CN109209589A - 用于对颗粒过滤器的压差传感器进行诊断的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提出通过对内燃机的颗粒过滤器（1）的压差传感器（2）进行诊断的一种方法和一种装置，其中所述压差传感器（2）通过第一压力管路（3）与处于所述颗粒过滤器之前的排气系统（10）相连接并且用第二压力管路与处于所述颗粒过滤器之后并且处于最终消声器（5）之前的排气系统（11）相连接。此外，存在下述器件，所述器件通过对于所述压差传感器（2）的压差信号的分析和与所建模的压力值的比较来对所述第一或者第二压力管路（3、4）进行诊断。

Description

用于对颗粒过滤器的压差传感器进行诊断的方法和装置

技术领域

本发明涉及按照独立的专利权利要求所述类型的用于对颗粒过滤器进行诊断的一种方法和一种装置。

背景技术

从DE 10 2014 209 840 A1中已经公开了用于对颗粒过滤器进行诊断的一种方法和一种装置，其中对颗粒过滤器的压差、也就是所述颗粒过滤器之前和之后的压力进行分析。

发明内容

相对于此，用于对内燃机的颗粒过滤器的压差传感器进行诊断的按本发明的方法和按本发明的装置拥有以下优点：不仅根据所述压差传感器对所述颗粒过滤器进行诊断，而且还对所述压差传感器的正确的功能进行诊断。尤其所述按本发明的方法或所述按本发明的装置能够检查，所述压差传感器是否还正确地与用于所述颗粒过滤器之前的压力的取样点相连接或者与用于所述颗粒过滤器之后的压力的取样点（Entnahmestelle）相连接。由此能够改进整个系统的坚稳性并且所述颗粒过滤器或者废气净化设备的符合规范的功能能够得到保证。

有利的拓展方案和改进方案通过从属的专利权利要求的特征而得出。特别可靠的是所述颗粒过滤器上的所测量的压力降与所建模的压力降的互相关的获取。仅仅通过对于第一互相关的分析，就已经能够识别所述第一压力管路中的故障。实现诊断质量的进一步的改进，如果还额外地对最终消声器上的所建模的压力降一同加以考虑。这一点能够特别可靠地进行，如果形成所述颗粒过滤器上的所测量的压力降与所述颗粒过滤器及最终消声器上的所建模的压力降的第二互相关。与所述第一互相关或者所述第一和第二互相关的标准偏差的比较尤其允许可靠地识别所述第二压力管路的故障，所述第二压力管路提供所述颗粒过滤器之后的压力。此外，对于所述第二压力管路的故障的识别的质量得到改进，如果也对所述第一和第二互相关的时间上的走势进行分析。通过对于所述颗粒过滤器上的所测量的压力降与所述最终消声器上的所调制的压力降的第三互相关的获取，得出对于所述第一压力管路的故障的非常精确的诊断，所述第一压力管路提供所述颗粒过滤器之前的压力。通过与所述第一互相关的比较，能够可靠地识别所述第一压力管路的故障。此外，为此也能够对所述第一和第三互相关的符号进行分析。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在以下说明中进行详细解释。

图1示出了具有颗粒过滤器、最终消声器和压差传感器的排气系统；并且

图2示出了第一和第二互相关的时间上的走势，所述第一和第二互相关用于针对无故障的和有故障的情况进行诊断。

具体实施方式

在图1中示出了一种具有颗粒过滤器1和最终消声器5的排气系统。内燃机的废气通过废气输送部（Abgaszuführung）10被引导（leiten）给所述颗粒过滤器1，贯穿流过所述颗粒过滤器1，接着贯穿流过废气连接管11，而后所述最终消声器5，并且而后通过废气导出部（Abgasabführung）12被排放（abgeben）给环境。通过贯穿流过所述颗粒过滤器1，将在废气中所包含的颗粒从废气流中滤出，从而通过所述废气连接管11仅仅将尽可能无颗粒的废气输送给所述最终消声器（Endschalldämpfer）5。而后，在所述最终消声器5中进行声学上的抑制（Dämpfung），由此废气在通过所述废气导出部12流出（Austritt）时仅仅产生小的或者至少降低了的噪声级（Geräuschpegel）。

