用于确定微粒过滤器的负载状态的方法和内燃机技术

本发明专利技术涉及一种用于确定布置在以废气涡轮增压器来增压的内燃机的排气装置中的微粒过滤器的负载状态的方法。为了确定负载状态，废气涡轮增压器的涡轮的控制机构的位置被获取且以在内燃机的运行中的位置与在未负载的微粒过滤器的情形中的相同的运行参数相比较。附加地，在内燃机的新鲜空气侧上设置有空气质量计量器，以便于可区分在废气涡轮增压器的涡轮处的压力情况通过排气背压由于微粒过滤器的增加负载引起的上升的变化与压力情况由于供气系统的泄漏引起的变化。此外，本发明专利技术涉及一种带有设立用于执行这样的方法的控制器的内燃机。

Method for determining load state of particulate filter and internal combustion engine

The present invention relates to a method for determining the load state of a particulate filter arranged in an exhaust device of an internal combustion engine supercharged by an exhaust turbocharger. To determine the load state, the position of the turbine control mechanism of the exhaust gas turbocharger is obtained and compared with the same operating parameters in the case of an unloaded particulate filter in the operating position of the internal combustion engine. Additionally, an air quality meter is provided on the fresh air side of the internal combustion engine so that the pressure condition at the turbine of the exhaust turbocharger can be distinguished from the rise of the exhaust back pressure due to the increase of the load of the particulate filter and the change of the pressure condition due to the leakage of the gas supply system. In addition, the invention relates to an internal combustion engine with a controller for carrying out such a method.

