CN111058927A - 用于确定炭黑过滤器的加载的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定以来自机动车中的燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒加载炭黑过滤器的方法以及一种用于带有炭黑过滤器的燃烧发动机的控制设备和一种用于执行该方法的计算机程序产品。在该方法的第一步骤100中获取针对在废气质量流、废气温度、周围环境压力和在没有加载的炭黑过滤器上的压降之间的关系的特征曲线；在第二步骤200中确定在炭黑过滤器的加载的情况下的第二废气质量流和在此出现的第二压降；在第三步骤300中，由特征曲线获取第一压降，针对该第一压降，第一废气质量流和第二废气质量流具有相同的值；在第四步骤400中，依据之前确定的参数借助于实时参数估算、优选地借助于梯度方法计算针对炭黑过滤器的加载的估算值。

Description

用于确定炭黑过滤器的加载的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定以来自机动车中的燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒(Ruβfilter)加载炭黑过滤器的方法。此外，本发明涉及一种用于燃烧发动机的控制设备和一种用于执行这种方法的计算机程序产品。
背景技术
在尽力保持空气清洁的进程中，同时在所有工业国中存在呈针对有害物质的释放的极限值或目标值、尤其还有颗粒极限值的形式的法律规定。鉴于全世界增加的交通流量因此在主要利用燃烧发动机运行的机动车中的废气后处理应得到显著的意义。因此，在柴油发动机和现代的带有直接喷射的汽油发动机的运行时所出现的炭黑颗粒在炭黑过滤器或颗粒过滤器中被拦住和聚集。所使用的炭黑过滤器为此配备有多孔的内壁(例如由陶瓷组成)，废气流导引通过所述内壁，其中，炭黑颗粒沉积在多孔的壁处或中。因此，通过颗粒在多孔的内壁处或中的沉积使过滤器的流动阻力提高并且因此使通过废气体积流所产生的在炭黑过滤器上的压差提高，这又引起较高的燃料消耗。为了防止过滤器的堵塞，在达到炭黑过滤器的预设的加载极限时将所沉积的炭黑颗粒层移除。因为炭黑颗粒绝大部分由可燃烧的组成部分组成，所以该再生过程通过燃烧炭黑沉积在大致600℃时在炭黑过滤器中在转变成二氧化碳的情况下进行。
炭黑过滤器的加载通常通过测量在炭黑过滤器上的压差来确定并且由发动机控制器来监视，该发动机控制器在达到预设的加载极限时触发炭黑过滤器的再生并且在考虑到压差与发动机负载和发动机转速的附加的相关性的情况下控制该再生。由此，在机动车中的炭黑过滤器何时需要再生取决于行驶特性的特定方式和形式。如此，在机动车中以炭黑颗粒加载炭黑过滤器显著地在长时间高速公路行驶中减少，而该加载在城市交通中提高。如果炭黑过滤器的再生过晚地触发或完全不发生，则可使炭黑过滤器产生损耗并且出现不期望地高的废气背压，该废气背压引起不期望地高的更多消耗直至发动机停止。烧尽过早地进行，炭黑颗粒过滤器由于过高的温度受损伤。因此，对机动车中的炭黑过滤器的加载的可靠的识别是重要的安全特征，该安全特征此外有助于较低的燃料消耗并且因此总体上提高颗粒过滤器对于保持空气清洁的贡献。
由现有技术已知不同的用于在机动车中的颗粒过滤器中的加载识别的方法，在所述方法中，测量过滤器上的压差。
示例性地，提到公开文献DE 199 33 988 A1，在该公开文献中，颗粒过滤器的加载c的确定由在该颗粒过滤器的输入端与输出端之间的压差ΔP和穿流颗粒过滤器的气体量A作为供应给发动机的新鲜空气量Mair和燃料量Mc的函数来说明，根据如下公式：
Figure BDA0002237085500000021
其中：b:常数，T:在过滤器之前的废气的温度，P：在过滤器之前的废气的压力，N：发动机转速。
在此，所述加载在方程中视作为比例系数，其中，所使用的压差传感器的偏差从至少两个分离的测量点出发来计算。加载的确定在此可经由较大数量的测量点大致通过线性回归进行。以已知的方式可借助于线性回归估算线性函数(升高,偏移)的特性(参数)。
