一种用于校正柴油发动机的微粒物质传感器中的老化的方法，该方法包括：计算模型化柴油发动机排气系统在一段时间内的算得微粒物质值；在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器测量在所述一段时间内的测得试验微粒物质值；确定在所述一段时间内所述算得微粒物质值与来自试验微粒物质传感器的所述测得试验微粒物质值之间的差值；以及，基于所确定的差值来校正至少一个其他微粒物质传感器中在同一段时间内的测得微粒物质值，以获得校正后的微粒物质值。还提供了一种微粒物质传感器设备和包括微粒物质传感器设备的车辆。
1.一种用于校正柴油发动机的微粒物质传感器中的老化的方法，包括：计算模型化柴油发动机排气系统在一段时间内的算得微粒物质值；
在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器测量在所述一段时间内的测得试验微粒物质值；
确定在所述一段时间内所述算得微粒物质值与来自所述试验微粒物质传感器的所述测得试验微粒物质值之间的差值；
在同一段时间内用至少一个其他微粒物质传感器测量微粒物质值；以及基于所确定的差值来校正用所述至少一个其他微粒物质传感器测量到的测得微粒物质值，以获得校正后的微粒物质值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述算得微粒物质值是使用针对碳烟负荷的化学模型和压力模型中的至少一种模型而计算的。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述算得微粒物质值是通过对发动机排出的碳烟和柴油微粒过滤器的过滤效率进行建模而计算的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述算得微粒物质值是通过在多个柴油发动机运行条件下和多个环境条件下对发动机排出的碳烟和柴油微粒过滤器的过滤效率进行建模而计算的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述测得微粒物质值是在多个柴油发动机运行条件下和多个环境条件下测量的。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，所述试验柴油发动机排气系统在与所述模型化柴油发动机排气系统相同的条件下运行。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述试验柴油发动机排气系统在与所述模型化柴油发动机排气系统相同的条件下运行。
8.根据权利要求1所述的方法，包括：当在所述一段时间内的某一时点处、校正后的微粒物质值与所述算得微粒物质值相差超过预定量时，提供警告。
9.根据权利要求1所述的方法，包括：当在预定的一段时间内、校正后的微粒物质值与所述算得微粒物质值相差超过预定量时，提供警告。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模型化柴油发动机排气系统是针对车辆的柴油发动机而被建模的，并且所述试验柴油发动机排气系统位于试验车辆内。
微粒物质传感器，所述微粒物质传感器被构造成测量微粒物质值并产生测得微粒物质值；和控制器，所述控制器被编程为基于所确定的算得微粒物质值与测得试验微粒物质值之间的差值来提供针对所述测得微粒物质值的校正后的测得微粒物质值，其中，所述算得微粒物质值是在一段时间内针对模型化柴油发动机排气系统而计算的，所述测得试验微粒物质值是在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器在所述一段时间内测量的。
12.根据权利要求11所述的微粒物质传感器设备，其中，所述算得微粒物质值是使用针对碳烟负荷的化学模型和压力模型中的至少一种模型而计算的。
13.根据权利要求11所述的微粒物质传感器设备，其中，所述算得微粒物质值是通过对发动机排出的碳烟和柴油微粒过滤器的过滤效率进行建模而计算的。
14.根据权利要求13所述的微粒物质传感器设备，其中，所述算得微粒物质值是通过在多个柴油发动机运行条件下和多个环境条件下对发动机排出的碳烟和柴油微粒过滤器的过滤效率进行建模而计算的。
15.根据权利要求14所述的微粒物质传感器设备，其中，所述测得微粒物质值是在多个柴油发动机运行条件下和多个环境条件下测量的。
16.根据权利要求13所述的微粒物质传感器设备，其中，所述试验柴油发动机排气系统在与所述模型化柴油发动机排气系统相同的条件下运行。
17.根据权利要求11所述的微粒物质传感器设备，其中，所述试验柴油发动机排气系统在与所述模型化柴油发动机排气系统相同的条件下运行。
18.根据权利要求11所述的微粒物质传感器设备，包括：用于当校正后的测得微粒物质值与所述算得微粒物质值在预定的一段时间内的某一时点处相差超过预定量时给出指示的装置。
19.根据权利要求11所述的微粒物质传感器设备，其中，所述模型化柴油发动机排气系统是针对车辆的柴油发动机而被建模的，并且所述试验柴油发动机排气系统位于试验车辆内。
微粒物质传感器，所述微粒物质传感器被构造成测量所述排气系统中的微粒物质值；
