CN102168600B - 确定内燃机的废气通道中的废气温度的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于用在废气通道中设置的热惰性的温度传感器确定内燃机的废气通道中的废气温度的方法。其中规定，确定用温度传感器测量的温度的时间变化和废气通道中的废气质量流；并且在考虑测量的温度的时间变化和废气质量流的情况下确定废气温度。此外，本发明还涉及一种相应的装置。这种方法和装置使得采用惰性的温度传感器动态地确定快速变换的废气温度成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于用在废气通道中设置的热惰性的温度传感器确定内燃机的废气通道中的废气温度的方法。
此外，本发明还涉及一种用于用在废气通道中设置的热惰性的温度传感器确定内燃机的废气通道中的废气温度的装置，其中，温度传感器和控制单元连接。
背景技术
已计划的法律规范规定在运行期间必须在颗粒过滤器，例如柴油机颗粒过滤器(DPF)前和/或后，对内燃机，特别是柴油机的颗粒排放进行监控。其中，在所谓的“车上诊断”的框架中监控本身是在运行期间对它的正确功能进行检测。此外，为了进行再生控制还要求对柴油机颗粒过滤器的装载进行预测，以达到高的系统可靠性，并且，能使用成本有利的过滤材料，例如堇青石。也可规定根据颗粒排放的信息对内燃机的燃烧特性进行调节。
然而颗粒过滤器的碳黑颗粒存储能力是有限的，并且为了恢复清洁功能必须按一定的时间间隔再生。过滤器的颗粒装载太高会导致废气反压力的剧烈增高，这是不允许的。
按照简单的办法通常是根据所行驶的距离，或者内燃机的运行时间按照固定的时间间隔进行过滤器的再生。典型的是每250到1000公里进行一次。在碳黑颗粒过滤器中通过将废气温度提高到典型的550℃到650℃进行再生。这可通过在发动机的混合气准备中的措施或者通过后发动机的措施完成。其中发生放热反应。这种反应引起碳黑颗粒的烧毁，并且在几分钟内(例如20分钟)使颗粒过滤器再生。缺点是在这个运行阶段出现的增高的燃油消耗和颗粒过滤器增强出现的热磨损。因此为了减少燃油消耗人们希望只是在需要时才进行再生循环。为了对再生进行监控在废气管路中使用温度传感器。这些温度传感器通过对过滤器前或后出现的温度的监控可得出再生状态的结论，并且保护颗粒过滤器防止高的废气温度对它的损害。
此外，按照现有技术还规定，借助专门的颗粒传感器得出颗粒过滤器的装载状况的结论。此外，在“车上诊断”OBD的框架内，例如为了监控颗粒过滤器的过滤特性采用这种颗粒过滤器。例如在DE10149333A1和WO2003006976A2中描述了这种类型的颗粒传感器。据此公开了一些聚积式的电阻性的颗粒传感器。这种颗粒传感器根据颗粒的聚积情况分析交叉指式电极结构的电特性的变化。可以设置两个或者多个电极，这些电极梳状啮合。这些电极至少部分地被一个接收套筒覆盖。通过在颗粒传感器上堆积的颗粒数的增加使电极搭接起来，这引起随着颗粒堆积的提高下降的电阻，下降的阻抗，或者和电阻或者阻抗有关联的特性参数，如电压和/或电流的变化。为了进行计算通常规定一个阈值，例如电极之间的测量电流的阈值，并且将直到这个阈值的时间用作堆积的颗粒量的尺度。代替地也可计算颗粒堆积期间信号变化速度。当颗粒传感器装满颗粒时在再生阶段借助一个集成在颗粒传感器中的加热元件将堆积的颗粒烧毁。为了对再生进行调节借助一个集成的温度传感器，例如一个印上的金属弯曲部确定颗粒传感器的温度。
上述方法的缺点是用于所需的颗粒传感器和用于足够快地跟踪废气温度的温度传感器必须花费的成本高。
发明内容
本发明的任务是提供一种方法和一种装置。这种装置和方法使得在足够动态性时成本有利地确定废气温度成为可能。
本发明的公开
本发明的涉及方法的任务通过下述措施得以完成，即确定用温度传感器测量的温度的时间变化和废气通道中的废气质量流；并且在考虑测量的温度的时间变化和废气质量流的情况下确定废气温度。温度传感器的温度信号和由它的结构类型和它的安装地点所引起的滞后和废气温度的惯性有关。废气和温度传感器之间的热传递是以对流为基础，并且因此与废气的质量流有关。考虑输出信号的变化速度在惰性的传感器中能改进关于比较快速变化着的测量参数的信号分析的精确性。因此当人们用从废气质量流和温度信号的变化速度确定的修正修正温度传感器的输出信号时，就能更为准确地确定废气温度。如此确定的废气温度例如可用于其它的传感器，如NOx传感器的露点释放(Taupunktfreigabe)的合理性的评估。
在确定废气温度时还能进一步地改进精确性，其做法是在考虑用温度传感器测量的温度和/或在考虑与温度传感器的安装条件和废气管路的热质量有关的应用因素(Applikationsfaktor)的情况下确定废气温度。其中，应用因素可从废气装置上的温度曲线的测量中确定，并且特别考虑在温度传感器的安装位置上的废气装置的热质量。
若将在内燃机的废气通道中设置的颗粒传感器的温度传感器元件用作温度传感器，则可放弃在废气通道中的附加的温度传感器，并且可因此减小系统的成本。事实表明不需要考虑包围颗粒传感器的接收套筒(Fanghülse)的温度。