因此，所说明的加载模型虽然能够实现对传感器决定的偏差、或传感器偏移的考虑。然而在此从与压差和体积流的线性相关性出发。这意味着，对于加载确定必须已知废气体积流，或仅考虑在加载与废气体积流之间的关系，并且因此不可从任意关系或特征曲线出发。
另外的基于压差测量的加载模型可由DE 10 2014 201 589 B3、EP 1 854 971A1、EP 2 261 474 A1、WO 92/06284 A1和WO 2008/079299 A2得知。
发明内容
利用本发明应提供一种方法，该方法适用于克服现有技术的缺点并且该方法能够尤其独立于分别为了表征炭黑过滤器的加载特性而使用的测量信号的类型实现炭黑过滤器以来自机动车中的燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒的当前的加载度的可靠确定。
根据本发明的任务通过独立专利权利要求的主题来解决。优选的改进方案是从属权利要求的主题。
本发明的第一方面涉及一种用于确定以来自机动车中的燃烧发动机、尤其汽油发动机的废气质量流的炭黑颗粒加载炭黑过滤器的方法，该方法具有下面描述的方法步骤。
在此，根据如下定义使用概念：燃烧发动机、汽油发动机、废气质量流、在炭黑过滤器上的压降和实时参数估算。一般将如下内燃机称为燃烧发动机，所述内燃机通过燃烧燃料-空气混合物来运行。在机动车中这首先是利用汽油运行的汽油发动机和利用柴油燃料运行的柴油发动机。关系：
Figure BDA0002237085500000031
适用于废气质量流，其中，ρ：废气的密度，C：平均流动速度，A：横截面面积，
Figure BDA0002237085500000032
体积流。通常以在炭黑过滤器上的压降表示在运行中在炭黑过滤器的输入端与输出端之间的气体压力差(Δp＝pein-paus)。实时参数估算或同样在线-参数估算是一种用于实时地(即在过程流程期间)估算过程模型的参数的方法。在此，真实的过程的模型在运行期间被一同计算。从在经建模的测量值与真实的(所测量的)测量值之间的偏差出发，如此匹配过程模型的参数，使得出现相同的输出特性。因为进入到实时参数估算中的测量值以时间上的顺序产生，所以实时参数估算是指时间递归的方法(参见M.Vogt:Weiterentwicklung von Verfahren zur Online-
Figure BDA0002237085500000033
undUntersuchung von Methoden zur Erzeugung zeitlicher Ableitungen,TU Darmstadt,1998)。详细地，实时参数估算是指如下模型的建立，该模型通过带有一定数量的待确定的参数的方程组来描述。从真实系统的所测量的输入-输出特性出发，利用该方程组确定模型参数。梯度方法和方法最小二乘法属于最为公知的参数估算方法(参见H.Diesing,W.Tischer:Anwendung von
Figure BDA0002237085500000041
zur Identifikationmechanischer Schwingungssysteme,Berlin)。
在第一方法步骤中，获取针对废气质量流与在没有加载的炭黑过滤器上的压降之间的关系的特征曲线。为此其中，将燃烧发动机的大量不同的第一废气质量流导引通过没有加载的炭黑过滤器、即空闲的炭黑过滤器。优选地，第一废气质量流为此逐级地如此提高，以至于整个流动区域(在该流动区域内，通过相应的炭黑过滤器的废气质量流在真实的行驶运行中可发生波动)在空闲的炭黑过滤器的表征时被覆盖。在此，废气温度和周围环境压力也变化，以便一同考虑对废气质量流或在炭黑过滤器上的压降的影响。在确定的废气温度和确定的周围环境压力的情况下所测量的压降可基于已知的热力学关系在计算上此外与其它废气温度和/或周围环境压力相匹配。对于每个第一废气质量流，在此出现的从属的第一压降yleer在使用至少一个适当的传感器的情况下测量。优选地，为此使用压差传感器，该压差传感器测量在炭黑过滤器的进入部与排出部之间的压降。备选地，可使用两个压力传感器，其中，第一压力传感器布置在炭黑过滤器的输入端、或进入部处并且第二压力传感器布置在该炭黑过滤器的输出端、或排出部处。通过这种类型的压力测量实现相对于利用压差传感器在炭黑过滤器的进入部与排出部之间的测量的测量精度的改善。
