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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Partikelfilters
im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs
des Anspruchs 1.
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Aus
der Offenlegungsschrift
DE
100 33 160 A1 ist es bekannt, einen Partikelfilter zur
Verminderung der Partikelemission einer Brennkraftmaschine einzusetzen.
Beim Betrieb der Brennkraftmaschine erfolgt eine zeitlich zunehmende
Beladung des Partikelfilters mit Ruß- und/oder Ascheteilchen.
Um ein Verstopfen des Partikelfilters zu verhindern, wird der angesammelte
Ruß von
Zeit zu Zeit durch Erhöhen der
Abgastemperatur über
die Rußabbrandtemperatur
hinaus abgebrannt. Zur Feststellung der Notwendigkeit einer Partikelfilterregeneration
wird die Beladung des Partikelfilters überwacht. Die Regeneration wird
ausgelöst,
wenn der durch die Rußbeladung
verursachte Gegendruck des Partikelfilters unzulässig angestiegen ist. Hierzu
wird das Signal eines Differenzdrucksensors ausgewertet. Bei Erreichen
eines oberen Grenzwertes für
die Beladung wird eine Regeneration des Partikelfilters gestartet,
bei welcher der auf oder in dem Partikelfilter angesammelte Ruß abgebrannt
wird.
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Die
Ermittlung der Partikelfilterbeladung auf der Basis eines Differenzdrucksensors
ist allerdings auf Grund schwankender Durchsatzverhältnisse
und Partikelfiltertemperaturen mit Ungenauigkeiten behaftet. Es
besteht daher die Möglichkeit,
dass die Regeneration des Partikelfilters verspätet gestartet wird, was zu
Störungen
des Fahrbetriebs und zu einer Schädigung des Partikelfilters
führen
kann. Dagegen führen
verfrühte
Regenerationen zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch.
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Aus
der Patentschrift
US 4,656,832 ist
es bekannt, zur Ermittlung der Rußbeladung eines Partikelfilters
eine Elektrodenanordnung auf einem flächigen nichtleitenden Substrat
aufzubringen und die Gesamtanordnung in den Abgasweg, gegebenenfalls
auch ins Innere eines Partikelfilters einzubringen. Auf dem Substrat
abgelagerte Rußpartikel
vermindern den zwischen den Elektroden messbaren elektrischen Widerstand,
woraus die Rußpartikelablagerung
auf dem Substrat ermittelt und daraus der Zeitpunkt für eine Partikelfilterregeneration
abgeleitet wird.
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Die
Erfassung der Rußbeladung
auf einem flächigen
Referenzbereich ermöglicht
es jedoch ebenfalls nicht, die Detektierung des Beladungszustandes
des Partikelfilters mit der gewünschten
Genauigkeit vorzunehmen und den Partikelfilter optimal zu betreiben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, ein Verfahren für ein zuverlässigeres
Betreiben eines Partikelfilters anzugeben, mit welchem insbesondere Schädigungen
des Partikelfilters vermieden werden können und welches einen möglichst
geringen Kraftstoffverbrauch ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zeichnet sich dadurch aus, dass die Beladung des Partikelfilters
in einem dreidimensionalen zusammenhängenden Volumenteilbereich
des Partikelfilterkörpers
sensorisch ermittelt wird und die Regeneration ausgelöst wird,
wenn die Rußbeladung
des Partikelfilters in dem Volumenteilbereich einen vorgebbaren
oberen Grenzwert überschritten
hat. Die Erfassung der Partikelfilterbeladung in einem volumenmäßig ausgedehnten
Teilbereich des Partikelfilterkörpers
ermöglicht
einerseits eine differenziertere Bewertung des Beladungszustandes
im Vergleich zu einer integralen Beladungsermittlung des gesamten
Filterkörpers. Andererseits
kann ein maßgebender
Teil des Partikelfilters erfasst werden. Dies ermöglicht eine
genaue Bewertung des Beladungszustandes und somit die Bestimmung
eines optimalen Zeitpunkts zur Auslösung einer Partikelfilterregeneration
durch Rußabbrand.
