用于確定顆粒過(guò)濾器的顆粒裝載量的方法和設(shè)備技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及用于利用至少一個(gè)裝載量參量確定顆粒過(guò)濾器的顆粒裝載量的方法，具有步驟：檢測(cè)或提供所輸送的氣體質(zhì)量流的多個(gè)狀態(tài)參量，狀態(tài)參量至少包括顆粒質(zhì)量流和針對(duì)在顆粒過(guò)濾器的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的實(shí)際壓力差異的尤其是所測(cè)量的壓力差異說(shuō)明；借助于物理顆粒過(guò)濾器模型根據(jù)所輸送的氣體質(zhì)量流的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)參量確定至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量；借助于基于數(shù)據(jù)的誤差模型根據(jù)所輸送的氣體質(zhì)量流的狀態(tài)參量、所述壓力差異說(shuō)明對(duì)針對(duì)至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量的校正參量進(jìn)行建模，其中所述誤差模型對(duì)應(yīng)于時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)或包括這樣的時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)；根據(jù)所述至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量和經(jīng)建模的校正參量確定所述至少一個(gè)裝載量參量。定所述至少一個(gè)裝載量參量。定所述至少一個(gè)裝載量參量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于確定顆粒過(guò)濾器的顆粒裝載量的方法和設(shè)備


[0001]本專利技術(shù)涉及用于凈化氣體質(zhì)量流的顆粒過(guò)濾器，尤其是用于在機(jī)動(dòng)車輛的廢氣再處理裝置中使用的煙塵顆粒過(guò)濾器。此外，本專利技術(shù)涉及用于更精確地確定這種顆粒過(guò)濾器的顆粒裝載量（Partikelbeladung）的方法。
技術(shù)背景
[0002]通常使用顆粒過(guò)濾器來(lái)降低氣體質(zhì)量流中的顆粒密度。例如，機(jī)動(dòng)車輛中的內(nèi)燃機(jī)的顆粒排放借助于顆粒過(guò)濾器被減少，所述顆粒過(guò)濾器對(duì)減少柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和奧托發(fā)動(dòng)機(jī)的煙塵顆粒排出作出顯著貢獻(xiàn)。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)，顆粒過(guò)濾器通過(guò)灰燼和煙塵顆粒被裝載，所述灰燼和煙塵顆粒在此沉淀在壁中和濾餅（Filterkuchen）中。在再生過(guò)程中，以煙塵進(jìn)行的裝載在輸送氧氣的情況下以及通過(guò)提高廢氣溫度而以有規(guī)律的時(shí)間間隔被燃燒，以便使顆粒過(guò)濾器再生（regenerieren）并且使所述顆粒過(guò)濾器保持在最佳運(yùn)行狀態(tài)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

[0003]根據(jù)本專利技術(shù)，提供根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于確定顆粒過(guò)濾器的裝載量、尤其是用于凈化內(nèi)燃機(jī)的燃燒廢氣的方法以及根據(jù)并列權(quán)利要求所述的用于運(yùn)行廢氣顆粒過(guò)濾器的方法、相應(yīng)的設(shè)備和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)。
[0004]在從屬權(quán)利要求中說(shuō)明其他設(shè)計(jì)方案。
[0005]根據(jù)第一方面，提供一種用于作為內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)裝載量參量而確定顆粒過(guò)濾器的顆粒裝載量的方法，所述方法具有以下步驟：
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檢測(cè)或提供所輸送的氣體質(zhì)量流的多個(gè)狀態(tài)參量，所述狀態(tài)參量至少包括顆粒質(zhì)量流（Partikelmassenstrom）和針對(duì)在所述顆粒過(guò)濾器的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的實(shí)際壓力差異的壓力差異說(shuō)明（Druckunterschiedsangabe）；
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借助于物理顆粒過(guò)濾器模型根據(jù)所述所輸送的氣體質(zhì)量流的一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)參量確定至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量；
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借助于基于數(shù)據(jù)的誤差模型根據(jù)所述所輸送的氣體質(zhì)量流的狀態(tài)參量、所述壓力差異說(shuō)明對(duì)針對(duì)至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量的校正參量進(jìn)行建模，其中所述誤差模型包括時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)（TCM：temporal convolutional network）或?qū)?yīng)于這樣的時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)；
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根據(jù)所述至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量和經(jīng)建模的校正參量來(lái)確定至少一個(gè)裝載量參量。
[0006]顆粒過(guò)濾器的裝載量是重要參量，該重要參量決定性地影響如下系統(tǒng)的系統(tǒng)行為，在所述系統(tǒng)中顆粒過(guò)濾器被運(yùn)行。在裝載量過(guò)高的情況下，通過(guò)顆粒過(guò)濾器引起高氣體背壓，所述高氣體背壓可能導(dǎo)致系統(tǒng)的能量消耗增加或者甚至可能導(dǎo)致對(duì)顆粒過(guò)濾器的機(jī)械損壞。在使用顆粒過(guò)濾器作為機(jī)動(dòng)車輛中的內(nèi)燃機(jī)的廢氣顆粒過(guò)濾器時(shí)，這導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)的燃料消耗增加。
[0007]此外，過(guò)少裝載的顆粒過(guò)濾器的過(guò)濾效率（Filterwirkungsgrad）低，使得以顆粒進(jìn)行的最小裝載量對(duì)于足夠過(guò)濾效率而言是必需的。
[0008]因此，重要的是使顆粒過(guò)濾器的裝載量保持在適度水平，即保持在特定的范圍內(nèi)，以便鑒于整個(gè)系統(tǒng)的能量消耗和過(guò)濾方面優(yōu)化過(guò)濾器的過(guò)濾效率。
[0009]這要求了解顆粒過(guò)濾器的當(dāng)前裝載量，以便能夠以合適的方式對(duì)所述裝載量進(jìn)行影響。可以利用裝載量參量來(lái)說(shuō)明的顆粒過(guò)濾器裝載量的度量可以通過(guò)激活或避免再生循環(huán)來(lái)調(diào)整或改變。
[0010]這種再生循環(huán)例如為了減少用于內(nèi)燃機(jī)的煙塵顆粒過(guò)濾器的裝載量而規(guī)定：通過(guò)在顆粒過(guò)濾器中輸送氧氣和提高溫度來(lái)將煙塵顆粒燒盡（abbrennen）并由此將所述煙塵顆粒從過(guò)濾器中移除。
[0011]然而，顆粒過(guò)濾器的裝載量不能直接被測(cè)量，使得必須借助于顆粒過(guò)濾器模型以模型的方式（modellhaft）基于在系統(tǒng)、例如具有內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行期間的可用參量來(lái)確定所述裝載量。傳統(tǒng)的顆粒過(guò)濾器模型通常是基于物理的模型，這些模型根據(jù)狀態(tài)參量而描繪（abbilden）顆粒過(guò)濾器的復(fù)雜行為。然而，尤其是在再生循環(huán)期間，常用的顆粒過(guò)濾器模型在精度上受限。雖然用于顆粒過(guò)濾器的詳細(xì)模擬模型也是已知的，但這些模擬模型不適用于裝載量參量的在線計(jì)算。
[0012]因此，上述方法規(guī)定使用物理顆粒過(guò)濾器模型，所述物理顆粒過(guò)濾器模型借助于基于數(shù)據(jù)的誤差模型被校正。基于數(shù)據(jù)的誤差模型可以提供例如校正偏移量或校正因子形式的校正參量用于校正至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量。
[0013]誤差模型可以被訓(xùn)練，以便根據(jù)狀態(tài)參量、壓力差異說(shuō)明的變化過(guò)程來(lái)說(shuō)明針對(duì)相應(yīng)裝載量參量的相應(yīng)校正參量，其中所述相應(yīng)校正參量被構(gòu)造用于對(duì)相應(yīng)裝載量參量加載，尤其是以加法或乘法的方式進(jìn)行加載。
[0014]誤差模型可以通過(guò)顆粒過(guò)濾器的離線模擬根據(jù)系統(tǒng)的狀態(tài)參量以及根據(jù)至少一個(gè)裝載量參量的真實(shí)值與至少一個(gè)裝載量參量的經(jīng)建模的值之間的差異被訓(xùn)練。
[0015]由于物理顆粒過(guò)濾器模型根據(jù)顆粒質(zhì)量流的累加而確定裝載量，因此有必要設(shè)置誤差模型的結(jié)構(gòu)，使得在考慮顆粒過(guò)濾器的動(dòng)態(tài)行為的情況下確定校正參量。這實(shí)現(xiàn)：誤差模型也可以描繪顆粒過(guò)濾器模型的經(jīng)累加的誤差，其中為了確定裝載量參量要考慮的時(shí)間序列可能非常長(zhǎng)。
[0016]已令人驚訝地確定出，使用時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)（TCN）作為誤差模型特別適用于描繪經(jīng)建模的裝載量參量與顆粒過(guò)濾器的真實(shí)裝載量的偏差。尤其是在長(zhǎng)時(shí)間序列的情況下，使用時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)作為誤差模型已被證明為比傳統(tǒng)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、例如LSTM或GRU更精確且較不復(fù)雜，其中所述傳統(tǒng)遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)僅對(duì)于較短時(shí)間范圍而言能以良好的精度描繪動(dòng)態(tài)行為。
[0017]狀態(tài)參量可以包括氣體體積流、溫度和/或壓力。
[0018]所述至少一個(gè)裝載量參量和所述至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量可以包括：
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壁裝載量參量以及經(jīng)建模的壁裝載量參量，所述壁裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器的過(guò)濾材料的表面處的顆粒的量，所述經(jīng)建模的壁裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器的過(guò)濾材料的表面處的顆粒的經(jīng)建模的量；和/或，
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餅裝載量參量以及經(jīng)建模的餅裝載量參量，所述餅裝載量參量說(shuō)明積聚在所述
顆粒過(guò)濾器的過(guò)濾元件的表面上的餅中的顆粒的量，所述經(jīng)建模的餅裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器的過(guò)濾元件的表面上的餅中的顆粒的經(jīng)建模的量，和/或