【技术实现步骤摘要】
用于确定微粒过滤器的负载状态的方法和内燃机
本专利技术涉及一种用于确定在内燃机的排气装置中的微粒过滤器的负载状态的方法以及一种带有废气涡轮增压器和布置在排气装置中的微粒过滤器的内燃机。
技术介绍
当前和未来变得越来越严厉的废气法规(Abgasgesetzgebung)对发动机原始排放(Rohemission，有时也成为未处理排放)和内燃机的废气后处理提出了高要求。在柴油发动机的情形中，用于抑制在发动机式燃烧的情形中形成的碳微粒(Rußpartikel)的微粒过滤器自许多年以来是标准且目前在几乎所有柴油发动机的情形中被用于废气后处理。随着用于汽油发动机(Ottomotor，有时也称为奥托发动机)的废气标准EU6的引入，对于微粒排放的极限值被规定，从而使得其同样在汽油发动机的情形中可产生微粒过滤器的使用必要性。微粒过滤器在机动车的行驶运行中被加载以微粒，其中，在排气通道中的排气背压(Abgasgegendruck)随着负载增加。微粒过滤器的该负载可例如经由在微粒过滤器之前和之后的排气通道中的压差测量或在内燃机的控制器中的建模来确定。为了使排气背压水平不太大程度地上升，微粒过滤器必须被连续地或周期性地再生。为了执行在微粒过滤器上的碳颗粒以氧气的热氧化，足够的再生温度以及在废气中的剩余氧气的同时存在是必要的。在带有废气涡轮增压器的内燃机的情形中，排气背压由于被抑制在微粒过滤器中的碳颗粒引起的增加导致如下，即，经由废气涡轮增压器的涡轮的压力落差(Druckgefälle)且因此可能的涡轮功率下降。因为废气涡轮增压器的涡轮和压缩机被机械地联接，因此可能的压缩机压力比同样下降。压缩机不再可提供所要求的增压压力(Ladedruck)供使用。出于该原因，废气涡轮增压器具有控制设备(例如废气门阀)和/或可经由促动器被调节的可变的涡轮几何形状。借助于促动器可改变控制设备的位置，由此涡轮功率可被直接影响。由文件DE60109514T2已知一种用于再生在柴油发动机的排气通道中的微粒过滤器的装置。在此，与内燃机的不同运行参数且与该内燃机相连接的器械(Organe)相关联的不同信息被评估。当经由微粒过滤器存在相应压差(Differenzdruck)且为了引入微粒过滤器的再生阶段实现燃料到柴油发动机的燃烧室中的反复喷射(Mehrfacheinspritzung)以便于将排气温度提升到对于再生微粒过滤器必要的温度上时，微粒过滤器的再生被引入。由文件DE102006054043A1已知一种带有布置在柴油发动机的排气通道中的废气涡轮增压器和微粒过滤器的柴油发动机，其中，废气涡轮增压器驱动在内燃机的新鲜空气装置中布置在增压空气冷却器上游的压缩机，其中，内燃机具有低压-废气再循环装置(Niederdruck-Abgasrückführung)，其将废气由在涡轮增压器的涡轮下游的排气通道移除且将其供应给在压缩机上游的新鲜空气装置。为了控制废气再循环，在低压废气再循环装置中布置有废气再循环阀，其经由压差传感器来控制。由文件DE102009004416A1已知一种用于运行用于废气后处理的、布置在以废气涡轮增压器来增压的内燃机的排气冲程(Abgastrakt)中的部件的方法。在此，为了温度提高在涡轮上游的废气流被划分成第一部分流和第二部分流且两个部分流被供应给废气后处理部件、尤其微粒过滤器。为了在多个布置在排气冲程中的废气后处理部件的情形中每个部件以对于相应的废气后处理步骤而言尽可能适宜的温度来流入(anströmen)，部分流的划分被相应地控制。
技术实现思路
本专利技术此时基于如下任务，即，根据已存在的传感器识别出微粒过滤器的负载状态且因此以备选的形式和方式使得微粒过滤器的负载状态的特别低成本且可靠的确定成为可能。根据本专利技术，该任务通过一种用于确定在借助于废气涡轮增压器来增压的内燃机的排气装置中的微粒过滤器的负载状态的方法来解决，其中，在废气涡轮增压器的涡轮处布置有用于确定涡轮的控制机构的状态(Stellung)的控制设备或用于确定涡轮的转速的转速传感器(Drehzahlgeber)，其包括如下步骤：-确定控制设备的状态或涡轮的转速；-比较控制设备的经确定的状态或经确定的转速与控制设备的位置或在相同运行状态且未负载的微粒过滤器的情形中的转速；-由控制设备的经确定的状态或涡轮的转速计算出微粒过滤器的负载状态。通过根据本专利技术的方法，微粒过滤器的负载状态的确定在借助于涡轮增压器来增压的内燃机的情形中是可能的。在此，在微粒过滤器处的附加的传感装置、尤其压差计量器或射频传感器可被取消且因此成本可被节省。此外，至压力传感器或射频传感器的复杂的布线(Leitungsführung)不是必要的。此外，用于传感器的复杂的诊断设计(Diagnosekonzept)可被取消。通过在从属权利要求中所列举的特征可实现在独立权利要求中所说明的用于确定微粒过滤器的负载状态的方法的有利的改进方案和改善方案。在本专利技术的优选的设计方案中作如下设置，即，在内燃机的供气系统中布置有空气质量计量器，其中，附加地新鲜空气流被确定，且经确定的新鲜空气流附加地进入到微粒过滤器的负载状态的计算中。通过在内燃机的供气系统中的空气质量计量器的信号的附加评估可确定，是否控制设备的调节实际被归因于排气背压由于微粒过滤器以碳微粒的增加负载引起的上升，或是否该调节由在新鲜空气管道中的泄漏和在新鲜空气侧上的相应压力落差得出。因此，可在泄漏引起的调节与相应于本专利技术的基本思想的由于微粒过滤器的上升的负载引起的调节之间进行区分。因此可实现在线诊断(On-Board-Diagnose)，从而可排除故障。附加地，通过空气质量计量器可获取内燃机的燃烧室的填充，由此可实现燃烧的更精确的测定(Zumessung)和在燃烧中的更少的原始排放。在此如下是特别优选的，在供气系统中在废气涡轮增压器的压缩机上游的新鲜空气流被确定。在压缩机的上游可实现新鲜空气流的特别简单且精确的确定。在此，空气质量计量器、尤其热膜式空气质量计量器可作为单独的构件布置在供气系统的进气通道处或被集成到空气过滤器中。原则上同样可实现在压缩机下游的新鲜空气流的获取，然而由于在空气压缩的情形中出现的涡流，这更不利且降低了测量精度。在本专利技术的进一步优选的设计方案中作如下设置，即，控制设备包括废气门阀，其中，为了确定微粒过滤器的负载状态获取废气门阀的状态。在微粒过滤器的增加的负载的情形中，排气装置中的排气背压上升。该压力上升通过闭合废气门阀来补偿，以便于导引更大的经由废气涡轮增压器的涡轮的废气质量流。经由废气门的废气质量流下降。因此，在涡轮上游在排气装置中的压力水平被提升。经由涡轮的压力落差上升，由此涡轮功率又被提高到如下水平上，涡轮在调节废气门阀之前在未负载的微粒过滤器和较小排气背压的情形中达到该涡轮功率。由废气门阀的状态因此可推断出微粒过滤器的负载，经由微粒过滤器的附加的压差测量不必要。备选地或附加地，在该方法的一种有利的改进方案中作如下设置，即，废气涡轮增压器的涡轮关联有可调节的导向叶片，其中，微粒过滤器的负载由导向叶片的状态来确定。通过调节带有可变的涡轮几何形状的废气涡轮增压器的导向叶片(也被称作VTG增压器)可以以与通过闭合废气门阀类似的形式和方式如此地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定布置在借助于废气涡轮增压器(18)来增压的内燃机(10)的排气装置(40)中的微粒过滤器(58)的负载状态的方法，其中，在所述废气涡轮增压器(18)的涡轮(42)处布置有用于确定所述涡轮(42)的控制机构(48,52)的状态的控制设备(44)或用于确定所述涡轮(42)的转速的转速传感器，包括如下步骤：‑ 确定所述控制设备(44)的状态或所述涡轮(42)的转速；‑ 比较所述控制设备(44)的经确定的状态或经确定的转速与所述控制设备(44)的位置或在相同运行状态且未负载的微粒过滤器(58)的情形中的转速；‑ 由所述控制设备(44)的经确定的状态或所述涡轮(42)的转速计算所述微粒过滤器(58)的负载状态。