Dadurch können
sowohl unnötige
als auch verspätete
Regenerationen sicher vermieden werden. Unter der Beladung des Partikelfilterkörpers wird
dabei die volumenbezogene Ablagerung fester Bestandteile wie Ruß oder Asche
in seinem Inneren verstanden. Vorzugsweise wird die Beladung in Gramm
je Liter Filtervolumen angegeben. Der für die Auslösung der Regeneration maßgebende
Grenzwert für
die Rußbeladung
kann hierbei abhängig
vom Ort der Beladungsmessung im Partikelfilterkörper, der vorhandenen Aschebeladung,
von der maximal tolerierbaren Wärmefreisetzung
beim Rußabbrand während der
Regeneration oder abhängig
von anderen, gegebenenfalls motorischen Betriebsgrößen festlegbar
sein. Als Partikelfilter kommen hauptsächlich poröse Formkörper oder mit Kanälen mit
porösen Wänden durchzogene
monolithische Formkörper
in Betracht.
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In
Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die sensorische Ermittlung der
Beladung des Partikelfilters durch eine Messanordnung, welche ein
Elektrodenpaar mit einer ersten Elektrode und einer beabstandet
zur ersten Elektrode angeordneten zweiten Elektrode umfasst, wobei
der Volumenteilbereich zwischen der ersten Elektrode und der zweiten
Elektrode angeordnet ist und von der Messanordnung eine elektrische
Größe erfasst
wird, die mit der Dielektrizitätszahl
der in dem Volumenteilbereich vorhandenen Materie korreliert. Die
erste Elektrode und die zweite Elektrode sind vorzugsweise flächig ausgebildet
und einander diametral gegenüberliegend angeordnet
und begrenzen somit den zwischen ihnen liegenden Volumenteilbereich
des Partikelfilters senkrecht zur Richtung ihrer Verbindungslinie.
Somit weist der Volumenteilbereich zumindest annähernd eine Zylinderform auf,
wobei die Elektroden des Elektrodenpaars die Endflächen des
zylinderförmigen
Volumenteilbereichs bestimmen. Die Gestalt des Volumenteilbereichs,
in welchem die Rußbeladung
integral erfasst wird, ergibt sich demnach durch die Geometrie der
Elektrodenstruktur, d.h. durch die Form der Fläche der jeweiligen Elektroden
sowie durch deren Abstand. Da Ruß als elektrisch leitfähiges Material
eine um ein Vielfaches höhere
Dielektrizitätszahl als
ein Isolator aufweist, kann insbesondere bei einem aus elektrisch
isolierendem Material wie Keramik ausgebildeten Partikelfilterkörper über die
Erfassung einer mit der Dielektrizitätszahl korrelierenden Größe die Rußbeladung
im Volumenteilbereich zuverlässig
ermittelt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Beladung des Partikelfilters
in wenigstens zwei unterschiedlichen Volumenteilbereichen des Partikelfilters
ermittelt, und die Regeneration des Partikelfilters wird ausgelöst, wenn
die Rußbeladung
in wenigstens einem der wenigstens zwei Volumenteilbereiche den
vorgebbaren oberen Grenzwert überschritten
hat.
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Der
Beladungszustand des Partikelfilters wird somit ortsaufgelöst bzw.
räumlich
aufgelöst
ermittelt, wodurch dieser genauer charakterisiert ist. Das Starten
einer Regeneration orientiert sich an der Rußbeladung eines jeweils erfassten
Partikelfilter-Volumenteilbereiches. Im Gegensatz zu einer integralen
Ermittlung der Beladung des gesamten Partikelfilters können somit
lokal erhöhte
Beladungen rechtzeitig erkannt werden, wodurch Temperaturspitzen – sogenannte
hot spots – bei
der Partikelfilterregeneration vermieden werden.
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In
Ausgestaltung der Erfindung wird die Beladung des Partikelfilters
in Volumenteilbereichen ermittelt, die in Richtung der Abgasströmung zueinander
versetzt sind. Da die Beladung des Partikelfilters im wesentlichen
eine Abhängigkeit
von der Abgasströmungsrichtung
besitzt, d.h. einen axialen Gradienten aufweist, kann somit der örtliche
bzw. axiale Verlauf der Beladung im Partikelfilter ermittelt werden.
Dadurch kann der Beladungszustand des Partikelfilters genauer ermittelt
werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Beladung des Partikelfilters
in einem Volumenteilbereich am ausströmseitigen Ende des Partikelfilters ermittelt.
Erfahrungsgemäß wächst die
Beladung des Partikelfilters am ausströmseitigen Ende des Partikelfilters
am raschesten an, weshalb dieser Bereich des Partikelfilters besonders
gefährdet
hinsichtlich einer Verstopfung ist. Die Zuverlässigkeit des Betriebs des Partikelfilters
lässt sich
daher erhöhen, wenn
dieser kritische Bereich gesondert überwacht wird. Bei einer Mehrzahl
von erfassten Volumenteilbereichen ist es vorteilhaft, diese in
Strömungsrichtung
in zunehmender Dichte anzuordnen.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Dauer der Regeneration
an die Beladung des Partikelfilters vor der Auslösung der Regeneration angepasst.
Der verbrauchsintensive Regenerationsbetrieb wird auf diese Weise
nur so lange wie nötig aufrechterhalten,
was eine besonders kraftstoffverbrauchssparende Partikelfilterregeneration
ermöglicht.
Bei mehreren erfassten Volumenteilbereichen ist es insbesondere
vorteilhaft, die Dauer der Partikelfilterregeneration an die höchste in
einem der jeweiligen Bereiche ermittelte Beladung anzupassen, wodurch
unvollständige
Partikelfilterregenerationen vermieden werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Beladung des Partikelfilters
während
der Regeneration des Partikelfilters ermittelt und die Regeneration
beendet, wenn die Beladung einen vorgebbaren unteren Grenzwert unterschreitet.
Durch die ortsaufgelöste,
direkte Ermittlung der Partikelfilterbeladung während der Regeneration kann
der Fortschritt der Regenera tion besonders genau verfolgt und das Ende
der Regeneration zuverlässig
festgelegt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Rußbeladung des Partikelfilters
nach erfolgter Regeneration ermittelt und mit einem vorgebbaren Sollwert
verglichen und die Dauer einer nachfolgenden Regeneration wird in
Abhängigkeit
vom Ergebnis des Vergleichs festgelegt. Auf diese weise kann eine optimale
Regenerationsdauer auch ohne Ermittlung der Rußbeladung während der Regeneration festgelegt
werden. Vorteilhaft ist es auch, die Rußbeladung unmittelbar vor und
unmittelbar nach der Regeneration zu ermitteln. Aus der Differenz
der Rußbeladungen
kann auf diese Weise die Güte
der Regeneration ermittelt werden und die Regenerationsdauer nachfolgender
Regenerationen im Sinne einer möglichst vollständigen Regeneration
festgelegt werden. Vorteilhaft ist, den Erfolg von mehreren Regenerationen auf
die beschriebene Weise zu ermitteln, um einen statistisch besser
abgesicherten Mittelwert für
die festzulegende Regenerationsdauer zu erhalten.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden bei der Ermittlung der
Beladung des Partikelfilters ein Rußbeladungsanteil und ein Aschebeladungsanteil
ermittelt. Dies ermöglicht
eine weiter verbesserte Charakterisierung des Beladungszustands des
Partikelfilters und eine weiter verbesserte Genauigkeit bei der
Ermittlung eines geeigneten Zeitpunkts für die Regeneration des Partikelfilters,
da auf Asche zurückgehende
Beladungsanteile nicht fälschlicherweise
als Rußbeladung
interpretiert werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung erfolgt eine Auswertung der
ermittelten Beladung des Partikelfilters hinsichtlich einer Unbrauchbarkeit
des Partikelfilters und es wird bei einer festgestellten Unbrauchbarkeit
eine darauf hinweisende Meldung ausgegeben wird. Eine Unbrauchbarkeit
kann beispielsweise durch eine unzulässig hohe Aschebeladung eintreten,
welche erfindungsgemäß festgestellt
werden kann.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird durch die Messanordnung
die zwischen den Elektroden wirksame komplexe elektrische Impedanz
oder die elektrische Kapazität
erfasst. Wegen seiner hohen Dielektrizitätszahl kann insbesondere Ruß durch eine
Impedanzmessung zuverlässig
detektiert werden. Durch die Messanordnung bzw. die Elektroden wird
demnach ein kapazitiver Sensor gebildet und die Beladung durch Auswertung
der zwischen den Elektroden wirksamen elektrischen Impedanz bzw.
der Kapazität
der Eelktrodenanordnung ermittelt. Dabei wirkt der von der Imbedanzmessung
erfasste Partikelfilterbereich selbst den mit Elektroden versehenen Sensor.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen und zugehörigen Beispielen
näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Perspektivansicht eines Partikelfilterteils sowie eine
zugehörige
Messanordnung zur Ermittlung der Partikelfilterbeladung und
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2 ein
schematische Querschnittsansicht eines Partikelfilterteils sowie
eine zugehörige
Messanordnung zur Ermittlung der Partikelfilterbeladung.
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Nachfolgend
werden vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Dabei wird beispielhaft
ein Kraftfahrzeug mit einem Dieselmotor und einer Abgasreinigungsanlage,
welche einen Partikelfilter umfasst, betrachtet. Es versteht sich,
dass neben dem Partikelfilter weitere Abgasreinigungseinheiten,
wie beispielsweise ein dem Partikelfilter vorgeschalteter Oxidationskatalysator
in der Abgasreinigungsanlage vorhanden sein können. Als Partikelfilter kommt
jeder geeignete Filtertyp in Betracht, nachfolgend wird jedoch ein
sogenanntes "Wall-Flow-Filter" mit wechselseitig
durch Stopfen verschlossenen, parallel verlaufenden Filterkanälen betrachtet.
Das Filter ist vorzugsweise aus einem keramischen Material wie Siliziumkarbid
oder Cordierit gebildet. Insbesondere bei einem aus Siliziumkarbid
als Grundmaterial gebildeten Partikelfilter ist es vorteilhaft,
wenn der Formkörper
aus einzelnen Segmenten gebildet ist.
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In 1 ist
ein Segment eines solchen Partikelfilters 1 ausschnittsweise
in einer schematischen Perspektivansicht dargestellt. Der Partikelfilter 1 weist
an der Eintrittsseite offene und an der Gasaustrittsseite verschlossene
Gaseintrittskanäle 2,
sowie an der Eintrittsseite verschlossene, jedoch an der Gasaustrittsseite
offene Gasaustrittskanäle 2' auf. Die Kanäle 2, 2' sind durch
poröse
Kanalwände 3 voneinander
getrennt, so dass der Abgasstrom durch die Kanalwände 3 gezwungen
wird, wobei mit dem Abgasstrom mitgetragene Partikel ausgefiltert
werden und sich auf den Kanalwänden 3 ablagern.
Somit tritt eine allmählich
zunehmende Beladung des Partikelfilters 1 mit den ausgefilterten
Rußpartikeln
bzw. Aschepartikeln ein.
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Erfindungsgemäß ist für den Partikelfilter 1 eine
Messanordnung mit einer Elektrodenstruktur vorgesehen, mit welcher
die Beladung des Partikelfilters 1 ermittelt werden kann.
