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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Partikelfilters in einem Abgasnachbehandlungssystem unter Verwendung eines Differenzdruckmoduls.
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HINTERGRUND
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Es sind verschiedene Abgasnachbehandlungsvorrichtungen, wie Partikelfilter und andere Vorrichtungen, entwickelt worden, um Abgasemissionen von Verbrennungsmotoren effektiv zu begrenzen. In dem Fall von Kompressionszündungs- oder Dieselmotoren muss weiterhin eine große Anstrengung aufgewendet werden, um praktische und effiziente Vorrichtungen und Verfahren zu entwickeln, um Emissionen von größtenteils kohlenstoffhaltigen Partikeln zu reduzieren, die ansonsten in dem Abgas des Motors vorhanden wären.
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Ein Nachbehandlungssystem für ein Abgas eines modernen Dieselmotors enthält typischerweise einen Dieselpartikelfilter (DPF) zum Sammeln und Beseitigen des Rußpartikelmaterials, das von dem Dieselmotor ausgestoßen wird, bevor das Abgas an die Atmosphäre ausgetragen wird. Ein typischer DPF wirkt als ein Fänger bzw. Feinstofffilter zum Beseitigen des Partikelmaterials von dem Abgasstrom. Der DPF kann auch Edelmetalle enthalten, wie Platin und/oder Palladium, die als Katalysatoren dienen, um Ruß und Kohlenwasserstoffe, die in dem Abgasstrom vorhanden sind, passiv zu oxidieren. In vielen Fällen kann der DPF unter Verwendung von überhitztem Abgas regeneriert oder gereinigt werden, um die angesammelten Partikel wegzubrennen.
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Das Partikelmaterial, das in den Motorabgasen enthalten ist, kann kohlenstoffhaltige Rußpartikel aufweisen, die oxidiert werden können, um gasförmiges Kohlendioxid wie auch andere nicht brennbare Partikel (d. h. Asche), die nicht oxidiert werden können, zu erzeugen. Die Zusammensetzung und Morphologie von Abgasen sind größtenteils eine Funktion des Kraftstoffs, des Motortyps, der Motorkonstruktion, des Motorbetriebs und der Steuermethodologie, der Umgebungsbetriebsbedingungen und anderer Faktoren. Beispielsweise erzeugt Schmieröl, das in den Brennraum gelangt und teilweise verbrannt wird, den Großteil der Asche. Als ein weiteres Beispiel kann eine Verbrennung in Benzinmotoren organisches Material (OM) im Submikron-Maßstab wie auch Sulfate und elementares Silizium, Eisen oder Zink oder Schwefel erzeugen. Das elementare Silizium, Eisen und Zink stellen nicht brennbare Partikel dar und können Asche umfassen. Als ein anderes Beispiel kann die Verbrennung in Dieselmotoren ebenfalls OM, Sulfate und elementares Silizium, Eisen, Zink oder Schwefel wie auch Ruß und Ammonium erzeugen
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Während der Druckabfall über den Partikelfilter gewöhnlich eine gute Näherung für abgefangene Rußmassenkonzentration sein kann, kann bei bestimmten Temperaturbereichen und bei bestimmten Stickstoffdioxidnniveaus in dem Abgasstrom der Druckabfall ein weniger genauer Prädiktor werden. Diese Ungenauigkeiten können auf passives und nicht homogenes Verbrennen von Ruß in dem Filter zurückzuführen sein, der die Verteilung von Ruß in dem Filter ändern kann (d. h. Verringern der Korrelation zwischen dem Druckabfall über den Filter und der Rußmassen in dem Filter). Beispielsweise kann eine nicht honogene Verbrennung Risse in der Rußschicht bewirken, was den Widerstand für eine Strömung reduziert. Derartige Ungenauigkeiten bei der Rußschätzung können entweder in einer Verringerung der Filtereffizienz des Partikelfilters führen oder können bewirken, dass der Filter bei niedrigeren Rußkonzentrationen aktiv regeneriert wird, was die Kraftstoffeffizienz verringern kann.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Ein System zum Überwachen eines Partikelfilters einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung in Fluidkommunikation mit einem Motor eines Fahrzeugs weist ein erstes Fluidrohr, ein zweites Fluidrohr, ein Differenzdruckmodul in Kommunikation mit dem ersten Fluidrohr und dem zweiten Fluid sowie einen Controller auf.
