用于診斷顆粒過濾器的方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于診斷顆粒過濾器的方法，所述顆粒過濾器作為內(nèi)燃機的廢氣 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將該壓差在一診斷單元中進行評價。
[0002] 本發(fā)明還涉及一種用于實施根據(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)尤其在美國和歐洲設(shè)定了針對顆粒質(zhì)量以及顆粒數(shù)量或顆粒濃度的排 放極限值。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，其在車輛運行期間在在線診斷（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)致超過所述診斷極限值的故障。
[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現(xiàn)了直至99%的煙塵分離。缺點是，該過濾器必須時不時 地?zé)嵩偕Ｔ诖?，借助于馬達(dá)內(nèi)部或馬達(dá)外部的措施進行一溫度升高且由此將過濾器中聚 集的煙塵燃燒掉，因為否則會使得廢氣反壓力強烈地升高。
[0005] 為了檢測顆粒過濾器的功能特性，通常在馬達(dá)運行期間連續(xù)地監(jiān)控顆粒過濾器的 狀態(tài)。顆粒過濾器的監(jiān)控可以借助于壓力傳感器或顆粒傳感器來進行。尤其針對更加嚴(yán)格 的美國極限值，采用用于監(jiān)控柴油顆粒過濾器的顆粒傳感器。
[0006] 從DE 10 2010 002 691 A1中例如公開了一種用于診斷顆粒過濾器的方法和裝 置，該顆粒過濾器作為內(nèi)燃機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將該壓差在一診斷單 元中進行評價。在此規(guī)定，經(jīng)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還可以檢測，何時操縱了顆粒過濾器甚至何時拆除了 顆粒過濾器。
[0007] 從DE 10 2005 034 270 A1中公開了一種用于實施用于診斷布置在內(nèi)燃機的廢氣 區(qū)域中的壓差傳感器的方法以及裝置，其檢測在廢氣構(gòu)件、尤其在顆粒過濾器上出現(xiàn)的壓 差，并且作為壓差信號來提供，其中，由于廢氣壓力的預(yù)先給定的變化而引起的壓差信號的 動態(tài)行為在該廢氣構(gòu)件之前的上游進行評價。
[0008] 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)，尤其針對汽 油直接噴射馬達(dá)，幾乎每個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，和連接在后 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)。在此情況下可想而知的是，考慮在柴油系 統(tǒng)中使用的用于診斷顆粒過濾器的方法，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。
[0009] 在汽油驅(qū)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(zhì)量流量以及由于更小的煙灰未處理重量排放而 在汽油車輛中的所述顆粒過濾器硬件的其它設(shè)計。
[0010] 雖然申請人公開了如下文獻，其中，一方面可以提高測量的絕對壓差值，方式為， 在慣性行駛中打開節(jié)流翻板且因此提高了廢氣質(zhì)量流量。在另一種應(yīng)用中，當(dāng)馬達(dá)的效率 通過后來的點火角度而變差時，提高了測量的絕對壓差值。但這種主動介入在行駛運行方 向是不利的。
[0011] 顆粒質(zhì)量和顆粒數(shù)量的未處理排放在柴油汽車中比在汽油馬達(dá)中高出多倍。汽油 車輛通常低于目前有效的針對顆粒質(zhì)量的排放極限值且因此低于有效的診斷極限值。針對 按照EU6C的新規(guī)定的顆粒數(shù)量的極限值當(dāng)然被幾種車輛類型所超出，如果不介入附加措 施的話。由此針對按照EU6b (2014)和EU6c (2017)的廢氣規(guī)定的顆粒數(shù)量僅給出了排放 極限值，但沒有給出診斷極限值，預(yù)期的是，類似于柴油車輛，立法者要求在超過顆粒質(zhì)量 排放極限值和顆粒數(shù)量排放極限值的情況下的顆粒過濾器的拆卸識別或完全失效識別作 為最低要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種方法，利用該方法尤其在汽油驅(qū)動的車輛的情況 下能夠在牢靠（robusteren)的在線診斷方面識別這種操縱或損壞的顆粒過濾器。
[0013] 本發(fā)明的任務(wù)還在于，提出一種用于實施該方法的相應(yīng)的裝置。
[0014] 涉及該方法的任務(wù)通過權(quán)利要求1至9的特征來解決。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明在診斷方法中規(guī)定，為了識別顆粒過濾器的拆卸或損壞的顆粒過濾 器，使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參考顆粒過濾器的壓差的 預(yù)期時間梯度置于關(guān)聯(lián)中并且評價該關(guān)聯(lián)。如果顆粒過濾器正確地安裝在廢氣線路中，得 到從當(dāng)前的測量和預(yù)期的參考值的壓差的時間梯度之間的良好的關(guān)聯(lián)。如果顆粒過濾器被 拆卸或是損壞的，則不存在或僅存在兩個信號的特別弱的關(guān)聯(lián)。因此可以可靠地檢測顆粒 過濾器的拆卸或失效。在該做法中有利的還有，與已知的基于壓差的方法不同，不觀察經(jīng)過 顆粒過濾器的絕對壓差，而是觀察其時間變化。因此，盡管很小的絕對壓差，也能夠?qū)崿F(xiàn)利 用壓差傳感器的拆卸診斷。該方法的另一個優(yōu)點在于，其相對于壓差傳感器的偏移公差是 絕對牢靠的。所述公差大大地加大了所有基于絕對壓差的診斷方法的難度。此外，不需要 系統(tǒng)中的額外的主動接入，例如質(zhì)量流量提高，比如在慣性行駛中打開節(jié)流翻板，或點火角 變差，如前面提到的那樣。
