DE102006028426A1

DE102006028426A1 - Particle filter load state determination device arranged in exhaust system of vehicles, has housing with exhaust inlet and outlet and two electrodes are provided as closed annulus grid which has multiple grid-shaped openings

Info

Publication number: DE102006028426A1
Application number: DE102006028426A
Authority: DE
Inventors: Daniel Klein
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2007-12-27

Abstract

The device has a housing (2) with an exhaust inlet (3) and an exhaust outlet (4), in which a filter body (5) is arranged and has two electrodes (7,8). The former electrode (7) is arranged at the exhaust inlet facing front surface of the filter body and the later electrode (8) is arranged at the exhaust outlet facing front surface of the filter body. The two electrodes are provided as closed annulus grid which has multiple grid-shaped openings.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters mit den in dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 genannten Merkmalen.The The present invention relates to a device for determining the Loading condition of a particulate filter with those in the preamble of the claim 1 features.

Bedingt durch den steigenden Anteil dieselbetriebener Fahrzeuge und dem damit verbundenen Anstieg der Belastung der Umwelt durch Rußpartikel werden in zunehmenden Maße Serienfahrzeuge mit Abgasreinigungsvorrichtungen ausgestattet, welche den Ausstoß von Rußpartikeln wirksam verhindern.conditioned by the increasing share of diesel-powered vehicles and the associated increase in pollution of the environment due to soot particles increasingly Standard vehicles equipped with emission control devices, which the Ejection of soot particles effectively prevent.

Ein so genannter Partikelfilter ist allgemein im Abgassystem eines Fahrzeuges angeordnet und besteht aus einem Gehäuse mit einem Abgasein- und -auslass. Weiterhin ist in dem Gehäuse ein Filterkörper angeordnet. Der Filterkörper weist in einer möglichen Ausführung eine Vielzahl von Kanälen auf, die von der Seite des Abgaseinlasses ausgehen und auf der dem Abgaseinlass gegenüberliegenden Seite verschlossen sind. Der Filterkörper weist in dieser Ausführung weiterhin eine Vielzahl von Kanälen auf, die von der Seite des Abgasauslasses ausgehen und auf der dem Abgasauslass gegenüberliegenden Seite verschlossen sind. Abgas, welches Rußpartikel enthält, tritt durch den Abgaseinlass in die Kanäle ein, welche von der Seite des Abgaseinlasses ausgehen und gelangen durch die porösen Wandungen dieser Kanäle in die Kanäle, welche von der Seite des Abgasauslasses ausgehen. Die im Abgas enthaltenen Rußpartikel werden an den porösen Wandungen herausgefiltert. Ein derartig aufgebauter Rußpartikelfilter ist beispielsweise aus der DE 10 2005 015 432 A1 vorbekannt.A so-called particulate filter is generally arranged in the exhaust system of a vehicle and consists of a housing with an exhaust gas inlet and outlet. Furthermore, a filter body is arranged in the housing. In one possible embodiment, the filter body has a multiplicity of channels which extend from the side of the exhaust gas inlet and are closed on the side opposite the exhaust gas inlet. The filter body further comprises, in this embodiment, a plurality of passages extending from the side of the exhaust gas outlet and closed on the side opposite the exhaust gas outlet. Exhaust gas containing soot particles enters through the exhaust gas inlet into the channels that emanate from the side of the exhaust gas inlet and pass through the porous walls of these channels into the channels, which emanate from the side of the exhaust gas outlet. The soot particles contained in the exhaust gas are filtered out on the porous walls. Such a structured particulate filter is for example from the DE 10 2005 015 432 A1 previously known.

In Abhängigkeit der Betriebsdauer eines Fahrzeuges mit einem Partikelfilter steigt nun der Anteil an Rußpartikeln, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert werden, mehr oder weniger stetig an, so dass eine Reinigung des Filters erforderlich wird. Eine Reinigung des Filters erfolgt, beispielsweise wie in der DE 10 2005 015 432 A1 beschrieben, durch die Erhöhung der Temperatur des Abgases, welches in die Kanälen eintritt, so dass ein Abbrand der herausgefilterten Rußpartikel stattfindet.Depending on the operating time of a vehicle with a particulate filter, the proportion of soot particles that are filtered out on the porous walls of the filter body now increases more or less steadily, so that a cleaning of the filter is required. A cleaning of the filter takes place, for example as in the DE 10 2005 015 432 A1 described by increasing the temperature of the exhaust gas, which enters the channels, so that a burn-off of the filtered-out soot particles takes place.

Die Bestimmung des Beladungszustandes des Partikelfilters, also die Bestimmung des Anteils an Rußpartikeln, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, erfolgt, beispielsweise gemäß der DE 10 2005 015 432 A1 , indirekt durch die Erfassung und Auswertung einer Druckdifferenz über dem Filterkörper.The determination of the loading state of the particulate filter, that is, the determination of the proportion of soot particles which have been filtered out on the porous walls of the filter body, takes place, for example according to the DE 10 2005 015 432 A1 , indirectly by the detection and evaluation of a pressure difference across the filter body.

