用于废气净化的方法和系统.pdf

本发明涉及一种用于估算废气净化系统中的颗粒过滤器中的烟尘负荷的方法和系统，所述估算涉及使用经过所述颗粒过滤器的压力下降以便确定所述烟尘负荷。根据本发明，对经过所述颗粒过滤器的压力下降的测量以及所述估算必须在以下时刻进行：当所述废气净化系统的废气质量流量超过流量阈值、所述颗粒过滤器基本上没有水且所述颗粒过滤器的温度超过第一阈值时。得到颗粒过滤器中的烟尘负荷的可靠估算。

权利要求书一种用于估算废气净化系统（200）中的颗粒过滤器（202）中的烟尘负荷的方法，所述估算使用经过所述颗粒过滤器（202）的压力下降来确定所述烟尘负荷，其特征在于，所述估算基于以下特定时刻的所述压力下降的测量：
‑当所述废气净化系统（200）的废气质量流量超过流量阈值时，
‑当所述颗粒过滤器（202）已经在充分长的时间上保持温度高于第二温度阈值时，所述第二温度阈值高到足以从所述颗粒过滤器（202）中去除水，使得所述过滤器基本上没有水，且
‑当所述颗粒过滤器（202）的温度超过第一阈值时，所述第一阈值高于所述废气净化系统（200）中的废气中的水能够冷凝的温度。
如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述废气质量流量的大小基于以下来确定：所述废气净化系统的废气质量流量、所述颗粒过滤器（202）上游的压力和所述颗粒过滤器（202）的温度。
如权利要求2所述的方法，其特征在于：
‑所述压力借助于定位在所述颗粒过滤器上游的压力传感器（213）来确定，以及
‑所述流量阈值被设置为高到足以保证所述压力传感器（213）的精度的值。
如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述流量阈值对应于每秒200至300升之间的流量。
如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述流量阈值对应于大约每秒250升。
如权利要求1至5中任一所述的方法，其特征在于，所述颗粒过滤器（202）中的水含量借助于模型来确定。
如权利要求6所述的方法，其特征在于，根据所述模型，如果所述颗粒过滤器（202）已经在至少预定时间内处于高于所述第二阈值的温度下，则所述颗粒过滤器基本上没有水。
如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第二阈值超过水从所述颗粒过滤器（202）中的孔汽化出的温度。
如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第二阈值对应于150‑250℃范围内的温度。
如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第二阈值对应于大约200℃。
如权利要求7至10中任一所述的方法，其特征在于，所述预定时间对应于8至12分钟之间的时长。
如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述预定时间对应于大约10分钟。
如权利要求1至12中任一所述的方法，其特征在于，所述第一温度阈值依赖于所述废气的温度。
如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述第一阈值对应于140至200℃之间的温度。
如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述第一阈值对应于大约170℃。
如权利要求1至15中任一所述的方法，其特征在于，当所述估算的值在所述时刻被确定时，确定的所述估算的以前的值被更新。
