專利名稱：檢測排氣系統(tǒng)的熱事件的方法以及用于此的排氣系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本教導大致包括用于檢測排氣系統(tǒng)中的熱事件的方法以及具有配置為實施該方法的控制器的排氣系統(tǒng)。
背景技術：
車輛排氣系統(tǒng)常常包括排氣后處理裝置，所述排氣后處理裝置在將排氣釋放到環(huán)境中之前過濾或以另外方式處理排氣。如果排氣溫度變得很高，則可損害后處理裝置。溫度傳感器有時布置在排氣系統(tǒng)中，并且控制器監(jiān)控從溫度傳感器接收的溫度數(shù)據(jù)。一些控制系統(tǒng)依賴來自溫度傳感器的數(shù)據(jù)來檢測熱事件。例如，一種系統(tǒng)當兩個傳感器指示已經(jīng)達到預定溫度持續(xù)預定時間量時確定存在熱事件，并且啟動保護動作?！盁崾录笔且呀?jīng)確定可能導致部件損壞的排氣系統(tǒng)操作條件或操作條件組。因此，可期望控制系統(tǒng)預見、阻止或快速地限制熱事件的持續(xù)時間。

發(fā)明內(nèi)容
僅依賴于溫度傳感器的溫度讀數(shù)的熱保護控制系統(tǒng)可能不完全精確。例如，如果熱事件導致溫度傳感器的電路斷開，則溫度傳感器讀數(shù)將缺省指示非常低的溫度或處于最可能的值的讀數(shù)。這些缺省值中沒有任一個可能準確地表示排氣溫度。提供了一種檢測熱事件的方法，其不僅依賴于被監(jiān)測的排氣溫度，還依賴于沿排氣流方向傳播的溫度梯度。具體地，檢測車輛排氣系統(tǒng)中的熱事件的方法包括監(jiān)測在車輛排氣系統(tǒng)的排氣流中間隔開的多個位置處的至少一個操作參數(shù)，所述參數(shù)可以是如由溫度傳感器測得的排氣溫度。該方法于是包括，如果監(jiān)測指示至少一個相應預定溫度需求和相應預定溫度梯度需求在預定時間段內(nèi)在多個溫度傳感器位置中的兩個處被超過，則啟動保護動作。該方法因此預測何時存在能夠損害排氣系統(tǒng)的熱事件。預定時間段可以是針對排氣系統(tǒng)校準的熱傳輸延遲時間。被監(jiān)測到的預定溫度需求可以包括預定最小溫度和預定最大溫度兩者。例如，在一個實施例中，基于溫度數(shù)據(jù)，針對每一個溫度傳感器，該方法確定排氣流溫度是否超過相應預定最小溫度，并隨后如果排氣流溫度超過相應預定最小溫度，確定相應預定溫度梯度是否被超過。如果相應預定溫度梯度被超過，則該方法確定相應最大預定溫度是否被超過持續(xù)預定時間段。如果相應最大預定溫度被超過持續(xù)預定時間段，則可以為該預定時間段設定檢測標記。如果兩個檢測標記被設定，則隨后啟動保護動作。因為兩個檢測標記已經(jīng)被設定，該方法更可靠地指示過高的溫度傳播通過排氣系統(tǒng)。不保證保護動作的典型的較大溫度和典型的較高溫度將不會導致熱事件的錯誤指示，這是因為這些通常不發(fā)生在傳輸延遲時段內(nèi)的兩個不同溫度傳感器處。采用的保護動作可以是但不限于提供警告給車輛操作者，限制發(fā)動機功率，限制加速器位置，或這些的任意組合。在此使用時，檢測排氣溫度或監(jiān)測排氣中的溫度梯度可以使用來自傳感器的歷史存儲數(shù)據(jù)和溫度傳感器實現(xiàn)。替換地，排氣溫度和排氣溫度梯度可以基于其他溫度參數(shù)而被監(jiān)測，溫度和溫度梯度從所述其他溫度參數(shù)確定，例如，所述參數(shù)來自被存儲的查找表，在所述查找表中，被監(jiān)測的操作參數(shù)的值與溫度和溫度梯度對應。本教導的上述特征和優(yōu)勢及其他特征和優(yōu)勢將從用于實施本教導的最佳模式的以下詳細描述連同附圖時顯而易見。


圖1是具有用于車輛的排氣系統(tǒng)的發(fā)動機和配置為檢測排氣系統(tǒng)中的熱事件的控制器的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的替換方面的具有另一排氣系統(tǒng)的另一發(fā)動機、以及配置為檢測排氣系統(tǒng)中的熱事件的控制器的示意圖；圖3是以攝氏度計的溫度對以秒計的時間的曲線圖，其用于圖1的排氣系統(tǒng)中的各溫度傳感器；圖4是圖1和圖2的控制器的示意圖；和圖5是檢測圖1和2的排氣系統(tǒng)中的熱事件的方法在由圖4的控制器實施時的流程圖。
具體實施例方式參考附圖，其中在幾幅圖中相同的附圖標記指向相同的構件，圖1示出車輛發(fā)動機10和排氣系統(tǒng)12。發(fā)動機10具有空氣和燃料進入系統(tǒng)14，進入空氣16通過所述空氣和燃料進入系統(tǒng)14流動至發(fā)動機10。來自發(fā)動機10的排氣流18進入排氣系統(tǒng)12。在該實施例中，發(fā)動機10是柴油發(fā)動機，且排氣系統(tǒng)12具有柴油氧化催化器(DOC) 20、選擇性催化還原器(SCR) 22和柴油顆粒過濾器(DPF) 24。液體噴射器26，諸如用于噴射碳氫化合物燃料，定位在混合器28、30的上游。溫度傳感器32定位為在D0C20的入口 34的緊上游與排氣流連通。D0C20氧化并燃燒離開發(fā)動機10的排氣流18中的碳氫化合物。另一溫度傳感器36定位為在D0C20的出口 38的緊下游與排氣流連通。柴油排氣流體(DEF)噴射器40將柴油排氣流體或尿素噴射到排氣氣流中，其隨后在進入SCR22之前通過DEF混合器42和44混合，在SCR22處，被噴射液體幫助SCR22將排氣流中的至少一些氮氧化物轉化為氮和水。氮氧化合物傳感器46定位在SCR22的出口下游的排氣氣流中。排氣隨后流動至DPF24的入口 50。溫度傳感器48定位為鄰近與排氣流連通的入口 50。溫度傳感器52定位為鄰近DPF24的與排氣流連通的出口 54。排氣在DPF24的下游離開排氣系統(tǒng)12，如由箭頭56所指示的。D0C20、SCR22和DPF24稱為排氣后處理裝置。如果排氣溫度上升得太高持續(xù)較長的時間段，則排氣后處理裝置或溫度傳感器32、36、48、52或排氣系統(tǒng)12的其他構件中的一個或多個可能被損壞。當操作條件(這樣的損壞可能在所述操作條件下發(fā)生)存在時，其稱為熱事件?？刹捎靡恍┍Ｗo措施來降低排氣溫度，諸如限制發(fā)動機功率、限制車輛加速器位置、和/或通知車輛駕駛員超出的溫度，諸如通過信息顯示器中的通知。
為了保護排氣系統(tǒng)12免于熱事件損害，控制器60操作地連接至溫度傳感器32、36、48、52。如在圖4中更詳細示出的，控制器60接收表示車輛操作條件的信號62，包括來自溫度傳感器32、36、48、52的溫度數(shù)據(jù)。控制器60具有處理器64，所述處理器64執(zhí)行算法100 (參考圖5更詳細地描述)以確定熱事件的存在，并隨后發(fā)送控制信號68以通過保護模塊70啟動保護動作72，所述保護模塊70考慮其他車輛運行條件以確定應該命令哪一保護動作。處理器64引用存儲的查找表74，所述查找表將從溫度傳感器32、36、48、52接收的數(shù)據(jù)與參考排氣溫度相關聯(lián)，以幫助算法100確定熱事件。圖3示出的是針對圖1的一些溫度傳感器，排氣流的以攝氏度計的溫度與以秒計的時間的關系曲線。具體地，曲線80示出了基于從溫度傳感器36接收的數(shù)據(jù)、基本上在D0C20的出口 38處的排氣流的溫度。曲線82是基于從溫度傳感器48接收的數(shù)據(jù)基本上在DPF24的入口 50處的排氣流的溫度。曲線84是基于從溫度傳感器52接收的數(shù)據(jù)基本上在DPF24的出口 54處的排氣流的溫度?？刂破?0利用從傳感器32、36、48、52接收的數(shù)據(jù)實施算法100。