Es ist weiterhin aus der DE 10 2004 007 038 A1 vorbekannt, zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters mindestens ein Elektrodenpaar an oder in dem Filterkörper anzuordnen, wobei durch die Messung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden ein elektrisches Signal bereitsteht, das es ermöglicht, auf den Beladungszustand des Partikelfilters zu schließen. Dabei liegt die Überlegung zu Grunde, dass mit zunehmender Betriebsdauer eines Fahrzeuges mit einem Partikelfilter der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden abnimmt, da sich immer mehr elektrisch leitende Rußpartikel zwischen den Elektroden ansammeln.It is still out of the DE 10 2004 007 038 A1 at least one pair of electrodes to be arranged on or in the filter body for determining the loading state of a particle filter, wherein an electrical signal is provided by the measurement of the electrical resistance between the electrodes, which makes it possible to conclude on the loading condition of the particulate filter. This is based on the consideration that with increasing operating time of a vehicle with a particulate filter, the electrical resistance between the electrodes decreases, as more and more electrically conductive soot particles accumulate between the electrodes.

Entsprechend der DE 10 2004 007 038 A1 wird vorgeschlagen, die Elektroden an oder in unterschiedlichen Kanälen, die in dem Filterkörper verlaufen, anzuordnen. Weiterhin werden Anordnungen der Elektroden an der Außenseite des Filterkörpers, insbesondere an den Längsaußenseiten und/oder Stirnflächen des Filterkörpers beschrieben. In einer weiteren Ausführung sind mehrere Elektrodenpaare in axialer und/oder radialer Erstreckung des Filterkörpers vorgesehen, wobei dadurch eine Ortsauflösung des Beladungszustandes möglich wird.According to the DE 10 2004 007 038 A1 It is proposed to arrange the electrodes on or in different channels which run in the filter body. Furthermore, arrangements of the electrodes are described on the outside of the filter body, in particular on the longitudinal outer sides and / or end faces of the filter body. In a further embodiment, a plurality of pairs of electrodes in the axial and / or radial extent of the filter body are provided, thereby a spatial resolution of the loading state is possible.

Beim Betrieb eines Fahrzeuges mit einem Partikelfilter ist jedoch davon auszugehen, dass die Verteilung der Rußpartikel, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, in Bezug auf die räumliche Erstreckung des Filterkörpers nicht gleichmäßig erfolgt. Es ist vielmehr zu erwarten, dass infolge geometrischer Bedingungen und veränderlicher thermodynamischer Zustandsgrößen des Abgases, wie Druck, Temperatur und Massenstrom, eine in Bezug auf die Stirnfläche des Filterkörpers ungleichmäßige und wechselnde Anströmung des Filterkörpers mit Abgas erfolgt. Eine solche ungleichmäßige und wechselnde Anströmung des Filterkörpers mit Abgas hat beim Betrieb eines Fahrzeuges eine ungleichmäßige Verteilung der Rußpartikel zur Folge, die in Bezug auf die räumliche Erstreckung des Filterkörpers an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden. Weiterhin kann nicht ausgeschlossen werden, dass eine ungleichmäßige Verteilung der Rußpartikel, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, nicht auch auf einzelne Exemplare einer Serie von Filterkörpern zurückzuführen ist, die geometrisch und/oder seitens des verwendeten Materials Abweichungen aufweisen. Darüber hinaus sind betriebsdauerabhängige Effekte, welche eine ungleichmäßige Verteilung der Rußpartikel, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, bedingen können, zu berücksichtigen. Es ist folglich gemäß dem Stand der Technik der ungünstige Fall nicht auszuschließen, dass ein Volumenteilbereich des Filterkörpers besonders stark mit Rußpartikeln beladen ist, in dem kein zusammenwirkendes Elektrodenpaar vorgesehen ist. Diese ungleichmäßige Beladung des Filterkörpers kann eine Verminderung der Wirksamkeit der Rußpartikelabscheidung und/oder eine unzulässige Erhöhung der Druckdifferenz über dem Filterkörper zur Folge haben, wobei jedoch keine entsprechende Information über den Beladungszustand vorliegt, auf deren Grundlage eine Erhöhung der Temperatur des Abgases und folglich ein Abbrand der herausgefilterten Rußpartikel eingeleitet werden kann.When operating a vehicle with a particle filter, however, it is to be assumed that the distribution of the soot particles which have been filtered out on the porous walls of the filter body is not uniform with respect to the spatial extent of the filter body. It is rather to be expected that as a result of geometrical conditions and variable thermodynamic state variables of the exhaust gas, such as pressure, temperature and mass flow, a non-uniform and alternating flow of the filter body with exhaust gas occurs with respect to the end face of the filter body. Such uneven and alternating flow of the filter body with exhaust gas during operation of a vehicle results in an uneven distribution of the soot particles, which were filtered out with respect to the spatial extent of the filter body to the porous walls of the filter body. Furthermore, it can not be ruled out that an uneven distribution of the soot particles which have been filtered out on the porous walls of the filter body can not be attributed to individual copies of a series of filter bodies which deviate geometrically and / or from the material used. In addition, operating-time-dependent effects, which can cause an uneven distribution of the soot particles that have been filtered out on the porous walls of the filter body, to take into account. Consequently, according to the prior art, the unfavorable case can not be ruled out that a bulk portion of the filter body is particularly heavily laden with soot particles in which no cooperating electrode pair is provided. This uneven loading of the filter body can result in a reduction in the efficiency of soot particulate removal and / or an undue increase in the pressure differential across the filter body but there is no corresponding information about the loading state, based on which an increase in the temperature of the exhaust gas and consequently a burn-up of the filtered-out soot particles can be initiated.

Eine Anordnung von Elektroden in oder an dem Filterkörper gemäß der DE 10 2004 007 038 A1 muss daher bei der Entwicklung eines Fahrzeuges experimentell ermittelt werden. Eine experimentelle Bestimmung der Anordnung von Elektroden in oder an dem Filterkörper ist nicht nur aufwendig, vielmehr kann auf diese Weise nicht sicher vorhergesagt werden, ob in jedem Fall und insbesondere über die gesamte Betriebsdauer des Fahrzeuges und für jedes Exemplar einer Serie von Filterkörpern eine optimale Elektrodenanordnung gefunden wurde.An arrangement of electrodes in or on the filter body according to the DE 10 2004 007 038 A1 must therefore be determined experimentally during the development of a vehicle. An experimental determination of the arrangement of electrodes in or on the filter body is not only expensive, but can not be reliably predicted in this way, whether in any case, and in particular over the entire service life of the vehicle and for each copy of a series of filter bodies an optimal electrode arrangement was found.

Außerdem ist es mittels der Anordnung von Elektroden in oder an dem Filterkörper gemäß der DE 10 2004 007 038 A1 nur bedingt möglich, eine umfassende Prüfung des Filterkörpers in Bezug auf das Erreichen einer Grenznutzungsdauer oder eines möglichen Schadens des Filterkörpers durchzuführen.In addition, it is by means of the arrangement of electrodes in or on the filter body according to the DE 10 2004 007 038 A1 only conditionally possible to carry out a comprehensive examination of the filter body with respect to the achievement of a marginal useful life or a possible damage of the filter body.

Der Anordnung einer Vielzahl von Elektroden in oder an dem Filterkörper zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile sind aus wirtschaftlicher Sicht Grenzen gesetzt. Darüber hinaus wird, vor allem bei der Anordnung einer Vielzahl von Elektroden in den Kanälen, die in dem Filterkörper verlaufen, die zur Filterung des Abgases vorhandene wirksame Fläche verringert. Weiterhin steigen bei der Anordnung einer Vielzahl von Elektroden in oder an dem Filterkörper der Leitungsaufwand und die Ausfallwahrscheinlichkeit der Vorrichtung zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters.Of the Arrangement of a plurality of electrodes in or on the filter body for Avoiding the aforementioned disadvantages are more economical Visibility limits. About that Beyond, especially in the arrangement of a plurality of electrodes in the channels, in the filter body run, which reduces existing effective area for filtering the exhaust gas. Furthermore, increase in the arrangement of a plurality of electrodes in or on the filter body of Line expense and the probability of failure of the device for determining the loading state of a particulate filter.

Aufgabetask

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters bereitzustellen, welche auch bei einer in Bezug auf die räumliche Erstreckung des Filterkörpers ungleichmäßigen Verteilung von Rußpartikeln, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, eine sichere Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters erlaubt, ohne dass dabei eine experimentelle Bestimmung der Anordnung von Elektroden in oder an dem Filterkörper erforderlich ist und die zur Filterung der Abgase vorhandene wirksame Fläche verringert wird.It It is an object of the present invention to provide a device for determining the loading condition of a particulate filter to provide, which also at one in terms of spatial Extension of the filter body uneven distribution of soot particles, the at the porous Walls of the filter body were filtered out, a safe determination of the loading condition of a particulate filter, without causing an experimental Determination of the arrangement of electrodes in or on the filter body required is and reduces the effective area available for filtering the exhaust gases becomes.

Lösungsolution

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.These The object is achieved by the characterizing features of claim 1 solved.

