DE102005041537B4 - Method for monitoring a soot particle filter - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überwachung eines in einem Abgasstrang (9) angeordneten Rußpartikelfilters (5), bei dem ein in Strömungsrichtung hinter dem Rußpartikelfilter (5) angeordnete Rußsensor (6) in aufeinanderfolgenden Heizvorgängen (19) wiederholt aufgeheizt wird und mit Hilfe eines am Rußsensor (6) ausgebildeten Temperatursensors (8, 9) aus Kenngrößen des Heizvorgangs (19) die Rußbeladung des Rußsensors (6) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen aufeinanderfolgenden Heizvorgängen (19) die Temperatur des Abgasstromes in Strömungsrichtung vor und hinter dem Rußpartikelfilter (5) gemessen und eine Temperaturdifferenz aus den gemessenen Temperaturen gebildet wird und mit einer aus den Parametern der Motorsteuerung bekannten strömenden Gasmenge die Exothermie eines Regenerationsvorgangs des Rußpartikelfilters (5) bestimmt wird, wobei die Exothermie anhand der Temperaturdifferenz und der bekannten strömenden Gasmenge bestimmt wird.Method for monitoring a soot particle filter (5) arranged in an exhaust system (9), in which a soot sensor (6) arranged downstream of the soot particle filter (5) in the flow direction is repeatedly heated in successive heating processes (19) and with the help of a soot sensor (6) formed temperature sensor (8, 9) from parameters of the heating process (19) the soot load of the soot sensor (6) is determined, characterized in that between successive heating processes (19) the temperature of the exhaust gas flow in the direction of flow before and after the soot particle filter (5) is measured and a temperature difference is formed from the measured temperatures and the exothermicity of a regeneration process of the soot particle filter (5) is determined with a flowing gas quantity known from the parameters of the engine control, the exothermicity being determined based on the temperature difference and the known flowing gas quantity.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines in einem Abgasstrang angeordneten Rußpartikelfilters, bei dem ein in Strömungsrichtung hinter dem Rußpartikelfilter angeordneter Rußsensor in aufeinanderfolgenden Heizvorgängen wiederholt aufgeheizt wird und aus Kenngrößen des Heizvorgangs die Rußbeladung des Rußsensors bestimmt wird.The invention relates to a method for monitoring a soot particle filter arranged in an exhaust gas line, in which a soot sensor arranged downstream of the soot particle filter is repeatedly heated in successive heating operations and the soot load of soot sensor is determined from characteristics of the heating process.
Ein derartiges Verfahren ist aus der
Mit dem bekannten Verfahren ist es ferner möglich, sowohl die NOx-Emissionen als auch der Gehalt an Rußpartikeln im Abgasstrom unter den zulässigen Grenzwerten zu halten. Denn bei Personenkraftwagen wird der Motor oftmals derart eingestellt, dass die NOx-Emission unterhalb des zulässigen Grenzwerts bleibt. Dafür wird ein erhöhter Gehalt von Rußpartikeln im Abgasstrom in Kauf genommen, die mit Hilfe von Rußpartikelfiltern entfernt werden müssen, damit auch der zulässige Grenzwert für den Gehalt an Rußpartikeln eingehalten wird.With the known method, it is also possible to keep both the NOx emissions and the content of soot particles in the exhaust gas flow below the permissible limits. For passenger cars, the engine is often adjusted so that the NOx emission remains below the allowable limit. For an increased content of soot particles in the exhaust stream is accepted, which must be removed with the help of soot particulate filters, so that the permissible limit for the content of soot particles is maintained.
Da es sich bei dem Rußpartikelfilter um ein abgasrelevantes Bauteil handelt, muss der Rußpartikelfilter einer fahrzeugeigenen Überwachung (on-board-diagnose = OBD) unterzogen werden. Das bedeutet, dass der Betriebszustand und die Filterwirkung des Rußpartikelfilters überwacht werden müssen. Insbesondere muss auch ein geeigneter Zeitpunkt für die Regeneration des Rußpartikelfilters bestimmt werden.Since the soot particle filter is an exhaust gas-relevant component, the soot particle filter must undergo on-board diagnosis (on-board diagnosis = OBD). This means that the operating condition and the filter effect of the soot particle filter must be monitored. In particular, a suitable time for the regeneration of the soot particle filter must be determined.
Die
Die
Aus der
Mit einem derartigen Temperatursensor kann ebenfalls die Funktion des Rußpartikelfilters überprüft werden. Die Rußbeladung des Rußpartikelfilters wird zunächst mit Hilfe eines Differenzdrucksensors bestimmt, der die Differenz zwischen dem Abgasdruck vor dem Rußpartikelfilter und dem Abgasdruck hinter dem Rußpartikelfilter erfasst. Ferner kann parallel dazu eine Rußbeladungsrechnung durchgeführt werden, die auf die Parameter der Motorsteuerung gestützt ist. Die Rußbeladung wird dann anhand der Rußbeladungsrechnungen und aus dem zeitlichen Verlauf des Differenzdrucks ermittelt. Durch Auswertung des zeitlichen Verlaufs des Differenzdrucks und durch Auswertung der Rußbeladungsrechnung sowie durch Plausibilitätsprüfungen lässt sich die Rußbeladung des Rußpartikelfilters mit ausreichender Genauigkeit bestimmen. Ferner kann so der optimale Zeitpunkt für die Regeneration des Rußpartikelfilters ermittelt werden. Während der Regeneration wird der im Rußpartikelfilter abgelagerte Ruß verbrannt. Durch die Messung der Temperaturen vor und hinter dem Rußpartikelfilter erhält man die durch die Verbrennung des Rußes im Rußpartikelfilter hervorgerufene Temperaturdifferenz. Ferner ist die strömende Gasmenge aus den Parametern der Motorsteuerung bekannt. Anhand der Temperaturdifferenz und der bekannten strömenden Gasmenge kann die Exothermie des Verbrennungsvorgangs während der Regeneration bestimmt werden. Die bei der Verbrennung freigesetzte Energie kann schließlich einer bestimmten Rußmenge zugeordnet werden. Wenn die Daten mit den Ergebnissen der Rußbeladungsrechnung und den Ergebnissen der Messung des Differenzdruckes übereinstimmen, kann davon ausgegangen werden, dass der Rußpartikelfilter in Ordnung ist.With such a temperature sensor, the function of the soot particle filter can also be checked. The soot loading of the soot particle filter is first determined by means of a differential pressure sensor which detects the difference between the exhaust pressure upstream of the soot particle filter and the exhaust gas pressure downstream of the soot particle filter. Further, a soot loading calculation based on the parameters of the engine control can be performed in parallel thereto. The soot loading is then determined on the basis of the soot loading calculations and from the time course of the differential pressure. By evaluating the time course of the differential pressure and by evaluating the soot loading calculation as well as plausibility checks, the soot load of the soot particle filter can be determined with sufficient accuracy. Furthermore, the optimal time for regeneration of the soot particle filter can thus be determined. During regeneration, the soot deposited in the soot particle filter is burned. By measuring the temperatures in front of and behind the soot particle filter, the temperature difference caused by the combustion of the soot in the soot particle filter is obtained. Furthermore, the flowing gas quantity from the parameters of the engine control is known. On the basis of the temperature difference and the known amount of gas flowing the exotherm of the combustion process can be determined during regeneration. The energy released during combustion can finally be assigned to a specific amount of soot. If the data matches the results of Soot charge calculation and the results of the measurement of the differential pressure, it can be assumed that the soot particle filter is in order.
Ein Nachteil des bekannten Verfahrens ist, dass für seine Durchführung eine große Anzahl von Sensoren erforderlich ist. Neben dem Differenzdrucksensor sind weitere Temperatursensoren notwendig und für eine kontinuierliche Überwachung muss ein zusätzlicher Rußsensor vorhanden sein.A disadvantage of the known method is that it requires a large number of sensors for its implementation. In addition to the differential pressure sensor further temperature sensors are necessary and for continuous monitoring, an additional soot sensor must be present.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem sich ein Rußpartikelfilter zuverlässig mit geringem Aufwand überwachen lässt.Based on this prior art, the present invention is therefore based on the object of specifying a method with which a soot particle filter can be monitored reliably with little effort.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. In davon abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen angegeben.This object is achieved by a method having the features of independent claim 1. In dependent claims advantageous embodiments and developments are given.
