用于識(shí)別顆粒過濾器的煙塵負(fù)載和灰渣負(fù)載的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于識(shí)別顆粒過濾器的煙塵負(fù)載和灰渣負(fù)載的方法，所述顆粒過 濾器作為內(nèi)燃機(jī)的廢氣線路中的廢氣清潔設(shè)備的組成部分，其中，為了監(jiān)控該顆粒過濾器， 測量在該顆粒過濾器的入口和出口之間的壓差并且在診斷單元中進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法的裝置，尤其診斷單元。
【背景技術(shù)】
[0003]排放法規(guī)尤其在美國和在歐洲設(shè)定了針對(duì)顆粒物質(zhì)排放以及顆粒數(shù)量或顆粒濃 度的極限值。除了排放極限值之外，同樣給出了診斷極限值，在超過該診斷極限值的情況 下必須顯示故障。在車輛中為此執(zhí)行診斷功能，所述診斷功能在車輛運(yùn)行期間在在線診斷 (0BD)中監(jiān)控為了減小排放所安裝的構(gòu)件和部件，并且顯示出導(dǎo)致所述診斷極限值被超過 的故障。
[0004] 由馬達(dá)、尤其柴油馬達(dá)排放的煙塵顆?？梢越柚诓裼皖w粒過濾器（DPF)有效地 從廢氣中去除。目前是現(xiàn)有技術(shù)中所謂的壁流式柴油顆粒過濾器（DPF)。通過其單側(cè)關(guān)閉 的通道以及多孔的過濾器材料實(shí)現(xiàn)了在其過濾器壁的表面上的直至99%的煙塵分離。缺點(diǎn) 是，過濾器必須時(shí)不時(shí)地?zé)嵩偕?，因?yàn)檫@種過濾器隨著時(shí)間會(huì)附上煙塵顆粒。在此，借助于 馬達(dá)內(nèi)部或馬達(dá)外部的措施進(jìn)行一溫度升高（>600°C)且由此將過濾器中聚集的煙塵在一 定的氧氣過剩的情況下在廢氣中燃燒，因?yàn)榉駝t會(huì)使得廢氣反壓力強(qiáng)烈升高。為了能夠及 時(shí)地、但不是經(jīng)常地實(shí)施過濾器的再生，需要適當(dāng)?shù)臒焿m負(fù)載識(shí)別。
[0005] 除了煙塵顆粒之外，在顆粒過濾器中在使用壽命過程中也沉積灰渣殘留物，其可 能由燃料或馬達(dá)油中的不可燃燒的添加物所引起?；以练e物在較長的運(yùn)行時(shí)間之后導(dǎo)致 顆粒過濾器的廢氣反壓力的升高。灰渣無法通過如前所述的再生去除。如果過濾器嚴(yán)重地 負(fù)載灰渣，則其會(huì)由于升高的反壓力而導(dǎo)致對(duì)于馬達(dá)式燃燒的反作用。因此必須識(shí)別并且 顯示出高的灰渣載荷。
[0006]顆粒過濾器在汽油馬達(dá)中還沒有批量應(yīng)用。由于更嚴(yán)格的排放法規(guī)，尤其針對(duì)汽 油直接噴射馬達(dá)，幾乎每個(gè)車輛制造商都在討論廢氣后處理的馬達(dá)內(nèi)部的以及馬達(dá)外部的 措施。這樣，在汽油系統(tǒng)中討論具有在馬達(dá)附近的安裝位置中的三路徑催化器以及連接在 后面的、未涂層的汽油顆粒過濾器以及在馬達(dá)附近的安裝位置中的涂層的顆粒過濾器(所 謂的4路徑催化器=3路徑催化器+顆粒過濾器)。
[0007]在此情況下可想而知，考慮在柴油系統(tǒng)中使用的用于診斷顆粒過濾器的方法或用 于診斷顆粒過濾器的煙塵負(fù)載的方法，也就是說，借助于壓力傳感器來測量壓力升高或在 顆粒過濾器后面借助于顆粒傳感器測量顆粒質(zhì)量。
[0008] 從DE10 2010 002 691A1中例如公開了一種用于診斷顆粒過濾器的方法和裝 置，所述顆粒過濾器作為內(nèi)燃機(jī)的廢氣線路中的廢氣清潔設(shè)備的組成部分，其中，為了監(jiān)控 所述顆粒過濾器，測量在所述顆粒過濾器的入口和出口之間的壓差并且在一診斷單元中進(jìn) 行評(píng)價(jià)。在此規(guī)定，經(jīng)過顆粒過濾器的壓差從兩個(gè)壓差測量中或兩個(gè)絕對(duì)壓力測量中確定。 由此可以改善在線診斷并且除了煙塵負(fù)載獲知之外，也可以檢測，何時(shí)操縱了顆粒過濾器 甚至何時(shí)拆除了顆粒過濾器。