Erfindungsgemäß vorteilhaft umfasst der im Abgassystem eines Fahrzeuges angeordnete Partikelfilter, der aus einem Gehäuse mit einem Abgasein- und -auslass besteht und in dem ein Filterkörper angeordnet ist, zwei Elektroden, wobei die erste Elektrode an der dem Abgaseinlass zugewandten Stirnfläche des Filterkörpers angeordnet ist und die zweite Elektrode an der dem Abgasauslass zugewandten Stirnfläche des Filterkörpers angeordnet ist und die Elektroden als in sich geschlossenes Ringgitter ausgeführt sind, wobei das Ringgitter eine Anzahl von gitterförmig angeordneten Durchbrüchen aufweist. Bevorzugt weist das Ringgitter den gleichen Außendurchmesser wie der Filterkörper auf. Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ringgitter eine Anzahl von gitterförmig angeordneten Durchbrüchen aufweist, die der Anzahl der im Filterkörper angeordneten Kanäle entspricht, welche von der Seite des Abgasein- und/oder -auslasses ausgehen. Es ist jedoch erfindungsgemäß ebenfalls möglich, dass das Ringgitter eine von der Anzahl der im Filterkörper angeordneten Kanäle, die von der Seite des Abgasein- und/oder -auslasses ausgehen, abweichende Anzahl an gitterförmig angeordneten Durchbrü chen umfasst. Darüber hinaus haben die in dem Ringgitter vorgesehenen Durchbrüche bevorzugt die gleiche geometrische Form und die gleichen Abmessungen, wie die Querschnitte der Kanäle in dem Filterkörper, welche von der Seite des Abgasein- und/oder -auslasses ausgehen.According to the invention advantageous comprises the particulate filter arranged in the exhaust system of a vehicle, from a housing with an exhaust gas inlet and outlet and arranged in which a filter body is two electrodes, with the first electrode at the exhaust inlet facing end face of the filter body is arranged and the second electrode at the exhaust outlet facing end face of the filter body is arranged and the electrodes as a self-contained ring grid accomplished are, wherein the ring grid arranged a number of grid-like breakthroughs having. Preferably, the ring grid has the same outer diameter like the filter body on. Furthermore, it is provided according to the invention that the ring grid a Number of latticed arranged breakthroughs having the number of channels arranged in the filter body, which emanate from the side of the exhaust gas inlet and / or outlet. However, it is also according to the invention possible, that the ring grid one of the number of arranged in the filter body Channels, which emanate from the side of the exhaust gas inlet and / or outlet, deviating Number of grid-shaped arranged Durchbrü Chen includes. About that In addition, the openings provided in the ring grid have preferred the same geometric shape and the same dimensions as the cross sections of the channels in the filter body, which emanate from the side of the exhaust gas inlet and / or outlet.

Dadurch, dass die Elektroden als in sich geschlossenes Ringgitter ausgeführt und an den beiden Stirnflächen des Filterkörpers angeordnet sind, ist es nunmehr möglich, auch für den Fall einer ungleichmäßigen Verteilung der Rußpartikel, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, eine sichere Bestimmung des Beladungszustandes des Partikelfilters durch eine Messung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden durchzuführen. Ist beispielsweise in einem ungünstigen Fall lediglich ein Volumenteilbereich des Filterkörpers besonders stark mit Rußpartikeln beladen, was eine Verminderung der Wirksamkeit der Rußpartikelabscheidung und/oder eine unzulässige Erhöhung der Druckdifferenz über dem Filterkörper zur Folge haben kann, wird durch die Ausführung der Elektroden als in sich geschlossenes Ringgitter und deren Anordnung an den beiden Stirnflächen des Filterkörpers die Veränderung des elektrischen Widerstandes, infolge der Ansammlung von elektrisch leitenden Rußpartikeln, zwischen den Elektroden messbar. Mit anderen Worten wird durch die Ausbildung der Elektroden als Ringgitter auf vorteilhafte Weise das gesamte Volumen des Filterkörpers einer Messung des elektrischen Widerstandes zu Grunde gelegt, so dass unabhängig von der Art der Verteilung der Rußpartikel, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden, ein elektrisches Signal zur Verfügung steht, das Informationen über den Beladungszustand des Partikelfilters enthält.The fact that the electrodes are designed as self-contained ring grid and arranged on the two end faces of the filter body, it is now possible, even in the case of an uneven distribution of soot particles, which were filtered out on the porous walls of the filter body, a secure determination of Loading condition of the particulate filter by measuring the electrical resistance between the electrodes to perform. For example, in an unfavorable case, only a partial volume region of the filter body is particularly heavily loaded with soot particles, which may result in a reduction of the effectiveness of Rußpartikelabscheidung and / or an undue increase in the pressure difference across the filter body, is characterized by the execution of the electrodes as self-contained Ring grid and their arrangement at the two end faces of the filter body, the change in electrical resistance, due to the accumulation of electrically conductive soot particles, between the electrodes measurable. In other words, the entire volume of the filter body is advantageously based on the measurement of the electrical resistance as a result of the formation of the electrodes as ring gratings, so that regardless of the type of distribution of the soot particles which have been filtered out on the porous walls of the filter body electrical signal is available, the Informa contains information about the loading condition of the particulate filter.

Weiterhin ist es von Vorteil, dass keine aufwendige experimentelle Bestimmung der Anordnung von Elektroden bei der Entwicklung eines Fahrzeuges erforderlich ist, wodurch sich Probleme in Bezug auf die korrekte Vorhersage einer in jedem Fall und über die gesamte Betriebsdauer des Fahrzeuges sowie für jedes Exemplar einer Serie von Filterkörpern optimalen Elektrodenanordnung erübrigen.Farther it is advantageous that no elaborate experimental determination the arrangement of electrodes in the development of a vehicle is required, which causes problems in terms of the correct Forecast one in each case and over the entire operating life of the vehicle as well as for each copy of a series of filter bodies optimum electrode arrangement unnecessary.

