用于识别颗粒过滤器的烟尘负载和灰渣负载的方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于识别颗粒过滤器的烟尘负载和灰渣负载的方法，所述颗粒过 滤器作为内燃机的废气线路中的废气清洁设备的组成部分，其中，为了监控该颗粒过滤器， 测量在该颗粒过滤器的入口和出口之间的压差并且在诊断单元中进行评价。
[0002] 本发明还涉及一种用于实施根据本发明的方法的装置，尤其诊断单元。
【背景技术】
[0003]排放法规尤其在美国和在欧洲设定了针对颗粒物质排放以及颗粒数量或颗粒浓 度的极限值。除了排放极限值之外，同样给出了诊断极限值，在超过该诊断极限值的情况 下必须显示故障。在车辆中为此执行诊断功能，所述诊断功能在车辆运行期间在在线诊断 (0BD)中监控为了减小排放所安装的构件和部件，并且显示出导致所述诊断极限值被超过 的故障。
[0004] 由马达、尤其柴油马达排放的烟尘颗粒可以借助于柴油颗粒过滤器（DPF)有效地 从废气中去除。目前是现有技术中所谓的壁流式柴油颗粒过滤器（DPF)。通过其单侧关闭 的通道以及多孔的过滤器材料实现了在其过滤器壁的表面上的直至99%的烟尘分离。缺点 是，过滤器必须时不时地热再生，因为这种过滤器随着时间会附上烟尘颗粒。在此，借助于 马达内部或马达外部的措施进行一温度升高（>600°C)且由此将过滤器中聚集的烟尘在一 定的氧气过剩的情况下在废气中燃烧，因为否则会使得废气反压力强烈升高。为了能够及 时地、但不是经常地实施过滤器的再生，需要适当的烟尘负载识别。
[0005] 除了烟尘颗粒之外，在颗粒过滤器中在使用寿命过程中也沉积灰渣残留物，其可 能由燃料或马达油中的不可燃烧的添加物所引起。灰渣沉积物在较长的运行时间之后导致 颗粒过滤器的废气反压力的升高。灰渣无法通过如前所述的再生去除。如果过滤器严重地 负载灰渣，则其会由于升高的反压力而导致对于马达式燃烧的反作用。因此必须识别并且 显示出高的灰渣载荷。
[0006]颗粒过滤器在汽油马达中还没有批量应用。由于更严格的排放法规，尤其针对汽 油直接喷射马达，几乎每个车辆制造商都在讨论废气后处理的马达内部的以及马达外部的 措施。这样，在汽油系统中讨论具有在马达附近的安装位置中的三路径催化器以及连接在 后面的、未涂层的汽油颗粒过滤器以及在马达附近的安装位置中的涂层的颗粒过滤器(所 谓的4路径催化器=3路径催化器+颗粒过滤器)。
[0007]在此情况下可想而知，考虑在柴油系统中使用的用于诊断颗粒过滤器的方法或用 于诊断颗粒过滤器的烟尘负载的方法，也就是说，借助于压力传感器来测量压力升高或在 颗粒过滤器后面借助于颗粒传感器测量颗粒质量。
[0008] 从DE10 2010 002 691A1中例如公开了一种用于诊断颗粒过滤器的方法和装 置，所述颗粒过滤器作为内燃机的废气线路中的废气清洁设备的组成部分，其中，为了监控 所述颗粒过滤器，测量在所述颗粒过滤器的入口和出口之间的压差并且在一诊断单元中进 行评价。在此规定，经过颗粒过滤器的压差从两个压差测量中或两个绝对压力测量中确定。 由此可以改善在线诊断并且除了烟尘负载获知之外，也可以检测，何时操纵了颗粒过滤器 甚至何时拆除了颗粒过滤器。
[0009] DE 11 2009 001 451 T5描述了一种用于平衡过滤器中的测量不准确性的方法， 其中，该方法包括：在为了将可去除的固体颗粒、尤其烟尘颗粒从过滤器上去除而对柴油内 燃机的过滤器、确切地说颗粒过滤器的清洁过程之后，确定在清洁过程之后残留在过滤器 中的可去除的固体颗粒的负载的估算值，并且通过定量检测在i)在清洁过程之后残留在过 滤器中的可去除的固体颗粒的估算负载和ii) 一参考值之间的不同，确定第一不同种类的 值。DE 11 2009 001 451 T5基本上描述了一种方法，利用该方法可以在颗粒过滤器的烟尘 负载和灰渣负载之间加以区分，其中，所获知的不可去除的颗粒负载(尤其灰渣）的值被用 作修正值，用以诊断出尽可能准确的烟尘负载。
[0010] 在汽油驱动的车辆中的问题是，颗粒过滤器上的压差比在柴油车辆中的情况明显 更小。原因是在汽油机中明显更小的废气质量流量以及由于更小的烟灰毛重量排放而在汽 油车辆中的颗粒过滤器硬件的其它设计。因此，绝对压差与烟尘负载和灰渣负载的直接关 联在汽油马达的情况下是无法实现的。