【技术特征摘要】
2017.03.03 DE 102017104469.81.一种用于确定布置在借助于废气涡轮增压器(18)来增压的内燃机(10)的排气装置(40)中的微粒过滤器(58)的负载状态的方法，其中，在所述废气涡轮增压器(18)的涡轮(42)处布置有用于确定所述涡轮(42)的控制机构(48,52)的状态的控制设备(44)或用于确定所述涡轮(42)的转速的转速传感器，包括如下步骤：-确定所述控制设备(44)的状态或所述涡轮(42)的转速；-比较所述控制设备(44)的经确定的状态或经确定的转速与所述控制设备(44)的位置或在相同运行状态且未负载的微粒过滤器(58)的情形中的转速；-由所述控制设备(44)的经确定的状态或所述涡轮(42)的转速计算所述微粒过滤器(58)的负载状态。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述内燃机(10)的供气系统(20)中布置有空气质量计量器(24)，其中，新鲜空气流被附加地确定，且经确定的新鲜空气流附加地进入到所述微粒过滤器(58)的负载状态的计算中。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述新鲜空气流在所述供气系统(20)中在所述废气涡轮增压器(18)的压缩机(26)的上游被确定。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述控制设备包括废气门阀(48)，其中，为了确定所述微粒过滤器(58)的负载状态获取所述废气门阀(48)的状态。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述废气涡轮增压器(18)的涡轮(42)关联有可调节的导向叶片(52)，其中，所述微粒过...

【专利技术属性】
技术研发人员：M曼多施，
申请(专利权)人：大众汽车有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE