關(guān)于監(jiān)控燃燒發(fā)動機廢氣中的顆粒排放的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于確定屬于燃燒發(fā)動機的顆粒排放的方法，使得包括至少一個顆粒過濾器的后處理系統(tǒng)被提供以對從所述燃燒發(fā)動機中的燃燒產(chǎn)生的廢氣流進(jìn)行后處理。該方法包括：-使用位于所述顆粒過濾器上游的PM傳感器來在所述顆粒過濾器上游的位置處確定從所述發(fā)動機產(chǎn)生的所述廢氣流的第一顆粒含量，以及-使用所確定的所述第一顆粒含量作為用于確定在所述顆粒過濾器下游的所述廢氣流的顆粒含量是否滿足第一條件的基礎(chǔ)。本發(fā)明還涉及一種系統(tǒng)和車輛。
【專利說明】關(guān)于監(jiān)控燃燒發(fā)動機廢氣中的顆粒排放的方法和系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及廢氣凈化，且特別是涉及根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的用于確定廢氣流中的顆粒含量的方法。本發(fā)明還涉及一種實施根據(jù)本發(fā)明的方法的系統(tǒng)和車輛，并且涉及計算機程序和計算機程序產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0002]對于污染和空氣質(zhì)量(特別是在主城區(qū)中)的增長的官方關(guān)注導(dǎo)致在很多管轄區(qū)中排放標(biāo)準(zhǔn)和要求的采用。
[0003]這樣的排放標(biāo)準(zhǔn)常常設(shè)置要求，該要求定義了對來自配備有燃燒發(fā)動機的車輛的廢氣排放的可接受的限度。這些標(biāo)準(zhǔn)常常規(guī)定例如氧化氮(NOx)、碳?xì)浠衔?HC)和一氧化氮(CO)的排放的水平。這些排放要求也通常針對至少某些種類的車輛覆蓋廢氣排放中的顆粒的存在。
[0004]這些規(guī)定常常被整理，使得日益嚴(yán)厲的排放水平要求以一年或幾年的間隔被引入。滿足這些要求的努力因此導(dǎo)致用于在燃燒發(fā)動機中的燃燒期間形成的廢氣氣體的后處理(凈化)的系統(tǒng)的發(fā)展。
[0005]這些后處理系統(tǒng)常常包括某種形式的催化劑凈化過程，由此，一種或多種催化劑被用于凈化廢氣氣體。這樣的后處理系統(tǒng)常常還包括作為對該一種或多種催化劑的替代方案或與一種或多種催化劑結(jié)合的其它部件，例如在具有柴油發(fā)動機的車輛上的后處理系統(tǒng)常常包括顆粒過濾器。
[0006]在燃燒發(fā)動機的燃燒室(例如汽缸)中的燃料的燃燒期間形成煤煙顆粒。如上述的，這些煤煙顆粒同樣受到排放要求和標(biāo)準(zhǔn)，其可能需要使用顆粒過濾器來攔截煤煙顆粒。在這樣的情況下，廢氣流例如被引導(dǎo)穿過過濾器結(jié)構(gòu)，由此，從經(jīng)過的廢氣流捕獲煤煙顆粒，以便貯存在顆粒過濾器中。
[0007]存在用于降低來自燃燒發(fā)動機的排放的各種方法。除了涉及排放水平的要求之夕卜，還變得日益普遍的是，存在對車輛具有內(nèi)部診斷系統(tǒng)——所謂的OBD(車載診斷)系統(tǒng)一的法定要求以確保不僅例如在參觀車間的時間而且在每天的操作中車輛實際上都滿足涉及排放的已確立的要求。在顆粒排放的情況下，這可例如借助于位于廢氣系統(tǒng)的排氣管中的顆粒傳感器以在廢氣流被釋放到車輛的周圍環(huán)境中之前測量廢氣流的顆粒含量來實現(xiàn)，該顆粒傳感器在下面闡述的描述和權(quán)利要求中被稱為PM(顆粒物質(zhì)、顆粒物)傳感器。
[0008]具有顆粒過濾器的后處理系統(tǒng)可以是非常有效的，且在系統(tǒng)是充分起作用的時，在廢氣流穿過車輛的后處理系統(tǒng)之后的得到的顆粒含量常常很低。這也意味著傳感器傳送的信號將指示低顆粒排放或沒有顆粒排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的是提出一種用于診斷屬于車輛的燃燒發(fā)動機的方法。該目的使用根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法來實現(xiàn)。
[0010]本發(fā)明提出了一種用于診斷燃燒發(fā)動機的方法，由此，包括至少一個顆粒過濾器的后處理系統(tǒng)被提供以對從在所述發(fā)動機中的燃燒產(chǎn)生的廢氣流進(jìn)行后處理。該方法包括:
[0011]-使用位于所述顆粒過濾器上游的PM傳感器來在所述顆粒過濾器上游的位置處確定在從所述發(fā)動機產(chǎn)生的所述廢氣流中的第一顆粒含量，以及
[0012]-使用所確定的所述第一顆粒含量來確定在所述顆粒過濾器下游的所述廢氣流的顆粒含量是否滿足第一條件。
