用于監測顆粒過濾器的方法

用于監測顆粒過濾器的方法
【專利摘要】本發明涉及用于監測顆粒過濾器的方法。具體地，提出了一種用于布置在內燃發動機的排氣管線中的顆粒過濾器的診斷方法。顆粒過濾器（16）下游的廢氣流借助具有特性傳感器循環的下游煙塵傳感器（20）被監測；并且在下游煙塵傳感器（20）的相應傳感器循環期間監測虛擬或上游煙塵傳感器處的煙塵積聚。基于上游煙塵傳感器和下游煙塵傳感器的信息判定顆粒過濾器（16）的運行狀態。積聚的煙塵量基于上游煙塵傳感器的傳感器循環被確定，并可以被表示為煙塵負載水平或傳感器循環的次數。在一個實施例中，顆粒過濾器的效率可根據煙塵傳感器的傳感器循環的相應次數被確定。在另一實施例中，上游煙塵傳感器通過虛擬傳感器模型被模擬。
【專利說明】
用于監測顆粒過濾器的方法
技術領域
[0001] 本發明總體上涉及在內燃發動機中借助顆粒過濾器進行廢氣處理，更具體地涉及 這樣的顆粒過濾器的監測/診斷。
【背景技術】
[0002] 現代內燃發動機的特征是帶有各種排氣后處理設備以降低來自發動機的排放物 的毒性。通常用于處理廢氣的部件包括： ?用于分解廢氣中的氣體污染物的催化轉化器； ?用于去除廢氣中（尤其是在柴油發動機中的廢氣中）的細小、固體顆粒的顆粒過濾器 (或煙塵過濾器）。
[0003] 眾所周知，在柴油發動機(用過量空氣運行）中的廢氣處理如今借助氧化型催化轉 化器(也稱之為柴油氧化催化劑或D0C)實施。所述D0C的作用是將廢氣流中的污染物分解為 危害更小的成分。
[0004] 顆粒過濾器(通常指的是柴油發動機中的柴油顆粒過濾器一 DPF)進而被設計成從 廢氣中去除柴油顆粒物質或煙塵。盡管這樣的設備能達到高的效率比，但是需要對所述設 備的運行狀態進行日常監測并且需要定期清洗所述設備。
[0005] 美國和歐洲的排放法規已經提出應用DPF的需求。就此而論，為了滿足未來的車載 診斷法規(0BD)，該法規要求對監測所述顆粒過濾器更加嚴格的要求，有必要探測由DPF釋 放的煙塵量。
[0006] 就此而論，Thorsten Ochs等人在"Particulate Matter Sensor for On Board Diagnostics (0BD) of Diesel Particulate Filters (DPF)"（國際汽車工程師學會（SAE International), 2010-01-0307 (2010年12月））的第73至81頁中，描述了使用直接放置在 DPF下游的電阻式煙塵傳感器的0BD概念算法來監測DPF。
[0007] 這種電阻式煙塵傳感器基于多層陶瓷技術，且包括具有初始無限大電阻的互成角 度配置的電極。在傳感器運行期間，煙塵顆粒被收集到所述傳感器上并且在所述電極之間 形成導電路徑，從而取決于所收集的煙塵質量引起電流的增大。在新的測量循環開始前，所 積聚的煙塵顆粒在再生階段期間通過燃燒被消除。
[0008] 感興趣的信號，其表示廢氣中的煙塵流量，實際上是傳感器運行開始(接著再生階 段)和達到預定電流閾值之間的時間，該時間被稱為傳感器的"響應時間"。因此，在實踐中， 所述響應時間與廢氣中的煙塵流量相關并被用于0BD診斷。
[0009] 由Ochs等人提出的DPF 0BD概念算法依賴于極限DPF模型，即，表示DPF處于最不可 接受的運行條件時的模型。基于模擬的發動機排出的煙塵質量流量并且考慮到所述極限 DPF模型，計算基于模型的預期響應時間。然后，所述DPF 0BD概念算法把所述預期響應時間 與所測得的響應時間相對比，并能在此基礎上得出關于所述DPF的運行狀態的結論。如果所 測得的響應時間比所述預期的響應時間短，那么所述DPF被指示為故障的。