[0009] DE 11 2009 001 451 T5描述了一種用于平衡過濾器中的測量不準(zhǔn)確性的方法， 其中，該方法包括：在為了將可去除的固體顆粒、尤其煙塵顆粒從過濾器上去除而對(duì)柴油內(nèi) 燃機(jī)的過濾器、確切地說顆粒過濾器的清潔過程之后，確定在清潔過程之后殘留在過濾器 中的可去除的固體顆粒的負(fù)載的估算值，并且通過定量檢測在i)在清潔過程之后殘留在過 濾器中的可去除的固體顆粒的估算負(fù)載和ii) 一參考值之間的不同，確定第一不同種類的 值。DE 11 2009 001 451 T5基本上描述了一種方法，利用該方法可以在顆粒過濾器的煙塵 負(fù)載和灰渣負(fù)載之間加以區(qū)分，其中，所獲知的不可去除的顆粒負(fù)載(尤其灰渣）的值被用 作修正值，用以診斷出盡可能準(zhǔn)確的煙塵負(fù)載。
[0010] 在汽油驅(qū)動(dòng)的車輛中的問題是，顆粒過濾器上的壓差比在柴油車輛中的情況明顯 更小。原因是在汽油機(jī)中明顯更小的廢氣質(zhì)量流量以及由于更小的煙灰毛重量排放而在汽 油車輛中的顆粒過濾器硬件的其它設(shè)計(jì)。因此，絕對(duì)壓差與煙塵負(fù)載和灰渣負(fù)載的直接關(guān) 聯(lián)在汽油馬達(dá)的情況下是無法實(shí)現(xiàn)的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 因此本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種方法，利用該方法能夠?qū)崿F(xiàn)尤其在汽油驅(qū)動(dòng)的車 輛中的顆粒過濾器的煙塵負(fù)載和灰渣負(fù)載的檢測，目的是，導(dǎo)入顆粒過濾器的再生或及時(shí) 地識(shí)別且顯示出通過過強(qiáng)的灰渣負(fù)載所造成的可能的影響。
[0012] 此外，本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種相應(yīng)的用于實(shí)施該方法的裝置，尤其診斷單元。
[0013] 涉及所述方法的任務(wù)通過權(quán)利要求1至13的特征來解決。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明在該診斷方法中規(guī)定，為了獲知所述煙塵和灰渣負(fù)載，將在所述顆粒 過濾器上的測量壓差的時(shí)間梯度與功能正常的（intakten)且未受載的參考顆粒過濾器的 待預(yù)期的時(shí)間上的壓差梯度置于關(guān)聯(lián)中并且使該關(guān)聯(lián)經(jīng)受不同的時(shí)間趨勢分析。該方法相 對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，即使在特別小的絕對(duì)壓差的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)顆粒過濾器的負(fù)載 診斷以及煙塵負(fù)載和灰渣負(fù)載之間的區(qū)分。
[0015] 優(yōu)選地，如根據(jù)本發(fā)明的方法的一種變型中規(guī)定，參考顆粒過濾器的壓差預(yù)期值 模型式地根據(jù)當(dāng)前的運(yùn)行參量來獲知。這通常在上級(jí)的馬達(dá)控制系統(tǒng)中提供，從而由此利 用很小的應(yīng)用費(fèi)用就能計(jì)算出針對(duì)參考顆粒過濾器的當(dāng)前壓差的預(yù)期值。
[0016] 以有利的方式，經(jīng)過所述參考顆粒過濾器的時(shí)間上的壓差梯度從體積流量和/或 其時(shí)間梯度以及所述參考顆粒過濾器的流動(dòng)阻力中計(jì)算出。流動(dòng)阻力在此可以在診斷單元 中作為固定值來存儲(chǔ)或在特征場存儲(chǔ)單元中與一個(gè)或多個(gè)參數(shù)相關(guān)地存儲(chǔ)。