如权利要求1至16中任一所述的方法，其特征在于，对应于所述估算的信号被滤波。
一种计算机程序，其包括程序代码，且当所述代码在计算机中被执行时，所述计算机程序使得所述计算机应用根据权利要求1至17中任一所述的方法。
一种计算机程序产品，其包括计算机可读媒介和根据权利要求18的计算机程序，所述程序包含在所述媒介中，所述媒介采用ROM（只读存储器）、PROM（可编程ROM）、EPROM（可擦PROM）、闪存、EEPROM（电EPROM）和硬盘单元中的任意形式。
一种系统，其适于执行对废气净化系统（200）中的颗粒过滤器（202）中的烟尘负荷的估算，所述估算使用经过所述颗粒过滤器（202）的压力下降来确定所述烟尘负荷，其特征在于，所述系统包括：
‑流量装置，其适于确定所述废气净化系统（200）的废气体积流量是否超过流量阈值；
‑水存在确定装置，其适于在所述颗粒过滤器（202）已经在充分长的时间上保持温度高于高到足以从所述颗粒过滤器（202）中去除水的第二温度阈值的情况下，确定所述颗粒过滤器（202）基本上没有水；
‑温度装置，其适于估算所述颗粒过滤器（202）的温度；以及
‑估算装置，其适于基于在特定时刻进行的所述压力下降的测量来执行所述估算，所述特定时刻是：当所述废气质量流量超过流量阈值、所述颗粒过滤器（202）基本上没有水、和所述颗粒过滤器（202）的所述温度超过高于所述废气净化系统（200）中的废气中的水能够冷凝的温度的第一阈值时。
一种车辆（100），其特征在于，所述车辆包括：
‑颗粒过滤器（202），以及
‑根据权利要求20的用于估算所述颗粒过滤器（202）中的烟尘负荷的系统。

说明书用于废气净化的方法和系统
技术领域
本发明涉及颗粒过滤器，尤其涉及一种根据权利要求1的前述部分的用于估算颗粒过滤器中的烟尘负荷的方法。本发明还涉及一种根据权利要求20的前述部分的适于进行颗粒过滤器中的烟尘负荷估算的系统。本发明还涉及一种用来应用该方法的计算机程序，并且涉及一种设有该系统的车辆。
背景技术
对于尤其是城区中的污染和空气质量的官方关注的不断增加使得在很多行政区中已经采用排放标准和条例。
这类排放标准通常设置要求来限定从配备内燃式发动机的车辆排放出的废气的容许极限。这些标准通常规定例如来自多数类型的车辆的氧化氮（NOx）、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和颗粒的排放等级。
为努力满足这类排放标准，当前的研究着眼于借助于对内燃式发动机中的燃烧产生的废气的后处理（净化）来降低排放。
一种对内燃式发动机的废气进行后处理的方法是所谓的催化净化过程，因此，由内燃式发动机提供动力的车辆和许多其它至少大型的交通设备通常也设有至少一个催化转换器。
后处理系统也可选择性地或与一个或多个催化转换器组合地包括其它器件、例如颗粒过滤器。也存在颗粒过滤器和催化转换器互相集成的情况。
内燃式发动机的气缸中的燃烧导致烟尘颗粒的形成。颗粒过滤器被用来捕获这些烟尘颗粒，且以如下方式工作：废气流被引导通过过滤器结构，烟尘颗粒由此从经过的废气流中捕获并被储存在颗粒过滤器中。
颗粒过滤器在车辆操作过程中逐步充满烟尘，迟早需要将其清空，这通常由所谓的再生来实现。
再生涉及在一个或多个化学过程中将主要由碳颗粒组成的烟尘颗粒转化为二氧化碳和/或一氧化碳，其中，再生可原则上以两种不同的方式执行。一种方式是由所谓基于氧气（O2）的再生来进行的再生，也称为主动再生。在主动再生中，燃料被添加到废气中并意图在定位于颗粒过滤器上游的氧化催化转换器中燃烧掉。在主动再生中，碳由氧气转化为二氧化碳和水。
该化学反应需要相对较高的颗粒过滤器温度以尽力达到期望的反应速率（过滤器清空速率）。
除主动再生之外，还可采用基于NO2的再生，也称为被动再生。在被动再生中，由碳和二氧化氮之间的反应而生成氧化氮和氧化碳。被动再生的优点是，能够在明显较低的温度下达到期望的反应速率以及过滤器清空的速率。
如下所述，经过颗粒过滤器的压力差、即经过过滤器的压力下降被用来确定过滤器中的烟尘负荷。然后，该压力下降被用作决定必须在何时进行再生的依据。然而，对经过颗粒过滤器的压力差的测量受到多个误差源的影响，因此，已知的对烟尘负荷的估算变得不确切。
这会导致再生在非最优的时刻执行，从而汽车行驶时在颗粒过滤器中具有不必要的高的背压，因而增加燃料消耗。或者，非最优时刻的再生导致再生太频繁地执行，同样引起更大的能量消耗。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于估算颗粒过滤器中的烟尘负荷的方法。本目的通过根据权利要求1的特征部分的前述方法来实现。本目的还通过根据权利要求20的特征部分的前述系统来实现。本目的还通过前述计算机程序和前述车辆来实现。
本发明提供颗粒过滤器中的烟尘负荷的可靠和准确的估算，以便将使用的传感器的精度和分辨率对估算的影响和颗粒过滤器中的冷凝物对估算的影响最小化。
该方法通过确定对经过颗粒过滤器的压力差进行测量的适当时刻来保证烟尘负荷估算的可靠性。然后，在所述时刻测得的压力差被用来估算过滤器中的烟尘负荷。根据本发明，选择所述时刻避免了在现有的估算中导致不可靠的各种问题和误差来源。根据本发明，对测量的时刻的适宜选择也意味着，得到的对过滤器中的烟尘负荷的估算对于存储和计算目的而言完全有效。
在开始测量压力下降和估算烟尘负荷之前，保证颗粒过滤器的温度在足够长的时间上足够高，为以下提供了保证：过滤器此时基本没有任何在车辆发动之时处于过滤器中的水。因此，防止了由自车辆关停而在过滤器中累积的任何冷凝物所引起的背压在估算时刻被加到由烟尘负荷而引起的背压上。
当测量经过颗粒过滤器的压力下降以及估算烟尘负荷时，保证废气体积流量超过设置得足够高的阈值，为以下提供了保证：压力下降传感器的分辨率足以使测得的流量值达到好的精度。换言之，经过颗粒过滤器的压力下降在这些高流量下相对于传感器的精度而言是大的。因此，来自传感器的信号仅受到对估算具有相对较小作用的误差的影响。
在估算烟尘负荷之前、即在测量经过过滤器的压力下降之前，保证颗粒过滤器的温度超过高于废气中的水可能冷凝的温度的第一阈值，避免了关于例如在操作车辆过程中温度暂时下降而可能引起的水的任何再冷凝的问题。
因此，根据本发明的估算仅在满足所有这些条件时才进行，即：当废气体积流量超过流量阈值时、当颗粒过滤器基本没有水时、和当温度超过第一温度阈值时。由于可能的误差源的大多数通过根据本发明选择何时进行估算而被消除，因此，得到的对烟尘负荷的估算对存储和计算目的而言更加准确和更加有效。
本发明的另外的特征和其中的优点由下述实施例示例和附图的详细说明来显示。
附图说明
图1a示出了可有益地使用本发明的车辆的传动系。
图1b示出了车辆控制系统中的控制单元的示例。
图2示出了可有益地使用本发明的车辆的后处理系统的示例。
图3示出了两个不同的烟尘负荷下的压力差与通过颗粒过滤器的体积流量的关系。
图4示出了根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
图1a示意性地示出了根据本发明的一个实施例的示例的重型车辆100，例如卡车、公共汽车等。示意性地在图1a中示出的车辆100包括一对前轮111、112和一对后驱动轮113、114。所述车辆还包括具有内燃式发动机101的传动系，所述内燃式发动机通过发动机101的输出轴102以传统的方式、例如经由离合器106连接于变速箱103。
变速箱103的输出轴107经由末端齿轮108（例如传统的差速器）并经由连接于所述末端齿轮108的驱动轴104、105来驱动驱动轮113、114。
车辆100还包括用于处理（净化）从发动机101排出的废气的后处理系统/废气净化系统200。
后处理系统在图2中更加详细地示出。该图描述了车辆100的发动机101，其中，由燃烧产生的废气传导通过涡轮增压单元220（在涡轮增压式发动机中，由燃烧产生的废气流通常驱动被用于压缩用来在气缸中燃烧的进入空气的涡轮增压单元）。涡轮增压单元的功能是众所周知的，因此这里不作更详细的描述。然后，废气流传导通过管路204（由箭头指示）并经由氧化催化转换器（柴油机氧化催化转换器，DOC）205传导至颗粒过滤器202。
后处理系统还包括定位在颗粒过滤器202（柴油机微粒过滤器，DPF）下游的SCR（选择性的催化还原）催化转换器201。SCR催化转换器使用氨（NH3）或能够产生/形成氨的化合物作为添加剂，以降低氧化氮NOx的量。
颗粒过滤器202可替代性地定位在SCR催化转换器201的下游，虽然这在本发明涉及所谓的被动再生的情况下有益性可能较低，其中，所述被动再生与通常由SCR催化转换器降低的氧化氮有关。根据本发明的一个实施例，后处理系统完全不包括SCR催化转换器。
氧化催化转换器DOC 205具有多个功能，并利用柴油发动机过程在废气流中通常产生的剩余空气连同氧化催化转换器中的贵金属涂层一起作为化学反应物。催化转换器通常主要用于将废气流中余留的碳氢化合物和一氧化碳氧化成二氧化碳和水。
然而，氧化催化转换器也可将存在于废气流中的大部分一氧化氮（NO）氧化成二氧化氮（NO2）。然后，所述二氧化氮被用在根据本发明的被动再生中。在氧化催化转换器中也可发生其它反应。
在废气净化系统所描述的实施例中，DOC 205、DPF 202以及SCR催化转换器201集成在组合的废气净化单元203中。然而，应当指出，DOC 205和DPF 202不必集成在组合的废气净化单元中，而是可以一些其它适当的方式来布置。例如，DOC 205可靠近发动机101定位。SCR催化转换器可同样地从DPF 202和/或DOC 205分离。
图2中描述的废气净化系统配置通常出现在重型车辆中，至少在采用严格的排放要求的管辖区域是如此，但是作为对氧化催化转换器的替代，颗粒过滤器可设有贵金属涂层，使得应在氧化催化转换器中发生的化学过程在颗粒过滤器中发生，从而废气净化系统没有DOC 205。
如前面已经提到的，发动机101中的燃烧导致烟尘颗粒的形成。这些烟尘颗粒需要不会、且在许多情况下不允许排放到车辆的周围环境中。柴油机颗粒包括碳氢化合物、碳（烟尘）和无机物、例如硫磺和灰尘。如上所述，这些烟尘因而由颗粒过滤器202捕获，所述颗粒过滤器以以下方式工作：废气流被引导通过过滤器结构，在所述过滤器结构中烟尘颗粒被从经过的废气流捕获以便储存在过滤器202中。颗粒的很大一部分可由过滤器从废气流中分离。
因此，如此从废气流分离的颗粒在过滤器202中累积，使所述过滤器经过一段时间充满烟尘。根据例如当前驾驶条件、驾驶员的驾驶模式和车辆负载等因素，将产生较大量或较少量的烟尘颗粒，因此所述充满的情况将较快或较慢地发生，而当过滤器达到一定的充填水平时需要“清空”。如果过滤器充填至过高的水平，车辆的性能可能受到影响，且由于烟尘累积加上高温，还会有火灾风险。
如上所述，清空颗粒过滤器202由再生来完成，其中，烟尘颗粒、碳颗粒借以在化学过程中被转化为二氧化碳和/或一氧化碳。因此，经过一段时间，过滤器202必须以较长或较短的规律的时间间隔再生，且所述过滤器再生的合适时刻可例如借助控制单元208来确定，所述控制单元例如可至少部分地基于来自压力传感器209的信号确定合适的一个或多个时刻，所述压力传感器用于测量经过过滤器的压力差。过滤器202充填得越满，则经过过滤器的压力差会越高。
再生时刻的确定也会受氧化催化转换器205前和/或后的、和/或过滤器202前和/或后的当前温度的影响。这些温度例如可借助温度传感器210‑212来确定。
只要过滤器的充填水平一直保持低于某预定的水平，再生反应正常情况下不会进行。例如，控制系统对过滤器再生的控制可被布置成：只要过滤器的充填程度例如低于某合适的水平而在60‑80%的范围内，就不采取动作反应。充填程度可用任何合适的方式估算，例如基于上述压力差，在这种情况下，某一压力差代表某一充填程度。
根据本发明，控制单元208还控制烟尘负荷的估算，详细的描述如下。
总体而言，现代车辆中的控制系统通常包括通信总线系统，所述通信总线系统包括一个或多个通信总线，用以将多个电子控制单元（ECU）或控制器与定位在车辆上的各种器件连接在一起。这种控制系统可包括大量的控制单元，且对具体功能的执行可在控制单元中的两个或多个之间分配。
为简单起见，图2仅示出了控制单元208，但所述类型的车辆经常具有相对较大数量的控制单元，例如用于控制发动机、变速箱等，这对本领域的技术人员而言是已知的。
因此，本发明可在控制单元208中实施，但是也可全部地或部分地在车辆上设有的一个或多个其它控制单元中实施。
所述类型的控制单元通常适于接收来自车辆的各种部件、以及例如发动机控制单元（未示出）的传感器信号，所述各种部件例如是如图2所示的所述压力传感器209和所述温度传感器210‑212。由控制单元产生的控制信号通常还与来自其它控制单元的信号和来自器件的信号有关。例如，根据本发明，在再生期间由控制单元208执行的控制例如可与例如接收自发动机控制单元和图2中示出的温度/压力传感器的信息有关。
所述类型的控制单元也通常适于将控制信号传递至车辆的各种部件和器件，如下所述，例如在本示例中，传递至发动机控制单元，以要求/命令发动机的燃烧控制。
所述控制通常由程序指令来管理。这些指令典型地采用计算机程序的形式，当在计算机或控制单元中执行时，所述计算机程序使得计算机/控制单元执行期望形式的控制动作、例如根据本发明的方法步骤。计算机程序通常采用计算机程序产品109的形式，所述计算机程序产品存储在数字存储媒介121（见图1b）上并由控制单元执行，所述数字存储媒介例如是在控制单元中或连接于控制单元的ROM（只读存储器）、PROM（可编程只读存储器）、EPROM（可擦PROM）、闪存、EEPROM（电可擦PROM）、硬盘单元等。因此，车辆在具体情况下的运行行为可通过改变计算机程序的指令来调整。
控制单元（控制单元208）的一个示例在图1b中示意性地示出，其中，控制单元208本身可包括计算单元120，所述计算单元可基本上采用任何合适类型的处理器或微型计算机的形式，例如用于数字信号处理的电路（数字信号处理器，DSP）或具有预定的具体功能的电路（特定应用集成电路，ASIC）。计算单元120连接于存储器单元121，所述存储器单元例如设有计算单元120能够执行计算所需的存储的程序代码109和/或存储的数据。计算单元120还布置成在存储器单元121中存储部分或最后的计算结果。
控制单元208还设有用于接收和发送输入和输出信号的相应的装置122、123、124、125。这些输入和输出信号可包括波形、脉冲或其它属性，所述波形、脉冲或其它属性能够由输入信号接收装置122、125探测作为信息，且可被转化为计算单元120能够处理的信号。
此后，这些信号被传送至计算单元120。输出信号发送装置123、124布置为转化从计算单元120接收的信号，以便例如通过调制这些信号来提供输出信号，所述输出信号可被传送至车辆控制系统的其它部件和/或用到所述输出信号的一个或多个器件。用于接收和发送输入和输出信号的至相应的装置的每个连接可采用缆线，数据总线、例如CAN（控制器局域网络）总线、MOST（面向媒体的系统传输）总线或一些其它总线构造中的一个或多个的形式，或采用无线连接的形式。
如上所述，再生原则上可以两种不同的方式执行。一种方式是通过所谓的基于氧（O2）的再生，也称为主动再生。在主动再生中，发生的化学过程大致如下：
C+O2=CO2+热量    （1）
因此，主动再生将碳和氧气转化为二氧化碳和热量。然而，该化学反应与温度非常相关，且要求相对较高的过滤器温度来尽力达到可接受的反应速率。典型地要求最低500℃的过滤器温度，而为了以期望的速率进行再生，更高的温度是优选的。
然而，在主动再生中可用的最高温度通常受有关器件的容限的限制。例如，颗粒过滤器202和/或任何下游SCR催化转换器通常具有关于器件可能经受的最高温度的设计极限。这意味着，由于受到影响的器件，主动再生可能经受过低的最高容许温度。同时，因而要求非常高的最低温度来尽力达到任何有用的反应速率。在主动再生中，过滤器202中的烟尘负荷在正常情况下基本上完全地燃烧。当过滤器完全再生后，它的烟尘水平基本上会在0%。
现在日益常见的是，车辆不仅配备有颗粒过滤器202，而且也配备有SCR催化转换器201，在这种情况下，主动再生可能出现成下游SCR催化转换器处理过程的过热的形式的问题。
至少部分地由于这个原因，本发明采用基于NO2（被动）的再生来代替上述的主动再生。在被动再生中，氧化氮和氧化碳在如下的碳和二氧化氮之间的反应中形成：
NO2+C=NO+CO    （2）
被动再生的优点是，期望的反应速率以及过滤器清空速率在较低的温度下达到。颗粒过滤器的被动再生典型地在200℃‑500℃范围内的温度下发生，尽管该范围的较高部分中的温度通常是优选的。然而，在例如存在SCR催化转换器的情况下，与主动再生中的温度相比，这一明显较低的温度范围是大的优点，因为不会出现温度水平高到足以引起损害SCR催化转换器的风险。
如上所述，经过颗粒过滤器202的压力差借助于压力差传感器209来确定。然后，压力差被用于估算过滤器202中的烟尘负荷。已知的解决方案假定，压力差遵循作为通过过滤器的体积流量的函数的烟尘负荷的曲线。
图3中是该曲线的两个示例，示出了在基本上没有水的过滤器中不同的烟尘负荷下的经过颗粒过滤器的压力差与体积流量之间的函数关系。下部的曲线301在此代表经过过滤器中的相同基质的压力差，即当过滤器没有烟尘、即烟尘为0g/l时的压力差。上部的曲线302代表当过滤器含有储存的烟尘时经过过滤器的压力差。在该示例中过滤器在此含有的烟尘为5g/l。
以前一直依靠如图3中的那些曲线来确定颗粒过滤器中的烟尘负荷，但是，由于多个原因，压力差、烟尘负荷和体积流量之间的关系的这种近似不能得出可靠的烟尘负荷的值。
这种近似的一个问题是，传感器的使用具有内在的不精确度以及个体分布，使得难以精确地测量某时刻系统在相应的曲线上的那个位置。这自然导致在基于相应的曲线来精确地确定颗粒过滤器202中的烟尘负荷方面的困难。
此外，当废气净化系统停用和冷却时，冷凝物在过滤器的多孔结构中累积。因为冷凝物也在过滤器中引起背压，因此，过滤器中的冷凝物以前一直是烟尘负荷的不精确估计的一个原因。
这种近似的另一问题是，在车辆的操作过程中如果废气的温度暂时下降，估算从废气中发生多少水的再冷凝是复杂的，这在已知的烟尘负荷估算中引入误差。
根据本发明，以上指出的问题通过以下方式解决：确定用于测量经过颗粒过滤器202的压力下降的适当的时刻，并使用在该特定时刻的压力下降来估算过滤器中的烟尘负荷。根据本发明，所述测量以及所述估算在以下条件下进行：当废气体积流量超过阈值时、当颗粒过滤器基本上没有水时和当过滤器的温度超过第一阈值时。因此，所述测量仅在所有这些条件都得到满足时才进行。
根据本发明，当废气体积流量超过阈值时，在估算时刻的压力差相对于压力差传感器209的精度而言会是大的，使得测量更加精确。如果像已知的解决方案一样不保证废气体积流量会超过阈值，压力差相对于传感器的精度而言可能并不大，这会潜在地导致错误的烟尘负荷估算。因此，根据已知的解决方案，在估算时刻的压力差可能太小，以至于传感器的精度可能构成明显的误差源。
根据本发明，由于所述测量以及所述估算在颗粒过滤器202没有冷凝物时进行，因此烟尘负荷值更加精确，且未受到由在汽车启动之时过滤器中的冷凝物引起的背压的影响。
根据本发明，由于所述测量以及所述估算在过滤器的温度超过第一阈值的时刻进行，因此，在车辆操作过程中当温度暂时下降时在过滤器的孔中的任何水的再冷凝的影响被降低。因此，在给定的废气体积流量和流动阻力下得到用于压力差的更加精确的值。
总而言之，采用本发明使得烟尘负荷的估算结果基本上未受到由于以下原因的不利影响：传感器精度、在启动时以不同的量存在于颗粒过滤器中的冷凝物、或在车辆操作过程中在过滤器202中由于废气温度暂时下降至低于过滤器中的水可能再冷凝的水平而出现的任何冷凝水。
根据本发明的一个实施例，对于废气体积流量的大小的确定是基于：通过废气净化系统200的废气质量流量、颗粒过滤器202上游的压力和过滤器的温度。
有多种方式来计算废气质量流量。例如，废气质量流量的计算可基于来自质量流量传感器214的信号，所述质量流量传感器定位在发动机101的进气口处并连接控制单元208。例如，废气质量流量的计算还可基于发动机的进气罩处的压力和温度，并对于EGR（废气再循环）阀的任何使用进行补偿。
颗粒过滤器202上游的压力可借助来自压力传感器213相对于大气压的压力信号来确定，所述传感器将定位在颗粒过滤器202的上游并连接于控制单元208。颗粒过滤器的温度可基于来自用于所述过滤器的至少一个温度传感器211、212的温度信号来估算，所述温度传感器可靠近过滤器定位在过滤器的上游211或下游212处。
根据本发明，在进行烟尘负荷的估算之前必须被超过的流量阈值需要被设成高到足以保证所述压力传感器的精度的值，本领域的技术人员会知道该值对不同的传感器而言是不同的。典型地，该流量阈值可对应于每秒200至300升范围内的流量。根据本发明的一个实施例，该流量阈值对应于大约每秒250升的流量。这为使用压力传感器来得到可靠的输出信号提供了保证。
如上所述，冷凝物经常在颗粒过滤器中202中累积，这会潜在地引起无法与烟尘负荷区分的背压，因而导致错误的烟尘负荷的估算。
根据本发明，如果颗粒过滤器202在充分长的时间内保持温度高于高得足以将水从过滤器中去除的一定阈值，所述颗粒过滤器被看作基本上没有水。
根据本发明的一个实施例，颗粒过滤器中202的水含量借助于一种模型来确定，该模型考虑到水的特性，从而认为如果过滤器已经在至少预定的时间内处于高于第二阈值的温度下，则所述过滤器基本上没有水。当颗粒过滤器的温度低时、例如当车辆怠速时，水仍然在过滤器中冷凝。因此，该第二阈值有益地超过水从颗粒过滤器的孔汽化离开的温度。
因此，所述第二温度阈值在150‑250℃的范围内。根据本发明的一个实施例，所述第二阈值大约为200℃。这意味着，如果颗粒过滤器将温度保持在该范围内，存在的任何水将从过滤器被去除。
根据本发明的一个实施例，根据所述模型，过滤器必须将温度保持在150‑250℃范围内所持续的预定时间在8至12分钟之间。根据本发明的一个实施例，该预定时间大约为10分钟。
