用于诊断颗粒过滤器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诊断颗粒过滤器的方法，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将该压差在一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欧洲设定了针对颗粒质量以及颗粒数量或颗粒浓度的排 放极限值。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，其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，并且显示出导致超过所述诊断极限值的故障。
[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直至99%的烟尘分离。缺点是，该过滤器必须时不时 地热再生。在此，借助于马达内部或马达外部的措施进行一温度升高且由此将过滤器中聚 集的烟尘燃烧掉，因为否则会使得废气反压力强烈地升高。
[0005] 为了检测颗粒过滤器的功能特性，通常在马达运行期间连续地监控颗粒过滤器的 状态。颗粒过滤器的监控可以借助于压力传感器或颗粒传感器来进行。尤其针对更加严格 的美国极限值，采用用于监控柴油颗粒过滤器的颗粒传感器。
[0006] 从DE 10 2010 002 691 A1中例如公开了一种用于诊断颗粒过滤器的方法和装 置，该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将该压差在一诊断单 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还可以检测，何时操纵了颗粒过滤器甚至何时拆除了 颗粒过滤器。
[0007] 从DE 10 2005 034 270 A1中公开了一种用于实施用于诊断布置在内燃机的废气 区域中的压差传感器的方法以及装置，其检测在废气构件、尤其在颗粒过滤器上出现的压 差，并且作为压差信号来提供，其中，由于废气压力的预先给定的变化而引起的压差信号的 动态行为在该废气构件之前的上游进行评价。
[0008] 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，和连接在后 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)。在此情况下可想而知的是，考虑在柴油系 统中使用的用于诊断颗粒过滤器的方法，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。
[0009] 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未处理重量排放而 在汽油车辆中的所述颗粒过滤器硬件的其它设计。
[0010] 虽然申请人公开了如下文献，其中，一方面可以提高测量的绝对压差值，方式为， 在惯性行驶中打开节流翻板且因此提高了废气质量流量。在另一种应用中，当马达的效率 通过后来的点火角度而变差时，提高了测量的绝对压差值。但这种主动介入在行驶运行方 向是不利的。
[0011] 颗粒质量和颗粒数量的未处理排放在柴油汽车中比在汽油马达中高出多倍。汽油 车辆通常低于目前有效的针对颗粒质量的排放极限值且因此低于有效的诊断极限值。针对 按照EU6C的新规定的颗粒数量的极限值当然被几种车辆类型所超出，如果不介入附加措 施的话。由此针对按照EU6b (2014)和EU6c (2017)的废气规定的颗粒数量仅给出了排放 极限值，但没有给出诊断极限值，预期的是，类似于柴油车辆，立法者要求在超过颗粒质量 排放极限值和颗粒数量排放极限值的情况下的颗粒过滤器的拆卸识别或完全失效识别作 为最低要求。
【发明内容】
[0012] 因此，本发明的任务是，提出一种方法，利用该方法尤其在汽油驱动的车辆的情况 下能够在牢靠（robusteren)的在线诊断方面识别这种操纵或损坏的颗粒过滤器。
[0013] 本发明的任务还在于，提出一种用于实施该方法的相应的装置。
[0014] 涉及该方法的任务通过权利要求1至9的特征来解决。