[0013]通過在所述顆粒過濾器上游的位置處確定顆粒含量并接著使用這個顆粒含量作為用于確定在過濾器下游的顆粒含量是否滿足第一條件(例如小于第二顆粒含量)的基礎(chǔ)，例如可以確定在所述過濾器之后釋放到發(fā)動機的周圍環(huán)境(例如車輛的周圍環(huán)境)中的廢氣流中的顆粒含量是否在規(guī)定要求內(nèi)。這些要求可例如采取最大可允許顆粒含量的形式,最大可允許顆粒含量被定義為例如每單位發(fā)動機功率輸出的顆粒質(zhì)量,例如每kW的產(chǎn)生的或可傳送的功率輸出的一定顆粒質(zhì)量，且所述條件也可采取必須滿足要求的所釋放的顆粒含量的形式。所述第二顆粒含量可例如被設(shè)置在正好滿足該要求或以期望的余度滿足它們的水平。如下面解釋的，條件(例如第二顆粒含量)也可被設(shè)置在比該要求高的水平處。
[0014]如下，本發(fā)明提供另外的優(yōu)點:可減少確保在上面描述的種類的傳感器解決方案中的傳感器的可靠性方面的問題，以及可實現(xiàn)用于確定來自燃燒發(fā)動機中的燃燒的顆粒排放的改進(jìn)的方法。
[0015]在一個實施例中，發(fā)動機可本身滿足當(dāng)前要求，因為如果所確定的所述第一顆粒含量滿足所述第一條件，則在所述顆粒過濾器下游的所述廢氣流中的顆粒含量可布置成滿足所述第一條件。在另一實施例中，如果所確定的所述第一顆粒含量例如通過不大于所述最大可允許顆粒排放乘以某個適當(dāng)?shù)囊蜃佣吓c所述最大可允許顆粒排放的特定比率，則在所述顆粒過濾器下游的所述廢氣流的顆粒過濾器可使得滿足所述第一條件。
[0016]在一個實施例中，所述第一條件取決于在顆粒過濾器兩端的差壓，例如因為以顆粒含量的形式的條件可取決于該差壓，從而所述第一顆粒含量可達(dá)到的最大水平可布置成與增加的差壓同步地降低。
[0017]本發(fā)明還提供下列優(yōu)點:由于在顆粒過濾器上游的廢氣流的較高顆粒含量，PM傳感器將更頻繁地或者或多或少有規(guī)律地傳送指示在廢氣流中存在煤煙的信號。信號因此也將明顯更可靠，且因此也更容易診斷。與如上述的在顆粒過濾器下游的傳感器位置不同，突然遺漏的信號例如可被立即分析并例如用作傳感器正發(fā)生故障的指示。將PM傳感器定位在上游提供另外的優(yōu)點:它能以較大的確定性被定位，以便使充分混合和均質(zhì)的廢氣流經(jīng)過它而沒有明顯的分布問題，也潛在地提供更正確的測量值的保證。
[0018]因此，本發(fā)明使監(jiān)控關(guān)于在顆粒過濾器之后的顆粒排放的要求被滿足而不必進(jìn)行在顆粒過濾器之后的顆粒含量的實際測量變得可能，即使在其在過濾器上游的廢氣流中的顆粒含量不滿足當(dāng)前要求的發(fā)動機的情況下也是如此。
[0019]本發(fā)明的另外的特征及其優(yōu)點由下面闡述的實施例例子的詳細(xì)描述和附圖指示?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0020]圖1a示意性描繪其上可實施本發(fā)明的車輛。
[0021]圖1b描繪在圖1中描繪的車輛的控制系統(tǒng)中的控制單元。
[0022]圖2更詳細(xì)地描繪在圖1中描繪的車輛的后處理系統(tǒng)。
[0023]圖3描繪根據(jù)本發(fā)明的方法的例子。
[0024]詳細(xì)描述
[0025]在下面闡述的描述和權(quán)利要求中的措辭“顆粒含量”包括以單位重量的形式的含量和含量/濃度，即，顆粒的單位數(shù)量。而且，單位可以是任何適當(dāng)?shù)膯挝?，且含量可以被表示為例如每單位體積、每單位時間、每執(zhí)行的功或車輛所行進(jìn)的每距離的顆粒的重量或數(shù)量。
[0026]圖1a描繪根據(jù)本發(fā)明的實施例的車輛100的動力傳動系。在圖1中示意性描繪的車輛只有一個設(shè)置有牽引輪113、114的軸，但本發(fā)明也可應(yīng)用在其中多于一個軸設(shè)置有牽引輪的車輛上。動力傳動系包括燃燒發(fā)動機101，燃燒發(fā)動機101以常規(guī)方式經(jīng)由發(fā)動機的輸出軸(通常經(jīng)由飛輪102)通過離合器106連接到變速箱103。由車輛的控制系統(tǒng)經(jīng)由控制單元115控制發(fā)動機。也可由車輛的控制系統(tǒng)借助于一個或多個適當(dāng)?shù)目刂茊卧?未描繪)控制可例如采取自動控制離合器的形式的離合器106和變速箱103。車輛的動力傳動系當(dāng)然可具有某種其它類型，例如具有常規(guī)自動變速箱的類型等。
[0027]來自變速箱103的輸出軸107然后經(jīng)由最終齒輪108 (例如常規(guī)差速齒輪)和連接到所述最終齒輪108的驅(qū)動軸104、105來驅(qū)動牽引輪113、114。
[0028]車輛100還包括用于處理(凈化)從發(fā)動機的燃燒室(例如汽缸)中的燃燒產(chǎn)生的廢氣排放的后處理系統(tǒng)(廢氣凈化系統(tǒng))200。