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Das erste Fluidrohr ist in Fluidkommunikation mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung zwischen dem Partikelfilter und dem Motor angeordnet. Das zweite Fluidrohr ist in Fluidkommunikation mit der Abgasnachbehandlungsvorrichtung auf einer dem ersten Fluidrohr entgegengesetzten Seite des Partikelfilters angeordnet. Schließlich steht das Differenzdruckmodul in Kommunikation mit sowohl dem ersten Fluidrohr als auch dem zweiten Fluidrohr und ist derart konfiguriert, ein Deltadrucksignal zu erzeugen, das einem Druckabfall zwischen dem ersten Fluidrohr und dem zweiten Fluidrohr entspricht.
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Der Controller steht in Kommunikation mit dem Differenzdruckmodul und ist derart konfiguriert, um das Deltadrucksignal zu empfangen; eine Motordrehzahl und eine Motorlast von dem Motor zu überwachen; und eine erste Rußmassenschätzung von dem empfangenen Deltadrucksignal zu ermitteln, wobei die erste Rußmassenschätzung einen zugeordneten Vertrauensanzeiger auf Grundlage der überwachten Motordrehzahl und der Motorlast besitzt. Der Controller ist ferner derart konfiguriert, um: eine zweite Rußmassenschätzung aus der überwachten Motordrehzahl und Motorlast zu ermitteln; die erste Rußmassenschätzung auszugeben, wenn der Vertrauensanzeiger über einer vorbestimmten Schwelle liegt, und die zweite Rußmassenschätzung auszugeben, wenn der Vertrauensanzeiger unter der vorbestimmten Schwelle liegt. Schließlich kann der Controller derart konfiguriert sein, eine Anforderung nach einer Partikelfilterregeneration zu erzeugen, wenn die Rußmassenschätzung eine Schwelle überschreitet.
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Bei einer Konfiguration kann der Controller derart konfiguriert sein, die erste Rußmassenschätzung aus dem empfangenen Deltadrucksignal dadurch zu ermitteln, dass ein Wert aus einer Deltadruck-Nachschlagetabelle gemäß dem empfangenen Deltadrucksignal ausgewählt wird. Zusätzlich kann der Controller derart konfiguriert sein, die zweite Rußmassenschätzung aus der überwachten Motordrehzahl und Motorlast dadurch zu ermitteln, dass: ein augenblicklicher Motorrußmassenausgangswert von einer Motorausgangs-Nachschlagetabelle gemäß der überwachten Motordrehzahl und Motorlast gewählt wird; und der augenblickliche Motorrußmassenausgangswert integriert wird.
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Bei einer Erweiterung des vorliegenden Systems kann der Controller derart konfiguriert sein, die Motorausgangsnachschlagetabelle unter Verwendung einer Differenz zwischen der ersten Rußmassenschätzung und der zweiten Rußmassenschätzung zu modifizieren. Auf diese Weise kann das System selbst korrigieren, wenn der Motor von dem Modell über seine Nutzlebensdauer abweicht. Beispielsweise kann die Motorausgangsnachschlagetabelle eine Mehrzahl von Punkten aufweisen, die eine Produktion von Motorruß bei verschiedenen Kombinationen aus Motordrehzahl/Motorlast repräsentieren, und wobei der Controller derart konfiguriert ist, die Motorausgangsnachschlagetabelle dadurch zu modifizieren, dass: eine Zeit überwacht wird, die der Motor bei jeder jeweiligen Kombination aus Motordrehzahl/Motorlast arbeitet; und jedem jeweiligen Punkt der Mehrzahl von Punkten gemäß dem Zeitbetrag, den der Motor bei diesem Punkt arbeitet, ein Gesamtkorrekturfaktor zugeteilt wird.
