專利名稱：用于適應(yīng)性地估算微粒過濾器的當(dāng)前炭煙負(fù)載的方法
用于適應(yīng)性地估算微粒過濾器的當(dāng)前炭煙負(fù)載的方法本發(fā)明總體上涉及廢氣后處理系統(tǒng)的領(lǐng)域，并且具體來說涉及微粒過濾器，該微粒過濾器使得有可能減少由內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、特別是柴油型的發(fā)動(dòng)機(jī)所產(chǎn)生的微粒排放。更確切地說，本發(fā)明根據(jù)其多個(gè)方面中的第一方面涉及一種用于適應(yīng)性地估算微粒過濾器的炭煙當(dāng)前負(fù)載的方法，該微粒過濾器在其兩個(gè)末端處具有壓差并且被定位在一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管線中、優(yōu)選地被安裝在車輛上(例如，機(jī)動(dòng)車輛上)，該估算方法由與以下各項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)來實(shí)施一個(gè)差動(dòng)傳感器，該差動(dòng)傳感器適用于測(cè)量該壓差，以及適用于確定該排氣管線中的廢氣的體積流率的一個(gè)裝置。該估算方法包括從數(shù)據(jù)的一個(gè)第一映射中選擇炭煙的特征重量的步驟，該數(shù)據(jù)是這些廢氣的所確定的體積流率和所測(cè)量的壓差的預(yù)定范圍特有的；

確定體積流率(Q)的第一步驟；測(cè)量壓差(P)的第二步驟。壓差傳感器也可以與適用于測(cè)量該微粒過濾器上游和下游的壓力的兩個(gè)壓力傳感器相對(duì)應(yīng)。用于確定廢氣的體積流率的該裝置可以由一個(gè)流量計(jì)組成，該流量計(jì)被放置在發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣回路中并且向一個(gè)計(jì)算機(jī)供應(yīng)流率信息，該計(jì)算機(jī)能夠根據(jù)該流率信息和該發(fā)動(dòng)機(jī)的操作參數(shù)來確定廢氣的體積流率。在美國(guó)專利申請(qǐng)US2003/0167757A1中描述了這種類型的方法。這種預(yù)先記錄的方法使得有可能使用基于使用第一數(shù)據(jù)塊所得的計(jì)算結(jié)果的一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)排放模型、根據(jù)在一個(gè)微粒過濾器的兩個(gè)末端處測(cè)量的壓差和廢氣的測(cè)量體積流率來估算該微粒過濾器的炭煙當(dāng)前負(fù)載。然而，以此方式獲得的當(dāng)前負(fù)載由于差動(dòng)傳感器和/或流率傳感器的誤差(這些誤差導(dǎo)致微粒過濾器更頻繁地被再生)而呈現(xiàn)不令人滿意的分散、并且最終往往會(huì)增加燃料消耗。在此背景下，本發(fā)明的目的在于提出一種至少旨在降低先前所述的局限性的估算方法。為此，該估算方法(其也符合在以上前序部分中所給出的一般定義)基本上是特征在于其包括以下這個(gè)步驟識(shí)別與發(fā)動(dòng)機(jī)的以及因此微粒過濾器的操作階段相對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式，具體來說該微粒過濾器可能處于正常操作階段、所謂的再生階段或甚至冷啟動(dòng)階段。發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的識(shí)別使得有可能執(zhí)行一種炭煙重量估算方法，該炭煙重量估算方法適用于該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的特征性操作條件。此外，該方法包括隨后的步驟，這些步驟在于從預(yù)記錄的數(shù)據(jù)的一個(gè)第二映射來計(jì)算一個(gè)模型化的壓差(PRO、PR1, ρκ2)，該第二映射使得有可能針對(duì)給定的炭煙重量和給定的排氣流率建立一個(gè)模型化的壓差值(PRO、PRI、PR2),將該排氣體積流率(Q)與一個(gè)預(yù)記錄的排氣體積流率閾值((^為、02)相比較并且與一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相對(duì)應(yīng)，當(dāng)該排氣體積流率(Q)大于該閾值時(shí)，該方法包括O針對(duì)所述測(cè)量的體積流率(Q)來計(jì)算在測(cè)量的壓差(P)與模型化的壓差(PK0、PRI、PR2)之間的第一偏差(ApA-^A2)的一個(gè)步驟；O計(jì)算通過該第一偏差(A。、A- I、A2)與一個(gè)預(yù)記錄增益(Ko、K1^ K2)的乘積而獲得的一個(gè)第二偏差(AK(i、Ak1、Ae2)并且與一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相對(duì)應(yīng)的一個(gè)步驟。憑借這種操作模式，根據(jù)本發(fā)明的估算方法提供了一個(gè)反饋環(huán)節(jié)，該反饋環(huán)節(jié)使得有可能調(diào)整炭煙當(dāng)前負(fù)載的估算值，從而使這些傳感器的分散的影響最小化，以便使微粒過濾器較少地再生并且最終有助于減少發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗。本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將參照附圖