Es ist darüber hinaus von Vorteil, dass lediglich zwei durch ihre Ausführung als Ringgitter in sich stabile Elektroden zur Bestimmung des Beladungszustandes eines Partikelfilters benötigt werden, welche durch ihre Anordnung an den beiden Stirnflächen des Filterkörpers und dadurch, dass das Ringgitter gitterförmig angeordnete Durchbrüche aufweist, nicht die zur Filterung der Abgase vorhandene wirksame Fläche verringern.It is about it Beyond advantage that only two by their execution as Ring grid in itself stable electrodes for determining the loading condition a particulate filter needed which are characterized by their arrangement at the two end faces of the filter body and in that the ring grid has lattice-shaped openings, do not reduce the effective area available for filtering the exhaust gases.

Außerdem ist mittels der erfindungsgemäßen Ausführung und Anordnung der Elektroden eine das gesamte Volumen des Filterkörpers umfassende Prüfung in Bezug auf das Erreichen einer Grenznutzungsdauer oder einen möglichen Schaden des Filterkörpers durchführbar. Ist beispielsweise der Filterkörper infolge einer hohen Betriebsdauer geschädigt oder wird der Filterkörper unerwartet durch die Einwirkung mechanischer oder thermischer Belastungen zerstört und ist dadurch keine wirksame Filterung der Abgase mehr möglich, erfolgt entweder keine oder eine verzögerte Abnahme des elektrischen Widerstandes zwischen den beiden Elektroden in einem zu Grunde liegenden Zeitbereich.Besides that is by means of the embodiment according to the invention and Arrangement of the electrodes a comprehensive test of the entire volume of the filter body Terms of reaching a marginal useful life or a possible Damage to the filter body feasible. For example, is the filter body damaged due to a long service life or the filter body is unexpected is destroyed by the action of mechanical or thermal loads and is thereby no effective filtering of the exhaust gases more possible, takes place either no or a delayed one Decrease in electrical resistance between the two electrodes in an underlying time range.

Darüber hinaus kann mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Erhöhung der Temperatur des Abgases zum Abbrand der Rußpartikel gezielt gesteuert und/oder geregelt werden, da genaue Informationen über gegebenenfalls vorhandene Volumenbereiche des Filterkörpers vorliegen, in denen noch Rußpartikel enthalten sind, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden.Furthermore can by means of the device according to the invention the increase the temperature of the exhaust gas for burning the soot particles controlled specifically and / or regulated, given accurate information about where appropriate existing volume areas of the filter body are present, in which still soot are included on the porous walls of the filter body were filtered out.

Es ist weiterhin erfindungsgemäß eine Widerstandsmessanordnung vorgesehen, welche die elektrische Verbindung einer Spannungsquelle mit den beiden erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden und mit Mitteln zur Messung der Stromstärke und der Spannung darstellt. An den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden, die aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, wird mittels der Spannungsquelle eine Spannung angelegt. Weiterhin ist parallel zu den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden ein Mittel zur Messung der Spannung und in Reihe zu den ausgeführten Elektroden ein Mittel zur Messung der Stromstärke geschaltet, so dass eine Bestimmung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden erfolgen kann. Darüber hinaus ist parallel zu den beiden erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden ein Referenzwiderstand geschaltet. In Reihe zu dem Referenzwiderstand ist außerdem ein weiteres Mittel zur Messung der Stromstärke geschaltet. Der Referenzwiderstand dient der Bereitstellung eines Bezugswertes zu dem elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden. Dieser Bezugswert ist zweckmäßig, da der elektri sche Widerstand zwischen den Elektroden nicht nur von der Beladung des Partikelfilters, sondern auch von der Temperatur des Partikelfilters abhängig ist. Bevorzugt unterliegt der Referenzwiderstand den Temperaturverhältnissen des Partikelfilters. Durch eine Differenzbildung des jeweils gemessenen Widerstandes zwischen den Elektroden und des Referenzwiderstandes bei einer beliebigen Temperatur des Partikelfilters kann nun der absolute Wert des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden ermittelt und somit die Beladung des Partikelfilters bestimmt werden. Alternativ kann anstelle des Referenzwiderstandes ein funktionaler Zusammenhang zwischen einer messtechnisch ermittelten Temperatur des Partikelfilters und einem beliebig gewählten Referenzwiderstandswert, beispielsweise innerhalb einer elektronischen Steuer- und Regelungseinheit vorgesehen sein. Insbesondere ist eine Kennlinie vorgesehen, die eine Änderung des Referenzwiderstandes in Abhängigkeit der Temperatur des Partikelfilters beschreibt.It is still according to the invention, a resistance measuring arrangement provided, which is the electrical connection of a voltage source with the two electrodes designed according to the invention and with means for measuring the current intensity and the voltage. At the electrodes according to the invention, which consist of an electrically conductive material is by means of a voltage is applied to the voltage source. Furthermore, it is parallel to the electrodes designed according to the invention means for measuring the voltage and in series with the electrodes being made a means of measuring the amperage is switched so that a determination the electrical resistance between the electrodes can take place. About that In addition, a reference resistor is parallel to the two electrodes designed according to the invention connected. In series with the reference resistor is also a another means connected to measure the current. The reference resistance serves to provide a reference value to the electrical Resistance between the electrodes. This reference value is appropriate since the electrical resistance between the electrodes not only from the loading of the particulate filter, but also the temperature of the Particle filter dependent is. The reference resistance is preferably subject to the temperature conditions of the particulate filter. By subtraction of each measured Resistance between the electrodes and the reference resistor at any temperature of the particulate filter can now the absolute value of the electrical resistance between the electrodes determined and thus the loading of the particulate filter can be determined. Alternatively, instead of the reference resistor, a functional Relationship between a metrologically determined temperature the particulate filter and an arbitrary reference resistance value, for example, within an electronic control unit be provided. In particular, a characteristic is provided which a change of the reference resistance in dependence describes the temperature of the particulate filter.