利用在测量在炭黑过滤器上的压差、或在炭黑过滤器的输入端与输出端之间的废气压力差时所获得的针对第一压降yleer的值然后确定在废气温度和周围环境压力方面归一化的、没有加载的炭黑过滤器的特征曲线并且将其提供用于使用在随后的方法步骤中。可能在进一步的方法进程中需要的在特征曲线中所说明的第一压降值yleer与在行驶运行中在加载的情况下所测量的第二压降值ymess的匹配关于废气温度和周围环境压力在计算上基于已知的热力学关系进行。
从所述特征曲线出发在进一步的方法步骤中在考虑分别当前的针对在炭黑过滤器上的压降ymess、废气温度和周围环境压力的测量值的情况下进行对炭黑过滤器的当前的加载的确定。在下面假设，每个所测量的压降为了在根据本发明的加载确定中的使用而在废气温度和周围环境压力方面被修正。
在第二方法步骤中，确定燃烧发动机的、导引通过带有加载的炭黑过滤器的第二废气质量流并且以之前提到的方式在考虑在此测量的废气温度和在此测量的周围环境压力的情况下获取在此出现的第二压降ymess。因此，在所述方法步骤中针对第二废气质量流所获得的值、或在此所获得的值对基本上表征炭黑过滤器的当前的流动阻力。
然后在第三方法步骤中，从针对空闲的炭黑过滤器在第一方法步骤中所获取的特征曲线中选择第一压降yleer，针对该第一压降，第一废气质量流和第二废气质量流具有相同的值。通过修正到标准值，在行驶运行中并且为了获取特征曲线的测量不必在相同的废气温度和相同的周围环境压力的情况下进行，以便可对照。因为这样的修正在所测量的针对在测量第一压降yleer时的废气温度和周围环境压力的值不同于所测量的针对在测量第二压降ymess时的废气温度和周围环境压力的值的所有情况下依据已知的热力学关系进行，保证了，第一压降yleer和第二压降ymess在相同的废气质量流的情况下且针对相同的废气温度和周围环境压力的值来确定，从而由当前的第二压降ymess与在空闲的过滤器的情况下所获取的第一压降yleer的偏差可推断出炭黑过滤器的在此期间所进行的加载改变。以这种方式所获取的炭黑过滤器的加载改变因此最终相应于如下这样的加载改变，该加载改变利用在相同的环境条件下所测量的第一压降yleer和第二压降ymess来确定。
第三方法步骤是需要的，因为在炭黑过滤器上的压降不仅取决于加载，而且取决于分别起作用的通过过滤器的废气质量流，这直接地由上面描绘的针对废气质量流的公式来推断。由于在炭黑过滤器上的压降的所述相关性，要么必须在废气温度和/或周围环境压力方面修正由针对空闲的炭黑过滤器的特征曲线待得知的第一压降yleer要么必须在废气温度和/或周围环境压力方面修正在炭黑过滤器的加载时在行驶运行中所测量的第二压降ymess，以便可由在第二压降ymess与第一压降yleer之间的差可靠地确定炭黑过滤器以炭黑颗粒的加载。
这两个从现在起存在的针对第一压降yleer和第二压降ymess的值在接着的第四方法步骤中用作为用于所使用的基准模型的参数并且作为这样的参数表征所测量的炭黑颗粒过滤器的输入-输出特性。以来自机动车中的燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒加载炭黑过滤器的确定根据本发明利用根据过程模型的实时参数估算来进行
Figure BDA0002237085500000062
其中，θ：估算参数，θ1＝k：估算的由于炭黑过滤器的加载所引起的扩大部
Figure BDA0002237085500000063
θ2＝d：估算的在确定在炭黑过滤器上的压降时的传感器偏差。