[0029]在圖2中更詳細(xì)地描繪后處理系統(tǒng)，圖2示出車輛的發(fā)動機101，由燃燒產(chǎn)生的廢氣氣體(廢氣流)從發(fā)動機101被引導(dǎo)穿過渦輪單元220。在渦輪發(fā)動機中，從燃燒產(chǎn)生的廢氣流常常驅(qū)動渦輪單元，渦輪單元本身壓縮用于汽缸中的燃燒的進(jìn)入的空氣。可替代地，渦輪單元可例如具有復(fù)合類型。各種類型的渦流單元的功能是公知的，且因此不在這里更詳細(xì)地描述。廢氣流接著經(jīng)由管204(由箭頭指示)被引導(dǎo)通過氧化催化劑(柴油氧化催化劑，D0C) 205到達(dá)顆粒過濾器(柴油顆粒過濾器，DPF) 202。
[0030]氧化催化劑D0C205具有各種功能，且通常主要用于將廢氣流中的剩余碳?xì)浠衔锖鸵谎趸镅趸啥趸己退?。碳?xì)浠衔锏难趸?即，燃料的氧化)也導(dǎo)致可被利用來在顆粒過濾器清空(其所謂的再生)時升高顆粒過濾器的溫度的熱的形成。氧化催化劑也可用于將一氧化氮(NO)氧化成可在所謂的被動再生中被利用的二氧化氮(NO2)。
[0031]所提到的類型的后處理系統(tǒng)也可包括其它部件，例如位于顆粒過濾器202下游的(在本例中是單個的)SCR(選擇性催化還原)催化劑201。SCR催化劑使用氨(NH3)或從中可產(chǎn)生/形成氨的化合物作為添加劑以減少氧化氮NOx的量。
[0032]而且，后處理系統(tǒng)200也可包括比如在上面例示的更多的部件，或相反更少的部件。除了或代替所述D0C205和/或SCR201，它還可例如包括ASC(氨逃逸催化劑)(未描繪)。在所描繪的實施例中，D0C205、DPF202以及還有SCR催化劑201被集成在組合廢氣凈化單元203中，但應(yīng)注意，D0C205和DPF202不需要被集成在單個廢氣凈化單元中，因為它們可以用被認(rèn)為適當(dāng)?shù)哪撤N其它方式布置。[0033]根據(jù)本發(fā)明，后處理系統(tǒng)200包括位于DPF202上游的PM傳感器222。這個PM傳感器和與后處理系統(tǒng)相關(guān)的其它傳感器(例如壓力傳感器209) —樣可將信號傳送到控制單元208或控制或監(jiān)控后處理系統(tǒng)的功能的某個其它適當(dāng)?shù)目刂茊卧＠?，顆粒過濾器的再生的適當(dāng)時間的確定可由控制單元208至少部分地基于來自測量過濾器兩端的差壓的壓力傳感器209的信號來完成。過濾器變得越滿，它兩端的壓差就將越大。壓力傳感器可例如也用于DPF202的診斷，但如下所述的也用于在確定在顆粒過濾器之后的顆粒含量是否滿足根據(jù)本發(fā)明的條件時。
[0034]現(xiàn)代車輛中的控制系統(tǒng)通常包括通信總線系統(tǒng)，通信總線系統(tǒng)由用于將若干個電子控制單元(ECU)，例如控制單元或控制器115、208和位于車輛上的各種部件連接在一起的一個或多個通信總線組成。這樣的控制系統(tǒng)可包括大量控制單元，且特定功能的職責(zé)可由它們中的兩個或多個共有。
[0035]為了簡單起見，只有控制單元115、208出現(xiàn)在圖1a中。
[0036]在所描繪的實施例中，在控制單元208中實施本發(fā)明，控制單元208如上述在所描述的實施例中負(fù)責(zé)后處理系統(tǒng)中的其它功能，例如顆粒過濾器202的再生(清空)，雖然本發(fā)明可同樣很好地在專用于它的控制單元中或全部或部分地在車輛已經(jīng)設(shè)置有的一個或多個其它控制單元(例如發(fā)動機控制單元115)中實施。
[0037]根據(jù)本發(fā)明的控制單元208(或其中實施了本發(fā)明的控制單元)的功能將不僅取決于來自PM傳感器222的信號，而且可能取決于例如從例如控制發(fā)動機功能的控制單元，SP，在本例中的控制單元115接收的信息。
[0038]所描繪的類型的控制單元通常適合于從車輛的各種零件接收傳感器信號?？刂茊卧?08可例如接收如上所述的且也來自發(fā)動機控制單元115和其它控制單元的傳感器信號。這樣的控制單元也通常適合于將控制信號傳送到車輛的各種部分和部件，例如控制單元208可例如將信號傳送到發(fā)動機控制單元115。
[0039]控制常常由一般以計算機程序的形式的編程指令管理，所述指令在計算機或控制單元中被執(zhí)行時使計算機/控制單元實施期望形式的控制行動，例如根據(jù)本發(fā)明的方法步驟。
[0040]計算機程序通常形成包括數(shù)字存儲介質(zhì)121 (見圖1b)的計算機程序產(chǎn)品的部分，計算機程序109存儲在數(shù)字存儲介質(zhì)121上。所述數(shù)字存儲介質(zhì)121可例如采取來自ROM(只讀存儲器)、PR0M(可編程只讀存儲器)、EPR0M(可擦除PR0M)、閃存、EEPR0M(電可擦除PR0M)、硬盤單元等當(dāng)中的任一個的形式，并位于控制單元中或與控制單元通信，在這種情況下計算機程序由控制單元執(zhí)行。因此可通過改變計算機程序的指令來修改在特定情況中的車輛的行為。
[0041]在圖1b中示意性描繪的控制單元(控制單元208)的例子可本身包括計算單元120，計算單元120可例如采取任何適當(dāng)類型的處理器或微型計算機的形式，例如用于數(shù)字信號處理的電路(數(shù)字信號處理器，DSP)或具有預(yù)定的特定功能的電路(專用集成電路，ASIC)。計算單元120連接到給它提供例如所存儲的程序代碼109和/或計算單元需要來使它能夠執(zhí)行計算的所存儲的數(shù)據(jù)的存儲器單元121。計算單元還布置成將計算的部分或最終結(jié)果存儲在存儲器單元121中。
[0042]控制單元還設(shè)置有用于接收并發(fā)送輸入和輸出信號的相應(yīng)的設(shè)備122、123、124、125。這些信號可包括波形、脈沖或輸入信號接收設(shè)備122、125可檢測為用于由計算單元120處理的信息的其它屬性。輸出信號發(fā)送設(shè)備123、124布置成將來自計算單元120的計算結(jié)果轉(zhuǎn)換成用于傳遞到車輛的控制系統(tǒng)的其它部分和/或信號旨在用于的部件的輸出信號。到用于接收和發(fā)送輸入和輸出信號的相應(yīng)設(shè)備的每個連接可采取在電纜、數(shù)據(jù)總線例如CAN(控制器區(qū)域網(wǎng))總線、MOST(媒體導(dǎo)向的系統(tǒng)傳輸)總線或某個其它總線配置或無線連接當(dāng)中的一個或多個的形式。
[0043]如上所述，在發(fā)動機101的燃燒室中的燃燒導(dǎo)致顆粒的形成，顆粒不應(yīng)且在很多情況下不被允許釋放到車輛的周圍環(huán)境中。在例如柴油發(fā)動機中的燃燒期間形成的顆粒主要由碳?xì)浠衔铩⑻?煤煙)和無機物質(zhì)(例如硫和灰)組成。例如當(dāng)發(fā)動機的燃燒室中的燃燒期間的燃料/空氣比變得太大時，即，當(dāng)存在相對于空氣的比例具有太高的燃料比例的所謂的“富”燃料混合物時，可形成煤煙顆粒。
[0044]雖然特定燃燒的燃料/空氣比，S卩，在特定的活塞沖程期間注入的空氣和燃料的量可以使得對非冒煙燃燒的要求被滿足，燃料/空氣比可仍然局部地出現(xiàn)在燃燒室中的燃料比例較高且混合物因此較充裕的部分中，可能在燃燒期間產(chǎn)生煤煙。
[0045]煤煙可例如也通過到達(dá)燃燒室的來自發(fā)動機的潤滑油的油濺潑(例如經(jīng)由活塞的運動)來形成。來自發(fā)動機的磨損和/或制造的金屬碎片可例如引起顆粒形成。車輛的燃料可以或多或少地是“干凈的”，且因此本身在燃燒期間引起各種顆粒形成。
[0046]因此通過將廢氣流引導(dǎo)穿過過濾器結(jié)構(gòu)由顆粒過濾器202收集這些煤煙顆粒，在過濾器結(jié)構(gòu)中從經(jīng)過的廢氣流捕獲它們，以便貯存在過濾器中。顆粒過濾器可通常分離存在于廢氣流中的非常大比例的顆粒。
[0047]法定要求已經(jīng)在某些管轄區(qū)中被采用，并在其它管轄區(qū)中被預(yù)期，以使車輛具有其自己的系統(tǒng)——所謂的OBD (車載診斷)系統(tǒng)，使能夠確保不僅在例如車間參觀檢查的場合而且在商業(yè)操作中車輛的顆粒排放保持在規(guī)定水平之下。
[0048]這可通過使顆粒傳感器(PM傳感器)與后處理系統(tǒng)的排氣管相關(guān)聯(lián)，即，實質(zhì)上在廢氣流被釋放到車輛的周圍環(huán)境中的位置處，來以相對簡單的方式實現(xiàn)。這個位置由圖2中的附圖標(biāo)記221指示。通過例如借助于對應(yīng)于控制單元208的控制單元來監(jiān)控來自傳感器221的信號，可以確保離開車輛的廢氣流的顆粒含量也將在規(guī)定水平之下。
[0049]然而，這個傳感器位置具有缺點。借助于顆粒過濾器從廢氣流捕獲顆粒通常是如此有效，以致當(dāng)過濾器是完全起作用的時實際上離開車輛的顆粒的數(shù)量通常非常小。
[0050]這意味著只要顆粒過濾器如預(yù)期地工作，就很難知道傳感器是否實際上在工作，因為它所傳送的信號將指示極低的顆粒含量或無顆粒含量。實驗表明，在穿過顆粒過濾器之后的廢氣流的顆粒含量可能如此低，以致在很多傳感器的情況下，在指示任何顆粒存在的信號被傳送之前可能花費很長時間(例如大約5-15分鐘)。
[0051]這不僅在車輛的正常運行期間而且在刺激的情況下，S卩，在通過將發(fā)動機控制成使得應(yīng)輸送高顆粒含量而故意測試發(fā)動機的情況下適用。
[0052]因此，可能很難知道PM傳感器221是否實際上是健全的并如預(yù)期那樣工作，因為來自它的指示低或無顆粒含量的信號將最好是由于后處理系統(tǒng)是完全起作用的，但也可能是由于傳感器發(fā)生故障。
[0053]在圖2中指示的位置221具有另外的缺點:在當(dāng)過濾器發(fā)生故障時的時間，例如因為機械故障突然出現(xiàn)，引起顆粒排放的顯著增加，所以很難預(yù)測廢氣流路徑將如何在這樣的情況下改變，因為根據(jù)流路徑，將不存在傳感器被定位成使得升高的顆粒含量將實際上被檢測到的必然性。
[0054]可通過在顆粒過濾器之后，但仍然在PM傳感器的上游具有再混合器(remixer)以使廢氣流均勻并從而增加升高的顆粒含量也將由傳感器檢測到的概率，來減輕這個缺點。然而，這樣的再混合器由于它們的真實性質(zhì)引起壓力下降，導(dǎo)致除了再混合器的實際成本之外燃料消耗的不希望有的增加?？商娲兀陬w粒過濾器和PM傳感器之間的流路徑可通過包含較長的管的解決方案來延長，但同樣具有增加的成本。
[0055]然而，對上述問題的這些解決方案同樣遭受傳感器功能的不確定性的缺點。雖然這個不確定性可通過使用多于一個傳感器來減輕，這仍然不僅包含增加的成本而且包含問題，因為傳感器將很少傳送信號，使得正確的功能難以驗證，且也難以確保車輛的排放不超過規(guī)定的水平。
[0056]如上所述，PM傳感器根據(jù)本發(fā)明被定位在顆粒過濾器的上游而不是下游，如圖2中的傳感器222所示的。這樣的問題可通過根據(jù)本發(fā)明的使用位于傳感器上游的傳感器以確定車輛的排放是否在規(guī)定水平之下的方法來減小或完全消除。
[0057]在圖3中示出根據(jù)本發(fā)明的用于確定顆粒排放的方法300。在所描繪的實施例中，該方法在控制單元208中實施并在步驟301通過確定車輛的發(fā)動機101是否被啟動而開始。如果它被啟動，則該方法繼續(xù)前進(jìn)到步驟302，否則，它停留在步驟301或結(jié)束。
[0058]步驟302確定信號是否從PM傳感器202被接收。該方法在步驟202停留，直到傳感器信號被接收但不超過當(dāng)定時器h到達(dá)時間T1時的時間。如果沒有傳感器信號在計數(shù)器到達(dá)T1 (其可例如是一秒的部分或適當(dāng)數(shù)量的秒)之前被接收到，則該方法可繼續(xù)前進(jìn)到步驟303用于傳感器的診斷，見下文。如果相反，傳感器信號在時間T1內(nèi)被接收到，則該方法繼續(xù)前進(jìn)到步驟304以確定廢氣流的顆粒含量。
[0059]步驟304基于由PM傳感器222傳送的信號來確定第一顆粒含量。因為該確定是借助于位于顆粒過濾器202上游的PM傳感器，所以當(dāng)發(fā)動機在操作中時，顆粒的連續(xù)流將連續(xù)經(jīng)過傳感器。
[0060]這也意味著在PM傳感器222處的顆粒含量將實質(zhì)上大于在過濾器下游的顆粒含量，且根據(jù)本發(fā)明的傳感器的測量將導(dǎo)致連續(xù)信號的傳送。這個信號將被更快地傳送，因為較高的顆粒含量意味著傳感器指示顆粒的存在所需的顆粒的最小量將更快地被達(dá)到。這個信號也將指示較高量的顆粒，使大小確定和診斷更容易。
[0061]除了 PM傳感器222位于廢氣流具有較高顆粒含量的環(huán)境中之外，在顆粒過濾器上游的它的位置提供允許它位于充分混合和均質(zhì)的廢氣流中并因此能夠在廢氣流的代表性部分中進(jìn)行測量的另外的優(yōu)點。在所描述的實施例中，PM傳感器位于DPF202和D0C205的上游，但如下面例示的，它可以在多個不同的位置處(但總是在顆粒過濾器202的上游)。
[0062]當(dāng)在步驟304基于由PM傳感器傳送的信號已確定第一顆粒含量時，該方法繼續(xù)進(jìn)行到步驟305，在步驟305中將所確定的第一顆粒含量與第二顆粒含量比較。
[0063]如果在步驟305確定在步驟304確定的顆粒含量大于所述第二顆粒含量，則該方法繼續(xù)前進(jìn)到步驟307用于進(jìn)一步的研究。例如步驟301-305可以重復(fù)一次或多次，直到它們已運行I次，且每當(dāng)該方法繼續(xù)前進(jìn)到步驟307時相應(yīng)次數(shù)的量X遞增。該方法可例如當(dāng)定時器t2計算到時間T2(例如適當(dāng)數(shù)量的秒)時，從步驟307返回到步驟301。通過這個過程，可確定升高的顆粒含量是否在下降回到低于規(guī)定水平之前僅僅是暫時的。如果升高的水平在所述多個確定(即，X > y)之后持續(xù)，則該方法可繼續(xù)前進(jìn)到步驟308以便如果可能的話通過診斷確立升高的含量的原因。這個診斷可例如借助于在具有與本申請相同的發(fā)明人和提交日的標(biāo)題為“METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSISOF A COMBUSTION ENGINE” ( FORFARANDE OCH SYSTEM FOR DIAGNOSTISERING AVEN F0RBRANNINGSMOTOR,申請?zhí)?151074-0)的相似的瑞典專利申請中描述的診斷方法來進(jìn)行。所述申請?zhí)岢鲇糜谠\斷屬于車輛的燃燒發(fā)動機的方法，由此，在顆粒過濾器上游的位置借助于位于過濾器上游的PM傳感器來確定來自所述發(fā)動機的廢氣流的顆粒含量?；谒_定的顆粒含量來確定發(fā)動機是否發(fā)生故障。所提及的方法使故障可在非常早的階段被檢測到以及可采取適當(dāng)?shù)难a救行動。也許否則未被檢測到直到實質(zhì)上稍后的時間(例如在車間參觀的場合)為止的故障可借助于在所述專利申請中描述的方法實質(zhì)上更早地被檢測到。
[0064]可替代地，維修指示器可例如連同針對過高顆粒排放的故障代碼一起例如被設(shè)置在車輛的控制系統(tǒng)中，以便使車輛盡可能快地被接收以進(jìn)行維修。
[0065]如果所述第一顆粒含量小于所述第二顆粒含量，則該方法繼續(xù)前進(jìn)到步驟306，在步驟306中確定車輛的排放水平低于可應(yīng)用于車輛的規(guī)定水平。基于所確定的所述第一顆粒含量，因此可確定在所述顆粒過濾器下游的廢氣流的顆粒含量是否滿足所定義的條件，例如它小于所述第二顆粒含量。該方法接著在步驟309結(jié)束。
[0066]所述第二顆粒含量可例如是車輛被當(dāng)前法規(guī)所允許釋放的最高顆粒含量，且可因此對于不同的車輛是不同的，但對于在具有不同顆粒排放要求的不同管轄區(qū)中運行的類似車輛也是不同的。通常關(guān)于特定的運行周期來對排放進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，且所述第二顆粒含量可例如由發(fā)動機所執(zhí)行的每kWh功的顆粒的可允許量確定，S卩，發(fā)動機執(zhí)行的功越多，在廢氣流中允許的排放就越大。排放要求常常以每單位發(fā)動機功的顆粒質(zhì)量，例如kg/kWh、g/kWh或mg/kWh來表示，且這個發(fā)動機功可例如采取產(chǎn)生的或可傳送的功率輸出的形式。
[0067]該第二顆粒含量然而也可以是高于當(dāng)前要求的含量。
[0068]所述第二顆粒含量可因此取決于各種參數(shù)，并可例如在步驟305處根據(jù)在顆粒過濾器之前和之后的壓力、在過濾器兩端的差壓、時間、廢氣溫度和廢氣流量當(dāng)中的一個或多個來確定，這樣的數(shù)據(jù)可能例如用于確定滿足當(dāng)前排放要求的第二顆粒含量。
[0069]各個制造商的很多發(fā)動機目前從其燃燒室釋放太高的顆粒含量以使它們在沒有借助于顆粒過濾器的后處理的情況下能夠滿足關(guān)于顆粒的存在的要求。然而，存在具有良好的燃燒以使得因而產(chǎn)生的顆粒的排放甚至在廢氣流到達(dá)顆粒過濾器之前也滿足關(guān)于PM排放的要求的發(fā)動機，例如由例如斯堪尼亞制造的至少某些發(fā)動機。在這樣的發(fā)動機中，過濾器因此用于使廢氣流變得更干凈。
[0070]在一個實施例中，因此在步驟305的所述第二顆粒含量可如上述那樣表示法定排放水平，所以本發(fā)明非常適合于即使在顆粒過濾之前也可維持規(guī)定排放水平的發(fā)動機。確定甚至在顆粒過濾器之前的顆粒質(zhì)量低于法定水平意味著在DPF之后的顆粒含量也將自動保持在法定水平之下，即使DPF發(fā)生故障。
[0071]本發(fā)明因此使得可以監(jiān)控關(guān)于在顆粒過濾器之后的顆粒排放的要求是否被遵從，而沒有對在過濾器之后的顆粒含量的實際測量的任何需要。
[0072]在沒有下游過濾處理時不能滿足顆粒排放要求的發(fā)動機的情況下，所述第二顆粒含量可以是高于當(dāng)前要求的值。
[0073]可以例如針對過濾器的凈化能力來設(shè)置第二顆粒含量，可例如在理論上確定或測量該凈化能力。所述第二顆粒含量可因此被設(shè)置到一個水平，該水平盡管高于規(guī)定的要求，但仍然提供實際上離開車輛的顆粒含量將仍然低于規(guī)定水平的保證。
[0074]借助于顆粒過濾器從廢氣流分離的顆粒聚積在過濾器中，該過濾器將因此隨著時間的過去填充有煤煙。根據(jù)例如當(dāng)前運行條件、駕駛員的駕駛模式和車輛的負(fù)載，將產(chǎn)生更大或更少量的煤煙/顆粒，且過濾器將更快或更慢地填充有煤煙/顆粒。當(dāng)它達(dá)到某個水平時，過濾器必須被“清空”，這通過所謂的再生來完成，再生將是本領(lǐng)域中的技術(shù)人員熟悉的。然而，過濾器的凈化能力可隨著它是多么滿而變化，所以所述第二顆粒含量在一個實施例中也可布置成隨著過濾器的充滿度而變化，可例如基于來自測量過濾器兩端的差壓的壓力傳感器209的信號來確定該充滿度。過濾器變得越滿，它兩端的壓力差就越大。在一個實施例中，所述第二顆粒含量可因此布置成取決于過濾器兩端的差壓，因為它可布置成與增大的差壓同步地降低。
[0075]在上面描述的方法中，基于單個值來核準(zhǔn)顆粒排放。在一個實施例中，替代地針對所述第一顆粒含量確定多個值，并可接著組合該多個值以得到與所述第二顆粒含量比較的平均值。在這個實施例中，單獨的值可被允許超過所述第二顆粒含量，只要它們的組合值小于所述第二顆粒含量。在圖3中示出的方法也可以按某個間隔重復(fù)，例如每秒一次、每分鐘一次或以某個其它更短或更長的適當(dāng)間隔。
[0076]本發(fā)明因此使得可以監(jiān)控涉及在顆粒過濾器之后的顆粒排放的要求是否被滿足而不必實際上測量在過濾器之后的顆粒含量，甚至其中過濾器上游的廢氣流的顆粒含量不滿足當(dāng)前要求的發(fā)動機上也是如此。
[0077]將PM傳感器定位在顆粒過濾器的上游以監(jiān)控排放要求具有另外的優(yōu)點。因為傳感器被定位成使得測量信號將被連續(xù)地傳送，所以可通過觀察隨著時間的過去由它傳送的信號來驗證它的功能。只要它傳送實質(zhì)上連續(xù)的信號或?qū)︻愃频牟僮髑闆r傳送實質(zhì)上相同的信號，則傳感器就可被視為正確地工作。如果相反它對于給定的運行情況突然指示比正常實質(zhì)上更低的排放，則可假設(shè)傳感器發(fā)生故障，且可例如在車輛的控制系統(tǒng)中激活維修標(biāo)志以指示對維修的需要。