Die Widerstandsmessanordnung kann weiterhin um einen verstellbaren Widerstand zur Kalibrierung erweitert werden, wobei dieser verstellbare Widerstand in Reihe zu den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden geschaltet ist. Dieser Widerstand unterliegt bevorzugt den gleichen Temperaturänderungen wie die erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden und der Filterkörper, beispielsweise durch eine Anordnung dieses verstellbaren Widerstandes in dem Gehäuse des Partikelfilters. Wird nun ein neuer unbeladener Partikelfilter in dem Abgassystem eines Fahrzeuges angeordnet, kann nun mittels dieses verstellbaren Widerstandes ein Basis-Widerstandswert eingestellt werden. Erfolgt nun ein erster Abbrand der Rußpartikel, die an den porösen Wandungen des Filterkörpers herausgefiltert wurden und bestehen Abweichungen zu dem Basis-Widerstandswert, kann ein Abgleich mittels des verstellbaren Widerstandes auf den Basis-Widerstandswert für den unbeladenen Partikelfilter erfolgen.The Resistance measuring arrangement can continue to an adjustable resistor be extended for calibration, this adjustable resistance in series with the electrodes designed according to the invention is switched. This resistance is preferably the same temperature changes like the electrodes designed according to the invention and the filter body, for example, by an arrangement of this adjustable resistor in the case of the particulate filter. Will now be a new unloaded particulate filter arranged in the exhaust system of a vehicle, can now by means of this adjustable resistor set a base resistance value become. Now takes place a first burning off of the soot particles, which at the porous walls of the filter body have been filtered out and deviate from the base resistance value, can be adjusted by means of the adjustable resistor on the Basic resistance value for the unloaded particle filter done.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebene Ausführung eines Filterkörpers beschränkt, der eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die von der Seite des Abgaseinlasses ausgehen und auf der dem Abgaseinlass gegenüberliegenden Seite verschlossen sind sowie eine Vielzahl von Kanälen aufweist, die von der Seite des Abgasauslasses ausgehen und auf der dem Abgasauslass gegenüberliegenden Seite verschlossen sind. Vielmehr werden von der vorliegenden Erfindung ebenfalls Ausführungen von Filterkörpern erfasst, die beispielsweise aus einer formstabilen Keramik-Schaum-Struktur bestehen und hinsichtlich der Anzahl, Anordnung und Geometrie unbestimmte Kanäle aufweisen. Außerdem erstreckt sich die Erfindung auf Ausführungen von Filterkörpern, die aus gefalteten Filtermaterialien aufgebaut sind, beispielsweise einem Keramik-Fiber-Material oder einem gesinterten Metall-Pulver-Material. Bei einer Ausführung von Filterkörpern aus gefalteten Filtermaterialien erfolgt der Eintritt des Abgases, welches Rußpartikel enthält, am Umfang des Filterkörpers, der aus gefalteten Filtermaterialien aufgebaut ist, wobei das gereinigte Abgas bei dem Durchtritt durch das Filtermaterial in ein perforiertes Rohr gelangt, das lediglich eine Öffnung in Richtung der Längserstreckung des Filterkörpers aufweist, wobei die Öffnung stirnseitig des Filterkörpers angeordnet ist und dem Abgasauslass des Gehäuses des Partikelfilters zugewandt ist. Dabei ist die Stirnseite des Filterkörpers in Richtung des Abgaseinlasses in das Gehäuse des Partikelfilters verschlossen.The present invention is not limited to the described embodiment of a filter body having a plurality of channels extending from the side of the exhaust gas inlet and closed on the opposite side of the exhaust gas inlet and having a plurality of channels extending from the side of the exhaust gas outlet and are closed on the opposite side of the exhaust gas outlet. Rather, be Also covered by the present invention embodiments of filter bodies, for example, consist of a dimensionally stable ceramic foam structure and having indefinite channels in terms of number, arrangement and geometry. In addition, the invention extends to embodiments of filter bodies which are constructed of folded filter materials, for example a ceramic fiber material or a sintered metal powder material. In an embodiment of filter bodies made of folded filter materials, the inlet of the exhaust gas, which contains soot particles, takes place at the circumference of the filter body, which is constructed from folded filter materials, wherein the purified exhaust gas passes through the filter material in a perforated tube, the only one opening in the direction of the longitudinal extension of the filter body, wherein the opening is arranged frontally of the filter body and faces the exhaust gas outlet of the housing of the particulate filter. In this case, the end face of the filter body is closed in the direction of the exhaust gas inlet into the housing of the particulate filter.