[0017] 有利的是，尤其在高的反壓力，也就是說在高的煙塵負(fù)載和灰渣負(fù)載以及比較高 的廢氣質(zhì)量流量的情況下，當(dāng)除了體積流量和/或其時(shí)間梯度的線性影響之外，也考慮體 積流量和/或其時(shí)間梯度的二次（quadratische)影響，用于計(jì)算經(jīng)過參考顆粒過濾器的時(shí) 間上的壓差梯度。由此可以改善負(fù)載診斷的準(zhǔn)確度。
[0018] 在另一種優(yōu)選的方法變型中可以規(guī)定，經(jīng)過顆粒過濾器的測量壓差和/或經(jīng)過參 考過濾器的預(yù)期壓差和/或用于確定模型式的壓差的體積流量被低通過濾。由此可以抑制 針對(duì)診斷的由干擾引起的信號(hào)波動(dòng)，這提高了診斷品質(zhì)。
[0019] 該優(yōu)選的方法規(guī)定，借助于從經(jīng)過顆粒過濾器的測量壓差梯度和經(jīng)過參考過濾器 的預(yù)期壓差梯度中形成交互關(guān)聯(lián)來形成標(biāo)準(zhǔn)化的交互關(guān)聯(lián)因子。標(biāo)準(zhǔn)化的交互關(guān)聯(lián)因子與 梯度的信號(hào)高度無關(guān)且針對(duì)不足關(guān)聯(lián)具有低值并且針對(duì)良好關(guān)聯(lián)具有高值。該區(qū)別可以例 如用于識(shí)別有故障的或損壞的顆粒過濾器，如在申請(qǐng)人的平行申請(qǐng)中所描述。
[0020] 該優(yōu)選的負(fù)載診斷方法在另一步驟中規(guī)定，交互關(guān)聯(lián)因子通常在幾萬公里的行駛 距離上經(jīng)受長時(shí)間平均值形成或平均值過濾，并且在所有相關(guān)的行駛周期中觀察交互關(guān)聯(lián) 因子的趨勢并且借助于存儲(chǔ)在診斷單元中的特征曲線來導(dǎo)出顆粒過濾器的灰渣負(fù)載。顆粒 過濾器經(jīng)過長的行駛距離的增加的灰渣負(fù)載導(dǎo)致，顆粒過濾器的流動(dòng)阻力且因此交互關(guān)聯(lián) 因子隨著增加的行駛距離而持續(xù)升高，其中，短時(shí)間的波動(dòng)通過長時(shí)間平均值形成或平均 值過濾被抑制。
[0021] 如果長時(shí)間平均值形成或平均值過濾以如下方式設(shè)計(jì)，即不考慮所述值由于煙塵 負(fù)載的中期升高(該值在再生之后再次減小)，關(guān)聯(lián)值的升高會(huì)一對(duì)一地歸因于不可逆的灰 渣負(fù)載。
[0022] 該方法還可以規(guī)定，實(shí)施交互關(guān)聯(lián)因子的中期評(píng)價(jià)并且借助于存儲(chǔ)在診斷單元中 的其它特征曲線來導(dǎo)出顆粒過濾器的煙塵負(fù)載，其中，該煙塵負(fù)載通過事先所獲知的所述 灰渣負(fù)載的份額來校正。中期的平均值形成或平均值過濾考慮僅所述關(guān)聯(lián)值經(jīng)過幾個(gè)行駛 周期、相應(yīng)于幾千公里的行駛距離的相應(yīng)的升高，這相應(yīng)于典型的煙塵負(fù)載。在再生程序之 后交互關(guān)聯(lián)值再次減小。
[0023] 尤其有利的是，根據(jù)所獲知的灰渣負(fù)載著手用于平衡對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的缸填充的增大 的反壓力的措施，和/或在超過針對(duì)灰渣負(fù)載的極限值的情況下激活一報(bào)警顯示，以便例 如更換顆粒過濾器。用于平衡反壓力的措施可以尤其又穩(wěn)定馬達(dá)式燃燒。
[0024] 該診斷方法在如下情況下特別可靠地起作用，當(dāng)尤其在待預(yù)期的壓差梯度的情況 下達(dá)到和/或超過了確定的動(dòng)態(tài)臨界時(shí)實(shí)施該診斷時(shí)。納入考慮的還有廢氣質(zhì)量流量的梯 度、廢氣體積流量的梯