因此，在根据本发明所使用的过程模型中将在行驶运行中在炭黑过滤器的加载的情况下所确定的第二压降ymess与第一压降yleer相比较并且作为过程参数相对于相应的基准参数的误差来考虑，所述第一压降利用相同的或结构相同的没有炭黑颗粒加载的炭黑过滤器在相同的废气质量流的情况下利用在试验台上的预先测量来获取并且在行驶运行中所测量的针对废气温度和/或周围环境压力的值方面被修正。
备选地，加载也可非线性地经由压降yleer来获取，这应显得是必要的。这通过附加的参数来实现，例如以如下方式实现：
Figure BDA0002237085500000064
在此，函数fi(yleer,x)呈现已知的非线性(例如
Figure BDA0002237085500000061
)。以x表示附加的可确定的参量，所述参量对于一般的情况可以是有意义的。所述加载由值θi得出。在下面如上文说明的那样假设唯一的系数并且不再讨论该扩展。
因此，过程模型一般地呈现地为：
Δpmess＝系数·Δpleer+传感器偏移其中，Δpmess＝p2,ein-p2,aus：在加载的情况下在炭黑过滤器上的压差或在加载的情况下在炭黑过滤器的输入端与输出端之间的废气压力差，Δpleer＝p1,ein-p1,aus：在没有加载的炭黑过滤器上的压差或在没有加载的炭黑过滤器的输入端与输出端之间的废气压力差。所述压差视作为归一化的，也就是说在相同的周围环境条件下换算。在此，所述系数表示由加载决定的扩大部。利用传感器偏移考虑如下系统误差，该系统误差的原因尤其通过在压力测量时所使用的测量装置来说明。
与此相对地，根据现有技术的加载识别唯一地基于压差/体积流关系，对于该压差/体积流关系作为过程模型二次多项式
Figure BDA0002237085500000071
Figure BDA0002237085500000072
(其中，
Figure BDA0002237085500000073
废气体积流)得到使用。根据本发明的方法因此不局限于压差/体积流基准模型，而是也允许使用其它基准模型、如例如在过滤器之前的废气压力与在过滤器之后的废气压力的比值p1,vor/p1,nach，针对该比值在这种情况下在第一方法步骤中获取如下特征曲线，由该特征曲线可得知在随后的方法步骤中所要考虑的基准参数yleer。
为了计算过程模型的参数首先计算在带有加载的炭黑过滤器的情况下所测量的第二压降ymess与待确定的估算值
Figure BDA0002237085500000076
之间的误差e:
Figure BDA0002237085500000077
其中，θ1＝k＝1适用于没有加载的炭黑过滤器。
最后在使用误差e的情况下，借助于已知的实时参数估算方法中的一个计算第一估算参数θ1＝k和第二估算参数θ2＝d作为过程模型的参数。在计算参数θ时，例如以已知的方式使二次误差最小化，其中，一般适用：值J(θ)越小，估算(
Figure BDA0002237085500000074
Figure BDA0002237085500000075
)就越好。
除了最小误差平方求和法以外，可使用不同的其它优化函数。这样的另外的可行性方案例如也是瞬时误差最小化J＝e(t)2。此外，另外的优化函数可由文献得知。相应于分别所选择的优化函数获得参数估算部，该参数估算部区别于利用其它优化函数可获得的参数估算部。对于优化函数的在线-能力有帮助的是，该优化函数基于线性参数并且因此为了计算仅需要较小的计算功率。也可设想数值优化(例如(凸)非线性优化)，然而关于所需要的计算功率是不利的。该前提在根据本发明的过程模型中以有利的方式满足。
待最小化的幂函数通过
J(θ)＝e2/2给定。
通过使该幂函数根据参数求导，由此跟随有：
Figure BDA0002237085500000081
根据本发明的以来自机动车中的燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒加载炭黑过滤器的确定因此独立于分别为了表征炭黑过滤器的加载特性所使用的测量信号的类型并且可尤其独立于废气体积流、或废气质量流来进行。此外，可考虑针对炭黑过滤器的加载的任意另外的影响系数，通过在前述计算步骤中相应地修正测量值。根据本发明的方法能够从任意基准模型参数和相应的过滤器-流量曲线或特征曲线出发实现对炭黑过滤器以来自机动车中的燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒的当前的加载度的可靠确定。