【發明內容】

[0010] 本發明的目的是提供一種在排氣管線中的顆粒過濾器的替代診斷方法，該方法使 用下游煙塵傳感器。
[0011] 本發明提出一種用于監測布置在內燃發動機的排氣管線中的顆粒過濾器的方法， 其包括： 借助下游煙塵傳感器來監測所述顆粒過濾器下游的廢氣流； 在所述下游煙塵傳感器的相應的傳感器循環期間，監測在上游煙塵傳感器處的煙塵積 聚。
[0012] 然后所述方法包括基于由所述上游煙塵傳感器和所述下游煙塵傳感器給出的信 息來判定所述顆粒過濾器運行狀態(例如，故障的或起作用的）的步驟。
[0013] 事實上，本發明提出了一種診斷概念，其不需要極限顆粒過濾器模型，而是依賴于 一對煙塵傳感器來評估所述顆粒過濾器的性能。
[0014] 如在下面將是明顯的那樣，所述上游煙塵傳感器可以是真實的傳感器或者可以被 模擬。
[0015] 在所述上游傳感器處積聚的煙塵量可以基于所述上游煙塵傳感器的傳感器循環 被確定，并可由煙塵負載水平(或煙塵指標)表示，或者可由傳感器循環的次數或頻率表示。
[0016] 術語"傳感器循環"在本發明的上下文中指的是煙塵傳感器的激活階段，因此是從 開始積聚延伸直到所述傳感器達到其閾值的階段，在所述激活階段期間，所述傳感器能夠 測量煙塵量。因此，傳感器循環通常接著再生階段后面，并且在所述傳感器信號達到預定閾 值時完成。傳感器循環的時長對應于傳感器的響應時間。
[0017] 鑒于現有技術解決方案已經主要試圖估計在顆粒過濾器出口處的預期傳感器循 環時間，本發明則是基于所述顆粒過濾器上游的煙塵積聚的估計，其與估計定位在所述顆 粒過濾器之前的煙塵傳感器的響應相似。讓我們假設一配置，其中，具有相同探測特性的兩 個煙塵傳感器(例如，具有與煙塵量成反比的傳感器響應時間和相同的探測閾值的電阻式 傳感器)被放置于具有良好效率的顆粒過濾器之前和之后。在單個傳感器循環在下游被測 量時，上游煙塵傳感器應經歷若干循環。根據以下公式這將更加清楚：
(1) 該公式以顆粒過濾器下游的煙塵傳感器循環的次數(nbr cycles downstream)和上游 的煙塵循環的次數(nbr cycles upstream)的函數表示了所述顆粒過濾器的效率。
[0018] 例如，對于效率為90%的顆粒過濾器，在下游傳感器僅經歷一個循環的同時，上游 傳感器應該反應10次(即，完成10個傳感器循環）。
[0019] 因此，在本發明方法的一個實施例中，顆粒過濾器的效率通過對給定的觀察期的 傳感器循環的相應次數被計算，優選根據公式1被計算，然后該效率值被用于顆粒過濾器診 斷的目的。當在顆粒過濾器之前使用真實的傳感器時，這個方法尤其易于實施。優選地，針 對下游煙塵傳感器的一個傳感器循環的觀察期來計算效率。
[0020] 在另一個實施例中，受該積聚原理啟發，所述方法依賴于煙塵指標的確定，所述煙 塵指標代表了在下游煙塵傳感器的傳感器循環期間，在上游煙塵傳感器處的負載水平或積 聚的煙塵量。煙塵指標可以指示對應于任何所需比例或量綱（例如，像百分比）的積聚煙塵 量。
[0021] 煙塵傳感器通常在新的傳感器循環開始之前被重新初始化，并且煙塵指標的估計 相對于下游煙塵傳感器的傳感器循環的開始被計算。
[0022] 煙塵指標的確定能夠基于測量(通過上游傳感器)或者通過模擬，或者通過二者的 結合。在實際中，對部件的經濟性來說，模擬是優選的。這也避免了將煙塵傳感器放置在發 動機出口處的惡劣環境中。
[0023] 有利地，煙塵指標的確定涉及以若干預定的發動機運行參數(比如，發動機排出煙 塵的濃度以及和廢氣速度)作為輸入值的模型。這些參數允許計算和估計顆粒過濾器上游 的煙塵流量。