此外为了识别通过从废气中的过滤已经在所述颗粒过滤器1中储存了多少颗粒而设置了压差传感器2。通过对于废气流中的颗粒过滤器之前与之后的压差的分析，能够评估（beurteilt）在所述颗粒过滤器1中已经包含了多少颗粒，因为在所述颗粒过滤器1中所包含的颗粒减小提供用于通流（Durchströmung）的横截面（Querschnitt）并且由此所述颗粒过滤器1上的压力降是用于装载（Beladung）的尺度、也就是用于在所述颗粒过滤器1中所包含的颗粒的量的尺度（Maß）。所述压差传感器2为此而用第一压力管路3与所述颗粒过滤器之前的废气输送部10相连接并且用第二压力管路4与所述颗粒过滤器1之后的废气连接管11相连接。所述压差传感器2包含膜片（Membran），所述膜片的偏移取决于所述第一压力管路3和第二压力管路4中的相对的压力并且产生相应的压差信号。如果根据（aufgrund）所述压差传感器2的信号发现（festgestellt）所述颗粒过滤器1包含大量的颗粒，因此能够根据另外的边缘条件（Randbedingungen）来开始所谓的再生过程（Regenerationsprozess），在所述再生过程中通过氧化使在所述颗粒过滤器1中所包含的颗粒燃烧，也就是将其转化为气态的产物（Produkte）。为了进行这种再生、也就是在所述颗粒过滤器1中所包含的颗粒的燃烧，必须在所述颗粒过滤器1中产生相应的温度，并且通过所述废气输送部10输送的废气还必须包含足够量的氧气，用于在所述颗粒过滤器1中进行氧化。通过对于所述内燃机的相应的控制，能够实施这样的再生过程。

在此重要的是，所述压差传感器2的测量信号允许可靠地确定所述颗粒过滤器1的装载。在此已经证实（herausgestellt），所述第一压力管路3和所述第二压力管路4易于出错（fehleranfällig）。尤其可能在所述两个压力管路中出现孔或者不密封的连接处或者软管连接的松开（Lösung），从而而后要么在所述第一压力管路3要么所述第二压力管路4上不是施加着（anliegen）所述颗粒过滤器之前或者之后的压力、而是施加环境压力。所述按本发明的诊断现在提供一种方法和一种装置，如何能够可靠地识别（identifiziert）在所述颗粒过滤器1之前和之后的压力管路中的故障。

为了对所述压差传感器2或者所述压差传感器2的第一和第二压力管路3、4进行诊断而提出，借助于互相关函数或者从中计算的互相关系数（KKF）对所述压差传感器的所测量的信号和所述排气系统中的压力的所调制的（modulierte）信号进行分析。通过互相关函数来反映，两个信号在多大程度上相似或者一致（deckungsgleich）。如果比如所述颗粒过滤器完全是空的，那么在所述颗粒过滤器1上就仅仅存在很小的压力降，也就是说所测量的压差信号和所建模（modellierte）的压力信号彼此相对应并且由此彼此非常相似。根据所述颗粒过滤器1的装载，所述颗粒过滤器之前与之后的压力的相似性（Ähnlichkeit）发生变化。此外，比如所述颗粒过滤器之后的压力也强烈地受所述最终消声器5的背压（Gegendruck）的影响。此外，所述排气系统中的所有压力关系也还取决于贯穿流过的废气的温度和量。现在能够将这些不同的压力用于实施对所述压差传感器或者所述第一压力管路3和第二压力管路4的诊断。