從下文給出的說明中清楚地顯現(xiàn)，這些附圖是指示性的而絕不是限制性的，在附圖中圖I示意性地圖示了安裝在車輛上并且適用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的估算方法的一種裝置，該裝置使得有可能實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法，圖2表示本發(fā)明的一種方法的實(shí)施，其中炭煙重量的一個(gè)第一估算器被耦合到一個(gè)第二估算器上，該第二估算器適合于所謂的再生階段；圖3表示本發(fā)明的方法的實(shí)施，其中一個(gè)第一估算器被耦合到一個(gè)第三估算器上，該第三估算器適合于一個(gè)冷啟動(dòng)階段；圖4示意性地圖示了根據(jù)本發(fā)明的方法的一系列步驟，這些步驟包括三個(gè)估算器，這三個(gè)估算器分別與三種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相對(duì)應(yīng)。如先前所述并在圖I中所圖示的，本發(fā)明根據(jù)其多個(gè)方面中的第一方面涉及一種用于適應(yīng)性地估算I微粒過濾器21的炭煙20的當(dāng)前負(fù)載Me的方法，該微粒過濾器以下在本說明中表示為FAP。該微粒過濾器`在其兩個(gè)末端211、212處具有一個(gè)壓差P并且被定位在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)2的一個(gè)排氣管線22之中。估算方法I是由一個(gè)計(jì)算機(jī)3實(shí)施的，該計(jì)算機(jī)與用于測(cè)量壓差P的裝置和用于確定排氣管線22中廢氣G的體積流率Q的裝置相關(guān)聯(lián)。如圖I中所圖示，計(jì)算機(jī)3與以下各項(xiàng)相關(guān)聯(lián)一個(gè)差動(dòng)傳感器4，該差動(dòng)傳感器適用于測(cè)量壓差P ;以及適用于確定排氣管線22中廢氣G的體積流率Q的一個(gè)裝置5。如圖I中所圖示，發(fā)動(dòng)機(jī)2和計(jì)算機(jī)3被安裝在車輛6上，例如，在汽車上。計(jì)算機(jī)3優(yōu)選地裝備有以下各項(xiàng)一個(gè)中央處理單元(稱為CPU)，例如，多任務(wù)處理，以及用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和/或信息的存儲(chǔ)裝置(未描繪出)。本發(fā)明使得有可能考慮到適用于該車輛的不同的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式，以便在計(jì)算FAP中的炭煙的重量時(shí)，限制由于傳感器的誤差而引起的分散，特別是測(cè)量值分散。實(shí)際上，取決于所應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式，該微粒過濾器包括多個(gè)不同的操作階段。FAP的所述操作階段包括多個(gè)初始條件和特定于發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的一個(gè)炭煙重量估算模型。因此，本發(fā)明的方法通過考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式而使得有可能校正由FAP的操作模式引起的偏倚并且因此以一種更加可靠的方式來估算微粒過濾器中所存在的炭煙重量。給定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式具有該微粒過濾器的相應(yīng)操作階段。本發(fā)明的方法使得有可能從以下各項(xiàng)中識(shí)別出發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式-一種第一標(biāo)稱操作模式(表示為Rtl),其第一組預(yù)定條件使得有可能執(zhí)行FAP中炭煙重量的一個(gè)第一估算器；-與FAP的一個(gè)再生階段相對(duì)應(yīng)的一種第二發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式(表示為R1),其第二組預(yù)定數(shù)據(jù)使得有可能執(zhí)行一個(gè)第二估算器，該第二估算器使得有可能考慮到該第一估算器在標(biāo)稱操作中未檢測(cè)到的殘留炭煙重量；-與FAP的一個(gè)所謂的冷啟動(dòng)階段相對(duì)應(yīng)的一種第三發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式(表示為R2),其第三組數(shù)據(jù)使得有可能執(zhí)行一個(gè)第三估算器，該第三估算器使得有可能在估算FAP中的炭煙重量時(shí)考慮到一個(gè)重量偏差(稱為“冷偏移”)。本發(fā)明的方法包括該第一估算器、第二估算器或第三估算器以及所述這些估算器的所有組合，這些組合使得有可能(例如)在發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式轉(zhuǎn)換期間估算FAP中的炭煙重量。所建立的標(biāo)稱操作模式Rtl總體上是在微粒過濾器21的兩次連續(xù)的再生之間觀察到的。這種操作模式是在發(fā)動(dòng)機(jī)2展示出符合該發(fā)動(dòng)機(jī)的制造商的要求的一個(gè)溫度(例如，基本上等于約90° C的一個(gè)溫度)時(shí)被建立。