CN106460627A - 用于检测颗粒过滤器的功能能力的方法 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于检测安装在机动车发动机的排气管中的颗粒过滤器的功能能力的方法。利用这种方法可以评价在颗粒未处理排放的剧烈的变化期间的过滤器效率的变化，利用这种方法实现了在浓度测量中对偏移‑误差的识别。借此，能够减低或者排除在颗粒过滤器监测或者颗粒过滤器检测中的错误诊断。

Description

用于检测颗粒过滤器的功能能力的方法

本发明涉及一种用于检测布置在机动车发动机的排气管（Abgasstrang）中的颗粒过滤器的功能能力的方法。

在内燃机中的燃料的燃烧时会生成不被期望的颗粒。因为这种颗粒是对健康有害的，所以立法者规定了排放的极限值。为了能够遵守这些颗粒极限值，特别是在现代的轿车-柴油发动机的排气管中安装了颗粒过滤器。一般来说，这些颗粒过滤器会构造为基于陶瓷材料的壁流式过滤器（Wandstromfilter）。此外，立法者还要求监测过滤器的功能能力，更确切的说借助于所谓的“车载诊断（On Board Diagnose）”。为了实现对于监测所提出的要求，安装了用于监测壁流式过滤器的过滤器性能的传感器。这种颗粒传感器布置在颗粒过滤器的下游侧，并且测量在尾气中的颗粒的浓度。如果颗粒过滤器是正常的话，那么就会测量到小的颗粒浓度。如果过滤器损坏了的话，就会发现不正常地高的浓度。

在这种用于检测颗粒过滤器的功能能力的方法中，颗粒传感器的正确的测量是至关重要的，因为否则的话对于颗粒过滤器-诊断（Partikelfilter-Diagnose）来说会得到错误的结果。现在技术问题在于：以可靠的方式来识别传感器是否在正确地测量。

在这种根据电阻原理（Resistives Prinzip）工作的颗粒传感器（炭黑传感器：Rußsensor）中，在两个电极之间施加电压。如果把这种炭黑传感器放置于含有炭黑的（rußhaltig）环境中的话，那么就会在该电极之间积聚炭黑。因为炭黑基本上由碳原子组成而且碳元素是电的导体，所以在该电极之间会有电流流过。在正常的运行模式中，炭黑持续地积聚在所述传感器元件的表面上。这会导致所述电流同样持续地升高。如果电流超过了一种阈值的话，就会切换到再生模式（Regenerationsmodus）中。在此，所述传感器借助于电加热体剧烈地加热，从而使得积聚的炭黑燃烧并且使得电流落回到较低的水平上。此后，炭黑收集过程得以从头开始。

在所述电极之间的电流的强度取决于颗粒载荷或者说装载物（Partikelbeladung）。在没有载荷或者载荷低时，电流近乎于零并且随着增加的载荷而升高。为了能够得到关于流经所述传感器的颗粒质量流的结果，必须对电流信号的变化进行分析。根据电流信号的变化率，能够发现关于颗粒质量流的相关性。对电流变化的分析实现了在有限的时间范围内对颗粒质量流的评价。

正常的颗粒过滤器具有超过99%的过滤器效率。通过在陶瓷中的裂缝构造（Rissbildung），一部分气流能够没有阻碍地横穿过颗粒过滤器，从而使得过滤器效率降低了。在此，过滤器效率与在颗粒过滤器上游侧的颗粒浓度不相关。

一旦在排气装置出口处的平均的颗粒排放关于定义好的行驶特征（Fahrprofil）（例如NEDC）超过了定义好的阈值（OBD-Grenzwer（极限值））的话，那么就认为颗粒过滤器是有故障了。这个颗粒过滤器也必须在现场进行可靠地探测。为此，根据在过滤器的上游侧的模型化的颗粒浓度（炭黑浓度）和测量出的在过滤器下游侧的颗粒浓度（通过颗粒传感器）对过滤器效率进行了求取。以这种方式确定的过滤器效率随后与排气装置的过滤器效率进行比较，对于该排气装置的过滤器效率来说，在定义好的行驶特征中的OBD极限值恰好被超过。如果测量出的效率较低的话，那么过滤器就是有故障了。

在这种已知的方法中，在测量出的颗粒浓度（炭黑浓度）中的偏移-公差（Offset-Toleranz）歪曲了对过滤器效率进行确定的结果。在正的方向上的偏移会导致过低地确定所述过滤器效率，并且会导致把正常的过滤器归入为故障的。反之，一种负的偏移会导致：一种故障的过滤器没有被识别为有故障的。

至今为止，没有已知的方法可以识别出颗粒传感器（炭黑传感器）的系统性的偏移-误差或者说补偿误差（Offset-Fehler）。

本发明的任务在于，实现一种前面所述形式的方法，该方法对于检测一种颗粒传感器的功能能力来说提供了特别精确的结果。特别是应当以此识别出颗粒过滤器的或者对于这样的方法所使用的颗粒传感器的、系统性的偏移-误差（一种持久的偏差）。