为了对所述压差传感器进行诊断，为此首先形成互相关系数1（KKF1），该互相关系数计算如下：

。

为了计算KKF1，关于预先给定的时间间隔（在这里20秒）对所述信号求积分或者求和。但是也可行的是其它的时间间隔、比如5秒，只要所述时间间隔足够长来用于计算稳定的互相关或者稳定的互相关系数。所述信号Δp_{Filter,measure}是所述压差的所测量的数值、也就是所述压差传感器的输出信号。数值Δp_Filter,model是用于所述颗粒过滤器上的压力降的所建模的数值。这个数值在应用所述内燃机和所述排气系统时通过对于典型的运行数值的测定来获取（ermittelt）。这些运行数值而后比如根据负荷-和转速被保存在特征场中并且用于计算所述颗粒过滤器1上的所建模的压差。除了所述负荷（Last）和转速之外，也还能够有其它的数值、像比如所述颗粒过滤器1的温度或者所建模的装载进入到对于所建模的压差Δp_Filter,model的计算中。

由此，通过第一KKF1来测量，所述颗粒过滤器1上的在实际上在压差传感器2上所测量的压差在多大程度上与所述颗粒过滤器1上的从模型中所计算的压差相一致。如果出现所述第一压力管路3或第二压力管路4中的干扰（Störung），那么这就对所述压差传感器2的在实际上所测量的压差信号有影响并且不过对所建模的压差没有影响，因为所建模的压差仅仅根据模型形成（Modellbildung）来进行。

在图2中在曲线21中相对于时间t示出了KKF1的数值的时间上的走势。在时刻t1在此产生（erfolgen）所述第二压力管路4的下降（Abfall），这能够在所述曲线21的相应的变化中觉察出来。在所述时刻t1之前，用于KKF1的数值以小的标准偏差围绕着第一数值波动。在所述时刻t1在所述第二压力管路4中产生故障，在所述时刻t1用于KKF1的数值跳到升高的数值上并且尤其在进一步的时间上的走势中显示出明显更加强烈的波动，也就是说明显更加强烈的标准偏差。在所述时刻t1之前存在着用于KKF1的数值的小的波动（Schwankung），所述小的波动由于以下情况而产生：实际上所测量的用于所述压差的信号和所建模的信号尤其由于动态的运行状态、比如负荷-和转速的变化而不完全相同。但是，在所述时刻t1在所述第二压力管路4中如此产生故障，使得该管路与环境空气接触并且由此不再向所述压差传感器2输送所述颗粒过滤器1与最终消声器5之间的废气连接管路11中的压力，而是输送恒定的环境压力（所述环境压力仅仅由于大地测量学（geodätischen）的高度而变化）。实际上由所述压差传感器2所测量的压差和所建模的压差因此还仅仅具有明显减小的相似性，这引起以下结果：所述KKF1明显地升高并且尤其根据所述内燃机的运行参数、比如负荷-和转速而具有明显更加强烈的差别。

因此，在所述时刻t1之后的时间范围内产生所述压差传感器2的所测量的压差信号与所建模的压差的明显更小的相似性，这尤其也引起用于KKF1的数值的明显扩大的标准偏差。但是，因为所述跃变(Sprungs)的程度（Ausmaß）并且还有相应的标准偏差难以用绝对的数值来标明并且也强烈地取决于所述内燃机的相应的运行条件，所以为了诊断的目的而有利的是，将这个KKF1与另一互相关进行比较。

在图2中为此示出了另一用于互相关的曲线22，该互相关计算如下：

。

新添加的压差Δp_ESD,model代表着所述最终消声器5上的所建模的压差。这种所建模的压差也从下述数值中计算，在所述内燃机的应用阶段中获取所述数值。为此，从在所述内燃机包括完整的排气设备的样机（Prototyp）上获取的测量值中形成所述最终消声器5的模型。在这个应用阶段中所获取的测量值被存放在控制器中的特征场中，并且而后在所述内燃机运行时允许根据所述内燃机的运行参数、像比如负荷-和转速来计算在所述内燃机的运行的期间所述最终消声器5的压力降Δp_ESD,model。因此，现在通过KKF2的数值来确定，在所述压差传感器2上所测量的压差在多大程度上与所述颗粒过滤器1和所述最终消声器5上的所建模的压力降相一致。因为不仅所述颗粒过滤器1上的所建模的压力降而是所述颗粒过滤器1与所述最终消声器5上的共同的压力降进入到对于这种互相关系数KKF2的计算中，所以这个数值会有别于数值KKF1。