本发明的另外的优选的设计方案由其余在从属权利要求中提到的特征得出。只要没有详细另外阐述，在本申请文件中所提到的不同实施方式可以有利地组合。
按照根据本发明的方法的特别优选的第一执行类型，炭黑过滤器的加载确定通过借助于梯度方法的实时参数估算进行。之后，第一估算参数θ1＝k、或第一过程参数和第二估算参数θ2＝d、或第二过程参数在使用估算误差e的情况下借助于积分根据如下确定：
Figure BDA0002237085500000082
以及
Figure BDA0002237085500000083
其中，
Figure BDA0002237085500000091
第一估算参数根据时间的导数，
Figure BDA0002237085500000092
第二估算参数根据时间的导数，γk：第一估算参数的估算速度和γd：第二估算参数的估算速度。
利用根据参数的梯度
Figure BDA0002237085500000093
现在可沿“下降的方向”以速度Γ行进:
Figure BDA0002237085500000094
在当前情况下这表示
Figure BDA0002237085500000095
其中，θ＝[θ1+θ2]T，
Figure BDA0002237085500000096
Γ是“自适应的扩大部”并且是估算速度，在大多数情况下以如下使用
Figure BDA0002237085500000097
在时间离散下，此处能够实现扩展，例如：
Figure BDA0002237085500000098
对根据梯度方法的实时参数估算的进一步说明可由P.A.Ioannou,B.Fidan:Adaptive Control Tutorial(Advances in Design and Control),Society for Industrial and AppliedMathematics,Philadelphia,2006得知。
在根据本发明的方法的特别优选的第二执行方式中，在实时参数估算时的第一估算参数γk和第二估算参数γd的估算速度相应于第一废气质量流和第二废气质量流和第一压降yleer和第二压降ymess的测量精度而变化，其中，在确定炭黑过滤器的加载时，在低测量精度的情况下使用γk＝γd＝0，在高测量精度的情况下使用γk，γd＞＞0。因此，当发动机运行提供对于废气估算适当的测量值时，则估算速度提高，而在反过来的情况下，所述估算速度降低。
在根据本发明的方法的另一个优选的执行方式中，第一估算参数θ1＝k和第二估算参数θ2＝d借助于根据方法最小二乘法的实时参数估算来确定。在此，使平方后的估算误差e的总和最小化。对于根据该方法的实时参数估算的细节可由P.A.Ioannou,B.Fidan:Adaptive Control Tutorial(Advances in Design and Control),Society forIndustrial and Applied Mathematics,Philadelphia,2006得知。
在该方法的一个完全特别优选的执行方式中，利用压差传感器测量第一压降yleer和第二压降ymess。通过在炭黑过滤器的加载确定时使用压差传感器可提升利用根据本发明的方法可获得的估算值的可靠性，因为由压差传感器提供的测量值可直接地用作为炭黑过滤器的过载保险。在发动机控制器中，为此进行在根据本方法所获得的炭黑过滤器的加载与在此利用压差传感器所测量的数据之间的可行度检验。尤其，相对于压力传感器分别在炭黑过滤器的进入部处以及排出部处的备选的可能的使用，利用使用压差传感器可实现在加载确定时的成本节省。