这个任务会在所给出的形式的方法中通过下述步骤根据本发明予以解决：

在第一运行点处测量在颗粒过滤器下游侧的尾气中的颗粒浓度；

从测量出的颗粒浓度和在颗粒过滤器上游侧的、模型化的颗粒浓度中求取所述过滤器效率；

把发动机的运行点切换到第二运行点上，从而使得在颗粒过滤器上游侧的颗粒排放剧烈地增加；

在第二运行点处测量在颗粒过滤器下游侧的尾气中的颗粒浓度；

类似于在第一运行点处的方法地求取在第二运行点处的过滤器效率；

求取在过滤器效率之间的绝对的差值；并且

如果在过滤器效率之间的绝对的差值超过了规定的阈值的话，那么就可以确定一种偏移-误差。

正如前面所提及的那样，真实的过滤器效率与在颗粒过滤器的上游侧的颗粒浓度不相关。这就意味着，从测量出的浓度中求取的过滤器效率在没有公差的系统中在上游侧是低浓度和高浓度时都是一样的。本发明使用了这种特性来实现浓度-偏移-识别。所述偏移的影响合乎情理的是，在低浓度时最大，并且随着浓度的增加而减小。在浓度非常高的时候，偏移-偏差几乎能够忽略不计。这意味着，所求取的过滤器效率会向着真实值渐进。因此，一种在浓度上可变化的效率指出了偏移-误差。

在未处理的排放（Rohemission）的剧烈变化期间，可以利用根据本发明的方法对过滤器效率的变化进行评价。以这种方式，可以在浓度测量中实现对偏移-误差的识别。借此，能够在颗粒过滤器监测或者颗粒过滤器检测中减小或者排除错误诊断（Fehldiagnose）。

在根据本发明的方法中，为了确定偏移-误差而使用了两种标准，即在所求取的过滤器效率之间的绝对的差值的大小和在所测量出的颗粒浓度之间的差别。如果在过滤器效率之间的绝对的差值超过了规定的阈值的话，那么就以一种偏移-误差为出发点，因为在此出现了在浓度上可变的效率。

优选的是，第一运行点是这种带有低颗粒排放的运行点。

在对颗粒浓度进行测量之前，有目的性地、根据本发明地规定了一种稳定化阶段（Stabilisierungsphase）。

如果偏移-误差被从在过滤器效率之间的差值中推导出来了的话（超过阈值），那么就能够根据在过滤器效率之间的差值的符号来确定施加正的还是负的偏移。

根据本发明的方法优选用于求取一种颗粒传感器的偏移，该颗粒传感器用于测量颗粒浓度。

所述方法特别是被实施用于检测炭黑过滤器的功能能力。

本发明接下来根据实施例并与附图相联系地详细地进行阐述。唯一的附图示出了用于检测颗粒过滤器的功能能力的方法的示意性流程图。

所述方法作为在炭黑过滤器处的车载诊断来实施，该炭黑过滤器安装在柴油发动机的排气管中。用于测量在尾气中的炭黑浓度的炭黑传感器位于炭黑过滤器的下游侧。

为了检测炭黑过滤器的功能能力，在第一个步骤（步骤1）中测量了在第一运行点处的在炭黑过滤器下游侧的尾气中的炭黑浓度c_1。在第二个步骤（步骤2）中从所测量出的炭黑浓度中求取了炭黑过滤器的效率eff_1，并且求取了在炭黑过滤器上游侧的、模型化的炭黑浓度（炭黑排放-模型）。

在步骤3中切换了发动机的运行点，从而使得在炭黑过滤器上游侧的炭黑排放剧烈地升高。在此会转变到第二运行点上。现在，就是说在所选择的第二运行点处再次测量在炭黑过滤器下游侧的尾气中的颗粒浓度c_2（步骤4）。在第二运行点处的过滤器效率eff_2以类似于在第一运行点处的方法进行求取，从而使得从现在起两个过滤器效率eff_1和eff_2可供使用（步骤5）。

从现在起，绝对的差值会在这两个过滤器效率之间被求取出来（步骤6）。如果在过滤器效率之间的绝对的差值超过了规定的阈值的话，那么就确定了偏移-误差（步骤7）。通过对这种所求取的偏移-误差的注意，就能够在炭黑过滤器-监测或者-检测中减小或者排除错误诊断。

Claims (6)

1.用于检测布置在机动车发动机的排气管中的颗粒过滤器的功能能力的方法，包括下述步骤：

在第一运行点处测量在颗粒过滤器下游侧的尾气中的颗粒浓度（c_1）；

从所测量出的颗粒浓度（c_1）中求取过滤器效率（eff_1），并且求取在颗粒过滤器上游侧的、模型化的颗粒浓度；

将发动机的运行点切换到第二运行点处，从而使得在颗粒过滤器上游侧的颗粒排放剧烈升高；

在第二运行点处测量在颗粒过滤器下游侧的尾气中的颗粒浓度（c_2）；

类似于在第一运行点处的方法方式地求取在第二运行点处的过滤器效率（eff_2）；

求取在所述过滤器效率（eff_1和eff_2）之间的绝对的差值；并且

如果在所述过滤器效率（eff_1和eff_2）之间的绝对的差值超过了规定的阈值的话，就确定一种偏移-误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第一运行点是带有低的颗粒排放的这样一种运行点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在对颗粒浓度进行测量之前，在第一和第二运行点处设置了一种稳定化阶段。

4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据在所述过滤器效率（eff_1,eff_2）之间的差值的符号来确定施加了正的偏移还是负的偏移。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，它被用于求取颗粒传感器的偏移，该颗粒传感器用于测量所述颗粒浓度。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，该方法被实施以用于检测炭黑过滤器的功能能力。