本发明的有关装置的任务是通过下述措施完成的，即将实际的废气质量流的数据输送到控制单元中；在控制单元中设置一个用于确定用温度传感器测量的温度的时间变化的第一程序运行过程；并且在控制单元中设置一个用于从用温度传感器测量的温度的时间变化，废气质量流和在控制器中存储的应用因素确定废气温度的第二程序运行过程。
附图说明
下面借助在附图中示出的一个实施例对本发明进行更加详细的说明。这些附图是：
图1：实际的废气温度和用温度传感器测量的温度的第一曲线图。
图2：测量的温度的时间变化和确定的废气质量流的第二曲线图。
图3：实际的废气温度、用温度传感器测量的温度和确定的废气温度的第三曲线图。
具体实施方式
图1示出了实际的废气温度13和用温度传感器测量的温度TSE14的时间曲线的第一图10。其中关于温度轴11及时间轴12画出了实际的废气温度13和测得的温度TSE14。
在本实施例中用一个设置在内燃机的废气通道中的颗粒传感器的电阻温度传感器元件检测测量的温度TSE14。将颗粒传感器，例如以具有作为传感器元件的两个啮合的交叉指式电极的聚积式颗粒传感器形式，用于确定柴油机的废气中的碳黑成分，例如用于前置的颗粒过滤器的装载诊断。为了再生颗粒传感器按照定期的间隔进行自由燃烧。电阻温度传感器在它的原来的任务中规定用于在自由燃烧过程期间调节颗粒传感器的温度。
在已公开的废气系统中除了碳黑成分外还用一个单独设置的温度探头也确定废气的温度，为的是从中例如推导出有关颗粒过滤器的再生状态的结论。其中对温度探头提出如此要求，即也能检测废气温度13的快速变化。如在第一曲线图10中所示，借助在颗粒传感器中原本设置的温度传感器元件的温度测量太迟钝，不能满足这些要求。当温度快速变化时测量温度TSE14跟不上实际的废气温度13。电阻温度传感器元件热强烈地和废气管路耦合，并且相应地为热惰性。这样主要是确定颗粒传感器的传感器元件的温度，而不是废气温度13。
图2示出了用颗粒传感器的温度传感器元件测量的温度TSE14的时间变化23图和在废气通道中流过的废气质量流24的第二曲线图20。如在图1中所示在该图中就相同的时间轴12，所测量的温度TSE14的时间变化23关于温度梯度轴21示出。废气质量流曲线24涉及是质量流的轴22和时间轴12。
电阻温度传感器元件的测量温度TSE14和这些参数废气温度13(T废气)、废气质量流24((dm/dt)废气)和环绕颗粒传感器设置的接收套筒的管壁温度(T管壁)有关：
TSE＝f(T废气，(dm/dt)废气，T管壁)。
颗粒传感器的温度的时间变化23主要和从废气到传感器元件的对流热传递有关，其中，动态变化的主要参数是废气质量流24和废气温度13。接收套筒的管壁和它的温度可以看作冷却源或者热源。然而由于废气通道的热质量比较高，所以应假定管壁的温度变化只能很缓慢。在第一近似中颗粒传感器的传感器元件的温度变化—这些变化是基于电阻温度传感器元件确定的—只能归结到废气温度13和废气质量流24。废气管路是一种阻尼装置。它例如可通过应用因素予以考虑。因此，应用因素和在颗粒传感器的安装地点上的废气装置的热特性或者热质量有关，并且例如可用应用测量确定。因此可根据下述函数关系式计算废气温度13：
T废气＝f(dTSE/dt，(dm/dt)废气，应用因素)。
图3示出了实际的废气温度13、用温度传感器测量的温度TSE14和确定的废气温度31T废气的第三曲线图30。关于图1中的温度轴和时间轴11、12在该图中画出了温度13、14、31。
根据上述关系式从测得的温度的时间变化23、废气质量流24和应用因素确定确定的废气温度31T废气。事实表明，如此确定的废气温度31和实际的废气温度13很相符；并且也能以足够的精确度检测实际的废气温度13的快速变化。因此本方法使得借助热惰性的温度传感器，以对于其它用途具有足够动态性确定废气温度成为可能。因此可以放弃附加的温度传感器。通过这一措施可以降低整个系统的成本。
Claims (2)
1.用于利用在废气通道中设置的热惰性的温度传感器确定内燃机的废气通道中的废气温度的方法，其中，确定利用温度传感器测量的温度的时间变化和废气通道中的废气质量流；在考虑测量的温度的时间变化和废气质量流的情况下确定废气温度，其特征在于，在考虑用温度传感器测量的温度的情况下和/或在考虑与温度传感器的安装条件和废气管路的热质量有关的应用因素的情况下确定废气温度，其中将设置在内燃机的废气通道中的颗粒传感器的温度传感器元件用作温度传感器。
2.用于利用在废气通道中设置的热惰性的温度传感器确定内燃机的废气通道中的废气温度的装置，其中，温度传感器和控制单元连接，其特征在于，将实际的废气质量流的数据输送到控制单元中；在控制单元中设置用于确定用温度传感器测量的温度的时间变化的第一程序运行过程；并且在控制单元中设置用于从利用温度传感器所测量的温度的时间变化、废气质量流和在控制器中存储的应用因素确定废气温度的第二程序运行过程，其中将设置在内燃机的废气通道中的颗粒传感器的温度传感器元件用作温度传感器。
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