如可以在图2的图示中看出的那样，所述KKF2在无故障的情况下（无软管下降（kein Schlauchabfall））如此不同，从而在所述第二压力管路4中出现故障之前在所述时刻t1这个数值低于用于KKF1的数值并且首先具有更大的变化、也就是更大的标准偏差。

所述用于KKF2的数值将在所述压差传感器2上所测量的压力降与颗粒过滤器器1及最终消声器5上的所建模的压力降进行比较。更大的离散（Streuung）或者KKF2的高的标准偏差（在无故障的情况下）基于以下情况：将所述过滤器上的所测量的压差与过滤器及最终消声器上的所建模的压差进行比较。通过与所述ESD上的所建模的压差的额外的比较，所述数值在无故障的情况中不相似。在所述时刻t1，而后在所述第二压力管路4中出现崩落/下降（Bruch/Abfall）（有故障的情况）、也就是说现在在所述压差传感器2的一侧上施加着环境压力、也就是所述最终消声器5之后的压力。

在所述时刻t1，首先出现所述第二互相关系数KKF2的跃变，因为现在所测量的压差升高，因为其不再仅仅通过所述过滤器来测量，而通过过滤器和环境来测量。也就是说间接地一同测量在所述最终消声器上下降的压力。

这意味着，在所述时刻t1出现故障之前用于KKF1的标准偏差是小的并且用于KKF2的标准偏差是大的。在所述时刻t1出现故障之后，所述关系（Verhältnis）如此颠倒过来，从而用于KKF1的标准偏差是大的并且用于KKF2的标准偏差是小的。这个事实能够用于获取针对所述第二压力管路4、也就是所述颗粒过滤器1之后的压力管路的故障情况。通过对于所述两个互相关系数KKF1和KKF2的标准偏差的分析，由此能够可靠地识别，所述将颗粒过滤器1之后的压力输送给所述压差传感器2的第二压力管路4是否还正确地测量所述颗粒过滤器1之后的压力信号还是不过由于机械干扰而在那里施加着环境压力。就这样能够对所述压差传感器进行可靠的软管管路诊断。

如果在连续的运行的期间对所述两个互相关系数KKF1和KKF2进行监控，那也能够在连续的运行的期间对所述第二压力管路4中的故障的出现进行识别、也就是说在时刻t1通过KKF1与KKF2中的与所述故障的出现相关联的跃变对其进行识别。但是，如果在没有对信号进行分析的期间产生所述故障，那么只有在相应的数值在此期间比如被保存在所述控制器6中时才能识别这样的故障。比如可能就是这种情况，如果将所述内燃机用在机动车中并且在所述机动车的停止的期间所述控制器6不活跃（aktiv）并且实施所述压差传感器2的信号或者必要的用于KKF1和KKF2的计算。在这样的情况下，只有在所述用于KKF1和KKF2的数值并且更好地说也还有用于所述标准偏差的数值在停止之前被保存在所述控制器中并且而后在重新启动（Wiederinbetriebnahme）所述车辆或者控制器6可供使用时才能够识别所述出现。

此外，也能够对所述第一压力管路3的故障进行诊断。为此计算另一互相关系数KKF3：

。

这个KKF3在所述第一压力管路3中的故障出现之前也会具有大的标准偏差并且在所述第一压力管路3中的故障出现之后也会具有小的标准偏差。通过相应的比较，而后也能够与图2相似地关于所述第一压力管路3中的故障进行故障识别、尤其是能够识别环境压力在所述第一压力管路3上的施加。