具體地，參考圖5，算法100 (其也稱為檢測車輛排氣系統(tǒng)中的熱事件的方法，所述排氣系統(tǒng)諸如圖1的排氣系統(tǒng)12)以步驟102開始，在步驟102中，控制器106接收表示來自溫度傳感器32、36、48、52的排氣溫度數(shù)據(jù)的信號?；诮邮盏臄?shù)據(jù)，算法100并行地實施針對每一個溫度傳感器的多個后續(xù)步驟，以確定熱事件是否存在。圖5的流程圖示出實施針對溫度傳感器36、48和52的步驟的算法100。盡管未示出，但針對溫度傳感器32可實施相同步驟，或針對可選地被包括在排氣流中的各位置中的任何其他溫度傳感器。在步驟102中溫度數(shù)據(jù)62被控制器60接收后，算法100運行至步驟104并確定傳感器36處的排氣溫度是否超過預定最小溫度，其諸如但不限于300攝氏度。如果溫度沒有超過預定最小溫度，則算法100在步驟105處退出并返回至步驟102。在圖3中，例如，傳感器36處的排氣溫度(曲線80)超過300攝氏度的預定最小溫度直到約時間4060秒，時間4037秒和4040秒之間除外。如果溫度超過預定最小溫度，則算法100行進至步驟106，在步驟106中，確定預定溫度梯度是否被超過。溫度梯度是傳感器36處的排氣流的溫度隨時間的預定較大增加，其可能與熱事件相關。例如，預定溫度梯度可以是每秒50攝氏度的增加。如果溫度梯度沒有超過預定溫度梯度，則算法100在步驟107處退出并返回至步驟102。如果預定溫度梯度被超過，則算法100行進至步驟108，在步驟108中，確定最大預定溫度是否被超過持續(xù)預定時間段。例如，最大預定溫度可以是800攝氏度，且預定時間段可以是六秒。如果如由傳感器36指示的排氣溫度在預定時間段內(nèi)沒有超過最大預定溫度，則算法100在步驟109處退出并返回至步驟102。從曲線80可見，基于在傳感器36處接受的數(shù)據(jù)的排氣溫度在8秒內(nèi)沒有超過800攝氏度，且因此算法100會在步驟109處退出并返回至步驟102。假設如由傳感器36指示的排氣溫度沒有超過最大預定溫度以預定時間段，則算法100行進至步驟110，在步驟110中，算法100設定保持設定用于預定時間段的標記，所述預定時間段可以是可校準熱傳輸延遲時間。如在這里使用的，如將被本領域技術人員容易理解的，“標記”是標識，其可以被設定或未設定，且用于指示計算機算法執(zhí)行中的條件。在該情況下，步驟110中設定的標記是確定步驟104、106和108為肯定的的標識。可校準熱傳輸延遲時間是熱量沿排氣系統(tǒng)12的排氣流的方向傳播占用的時間量，如通過在排氣系統(tǒng)12上執(zhí)行的試驗所指出的。例如，可校準熱傳輸延遲時間可以是在步驟106中使用的預定溫度梯度從傳感器36運動至溫度傳感器48占用的時間量。在圖1的實施例中，可校準熱傳輸延遲時間可以是六秒。步驟102、104、106、108、110和112 —起稱為在排氣系統(tǒng)12的各溫度傳感器位置
處檢測排氣溫度。在實施步驟104、106、108和110的同時，基于在步驟102中接收的數(shù)據(jù)，算法100同時實施用于溫度傳感器48的類似的步驟204、206、208和210，和用于溫度傳感器52的步驟304、306、308和310。在步驟204中，確定傳感器48處的排氣溫度是否超過預定最小溫度。預定最小溫度可以與步驟104中使用的溫度相同，諸如300攝氏度，或是用于傳感器48的不同的預定最小溫度。如果溫度沒有超過預定最小溫度，則算法在步驟205處退出并返回至步驟102。在圖3中，例如，傳感器48處的排氣流(曲線82)在約時間4044秒處開始會超過300攝氏度的預定最小溫度，并在整個曲線圖的其余部分如此。如果溫度超過預定最小溫度，則算法100行進至步驟206，在步驟206中，確定預定溫度梯度是否被超過。