[0024] 所述模型可以包括模擬放置在顆粒過濾器上游的煙塵傳感器并且輸出該上游虛 擬傳感器的模型響應時間的傳遞函數，優選地，所述模型響應時間與在當前發動機運行參 數的穩定狀態下的響應時間相對應(即假定在完整的PM傳感器循環期間當前發動機運行條 件保持不變）。在所述下游煙塵傳感器的傳感器循環期間，所述模型迭代地計算所述煙塵指 標。所述煙塵指標基于與每次迭代周期對應的模型傳感器循環時間的部分被計算。
[0025] 因此，通常定期地更新的所述煙塵指標提供了顆粒過濾器上游的煙塵積聚量的實 時確定。
[0026] 為了顆粒過濾器診斷，然后所述煙塵指標可與至少一個閾值相對比，該閾值被校 準以探測令人滿意地運行的顆粒過濾器。例如，所述煙塵指標定期地與通過閾值和故障閾 值相對比，所述通過閾值和故障閾值被校準以達到所期望的探測閾值;使用兩個不同的閾 值提高了穩健性。然而，所述通過閾值和故障閾值可具有相同的值。
[0027] 為了進一步提高所述診斷的穩健性，由于該方法受人工制品、測量誤差等的影響， 所以優選地，僅當在先煙塵指標值(存儲于緩沖器中）的平均值高于所述通過閾值或低于所 述故障閾值時，通過(PASS)或故障(FAIL)狀態才作為判定被報告。
[0028] 根據另一方面，本發明涉及用于監測布置在內燃發動機的排氣管線中的顆粒過濾 器的系統，所述系統包括:布置在所述顆粒過濾器之后的下游煙塵傳感器；以及，用于實施 上述方法的控制裝置。
[0029] 根據進一步的方面，本發明涉及包括可由處理器實施的指令的電腦程序，當被處 理器執行時，所述電腦程序導致所述處理器執行上述方法。
【附圖說明】
[0030] 本發明現在將參照附圖以舉例的方式被描述，其中： 圖1是帶有設置有若干排氣后處理設備的排氣管線的發動機的原理圖； 圖2是表示位于PF上游的虛擬煙塵傳感器和位于所述PF下游的煙塵傳感器的反應與時 間的關系的原理圖，其中，峰值表示有關傳感器的傳感器循環的結束； 圖3是描繪了（隨時間推移)對于效率為90%的顆粒過濾器，下游煙塵傳感器的反應和所 述煙塵指標(指示為負載水平)估計的原理圖； 圖4是本發明的診斷方法的實施例的流程圖； 圖5示出了一組對于（b)正常工作的顆粒過濾器和（c)故障的顆粒過濾器的煙塵指標 (PMS負載水平)與時間的函數的曲線圖，而曲線圖（a)示出了在測試循環期間對應的車速； 以及 圖6是計算所述煙塵指標的虛擬傳感器模型的圖表。
【具體實施方式】
[0031] 圖1示出了連接到內燃發動機12,例如多缸柴油發動機，的排氣管線系統10,內燃 發動機12產生包含煙塵和/或顆粒以及其他污染物的廢氣流。發動機控制單元(ECU，未示 出）信號且操作地被連接到用于控制和監測發動機運行的許多傳感器和致動器，如在本領 域中已知的那樣。
[0032] 排氣管線系統10通常包括渦輪增壓器渦輪機和廢氣再循環閥（未示出）以及一系 列排氣后處理設備，以減少污染排放物。具體地，排氣管線10在此包括:氧化促進催化設備 14(下文稱為柴油氧化催化劑一 D0C)，后面接著有顆粒過濾器16(下文稱為柴油顆粒過濾 器一 DPF)以及氮氧化物后處理設備，比如選擇性催化還原(SCR)設備18。
[0033]這樣的排氣后處理設備是本領域已知的，并且因此在本文中將僅簡要描述。
[0034] D0C 14是一種將廢氣流中的污染物分解為危害更小的成分的氧化促進催化設備。 更具體地，一氧化碳(C0)和碳氫化合物(HC)被氧化，以及碳氫化合物從顆粒物質（煙塵)解 除吸附并且因此減輕顆粒質量。此外，包含在廢氣流中的一定比例的N0被氧化成NO^DOC 14通常由陶瓷襯底結構、氧化混合物（"載體涂層"）以及具有催化活性的貴金屬比如鉑、鈀 或銠組成。