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Auf diese Weise weist ein Verfahren zum Schätzen einer Gesamtmenge an Ruß in einem Dieselpartikelfilter auf, dass: ein Differenzdruck über den Dieselpartikelfilter überwacht wird; eine Motordrehzahl und eine Motorlast von einem Motor in Fluidkommunikation mit dem Dieselpartikelfilter überwacht werden; eine erste Rußmassenschätzung aus der überwachten Druckdifferenz ermittelt wird, wobei die erste Rußmassenschätzung einen zugeordneten Vertrauensanzeiger auf Grundlage der überwachten Motordrehzahl und Motorlast aufweist. Das Verfahren weist ferner auf, dass: eine zweite Rußmassenschätzung aus der überwachten Motordrehzahl und Motorlast ermittelt wird; und die erste Rußmassenschätzung ausgegeben wird, wenn der Vertrauensanzeiger über einer vorbestimmten Schwelle liegt, und die zweite Rußmassenschätzung ausgegeben wird, wenn der Vertrauensanzeiger unterhalb der vorbestimmten Schwelle liegt.
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Die obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Ausführungsarten der Erfindung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen leicht offensichtlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm eines Motors und eines Abgasnachbehandlungssystems zum Behandeln von Abgas von dem Motor.
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2 ist ein schematisches Diagramm eines Rußmodells, das ein Deltadruckrußmodell und ein Motorausgangsrußmodell aufweist.
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3 ist ein schematischer Graph einer momentanen Motorrußerzeugung als eine Funktion der Motordrehzahl und Motorlast.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen dazu verwendet sind, gleiche oder identische Komponenten in den verschiedenen Ansichten zu identifizieren, zeigt 1 schematisch ein Fahrzeug 10, das einen Motor 12 und ein Abgasnachbehandlungssystem 14 aufweist. Wie angemerkt sei, kann der Motor 12 ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrennen, um eine Antriebskraft für das Fahrzeug 10 bereitzustellen. Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann dann die Nebenprodukte der Verbrennung (d. h. Abgase) lenken und behandeln, wenn sie aus dem Motor 12 strömen (durch Strömungspfeile 16 angegeben). Allgemein kann das Abgasnachbehandlungssystem 14 suspendiertes Partikelmaterial und NOx-Gase von der Abgasströmung 16 beseitigen, bevor das Gas von dem Fahrzeug 10 ausgestoßen wird. Bei einer Konfiguration kann der Motor 12 ein kompressionsgezündeter Dieselmotor sein; jedoch können andere Typen an Motortechnologie gleichermaßen verwendet werden.
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Das Abgasnachbehandlungssystem 14 kann allgemein einen Dieseloxidationskatalysator (”DOC”) 20, einen Katalysator 22 für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) und einen Partikelfilter 24 aufweisen. Der DOC 20 kann Kohlenwasserstoffe in der Abgasströmung 16 passiv oxidieren und/oder verbrennen, wenn sie den Motor 12 verlassen. Der SCR-Katalysator 22 kann ein chemisches Mittel aufweisen, das selektiv in die Abgasströmung 16 eingeführt wird, um zumindest einiges von den Stickoxiden in der Abgasströmung 16 in Wasser und Stickstoff umzuwandeln.
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Schließlich kann der Partikelfilter 24 so konfiguriert sein, um Partikelmaterial, d. h. Ruß, von dem Abgas des Motors 12 zu filtern. Der Partikelfilter 24 kann ein oder mehrere Substrate 26 aufweisen, die eine Mehrzahl von Durchbrechungen 28 definieren, durch die das Abgas strömen muss. Wenn das Abgas durch den Partikelfilter 24 strömt, kann sich suspendiertes schwebendes Partikelmaterial an dem Substrat 26 ansammeln, wo es von der Strömung 16 getrennt werden kann.
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Über die Lebensdauer des Fahrzeugs 10 kann es gelegentlich erforderlich werden, den Partikelfilter 24 zu regenerieren, um jegliches angesammelte Partikelmaterial zu beseitigen. Bei einer Konfiguration kann der Partikelfilter 24 durch Erhitzen des Partikelfilters 24 auf eine Temperatur regeneriert werden, die ausreichend ist, um das Partikelmaterial von dem Substrat 26 wegzubrennen. Bei einer Konfiguration kann die hohe Temperatur dadurch bereitgestellt werden, dass das Luft/Kraftstoffverhältnis, das dem Motor geliefert wird, geringfügig fetter eingestellt wird, was dann für eine Zeitdauer beibehalten werden kann, die ausreichend ist, um einen Großteil des Partikelmaterials von dem Substrat 26 wegzubrennen. Allgemein kann der Prozess zum ”Wegbrennen” des Partikelmaterials ein Umwandeln des abgefangenen Rußpartikelmaterials in Kohlendioxid betreffen, dessen Dissipation an die Atmosphäre zulässiger sein kann.
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Ein Überwachungssystem 29 kann verwendet werden, um verschiedene Echtzeit-Betriebsparameter der Abgasströmung 16 zu überwachen und die Rußmenge, die in dem Partikelfilter 24 enthalten ist, zu schätzen. Wenn die Schätzung eine vorbestimmte Schwelle überschreitet, kann das Überwachungssystem eine Regeneration von dem Motor (oder einem zugeordneten Motorcontroller) anfordern, um den angesammelten Ruß in dem Filter 24 wegzubrennen. Das Überwachungssystem 29 kann einen Controller 30 aufweisen, der derart konfiguriert sein kann, um eine Strömungsimpedanz des Partikelfilters 24 dadurch zu ermitteln, dass ein Differenzdrucksensormodul 32 überwacht wird, das über den Partikelfilter 24 angeordnet ist.
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Das Differenzdrucksensormodul 32 kann einen Druckabfall über das Substrat 26 unter Verwendung eines ersten Fluidrohrs 40 in Fluidkommunikation mit dem Nachbehandlungssystem 14 an einer Stelle stromaufwärts des Filters 24 (d. h. zwischen dem Filter 24 und dem Motor 12) und eines zweiten Fluidrohrs 42 in Fluidkommunikation mit dem Nachbehandlungssystem 14 an einer Stelle stromabwärts des Filters 24 (d. h. auf einer von dem ersten Fluidrohr 40 entgegengesetzten Seite des Partikelfilters 24) überwachen. Das Differenzdruckmodul 32 kann einen Druckabfall zwischen dem jeweiligen ersten und zweiten Fluidrohr 40, 42 detektieren und kann ein Signal 44 (d. h. das Deltadrucksignal 44) an den Controller 30 liefern, das die Größe der Differenz angibt. Bei einer anderen Konfiguration können ein oder mehrere elektronische Drucksensoren verwendet werden, um den Druckabfall über den Partikelfilter 24 zu ermitteln. Ein elektronischer Drucksensor kann beispielsweise einen piezoresistiven Sensor, einen piezoelektrischen Sensor, einen MEMS-Sensor und/oder einen kapazitiven Sensor umfassen, der derart konfiguriert sein kann, einen erfassten Druck in ein Analog- oder Digitalsignal umzuwandeln, das für den erfassten Druck repräsentativ ist.
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Zusätzlich zum Empfangen des Deltadrucksignals 44 kann der Controller 30 eine Anzeige einer aktuellen Motordrehzahl 50 und einer aktuellen Motorlast 52 von dem Motor 12 oder einem zugehörigen Motorcontroller empfangen. Allgemein kann der Controller 30 den erfassten Druckabfall 44, die Motordrehzahl 50 und die Motorlast 52 als Eingänge in ein Rußmodell 54 verwenden, das den Status/die Kapazität des Partikelfilters 24 schätzen kann. Wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist, kann während gewisser Betriebsbedingungen das Rußmodell 54 den erfassten Druckabfall über den Partikelfilter verwenden, um die Anzahl an Gramm von Ruß zu schätzen, die sich in dem Partikelfilter 24 angesammelt haben.
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Wenn das Rußmodell 54 schätzt, dass der Partikelfilter 24 eine Regeneration erfordert (d. h. die Menge des geschätzten Rußes eine Rußschwelle übersteigt), kann der Controller 30 ein Steuersignal 56 an den Motor 12 oder zu einem zugehörigen Motorcontroller liefern, um den Betrieb des Motors 12 einzustellen und die Regeneration einzuleiten. Wie oben erwähnt ist, kann bei einer Konfiguration der Controller 30 ein Filterregenerationsereignis auslösen, indem die Kraftstoffmenge, die dem Motor bereitgestellt wird, erhöht wird, bis das Kraftstoff/Luft-Verhältnis von einem stöchiometrischen Gleichgewicht her geringfügig fett ist.
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Der Controller 30 kann einen Computer und/oder Prozessor aufweisen und die vollständige Software, Hardware, Speicher, Algorithmen, Verbindungen, Sensoren, etc. aufweisen, die notwendig sind, um das Abgasnachbehandlungssystem 14, den Motor 12 und/oder das Differenzdruckmodul 32 zu überwachen und zu steuern. Somit kann ein Steuerverfahren, das dazu dient, das Rußmodell 54 zu bewerten und/oder eine Regeneration auszulösen, als Software oder Firmware ausgeführt sein, die dem Controller 30 zugeordnet ist. Es sei angemerkt, dass der Controller 30 auch eine beliebige Vorrichtung aufweisen kann, die in der Lage ist, Daten von verschiedenen Sensoren zu analysieren, Daten zu vergleichen, die notwendigen Entscheidungen zu treffen, die erforderlich sind, um das Abgasnachbehandlungssystem 14 zu steuern, wie auch das Differenzdruckmodul 32 zu überwachen.
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2 zeigt schematisch ein funktionales Blockdiagramm einer Ausführungsform eines adaptiven Rußmodells 54. Allgemein kann das Rußmodell 54 intelligent zwischen zwei verschiedenen Rußschätzschemata 60, 62 umschalten, um eine Gesamtmenge an Ruß 64, die sich in dem Partikelfilter 24 angesammelt hat, zu schätzen. Das erste Schätzschema 60 kann hauptsächlich auf dem erfassten Druckabfall 44 über den Partikelfilter 24 (d. h. ein Deltadruckrußmodell 60) basieren, während das zweite Schätzschema 62 hauptsächlich auf Motorbetriebsparametern basiert, wie einer Motordrehzahl 50 und Motorlast 52 (d. h. einem Motorausgangsrußmodell 62).
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Das Deltadruckrußmodell 60 kann durch Ausgeben einer Deltadruck-Rußmassenschätzung 66 für einen gegebenen erfassten Druckabfall 44 bei einer bestimmten Motordrehzahl 50 und Motorlast 52 arbeiten. Das Deltadruckrußmodell 60 kann auf einem empirischen Deltadruckrußkennfeld 68 basieren, das eine Mehrzahl von Rußmassenschätzungen 66 speichert, jede als eine Funktion eines bekannten Druckabfalls 44, einer Motordrehzahl 50 und Motorlast 52. zusätzlich können andere Eingänge, die von dem Deltadruckrußkennfeld 68 verwendet werden können, beispielsweise einen Abgasmassendurchfluss und eine DPF-Temperatur aufweisen. Das Deltadruckrußkennfeld 68 kann beispielsweise als eine Nachschlagetabelle ausgeführt sein, die durch empirisches Testen der bestimmten Konfiguration aus Motor 12 und Nachbehandlungssystem 14 bestückt sein kann.
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Ein Deltadruckrußmodell 60 kann eine genaue Bewertung der Gesamtmenge an Ruß 64 in einem Partikelfilter 24 bereitstellen, obwohl nur während sehr beschränkter Motorbetriebsbedingungen. Insbesondere kann diese Schätzvorgehensweise während eines stabilen (d. h. nicht transienten) Betriebs bei stabiler Betriebstemperatur (d. h. nicht während eines Kaltstarts) und bei einem hohen Abgasmassendurchfluss am zuverlässigsten sein. Diese Idealbedingungen können beispielsweise während einer stabilen Autobahnfahrt auftreten. Bei nicht idealen Bedingungen kann beispielsweise das Verhältnis von Signal zu Rauschen unterhalb eines nützlichen Minimums aufgrund einer Sensorvariabilität und/oder merklicher Harmonischen der Abgasströmung liegen.
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Um eine kontinuierliche Aktualisierung der geschätzten Gesamtmenge an Ruß 64, die sich in dem Partikelfilter 24 angesammelt hat, bereitzustellen, kann das Rußmodell 54 einen Schalter 70 aufweisen, der dazu verwendet wird, zwischen dem empirischen Deltadruckrußmodell 60 (während Perioden mit hohem Vertrauen/hoher Zuverlässigkeit für die Deltadruckrußmassenschätzung 66) und einem analytischen Motorausgangsrußmodell 62 (während Perioden mit geringerem Vertrauen/geringerer Zuverlässigkeit für die Deltadruckrußmassenschätzung 66) zu wechseln.
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Das analytische Motorausgangsrußmodell 62 kann eine Motorausgangsrußmassenschätzung 72 auf Grundlage eines Integrals der Nettomenge an augenblicklicher Rußansammlung 74 bei dem Partikelfilter 24 ausgeben. Das Motorausgangsrußmodell 62 kann durch Schätzen einer augenblicklichen Rußmengenausgang 76 von dem Motor 12 bei gegebener Motordrehzahl 50 und Motorlast 52 beginnen.
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Der augenblickliche Rußmengenausgang 76 kann aus einer analytischen Verbrennungsformel berechnet werden oder zur Vereinfachung/Beschleunigung der Berechnung von einem Motorausgangsrußkennfeld 78 abgerufen werden. Der augenblickliche Rußmengenausgang 76 kann die Rußmenge repräsentieren, die von dem Motor 12 für die gegebene Menge an Luftansaugung, gegebene Menge an bereitgestelltem Kraftstoff bei der gegenwärtigen Geschwindigkeit 50 und Last 52 erzeugt wird. Bei einigen Ausführungsformen kann das Motorausgangsrußkennfeld 78 ferner die Motorbetriebstemperatur, die Luftansaugtemperatur und/oder die Verbrennungstemperatur bei der Ermittlung des augenblicklichen Rußmengenausgangs 76 betrachten. Andere Eingänge, die betrachtet werden können, umfassen beispielsweise ein Verhältnis von Luft/Kraftstoff, das an den Motor 12 geliefert wird, eine Abgasrückführungsrate, einen Kraftstoffeinspritzzeitpunkt und/oder Ansaug-/Abgaskrümmerdruck. Das Motorausgangsrußkennfeld 78 kann den Rußausgang gemäß einem idealisierten Modell des Motors oder als ein Produkt einer tatsächlichen Motortestung repräsentieren. In jedem Fall kann das Kennfeld 78 durch Annahme, dass der vorliegende Motor 12 auf eine ähnliche Weise arbeitet, wie das idealisierte Modell/der Testmotor, beginnen.
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Nach der Schätzung des augenblicklichen Rußausgangs 76 kann das Modell 62 den Ausgang 76 mit einer geschätzten Filtereffizienz 80 (bei 82) multiplizieren, um zu einer geschätzten Rußmenge 84 zu kommen, die von dem Filter 24 abgefangen wird. Die geschätzte Filtereffizienz 80 kann eine Bruchzahl sein, die beispielsweise die Rußmenge, die von dem Filter 24 abgefangen wird, geteilt durch die Gesamtrußmenge in der Abgasströmung 16 repräsentiert. Bei einer Konfiguration kann die Filtereffizienz 80 eine Funktion des Abgasdurchflusses, der Temperatur, der Rußkonzentration in der Strömung und/oder der Gesamtrußmenge 64 in dem Partikelfilter 24 sein. Bei einer anderen Konfiguration kann die Filtereffizienz 80 eine Konstante sein, die ausschließlich von dem Material und der Konfiguration des Filters 24 abhängen kann.
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Die geschätzte Rußmenge 84, die von dem Filter 24 abgefangen wird, kann dann um eine geschätzte Rußmenge 86 versetzt werden, die durch normalen Motorbetrieb verbrannt wird. Dieser Versatz 86 kann eine Funktion des Abgasdurchflusses, der Abgastemperatur und/oder der Gesamtrußmenge 64 in dem Partikelfilter 24 sein. Nach dem Versatz kann das Modell zu dem Nettobetrag der augenblicklichen Rußansammlung 74 kommen, der zu einer vorhergehenden Gesamtrußmenge 88 addiert werden kann, die sich in dem Partikelfilter 24 angesammelt hat (Zeit, verschoben bei 90), um zu einer neuen (gegenwärtigen) Gesamtrußmenge 64 zu kommen.
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Während das Motorausgangsrußmodell 62 über kurze Zeitperioden relativ genau sein kann, können sich kleine Fehler in den Annahmen über die Zeit ansammeln, was in einer wesentlichen Drift über längere Perioden resultiert. Daher kann der Schalter 70 das Schätzverfahren zwischen dem empirischen Deltadruckrußmodell 60 (während Perioden mit hohem Vertrauen/hoher Zuverlässigkeit für die Deltadruckrußmassenschätzung 66) und dem analytischen Motorausgangsrußmodell 62 (während Perioden mit geringerem Vertrauen/geringerer Zuverlässigkeit für die Deltadruckrußmassenschätzung 66) wechseln. Bei einer Konfiguration kann das Deltadruckrußkennfeld 68 einen Vertrauensanzeiger 92 ausgeben, der als das Kippmerkmal dienen kann, um zwischen den beiden Modellen 60, 62 zu wechseln. Während Perioden mit hohem Vertrauen/hoher Zuverlässigkeit, wie während stabiler Betriebsbedingungen mit ausreichend Abgasströmung, kann der Vertrauensanzeiger 92 bewirken, dass der Schalter 70 den Ausgang des Deltadruckrußmodells 60 verwendet. Während transienter Betriebsbedingungen, Perioden mit geringer Abgasströmung oder während Kaltstarts kann der Vertrauensanzeiger 92 niedrig sein und bewirken, dass der Schalter 70 den Ausgang des Motorausgangsrußmodells 62 verwendet.
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Ein Schalten zwischen den beiden Modellen 60, 62 auf eine Weise, die oben beschrieben ist, erlaubt, dass der Controller 30 einen Versuch zum Aufrechterhalten einer kontinuierlich aktualisierten Rußmassenschätzung 66 macht. Bei anderen vorhergehenden Ausführungsformen wartet das Deltadruckrußmodell 60 lediglich auf ein Wiederauftreten der idealen Testbedingungen vor einem Aktualisieren der Rußmassenschätzung 66. Für hochtransiente Fahrer (z. B. ein Flughafenpendelbus) können die Bedingungen selten zufriedenstellend sein, um eine genaue Rußmassenschätzung herzustellen.
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Als eine weitere Ausdehnung dieser Technologie kann das Rußmodell 60 eine Motoranpassungsroutine 100 aufweisen, die das Motorausgangsrußkennfeld 78 dynamisch einstellen kann, um kleine Ungenauigkeiten in dem Motorausgangsrußmodell 62 zu berücksichtigen. Wie gezeigt ist, kann die Motoranpassungsroutine 100 die Differenz 102 zwischen der Rußmassenschätzung 66 und der Motorausgangsrußmassenschätzung 72 berechnen. Zu dem Zeitpunkt, wenn der Schalter 70 von dem Motorausgangsrußmodell 62 zu dem Deltadruckrußmodell 60 wechselt, kann die Differenz 102 in den beiden Signalen die Drift oder den zusammengesetzten Fehler repräsentieren, der sich in der Motorausgangsrußmassenschätzung 72 entwickelt hat. Diese Differenz kann mit einer Korrekturverstärkung 104 multipliziert und zurück an das Motorausgangsrußkennfeld 78 geführt werden, um den Ausgang 76 der augenblicklichen Rußmenge von dem Motor 12 zu verfeinern.