因此，本發(fā)明的方法需要識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式％、R1, R2并且根據(jù)最適用于所述識(shí)別出的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的估算器的輸出數(shù)據(jù)來控制該方法。根據(jù)本發(fā)明 的方法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例允許該第一估算器、第二估算器以及第三估算器的同時(shí)執(zhí)行。在這個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的識(shí)別使得有可能取決于所識(shí)別出的重量偏差而將適用于控制本發(fā)明的方法的數(shù)據(jù)再注入每個(gè)估算器中。FAP中的炭煙重量的變化遵循由以下關(guān)系式限定的一個(gè)函數(shù)
dn嚴(yán).. κ (Ι) ιΛ-JJ- = (Li + 人■ U - Pr ) ·
，其中
Amcsh.1..表示FAP中的炭煙重量的變化，因此，估算器一般包括一個(gè)積分器，該積分
Jt
器使得有可能從重量變化的計(jì)算值和初始重量來估算重量。Qemi表不廢氣的一個(gè)排放模型,這個(gè)模型代表了低的流率，因此，閾值0 1^被界定為超出該閾值該排放模型就不再考慮。表示該估算器的增益，這個(gè)參數(shù)使得有可能限定該估算器的收斂與平滑之間
的折中。這個(gè)增益可以被限定為一個(gè)常數(shù)或廢氣的體積流率的一個(gè)函數(shù)。(P-Pe)表示在FAP的兩個(gè)末端處、在由傳感器檢測(cè)到的壓差P與取決于氣體的排氣體積流率而從數(shù)據(jù)的第二映射32中估算出的壓差Pk之間的壓差之差。在本發(fā)明的方法中，這三個(gè)估算器包括以下符號(hào)關(guān)于第一估算器Qwil=QoKobs=K0P-PR - P-PRO= Δ οΔ Ε0= Δ 0 * K0
關(guān)于第二估算器Qwtt=QlKobs=K1P-Pe - P-Pei= Δ !ΛΚ1= A1 · K1關(guān)于第三估算器Q 閾值=Q2Kobs=K2P-Pr _ Ρ_ΡΕ2= Δ 2Δ Κ2= Δ 2 · K2圖I還表示了數(shù)據(jù)的第一映射31，該數(shù)據(jù)特定于廢氣的測(cè)量體積流率和測(cè)量壓差的預(yù)定范圍，這些預(yù)定范圍使得有可能與炭煙的特征重量相關(guān)聯(lián)。圖I還表示了數(shù)據(jù)的第二映射32，該第二映射使得有可能根據(jù)氣體的排氣體積流
率來建立壓差Ρκ。圖2表示了本發(fā)明的方法的一種操作模式，其中值得注意的是，第一估算器40是由一個(gè)排放模型ME實(shí)施的，數(shù)據(jù)的第二映射32使得有可能計(jì)算出模型化的壓力PRtl和一個(gè)增益Κο，該增益被應(yīng)用于在FAP`的這些末端上施加的壓差P與模型化的壓力Pki的測(cè)量值之差。排放模型ME使得有可能在測(cè)量的流率低時(shí)將排放流率模型化；然后，將這些排放流率與一個(gè)閾值相比較，這使得有可能定義出廢氣的體積流率的計(jì)算模式。此外，圖2表示了第二個(gè)方框41，該第二方框表示在FAP的一個(gè)再生階段過程中FAP中的炭煙重量的一個(gè)第二估算器。無論所應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式如何，本發(fā)明的適應(yīng)性估算方法都使得有可能從一個(gè)第一映射來預(yù)存儲(chǔ)炭煙的估算重量m的第一組值，這些值特定于廢氣G的所確定的體積流率Q和測(cè)量的壓差P的預(yù)定范圍。這是一個(gè)函數(shù)族匕，這樣估算出的重量可以被寫成m=Fi(Q，P)；其中Fl是依賴于所確定的體積流率并且依賴于在過濾器的兩個(gè)末端處測(cè)量的壓差的一個(gè)函數(shù)。這個(gè)預(yù)存儲(chǔ)可以由一個(gè)計(jì)算機(jī)3和優(yōu)選地至少定位在儀表板上的至少一個(gè)人機(jī)界面進(jìn)行，并且該人機(jī)界面是車輛6的駕駛員和/或車庫機(jī)械工可訪問的。為了用一個(gè)初始炭煙重量值來初始化本發(fā)明的方法，(例如)有可能根據(jù)先前的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式將儲(chǔ)存的炭煙重量指派給最后的發(fā)動(dòng)機(jī)切斷。不管所應(yīng)用的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式如何，這種方法都使得有可能使用裝置5來確定排氣管線22中廢氣G的體積流率Q，使用差動(dòng)傳感器4來測(cè)量排氣管線22中廢氣G的壓差P。本發(fā)明的方法使得有可能從第二預(yù)存儲(chǔ)的映射32來計(jì)算一個(gè)模型化的壓差(pKCI、Pr1 > PR2)，該第二預(yù)存儲(chǔ)的映射使得有可能針對(duì)給定的炭煙重量和給定的排氣流率來建立一個(gè)模型化的壓差值(PRQ、PR1、Pm)。這是一個(gè)函數(shù)族F2，這樣估算出的壓力可以被寫成PR=F2(Q，M)。