但是，所述第一压力管路3中的故障也只能通过对于KKF1的数值的分析来进行。如果不存在任何故障，那么用于KKF1的数值就是正的。如果出现故障、也就是在所述第一压力管路3中出现环境压力，那就产生以下情形：所述颗粒过滤器1之前的所测量的压力小于所述颗粒过滤器之后的所测量的压力，也就是所述颗粒过滤器中的压力降是负的，也就是在贯穿流过所述颗粒过滤器1时所述气体不会失去压力，而是会升高其压力。这一点而后引起以下结果：所述KKF1的数值改变其符号（Vorzeichen）并且变负。因此，仅仅根据对于KKF1的分析就能够非常容易地发现所述第一压力管路3中的故障，其导致而后在所述第一压力管路3中施加着环境压力。

此外，也如此表现，使得所述KKF3的数值由于所述第一压力管路3中的故障而同样改变其符号。这意味着，通过仅仅对于KKF3的数值的分析也能够根据所述KKF3的数值改变其符号这一点来容易地识别所述第一压力管路中的故障。

Claims (7)

1.通过对内燃机的颗粒过滤器（1）的压差传感器（2）进行诊断的方法，其中所述压差传感器（2）通过第一压力管路（3）与处于所述颗粒过滤器之前的排气系统（10）相连接并且用第二压力管路（4）与处于所述颗粒过滤器之后并且处于至少一个最终消声器（5）之前的排气系统（11）相连接，其特征在于，通过对于所述压差传感器（2）的压差信号的分析和与所建模的压力值的比较来对所述第一压力管路（3）或者所述第二压力管路（4）进行诊断。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述压差信号中获取所述颗粒过滤器（1）上的所测量的压力降，从而形成所述颗粒过滤器（1）上的所测量的压力降与所述颗粒过滤器（1）上的所建模的压力降的第一互相关（KKF1）并且将其与另一所建模的数值进行比较，所述另一所建模的数值包含所述最终消声器（5）上的所建模的压力降。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述颗粒过滤器（1）上的所测量的压力降与所述颗粒过滤器（1）上的所建模的压力降及所述最终消声器（5）上的所建模的压力降的第二互相关（KKF2）并且将其与所述第一互相关（KKF1）进行比较，其中，如果所述第一互相关的标准偏差超过所述第二互相关的标准偏差，就推断出所述第二压力管路（4）的故障。

4.按权利要求3所述的方法，其特征在于，额外地对所述第一和第二互相关（KKF1、KKF2）的高度进行分析并且作为额外的特征作为用于所述第二压力管路（4）的故障的特征对所述第一和第二互相关的高度朝升高的方向的跃变进行评价。

5.按权利要求2所述的方法，其特征在于，形成所述颗粒过滤器（1）上的所测量的压力降与所述最终消声器（5）上的所建模的压力降的第三互相关（KKF3）并且将其与所述第一互相关（KKF1）进行比较，其中，如果所述第一互相关（KKF1）的标准偏差超过所述第三互相关（KKF3）的标准偏差，就推断出所述第一压力管路（3）的故障。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，额外地对所述第一或者第三互相关（KKF1、KKF3）的符号进行分析，并且作为额外的特征作为用于所述第一压力管路（3）的故障的特征对所述第一和/或第三互相关的符号的转换进行评价。

7.通过对内燃机的颗粒过滤器（1）的压差传感器（2）进行诊断的装置，其中所述压差传感器（2）通过第一压力管路（3）与处于所述颗粒过滤器之前的排气系统（10）相连接并且用第二压力管路与处于所述颗粒过滤器之后并且处于最终消声器（5）之前的排气系统（11）相连接，其特征在于，存在下述器件，所述器件通过对于所述压差传感器（2）的压差信号的分析和与所建模的压力值的比较来对所述第一或者第二压力管路进行诊断。