控制器，所述控制器被编程为基于所确定的算得微粒物质值与测得试验微粒物质值之间的差值来提供校正后的测得微粒物质值，其中，所述算得微粒物质值是在一段时间内针对模型化柴油发动机排气系统而计算的，所述测得试验微粒物质值是在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器在所述一段时间内测量的。
用于校正微粒物质传感器的误差的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明总体上涉及用于柴油发动机排气系统的微粒物质传感器，更具体地，涉及用于校正这种传感器中的误差的设备。
背景技术
[0002] 柴油发动机制造商通常利用微粒物质传感器来测量离开发动机排气后处理系统的微粒。这些传感器容易受到有毒且导致测量误差的污染物影响。这种误差可以被称为老化误差或累积误差。目前没有用于校正该误差的方法。随着这些污染物积聚，变得需要更换传感器。
发明内容
[0003] 希望提供一种允许校正该误差并允许延长这些传感器的使用寿命的设备和方法。
[0004] 根据本发明的第一方面，用于校正柴油发动机的微粒物质传感器中的老化的方法包括：计算模型化柴油发动机排气系统在一段时间内的算得微粒物质值；在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器测量在所述一段时间内的测得试验微粒物质值；确定在所述一段时间内所述算得微粒物质值与来自试验微粒物质传感器的所述测得试验微粒物质值之间的差值；以及，基于所确定的差值来校正至少一个其他微粒物质传感器中在同一段时间内的测得微粒物质值，以获得校正后的微粒物质值。
[0005] 根据本发明的另一方面，一种微粒物质传感器设备包括：微粒物质传感器，该微粒物质传感器被构造成测量微粒物质值并产生测得微粒物质值；和控制器，该控制器被编程为基于所确定的算得微粒物质值与测得试验微粒物质值之间的差值来提供针对所述测得微粒物质值的校正后的测得微粒物质值，其中，所述算得微粒物质值是在一段时间内针对模型化柴油发动机排气系统而计算的，所述测得试验微粒物质值是在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器在所述一段时间内测量的。
[0006] 根据本发明的又一方面，一种车辆包括柴油发动机、在柴油发动机下游的排气系统、以及微粒物质传感器设备。该微粒物质传感器设备包括：微粒物质传感器，该微粒物质传感器被构造成测量排气系统中的微粒物质值；和控制器，该控制器被编程为基于所确定的算得微粒物质值与测得试验微粒物质值之间的差值来提供校正后的测得微粒物质值，其中，所述算得微粒物质值是在一段时间内针对模型化柴油发动机排气系统而计算的，所述测得试验微粒物质值是在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器在所述一段时间内测量的。
附图说明
[0007] 通过结合附图阅读以下详细描述，可以很好地理解本发明的特征和优点，在附图中，相同的标记表示相同的元件，其中：
[0008] 图1是根据本发明的一个方面的微粒物质传感器设备的示意图；
[0009] 图2是示出了根据本发明的一个方面的微粒物质传感器的校正的曲线图；
[0010] 图3是示出了根据本发明的一个方面的微粒物质传感器的校正的曲线图，其中提供了第一警告；并且
[0011] 图4是示出了根据本发明的一个方面的微粒物质传感器的校正的曲线图，其中提供了第二警告。
具体实施方式
[0012] 在图1中，结合车辆23示出了根据本发明的一个方面的微粒物质传感器设备21，该车辆23具有柴油发动机25和在发动机下游的排气系统27。微粒物质传感器设备21的微粒物质传感器29布置在排气系统27中。通常，微粒物质传感器29布置在该排气系统中的柴油微粒过滤器(DPF)31的下游，但微粒物质传感器也可布置在该DPF的上游。虽然未示出，但还可包括通常存在于柴油发动机的排气系统中的其他部件，例如柴油氧化催化剂、选择性催化还原催化剂、EGR系统、涡轮增压器的涡轮机。
[0013] 微粒物质传感器设备21还包括控制器33，该控制器33被编程为基于所确定的算得微粒物质值与测得试验微粒物质值之间的差值来提供针对测得微粒物质值的校正后的测得微粒物质值，其中，所述算得微粒物质值是在一段时间内针对模型化柴油发动机排气系统而计算的，所述测得试验微粒物质值是在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器在所述一段时间内测量的。所述算得微粒物质值、所述测得试验微粒物质值和所述校正后的测得微粒物质值可全部基于将由具有柴油发动机的车辆(例如卡车)产生的微粒物质。