[0035] SCR催化劑18通過廢氣、還原劑以及催化劑(例如，在重型車輛中的釩基催化劑或 客車上用的沸石基催化劑)之間的化學反應去除氮氧化合物(N0X)。基于尿素的SCR催化劑， 例如，使用氣態氨作為活性NOx的還原劑。通常，噴射系統被用來將尿素供給到進入所述SCR 催化劑的廢氣流中，尿素在SCR催化劑中分解成氣態氨(NH3)并被儲存在催化劑中。然后包 含在進入所述催化劑的發動機廢氣中的NOx與被儲存的氨反應，這產生氮氣和水。
[0036] DPF 16被設計成從廢氣中去除柴油顆粒物質和/或煙塵。現有的DPF，例如，是基于 由具有大量平行通道的碳化硅或者堇青石制成的蜂窩狀過濾結構;或者是基于包括金屬載 體結構的燒結金屬過濾器，所述金屬載體結構由填充有燒結金屬粉末的網構成。替代地，所 述DPF可以是催化型的，被稱之為⑶PF。
[0037]眾所周知，在DPF 16中沉積的煙塵/顆粒物質的逐漸增長的量將逐漸增大排氣背 壓。因此DPF 16必須定期再生，這意味著要燃燒掉已經收集到的煙塵。在客車中，這通過所 謂的"活性再生"相當常規地被完成，所述"活性再生"涉及升高廢氣的溫度并且因此升高 DPF 16的溫度到約550° C至600° C，以利用廢氣中存在的氧氣來氧化顆粒物質。
[0038] 一種用于監測顆粒過濾器，比如DPF 16,的運行狀態的車載診斷方案現在將參照 附圖被詳細地描述。
[0039]附圖標記20指示了被安裝在DPF 16之后的煙塵傳感器(在現有技術中也被稱為顆 粒物質傳感器），以監測離開DPF 16的廢氣流中的煙塵濃度。在此，煙塵傳感器20定位在DPF 16和SCR 18之間，但也可被布置在SCR催化劑18之后。
[0040]煙塵傳感器20通常可以是電阻式的。例如，煙塵傳感器可基于多層陶瓷技術，并且 包括具有初始無限大電阻的互成角度配置的電極的傳感器元件。
[0041 ]在傳感器運行期間，煙塵顆粒被收集到所述傳感元件上并且在所述電極之間形成 導電路徑。在新的測量循環開始前，所積聚的煙塵顆粒在再生階段通過燃燒被消除。優選 地，所述傳感器還包括可控的加熱元件以主動地執行再生。
[0042] 因此，所述煙塵傳感器可被設計為集成式傳感器，該傳感器提供輸出信號，該輸出 信號是在所述傳感元件上積聚的煙塵的函數;并且該傳感器周期性地被再生以從所述傳感 器元件去除顆粒。
[0043] 實際上，當所述傳感器輸出信號（例如，電流，但也可以是電壓或電阻)達到預定閾 值(例如，基于比如運行條件、制造商信息或者作為設計決策的標準的預定閾值)時，所述傳 感器被再生。
[0044] 所述傳感器的實際測量時段在本文被稱為"激活階段"，即，基本上從時間tstart(剛 剛再生的傳感器)直到在t End達到電流閾值的時刻，并且在此期間所述煙塵積聚且所述傳感 器電流被確定。所述傳感器的激活周期也可被稱為"傳感器循環"；一個傳感器循環對應于 所述激活階段期間從t start到的全部積累。所述傳感器達到預定電流閾值（從tstart到 tend)所需的時間通常被稱為所述傳感器的"響應時間"，并且因此該時間對應于已知的煙塵 量。
[0045]這樣的電阻式煙塵傳感器在本領域中是已知的（從上述Ochs等人以及從其他處可 知），因此無需在此詳細描述。
[0046] 從控制的角度來看，方便地是，除了相對于廢氣流中的顆粒物質的量而變化的傳 感器信號之外，所述傳感器還生成傳感器狀態信息。
