用于識別顆粒過濾器的煙塵負載和灰渣負載的方法和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于識別顆粒過濾器的煙塵負載和灰渣負載的方法，所述顆粒過 濾器作為內燃機的廢氣線路中的廢氣清潔設備的組成部分，其中，為了監控該顆粒過濾器， 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行評價。
[0002] 本發明還涉及一種用于實施根據本發明的方法的裝置，尤其診斷單元。
【背景技術】
[0003]排放法規尤其在美國和在歐洲設定了針對顆粒物質排放以及顆粒數量或顆粒濃 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。在車輛中為此執行診斷功能，所述診斷功能在車輛運行期間在在線診斷 (0BD)中監控為了減小排放所安裝的構件和部件，并且顯示出導致所述診斷極限值被超過 的故障。
[0004] 由馬達、尤其柴油馬達排放的煙塵顆粒可以借助于柴油顆粒過濾器（DPF)有效地 從廢氣中去除。目前是現有技術中所謂的壁流式柴油顆粒過濾器（DPF)。通過其單側關閉 的通道以及多孔的過濾器材料實現了在其過濾器壁的表面上的直至99%的煙塵分離。缺點 是，過濾器必須時不時地熱再生，因為這種過濾器隨著時間會附上煙塵顆粒。在此，借助于 馬達內部或馬達外部的措施進行一溫度升高（>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，因為否則會使得廢氣反壓力強烈升高。為了能夠及 時地、但不是經常地實施過濾器的再生，需要適當的煙塵負載識別。
[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 能由燃料或馬達油中的不可燃燒的添加物所引起。灰渣沉積物在較長的運行時間之后導致 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。如果過濾器嚴重地 負載灰渣，則其會由于升高的反壓力而導致對于馬達式燃燒的反作用。因此必須識別并且 顯示出高的灰渣載荷。
[0006]顆粒過濾器在汽油馬達中還沒有批量應用。由于更嚴格的排放法規，尤其針對汽 油直接噴射馬達，幾乎每個車輛制造商都在討論廢氣后處理的馬達內部的以及馬達外部的 措施。這樣，在汽油系統中討論具有在馬達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燃機的廢氣線路中的廢氣清潔設備的組成部分，其中，為了監控 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 行評價。在此規定，經過顆粒過濾器的壓差從兩個壓差測量中或兩個絕對壓力測量中確定。 由此可以改善在線診斷并且除了煙塵負載獲知之外，也可以檢測，何時操縱了顆粒過濾器 甚至何時拆除了顆粒過濾器。
[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柴油內 燃機的過濾器、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 負載和灰渣負載之間加以區分，其中，所獲知的不可去除的顆粒負載(尤其灰渣）的值被用 作修正值，用以診斷出盡可能準確的煙塵負載。
[0010] 在汽油驅動的車輛中的問題是，顆粒過濾器上的壓差比在柴油車輛中的情況明顯 更小。原因是在汽油機中明顯更小的廢氣質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計。因此，絕對壓差與煙塵負載和灰渣負載的直接關 聯在汽油馬達的情況下是無法實現的。
【發明內容】
[0011] 因此本發明的任務是，提出一種方法，利用該方法能夠實現尤其在汽油驅動的車 輛中的顆粒過濾器的煙塵負載和灰渣負載的檢測，目的是，導入顆粒過濾器的再生或及時 地識別且顯示出通過過強的灰渣負載所造成的可能的影響。
[0012] 此外，本發明的任務是，提出一種相應的用于實施該方法的裝置，尤其診斷單元。
[0013] 涉及所述方法的任務通過權利要求1至13的特征來解決。
[0014] 根據本發明在該診斷方法中規定，為了獲知所述煙塵和灰渣負載，將在所述顆粒 過濾器上的測量壓差的時間梯度與功能正常的（intakten)且未受載的參考顆粒過濾器的 待預期的時間上的壓差梯度置于關聯中并且使該關聯經受不同的時間趨勢分析。該方法相 對于現有技術的優點是，即使在特別小的絕對壓差的情況下也能夠實現顆粒過濾器的負載 診斷以及煙塵負載和灰渣負載之間的區分。
[0015] 優選地，如根據本發明的方法的一種變型中規定，參考顆粒過濾器的壓差預期值 模型式地根據當前的運行參量來獲知。這通常在上級的馬達控制系統中提供，從而由此利 用很小的應用費用就能計算出針對參考顆粒過濾器的當前壓差的預期值。
[0016] 以有利的方式，經過所述參考顆粒過濾器的時間上的壓差梯度從體積流量和/或 其時間梯度以及所述參考顆粒過濾器的流動阻力中計算出。流動阻力在此可以在診斷單元 中作為固定值來存儲或在特征場存儲單元中與一個或多個參數相關地存儲。
[0017] 有利的是，尤其在高的反壓力，也就是說在高的煙塵負載和灰渣負載以及比較高 的廢氣質量流量的情況下，當除了體積流量和/或其時間梯度的線性影響之外，也考慮體 積流量和/或其時間梯度的二次（quadratische)影響，用于計算經過參考顆粒過濾器的時 間上的壓差梯度。由此可以改善負載診斷的準確度。
[0018] 在另一種優選的方法變型中可以規定，經過顆粒過濾器的測量壓差和/或經過參 考過濾器的預期壓差和/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 針對診斷的由干擾引起的信號波動，這提高了診斷品質。
[0019] 該優選的方法規定，借助于從經過顆粒過濾器的測量壓差梯度和經過參考過濾器 的預期壓差梯度中形成交互關聯來形成標準化的交互關聯因子。標準化的交互關聯因子與 梯度的信號高度無關且針對不足關聯具有低值并且針對良好關聯具有高值。該區別可以例 如用于識別有故障的或損壞的顆粒過濾器，如在申請人的平行申請中所描述。
[0020] 該優選的負載診斷方法在另一步驟中規定，交互關聯因子通常在幾萬公里的行駛 距離上經受長時間平均值形成或平均值過濾，并且在所有相關的行駛周期中觀察交互關聯 因子的趨勢并且借助于存儲在診斷單元中的特征曲線來導出顆粒過濾器的灰渣負載。顆粒 過濾器經過長的行駛距離的增加的灰渣負載導致，顆粒過濾器的流動阻力且因此交互關聯 因子隨著增加的行駛距離而持續升高，其中，短時間的波動通過長時間平均值形成或平均 值過濾被抑制。
[0021] 如果長時間平均值形成或平均值過濾以如下方式設計，即不考慮所述值由于煙塵 負載的中期升高(該值在再生之后再次減小)，關聯值的升高會一對一地歸因于不可逆的灰 渣負載。
[0022] 該方法還可以規定，實施交互關聯因子的中期評價并且借助于存儲在診斷單元中 的其它特征曲線來導出顆粒過濾器的煙塵負載，其中，該煙塵負載通過事先所獲知的所述 灰渣負載的份額來校正。中期的平均值形成或平均值過濾考慮僅所述關聯值經過幾個行駛 周期、相應于幾千公里的行駛距離的相應的升高，這相應于典型的煙塵負載。在再生程序之 后交互關聯值再次減小。
[0023] 尤其有利的是，根據所獲知的灰渣負載著手用于平衡對于內燃機的缸填充的增大 的反壓力的措施，和/或在超過針對灰渣負載的極限值的情況下激活一報警顯示，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定馬達式燃燒。
[0024] 該診斷方法在如下情況下特別可靠地起作用，當尤其在待預期的壓差梯度的情況 下達到和/或超過了確定的動態臨界時實施該診斷時。納入考慮的還有廢氣質量流量的梯 度、廢氣體積流量的梯