其中F2是依賴于所確定的體積流率Q并且依賴于FAP中所存在的炭煙重量M的一個(gè)函數(shù)。此外，本發(fā)明的方法使得有可能將所確定的排氣體積流率Q與一個(gè)預(yù)存儲(chǔ)的排氣體積流率閾值(Qo、Qi、Q2)相比較，該預(yù)存儲(chǔ)的排氣體積流率閾值與一個(gè)閾值相對(duì)應(yīng)并且其值與一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相關(guān)聯(lián)。當(dāng)所確定的流率Q低于該閾值時(shí)，排放模型被用于第一估算器40中，并且在用于估算FAP中的炭煙重量的方法中并不考慮由第二估算器41和第三估算器42測(cè)量的值。在這些估算器的每一個(gè)中，當(dāng)所確定的體積流率Q超出閾值Qwtt時(shí)，該方法使得有可能O 對(duì)于所述所確定的體積流率Q來說由計(jì)算機(jī)3計(jì)算出在測(cè)量的壓差P與估算出的壓差Pki之間的一個(gè)第一偏差A(yù), ie
=A1=P-PRI,O由計(jì)算機(jī)3使用第一增益K1 lc[a2]來校正該第一偏差A(yù)，以便獲得一個(gè)經(jīng)校正的第一偏差 Ak， AEi=Fl(Kj, A，)。關(guān)于該第一估算器，本發(fā)明的方法的一個(gè)步驟在于由計(jì)算機(jī)3通過將使用數(shù)據(jù)的第一映射31估算出的負(fù)載Hkl與經(jīng)校正的第一偏差A(yù)ki相加來獲得過濾器21的炭煙20的當(dāng)前負(fù)載 Me :Me=ITIKQ+AKQ。本發(fā)明使得有可能考慮到第二發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式，該第二發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式對(duì)微粒過濾器強(qiáng)加了多個(gè)新的條件。FAP的這種第二操作模式被稱為“再生”。本發(fā)明的方法考慮到這些條件并且因此考慮到這種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的這一事實(shí)使得有可能更準(zhǔn)確地計(jì)算FAP中的炭煙重量。在持續(xù)了 10分鐘左右`的FAP再生階段過程中，炭煙重量快速減少，并且準(zhǔn)確地遵循重量減少是至關(guān)重要的，以便在達(dá)到最低重量時(shí)停止再生。本發(fā)明的方法使得有可能考慮到以方框41表示的一個(gè)第二估算器。這兩個(gè)估算器優(yōu)選被并行地執(zhí)行。第二估算器41是基于相同的輸入以及數(shù)據(jù)映射32的。另一方面，在FAP的兩個(gè)末端處測(cè)量的壓差的增益(其表示為Kn )是與第一估算器不同的。此外，這種第二方法并不使用第一估算器中所存在的排放模型ME。另外，該第二估算器包括一個(gè)流率閾值Q1，該流率閾值具有與第一估算器41的流率閾值Qtl相比較低的一個(gè)值。該第二估算器更快速地收斂，但它也可能是更加分散的。在FAP的再生階段過程中，本發(fā)明的方法使得有可能執(zhí)行第二估算器41 (該第二估算器適用于其中炭煙重量更快速地減少的所述這些階段)并且使得有可能盡可能接近地調(diào)整對(duì)FAP中所存在的重量的估算。在FAP的一個(gè)再生階段過程中，由該第一估算器估算出的炭煙重量減少了從第二估算器41獲得的偏差A(yù)R1。這個(gè)解決方案使得有可能通過維持估算器I的低分散來加速再生的階段變換。值得注意的是，第二估算器41是由數(shù)據(jù)的第二映射32來實(shí)施的，該第二映射使得有可能計(jì)算模型化的壓力Pki和一個(gè)增益K1，該增益被應(yīng)用于在FAP的兩個(gè)末端上施加的壓差與模型化的壓力PRI的測(cè)量值之差。
本發(fā)明的方法使得有可能識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式并且將在第二估算器41中計(jì)算出的一個(gè)校正值A(chǔ)R1應(yīng)用于對(duì)由第一估算器40估算出的炭煙重量的測(cè)量。第一估算器40包括一個(gè)積分器(稱為主積分器并且表示為IP)，該積分器使得有可能從估算出的重量的變化和炭煙重量的初始值獲得炭煙重量，該初始值可能是先前通過本發(fā)明的方法計(jì)算出的值。類似地，該第二估算器包括表示為IR的一個(gè)積分器。實(shí)際上，第二估算器41包括一個(gè)伺服控制器，該伺服控制器使得有可能將估算出的重量再注入第二估算器41的輸入之中。在初始化本發(fā)明的方法時(shí)，初始化重量已在最后一次切斷發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)被存儲(chǔ)。這三個(gè)初始炭煙重量指派步驟優(yōu)選地同時(shí)進(jìn)行。由于第二估算器41是高反應(yīng)性的，因此，該方法使得有可能將由所述第二估算器估算出的重量的減少作為輸入而應(yīng)用于第一估算器40的主估算器IP。這個(gè)校正使得有可能保持第一估算器40的低水平的分散。圖3表示了另一種操作模式，其中本發(fā)明的方法是由一個(gè)第一估算器40和一個(gè)第三估算器42實(shí)施的。第三估算器42使得有可能考慮到FAP的冷啟動(dòng)階段。冷啟動(dòng)引起了所謂的“冷偏移”現(xiàn)象。該冷偏移現(xiàn)象是被認(rèn)為與FAP中的炭煙粘結(jié)有關(guān)的一種現(xiàn)象，在某些冷啟動(dòng)條件下，對(duì)于相同的炭煙重量來說，這種現(xiàn)象降低了壓差，因此值得注意的是，使得 由第一估算器40產(chǎn)生的炭煙重量的估算值產(chǎn)生了偏倚。因此，當(dāng)這些冷偏移條件得到滿足并且被檢測(cè)到(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水的溫度低于啟動(dòng)時(shí)的某個(gè)閾值)時(shí)，估算出所謂的“偏移”重量(其不能被壓差傳感器獲得)。