[0047] 例如，所述傳感器狀態可包括傳感器再生狀態標志（0或1)以識別再生階段、傳感 器激活標志（〇或1)以識別所述激活階段、以及傳感器自診斷標志（〇或1)，這些標志被用來 指示所述煙塵信號是否有效并且因此可用于監測DPF 16。當所述傳感器狀態是有效時，它 指示了煙塵傳感器20正在有效地監測來自DPF 16的煙塵輸出（傳感器激活標志=1 )，并且表 示煙塵信號有效且可用(傳感器沒有再生且順利通過自診斷）。
[0048] 煙塵傳感器20通常可被連接到傳感器控制單元（S⑶），該傳感器控制單元本身負 責信號處理以及管理，也就是說，該傳感器控制單元用于分析所述傳感器信號以及生成所 述傳感器狀態。所述傳感器狀態可通過所述SCU，經由例如CAN總線技術，被傳送到發動機控 制單元ECU。然后所述ECU可以被配置成根據本發明的方法實施顆粒過濾器診斷方案。
[0049] 應當理解的是，用于監測顆粒過濾器的本發明的方法采用煙塵指標，所述煙塵指 標代表所述顆粒過濾器上游積聚的煙塵量，該煙塵指標可通過上游煙塵傳感器或通過估計 來確定。在下文中，有利地，所述煙塵指標的確定通過估計被完成，以節省額外的煙塵傳感 器。
[0050] 本發明的方法采用基于顆粒過濾器上游煙塵積聚的估計的策略，該策略可被認為 是與估計位于所述顆粒過濾器之前的煙塵傳感器的響應相似(但在此實際上是虛擬煙塵傳 感器）。
[0051] 對于下游煙塵傳感器的給定的傳感器循環而言，所述顆粒過濾器的效率越大，則 所積聚的煙塵質量越大，并且因此煙塵指標的量級也越大。
[0052]基于傳感器循環的效率確定的原理可以根據圖2被理解，圖2是原理圖，其中，每個 峰24對應于達到電流閾值的煙塵傳感器，即，完成了傳感器循環。時間（t)以秒表示，并且縱 軸刻度以0和1之間的任意值漸變。起始于時間t=0，所述上游傳感器反應十次直到t=600秒 (即10個傳感器循環），其中安裝在所述PF之后的PM傳感器首次反應（由較粗的曲線26表 示）。
[0053]對應的效率可根據公式(1)被計算： η = 1- 1/10 = 0.9，即對應于90%的效率。
[0054]然后，在其后的600秒中觀察到相同的行為，即直到t=1200秒。
[0055] 優選地，所述煙塵指標是虛擬煙塵傳感器的煙塵負載的估計而不是煙塵傳感器循 環的次數的估計，但是所述煙塵傳感器的量程也能被設計為反映煙塵傳感器循環的次數。 例如在圖3的曲線圖中，煙塵指標以％表示，其中，100%增長將對應于完成傳感器循環，即，圖 2中的一個峰24,但是盡管如此，所給出的電流值代表了瞬時積聚的煙塵量。
[0056] 在與圖2中的情況相似且考慮顆粒過濾器的效率為90%的情況下，由此，可觀察到 當所述下游煙塵傳感器在600s處首次反應時，圖3中的煙塵指標值為1000%。
[0057]如可從圖3被理解的那樣，優選地，所述煙塵指標定期地被確定，并且因此給出了 在虛擬的上游煙塵傳感器處所述煙塵水平的相當連續的指示。
[0058]在此可能注意到的是，在所述附圖中，所述煙塵指標被命名為"負載水平"、"PM傳 感器負載水平"或"PMS LL"。
[0059] 確定所述煙塵指標的一個可行的方式在圖6中被說明，其中，所述煙塵指標基于包 括傳遞函數40的模型被計算，傳遞函數40模擬了放置在所述顆粒過濾器上游的煙塵傳感器 并且輸出在穩定狀態下的傳感器循環時間（SS cycle time (t))，即，電流條件在完整的煙 塵傳感器循環期間將保持恒定的情況下的循環時間。所述模型以若干預定的發動機運行參 數作為輸入，尤其是，發動機輸出煙塵濃度(框42)和廢氣速度(框44)。計算所述SS循環時間 的該模型可以基于公式或映射，或基于所述兩者。可以考慮其他的影響參數以提高模型的 精度。
[0060] 所述煙塵指標根據虛擬煙塵傳感器循環時間，在時間上積分被計算，并通過公式 (2)以百分比被表示(也可參見框46); 煙塵指標(負載水平
