颗粒过滤器诊断装置的制作方法

1.本技术涉及一种用于内燃发动机颗粒过滤器的诊断装置、以及一种由这种装置实施的诊断方法。


背景技术：

2.有关具有内燃发动机的车辆的排放，法规正在变得越来越严格，这种法规设定了越来越低的排放限值。为了满足这些要求，必须使用各种部件来同时应用各种排出气体减排策略。
3.特别地，现今的排出回路通常设置有催化转化器，从而使得可能限制一氧化碳co、氮氧化物nox和未燃烧的碳氢化合物hc的排放。排出回路还包括颗粒过滤器，从而使得可能减少细小颗粒的排放。
4.用于柴油发动机的颗粒过滤器已使用了很长时间。汽油内燃发动机且特别是燃油直喷式发动机（其中燃油在高压下被直接引入到燃烧室中并被雾化得非常细小）也产生细小颗粒，这些细小颗粒以质量计数量较少，但在发动机出口处的数量较大。对于这些发动机，越来越严格的反污染标准也促进了颗粒过滤器的大规模部署。
5.颗粒过滤器通常包括壳体和插入到壳体中的整料，该整料的成分使得可能俘获颗粒（诸如，碳烟颗粒）。
6.可能发生的情况是，颗粒过滤器在安装之后被移除以减少车辆维修费用，或者颗粒过滤器破损。然而，由于颗粒过滤器表示在限制颗粒排放方面的重要部件，因此现行标准要求有能力可靠地检测颗粒过滤器的缺失或其故障。
7.已提出了几种方法来实施这种类型的诊断，其中一些方法是基于对颗粒过滤器上游和下游的排出气体的温度随时间变化的评估，这涉及在排出回路中将一个热电偶定位在颗粒过滤器上游且将一个热电偶定位在下游。
8.数种方法也是已知的，诸如例如在文献fr3121356中所描述的方法，这些方法是基于利用在颗粒过滤器的入口和出口之间的压差来检测颗粒过滤器的拆卸情况。这种类型的解决方案涉及在颗粒过滤器上游使用排出气体压力传感器并且在颗粒过滤器下游使用另一个压力传感器。
9.从文献us 2005091970中还已知一种基于利用压差的诊断方法，该压差是从上游压力传感器所实施的压力测量、以及压降模型确定的，从而使得可能从中推断出颗粒过滤器下游的压力值。
10.在所有情况下，这些已知的方法都涉及要么具有两个传感器要么使用具有下游压力估计的传感器。在第一种情况下，更多传感器的使用增加了传感器堵塞、分散、老化、水渗入或使传感器的正确操作降级的任何其他现象的风险。另外，这表示设备的附加成本，增加系统的复杂性，并且需要更多的校准工作。在第二种情况下，做出的诊断不太精确，因为它是基于下游压力估计。