Bei dem Verfahren wird zwischen aufeinanderfolgenden Heizvorgängen mit Hilfe eines am Rußsensor ausgebildeten Thermoelements die Temperatur des Abgasstroms gemessen. Die Temperatur des Abgasstromes wird vor und hinter dem Rußpartikelfilter gemessen und eine Temperaturdifferenz aus den gemessenen Temperaturen wird gebildet. Somit ist es möglich, die Exothermie bei der Regeneration des Rußpartikelfilters zu bestimmen, ohne dass ein weiterer Temperatursensor vorgesehen werden muss. Die Exothermie wird anhand der Temperaturdifferenz und der bekannten strömenden Gasmenge bestimmt. Die Kombination der Funktion eines Rußsensors mit einem Temperatursensor in einem Gehäuse stellt einen wesentlichen Vorteil dar, da die Kosten für das Gehäuse und die Montage der Sensoren am Abgasstrang wesentlich größer sind, als die Kosten für die Produktion der eigentlichen Sensorelemente. Wenn nun in einem Sensor die Funktionen eines Rußsensors und eines Temperatursensors kombiniert sind, fallen die Kosten für das Gehäuse und die Montage lediglich einmal an. Der Aufwand für die Überwachung des Rußpartikelfilters verringert sich daher erheblich.In the method, the temperature of the exhaust gas flow is measured between successive heating processes with the aid of a thermocouple formed on the soot sensor. The temperature of the exhaust stream is measured in front of and behind the particulate filter and a temperature difference from the measured temperatures is formed. Thus, it is possible to determine the exotherm in the regeneration of the particulate filter without having to provide another temperature sensor. The exotherm is determined on the basis of the temperature difference and the known flowing gas quantity. The combination of the function of a soot sensor with a temperature sensor in a housing represents a significant advantage, since the cost of the housing and the assembly of the sensors on the exhaust system are substantially greater than the cost of production of the actual sensor elements. Now, if the functions of a soot sensor and a temperature sensor are combined in a sensor, the costs for the housing and the assembly are only incurred once. The cost of monitoring the particulate filter is therefore reduced considerably.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Rußsensor mit einem separaten Temperaturfühler versehen. In der Regel werden Rußsensoren auf einem keramischen Substrat ausgebildet. Die dafür nötigen Bauelemente sind auf die eine Seite des keramischen Substrats aufprozessiert. Es ist daher ohne weiteres möglich, auf die gegenüberliegende Seite des Keramiksubstrats, ein Thermoelement auszubilden, das der Temperaturmessung dient.In one embodiment of the method, the soot sensor is provided with a separate temperature sensor. Typically, soot sensors are formed on a ceramic substrate. The necessary components are aufprozessiert on one side of the ceramic substrate. It is therefore easily possible to form on the opposite side of the ceramic substrate, a thermocouple, which serves the temperature measurement.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein im Rußsensor ausgebildetes Heizelement zur Temperaturmessung verwendet. Bei den Heizelementen handelt es sich in der Regel um Heizwiderstände mit einem positiven Temperaturkoeffizienten. Das bedeutet, dass der Widerstand des Heizelements mit zunehmender Temperatur ansteigt. Bei bekannter Kennlinie kann aus dem aktuellen Widerstand des Heizelements auf die Temperatur des Heizelements geschlossen werden.In a preferred embodiment, a heating element formed in the soot sensor is used for temperature measurement. The heating elements are usually heating resistors with a positive temperature coefficient. This means that the resistance of the heating element increases with increasing temperature. With a known characteristic can be concluded from the current resistance of the heating element to the temperature of the heating element.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert werden. Es zeigen:Further advantages and features of the invention will become apparent from the following description, are explained in the embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings in detail. Show it:
Um das Keramiksubstrat
Um zu verhindern, dass Abgase durch den Rußsensor
Anhand
Der Rußsensor
In
In
Die während der Stromstöße
Es sei angemerkt, dass der Rußsensor
Im Zeitintervall zwischen den Stromstößen
Es sei angemerkt, dass der Heizwiderstand
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Motorsteuerungmotor control
- 22
- MotorsteuergerätEngine control unit
- 33
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 44
- Abgasleitungexhaust pipe
- 55
- RußpartikelfilterRußpartikelfilter
- 66
- Rußsensorsoot sensor
- 77
- Keramiksubstratceramic substrate
- 88th
- Heizwiderstandheating resistor
- 99
- Thermoelementthermocouple
- 1010
- Stützkörpersupport body
- 1111
- Kontaktklammercontact clip
- 1212
- Sensorleitungsensor line
- 1313
- Schutzhüllecover
- 1414
- Abgasöffnungexhaust port
- 1515
- Schutzhülseprotective sleeve
- 1616
- Gewindethread
- 1717
- GummipfropfenPlugs rubber
- 1818
- Stromverlaufcurrent profile
- 1919
- StromstoßLatching
- 2020
- Temperaturverlauftemperature curve
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL AUTOMOTIVE GMBH, 30165 HANNOVER, DE |
|
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20121110 |
|
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20140301 |