專利名稱：識別顆粒過濾器的吸附濃度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種識別顆粒過濾器的吸附濃度的方法，尤其是用于過濾內(nèi)燃機(jī)廢氣的顆粒過濾器。
背景技術(shù)：
由DE 100 14 224 A1已知一種帶有廢氣后處理系統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)的控制方法和裝置，其中根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的至少一個工作特征參數(shù)取定表征廢氣后處理系統(tǒng)的狀態(tài)的一個參數(shù)。
由DE 101 00 418 A1已知一種廢氣后處理系統(tǒng)的控制方法和裝置，其中在內(nèi)燃機(jī)的第一工作狀態(tài)下，根據(jù)至少一個在廢氣后處理系統(tǒng)前后的壓力的壓差可規(guī)定一個表征廢氣后處理系統(tǒng)的狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)，在第二工作狀態(tài)下，根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的至少一個工作特征參數(shù)模擬所述表征廢氣后處理系統(tǒng)的工作狀態(tài)的狀態(tài)參數(shù)。這里，作為工作特征參數(shù)最好用與廢氣體積流、轉(zhuǎn)數(shù)、噴油量、新鮮空氣輸入量或者駕駛員意愿有關(guān)的參數(shù)。在該廢氣后處理系統(tǒng)中，顆粒過濾器的吸附狀態(tài)由上述壓差確定。由此可以非常精確地獲知吸附狀態(tài)。相反，在第二工作狀態(tài)模擬該吸附狀態(tài)。該第二工作狀態(tài)的特征是，其無法精確地獲知，例如由于在某些工況下的測量參數(shù)不準(zhǔn)確，這里特別是指廢氣體積流的值非常小。通過獲知顆粒過濾器上的壓差，甚至可以得知顆粒過濾器中積聚的炭黑物質(zhì)。但是開過濾器上的被測壓差與沒有考慮過的過濾器中流動狀態(tài)尤其是廢氣體積流有關(guān)。
因此，本發(fā)明的任務(wù)是提出一種識別顆粒過濾器的吸附濃度的方法，其進(jìn)一步提高了識別顆粒過濾器吸附濃度的精確度，尤其是考慮了流經(jīng)顆粒過濾器的廢氣體積流。
發(fā)明優(yōu)點(diǎn)上述任務(wù)是通過權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選的設(shè)計方案是從屬權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明的基本構(gòu)思是，用過濾器的流動阻力作為吸附濃度的特征參數(shù)，該流動阻力通過獲知經(jīng)過過濾器的壓力損失和確定通過過濾器的廢氣體積流來得到。以此方式，能夠得到與工作點(diǎn)無關(guān)的吸附濃度特征數(shù)，就是說顆粒過濾器吸附狀態(tài)的提供可以與發(fā)動機(jī)負(fù)荷點(diǎn)無關(guān)。
顆粒過濾器中的溫度最好由沿流動方向在顆粒過濾器前后的由溫度傳感器測得的溫度通過一個模型確定。
在本發(fā)明方法的另一種設(shè)計方案中，只需一個溫度傳感器，也是由沿流動方向在顆粒過濾器前后測得的溫度借助一個模型迭代確定。
為了確定顆粒過濾器中的壓力，最好確定經(jīng)過顆粒過濾器的壓差，再根據(jù)該壓差考慮另一個影響壓力的參數(shù)來模擬顆粒過濾器中的壓力。
