46的組合。為了估計顆粒物質在卸載狀態期間從顆粒過濾器26的卸載，用戶可創建第一混合卸載模型72，其是λ模塊42和k模塊46的組合；第二混合卸載模型74，其是CRT模塊48和 ST模塊44的組合；和第三混合卸載模型76，其是DP模塊40和k模塊46的組合。在該例子中，每個混合裝載模型66、68、70不同於每個混合卸載模型72、74、76。但是，應該理解，用戶可將混合裝載模型66、68、70和混合卸載模型72、74、76構造為具有模塊38的任何期望的組合。例如，用戶可選擇五個獨一的混合裝載模型62和僅三個獨一的混合卸載模型64。 作為另一例子，用戶可創建一個或多個混合裝載模型62為與一個或多個混合卸載模型64 相同，而任意其他模型62、64彼此不同。在另一實施例中，多個混合裝載模型62與多個混合卸載模型64相同。參考圖2和3，多個模塊38的每個被存儲在表中作為菸灰速率數組80和菸灰質量數組78中的至少一個。多個菸灰速率數組80的每個被構造為，為多個模塊38的每個提供一輸出，該輸出是顆粒物質在顆粒過濾器26內聚集的速率的估計值，例如，克每秒(g/s)， 等。同樣，多個菸灰質量數組78的每個被構造為，為多個模塊38的每個提供一輸出，該輸出是一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的總質量的估計值，例如，克(g)。菸灰質量數組78可在一時間區間上求導，以能夠提供菸灰速率，且返回菸灰速率的模塊可被積分以獲得菸灰質量。每個數組78、80是二進位的，從而與每個數組78、80相關聯的模塊38與二進位符號I或O相關聯，如圖3所示。二進位符號I與「開」或活動位置相關聯，二進位符號O與「關」或非活動位置相關聯。相應地，來自用戶在接口 34上的用於創建混合模型50的多個選擇可以是多個菸灰速率數組80和多個菸灰質量數組78中的至少一個。混合模型50因此被構造為提供一輸出，該輸出是一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為被選菸灰速率數組80或菸灰質量數組78的函數。當用戶從接口 34選擇模塊38時，菸灰速率數組80和菸灰質量數組78每個被構造為被用戶獨立地激活或選擇。更具體地，為了激活期望的模塊，用戶決定應該選擇菸灰速率數組80還是菸灰質量數組78。為了做出該選擇，用於每個模塊38的菸灰速率數組80和菸灰質量數組78被構造為使得菸灰速率數組80和菸灰質量數組78中的僅一個可處於開位置，即，二進位符號「I」被選擇，而在模塊38內的另一數組處於關位置，即，二進位符號「O」被選擇。例如，再次參考圖3，為了激活DP模塊40 的菸灰質量數組78，用戶操作地選擇二進位符號I。因此，當DP模塊40被激活時，顆粒過濾器26中的菸灰質量使用DP模塊40隨時間計算。同樣，為了激活CRT模塊48的菸灰質量數組78，用戶操作地選擇二進位符號I。每個混合模型50可被評級，即，被用戶，基於一段時間內聚集的顆粒物質的量的估計值的準確度，該準確度為在不同車輛運行狀態下的輸入信號質量的函數。該評級可有助於確定哪個混合模型50用於估計在任意期望時間段內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質。例如，在車輛運行狀態的特定組合時，其中一個混合模型50將具有比所有其他混合模型50更高的評級。具有最高評級的該混合模型50提供在該車輛運行狀態的組合時顆粒物質聚集的最準確的估計。應該理解，混合模型50的評級不限於被用戶執行，且可以任何其他方式執行，如本領域技術人員已知的那樣。參考圖4,構造顆粒估計系統24以估計聚集在廢氣系統20的顆粒過濾器26內的顆粒物質的質量的方法在100處提供。該方法包括在102處將多個模塊38存儲在存儲裝置32中。如上所述，多個模塊38的每個被構造為獨一地估計在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量。在102處將多個模塊38存儲在存儲裝置32中可包括存儲多個菸灰速率數組80和多個菸灰質量數組78。多個菸灰速率數組80的每個被構造為提供一輸出，該輸出是顆粒物質在顆粒過濾器26內聚集的速率的估計值。同樣,多個菸灰質量數組78的每個被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內在顆粒過濾器26內聚集的顆粒物質的總質量的估計值。可選地，該方法包括基於在一段時間內聚集的顆粒物質的量的估計值的準確度、 在104處對多個模塊38的每個以及相應多個菸灰速率數組80和菸灰質量數組78進行評級，該準確度為不同車輛運行狀態的輸入信號質量的函數。該方法還包括在106處選擇存儲在存儲裝置32中的多個模塊38。在106處選擇多個模塊38可意味著用戶從存儲裝置32選擇多個菸灰速率數組80 (在108處)和多個菸灰質量數組78 (在110處)中的至少一個。該方法還包括獲得混合模型50，作為用戶在106處選擇的菸灰速率數組80或菸灰質量數組78的函數。已經獲得的混合模型被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為被選擇的多個模塊38的函數和作為多個菸灰速率數組80或多個菸灰質量數組78的函數。來自用戶的多個選擇可以是每個模塊(對應於來自用戶的多個選擇的每個)在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的總和。通過重複方法100，多個混合模型50可被獲得。