此外，优选的是，利用压差传感器以空闲的和加载的炭黑过滤器获得的针对第一压降yleer和第二压降ymess的测量信号为了进一步处理可经受数字滤波以用于降噪。尤其，所述测量数据的滤波是有利的，以便保证相对于在炭黑过滤器的加载的情况下所获得的数据的相位匹配。优选地，为了针对炭黑过滤器的加载确定的测量数据的滤波而使用连续式频率滤波器(也称为巴特沃斯滤波器(Butterworth-Filter))。另外，数字滤波器、尤其4阶数字滤波器和平均值滤波器适用于所述使用。
此外，优选的是，借助于超声波测量确定第一废气质量流和第二废气质量流。不同于在通常的由燃料和空气流量在发动机控制器中对通过炭黑过滤器的废气质量流的计算，借助于超声波传感器所测量的质量流直接地可供用于对于炭黑过滤器的加载确定的使用。就此而言，利用借助于超声波传感器测量在炭黑过滤的加载器的情况下起作用的废气质量流能够实现利用根据本发明的方法可获得的估算值的可靠性的提升。
在根据本发明的方法的一个同样优选的执行方式中，利用超声波测量所获得的针对第一废气质量流和第二废气质量流的测量信号在进一步处理之前经受数字滤波以用于降噪。关于这方面参考上文对于根据本方法所获得的针对第一压降和第二压降的测量信号的滤波的说明，所述说明以相同的方式适用于超声波信号的滤波。
按照根据本发明的方法的最后一个优选的执行方式，连续地确定在燃烧发动机运行时炭黑过滤器以炭黑颗粒的加载。
备选地，炭黑过滤器的加载确定在预设的时间间隔下进行，其中，估算精度随着出现的废气质量流的强度而增加。
根据另一个方法备选方案，取决于情形识别确定炭黑过滤器的加载。在此，探测燃烧发动机的当前的状态数据并且提供所测量的或获取的针对在燃烧发动机运行时炭黑过滤器以炭黑颗粒的加载的确定的值。特别适当的用于表征燃烧发动机的运行情形的状态数据是当前的发动机负载或当前的燃料消耗、和发动机的运行持续时间或带有燃烧发动机的机动车的所经过的行驶路线。除了发动机的燃料消耗和/或运行持续时间、或机动车的所经过的行驶路线以外，对于情形识别原则上也可考虑所有其它的、对于在燃烧发动机运行时的炭黑形成决定性的特征参量并且将其考虑用于颗粒过滤器的加载估算。通过有针对性地考虑在炭黑过滤器的加载的情况下燃烧发动机的不同运行类型可进一步提升利用根据本发明的方法可获得的估算值的可靠性。这样的情形识别能够通过发动机控制器中的相应的控制程序实现。
本发明的另一方面涉及一种用于机动车中的带有炭黑过滤器的燃烧发动机的控制设备，该控制设备构造成用于按照如上文所述的根据本发明的方法确定炭黑过滤器以来自燃烧发动机、尤其汽油发动机的废气质量流的炭黑颗粒的加载。
本发明的另一方面最后涉及一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，在其通过计算机实施时促使所述计算机执行如上文所述的根据本发明的方法。本发明的又另一方面涉及一种计算机可读的存储介质，所述存储介质包括计算机程序产品，该计算机程序产品包括指令，在其通过计算机实施时促使所述计算机执行如上文所述的根据本发明的方法。该存储介质可以是易失性存储器或非易失性存储器。
附图说明
随后在一个实施例中依据附图进一步阐释本发明。其中：
图1示出根据本发明的方法的示意性的流程图；
图2示出估算的炭黑过滤器以炭黑颗粒的加载的关于时间与在炭黑过滤器上的压降的从属的所测量和估算的扩大部的图形图示。
附图标记列表
1 加载测量协议
2 加载(Pfil densSootLd-Pfil_VW)
21 估算的加载
3 扩大部
31 测量的扩大部(IAV扩大部)
32 传感器偏移(IAV偏移)
33 估算的扩大部(Pfil rSootLdAdp_VW)
4 时间轴
100 第一方法步骤
200 第二方法步骤
300 第三方法步骤
400 第四方法步骤。
具体实施方式
图1示出根据本发明的方法的示意性的流程图。在下面应在参照在图2中所示出的根据本方法的针对加载的估算结果的情况下更详细地阐述所示出的用于确定炭黑过滤器以来自燃烧发动机的废气质量流的炭黑颗粒的加载的方法步骤。在根据图2的示例中，炭黑过滤器的加载确定在带有汽油发动机的机动车中在发动机的冷起动超过120秒之后的行驶运行中进行。