[0078]傳感器可例如具有例如傳送例如電壓或電流或呈現(xiàn)隨著顆粒的存在而變化的電容、電感或電阻的類型，在這種情況下，控制單元208可接著使用適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)關(guān)系或表格來將所接收的測量值轉(zhuǎn)換成對應(yīng)的顆粒含量。傳感器然而也可以是具有它自己的控制邏輯的類型，在這種情況下這個內(nèi)部控制邏輯將計算含量，該含量接著例如經(jīng)由車輛網(wǎng)絡(luò)或?qū)Ｓ秒娎|被傳遞到控制單元。
[0079]傳感器也可用于檢測其中廢氣流的顆粒含量突然超過正常水平或法規(guī)水平的情況。即使顆粒過濾器本身常常提供涉及在車輛的周圍環(huán)境中的實際排放的要求仍然被遵從的保證，較高的顆粒含量仍然指示發(fā)動機不是充分起作用的，這是期望車輛盡可能快地進(jìn)來用于維修以修正在廢氣氣體中的增加的顆粒含量的起因的另一種情況。這在標(biāo)題為“METHOD AND SYSTEM FOR DIAGNOSIS OF A COMBUSTION ENGINE”(“F0RFARANDE OCHSYSTEM FOR DIAGNOSTISERING AV EN F0RBRANNINGSMOTOR”)的前述相似的瑞典專利申請中被更詳細(xì)地描述。
[0080]本發(fā)明提供另外的優(yōu)點:可執(zhí)行傳感器功能的主動測試。發(fā)動機可例如被故意設(shè)置到可被預(yù)期導(dǎo)致實質(zhì)上更高的顆粒排放的操作點。通過同時觀察由傳感器傳送的信號，可確定它們是否實際上反映廢氣流的顆粒含量的預(yù)期增加。只要在它的信號中的預(yù)期改變出現(xiàn)，傳感器就也可被假設(shè)正確地工作。如果盡管有歸因于運行情況所致的增加的顆粒排放，但是信號并不增大，則傳感器也可被假設(shè)為發(fā)生故障。
[0081]如前面提到的，將PM傳感器222定位在顆粒過濾器的上游還提供下列優(yōu)點:它能以較大的確定性被定位，以使它的信號代表由發(fā)動機產(chǎn)生的廢氣流。傳感器可例如如在圖2中的位于渦輪單元220之后，廢氣流通常以可預(yù)測的方式從渦輪單元220被輸送。它也可例如位于D0C205的下游，但位于顆粒過濾器202的上游。在所描述的實施例中，SCR催化劑203在顆粒過濾器的下游，但在一個實施例中它替代地在DPF202的上游，在這種情況下傳感器可以在催化劑的下游或上游。
[0082]車輛也可配備有所謂的廢氣制動裝置，傳感器222可例如在廢氣制動裝置的上游。它也可如在上述類型的車輛中通常這樣，位于廢氣流的部分的EGR反饋中，因為廢氣流的這個部分代表總廢氣流的組成。傳感器222可例如也位于渦輪單元220的上游。渦輪單元可以是具有固定幾何形狀類型(FGT)或可變幾何形狀類型(VGT)，并設(shè)置有渦輪機以將功率反饋到曲軸(渦輪組成物)或動力傳動系的某個其它部分。車輛也可設(shè)置有所謂的氨逃逸催化劑(ASC)，PM傳感器可位于氨逃逸催化劑的上游或下游。因此對于在顆粒過濾器上游的PM傳感器具有大量可能的位置。
[0083]而且，到目前為止涉及各種要求提及所述第二顆粒含量，但它也可在例如沒有法規(guī)要求的管轄區(qū)中被設(shè)置到由車輛的制造商確定的值。它可例如基于提供良好的發(fā)動機功能保證的值。
[0084]而且，在上文針對車輛例示了本發(fā)明。本發(fā)明然而還可應(yīng)用于運輸/過程的任何其它裝置，其中如上述的顆粒過濾系統(tǒng)例如可應(yīng)用于具有如上述的燃燒過程的船或飛機。
[0085]在所附權(quán)利要求中提及根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的另外的實施例。
[0086]也應(yīng)注意，可按照根據(jù)本發(fā)明的方法的不同實施例修改系統(tǒng)(反之亦然)，以及本發(fā)明決不限于根據(jù)本發(fā)明的方法的上述實施例，而是涉及并包括在所附獨立權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)的所有實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種用于確定與燃燒發(fā)動機有關(guān)的顆粒排放的方法，使得包括至少一個顆粒過濾器(202)的后處理系統(tǒng)(200)被提供以對由于所述燃燒發(fā)動機(101)中的燃燒而產(chǎn)生的廢氣流進(jìn)行后處理，所述方法的特征在于: -使用位于所述過濾器(202)的上游的PM傳感器(222)來在所述顆粒過濾器(202)的上游的位置處確定從所述發(fā)動機(101)產(chǎn)生的所述廢氣流的第一顆粒含量，以及 -使用所確定的所述第一顆粒含量作為基礎(chǔ)來確定在所述顆粒過濾器(202)下游的所述廢氣流的顆粒含量是否滿足第一條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，當(dāng)所述第一顆粒含量小于第二顆粒含量時，在所述顆粒過濾器(202)后面釋放的所述顆粒含量滿足所述第一條件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二顆粒含量是所述發(fā)動機的最大可允許顆粒排放。