Ausführungsbeispielembodiment

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in den Figuren anhand schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele beschrieben.Further Details of the invention are shown schematically in the figures illustrated embodiments described.

Hierbei zeigen:in this connection demonstrate:

1: die schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 1 : the schematic representation of the device according to the invention,

2: die schematische Darstellung eines Details der erfindungsgemäßen Vorrichtung, 2 : the schematic representation of a detail of the device according to the invention,

3: die schematische Darstellung einer Widerstandsmessanordnung. 3 : the schematic representation of a resistance measuring arrangement.

Wie in 1 dargestellt, besteht ein Partikelfilter 1, der im Abgassystem eines Fahrzeuges angeordnet ist, aus einem Gehäuse 2 mit einem Abgaseinlass 3 und einem Abgasauslass 4. In dem Gehäuse 2 ist ein Filterkörper 5 angeordnet. Der Filterkörper 5 weist eine Vielzahl von Kanälen 6 auf, die von der Seite des Abgaseinlasses 3 ausgehen und auf der dem Abgaseinlass 3 gegenüberliegenden Seite verschlossen sind. Der Filterkörper 5 weist weiterhin eine Vielzahl von Kanälen 6 auf, die von der Seite des Abgasauslasses 4 ausgehen und auf der dem Abgasauslass 4 gegenüberliegenden Seite verschlossen sind.As in 1 shown, there is a particle filter 1 , which is arranged in the exhaust system of a vehicle, from a housing 2 with an exhaust inlet 3 and an exhaust outlet 4 , In the case 2 is a filter body 5 arranged. The filter body 5 has a variety of channels 6 on that from the side of the exhaust inlet 3 go out and on the exhaust inlet 3 are closed on the opposite side. The filter body 5 also has a plurality of channels 6 on that from the side of the exhaust outlet 4 go out and on the exhaust outlet 4 are closed on the opposite side.

Weiterhin sind zwei Elektroden 7 und 8 vorgesehen, wobei die erste Elektrode 7 an der dem Abgaseinlass 3 zugewandten Stirnfläche des Filterkörpers 5 angeordnet ist und die zweite Elektrode 8 an der dem Abgasauslass 4 zugewandten Stirnfläche des Filterkörpers 5 angeordnet ist.Furthermore, there are two electrodes 7 and 8th provided, wherein the first electrode 7 at the exhaust inlet 3 facing end face of the filter body 5 is arranged and the second electrode 8th at the exhaust outlet 4 facing end face of the filter body 5 is arranged.

Entsprechend 2 sind die Elektroden 7 und 8 erfindungsgemäß als in sich geschlossenes Ringgitter ausgeführt, wobei das Ringgitter eine Anzahl von gitterförmig angeordneten Durchbrüchen 9 aufweist. Die in dem Ringgitter vorgesehenen Durchbrüche 9 weisen die gleiche geometrische Form und die gleichen Abmessungen wie die Querschnitte der Kanäle 6 in dem Filterkörper 5 auf.Corresponding 2 are the electrodes 7 and 8th According to the invention designed as a self-contained ring grid, wherein the ring grid a number of lattice-shaped openings arranged 9 having. The openings provided in the ring grid 9 have the same geometric shape and dimensions as the cross sections of the channels 6 in the filter body 5 on.

Die Querschnittsform der gitterförmig angeordneten Durchbrüche 9 ist nicht auf die in 2 dargestellte Form beschränkt, vielmehr sind erfindungsgemäß ebenfalls runde, ovale oder mehreckige Querschnittsformen denkbar.The cross-sectional shape of the lattice-shaped apertures arranged 9 is not on the in 2 Limited form shown, but also according to the invention also round, oval or polygonal cross-sectional shapes are conceivable.