在第一方法步骤100中，为此将相同结构类型的新出厂的炭黑过滤器在试验台上与汽油发动机连接，从而发动机的废气质量流可相应于炭黑过滤器在机动车中的使用穿流所述炭黑过滤器。此外，在炭黑过滤器的进入部与排出部之间装配有压差传感器，以便测量在过滤器进入部与过滤器排出部之间的压差yleer。不仅炭黑过滤器而且压差传感器具有与其在用于行驶运行的机动车中所使用的相同的类型。
汽油发动机则随着逐级提升的加载以及因此增加的废气质量流在分别若干分钟上一直运行，直至整个流动区域被覆盖，在该流动区域内，通过炭黑过滤器的废气质量流在真实的行驶运行中可发生波动。
对于发动机的每个如此经历的运行状态，在停车持续时间内测量在空闲的炭黑过滤器上的压降、废气温度和周围环境压力。然后利用所述测量值以上面说明的方式计算从属的废气质量流并且将其以针对空闲的炭黑过滤器的特征曲线的形式提供以使用在随后的方法步骤中。
对于带有汽油发动机的机动车中的结构相同的炭黑过滤器和结构相同的压差传感器，然后在第二步骤200中，在行驶运行中相应于图2连续地分别测量和探测在过滤器进入部与过滤器排出部之间的压差ymess，其中，又同时分别一同探测废气温度和周围环境压力。所有测量在使用抗锯齿滤波器(可能类似地，例如R-C-环节)和可能数字滤波器的情况下进行以用于降噪。
在第三步骤300中，从针对空闲的炭黑过滤器在第一方法步骤中所获取的特征曲线中选择第一压降yleer，该第一压降在针对废气温度和周围环境压力的相同的值的情况下测量；在当测量第一压降yleer和第二压降ymess时的废气温度和/或周围环境压力有偏差的情况下，第一压降yleer以在行驶运行中所测量的针对废气温度和/或周围环境压力的值在计算上修正。以这种方式保证，通过具有加载的炭黑过滤器与没有加载的炭黑过滤器的废气质量流的偏差基本上基于以炭黑颗粒所进行的加载。
在第四步骤400中，最后利用两个在第三方法步骤中所确定的经滤波的针对第一压降yleer和第二压降ymess的值以恒定的估算速度γk,γd来计算炭黑过滤器的当前的加载。从以炭黑颗粒加载炭黑过滤器相比在相应的空闲的过滤器和通过传感器偏移d决定的扩大部的情况下得出以扩大系数k更高的测量值这一推测出发，待估算的参数k和d借助于根据本发明的根据梯度方法的实时参数估算如上说明的那样来计算。
如此所获得的针对扩大部31和传感器偏移32以及借助于实时参数估算所获得的扩大部33的测量值在图2中在上方分别在整个测量持续时间上示出。图2在下方示出按照根据本发明的方法借助于估算的扩大部33所估算的炭黑过滤器在行驶运行中在测量持续时间上以炭黑颗粒的加载。

Claims (11)

1.一种用于确定以来自机动车中的燃烧发动机、尤其汽油发动机的废气质量流的炭黑颗粒加载炭黑过滤器的方法，所述方法具有如下步骤:
获取(100)针对废气质量流、废气温度、周围环境压力与在没有加载的炭黑过滤器上的压降之间的关系的特征曲线，其中，将燃烧发动机的大量不同的第一废气质量流导引通过没有加载的炭黑过滤器并且对于每个第一废气质量流借助于至少一个传感器在同时探测废气温度和周围环境压力的情况下测量在此出现的第一压降(yleer)，并且其中，将所述第一压降在废气温度和周围环境压力方面在计算上归一化地以没有加载的炭黑过滤器的特征曲线的形式提供；
确定(200)所述燃烧发动机的第二废气质量流，所述第二废气质量流在所述燃烧发动机运行时导引通过带有加载的炭黑过滤器，并且借助于所述至少一个传感器在同时探测废气温度和周围环境压力的情况下测量在此出现的第二压降(ymess)；
从没有加载的炭黑过滤器的特征曲线中选择(300)如下第一压降(yleer)，针对所述第一压降，所述第一废气质量流和第二废气质量流，所述废气温度和所述周围环境压力具有相同的值；
借助于根据基准模型的实时参数估算计算(400)针对加载的炭黑过滤器的估算值
Figure FDA0002237085490000011
Figure FDA0002237085490000012
其中，θ：估算参数，θ1＝k：估算的由于所述炭黑过滤器的加载所引起的扩大部，θ2＝d：所述至少一个传感器在确定在所述炭黑过滤器上的压降时的估算的偏差，