技术实现要素：

11.本发明的目的是提出一种没有现有技术的缺点的颗粒过滤器诊断装置。
12.特别地，本发明的目的是使得可能确定颗粒过滤器的移除，而不需要分别布置在颗粒过滤器上游和下游的两个传感器。
13.在这方面，本发明提出了一种用于诊断内燃发动机的排出回路的颗粒过滤器的装置，该排出回路包括颗粒过滤器和适合于测量颗粒过滤器上游的排出气体压力的压力传感器，该装置包括计算机，该计算机适合于：
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从压力传感器确定颗粒过滤器上游的测得的压力时间分布（profil），
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确定颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布，
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对测得的压力时间分布和理论性压力时间分布中的每个时间分布实施处理，该处理包括：* 对该时间分布进行低通滤波，以获得第一经滤波的时间分布，* 对第一经滤波的时间分布进行第二低通滤波，以获得第二经滤波的时间分布，* 计算第二经滤波的时间分布和第一经滤波的时间分布之间的差，* 获得所计算的差的绝对值，以及* 计算绝对值的积分，其中，如果从理论性压力时间分布获得的差或绝对值超过第一阈值，并且如果第一经滤波的理论性压力时间分布超过第二阈值，则实施积分计算步骤，以及
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基于两个所计算的积分之间的比较，确立对颗粒过滤器的诊断。
14.在一个实施例中，计算机被构造成从排出回路中的排出气体流率确定颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布。
15.在一个实施例中，装置进一步包括存储器，并且计算机进一步被构造成从排出回路中的排出气体流率的多项式函数确定颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布，所述函数存储在存储器中。
16.在一个实施例中，计算机被构造成实施计算在预定的时间段内从每个时间分布获得的差的积分的步骤。
17.在一个实施例中，计算机被构造成：如果从颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布获得的绝对值超过预定的第三阈值，则停止实施计算从每个时间分布获得的差的积分的步骤。
18.在一个实施例中，计算机被构造成：通过计算从测得的压力时间分布获得的积分和从理论性压力时间分布获得的积分之间的比率来比较这些积分。
19.然后，计算机可以被构造成：将该比率与第四阈值进行比较；以及如果该比率超过所述第四阈值，则确定颗粒过滤器被正确安装。
20.第四阈值可以介于0.8和1.1之间。
21.本发明还涉及一种用于诊断内燃发动机的排出回路中的颗粒过滤器的方法，该排出回路包括颗粒过滤器和适合于测量颗粒过滤器上游的排出气体压力的压力传感器，该方法由计算机实施并且包括以下步骤的实施：
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从压力传感器确定颗粒过滤器上游的测得的压力时间分布，
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确定颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布，
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对测得的压力时间分布和理论性压力时间分布中的每个时间分布实施处理，该处理包括：* 对该时间分布进行低通滤波，以获得第一经滤波的时间分布，* 对第一经滤波的时间分布进行第二低通滤波，以获得第二经滤波的时间分布，* 计算第二经滤波的时间分布和第一经滤波的时间分布之间的差，* 获得所计算的差的绝对值，以及* 计算绝对值的积分，其中，如果从理论性压力时间分布获得的差或绝对值超过第一阈值，并且如果第一经滤波的理论性压力时间分布超过第二阈值，则实施积分计算步骤，以及
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基于两个所计算的积分之间的比较，确立对颗粒过滤器的诊断。
22.本发明还涉及一种计算机程序产品，其包括代码指令以用于在由计算机执行时实施根据前述描述的方法。
23.最后，本发明涉及一种内燃发动机的排出回路，该排出回路包括：催化转化器；颗粒过滤器，其布置在催化转化器下游；单个压力传感器，其布置在颗粒过滤器上游；以及根据前述描述的装置。
24.所提出的发明违背了既定的偏见，根据该偏见，颗粒过滤器上游的排出气体压力就其本身而言使得可能对该过滤器进行诊断。
25.因此使得可能确立诊断而不需要求助于压差，无论该压差是从颗粒过滤器上游和下游的两个压力测量值计算得出，或者无论该压差是从上游压力的测量值和下游压力的估计值评估得出。
附图说明
26.在阅读以下详细描述和分析附图时，其他特征、细节和优点将变得显而易见，其中：图1[图1]示意性地表示包括诊断装置的内燃发动机。
[0027]
图2 [图2]示意性地表示为诊断颗粒过滤器所实施的处理的示例。
[0028]
图3[图3]表示根据图2中所表示的处理分别针对空的颗粒过滤器和缺失的颗粒过滤器所计算的比率分布。
具体实施方式
[0029]
现在参考图1，该图示意地表示内燃发动机10和排出回路20。该排出回路用来排出并处理来自内燃发动机的燃烧室的排出气体37。该排出回路包括：排出气体催化转化器21，例如三通催化转化器；以及颗粒过滤器22，其布置在排出气体催化转化器下游。下文中，术语“上游”和“下游”被认为是相对于排出气体的流通方向而言的，也就是说，从内燃发动机到催化转化器、然后到颗粒过滤器。
[0030]
排出回路20还包括：第一排出气体传感器23，其布置在催化转化器21上游；以及第二排出气体传感器24，其布置在催化转化器21下游。第一传感器23和第二传感器24适合于分别确定催化转化器21上游和下游的排出气体的性质，且特别是这些排出气体中存在的氧气数量。
[0031]