此外，還可以測取顆粒過濾器前面的壓力來確定顆粒過濾器中的壓力，并根據(jù)該壓力考慮另一個影響壓力的參數(shù)來模擬顆粒過濾器中的壓力。
上述做法即用測得的物理參數(shù)計算過濾器中的情況尤其是過濾器中的溫度和壓力，其好處是明顯提高了吸附濃度的測量精確度。


通過下面的描述和圖示本發(fā)明實(shí)施例給出了本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和特征。
圖1是應(yīng)用本發(fā)明方法的一種顆粒過濾器的示意圖。
圖2示出了按圖1所示顆粒過濾器的流動阻力定義。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，一個顆粒過濾器10通過一根排氣管20輸入廢氣(用箭頭30示意表示)。在過濾器中凈化后的廢氣通過一根管道22排到周圍大氣中，過濾器10可以例如裝在一個廢氣后處理系統(tǒng)中，例如由DE 100 14 224 A1所公開，尤其是第1欄第67行第3欄，其公開的內(nèi)容在此一并引入本申請中。
在顆粒過濾器10中的流動情況在圖2中示意表示。在流經(jīng)的過濾器中的壓力損失可以近似地用所謂的達(dá)西法則(Darcy-Gesetz)。這里過濾器10中裝了一種多孔的介質(zhì)。假設(shè)流動是穩(wěn)定態(tài)的并且忽略流入流出損失以及達(dá)西法則的平方修正產(chǎn)生下面的壓力梯度-dp/dx＝(ν/K)·u其中ν表示其它粘度，K表示過濾器10的滲透性，u表示流動其它的速度。顆粒過濾器10的流動阻力resflowDPF可以設(shè)為經(jīng)過過濾器10的壓差和流經(jīng)過濾器10的廢氣體積流之間的商resflowDPF＝(pνDPF-pnDPF)/(dVAbgas/dt)＝ΔpDPF/(dVAbgas/dt)其中pνDPF是過濾器前的壓力，pnDPF是過濾器后的壓力，dVAbgas/dt是廢氣的體積流。該廢氣的體積流可以根據(jù)下面的方程式確定，其中空氣流量dmLuft/dt可通過一個空氣量測量計確定，燃料的流量例如柴油流量dmDiesel/dt可在一個控制裝置中確定。
dVAbgas/dt＝((dmLuft/dt)+(dmDiesel/dt))·R·T/p由前面的方程式和下面的關(guān)系式U·A＝dVAbgas/dt考慮到氣體的粘度ν同樣與溫度有關(guān)，對流動阻力產(chǎn)生下面的關(guān)系式resflowDPF＝ΔpDPF/(dVAbgas/dt)＝(L·ν(T))/(A·K)，其中L是過濾器10的長度，A是其橫截面，該橫截面是不變的，因此是過濾器10的特征值。只要過濾器10沒有被炭黑加載上述的關(guān)系式就成立。過濾器10被炭黑加載改變了滲透性K因此改變了流動阻力resflowDPF。由與吸附濃度有關(guān)的滲透性K*產(chǎn)生流動阻力的下式resflow*DPF＝(ΔpDPF*/(dVAbgas/dt))·(ν(TO)/ν(T))＝(L/A)·(ν(TO)/K*)＝const/K*換句話說，滲透性隨著吸附濃度而變化，因此顆粒過濾器10的流動阻力也變化，其中為了確定流動阻力，必須已知過濾器10中的溫度T和壓力p。為了獲知這兩個參數(shù)，目前有很多種做法。
例如為了獲知過濾器10中的溫度，可以沿廢氣流動方向在過濾器10前面布置一個溫度傳感器40，在過濾器10后面布置一個溫度傳感器50。用測出的過濾器10前后的溫度TνDPF和TnDPF可以通過平均這兩個溫度得出一個平均的氣體溫度TGas_mittel。
TGas_mittel＝0,5·(TνDPF+TnDPF).