其中，在第一步骤中计算在具有加载的炭黑过滤器的情况下所测量的第二压降(ymess)与待确定的估算值
Figure FDA0002237085490000013
之间的误差(e)
Figure FDA0002237085490000014
其中，θ1＝k＝1：针对没有加载的炭黑过滤器，并且
其中，在第二步骤中借助于实时参数估算确定所述第一估算参数(θ1＝k)和所述第二估算参数(θ2＝d)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于根据梯度方法的实时参数估算确定所述第一估算参数(θ1＝k)和所述第二估算参数(θ2＝d)，其中，利用所述估算误差(e)借助于积分根据
Figure FDA0002237085490000021
和
Figure FDA0002237085490000022
确定所述第一估算参数和第二估算参数(θ1＝k,θ2＝d)，其中，
Figure FDA0002237085490000023
所述第一估算参数根据时间的导数，
Figure FDA0002237085490000024
所述第二估算参数根据时间的导数，γk：所述第一估算参数的估算速度且γd：所述第二估算参数的估算速度。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在所述实时参数估算中所述第一估算参数和第二估算参数的估算速度(γk，γd)相应于所述第一废气质量流和第二废气质量流及第一压降和第二压降(yleer，ymess)的测量精度而变化，其中，
在确定所述炭黑过滤器的加载时，
在低测量精度的情况下使用
γk＝γd＝0，
在高测量精度的情况下使用
γk,γd＞＞0。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，借助于根据最小二乘法的实时参数估算确定所述第一估算参数(θ1＝k)和所述第二估算参数(θ2＝d)，其中，使平方后的估算误差(e)的总和最小。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，利用压差传感器测量所述第一压降和第二压降(yleer,ymess)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，使利用所述压差传感器所获得的针对所述第一压降和第二压降(yleer,ymess)的测量信号在进一步处理之前尤其在使用巴特沃斯滤波器的情况下经受数字滤波以用于降噪。
7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，借助于超声波测量确定所述第一废气质量流和第二废气质量流。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，使利用所述超声波测量所获得的针对所述第一废气质量流和第二废气质量流的测量信号在进一步处理之前经受数字滤波以用于降噪。
9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，连续地、在预设的时间间隔下或取决于情形识别、尤其燃料消耗和/或所经过的行驶路线在提供经测量和获取的用于进一步使用的值的情况下进行在所述燃烧发动机运行时以炭黑颗粒加载所述炭黑过滤器的确定。
10.一种用于带有炭黑过滤器的燃烧发动机、尤其汽油发动机的控制设备，其特征在于，所述控制设备构造成用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
11.一种计算机程序产品，其特征在于，所述计算机程序产品包括带有指令的程序，所述指令在通过计算机实施时促使所述计算机执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。
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