In 3 ist weiterhin eine Widerstandsmessanordnung zur Bestimmung des elektrischen Widerstandes zwischen den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden 7 und 8 dargestellt. Die Widerstandsmessanordnung umfasst die elektrische Verbindung einer Spannungsquelle 10 mit den beiden erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden 7 und 8 und mit Mitteln zur Messung der Stromstärke 11 und der Spannung 12. An den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden 7 und 8, die aus einem elektrisch leitenden Material bestehen, wird mittels der Spannungsquelle 10 eine Spannung angelegt. Weiterhin ist parallel zu den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden 7 und 8 das Mittel zur Messung der Spannung 12 und in Reihe zu den ausgeführten Elektroden 7 und 8 ein Mittel zur Messung der Stromstärke 11 geschaltet, so dass eine Bestimmung des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden 7 und 8 erfolgen kann. Weiterhin kann die Widerstandsmessanordnung um einen verstellbaren Widerstand 13 zur Kalibrierung erweitert werden, wobei dieser verstellbare Widerstand 13 in Reihe zu den erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden 7 und 8 geschaltet ist.In 3 is furthermore a resistance measuring arrangement for determining the electrical resistance between the electrodes designed according to the invention 7 and 8th shown. The resistance measuring arrangement comprises the electrical connection of a voltage source 10 with the two electrodes designed according to the invention 7 and 8th and with means for measuring the current intensity 11 and the tension 12 , At the inventively designed electrodes 7 and 8th , which consist of an electrically conductive material, by means of the voltage source 10 a voltage applied. Furthermore, parallel to the electrodes designed according to the invention 7 and 8th the means for measuring the voltage 12 and in series with the electrodes being made 7 and 8th a means of measuring the current 11 switched so that a determination of the electrical resistance between the electrodes 7 and 8th can be done. Furthermore, the resistance measuring arrangement can be an adjustable resistor 13 be extended for calibration, this adjustable resistance 13 in series with the electrodes designed according to the invention 7 and 8th is switched.

Weiterhin ist parallel zu den beiden erfindungsgemäß ausgeführten Elektroden 7 und 8 ein Referenzwiderstand 14 geschaltet. In Reihe zu dem Referenzwiderstand 14 ist außerdem ein weiteres Mittel zur Messung der Stromstärke 11a geschaltet. Der Re ferenzwiderstand 14 dient der Bereitstellung eines Bezugswertes zu dem elektrischen Widerstand zwischen den Elektroden 7 und 8.Furthermore, parallel to the two electrodes designed according to the invention 7 and 8th a reference resistor 14 connected. In series with the reference resistor 14 is also another means of measuring current 11a connected. The reference resistance 14 serves to provide a reference value to the electrical resistance between the electrodes 7 and 8th ,

11: Partikelfilterparticulate Filter
22: Gehäusecasing
33: Abgaseinlassexhaust inlet
44: Abgasauslassexhaust outlet
55: Filterkörperfilter body
66: Kanalchannel
77: Elektrodeelectrode
88th: Elektrodeelectrode
99: Durchbruchbreakthrough
1010: Spannungsquellevoltage source
1111: Mittel zur Messung der Stromstärkemedium for measuring the current
11a11a: Mittel zur Messung der Stromstärkemedium for measuring the current
1212: Mittel zur Messung der Spannungmedium for measuring the voltage
1313: verstellbarer Widerstandadjustable resistance
1414: Referenzwiderstandreference resistor

Claims

Device for determining the loading state of a particle filter ( 1 ), which is arranged in the exhaust system of a vehicle, which consists of a housing ( 2 ) with an exhaust gas inlet ( 3 ) and an exhaust outlet ( 4 ), in which a filter body ( 5 ) and the two electrodes ( 7 . 8th ), wherein the first electrode ( 7 ) at the exhaust inlet ( 3 ) facing end face of the filter body ( 5 ) and the second electrode ( 8th ) at the exhaust outlet ( 4 ) facing end face of the filter body ( 5 ), characterized in that the first electrode ( 7 ) and the second electrode ( 8th ) are designed as self-contained ring grid and the ring grid a number of lattice-shaped openings ( 9 ) having.

Device according to claim 1, characterized in that the ring grid has the same outer diameter as the filter body ( 5 ) having.

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the ring grid has a number of lattice-shaped openings ( 9 ), the number of in the filter body ( 5 ) arranged channels ( 6 ), which in one embodiment of the filter body ( 5 ) from the side of the exhaust gas inlet ( 3 ) and / or exhaust outlet ( 4 ) go out and are closed on the opposite side.

Device according to claim 1 to 3, characterized in that the ring grid a number of lattice-shaped apertures arranged ( 9 ), which does not correspond to the number of filter bodies ( 5 ) arranged channels ( 6 ), which in one embodiment of the filter body ( 5 ) from the side of the exhaust gas inlet ( 3 ) and / or exhaust outlet ( 4 ) go out and are closed on the opposite side.

Device according to claim 1 to 4, characterized in that the openings provided in the ring grid ( 9 ) the same geometric shape and the same dimensions as the cross-sections of the channels ( 6 ) in the filter body ( 5 ), which in one embodiment of the filter body ( 5 ) from the side of the exhaust gas inlet ( 3 ) and / or exhaust outlet ( 4 ) go out and are closed on the opposite side.

Device according to claim 1 to 5, characterized in that the electrodes ( 7 . 8th ) for determining the loading of the particulate filter ( 1 ) with a voltage source ( 10 ), an adjustable resistor ( 13 ), a reference resistor ( 14 ) and means for measuring the current ( 11 . 11a ) and a means for measuring the voltage ( 12 ) are connected.