(2) 所述負載水平給出了關于已經積聚在所述顆粒過濾器的上游在虛擬煙塵傳感器中的 煙塵總量的直接估計。
[0061] 由于在本發明的方法中，所述煙塵指標相對于下游傳感器的傳感器循環被確定， 因此，所述煙塵指標將在新的傳感器循環開始之前被重置(在新的激活階段的t start時復位 到 0%)。
[0062] 圖4示出了根據本發明的方法的診斷算法的實施例的流程圖，所述診斷算法基于 從所述下游煙塵傳感器和煙塵指標所獲得的信息。
[0063]所述診斷方案的主要輸入是： -煙塵傳感器20的狀態，其由信號處理設備(框100)給出，例如，傳感器激活標志(0或 1)，再生標志（0或1)。在此感興趣的主要信息是知曉傳感器循環是否已經完成（例如，可通 過從激活標志切換到再生標志被確定）。 -從所述模型獲得的煙塵指標的電流值(PM傳感器負載水平一一框102)。
[0064] 本方法還使用以下參數： -"故障閾值"：低于該值的值，所述顆粒過濾器被認為是有故障的； -"通過閾值"：高于該值的值，所述顆粒過濾器被認為正常運行(起作用的）； -"失活閾值"：高于該值的值，所述煙塵傳感器失活； -"PMS LL avg"：儲存于附圖標記50指示的緩沖存儲器中的若干過去確定的煙塵指標 值的平均值。儲存在這個緩沖器50中的值是由在圖4中所示的方法的在先實施期間所確定 的煙塵指標值，并且按照框116被寫入緩沖器中。PMS LL avg給出了所述顆粒過濾器性能的 近期趨勢的指示。
[0065] 讓我們假設我們處在指示新的傳感器循環的開始(激活階段的開始)的時間tstart= 〇。用于一個監測周期圖4的例行程序啟動，并且定期地運行輸入值和試驗，例如，每100毫 秒、或者每秒或任何適當的周期。
[0066] 所述例行程序的首次試驗是在菱形框104,其基于所述煙塵傳感器狀態信息來確 定所述傳感器循環是否完成。只要所述煙塵傳感器還沒有達到其電流閾值（即，只要所述傳 感器循環是不完整的），那么對這個試驗的響應就是"否"。
[0067] 因此，在所述積聚周期期間，對菱形框104的響應是"否"，并且框106的試驗檢查了 當前煙塵指標值(PMS LL)是否高于所述通過閾值。
[0068] 如果情況并非如此，那么所述例行程序關閉該循環以返回至菱形框104的入口。
[0069] 如果對菱形框106的回答是"是"，那么所述當前煙塵指標值可以被認為指示所述 PF已經通過所述診斷試驗。然而，為了兼顧測量誤差，平均煙塵指標PMS LL avg也與所述通 過閾值相對比(框108 )。如果試驗108令人滿意(PMS LL avg>通過閾值），那么明確地得出PF 有效/起作用的結論(在11 〇處激活通過標志）。
[0070] 試驗框108試驗的下游是基于框112的等待循環，所述等待循環等待所述傳感器循 環的結束，在所述傳感器循環結束后，所述煙塵指標的最后的計算值作為用于所述PF的煙 塵指標的最新值被存儲在緩沖器50中。
[0071] 在當前煙塵指標值超過失活閾值時，該等待循環被試驗114中斷。在此種情況下， 所述監測停止以節省下游煙塵傳感器的壽命，并且煙塵指標的最后的計算值被儲存在緩沖 器50中。
[0072] 如果所述煙塵指標沒有超過所述通過閾值并且到達了所述煙塵傳感器循環的終 點(在試驗104處為"是"），那么所述煙塵指標與故障閾值相對比。
[0073]如果所述煙塵指標低于所述故障閾值，但也低于所述平均煙塵指標PMS LL avg (試驗120)，那么得出故障的顆粒過濾器的結論(在框122中，故障標記）。
[0074]如果試驗118或120中的一個產生"否"，那么所述最后計算的煙塵指標值簡單地被 儲存在緩沖器50中。