這個(gè)估算快速地進(jìn)行，以免由FAP的負(fù)載混淆了偏移重量的估算值。在這個(gè)變體實(shí)施例中，本發(fā)明的方法使得有可能將第一估算器40和第三估算器42的估算結(jié)合起來，這些估算器各自包括不同的常數(shù)，值得注意的是不同的特征閾值。第三估算器42的流率閾值Q2優(yōu)選地被選擇為低于第一估算器40的流率閾值Q。。當(dāng)檢測(cè)到這些冷偏移條件時(shí)，針對(duì)一個(gè)預(yù)定持續(xù)時(shí)間來設(shè)置第一估算器40的重量，并且本發(fā)明的方法使得有可能由計(jì)算機(jī)3來存儲(chǔ)由第三估算器42的偏移積分器(表示為10)估算出的重量值?？梢杂捎?jì)算機(jī)3使用一個(gè)標(biāo)志(flag)，以便在一個(gè)觸發(fā)存儲(chǔ)器上檢測(cè)一個(gè)上升沿。將由第三估算器42測(cè)量的重量減少應(yīng)用于第一估算器40的重量測(cè)量。在允許用于學(xué)習(xí)的時(shí)間結(jié)束時(shí)(這可以由偏移標(biāo)志的一個(gè)下降沿檢測(cè)到)，本發(fā)明的方法使得有可能從由第一估算器的積分器IP存儲(chǔ)的值中減去由第三估算器42的偏移積分器10估算出的當(dāng)前重量值，從而確定一個(gè)重量偏差ΛΚ2。圖4表示了在本發(fā)明的方法包括三個(gè)組合在一起的估算器的情況下的一系列步驟。根據(jù)這些變體實(shí)施例，這些估算器可以按一定方式組合以涵蓋發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的多個(gè)不同操作模式。一個(gè)變體實(shí)施例將與一種標(biāo)稱操作模式相對(duì)應(yīng)的、與FAP的一個(gè)再生階段相對(duì)應(yīng)的以及與FAP的一個(gè)冷偏移階段相對(duì)應(yīng)的三個(gè)估算器組合起來。
執(zhí)行這三個(gè)估算器的方法增加了對(duì)應(yīng)地表示為mK()、mE1,mE2的三個(gè)炭煙重量值。FAP中的炭煙當(dāng)前重量表示為Me。這三個(gè)步驟(對(duì)應(yīng)地表示為0a、0b和Oc)使得有可能使這些估算器1、2和3各自中的炭煙重量的輸入值初始化。這些值(例如)是在最后一次切斷發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)所記錄下的值。第一估算器在步驟I中通過估算出的炭煙重量值Me來進(jìn)行伺服控制，然后，將重量mKo認(rèn)為是等于這個(gè)值。三個(gè)步驟2a、2b、2c使得有可能在FAP的兩個(gè)末端處獲得壓差測(cè)量值P并且確定廢氣的排氣體積流率Q。三個(gè)步驟3a、3b、3c使得有可能經(jīng)由一個(gè)映射32計(jì)算模型化的壓差Prq、Pri、Pke，該映射根據(jù)炭煙重量和氣體的排氣流率來預(yù)測(cè)一個(gè)壓差。三個(gè)步驟4a、4b、4c使得有可能將所確定的排氣流率與這些估算器各自對(duì)應(yīng)的閾值％、9192相比較。三個(gè)步驟5a、5b、5c使得有可能根據(jù)流率計(jì)算出在測(cè)量的壓差P與模型化的壓力PK。、PR1'Pk2之間的不同偏差(對(duì)應(yīng)地表示為Λ。、Λ · I、Λ2)。三個(gè)步驟6a、6b、6c使得有可能通過模型化的壓力PRCKPI^Pm乘以這些估算器各
自對(duì)應(yīng)的增益I、Kp K2的乘積來計(jì)算數(shù)據(jù)的重量變化λκμ、δε1> δΕ20步驟7a使得有可能使由第一估算器40中的映射31獲得的重量mKo增加這個(gè)計(jì)算機(jī)偏差·。`步驟7b、7c使得有可能對(duì)應(yīng)地在第二估算器和第三估算器中使它們對(duì)應(yīng)的重量mE1>mE2增加這個(gè)重量偏差ΔΗ、ΔΚ2。此外,將所獲得的對(duì)應(yīng)的新重量mK1、mK2作為輸入進(jìn)行再注入，以用于第二估算器和第三估算器對(duì)應(yīng)的步驟2b、2c。步驟8a、8b、8c使得有可能識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式R，其中標(biāo)稱或正常操作模式為Rtl，與FAP的再生相對(duì)應(yīng)的操作模式表不為R1并且與冷偏移條件相對(duì)應(yīng)的操作模式表不為R2。該方法的最后一個(gè)步驟9使得有可能根據(jù)來自這三個(gè)估算器的數(shù)據(jù)和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的識(shí)別來估算FAP中的炭煙當(dāng)前重量Me。如果R=Rtl，那么將由第一估算器40計(jì)算出的新的值Hkl指派給被再注入該方法的步驟I中的重量Me的估算。如果R=R1，那么將炭煙的估算重量值Me增加由第二估算器41計(jì)算出的炭煙重量變化ΛΚ1。如果R=R2，那么將炭煙的估算重量值Me增加由第一估算器40計(jì)算出的炭煙重量變化Akci并且減少由第二估算器41計(jì)算出的炭煙重量變化ΛΚ2。如圖I中所示，計(jì)算機(jī)3可以與第一裝置33相關(guān)聯(lián)，該第一裝置適用于識(shí)別對(duì)于過濾器21的再生而言特異性的發(fā)動(dòng)機(jī)2操作的一個(gè)第一異常操作模式R1 (其與所述的所建立的操作模式Ro不同)。此外，計(jì)算機(jī)3還可以與第一裝置34相關(guān)聯(lián)，該第一裝置適用于識(shí)別對(duì)于過濾器21的再生而言特異性的發(fā)動(dòng)機(jī)2操作的一個(gè)第一異常操作模式R2(其與所述的所建立的操作模式Ro和異常操作模式R1不同)。