排出回路20还包括单个压力传感器25，该单个压力传感器布置在颗粒过滤器22上游并且适合于测量颗粒过滤器上游的排出气体2的压力。可以在某个时间段内离散地、以预定义的时间间隔或连续地实施压力测量。在所有情况下，压力传感器25都适合于在确定的时间段内测量颗粒过滤器22上游的压力时间分布。在以离散方式实施压力测量的情况下，时间分布对应于在该时间段内实施的一连串测量。
[0032]
在图1中还表示了发动机控制单元ecu，其包括用于诊断颗粒过滤器的装置30，该装置包括计算机31和存储器32。计算机31被构造成在代码指令和稍后描述的参数的基础上实施下文所描述的诊断方法，这些代码指令和参数存储在存储器中。包括发动机10和排出回路20的车辆有利地还包括错误显示器34，该错误显示器连接到发动机控制单元ecu并且适于发出由发动机控制单元ecu检测到的颗粒过滤器失效或颗粒过滤器缺失的信号。显示器34可以例如是警示灯，如果没有检测到颗粒过滤器，则它就点亮。它也可以是屏幕，如果没有检测到颗粒过滤器，则它显示错误消息。
[0033]
控制单元ecu的计算机31被构造成通过实施下文参考图2所描述的诊断方法来检查颗粒过滤器22的存在。
[0034]
计算机从由压力传感器25在一定时间段内对颗粒过滤器上游的压力的测量结果中确定压力时间分布100。
[0035]
然后，由低通滤波器132对测得的压力时间分布100进行滤波130。然后，由第二低通滤波器142再次对经滤波的时间分布130进行滤波，以获得在颗粒过滤器上游测得的压力的第二经滤波的时间分布140。然后，计算机31计算第一次滤波的第一经滤波的时间分布130和已两次滤波的第二时间分布140之间的差150。表示减法操作的块被表示为152，并且该操作的结果被称为从测得的压力时间分布获得的差150。
[0036]
然后，计算机确定差150的绝对值160，对应的块在图中被表示为162。然后，计算机31计算先前获得的绝对值160的积分170，对应的块被表示为172。
[0037]
此外，计算机31被构造成确定颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布200。该理论性压力时间分布是在步骤50期间从颗粒过滤器上游的排出回路中的排出气体的体积流率确定的。排出气体的该体积流率可以从离开发动机的排出气体的质量流率、以及过滤器上游的排出气体的温度和压力计算得出。排出气体的质量流率本身是由发动机控制件根据发动机的操作条件来确定的。
[0038]
在一个实施例中，理论性压力时间分布可以借助于排出气体的体积流率的多项式函数（该多项式函数存储在存储器32中）来确定，该多项式函数可能地为以下形式：其中是颗粒过滤器上游的排出气体的体积流率，p
th
是颗粒过滤器上游的理论性压力（时间的函数），且β1和β2是也存储在存储器32中的两个参数，它们是针对给定的发动机和颗粒过滤器构型而确定的。
[0039]
计算机31进一步被构造成对颗粒过滤器上游的理论性压力时间分布200实施与在上文描述并对颗粒过滤器上游的测得的压力时间分布100实施的处理相同的处理。因此，计算机31对分布200执行第一低通滤波232，以获得第一经滤波的理论性压力时间分布230，然后它对该第一经滤波的分布执行第二低通滤波242，以获得第二经滤波的分布240。
[0040]
然后，计算机31在步骤252（块252）期间计算从理论性压力时间分布获得的第一经滤波的分布230和第二经滤波的分布240之间的差，并且在步骤262（块262）期间确定该差的绝对值260。该结果260也被表示为从理论性压力时间分布获得的差。
[0041]
然后，计算机31在步骤272（块272）期间计算所获得的差260的积分270。
[0042]
在一个实施例中，只有在从理论性压力时间分布200获得的差260大于第一阈值302的情况下、以及在从理论性压力时间分布200获得的第一经滤波的分布230大于第二阈值304的情况下，计算机31才开始计算积分170和270。由于与这些阈值相比较的量260和230是时间的函数、在确定的时间段内获得，因此比较是针对函数260和230在确定的时间段内取的每个值来实施的。第一阈值302和第二阈值304可以存储在存储器32中。
[0043]
由先前的校准确立的该附加条件使得可能保证体积流率和压力处于足够高的值范围内，以允许对颗粒过滤器的诊断能够以足够鲁棒的方式进行。
[0044]
在一个实施例中，如果从理论性压力时间分布200获得的差260的时间积分大于通过校准所确定的第三阈值，则停止对积分170和270的计算。该第三阈值也可以存储在存储器中。
[0045]
作为变体，在从求积分开始已消逝的时间段（通过校准所确定）之后，停止对积分170和270的计算。关于停止求积分的这两个条件（这些条件未在图2中表示）可以同时实施，使得当满足这两个条件中的第一个时停止求积分。
[0046]
一旦两个积分170和270已分别从颗粒过滤器上游的测得的压力时间分布和理论性压力时间分布计算得出，计算机31就对这些积分执行比较410，以确立对颗粒过滤器的诊断。在一个实施例中，比较410是计算从测得的压力时间分布获得的积分170和从理论性压力时间分布获得的积分270之间的比率400。
[0047]
参考图3，已表示了比率400的值的柱状图，其中颗粒过滤器缺失为“fap abs”，并且其中颗粒过滤器无负荷为“fap ok”，该柱状图是蒙特卡洛模拟的结果，以研究该方法的结果作为上游压力的分散的函数。这项研究是在上游压力值的正负10 hpa之间的随机分散的情况下针对100次抽样而进行的。无负荷意指颗粒过滤器不包含碳烟或灰烬，即，它是新的或刚被再生的。在图3中可以看出，所计算的比率在颗粒过滤器缺失的情况和颗粒过滤器无负荷的情况之间充分不相交以能够设定阈值，从而使得可能确立诊断。例如，计算机31可以将所计算的比率400与第四阈值（该第四阈值可以介于0.8和1.1之间）进行比较，以确立诊断。如果比率低于该第四阈值，则计算机31确定颗粒过滤器缺失，并且如果比率较高，则计算机31确定颗粒过滤器存在。第四阈值可存储在存储器中，并且所有的阈值都可通过先前校准来确定。
[0048]
如果计算机31确定颗粒过滤器缺失，则它可以生成警报，例如通过激活警示灯或经由显示器34显示的错误消息。
[0049]
因此可以看出，尽管本领域中有既定的偏见，但没有必要为了能够实施对过滤器存在或缺失的诊断而获取颗粒过滤器下游的压力值，因为所呈现的仅对上游压力的处理就使得可能以足够的鲁棒性来区分存在或缺失的颗粒过滤器的情况。