溫度梯度是傳感器48處的排氣流的溫度隨時間的預定較大增加，其可能與熱事件相關。在步驟206中使用的預定溫度梯度可以與在步驟106中使用的預定溫度梯度相同或不同。例如，預定溫度梯度可以是每秒50攝氏度的增加。如果在步驟206中確定的溫度梯度沒有超過預定溫度梯度，則算法100在步驟207處退出并返回至步驟102。在圖3中，可看到當300攝氏度的最小溫度在時間4047秒和4053秒之間以及在約350攝氏度和900攝氏度之間被超過時，可超過50攝氏度每秒的預定溫度梯度。如果預定溫度梯度被超過，則算法100行進至步驟208，在步驟208中，確定最大預定溫度是否被超過以預定時間段。例如，最大預定溫度可以是800攝氏度，且預定時間段可以是六秒。如果如由傳感器48指示的排氣溫度在預定時間段內(nèi)沒有超過最大預定溫度，則算法100在步驟209處退出并返回至步驟102。從曲線82可看到，基于在傳感器48處接收的數(shù)據(jù)的排氣溫度在約時間4051秒和4072秒之間(其大于預定時間段)超過800攝氏度。假設如由傳感器48指示的排氣溫度超過最大預定溫度以預定時間段，則算法100行進至步驟210，在步驟210中，算法100設定保持設定用于預定時間段的標記，所述預定時間段可以是可校準熱傳輸延遲時間。即，在數(shù)據(jù)指示溫度大于800攝氏度以六秒之后，標記被設定用于預定時間段，所述預定時間段在該示例中也是六秒。因而，在大約4057秒處，標記被設置為保持設定，直到時間4063秒。關于傳感器52實施相同步驟。在步驟304中，確定傳感器52處的排氣溫度是否超過預定最小溫度。預定最小溫度可以與步驟104中使用的溫度相同，諸如300攝氏度，或是用于傳感器52的不同的預定最小溫度。如果溫度沒有超過預定最小溫度，則算法100在步驟305處退出并返回至步驟102。在圖3中，例如，傳感器52處的排氣流(曲線84)在約時間4057秒處開始會超過300攝氏度的預定最小溫度，直到約4067秒。如果溫度超過預定最小溫度，則算法100行進至步驟306，在步驟306中，確定預定溫度梯度是否被超過。溫度梯度是傳感器52處的排氣流的溫度隨時間的預定較大增加，其可以與熱事件相關。在步驟306中使用的預定溫度梯度可以與在步驟106中使用的預定溫度梯度相同或不同。例如，預定溫度梯度可以是每秒50攝氏度的增加。如果溫度梯度沒有超過預定溫度梯度，則算法100在步驟307處退出并返回至步驟102。在圖3中，可看到當300攝氏度的最小溫度在時間4057秒(大約400攝氏度)和4063秒(大約1000攝氏度)之間被超過時，可超過50攝氏度每秒的預定溫度梯度。如果預定溫度梯度被超過，則算法100行進至步驟308，在步驟308中，確定最大預定溫度是否被超過以預定時間段。例如，最大預定溫度可以是800攝氏度，且預定時間段可以是六秒。如果如由傳感器52指示的排氣溫度在預定時間段內(nèi)沒有超過最大預定溫度，則算法100在步驟309處退出并返回至步驟102。從曲線84可看到，基于在傳感器52處接收的數(shù)據(jù)的排氣溫度在約時間4062秒和4068秒之間(其滿足六秒預定時間段)超過800攝氏度。假設如由傳感器52指示的排氣溫度超過最大預定溫度以預定時間段，則算法100行進至步驟310，在步驟310中，算法100針對傳感器52設定保持設定用于預定時間段的標記，所述預定時間段可以是可校準熱傳輸延遲時間。在圖3中，在大約4062秒處的豎直線86指示預定時間段的開始。線88指示預定時間段的結束。由于溫度保持在800攝氏度以上以六秒預定時間段，如曲線84所指示的，標記在時間4068秒處被設定且保持設定直到4074秒(預定時間段的結束，其在該實施例中也是六秒)。在步驟110、210、310中的任一個之后，如果針對傳感器36、48、52中的任一個設定了標記，在步驟112中，算法100確定是否至少兩個標記被同時設定。