發(fā)動(dòng)機(jī)2的第一異常操作模式R1持續(xù)大約幾分鐘，在這個(gè)過程中微粒過濾器21的炭煙20的當(dāng)前負(fù)載M。突然下降，這往往會(huì)增加使用差動(dòng)傳感器4進(jìn)行的測(cè)量以及使用裝置5產(chǎn)生的確定結(jié)果的分散。在第二估算器中，本發(fā)明的方法有助于使得在第一異常操作模式R1過程中，反饋環(huán)節(jié)更具反應(yīng)性，這樣使得當(dāng)前負(fù)載M。的計(jì)算結(jié)果展示出更小的分散，并且最終更加快速地收斂為單一的值。這使得炭煙重量的估算是更加可靠的。為了在第一估算器和第三估算器被組合時(shí)，通過本發(fā)明的方法來優(yōu)化對(duì)重量的估算，可以針對(duì)Kc^KpQtl以及Q1的值來優(yōu)先地選擇某些條件。第二估算器包括一個(gè)第二閾值Qi，該第二閾值優(yōu)選地小于第一閾值Q1,并且第二增益K1包括大于第一增益Kch的那些值的至少一個(gè)值。這有助于使得當(dāng)前負(fù)載Me的計(jì)算結(jié)果是更加收斂的。然后，有可能有關(guān)這些計(jì)算結(jié)果的所希望的準(zhǔn)確度來優(yōu)化計(jì)算機(jī)3的配置(并且具體來說，在計(jì)算意義上的能力)。這允許更好地控制由計(jì)算機(jī)3消耗的能量。優(yōu)選地，第一閾值Qo和第二閾值Qi具有一個(gè)第一比率，使得Q0/Qi ( 3. 5。這要求適應(yīng)性的估算方法I僅處理在體積流率Q位于預(yù)定數(shù)值范圍內(nèi)時(shí)測(cè)量出的壓差P。這有助于限制由 于傳感器4、5而引起的測(cè)量值的分散并且最終使得對(duì)炭煙重量的估算是甚至更加可靠的。有利地,第二增益K1和第一增益Ko可以具有一個(gè)第二比率,使得A/K。彡10。通過并行操作的三個(gè)估算器而考慮到不同的發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式這一事實(shí)使得有可能在發(fā)動(dòng)機(jī)2的操作的第一異常操作模式R1的過程中，使炭煙重量的估算適應(yīng)于在微粒過濾器21的再生過程中該微粒過濾器中炭煙20的突然消失。這有助于使得當(dāng)前負(fù)載M。的計(jì)算是更加收斂的。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2在操作中(并且具體來說，在其冷卻中、例如當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)2啟動(dòng)時(shí)(在其已啟動(dòng)后十分鐘左右)，展示出特定于所建立的操作模式Ro的、小于上文提及的大約90° C溫度的一個(gè)溫度時(shí)，觀察到特定于冷啟動(dòng)的第三發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式。在這些條件下，過濾器21中的微粒變得是彼此相附接的。這樣的結(jié)果是，在第三異常操作模式R2過程中，炭煙20整體為廢氣G提供了與所建立的操作模式Rtl的阻力相比而言增加的阻力。這往往會(huì)篡改由傳感器4、5產(chǎn)生的測(cè)量值以及最終在第三異常操作模式R2結(jié)束時(shí)的當(dāng)前負(fù)載Me的計(jì)算值。第三估算器有助于在發(fā)動(dòng)機(jī)2的操作的第三異常操作模式R2結(jié)束時(shí)，通過校正所述偽像(因過濾器21中微粒的附接現(xiàn)象而引起的)對(duì)當(dāng)前負(fù)載Me的計(jì)算值的影響來減輕這
一缺點(diǎn)。在這種第三發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式中，兩個(gè)變體使得有可能將第一估算器和第三估算器的估算組合起來。在一種第一模式中，由第一估算器計(jì)算出的炭煙重量值在第三估算器的估算過程中是固定的。在一種第二模式中，由第一估算器計(jì)算出的炭煙重量值在第三估算器的估算過程中是變化的。在該第一模式中，異常負(fù)載Me在第三操作模式R2過程中是固定的并且是等于該方法的第一步驟中炭煙20的當(dāng)前負(fù)載值。然后，有可能關(guān)于當(dāng)前負(fù)載M。的這些計(jì)算值的所希望的準(zhǔn)確度來優(yōu)化計(jì)算機(jī)3的配置(并且具體來說，其在計(jì)算意義上的能力)。這使得有可能更好地控制由計(jì)算機(jī)3消耗的能量。在該第二模式中，由第一估算器計(jì)算出的當(dāng)前負(fù)載在第三操作模式R2過程中發(fā)生變化并且是等于由計(jì)算機(jī)3計(jì)算出的估算負(fù)載。這種安排有助于在第三操作模式R2結(jié)束時(shí)增加當(dāng)前負(fù)載M。的計(jì)算值的準(zhǔn)確度。為了在第一估算器和第三估算器被組合時(shí)通過本發(fā)明的方法來優(yōu)化對(duì)重量的估算，可以針對(duì)1(。、1(2、Qtl以及Q2的值來優(yōu)選地選擇某些條件。優(yōu)選地，在這種第三發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式中，第三增益K3包括大于第一增益K1的那些值的至少一個(gè)值。