[0075] 在更新緩沖器50時，所述例行程序可以被重置，并且尤其是所述煙塵指標(負載水 平)可以被重置，如在框124中指示的那樣。
[0076] 仍要注意幾種情況。若所述傳感器循環完成（在試驗104處為"是"）且所述煙塵指 標高于所述故障閾值(試驗118產生"否"），那么所述煙塵指標簡單地被寫入緩沖器50中并 且不對DPF的運行狀態進行判定。DPF的監測將通過開始新的傳感器循環繼續進行。
[0077]同樣，當試驗108產生"否"時，即，平均煙塵指標值PMS LL avg低于通過閾值時，將 不對DPF的狀態進行判定。
[0078]進一步地，當作出故障（112)判定或者當煙塵指標超過失活閾值(在邏輯框114處 為"是"）時，DPF的監測可被中斷并在下一個驅動循環時重新開始。
[0079]圖5示出了關于起作用的（正常運行的）顆粒過濾器（圖5B)以及故障的顆粒過濾器 (圖5C)的煙塵指標的演化的兩個示例，其中，已經利用本發明的方法進行了診斷。
[0080] 圖5A是表示對于從冷起動開始的典型的發動機試驗循環，車速隨時間變化的曲線 圖。
[0081] 圖5B由此示出了隨時間變化的煙塵指標的演化(PM傳感器負載水平），以及通過閾 值和故障閾值。圖5的第二個曲線圖b)示出了隨時間變化的負載水平的演化曲線。可以看出 負載水平仍然保持為〇直到約500秒時;這是由于冷起動。剛好在500秒之后，煙塵指標開始 上升，并在所示出的時間窗口上(達到1200秒)繼續升高。負載水平曲線在t=800秒處穿過 "故障"閾值線，之后在約900秒處穿過"通過"閾值線。
[0082] 煙塵指標開始增長的時刻被指示為tstart，如上述所解釋的那樣，這是因為借助煙 塵傳感器的估計與下游煙塵傳感器的傳感器循環的開始(激活階段的啟動)一起啟動。在圖 5 b)的曲線圖中，下游煙塵傳感器的傳感器循環在所示出的1200秒的監測周期期間未完 成;驅動循環被完成，使得發動機和傳感器在到達t End之前被關閉。同樣，失活閾值也未被達 到 (例如，設定在1600%)。
[0083] 在較長的驅動循環情況下，負載水平將進一步升高直到到達失活閾值或者直到完 成所述PM傳感器循環。
[0084]圖5C的曲線圖繼而又關注有缺陷的DPF的情況。下游煙塵傳感器的傳感器循環的 持續時間由tstart和tend來指示。如圖所示，在下游煙塵傳感器的傳感器循環期間，煙塵指標 仍然低于故障閾值，這指示了故障的PF。
[0085]在tend之后，下游煙塵傳感器被再生并且另一個測量循環開始。
【主權項】
1. 一種用于監測布置在內燃發動機的排氣管線中的顆粒過濾器的方法，所述方法包括 以下步驟： 借助下游煙塵傳感器(20)來監測所述顆粒過濾器（16)下游的廢氣流，所述下游煙塵傳 感器具有特性傳感器循環，在所述特性傳感器循環期間，顆粒物質積聚直至達到預定閾值； 在所述下游煙塵傳感器（20)的相應的傳感器循環期間監測在上游煙塵傳感器處的煙 塵積聚； 基于所述上游煙塵傳感器和所述下游煙塵傳感器的信息來判定所述顆粒過濾器（16) 的運行狀態。2. 根據權利要求1所述的方法，其特征在于， 所述上游煙塵傳感器具有特性傳感器循環，在所述特性傳感器循環期間，顆粒物質積 聚直至達到預定閾值；以及 所積聚的煙塵量基于所述上游煙塵傳感器的傳感器循環被確定，并且被表示為煙塵負 載水平，或被表示為傳感器循環的次數或頻率。3. 根據權利要求2所述的方法，其特征在于， 所述顆粒過濾器的效率根據對于給定觀察時段的傳感器循環的相應次數來計算，優選 地，根據以下公式禎卄笪，其中：喊是所述下游煙塵傳感器的傳感器循環的次數，以及 ?心CJCfes 是所述上游煙塵傳感器的傳感器循環的次數。