在步驟110、210或310中設定的任何標記保持為設定以預定熱傳輸延遲時間。在步驟112中，如果確定了兩個標記沒有同時被設定，算法100運行至步驟114，其中確定了自標記被設定后是否已經(jīng)經(jīng)過預定時間段。如果已經(jīng)經(jīng)過了預定時間段，算法在步驟115處退出并返回至步驟102，以針對熱事件繼續(xù)監(jiān)測排氣系統(tǒng)12。如果還未經(jīng)過預定時間段，算法100返回至步驟112并再次查詢兩個標記是否被同時設定。算法100繼續(xù)循環(huán)通過步驟112和114，直到預定時間段在附加標記未被設定的情況下經(jīng)過，或算法100識別出附加標記已經(jīng)在預定時間段自標記中的第一個被設定起屆滿之前經(jīng)由步驟110、210或310中的一個設定。在后者的情況下，算法100將這識別為熱事件，并運行至步驟116以啟動保護動作，所述保護動作可以還稱為設定熱保護故障。保護動作可以是用來保護排氣系統(tǒng)免于損害的許多保護步驟中的一個或多個。例如，參考圖3，處理器74將發(fā)送信號69至保護控制模塊70，指示熱事件(即，步驟112中的正確定)。保護控制模塊70配置為確定應該采取許多可能保護動作中的哪個?？刂菩盘?8隨后被發(fā)送以啟動保護動作72。保護動作72可以警告車輛操作者熱事件，諸如通過信息顯示器上的消息、音頻信號等。警告可以指令操作者對進行排氣系統(tǒng)維護。保護動作72可以是在發(fā)動機10上設置最大功率輸出，以限制至排氣系統(tǒng)12的附加熱量。保護動作72可以是控制促動器，所述促動器限制加速器的最大位置。這繼而對限制最大發(fā)動機功率有影響。這些保護動作可以被單獨或結合地使用。參見圖2，排氣系統(tǒng)412的替換實施例還可以使用圖4和5的算法100和控制器60被保護。排氣系統(tǒng)412具有如在圖1或排氣系統(tǒng)12中所示和所述的許多相同部件。這些部件被標有相同附圖標記并如參考圖1所描述地起作用。排氣系統(tǒng)412具有位于D0C20的上游的氮氧化物傳感器46以及相鄰于D0C20的入口 34的溫度傳感器32。排氣系統(tǒng)412還具有相鄰于D0C20的出口 38的溫度傳感器36。DEF噴射器40和混合器42、44位于SCR22的上游。另一氮氧化物傳感器46位于SCR22的下游,其后布置有兩個混合器28、30。另一溫度傳感器33定位為鄰近第二柴油氧化催化器(DOC) 21的入口 35。溫度傳感器48布置在D0C21的出口處和DPF24的入口處。另一溫度傳感器52位于DPF24的出口 54處。顆粒物質(zhì)傳感器59還布置為正好在排氣系統(tǒng)412的排出(由箭頭56所示)之前。算法100可以被應用到排氣系統(tǒng)412，其中溫度傳感器32、36、33、48和52中的每一個將溫度數(shù)據(jù)提供至控制器60。步驟104、106、108、110被并行地應用到傳感器32、36、33,48和52中的每一個，且在步驟112中確定兩個標記是否被同時設定、引起步驟116中的保護動作被應用到排氣系統(tǒng)412。步驟102、104至112，204至112，304至112—起稱為在排氣系統(tǒng)12的各溫度傳感器位置處監(jiān)測排氣溫度。該監(jiān)測與步驟116的保護動作一起允許基于傳播通過排氣系統(tǒng)的熱梯度而識別需要熱動作的熱事件，并依賴識別在排氣系統(tǒng)中間隔開的兩個不同傳感器處的熱標識，所述兩個傳感器均導致標記在預定時間段內(nèi)被設定。在方法100下，最可能導致對排氣系統(tǒng)12或412的損害的操作條件可被減輕，而不能保證保護動作的溫度中的正常尖峰可以被防止識別為熱事件。盡管已經(jīng)對執(zhí)行本教導的許多方面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的權利要求的范圍內(nèi)的用來實踐本教導的許多替換方面。