這有助于使得當(dāng)前負(fù)載M。的計(jì)算結(jié)果是更加收斂的。然后，有可能關(guān)于這些計(jì)算結(jié)果的所希望的準(zhǔn)確度來優(yōu)化計(jì)算機(jī)3的配置(并且具體來說，其在計(jì)算意義上的能力)。這允許更好地控制由計(jì)算機(jī)3消耗的能量。有利地，第一閾值Qo和第三閾值Q2可以具有一個(gè)第三比率，使得Qq/Q2 ( 3. 5。這要求適應(yīng)性估算方法I僅處理在體積流率Q位于一個(gè)預(yù)定范圍內(nèi)時(shí)測(cè)量出的壓差P。這有助于限制由于傳感器4、5而引起的測(cè)量值的分散并且最終使得對(duì)FAP中炭煙重量的估算是更加可靠的。 此外，第三增益K2和第一增益K1優(yōu)選地具有一個(gè)第四比率，使得K2A1UO。這有助于使得當(dāng)前負(fù)載Mc的計(jì)算結(jié)果是更加收斂的，而不管由傳感器4、5獲得的、因在發(fā)動(dòng)機(jī)2的操作的第三異常操作模式R2的過程中保持彼此附接的微粒而引起的測(cè)量值的分散如何。優(yōu)選地，第二閾值Q1`和第三閾值Q2被合并為=Q1=Q2,并且第三增益K2是位于第一增益Ktl與第二增益K1之間，使得A/KyKi。這種安排往往會(huì)優(yōu)化當(dāng)前負(fù)載M。的計(jì)算結(jié)果的收斂速度，這最終有助于使得特定于發(fā)動(dòng)機(jī)2的操作的第二異常操作模式R2的計(jì)算結(jié)果是可靠的。
權(quán)利要求
1.一種用于適應(yīng)性地估算(I) 一個(gè)微粒過濾器(21)的炭煙(20)的當(dāng)前負(fù)載(Me)的方法，該微粒過濾器在其兩個(gè)末端(211)、(212)處具有一個(gè)壓差(P)并且被定位在一個(gè)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(2)的排氣管線(22)中，該估算方法(I)是通過與以下各項(xiàng)相關(guān)聯(lián)的一個(gè)計(jì)算機(jī)(3)執(zhí)行的 一個(gè)差動(dòng)傳感器(4)，該差動(dòng)傳感器適用于測(cè)量該壓差(P)，以及； 適用于確定該排氣管線(22)中的廢氣(G)的體積流率(Q)的一個(gè)裝置(5)， 該估算方法(I)包括 與一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相對(duì)應(yīng)而從初始?xì)埩籼繜煹牡谝挥成?31)中選擇一個(gè)重量的步驟； 確定該體積流率(Q)的一個(gè)第一步驟， 測(cè)量該壓差(P)的一個(gè)第二步驟， 其特征在于，該估算方法(I)包括多個(gè)隨后的步驟，這些步驟在于 從一個(gè)第二預(yù)記錄的映射(32)中選擇一個(gè)模型化的第一壓差(pKCI、pE1 > pK2)，該第二預(yù)記錄的映射使得有可能針對(duì)給定的炭煙重量和給定的排氣流率建立一個(gè)模型化的壓差值(Pro、Pri、Pr2); 將所確定的排氣體積流率(Q)與一個(gè)預(yù)記錄的排氣體積流率閾值(Qo、Qi、Q2)相比較并且與一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相對(duì)應(yīng)，當(dāng)所確定的排氣體積流率(Q)大于該閾值時(shí)，該方法還包括 0針對(duì)所述確定的體積流率(Q)來計(jì)算在該測(cè)量的壓差(P)與該模型化的壓差(pK0、PK1、PK2)之間的一個(gè)第一偏差(A。、A1, A2)的步驟； 0計(jì)算通過該第一偏差(Ac^ A:、A2)與一個(gè)預(yù)記錄的增益(KckKpK2)的乘積所獲得的一個(gè)第二偏差(ARO、ARUAR2)并且與一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式相對(duì)應(yīng)的步驟。
2.如權(quán)利要求I所述的用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(Me)的方法，其特征在于，第一 發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式(R~)與該發(fā)動(dòng)機(jī)的一種正常操作模式相對(duì)應(yīng)，其中該預(yù)記錄的增益是一個(gè)第一增益Ktl并且其中該排氣流率的一個(gè)排放模型(ME)使得有可能限定一個(gè)第一排氣體積流率閾值(Q。)，所述方法使得有可能從特征重量(Hkl)與該第二偏差(A Ko)之和來計(jì)算該過濾器(21)的炭煙(20)的當(dāng)前負(fù)載(Me)。
3.如權(quán)利要求I所述的用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(Me)的方法，其特征在于，第二發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式與該微粒過濾器的一個(gè)再生階段相對(duì)應(yīng)，該方法包括限定一個(gè)第二增益(Ki)和一個(gè)第二排氣體積流率閾值(CM)，所選擇的炭煙重量增加了該第二偏差(Aki)并且被再注入該方法的炭煙重量選擇步驟之中。