因此，通过将高得足以将水从过滤器中去除的温度保持充分长的时间，本发明保证了过滤器202基本上没有水。因为基本上没有因冷凝物而产生的背压加到因烟尘负荷而产生的背压上，所以烟尘负荷的估算更加准确。
如上所述，冷凝物增加了颗粒过滤器202里的背压。一旦过滤器变热，期望避免在容易再次发生水的冷凝的时刻估算烟尘负荷，例如如果废气的温度暂时下降时可能发生这种情况。因此，根据本发明，测量压力下降和估算烟尘负荷仅在过滤器已经达到高于水可能从过滤器中的废气中冷凝出的温度的第一温度阈值后进行。该第一阈值可以在140至200℃之间。根据本发明的一个实施例，该第一阈值大约为170℃。仅在已经达到如此高的温度时进行估算，使得可避免由于水在过滤器的孔中冷凝而引起的错误的烟尘负荷估算。
如上所述，估算烟尘负荷涉及使用：基于废气质量流量信号而确定的废气质量流量、来自压力传感器213的相对于大气压的压力信号、和来自用于颗粒过滤器202的温度传感器211、212的温度信号。废气质量流量和温度具有不同的时间延迟，这意味着，对应的信号具有不同的交互时间延迟。此外，这些信号相对于来自压力传感器213的信号也是时间延迟的。这些时间延迟使得用于烟尘负荷估算的信号变得非常散乱、不平稳和难以解读。由于所述信号的锯齿状特征，这些信号变得相当难以解读，随之有误解的风险。
因此，根据本发明的一个实施例，对应于烟尘负荷的估算的信号被滤波。该滤波优选借助于低通滤波器以消除信号的散乱。因此，该信号经过滤波后的特征使它易于理解和解读。
图4是根据本发明的方法的流程图。该方法开始后的第一步骤401优选通过上述用于于冷凝物的模型来检查颗粒过滤器是否基本上没有任何可能在车辆启动时已经存于过滤器中的水。如果过滤器基本上没有水，该方法继续进行第二步骤402。如果过滤器并非没有水，该方法从起始处再次开始。
第二步骤402检查废气质量流量是否超过流量阈值，在超过的情况下，该方法继续进行第三步骤403。如果废气质量流量没有超过该阈值，该方法再次开始。
第三步骤403检查颗粒过滤器是否高于第一温度阈值。如果温度高于所述阈值，该方法继续进行第四步骤404。如果温度低于所述阈值，该方法从起始处再次开始。
如本领域的技术人员所知，根据本方法，前三个步骤401、402、403可基本上以任何期望的顺序来进行。也可实施该方法使得在给定步骤处任何未满足的条件被检查更多的次数，然后从起始处再次开始该方法。
根据本方法，至关重要的是，在达到第四步骤404之前，废气质量流量必须超过它的阈值，颗粒过滤器必须基本上没有水且处在高于它的阈值的温度下。
该方法的第四步骤404估算烟尘负荷，即，所述第四步骤测量压力下降并估算烟尘负荷。在能够进行第四步骤404之前，在第一、第二和第三步骤401、402和403处的所有条件都得到满足，为烟尘负荷的可靠和准确的测量提供了保证。
该方法的第五步骤405更新用于烟尘负荷的估算的以前的特定值。因此，用于当前烟尘负荷的新的特定值将改写旧的存储值。
本发明还涉及适于估算颗粒过滤器202中的烟尘负荷的系统。根据本发明的系统包括适于确定废气质量流量是否超过流量阈值的流量装置。该系统还包括适于确定在颗粒过滤器中的水的存在的水存在确定装置和适于估算颗粒过滤器202的温度的温度装置。所述系统还包括估算装置，所述估算装置适于在废气质量流量超过流量阈值、过滤器基本上没有水、和过滤器的温度超过第一阈值时估算颗粒过滤器202的烟尘负荷。
该系统还设置为包括用于执行根据本发明的方法的上述各种实施例的装置。
本发明还涉及根据图1a的车辆，所述车辆包括颗粒过滤器202和根据本发明的适于通过根据本发明的方法来估算过滤器中的烟尘负荷的系统。
上述本发明的示例是关于车辆的。然而，本发明也能够应用于能够应用上述废气净化系统的任何运输装置，例如具有如上的燃烧过程/再生过程的船只或飞行器中。