此外，假設(shè)廢氣溫度在流經(jīng)過濾材料時與過濾器10本身的溫度相當(dāng)，則過濾器10上的熱平衡改善了這種模擬，其中這種模擬按照下面的算式進(jìn)行TDPF＝(1/CDPF)·∫(dmAbgas/dt)·cpAbgas·(TnDPF-TνDPF)·dt這里，CDPF表示過濾器的比熱容，cpAbgas表示廢氣流量dmAbgas/dt的熱容。
另一個實(shí)施例中，只使用了過濾器10前面的溫度傳感器40。在這種情況下過濾器10后面的溫度的確定基于前面的方程式按照下面的迭代公式進(jìn)行TnDPF＝(TDPF·β)+(TnDPF·(1-β))這里，在一個(為示出的)控制裝置中的第一次計算通過一個初始化值規(guī)定顆粒過濾器溫度TDPF。從第二步迭代開始，使用前一步迭代得出的溫度TDPF。由于過濾器10的溫度變化的時間標(biāo)度基本大于模型計算時間，因此上述方法是可行的。這里所用的參數(shù)β是指參與過濾器10熱交換的廢氣流的一部分。(1-β)表示沒有參與熱交換就流過過濾器10的那部分廢氣流。
過濾器中的壓力TDPF以下述方式確定。通常，沿流動方向在過濾器10前面布置一個壓力傳感器60，在沿流動方向在過濾器10后面布置一個壓力傳感器70或者在過濾器10上布置一個測量經(jīng)過過濾器10的差值壓力的壓差傳感器，所述差值壓力表示過濾器10的壓力損失。此外還可以只使用沿流動方向位于過濾器10前的一個壓力傳感器60來確定過濾器10中的壓力。
過濾器10中的壓力pDPF由大氣壓patm和布置在排氣管22中的消聲器(未示出)的壓力損失ΔpSchalldmpfer以及由于過濾器產(chǎn)生的壓力損失ΔpDPF按下式得出pDPF＝patm+ΔpSchalldmpfer+0,5*ΔpDPF當(dāng)只有顆粒過濾器10前面的絕對壓力傳感器60時，按照下式pDPF＝0,5*(patm+ΔpSchalldmpfer+pνPF).
上述方法的顯著優(yōu)點(diǎn)在于，在內(nèi)燃機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)中使用過濾器10時可以與發(fā)動機(jī)負(fù)荷點(diǎn)無關(guān)地給出吸附狀態(tài)。通過將測得的物理特征參數(shù)換算成表征過濾器10情況的參數(shù)，明顯提高了確定吸附濃度的精確度。
權(quán)利要求
1.識別顆粒過濾器(10)的吸附濃度的方法，尤其是用于過濾內(nèi)燃機(jī)廢氣的顆粒過濾器，其特征在于，根據(jù)顆粒過濾器(10)中的溫度和顆粒過濾器(10)中的壓力確定一個表征顆粒過濾器(10)的流動阻力的參數(shù)，根據(jù)流動阻力得出顆粒過濾器(10)的吸附濃度。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由借助傳感器(40，50)測得的沿流動方向在顆粒過濾器前后的溫度通過一個模型確定顆粒過濾器(10)中的溫度。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，由借助至少一個溫度傳感器(40)測得的沿流動方向在顆粒過濾器(10)前面的溫度通過一個模型迭代確定顆粒過濾器(10)中的溫度。
4.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，為了確定顆粒過濾器(10)中的壓力，確定經(jīng)過顆粒過濾器的壓差，再由該壓差模擬顆粒過濾器(10)中的壓力。
5.按照權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其特征在于，為了確定顆粒過濾器(10)中的壓力，測量顆粒過濾器(10)前面的壓力，再由該壓力模擬顆粒過濾器(10)中的壓力。
全文摘要
識別顆粒過濾器(10)的吸附濃度的方法，尤其是用于過濾內(nèi)燃機(jī)廢氣的顆粒過濾器，其特征在于，根據(jù)顆粒過濾器(10)中的溫度和顆粒過濾器(10)中的壓力確定一個表征顆粒過濾器(10)的流動阻力的參數(shù)，根據(jù)流動阻力得出顆粒過濾器(10)的吸附濃度。
文檔編號F01N11/00GK1633551SQ03804057
公開日2005年6月29日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年10月17日
發(fā)明者M·施泰邁爾, J·索卡, M·沃爾特, T·蔡因, A·克勞特, H·普洛特 申請人:羅伯特-博希股份公司