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過(guò)濾效率以及經(jīng)建模的過(guò)濾效率，所述過(guò)濾效率說(shuō)明所述顆粒過(guò)濾器的凈化效率（Reinigungseffizienz），所述經(jīng)建模的過(guò)濾效率說(shuō)明所述顆粒過(guò)濾器的經(jīng)建模的凈化效率。
[0019]可以規(guī)定，跨所述顆粒過(guò)濾器的入口側(cè)和出口側(cè)壓力之間的經(jīng)建模的壓力差異說(shuō)明借助于物理顆粒過(guò)濾器模型被確定，其中借助于基于數(shù)據(jù)的誤差模型此外根據(jù)所述經(jīng)建模的壓力差異說(shuō)明執(zhí)行針對(duì)至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量的校正參量，其中所述誤差模型被訓(xùn)練用于根據(jù)狀態(tài)參量、壓力差異說(shuō)明和經(jīng)建模的壓力差異說(shuō)明的變化過(guò)程來(lái)說(shuō)明相應(yīng)校正參量以確定所述相應(yīng)裝載量參量，其中相應(yīng)校正參量被構(gòu)造用于對(duì)相應(yīng)經(jīng)建模的裝載量參量加載，尤其是以加法或乘法的方式進(jìn)行加載。
[0020]可以規(guī)定，所述方法以時(shí)間步循環(huán)地被本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】

【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于利用至少一個(gè)裝載量參量確定顆粒過(guò)濾器（6）的顆粒裝載量的方法，所述方法具有以下步驟：
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檢測(cè)（S1）或提供所輸送的氣體質(zhì)量流的多個(gè)狀態(tài)參量（T、、、），所述狀態(tài)參量至少包括顆粒質(zhì)量流和針對(duì)在所述顆粒過(guò)濾器（6）的輸入側(cè)和輸出側(cè)之間的實(shí)際壓力差異的尤其是所測(cè)量的壓力差異說(shuō)明（）；
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借助于物理顆粒過(guò)濾器模型（31）根據(jù)所述所輸送的氣體質(zhì)量流的所述一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)參量（T、、、）確定（S2）至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量（、）；
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借助于基于數(shù)據(jù)的誤差模型（32）根據(jù)所述所輸送的氣體質(zhì)量流的所述狀態(tài)參量（T、、、）、所述壓力差異說(shuō)明（）對(duì)針對(duì)所述至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量（、）的校正參量（、、）進(jìn)行建模（S4），其中所述誤差模型（32）對(duì)應(yīng)于時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)（TCM：temporal convolutional network）或包括這樣的時(shí)間卷積網(wǎng)絡(luò)；
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根據(jù)所述至少一個(gè)經(jīng)建模的裝載量參量（、）和經(jīng)建模的校正參量（、、）而確定（S5）所述至少一個(gè)裝載量參量（、）。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述狀態(tài)參量（T、、、）包括氣體體積流（）、溫度（T）和/或壓力。3.根據(jù)權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述裝載量參量（、）和所述經(jīng)建模的裝載量參量（、）包括：
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壁裝載量參量（、）以及經(jīng)建模的壁裝載量參量，所述壁裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器（6）的過(guò)濾材料（63）的表面處的顆粒的量，所述經(jīng)建模的壁裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器（6）的過(guò)濾材料（63）的表面處的顆粒的經(jīng)建模的量；和/或
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餅裝載量參量（、）以及經(jīng)建模的餅裝載量參量，所述餅裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器（6）的過(guò)濾元件的表面上的餅中的顆粒的量，所述經(jīng)建模的餅裝載量參量說(shuō)明積聚在所述顆粒過(guò)濾器（6）的過(guò)濾元件（63）的表面上的餅中的顆粒的經(jīng)建模的量，和/或
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過(guò)濾效率（η）以及經(jīng)建模的過(guò)濾效率，所述過(guò)濾效率說(shuō)明所述顆粒過(guò)濾器（6）的凈化效率，所述經(jīng)建模的過(guò)濾效率說(shuō)明所述顆粒過(guò)濾器（6）的經(jīng)建模的凈化效率。4.根據(jù)權(quán)利要求1
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3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述誤差模型（32）被訓(xùn)練，以便根據(jù)所述狀態(tài)參量（T、、、）、所述壓力差異說(shuō)明（）和所述經(jīng)建模的壓力差異說(shuō)明（）的變化過(guò)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：G，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：羅伯特，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：