[0015] 根据本发明在诊断方法中规定，为了识别颗粒过滤器的拆卸或损坏的颗粒过滤 器，使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参考颗粒过滤器的压差的 预期时间梯度置于关联中并且评价该关联。如果颗粒过滤器正确地安装在废气线路中，得 到从当前的测量和预期的参考值的压差的时间梯度之间的良好的关联。如果颗粒过滤器被 拆卸或是损坏的，则不存在或仅存在两个信号的特别弱的关联。因此可以可靠地检测颗粒 过滤器的拆卸或失效。在该做法中有利的还有，与已知的基于压差的方法不同，不观察经过 颗粒过滤器的绝对压差，而是观察其时间变化。因此，尽管很小的绝对压差，也能够实现利 用压差传感器的拆卸诊断。该方法的另一个优点在于，其相对于压差传感器的偏移公差是 绝对牢靠的。所述公差大大地加大了所有基于绝对压差的诊断方法的难度。此外，不需要 系统中的额外的主动接入，例如质量流量提高，比如在惯性行驶中打开节流翻板，或点火角 变差，如前面提到的那样。
[0016] 优选地，如根据本发明的方法的一种变型中设置，参考颗粒过滤器的压差的预期 值模型化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。
[0017] 以有利的方式，经过功能正常的参考颗粒过滤器的压差的时间梯度从一体积流量 和/或其时间梯度以及所述功能正常的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与一个或多个参数相关地存储在特征场存储单 元中。
[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的梯度和经过参考过滤 器的预期压差的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具有针对不足关联的较低值以及针对良好关联的较高值。
[0020] 此外规定，所述交互关联因子与事先获知的并且存储在所述诊断单元中的阈值进 行比较，并且在低于所述阈值的情况下，检测出有故障的或不存在的颗粒过滤器，并且在达 到或超过所述阈值的情况下，诊断出功能正常的颗粒过滤器。该阈值在此作为固定值存储 在诊断单元中或者作为与内燃机的其它运行参数相关的特征场来存储。由此能够实现在拆 卸的或损坏的颗粒过滤器与仍功能正常的颗粒过滤器之间的可靠的区分。由此几乎可以排 除有错误的诊断结果。
[0021] 该诊断方法在如下情况下特别可靠地起作用，当达到和/或超过了尤其在预期压 差的梯度的情况下的确定的动态临界时实施该诊断。纳入考虑的还有废气质量流量的梯 度、废气体积流量的梯度、马达转速的梯度或从中导出的参量的梯度。
[0022] 之前描述的方法变型在如下情况下同样可靠地起作用，当所述压差和其时间梯度 从两个压差传感器和/或两个绝对压力传感器的信号中确定，所述压差传感器和/或绝对 压力传感器在废气线路中布置在颗粒过滤器上游和下游时。
[0023] 如之前描述的该方法的一种特别优选的应用规定了该方法在汽油驱动的内燃机 中的应用，在该情况下，废气设备具有至少一个分开的催化器和至少一个颗粒过滤器或至 少一个催化器-颗粒过滤器组合或至少一个催化涂层的颗粒过滤器，所谓的4路径催化器， 在它们上也可以在催化器壳体上安装压差传感器。尤其在这些马达中得到了很小的体积流 量，从而仅会出现经过这种汽油颗粒过滤器的很小的压差，如文章开头所述，从而借助于根 据本发明的方法利用其变型的应用尤其在此实现了不允许的颗粒过滤器拆卸或损坏的颗 粒过滤器的安全和可靠的诊断，且因此也可以满足预期的将来的法律规定。
[0024] 涉及所述装置的任务通过如下方式解决，即所述诊断单元具有用于实施具有前面 描述的特征的方法的装置并且尤其包括用于从经过所述颗粒过滤器的测量压差的时间梯 度和一参考颗粒过滤器的模型式地确定的压差的梯度中确定一交互关联因子的计算单元， 以及用于将所述交互关联因子与一可存储在诊断单元中的阈值进行比较的比较单元。在此 功能特性可以基于软件在诊断单元中转换。诊断单元可以在此实施成单独的单元或实施成 上级的马达控制系统的集成的组成部分。
【附图说明】
[0025] 下面借助附图中展示的实施例详细阐释本发明。其中： 图1举例示出了用于本发明的技术领域， 图2在示意图中示出了该技术领域的另一种变型，在该变型中可以应用该方法， 图3在第一走向图表中示意性示出了针对功能正常的颗粒过滤器的测量的和模型式 地确定的参考压差的压差走向， 图4在第二走向图表中示意性示出了针对拆卸的或损坏的颗粒过滤器的测量的和模 型式地确定的参考压差的压差走向，以及 图5在第三走向图表中示意性示出了针对拆卸的或损坏的颗粒过滤器的测量的和模 型式地确定的参考压差的压差走向。
【具体实施方式】
[0026] 图1示意性示出了能够应用根据本发明的方法的技术领域。示例性示出了一内燃 机10,其实施成汽油马达，其中，该内燃机的废气经由废气线路11被导出，