[0016] 優(yōu)選地，如根據(jù)本發(fā)明的方法的一種變型中設(shè)置，參考顆粒過濾器的壓差的預(yù)期 值模型化地根據(jù)當(dāng)前的運行參量來獲知。這通常在上級的馬達(dá)控制系統(tǒng)中提供，從而由此 利用很小的應(yīng)用費用就能計算出針對參考顆粒過濾器的當(dāng)前壓差的預(yù)期值。
[0017] 以有利的方式，經(jīng)過功能正常的參考顆粒過濾器的壓差的時間梯度從一體積流量 和/或其時間梯度以及所述功能正常的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與一個或多個參數(shù)相關(guān)地存儲在特征場存儲單 元中。
[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 針對診斷的由干擾引起的信號波動，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的梯度和經(jīng)過參考過濾 器的預(yù)期壓差的梯度中形成交互關(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 子與梯度的信號高度無關(guān)且具有針對不足關(guān)聯(lián)的較低值以及針對良好關(guān)聯(lián)的較高值。
[0020] 此外規(guī)定，所述交互關(guān)聯(lián)因子與事先獲知的并且存儲在所述診斷單元中的閾值進 行比較，并且在低于所述閾值的情況下，檢測出有故障的或不存在的顆粒過濾器，并且在達(dá) 到或超過所述閾值的情況下，診斷出功能正常的顆粒過濾器。該閾值在此作為固定值存儲 在診斷單元中或者作為與內(nèi)燃機的其它運行參數(shù)相關(guān)的特征場來存儲。由此能夠?qū)崿F(xiàn)在拆 卸的或損壞的顆粒過濾器與仍功能正常的顆粒過濾器之間的可靠的區(qū)分。由此幾乎可以排 除有錯誤的診斷結(jié)果。
[0021] 該診斷方法在如下情況下特別可靠地起作用，當(dāng)達(dá)到和/或超過了尤其在預(yù)期壓 差的梯度的情況下的確定的動態(tài)臨界時實施該診斷。納入考慮的還有廢氣質(zhì)量流量的梯 度、廢氣體積流量的梯度、馬達(dá)轉(zhuǎn)速的梯度或從中導(dǎo)出的參量的梯度。
[0022] 之前描述的方法變型在如下情況下同樣可靠地起作用，當(dāng)所述壓差和其時間梯度 從兩個壓差傳感器和/或兩個絕對壓力傳感器的信號中確定，所述壓差傳感器和/或絕對 壓力傳感器在廢氣線路中布置在顆粒過濾器上游和下游時。
[0023] 如之前描述的該方法的一種特別優(yōu)選的應(yīng)用規(guī)定了該方法在汽油驅(qū)動的內(nèi)燃機 中的應(yīng)用，在該情況下，廢氣設(shè)備具有至少一個分開的催化器和至少一個顆粒過濾器或至 少一個催化器-顆粒過濾器組合或至少一個催化涂層的顆粒過濾器，所謂的4路徑催化器， 在它們上也可以在催化器殼體上安裝壓差傳感器。尤其在這些馬達(dá)中得到了很小的體積流 量，從而僅會出現(xiàn)經(jīng)過這種汽油顆粒過濾器的很小的壓差，如文章開頭所述，從而借助于根 據(jù)本發(fā)明的方法利用其變型的應(yīng)用尤其在此實現(xiàn)了不允許的顆粒過濾器拆卸或損壞的顆 粒過濾器的安全和可靠的診斷，且因此也可以滿足預(yù)期的將來的法律規(guī)定。
[0024] 涉及所述裝置的任務(wù)通過如下方式解決，即所述診斷單元具有用于實施具有前面 描述的特征的方法的裝置并且尤其包括用于從經(jīng)過所述顆粒過濾器的測量壓差的時間梯 度和一參考顆粒過濾器的模型式地確定的壓差的梯度中確定一交互關(guān)聯(lián)因子的計算單元， 以及用于將所述交互關(guān)聯(lián)因子與一可存儲在診斷單元中的閾值進行比較的比較單元。在此 功能特性可以基于軟件在診斷單元中轉(zhuǎn)換。診斷單元可以在此實施成單獨的單元或?qū)嵤┏?上級的馬達(dá)控制系統(tǒng)的集成的組成部分。
【附圖說明】
[0025] 下面借助附圖中展示的實施例詳細(xì)闡釋本發(fā)明。其中： 圖1舉例示出了用于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域， 圖2在示意圖中示出了該技術(shù)領(lǐng)域的另一種變型，在該變型中可以應(yīng)用該方法， 圖3在第一走向圖表中示意性示出了針對功能正常的顆粒過濾器的測量的和模型式 地確定的參考壓差的壓差走向， 圖4在第二走向圖表中示意性示出了針對拆卸的或損壞的顆粒過濾器的測量的和模 型式地確定的參考壓差的壓差走向，以及 圖5在第三走向圖表中示意性示出了針對拆卸的或損壞的顆粒過濾器的測量的和模 型式地確定的參考壓差的壓差走向。
【具體實施方式】
[0026] 圖1示意性示出了能夠應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的方法的技術(shù)領(lǐng)域。示例性示出了一內(nèi)燃 機10,其實施成汽油馬達(dá)，其中，該內(nèi)燃機的廢氣經(jīng)由廢氣線路11被導(dǎo)出，