[0014] 通常使用针对DPF的碳烟负荷(soot loading)的、化学模型和压力模型中的至少一种模型来计算所述算得微粒物质值，通常与基于发动机的运行条件和环境条件而计算的碳烟水平相结合。例如，在简单的实施例中，所计算出的由发动机在特定运行条件和环境条件下产生的碳烟量减去通过已知的针对DPF的过滤效率的化学模型和/或压力模型而计算的、由特定DPF捕获的碳烟量，可获得在特定时间的算得微粒物质值。通常，通过在多个柴油发动机运行条件下(例如，不同的负荷、不同的速度)以及多个环境条件下(例如，不同的温度、不同的大气压力)对发动机排出的碳烟和DPF的过滤效率进行建模来计算所述算得微粒物质值。同样，在多个柴油发动机运行条件下和多个环境条件下测量所述测得微粒物质值。一般地，所述试验柴油发动机排气系统在与所述模型化柴油发动机排气系统相同的条件下运行，使得基于特定运行条件和环境条件计算的所述算得微粒物质值能够与在所述一段时间内在相同的运行条件和环境条件下测量的测得试验微粒物质值进行比较。这样，可以制备出所述算得微粒物质值的曲线和所述测得试验微粒物质值的曲线，以便于这些值在所述一段时间内的比较。
[0015] 压力传感器35和37可以设置在DPF 31的上游和下游，以测量DPF两端的压降。测得的压降可由控制器33处理，以估计DPF 31的碳烟负荷。也可设置有其他传感器39，传感器39能够向控制器33提供与应当由微粒物质传感器29检测的微粒物质量(包括预计发动机25在给定的运行条件和环境条件下产生的碳烟量)相关的信号，例如来自环境传感器的针对温度和海拔高度的信号以及针对发动机运行条件(例如发动机负荷和发动机速度)的信号。其他传感器(例如排气氧传感器，NOx传感器和发动机进气湿度传感器)也可帮助估计发动机碳烟排出量，从而估计DPF碳烟负荷。
[0016] 若检测到表明微粒物质传感器可能故障的状况，控制器33可将信号发送到指示器41，例如操作者可见的屏幕、警告灯或警报器。例如，如果校正后的测得微粒物质值与所述算得微粒物质值之间的差值等于或大于预定量，例如图3中所示，那么，指示器41可提供适当的警告。如图4中所示的另一示例，如果在预定的一段时间内，校正后的测得微粒物质值与算得的微粒物质之间的差值增加到或超过预定量，即使该差值小于图3中所示的预定差值，也可提供警告。
[0017] 用于校正柴油发动机25的微粒物质传感器29中的老化的方法包括：计算模型化柴油发动机排气系统在一段时间内的算得微粒物质值。这在图2-图4所示的曲线上示出。将会理解的是，图2-图4所示的直线仅是示例性的，并且可开发出各种模型，以便能够针对各种各样的环境条件和运行条件计算所述算得微粒物质值。例如，将会理解的是，随着过滤器变得日益承载有碳烟、被再生以及变得再次承载，并且随着发动机负荷和速度增大或减小，所述算得微粒物质值会上升和下降。该模型可具有与图1中所示相同的结构。
[0018] 根据本方法，所述测得试验微粒物质值是在试验柴油发动机排气系统中用试验微粒物质传感器在所述一段时间内测量的。图2-图4中示出了示例性的测得试验微粒物质值。该试验柴油发动机排气系统可具有与图1所示相同的结构。该试验柴油发动机排气系统可在与所述模型化柴油发动机排气系统相同的条件下运行，以便针对所述模型和试验系统获得足够的数据点，以比较一系列可变条件下的结果。
[0019] 通常，所述试验微粒物质传感器使用得越久，它就越会变得有毒并且将发生测量误差，从而导致所述测得试验微粒物质值与所述算得微粒物质值之间的差值。图2-图4示出了所述测得试验微粒物质值变得越来越大于所述算得微粒物质值，然而，对于特定类型的传感器，所述测得试验微粒物质值可能变得越来越小于所述算得微粒物质值。图2-图4示出了所述测得试验微粒物质值以稳定的速率不同于所述算得微粒物质值，即，所述测得试验微粒物质值以比所述算得微粒物质值的直线的斜率更大的直线方式增加。将会理解的是，所述测得试验微粒物质值和所述算得微粒物质值可以随着时间的变化是非线性的。
[0020] 根据本方法，如图2-图4中可见，所述算得微粒物质值与来自试验微粒物质传感器的所述测得微粒物质值之间的差值是在上述一段时间内确定的。同样如图2-图4中可见，基于所确定的差值在相同的一段时间内校正至少一个其他微粒物质传感器29中的测得微粒物质值，以获得校正后的微粒物质值。
[0021] 如图3中可见，当在所述一段时间内的某一时点处、校正后的微粒物质值与所述算得微粒物质值相差超过预定量时，可以提供警告。在图1的设备中，当控制器33确定校正后的微粒物质值与所述算得微粒物质值之间的差值大于所述预定量时，可以将信号发送到指示器41(例如操作者可见的屏幕、警告灯或警报器)。
[0022] 如图4中可见，当在预定的一段时间Δ时间内、校正后的微粒物质值与所述算得微粒物质值相差超过预定量时，可以提供警告。图4中所示的与图3中所示的不同之处在于：图3的预定差值不是依赖于时间的，而图4的预定差值是依赖于时间的。图4的预定差值能够小于且通常小于图3的预定差值。
[0023] 在本申请中，诸如“包括”之类的术语的使用是开放式的，并且旨在具有与诸如“包含”的术语相同的含义，并不排除其他结构、材料或动作的存在。类似地，虽然诸如“能够”或“可以”之类的术语的使用旨在是开放式的并且表明该结构、材料或动作并非必需的，但未使用这种术语也并非旨在表明该结构、材料或动作是关键的。就结构、材料或动作目前被认为关键的程度来说，它们应被如此认定。
[0024] 虽然已根据优选实施例示出了和描述了本发明，但应当认识到，在不脱离权利要求中阐述的本发明的情况下，可对其进行多种修改和变型。