4. 根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于， 所述上游煙塵傳感器通過以若干預定的發動機運行參數作為輸入的虛擬傳感器模型 來提供。5. 根據權利要求4所述的方法，其特征在于， 所述發動機運行參數至少包括發動機排出煙塵的濃度和廢氣速度。6. 根據權利要求4或5所述的方法，其特征在于， 所述模型包括輸出模型傳感器響應時間的傳遞函數(40)，優選地，與對應于當前發動 機運行參數的穩定狀態下的響應時間相對應。7. 根據權利要求6所述的方法，其特征在于， 在所述下游煙塵傳感器的一個傳感器循環期間，代表了所述上游煙塵傳感器的煙塵負 載水平的煙塵指標是基于模型傳感器循環時間的與每個迭代周期對應的部分被迭代計算 的。8. 根據權利要求7所述的方法，其特征在于， 所述煙塵指標的計算基于下述原理公式來實現： 煙塵指其中，SS cycle time (t)是所述模型傳感器循環時間。9. 根據前述權利要求中任一項所述的方法，其特征在于， 在所述下游煙塵傳感器的一個傳感器循環的時段期間監測在所述上游傳感器處的煙 塵積聚。10. 根據權利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，所述煙塵指標與下述閾值進 行比較： 通過閾值，當所述煙塵指標超過所述通過閾值時，指示正在起作用的顆粒過濾器；以及 優選地，與故障閾值比較，如果所述煙塵指標不超過所述故障閾值，則指示故障的顆粒 過濾器。11. 根據權利要求7至9中任一項所述的方法，其特征在于，定期地執行以下例程： 確定當前時刻所述下游煙塵傳感器(20)的狀態和所述煙塵指標（102); 如果所述下游煙塵傳感器還沒有完成其傳感器循環，那么： 把所述煙塵指標與通過閾值（106)進行比較，并且如果超過所述通過閾值（106)，那么 把在先煙塵指標值的平均值與所述通過閾值（108)進行比較，并且如果超過，那么所述顆粒 過濾器被認為具有正在起作用的運行狀態（110);或者 如果所述下游煙塵傳感器已經完成其傳感器循環并且所述煙塵指標低于故障閾值 (118)，那么： 把在先煙塵指標值的平均值與所述故障閾值（120)進行比較，并且如果低于所述故障 閾值(120)，那么所述顆粒過濾器被認為具有故障的運行狀態（122)。12. 根據權利要求11所述的方法，其特征在于， 在完成所述下游煙塵傳感器的傳感器循環之后，當前煙塵指標值作為在先煙塵指標值 被存儲。13. 根據權利要求11或12所述的方法，其特征在于， 當所述當前煙塵指標值達到預定失活閾值時，其作為在先煙塵指標值被存儲。14. 根據權利要求2或3所述的方法，其特征在于， 所述上游煙塵傳感器是真實的煙塵傳感器。15. 根據權利要求4至14中任一項所述的方法， 所述下游煙塵傳感器是電阻式的；以及 所述上游煙塵傳感器是電阻式的，或者所述虛擬傳感器模型模擬電阻式煙塵傳感器。16. -種用于監測布置在內燃發動機的排氣管線中的顆粒過濾器的系統，所述系統包 括： 布置于所述顆粒過濾器之后的下游煙塵傳感器；以及 控制裝置，所述控制裝置被配置成用于實施根據權利要求1至15中任一項所述的方法。17. -種計算機程序，其包括可由處理器執行的指令，當被處理器執行時，所述指令使 所述處理器實施根據權利要求1至15中任一項所述的方法。
【文檔編號】F01N11/00GK105888797SQ201610084711
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年2月14日
【發明人】P.博維
【申請人】德爾福國際運營盧森堡有限公司