DE10059683A1 - Method for monitoring a particle filter system in the exhaust line of an internal combustion engine - Google Patents
Method for monitoring a particle filter system in the exhaust line of an internal combustion engineInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Par tikelfiltersystems im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine. Solche Partikel filtersysteme, werden auch als CRT-Systeme (CRT = Continuously Regene rating Trap) bezeichnet und umfassen einen NO zu NO2 oxidierenden Oxida tionskatalysator und einen nachgeschalteten Partikelfilter.The present invention relates to a method for monitoring a particulate filter system in the exhaust line of an internal combustion engine. Particle filter systems of this type are also referred to as CRT systems (CRT = Continuously Regene rating Trap) and include an NO to NO 2 oxidizing oxidation catalyst and a downstream particle filter.
Die Überwachung eines Partikelfiltersystems erfolgt in dar Regel in Abhän gigkeit vom Beladungszustand des Partikelfilters. Der Beladungszustand des Partikelfilters wird dazu meistens mittels des über dem Pairtikelfilter anliegen den Druckgefälles ermittelt. Aufwendiger ist es dagegen, wenn der Bela dungszustand des Partikelfilters mittels eines Zählers ermittelt wird, der in Abhängigkeit von der Abgastemperatur hoch- oder heruntergezählt wird. Schließlich ist es auch möglich, den Beladungszustand des Partikelfilters an hand der von der Brennkraftmaschine durchlaufenen Betriebsphasen durch Schätzung anzugeben.The monitoring of a particle filter system is usually done in dependency of the loading condition of the particle filter. The loading condition of the Particle filter will mostly be applied by means of the over the particle filter determined the pressure drop. On the other hand, it is more complex if the Bela condition of the particle filter is determined by means of a counter, which in Depends on the exhaust gas temperature up or down. Finally, it is also possible to check the loading status of the particle filter hand through the operating phases passed by the internal combustion engine To provide an estimate.
Die vorstehend genannten Verfahren zur Bestimmung des Beladungszu standes eines Partikelfilters sind jedoch mehr oder weniger ungenau und können insbesondere vor dem Hintergrund neuer Richtlinien über den maxi mal zulässigen Schadstoffausstoß von Brennkraftmaschinen keine hinrei chend genaue Überwachung leisten.The above procedures for determining load particle filter are more or less inaccurate and can in particular against the background of new guidelines on the maxi times admissible pollutant emissions from internal combustion engines none provide accurate monitoring.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilter systems im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine bereitzustellen, wobei dieses Verfahren insbesondere einem Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kraftstoffen, die unterschiedliche Schwefelgehalte aufweisen, gerecht wer den soll.Based on this prior art, it is the task of the present Invention, an improved method for monitoring a particle filter to provide systems in the exhaust line of an internal combustion engine, wherein this method in particular an operation of the internal combustion engine Fuels with different sulfur contents are justified that should.
Die Aufgabe wird gelöst, indem der Beladungszustand des Partikelfilters je weils über eine erste vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs unabhängige Me thode und über eine zweite vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs abhängige Methode ermittelt wird, wobei aus den nach diesen beiden Methoden ermit telten Beladungszuständen der Quotient gebildet wird und aus dem Quo tienten der Schwefelgehalt des Kraftstoffs abgeleitet wird, welcher die Alte rung des Partikelfiltersystems beeinflusst. Im Gegensatz zu den bisher be kannten Verfahren zur Überwachung eines Partikelfiltersystems im Abgas strang kann somit eine Betankung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoffen wechselnder Qualität und die dadurch hervorgerufene Beeinflussung der Al terung des Partikelfiltersystems berücksichtigt werden. Denn sobald die nach den beiden Methoden ermittelten Beladungszustände, die in Abhängigkeit vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs in einem bestimmten Verhältnis zueinan der stehen, divergieren, liegt eine "Fehlbetankung" der Brennkraftmaschine mit einem Kraftstoff vor, der einen zu hohen Schwefelgehalt (mehr als 50 ppm) aufweist, was auf eine zusätzliche Alterung des Partikelfiltersystems schließen lässt.The task is solved by the loading state of the particle filter depending because of a first measurement independent of the sulfur content of the fuel method and a second one depending on the sulfur content of the fuel Method is determined, with the result of using these two methods the load states the quotient is formed and from the quo the sulfur content of the fuel is derived, which is the old one Particle filter system influenced. In contrast to the previously be known methods for monitoring a particle filter system in the exhaust gas strand can thus refuel the internal combustion engine with fuels changing quality and the resulting influence on the Al particle filter system. Because as soon as the after The two methods determined loading states, which are dependent the sulfur content of the fuel in a certain ratio who stand, diverge, is an "incorrect refueling" of the internal combustion engine with a fuel that has too high a sulfur content (more than 50 ppm) has, which indicates an additional aging of the particle filter system lets close.
Vorteilhaft wird die Brennkraftmaschine beim Überschreiten von vorbe stimmten ersten Schwellenwerten für den nach der ersten Methode ermittel ten Beladungszustand, für den nach der zweiten Methode ermittelten Bela dungszustand und/oder für den aus den beiden Beladungszuständen gebil deten Quotienten vom Normalbetrieb auf einen ersten temperaturerhöhen den Betriebsmodus umgeschaltet. Während dieses ersten temperaturerhö henden Betriebsmodus' wird die Temperatur des Abgases von ca. 230 Grad Celsius auf ca. 320 Grad Celsius hochgesetzt, so dass nunmehr gewähr leistet ist, dass eine Regeneration des Partikelfiltersystems stattfinden kann. Gleichzeitig wird die erste vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs unabhängige Methode so beeinflusst, dass ein höherer Beladungszustand ermittelt wird. Damit nähert sich der nach der ersten Methode ermittelte Beladungszustand wieder an den nach der zweiten vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs abhän gigen Methode ermittelten Beladungszustand an und geht der Quotient aus diesen beiden Beladungszuständen wieder gegen den Wert 1.The internal combustion engine is advantageous when exceeded agreed first thresholds for the determined using the first method load state for the load determined using the second method state of charge and / or for those formed from the two load states Increase the quotient from normal operation to a first temperature switched the operating mode. During this first temperature increase operating mode ', the temperature of the exhaust gas of about 230 degrees Celsius raised to about 320 degrees Celsius, so that now guaranteed What is achieved is that regeneration of the particle filter system can take place. At the same time, the first becomes independent of the sulfur content of the fuel Method influenced so that a higher load state is determined. The loading state determined according to the first method thus approaches again depend on the sulfur content of the fuel after the second current method and the quotient is assumed these two loading conditions again against the value 1.
Die Verwendung von vorbestimmten ersten Schwellenwerten für die Bela dungszustände bzw. für deren Quotienten stellt außerdem sicher, dass bei einem Versagen der zweiten vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs abhängigen Methode, vom Normalbetrieb auf den temperaturerhöhenden Betriebsmodus umgeschaltet wird, so dass selbst dann eine Entschwefelung des Partikelfil tersystems erfolgt.The use of predetermined first thresholds for the Bela conditions or their quotient also ensures that at failure of the second depending on the sulfur content of the fuel Method, from normal operation to the temperature-increasing operating mode is switched over, so that even then a desulfurization of the particle film tersystems.
Besonders vorteilhaft wird die Brennkraftmaschine bei der Verwendung von Kraftstoff mit einem hohen Schwefelgehalt beim Überschreiten von vorbe stimmten zweiten Schwellenwerten für den nach der ersten Methode ermit telten Beladungszustand, für den nach der zweiten Methode ermittelten Be ladungszustand und/oder für den aus den beiden Beladungszuständen ge bildeten Quotienten vom Normalbetrieb oder vom ersten temperaturerhöhen den Betriebsmodus auf einen zweiten temperaturerhöhenden Betriebsmodus umgeschaltet. Dadurch kann die Abgastemperatur noch weiter erhöht wer den, um sicherzustellen, dass auf jeden Fall eine Entschwefelung erfolgt.The internal combustion engine is particularly advantageous when using Fuel with a high sulfur content when exceeded agreed second thresholds for that determined by the first method the load state for the load determined by the second method State of charge and / or for the ge from the two loading states formed quotients from normal operation or from the first temperature increase the operating mode to a second temperature-increasing operating mode switched. This allows the exhaust gas temperature to be increased even further to ensure that desulfurization takes place in any case.
Außerdem kann die Brennkraftmaschine bei der Verwendung von Kraftstoff mit einem geringen Schwefelgehalt betriebsstundenabhängig oder fahrstre ckenabhängig vom Normalbetrieb auf den ersten oder den zweiten tempe raturerhöhenden Betriebsmodus umgeschaltet werden. Auf diese Weise kann selbst dann, wenn die Brennkraftmaschine ausschließlich mit schwefel freiem Kraftstoff betrieben wird, sichergestellt werden, dass sich die Aktivität des Partikelfiltersystems über die Laufzeit nicht verschlechtert.In addition, the internal combustion engine can use fuel with a low sulfur content depending on the operating hours or driving routes depending on normal operation on the first or the second tempe operating mode which increases the temperature. In this way can even if the internal combustion engine uses only sulfur Free fuel is operated to ensure that there is activity of the particle filter system does not deteriorate over the term.
Zweckmäßig wird während des ersten oder des zweiten temperaturerhöhen den Betriebsmodus' anhand der Dauer, der Temperatur und der Bedingung Lambda kleiner 1 der Erfolg der Entschwefelung beurteilt. Die Dauer hängt dabei vom vorangegangenen Verschwefelungszeitraum ab, der die Zeit nach dem Umschalten vom Normalbetrieb auf den ersten oder den zweiten tempe raturerhöhenden Betriebsmodus beschreibt. Ist die Beurteilung positiv, so wird die Brennkraftmaschine wieder vom ersten oder vom zweiten tempera turerhöhenden Betriebsmodus auf den Normalbetrieb zurückgeschaltet, da die Aktivität des Katalysators wieder hergestellt ist.It is expedient to raise the temperature during the first or the second the operating mode 'based on the duration, the temperature and the condition Lambda less than 1 assessed the success of desulfurization. The duration depends thereby from the previous sulfurization period, which is the time after switching from normal operation to the first or the second tempe describes the operating mode which increases the temperature. If the assessment is positive, so the internal combustion engine again from the first or from the second tempera door-increasing operating mode switched back to normal operation because the activity of the catalyst is restored.
Zur Ermittlung des Beladungszustandes gemäß der ersten Methode wird die Abgastemperatur erfasst, beim Unterschreiten eines Schwellenwertes für die Abgastemperatur ein Zähler hochgezählt und beim Überschreiten des Schwellenwertes für die Abgastemperatur der Zähler heruntergezählt, wobei der Wert des Zählers dem Beladungszustand entspricht. Dieser Beladungszustand wird im Vorfeld für einen festgelegten Schwefelgehalt im Kraftstoff experimentell abgeglichen. Damit ist klar, dass die erste Methode von dem für die Brennkraftmaschine jeweils verwendeten Schwefelgehalt des Kraft stoffs unabhängig ist, denn selbst eine Fehlbetankung der Brennkraftmaschi ne mit einem Kraftstoff, der einen zu hohen Schwefelgehalt aufweist, würde sich nicht auf die Abgastemperatur auswirken.To determine the loading status according to the first method, the Exhaust gas temperature recorded when falling below a threshold for the Exhaust gas temperature counted up and when the Exhaust gas temperature threshold counted down, where the value of the counter corresponds to the loading condition. This state of loading is in advance for a fixed sulfur content in the fuel experimentally adjusted. It is clear that the first method of that sulfur content of the power used for the internal combustion engine material is independent, because even improper refueling of the internal combustion engine ne with a fuel that has too high a sulfur content do not affect the exhaust gas temperature.
Um nach einer Umschaltung auf den ersten temperaturerhöhenden Be triebsmodus wieder eine Angleichung der nach der erster und der zweiten Methode ermittelten Beladungszustände zu erreichen, wird während des ersten temperaturerhöhenden Betriebsmodus' der Schwellenwert für die Ab gastemperatur heraufgesetzt - es erfolgt also quasi eine Verschiebung des Arbeitsbereiches des Partikelfilters, da der Rußabbau aufgrund des erhöhten Schwefelgehaltes erst bei höheren Temperaturen stattfinden kann.To switch to the first temperature-increasing Be drive mode again an alignment of the first and the second To achieve the determined load conditions during the first temperature-increasing operating mode 'the threshold for the Ab gas temperature increased - so there is a shift of the Working area of the particle filter, because the soot reduction due to the increased Sulfur content can only take place at higher temperatures.
Und während des zweiten temperaturerhöhenden Betriebsmodus' sollte der Schwellenwert der Abgastemperatur noch weiter heraufgesetzt werden, um eine erneute Angleichung der Beladungszustände zu erreichen.And during the second temperature-increasing operating mode, the Exhaust gas temperature threshold can be raised even further to to achieve a new alignment of the loading conditions.
Zur Ermittlung des Beladungszustandes gemäß der zweiten Methode wird der tatsächlich über dem Partikelfilter anliegende Differenzdruck erfasst, wird der theoretisch über einem baugleichen leeren Partikelfilter anliegende Diffe renzdruck errechnet und wird aus dem tatsächlichen und dem theoretischen Differenzdruck der Quotient gebildet, wobei der Wert des Quotienten dem Beladungszustand entspricht. Das heißt Werte gleich 1 entsprechen einem leeren Partikelfilter, Werte größer 1 entsprechen einem beladenen Partikel filter und Werte kleiner 1 entsprechen einem defekten durchlässigen Parti kelfilter. Indem hierbei der tatsächlich über dem Partikelfilter anliegende Dif ferenzdruck verwendet wird, ist der aus der zweiten Methode ermittelte Bela dungszustand vom Schwefelgehalt des Kraftstoffs abhängig. Aufgrund des vorbestimmten ersten Schwellenwerts für den nach der zweiten Methode er mittelten Beladungszustand führt ein Versagen der Sensoren zur Erfassung des Differenzdrucks direkt zu einer Umschaltung der Brennkraftmaschine vom Normalbetrieb auf den ersten temperaturerhöhenden Betriebsmodus.To determine the loading condition according to the second method the differential pressure actually present across the particle filter is recorded the Diff theoretically lying over an identical empty particle filter pressure and is calculated from the actual and the theoretical Differential pressure of the quotient, the value of the quotient being the Load condition corresponds. That means values equal to 1 correspond to one empty particle filter, values greater than 1 correspond to a loaded particle Filters and values less than 1 correspond to a defective permeable part particulate filters. By doing so, the Dif reference pressure is used is the Bela determined from the second method condition depends on the sulfur content of the fuel. Because of the predetermined first threshold for the he according to the second method averaged load condition, a failure of the sensors leads to detection the differential pressure directly to a switchover of the internal combustion engine from normal operation to the first temperature-increasing operating mode.
Die Aussagekraft der Druckmessung wird erhöht, wenn die Werte des tat sächlich über dem Partikelfilter anliegenden Differenzdrucks beim Über schreiten eines bestimmten Differenzdruckgradientens und/oder beim Über schreiten eines bestimmten Einspritzmengengradientens nicht berücksichtigt werden. Denn bei diesen sehr dynamischen Fahrbedingungen ist eine zu verlässige Bestimmung des Differenzdrucks nur schwer möglich.The meaningfulness of the pressure measurement is increased if the values of the tat Differential pressure applied above the particle filter when over pass a certain differential pressure gradient and / or when crossing a certain injection quantity gradient is not taken into account become. Because in these very dynamic driving conditions one is too reliable determination of the differential pressure is difficult.
Die Aussagekraft der Druckmessung kann außerdem verbessert werden, in dem die Werte des tatsächlich über dem Partikelfilter anliegenden Differenz drucks interpoliert werden.The meaningfulness of the pressure measurement can also be improved in which are the values of the difference actually present over the particle filter pressure can be interpolated.
Bevorzugt werden die Werte des theoretisch über dem baugleichen leeren Partikelfilter anliegenden Differenzdrucks als eine Funktion des Drucks vor dem Partikelfilter, der Temperatur vor dem Partikelfilter, des Massenstroms des Abgases, der Dichte des Abgases, der Geschwindigkeit des Abgases und/oder der Geometriedaten des Partikelfilters errechnet. Dabei kann der Druck vor dem Partikelfilter aus dem Differenzdruck, dem Atmosphärendruck und dem Gegendruck der Abgasanlage bestimmt werden, kann die Tempe ratur vor dem Partikelfilter durch Messung bestimmt werden, kann der Mas senstrom des Abgases aus der Luftmenge, der Kraftstoffmenge und der Drehzahl bestimmt werden, kann die Dichte des Abgases durch eine Quo tientenbildung aus dem Massenstrom und dem Volumenstrom des Abgases gebildet werden und können die Geometriedaten des Partikelfilters experi mentell ermittelt werden. Letztlich müssen zur Bestimmung des theoretisch über dem leeren Partikelfilter anliegenden Differenzdrucks noch die Ge schwindigkeit des Abgases und die Reynoldszahl bestimmt werden.The values of the theoretically above the structurally identical are preferred Particulate filter applied differential pressure as a function of pressure the particle filter, the temperature upstream of the particle filter, the mass flow of the exhaust gas, the density of the exhaust gas, the speed of the exhaust gas and / or the geometry data of the particle filter is calculated. The Pressure upstream of the particle filter from the differential pressure, the atmospheric pressure and the back pressure of the exhaust system can be determined, the tempe rature can be determined by measurement in front of the particle filter, the mas exhaust gas flow from the amount of air, the amount of fuel and the Speed can be determined, the density of the exhaust gas by a quo tient formation from the mass flow and the volume flow of the exhaust gas can be formed and the geometry data of the particle filter experi be determined mentally. Ultimately, to determine the theoretical over the empty particle filter applied differential pressure still the Ge speed of the exhaust gas and the Reynolds number can be determined.
Alternativ können die Werte des theoretisch über dem leeren Partikelfilter an liegenden Differenzdrucks auch in Form von last- und drehzahlabhängigen Kennfeldern im Steuergerät der Brennkraftmaschine abgelegt sein, wobei die Kennfelder in Abhängigkeit von der Temperatur und dem Atmosphärendruck korrigiert werden.Alternatively, the values of theoretically above the empty particle filter can be found differential pressure also in the form of load and speed dependent Maps are stored in the control unit of the internal combustion engine, the Maps depending on the temperature and the atmospheric pressure Getting corrected.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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