權利要求
1.一種檢測排氣系統(tǒng)中的熱事件的方法，包括: 監(jiān)測在車輛排氣系統(tǒng)的排氣流中間隔開的多個位置處的至少一個操作參數(shù)；和如果所述監(jiān)測指示至少一個相應的預定溫度需求和相應的預定溫度梯度需求在預定時間段內(nèi)在所述多個位置中的兩個處被超過，則啟動保護動作。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個相應的預定溫度需求包括預定最小溫度。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個預定溫度需求包括在至少預定時間段內(nèi)超過預定最大溫度。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述至少一個操作參數(shù)是如由溫度傳感器測得的所述排氣流的溫度。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述預定時間段是基于針對排氣系統(tǒng)標定的熱傳輸延遲時間。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述多個位置包括柴油氧化催化器的出口處的位置、柴油顆粒過濾器的入口處的位置、和柴油顆粒過濾器的出口處的位置中的至少一個。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述保護動作包括向操作者提供警告、限制發(fā)動機功率、和限制加速器位置中的至少一個。
8.一種用于車輛的排氣流系統(tǒng)，包括: 定位在排氣流中的至少一個排氣后處理裝置； 多個溫度傳感器，相對于所述至少一個排氣后處理裝置定位在多個位置處并可操作為測量排氣溫度； 控制器，操作地連接至所述多個溫度傳感器并配置有處理器，所述處理器針對每一個所述溫度傳感器執(zhí)行算法； 確定相應的最小預定溫度是否被超過； 如果相應的最小預定溫度被超過，確定相應的預定溫度梯度是否被超過； 如果相應的預定溫度梯度被超過，確定相應的最大預定溫度是否被超過以預定時間段； 如果在預定時間段內(nèi)相應的第二預定溫度被超過，則設定檢測標記用于該預定時間段；和 如果檢測標記針對所述溫度傳感器中的兩個被同時設定，則啟動保護動作以保護所述后處理裝置。
9.如權利要求8所述的排氣流系統(tǒng)，其中，所述預定時間段是針對排氣流系統(tǒng)校準的熱傳輸延遲時間。
10.如權利要求8所述的排氣流系統(tǒng)，其中，所述保護動作包括向操作者提供警告、限制發(fā)動機功率、和限制加速器位置中的至少一個。
全文摘要
提供了一種檢測熱事件的方法，其不僅依賴于被監(jiān)測的排氣溫度，還依賴于沿排氣流方向傳播的溫度梯度。具體地，檢測車輛排氣系統(tǒng)中的熱事件的方法包括監(jiān)測在車輛排氣系統(tǒng)的排氣流中間隔開的多個位置處的至少一個操作參數(shù)。該方法繼而包括，如果監(jiān)測指示至少一個相應的預定溫度需求和相應的預定溫度梯度需求在預定時間段內(nèi)在多個溫度傳感器位置中的兩個處被超過，則啟動保護動作。
文檔編號F01N11/00GK103216300SQ20131001846
公開日2013年7月24日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權日2012年1月18日
發(fā)明者B.拉德克, V.J.泰盧特基, J.E.科瓦爾科斯基 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司