Dabei ist die Elektrodenstruktur hier beispielhaft durch eine erste,
etwa rechteckige, planare Elektrode 4 und eine diametral
entgegengesetzt angeordnete zweite, ebenso gestaltete Elektrode 5 gebildet.
Die Elektroden 4, 5 werden vorzugsweise wie dargestellt
so angeordnet, dass die zwischen ihren jeweiligen Mittelpunkten
verlaufende gedachte Verbindungslinie senkrecht zur Längsrichtung
der Kanäle 2, 2' des Partikelfilters 1 orientiert
ist. Die Elektroden 4, 5 bilden somit die Endflächen eines zusammenhängenden,
etwa zylinderförmigen
Volumenteilbereichs des Partikelfilters 1, wobei dieser Volumenteilbereich
hier überall
einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweist. Die Längsabmessungen des
zylinderförmigen
Volumenteilbereichs entsprechen hier den Querabmessungen des Partikelfilters 1 bzw.
des Partikelfilter segments und die Elektroden 4, 5 liegen
jeweils außen
am Partikelfilter an.
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Die
Messanordnung umfasst weiter einen Generator 8, der über Zuleitungen 6, 7 an
die Elektroden 4, 5 angeschlossen ist. Über den
Generator 8 werden die Elektroden 4, 5 mit
einer vorzugsweise als Wechselspannung ausgebildeten Messspannung versorgt.
Die Elektroden 4, 5 bilden auf diese Weise die
Platten eines Plattenkondensators, dessen Dielektrikum durch die
zwischen den Elektroden 4, 5 befindliche Materie
gebildet wird. Es ist vorgesehen, den Generator 8 neben
der Spannungs- bzw.
Stromversorgung auch zur Auswertung des Messsignals einzusetzen.
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Der
Sachverhalt ist in 2 nochmals in einer schematischen
Querschnittsansicht dargestellt, wobei auf die Darstellung des Generators 8 sowie
der Zuleitungen 6, 7 verzichtet wurde; ansonsten
sind die in Bezug auf 1 funktionsgleichen Bestandteile mit
den gleichen Bezugszeichen versehen. Insbesondere wird auf die durch
den Pfeil 12 angegebene Strömungsrichtung des Abgases sowie
auf die Verschlussstopfen 10, welche die Gaseintrittskanäle 2 am
abströmseitigen
Ende des Partikelfilters 1 verschließen, hingewiesen. Schematisch
dargestellt ist ferner die auf der Innenseite der Gaseintrittskanäle 2 auftretende,
meist schichtförmig
in Erscheinung tretende Beladung 11 mit Ruß und/oder
Asche.
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Vorteilhaft
ist es, einen aus mehreren strömungsmäßig parallel
geschalteten Segmenten zusammengesetzten Partikelfilter einzusetzen.
Dabei sind Partikelfiltersegmente mit rechteckigem oder quadratischen
Querschnitt bevorzugt. Insgesamt kann durch eine äußere Abrundung
eines solcherart aus einzelnen Segmenten zusammengesetzten Partikelfilters
dennoch ein Partikelfilterkörper
mit rundem oder ovalen Querschnitt erhalten werden. Die einzelnen
Segmente werden mechanisch mit einer teilelastischen Verbindungsmasse
bündig
miteinander verbunden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Elektroden 4, 5 an
der Stoßstelle
zwischen zwei jeweils aneinanderstoßenden Segmenten anzubringen,
so dass sie auf der Außenseite
eines jeweiligen Segments aufliegen und von der Verbindungsmasse
umschlossen sind. Die geschilderte Anordnung ist jedoch hier nicht
gesondert dargestellt. Ein von der Messanordnung erfasster Volumenteilbereich
des Partikelfilters kann mit der geschilderten Messanordnung auch
vollkommen im Inneren des Partikelfilterkörpers angeordnet und von Partikelfiltermaterial
umgeben sein. Auf die geschilderte Weise ist es daher ermöglicht,
die in Bezug auf die Abgasströmungsrichtung
radiale Abhängigkeit
der Partikelfilterbeladung zu ermitteln.
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Erfindungsgemäß wird die
elektrische Kapazität
bzw. die komplexe elektrische Impedanz des durch die Elektroden 4, 5 gebildeten
Kondensators durch den Generator 8 ermittelt. Dabei ist
durch die symbolischen Feldlinien 9 der von der Impedanzmessung
erfasste Volumenteilbereich des Partikelfilters 1 schematisch
dargestellt. Die im entsprechenden Volumenteilbereich des Partikelfilters 1 wirksame
elektrische Impedanz ist einerseits von der Fläche der Elektroden 4, 5 und
von deren Abstand abhängig.
Andererseits ist die Impedanz jedoch auch von der Dielektrizitätszahl der
zwischen den Elektroden 4, 5 befindlichen Materie
abhängig.
Auf Grund der vergleichsweise hohen Dielektrizitätszahl von in der Beladung 11 vorhandenem
Ruß kann
insbesondere die Rußbeladung
im von der Impedanzmessung erfassten Volumenbereich mit hoher Genauigkeit
gemessen werden. Dabei ist es vorgesehen, die elektrische Impedanz
sowohl hinsichtlich ihres Imaginärteils
als auch ihres Realteils bzw. nach Betrag und Phase auszuwerten.
Nachfolgend wird mit Bezug auf die genannten Messgrößen vereinfachend
von einem Messsignal gesprochen.
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In
diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die Messfrequenz zur Ermittlung
der Impedanz im Sinne eines möglichst
großen
Messsignals und einer möglichst
zuverlässigen
Aussage über
die Beladung geeignet zu wählen
oder gegebenenfalls zu vari ieren. Vorteilhafterweise wird die Frequenz
der Messspannung im Bereich zwischen 1 kHz und etwa 30 MHz eingestellt.
Bevorzugt ist ein Frequenzbereich von etwa 1 MHz bis etwa 20 MHz,
besonders bevorzugt beträgt
die Messfrequenz etwa 10 MHz.
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Vorteilhaft
ist es in diesem Zusammenhang auch, gleichzeitig die Temperatur
in dem maßgebenden
Partikelfilterbereich oder im Bereich der Elektroden 4, 5 zu
erfassen. Somit können
Temperaturabhängigkeiten
des Impedanzmesswertes korrigiert werden bzw. eine Temperaturkompensation
des Messsignals vorgenommen werden.
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Erfindungsgemäß ist es
vorgesehen, wenigstens zwei, vorzugsweise mehrere Messanordnungen
bzw. Elektrodenanordnungen an unterschiedlichen Stellen anzubringen,
wodurch eine ortsaufgelöste
Ermittlung der Beladung im Partikelfilter 1 ermöglicht wird.
Dabei können
die von der Impedanzmessung erfassten Volumenteilbereiche sich überlappen
oder voneinander getrennt sein. Auf diese Weise kann die Beladung
des Partikelfilters 1 lokal bzw. räumlich aufgelöst ermittelt
werden. Je nach Größe des Partikelfilters 1 und
nach der angestrebten Ortsauflösung
können
drei, vier, oder mehr Messanordnungen, vorzugsweise in Abgasströmungsrichtung
versetzt angeordnet sein. Da insbesondere der ausströmseitige
Endbereich des Partikelfilters 1 verstopfungsanfällig ist,
ist es bei mehreren erfassten Volumenteilbereichen vorteilhaft,
diese in Strömungsrichtung
des Abgases zunehmend dichter anzuordnen, was die Genauigkeit der
Beladungsermittlung verbessert. Dabei kann es auch vorteilhaft sein, eine
Variation hinsichtlich der lateralen Platzierung vorzusehen, wodurch
eine gegebenenfalls ungleichmäßige Strömungsverteilung
bzw. Beladungsverteilung erkannt werden kann.
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Auf
diese Weise werden lokale Ruß- und/oder
Ascheansammlungen erfasst und es kann eine Regeneration des Partikelfilters 1 eingeleitet werden,
wenn die Rußbeladung
in wenigstens einem der erfassten Volumenteilbereiche einen vorgebbaren
Grenzwert überschreitet.
Dadurch wird vermieden, dass der Partikelfil ter 1 lokal über ein
zulässiges Mindestmaß hinaus
mit Ruß beladen
wird und dadurch bei einer Regeneration durch Rußabbrand durch übermäßige Wärmefreisetzung
an dieser Stelle zerstört
wird. Es versteht sich, dass eine Regeneration auch ausgelöst wird,
wenn festgestellt wird, dass die integrale Gesamtbeladung des Partikelfilters 1 einen
vorgebbaren Schwellenwert überschreitet.
Ferner ist es vorteilhaft, den die Regeneration auslösenden Grenzwert
gegebenenfalls anzupassen, um beispielsweise auf sich ändernde
Regenerationsbedingungen zu reagieren. Auf diese Weise wird ein
unzulässiges
Ansteigen des durch die Beladung verursachten Gegendrucks vermieden.
Durch das bedarfsgerechte, an die tatsächliche Rußbeladung angepasste Auslösen der
Partikelfilterregeneration wird die Anzahl der Regenerationen auf
ein Mindestmaß beschränkt und
damit auch die thermische Belastung des Partikelfilters 1 und
gegebenenfalls vorhandener weiterer Abgasreinigungseinheiten gering gehalten.
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Die
für die
Auslösung
einer Regeneration maßgebenden
Grenzwerte für
die lokale Beladung bzw. die integrale Beladung werden zweckmäßigerweise
in einem Steuergerät
hinterlegt. Vorzugsweise wird von diesem Steuergerät der Betrieb
des Dieselmotors gesteuert und für
eine Regeneration des Partikelfilters 1 umgestellt. Hierfür geeignete
Betriebsweisen sind dem Fachmann geläufig und bedürfen daher
hier keiner weiteren Erläuterung.
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Vorteilhaft
ist es, wenn die Regenerationszeit des Partikelfilters 1 in
Abhängigkeit
von der vor der Auslösung
der Regeneration festgestellten lokalen und/oder integralen Beladung
z.B. durch eine kennfeldbasierte Regenerationszeitvorgabe festgelegt wird.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, die Temperatur im Partikelfilter 1 zu
erfassen und die Regenerationszeit in Abhängigkeit von vorab gespeicherten
Rußabbrandgeschwindigkeiten
für die
jeweilige Temperatur festzulegen. Der Erfolg der Regeneration wird
zweckmäßig nach
Abschluss der Regeneration durch eine erneute Ermittlung der Beladung überprüft. Die
Regenerationszeitvorgabe kann entsprechend korrigiert werden, indem
ein Vergleich zwischen der festgestellten Beladung vor und nach der
Regeneration ausgewertet wird. Auf diese Weise wird vermieden, dass
der für
die Regeneration erforderliche Betriebszustand länger als notwendig aufrechterhalten
bleibt; der Energieaufwand bzw. Kraftstoffmehrverbrauch für die Regeneration
wird dadurch klein gehalten. Für
eine zuverlässige
Festlegung der Regenerationsdauer ist es dabei zweckmäßig, eine
Mittelung aus den entsprechenden Werten vor und nach mehreren Regenerationen
vorzunehmen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, die Beladung des Partikelfilters 1 auch
während
der Regeneration zu überwachen.