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Beispielsweise zeigt 3 schematisch eine Ausführungsform eines Motorausgangsrußkennfeldes 78. Wie gezeigt ist, ist der Motorrußausgang 76 als eine Funktion der Motordrehzahl 50 und der Motorlast 52 gezeigt (d. h. wo Last/Drehmoment proportional zu der Kraftstoffmenge ist, die an die Zylinder geliefert wird). Ein erster Satz von Punkten 106, der durch leere Kreise repräsentiert ist, zeigt eine Mehrzahl anfänglicher Rußmassenschätzungen für gegebene Kombinationen aus Drehzahl/Last. Ein zweiter Satz von Punkten 108, der durch gefüllte Kreise repräsentiert ist, zeigt eine Mehrzahl verfeinerter Rußmassenschätzungen für dieselben Kombinationen aus Drehzahl/Last. Die Differenz zwischen den zweiten Punkten 108 und ersten Punkten 106 bei jeder jeweiligen Kombination repräsentiert einen Korrekturfaktor (z. B. einen Korrekturfaktor 110), der durch die Motoranpassungsroutine 100 an das Motorausgangsrußkennfeld 78 angelegt werden kann.
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Bei einer Konfiguration kann der Controller 30 die Gesamtzeit, die das Rußmodell 54 in dem Motorausgangsrußmodell 62 verbleibt, überwachen, und kann die Korrekturverstärkung 104 als eine Funktion der Zeit einstellen. Auf diese Weise kann der angelegte Korrekturfaktor die Tendenz für ein exponentielles Zusammenstellen von Fehlern über die Zeit berücksichtigen.
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Zusätzlich können, wie allgemein in 3 gezeigt ist, bei einer Konfiguration verschiedene Korrekturfaktoren an verschiedene Kombinationen aus Drehzahl/Last angelegt werden. Beispielsweise kann, sobald ein Gesamtkorrekturfaktor ermittelt ist, dieser gemäß Erfahrung jedem der verschiedenen Punkte zugeteilt werden. Bei einem anderen Weg zusätzlich zum Überwachen der Gesamtzeit des Betriebs in dem Motorausgangsrußmodell 62 kann der Controller 30 auch den Zeitbetrag überwachen, den das Motorausgangsrußmodell 62 bei jeder Kombination aus Drehzahl/Last arbeitet. Der Gesamtkorrekturfaktor kann dann auf einer anteilsmäßigen Basis gemäß dem Prozentsatz der Zeit, die bei jeder Kombination verbracht wird, relativ zu dem Gesamtzeitbetrag zugeteilt werden. Auf diese Weise kann, wenn das Motorausgangsrußmodell 62 als eine einzelne Kombination aus Drehzahl/Last die gesamte Dauer arbeitet, angenommen werden, dass 100% des Fehlers diesem Punkt zugewiesen werden können; und daher können 100% des Korrekturfaktors auf diesen Punkt angewendet werden.
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Während einer Konfiguration kann der Korrekturfaktor strikt auf einer Pro-Rata-Basis gemäß den verschiedenen Punkten auf Grundlage der Zeit zugewiesen werden, bei einer anderen Konfiguration kann jeder Punkt einen geringfügigen Einfluss auf benachbarte Punkte haben. Auf diese Weise kann eine virtuelle ”Federkonstante” vorgesehen sein, die die Punkte aneinander knüpft, um einen gewissen Grad an Kontinuität in dem Kennfeld zu bewahren (z. B. wenn der Motor nur bei einer einzelnen Kombination aus Drehzahl/Last für die gesamte Dauer arbeitet, kann dieser Punkt um 100% des Korrekturfaktors zunehmen, während umgebende Punkte um einen Bruchteil der 100% zunehmen können).
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Während die besten Arten zur Ausführung der Erfindung detailliert beschrieben worden sind, erkennt der Fachmann verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen zur Ausführung der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche. Es ist beabsichtigt, dass alles, was in der obigen Beschreibung enthalten oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigt ist, nur als illustrativ und nicht als beschränkend zu interpretieren ist.