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第二顆粒含量是所述發(fā)動機的最大可允許顆粒排放與第一因子的乘積。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中的任一項所述的方法，其中，所述顆粒含量根據(jù)下列項中的任一項來確定: -每單位體積的顆粒數(shù)量或顆粒質(zhì)量； -每單位時間的顆粒數(shù)量或顆粒質(zhì)量； -每個執(zhí)行的功的顆粒數(shù)量或顆粒質(zhì)量。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中的任一項所述的方法，其中，所述第一條件取決于所述發(fā)動機的功。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中的任一項所述的方法，其中，所述第一條件取決于所述顆粒過濾器(202)的充滿度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，當(dāng)所述第一顆粒含量小于隨著所述過濾器的充滿度的增加而改變的第二顆粒含量時，在所述顆粒過濾器(202)下游的所述廢氣流的所述顆粒含量滿足所述第一條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中的任一項所述的方法，其中，所述第一條件取決于在所述顆粒過濾器(202)兩端的差壓。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9中的任一項所述的方法，其中，在所述顆粒過濾器(202)的上游的位置處多次確定從所述發(fā)動機(101)產(chǎn)生的所述廢氣流的第一顆粒含量，并且 -當(dāng)與所述多次有關(guān)的顆粒含量確定的組合值滿足所述第一條件時，在所述顆粒過濾器(202)下游的所述廢氣流的所述顆粒含量滿足所述第一條件。
11.根據(jù)權(quán)利要求1-10中的任一項所述的方法，所述方法還包括基于由所述PM傳感器傳送的信號來確定所述PM傳感器的功能，所述信號表示所述廢氣流的顆粒含量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，基于所述傳感器信號的變化來確定所述功能。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的方法，還包括: -通過控制所述發(fā)動機，例如通過控制用于所述燃燒的燃料供應(yīng)、EGR供應(yīng)和空氣供應(yīng)當(dāng)中的至少一個來控制由所述發(fā)動機傳送的所述顆粒含量，以及 -確定由所述PM傳感器傳送的所述信號是否對應(yīng)于預(yù)期的傳感器信號。
14.根據(jù)權(quán)利要求11-13中的任一項所述的方法，包括:當(dāng)由所述PM傳感器傳送的所述信號不對應(yīng)于預(yù)期的傳感器信號時，產(chǎn)生指示所述PM傳感器的故障的信號。
15.一種包括程序代碼的計算機程序，當(dāng)在計算機中執(zhí)行所述程序代碼時，所述計算機程序使所述計算機應(yīng)用根據(jù)權(quán)利要求1-14中的任一項所述的方法。
16.一種計算機程序產(chǎn)品，包括計算機可讀介質(zhì)和根據(jù)權(quán)利要求15所述的計算機程序，所述程序包含在所述計算機可讀介質(zhì)中。
17.一種用于確定與燃燒發(fā)動機有關(guān)的顆粒排放的系統(tǒng)，使得包括至少一個顆粒過濾器(202)的后處理系統(tǒng)(200)被提供以對由于所述燃燒發(fā)動機(101)中的燃燒而產(chǎn)生的廢氣流進(jìn)行后處理，其特征在于所述系統(tǒng)包括: -用于使用位于所述過濾器的上游的PM傳感器(222)來在所述顆粒過濾器(202)的上游的位置處確定從所述發(fā)動機(101)產(chǎn)生的所述廢氣流的第一顆粒含量的裝置，以及 -用于使用所確定的所述第一顆粒含量作為基礎(chǔ)來確定在所述顆粒過濾器(202)的下游的所述廢氣流的顆粒含量是否滿足第一條件的裝置。
18.—種車輛(100)， 其特征在于具有根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)。
【文檔編號】F01N3/021GK103930660SQ201280055958
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月14日
【發(fā)明者】O·斯滕洛斯 申請人:斯堪尼亞商用車有限公司