多個混合模型50的每個選擇性地基於在接口 34處從用戶接收的多個選擇。多個混合模型50的每個可被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為在106 處的來自用戶的多個選擇的函數。每個混合模型50可包括模塊38的獨一組合。如圖2和3所示，按照用戶的期望，混合模型50可被獲得作為多個混合裝載模型 62和/或多個混合卸載模型64。當廢氣系統20處於裝載狀態時，多個混合裝載模型62的每個被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器26內的顆粒物質的量的估計值，作為來自用戶的多個選擇的函數。同樣，當廢氣系統20處於卸載狀態時，多個混合卸載模型64的每個被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器 26內的顆粒物質的量的估計值，作為來自用戶的多個選擇的函數。由用戶創建的多個混合裝載模型62可不同於多個混合卸載模型64。替換地，由用戶創建的多個混合裝載模型62 可以與多個混合卸載模型64相同。儘管已經對執行本發明的較佳模式進行了詳盡的描述，但是本領域技術人員可得知在所附權利要求範圍內的用來實施本發明的許多替換設計和實施例。
權利要求
1.一種選擇性地構造顆粒估計系統以估計聚集在廢氣系統的顆粒過濾器中的顆粒物質的質量的方法，該方法包括在存儲裝置中存儲多個模塊；其中，多個模塊的每個被構造為獨一地估計在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量；選擇存儲在存儲裝置中的多個模塊的至少一個；基於多個模塊的所述被選的至少一個獲得混合模型；其中，混合模型被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為被選的多個模塊的函數。
2.如權利要求I所述的方法，其中，被選的多個模型的函數還定義為，與被選的多個模型的每個對應的每個模塊在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的估計量的總和。
3.如權利要求I所述的方法，其中，存儲多個模塊還被定義為將多個模塊存儲為多個菸灰速率數組和多個菸灰質量數組，從而多個菸灰速率數組的每個被構造為，對應於多個模塊的每個，提供一輸出，該輸出是一段時間內顆粒物質在顆粒過濾器內聚集的速率的估計值，且多個菸灰質量數組的每個被構造為，對應於多個模塊的每個，提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的總質量的估計值。
4.如權利要求3所述的方法，其中，選擇多個模塊還被定義為選擇包括相應菸灰速率數組和菸灰質量數組中的至少一個的多個模塊。
5.如權利要求4所述的方法,其中，混合模型還被定義為,被構造為提供一輸出，該輸出是一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為多個菸灰速率數組和菸灰質量數組中的一個的函數。
6.如權利要求I所述的方法，其中，獲得混合模型還被定義為獲得多個混合模型；其中，多個混合模型的每個選擇性地基於被選的多個模型；其中，多個混合模型的每個被構造為提供一輸出，該輸出是一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為被選的多個模型的函數；和其中，每個混合模型由模塊的獨一組合構成。
7.如權利要求I所述的方法，還包括基於在一段時間內聚集的顆粒物質的量的估計值的準確度對多個混合模型的每個進行評級，該準確度為至少一個車輛運行狀態的函數。
8.如權利要求I所述的方法，其中，獲得混合模型還被定義為獲得第一多個混合模型和第二多個混合模型；其中，該第一多個混合模型的每個被構造為，當廢氣系統處於裝載狀態時，提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為來自被選的多個模型的函數；和其中，該第二多個混合模型的每個被構造為，當廢氣系統處於卸載狀態時，提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為來自被選的多個模型的函數。
9.如權利要求8所述的方法，其中，第一多個混合模型的至少一個不同於第二多個混合模型。
10.如權利要求8所述的方法，其中，第一多個混合模型和第二多個混合模型相同。
全文摘要
一種顆粒估計系統，被構造用於估計聚集在廢氣系統的顆粒過濾器中的顆粒物質的質量。該系統包括存儲裝置、接口和控制器。存儲裝置存儲多個模塊。多個模塊的每個被構造為獨一地估計在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量。多個輸入信號對應於被存儲在存儲裝置中的多個模塊。控制器基於輸入信號獲得混合模型。混合模型被構造為提供一輸出，該輸出是在一段時間內聚集在顆粒過濾器內的顆粒物質的量的估計值，作為多個輸入信號的函數。
文檔編號F01N11/00GK102588056SQ20121000676
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月11日 優先權日2011年1月11日
發明者C.惠特, D.C.薩森, M.阿登尼斯, P.賈辛凱維茨, R.阿登尼斯 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司