Der Regenerationsbetrieb wird dann vorzugsweise solange aufrechterhalten,
bis die Beladung in jedem der erfassten Volumenteilbereiche einen
vorgebbaren unteren Grenzwert unterschritten hat. Auf diese Weise
werden unvollständige
Partikelfilterregenerationen vermieden und die Aufnahmekapazität des Partikelfilters 1 für den nachfolgenden Normalbetrieb
des Dieselmotors wird maximiert.
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Die
Ermittlung der Partikelfilterbeladung in zwei oder mehreren Volumenteilbereichen
des Partikelfilters 1 wird vorteilhafterweise auch zur
Differenzierung zwischen einem Rußbeladungsanteil und einem
Aschebeladungsanteil genutzt. Hierzu wird ausgenützt, dass sich das Beladungssignal
einer jeweiligen Messanordnung additiv aus einem durch die Rußbeladung
und einem durch die Aschebeladung verursachten Anteil zusammensetzt
und die Aschebeladung kontinuierlich anwächst. Obschon der Beitrag der
Aschebeladung am gesamten Messsignal gering ist, kann der Aschebeladungsanteil
gegebenenfalls ermittelt werden, wenn der zeitliche Verlauf des
Messsignals erfasst wird und ein im Verlauf der Einsatzdauer des
Partikelfilters stetig anwachsender Signalanteil ermittelt und berücksichtigt
wird. Vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang auch eine Variation
der Messfrequenz.
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Insbesondere
bei einem sehr geringen Anteil der Aschebeladung am Messsignal ist
es vorteilhaft, die Aschebeladung indirekt zu ermitteln, indem das Messsignal
hinsichtlich seines zeitlichen und örtlichen Verlaufs ausgewertet
wird. Insbesondere ist es möglich,
auf Grund gegebenenfalls unterschiedlicher Verläufe der Messsignale festzustellen,
inwieweit ein Teil des Partikelfilters 1 stärker verrußt als ein
anderer, bzw. ob auf Grund einer sehr starken Ascheablagerung in
einem Volumenteilbereich nur noch eine geringe oder keine Verrußung mehr
stattfindet.
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Da
mit steigender Aschebeladung die Aufnahmekapazität für Rußpartikel absinkt, ist es vorteilhaft
die Regenerationsdauer und/oder die Zeitintervalle zwischen zwei
Regenerationen in Abhängigkeit von
der ermittelten Aschebeladung anzupassen bzw. festzulegen.
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Speziell
kann eine totale Verstopfung durch Ascheablagerung festgestellt
werden, wenn in einem Volumenteilbereich des Partikelfilters 1 eine
Akkumulation von Ruß nicht
mehr stattfindet, also ein zumindest annähernd stabiles Messsignal vorliegt.
Insbesondere bei der Erfassung der Beladung in einer Mehrzahl von
Bereichen des Partikelfilters 1 kann somit ein Ascheverfüllgrad in
bezug auf das Gesamtvolumen des Partikelfilters ermittelt werden.
Somit kann ein Unbrauchbarwerden des Partikelfilters 1 infolge einer überhöhten Aschebeladung
rechtzeitig festgestellt werden und eine dementsprechende Warnmeldung
ausgegeben werden. Vorteilhaft ist es in diesem Zusammenhang, eine
vorausschauende Berechnung über
den weiteren Verlauf der Ascheablagerung vorzunehmen und eine Warnmeldung
auszugeben, wenn eine vorgebbare verbleibende Restlaufzeit bis zum
Unbrauchbarwerden des Partikelfilters 1 unterschritten
wird.
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Im
Falle eines Wall-Flow-Filters kann ein Unbrauchbarwerden auch infolge
eines Stopfendurchbruchs auftreten. Damit ist in dem betreffenden
Bereich keine Filterwirkung mehr vorhanden. Dieser Schadensfall
kann daher erkannt werden, wenn über eine
vorgebbare Zeitdauer kein nennenswerter Anstieg der Beladung in
einem jeweiligen Bereich mehr erfolgt. Es ist vorgesehen, auch für diesen
Schadensfall eine Fehlermeldung auszugeben.