4.用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(Me)的方法，該方法包括一種如權(quán)利要求2所述的第一方法，稱為第一估算器(40);和一種如權(quán)利要求3所述的第二方法，稱為第二估算器(41)，其特征在于，一個(gè)識(shí)別該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式(R-i、R2)的步驟使得有可能根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式來按以下方式控制所述選擇該第一估算器(40)的步驟 0用該第一估算器計(jì)算出的炭煙當(dāng)前重量的值； 0或用以下兩項(xiàng)的和 由該第一估算器計(jì)算出的炭煙當(dāng)前負(fù)載(M。)，以及； 由該第二估算器計(jì)算出的第二偏差(AK1)。
5.如權(quán)利要求I所述的用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(M。)的方法，其特征在于，第三發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式與一個(gè)冷偏移階段相對(duì)應(yīng)，其中該預(yù)記錄的增益是一個(gè)第三增益K2并且其中該排氣流率的一個(gè)排放模型使得有可能限定一個(gè)第三排氣體積流率閾值(Q2),所選擇的炭煙重量增加了該第二偏差(Ak2)并且被再注入該方法的炭煙重量選擇步驟之中。
6.一種用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(Mc)的方法，該方法包括如權(quán)利要求2所述的第一估算器和一種如權(quán)利要求5所述的第三方法，稱為第三估算器，其特征在于，一個(gè)識(shí)別該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式(R-i、R3)的步驟使得有可能根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式來按以下方式控制該第一方法的選擇步驟 O用該第一估算器計(jì)算出的炭煙當(dāng)前重量的值； O或用源自以下各項(xiàng)的值 由該第一估算器計(jì)算出的炭煙當(dāng)前負(fù)載(Mc)和第二偏差(Akci)之和，以及； 從所述先如獲得的和中減去由該第二估算器計(jì)算出的第二偏差(Δ R2)。
7.一種用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(Mc)的方法，該方法包括如權(quán)利要求2、3和5所述的第一估算器、第二估算器和第三估算器，其特征在于，一個(gè)識(shí)別該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式(R-i、R2、R3)的步驟使得有可能根據(jù)該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式來按以下方式控制該第一方法的選擇步驟 ο用該第一估算器計(jì)算出的炭煙當(dāng)前重量的值； ο或用源自一個(gè)第一函數(shù)的值，該第一函數(shù)在于計(jì)算以下各項(xiàng)的和 由該第一估算器計(jì)算出的炭煙當(dāng)前負(fù)載(M。)； 由該第二估算器計(jì)算出的第二偏差(ΛΚ1)， ο或用源自一個(gè)第二函數(shù)的值，該第二函數(shù)在于 計(jì)算炭煙當(dāng)前負(fù)載(Mc)與由該第一估算器計(jì)算出的第二偏差(Akci)之和，以及； 從所述先如獲得的和之中減去由該第二估算器計(jì)算出的第二偏差(Δ R2)。
8.如權(quán)利要求4、6或7之一所述的用于適應(yīng)性地估算(I)當(dāng)前負(fù)載(M。)的方法，其特征在于，這些估算器被同時(shí)執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求4至8中任一項(xiàng)所述的估算方法(1)，其特征在于，該第二閾值(Q1)是小于該第一閾值(Qtl)的，并且其特征在于，該第二增益(K-i)包括大于該第一增益(Ktl)的那些值的至少一個(gè)值。
10.如權(quán)利要求4至9中任一項(xiàng)所述的估算方法(1)，其特征在于，該第一閾值(Qo)和該第二閾值(Ql)具有的相對(duì)于彼此的一個(gè)第一比率是小于或等于3. 5 Q0/Q1 ( 3. 5，并且其特征在于，該第二增益(Ki)和該第一增益(Ko)具有的相對(duì)于彼此的一個(gè)第二比率是小于或等于10 Ki/K0 ( 10。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于估算一個(gè)過濾器的當(dāng)前負(fù)載(MC)的方法(1)，該方法尤其在于識(shí)別與微粒過濾器的一個(gè)操作階段相對(duì)應(yīng)的一種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式，特別是在該微粒過濾器可能處于一個(gè)標(biāo)稱操作階段、一個(gè)再生階段或者一個(gè)冷啟動(dòng)階段時(shí)。通過識(shí)別這種發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式，有可能實(shí)施用于估算適合于該發(fā)動(dòng)機(jī)操作模式的特征操作條件的炭煙質(zhì)量的一種方法。
文檔編號(hào)F01N11/00GK103221654SQ201180055425
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月22日
發(fā)明者T·蒂爾潘, S·貝拉爾, D·迪-龐塔 申請(qǐng)人:雷諾股份公司