【发明内容】
[0011] 因此本发明的任务是，提出一种方法，利用该方法能够实现尤其在汽油驱动的车 辆中的颗粒过滤器的烟尘负载和灰渣负载的检测，目的是，导入颗粒过滤器的再生或及时 地识别且显示出通过过强的灰渣负载所造成的可能的影响。
[0012] 此外，本发明的任务是，提出一种相应的用于实施该方法的装置，尤其诊断单元。
[0013] 涉及所述方法的任务通过权利要求1至13的特征来解决。
[0014] 根据本发明在该诊断方法中规定，为了获知所述烟尘和灰渣负载，将在所述颗粒 过滤器上的测量压差的时间梯度与功能正常的（intakten)且未受载的参考颗粒过滤器的 待预期的时间上的压差梯度置于关联中并且使该关联经受不同的时间趋势分析。该方法相 对于现有技术的优点是，即使在特别小的绝对压差的情况下也能够实现颗粒过滤器的负载 诊断以及烟尘负载和灰渣负载之间的区分。
[0015] 优选地，如根据本发明的方法的一种变型中规定，参考颗粒过滤器的压差预期值 模型式地根据当前的运行参量来获知。这通常在上级的马达控制系统中提供，从而由此利 用很小的应用费用就能计算出针对参考颗粒过滤器的当前压差的预期值。
[0016] 以有利的方式，经过所述参考颗粒过滤器的时间上的压差梯度从体积流量和/或 其时间梯度以及所述参考颗粒过滤器的流动阻力中计算出。流动阻力在此可以在诊断单元 中作为固定值来存储或在特征场存储单元中与一个或多个参数相关地存储。
[0017] 有利的是，尤其在高的反压力，也就是说在高的烟尘负载和灰渣负载以及比较高 的废气质量流量的情况下，当除了体积流量和/或其时间梯度的线性影响之外，也考虑体 积流量和/或其时间梯度的二次（quadratische)影响，用于计算经过参考颗粒过滤器的时 间上的压差梯度。由此可以改善负载诊断的准确度。
[0018] 在另一种优选的方法变型中可以规定，经过颗粒过滤器的测量压差和/或经过参 考过滤器的预期压差和/或用于确定模型式的压差的体积流量被低通过滤。由此可以抑制 针对诊断的由干扰引起的信号波动，这提高了诊断品质。
[0019] 该优选的方法规定，借助于从经过颗粒过滤器的测量压差梯度和经过参考过滤器 的预期压差梯度中形成交互关联来形成标准化的交互关联因子。标准化的交互关联因子与 梯度的信号高度无关且针对不足关联具有低值并且针对良好关联具有高值。该区别可以例 如用于识别有故障的或损坏的颗粒过滤器，如在申请人的平行申请中所描述。
[0020] 该优选的负载诊断方法在另一步骤中规定，交互关联因子通常在几万公里的行驶 距离上经受长时间平均值形成或平均值过滤，并且在所有相关的行驶周期中观察交互关联 因子的趋势并且借助于存储在诊断单元中的特征曲线来导出颗粒过滤器的灰渣负载。颗粒 过滤器经过长的行驶距离的增加的灰渣负载导致，颗粒过滤器的流动阻力且因此交互关联 因子随着增加的行驶距离而持续升高，其中，短时间的波动通过长时间平均值形成或平均 值过滤被抑制。
[0021] 如果长时间平均值形成或平均值过滤以如下方式设计，即不考虑所述值由于烟尘 负载的中期升高(该值在再生之后再次减小)，关联值的升高会一对一地归因于不可逆的灰 渣负载。
[0022] 该方法还可以规定，实施交互关联因子的中期评价并且借助于存储在诊断单元中 的其它特征曲线来导出颗粒过滤器的烟尘负载，其中，该烟尘负载通过事先所获知的所述 灰渣负载的份额来校正。中期的平均值形成或平均值过滤考虑仅所述关联值经过几个行驶 周期、相应于几千公里的行驶距离的相应的升高，这相应于典型的烟尘负载。在再生程序之 后交互关联值再次减小。
[0023] 尤其有利的是，根据所获知的灰渣负载着手用于平衡对于内燃机的缸填充的增大 的反压力的措施，和/或在超过针对灰渣负载的极限值的情况下激活一报警显示，以便例 如更换颗粒过滤器。用于平衡反压力的措施可以尤其又稳定马达式燃烧。
[0024] 该诊断方法在如下情况下特别可靠地起作用，当尤其在待预期的压差梯度的情况 下达到和/或超过了确定的动态临界时实施该诊断时。纳入考虑的还有废气质量流量的梯 度、废气体积流量的梯