[发明专利]估计火花点火式热力发动机的颗粒过滤器的载量的方法

说明书

本发明涉及一种用于估计热力发动机的颗粒过滤器的碳烟载量的方法，在该方法中：通过对一定数量的过滤器端部背压测量值与管路中过滤器上游的体积流量估计值的数值对进行线性回归，估计出压力梯度(d Pd V)；根据该压力梯度(d Pd V)估计碳烟载量(BF)；对一定数量的连续的载量值(BF)求取平均值；该方法的特征在于，考虑了基于该压力梯度值(d Pd V)的计算持续时间的第一稳定性标准，当压力梯度值(d Pd V)的计算持续时间小于可校准持续时间阈值时，将根据该压力梯度(d Pd V)估计出的载量值(BF)计入一定数量的载量值(BF)中。

技术领域

本发明涉及一种用于估计火花点火式热力发动机的颗粒过滤器的碳烟载量的方法，该火花点火式热力发动机例如以汽油运行，该过滤器位于热力发动机出口处的排气管路中。

背景技术

即将来临的反污染标准，尤其是在欧洲随着接下来第二阶段欧6排放法规的应用，严格限制了缸内直喷式汽油机或火花点火式发动机、此外还有间接喷射式发动机所排放的颗粒需遵守的阈值。

遵守此类法规会要求在这些发动机的排气管路中使用颗粒过滤器。这种用于以汽油运行的火花点火式发动机的颗粒过滤器，通常也称为GPF，对应英文名称“汽油机颗粒过滤器(Gasoline Particle Filter)”，即下文中称为汽油机颗粒过滤器的针对汽油燃料的颗粒过滤器，这种颗粒过滤器相对类似于压燃式柴油机的颗粒过滤器，但其特性经过了调整以不损坏性能或消耗。

排气管路包括排气流通管道，该排气流通管道配备有废气的化学和/或物理处理单元，例如在汽油燃料型火花点火式热力发动机的出口处的有利地是三元催化器的催化器、安装在金属外壳内的颗粒过滤器，金属外壳按照英文名称也被称为“外壳装置(canning)”，该金属外壳对于催化剂和颗粒过滤器是通用的。

排气管路的颗粒过滤器用于将碳烟保留在其内部。过滤原理与柴油机的颗粒过滤器的原理相同，也就是说，过滤是基于碳烟进入多孔通道。

在经过一段时间或走过一定距离后，颗粒过滤器充满颗粒，尤其是碳烟。然后必须对颗粒过滤器进行清洗或再生。这种再生通过使碳烟燃烧来进行。为了燃烧碳烟，发动机可以进入将废气的温度升高到大约650℃的特定燃烧模式，以在过滤器中燃烧碳烟而无需辅助碳烟燃烧的添加剂。因此，再生是在有氧气送入的情况下在高温下进行的。

对于使用汽油燃料的火花点火式发动机，为了进行实际上几乎是连续的被动再生的这些条件是自然地存在的。因此，通常不会触发称为功能性再生的额定模式下的再生。因此，对于汽油燃料发动机，较大的发动机工作区域允许提供必要的热量，并且可以在脚部抬高或在换挡时通过中断喷射来提供氧气。所有这些都为被动再生提供了条件。

尽管如此，还是已经对非典型驾驶员实施了一些策略，并且颗粒过滤器中所包含的碳烟超过约5克就会触发主动的非功能性再生。非典型驾驶员是以低速进行例如小于15km的短途的驾驶员。换档模式以及运动或非运动驾驶也会影响再生的性能。

需要监控颗粒过滤器中包含的碳烟的量。这可以通过检验颗粒过滤器的端部背压来完成，优选地同时对颗粒过滤器中的废气流量进行估计。重要的是，该测量在颗粒过滤器的端部进行，而不是在颗粒过滤器的上游某处与颗粒过滤器的下游某处之间进行。另一方面，可能该测量在行驶的某些时刻期间缺失或出现离差。

实际上，特别是三元催化器的位于汽油机颗粒过滤器附近的除污元件、以及例如快速动态行驶条件的不稳定行驶条件可以产生离差，并且导致压力差测量和汽油机颗粒过滤器中存储的碳烟量的估计失真。

因此需要估计多个碳烟载量。通过对第一数量的过滤器端部背压测量值与管路中过滤器上游的体积流量估计值的数值对进行线性回归，完成对每个载量值的估计。这些数值对至少选择成在背压测量值与相关体积流量估计值之间具有线性关系。基于第二数量的连续载量值的平均值给出了应当可靠的碳烟载量的估计值。