[发明专利]确定内燃机排气流中微粒排放的方法

说明书

本申请是申请日为2005年10月2日的专利申请200580040283.1的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种确定内燃机排气流中微粒排放的方法。此外，本发明还涉及确定位于内燃机排气流中的微粒过滤器中的沉积微粒质量的方法。本发明还涉及通过较佳的是基于特性图的计算机模型来控制排气处理装置、尤其是微粒过滤器再生的方法，其中处理装置分成至少两个、且较佳的是五个单元，且通过沉积模型来建立每个单元的沉积负荷，且根据沉积负荷来启动处理装置的再生过程。

背景技术

为了实现有效的微粒过滤器再生，必须尽可能精确地获知微粒过滤器的沉积负荷状态或微粒排放状态。例如DE19945372A1中描述了一种怎样启动再生的方法(根据微粒过滤器的沉积负荷状态和诸如时间或行进距离的其它参数)。

已知通过测量压差来确定微粒过滤器的沉积负荷状态。但是由于这种测量相当不精确，还已知除了压差以外考虑累积在微粒过滤器中的微粒的估计质量。

为了该目的，已知从包括诸如内燃机速度、扭矩等的发动机运行数据的运行特性图中估计微粒排放。还已知根据稳态特性图和另外测得的诸如λ值或排气再循环率之类的测量数据确定瞬时排放。这种类型的特性图是基于理想发动机。不能考虑由于老化和/或部件公差引起的实际发动机排放与特性图中存储的理想发动机排放的偏差。

已知连续监测微粒排放的测量系统，但是它们昂贵且易于磨损和发生故障。例如DE10124235A1描述了用于全面表征和监测排气并用于发动机控制的方法和装置，其中同时或有短暂延迟地检测和表征固体和流体微粒。该方法基于单独使用或组合使用激光感应拉曼散射(Laser-induced Raman scattering)、激光感应分解光谱法(laser-induced Breakdown spectroscopy)、激光感应电离法(laser-induced ionisationscopy)、激光感应原子荧光光谱法(laser-induced atomic fluorescence spectroscopy)、IR-/VIS-/UV吸收光谱法(IR-/VIS-/UV-laser absorption spectroscopy)和激光感应白炽技术(laser-induced in-candescence technology)。精确确定微粒排放所需的传感和控制系统非常复杂，使得该系统的批量生产应用相对昂贵。

因为没有考虑氧化氮对炭烟微粒的氧化影响，已知的用于微粒过滤器的沉积负荷模型仅不充分地描述了真实情况炭烟。对微粒过滤器中的微粒质量的估计仅根据排气管内存在的微粒而忽视氧化氮和它们的活性的积聚，会产生严重偏差。综上所述，积聚在微粒过滤器中的微粒质量会被估计过高，导致较高的过滤器再生循环数量并因此导致较高的油耗。

位于内燃机排气流中的微粒过滤器，尤其是“壁流”型过滤器，如果负荷有很多易燃微粒就必须进行再生。为了实现有效的微粒过滤器再生，需要精确获知沉积负荷状态。例如DE19945372A1描述了一种用于根据微粒过滤器沉积负荷状态和诸如时间和行进距离之类的其它参数启动再生的方法。

已知通过测量压差来确定微粒过滤器沉积负荷状态。但由于这种测量相当不精确，众所周知除了压差之外还考虑累积在过滤器内微粒的估计质量。为此已知从包含诸如内燃机速度、扭矩等的发动机运行数据的操作特性图中估计微粒排放。

一些已知方法仅考虑了过滤器中累积的微粒质量，而忽略了该质量在过滤器内侧的分布。这样的仅考虑了微粒质量但不考虑其分布的方法可称为微粒过滤器“零尺寸”模型。

从DE10252732A1得知一种改进的方法，其中使用过滤器中微粒空间分布的一维模型来改进确定沉积负荷的精确性。该公开文本中所揭示的方法仅为了从受沉积负荷的微粒过滤器的流动阻力的改进的确定中计算修正因子而采用微粒分布，不过该因子有助于更精确地确定微粒质量。该修正因子用于修正通过压力和温度传感器得到的微粒过滤器的某些特征量，并因此最终提高所确定沉积负荷的精确性。因此引起再生启动的沉积负荷通常由压力传感器确定。