DE102008001877A1

DE102008001877A1 - Broadband lambda probe for use with measuring device for determining quantity of deposited ash particles in flue gas duct of diesel internal combustion engine, comprises diffusion barrier with porosity less than forty-five percentage

Info

Publication number: DE102008001877A1
Application number: DE200810001877
Authority: DE
Inventors: Thorsten Baunach; Holger Reinshagen; Lothar Diehl; Bettina Wendling
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-05-20
Filing date: 2008-05-20
Publication date: 2009-11-26

Abstract

The broadband lambda probe comprises a diffusion barrier (130), which is formed such that the ash accumulation changes the pumping current in a defined manner. A small cross section of a long measuring cavity arranged over the electrodes, increases the diffusion resistance. The diffusion barrier has low porosity, particularly less than 45 percentage. Independent claims are included for the following: (1) a measuring device for determining the quantity of deposited ash particles in the flue gas duct of a diesel internal combustion engine; (2) a method for determining the quantity of deposited ash particles in the flue gas duct of a diesel internal combustion engine; (3) a computer program for performing the deposited ash particles quantity determining method; and (4) a computer program product with program code for performing the deposited ash particles quantity determining method.

Description

Die Erfindung betrifft eine Breitband-Lambdasonde, die geeignet ist, die Menge der abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine zu bestimmen sowie die Verwendung einer solchen Breitband-Lambdasonde, ferner ein Verfahren und eine Messeinrichtung zur Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikel nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.The The invention relates to a broadband lambda probe which is suitable the amount of deposited ash particles in the exhaust duct of a diesel internal combustion engine and the use of such a broadband lambda probe, Furthermore, a method and a measuring device for determining the Quantity of deposited ash particles according to the genus of independent Claims.

Gegenstand der Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.object The invention also includes a computer program and a computer program product with a program code stored on a machine-readable carrier is stored for carrying out the method.

In Fahrzeugen mit Dieselbrennkraftmaschinen kommen sogenannte Dieselpartikelfilter (DPF) zum Einsatz, die dazu dienen, schädliche Partikel aus dem Abgas der Dieselbrennkraftmaschine herauszufiltern. Hierzu werden resistive Partikelsensoren verwendet. Bei diesen werden Partikel aus dem Abgas auf einem keramischen Sensorelement angelagert. Durch eine elektrische Widerstandsmessung zwischen zwei Interdigitalelektroden kann die Existenz von angelagerten Partikeln nachgewiesen werden. Neben der Partikelanlagerung findet jedoch auch eine Anlagerung von Ölaschen sowie Additiven, die dem Dieselkraftstoff zur Partikelregeneration beigemischt werden, statt. Aufgrund dieser Substanzen wird der elektrische Strom nicht oder nur schlecht geleitet, so dass der Partikelsensor seine Funktion nicht mehr in vollem Umfang oder überhaupt nicht mehr erfüllen kann. Die Funktionsfähigkeit geht aufgrund dieser stetigen, sogenannten Vergiftung langsam verloren. Die Dieselpartikelfilter müssen im Rahmen der On-Board-Diagnose (OBD) auf Funktionsfähigkeit überwacht werden.In Vehicles with diesel engines come so-called diesel particulate filter (DPF), which are used to eliminate harmful particles to filter out the exhaust gas of the diesel engine. To do this used resistive particle sensors. These are particles deposited from the exhaust gas on a ceramic sensor element. By an electrical resistance measurement between two interdigital electrodes the existence of accumulated particles can be demonstrated. In addition to particle accumulation, however, there is also an attachment of oil as well as additives that the diesel fuel be added for particle regeneration, instead. Based on these Substances, the electric current is not or only poorly conducted, so that the particle sensor is no longer functioning in full or not at all. The functionality is slowly lost due to this constant, so-called poisoning. The diesel particulate filters must be part of the on-board diagnostics (OBD) are monitored for functionality.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2006 018 956 A1 geht ein Verfahren zur Bestimmung einer Masse von Partikeln oder eines Partikelmassenstroms in einem Abgasstrang einer Brennkraftmaschine hervor, bei dem in dem Abgasstrang der Brennkraftmaschine zumindest ein resistiver Partikelsensor angeordnet ist, dessen gemessene Signaländerung mit einer aus einem Motormodell ermittelten prognostizierten Signaländerung des Partikelsensors verglichen wird.From the DE 10 2006 018 956 A1 is a method for determining a mass of particles or a particle mass flow in an exhaust system of an internal combustion engine, in which in the exhaust system of the internal combustion engine at least one resistive particle sensor is arranged, the measured signal change is compared with a determined from a motor model predicted signal change of the particle sensor.

Aus der DE 10 2005 034 247 A1 geht ein Verfahren zur Überwachung eines Abgasgrenzwertes eines Verbrennungsmotors mittels einer Motorsteuerung hervor, bei dem die Motorsteuerung mindestens einen Abgassensor aufweist. Bei Überschreitung des Abgasgrenzwertes wird ein Fehlersignal abgegeben. Diese Überwachungsfunktion ermöglicht eine Partikelfilterüberwachung mittels eines Partikelsensors. Dabei wird beispielsweise der Emissionsgrad bzw. der Filterwirkungsgrad, der Auskunft über das Verhältnis der vom Sensor angezeigten Partikelemission zur erwarteten Emission gibt, bestimmt.From the DE 10 2005 034 247 A1 a method for monitoring an exhaust gas limit of an internal combustion engine by means of an engine control, in which the engine control comprises at least one exhaust gas sensor. If the exhaust gas limit value is exceeded, an error signal is output. This monitoring function allows particulate filter monitoring by means of a particulate sensor. In this case, for example, the emissivity or the filter efficiency, which provides information about the ratio of the particle emission displayed by the sensor to the expected emission, is determined.

Problematisch ist es nun, dass eine etwaige Vergiftung durch Aschepartikel und ein damit verbundener Funktionseinbruch durch dieses Verfahren nicht diagnostizierbar ist. Um eine ausreichende Genauigkeit der Partikelemissionsmessung stromabwärts des Dieselpartikelfilters sicherzustellen, muss eine solche Vergiftung durch Aschepartikel jedoch diagnostiziert werden. Findet diese Diagnose nun allerdings unter Verwendung des Partikelsensors selbst statt, geht ein auftretender Alterungseffekt des Sensors direkt in das Diagnoseergebnis ein.Problematic It is now that any poisoning by ash particles and an associated functional breakdown by this method is not is diagnosable. To ensure sufficient accuracy of the particle emission measurement downstream of the diesel particulate filter However, such poisoning by ash particles must be diagnosed become. Now finds this diagnosis using the Particle sensor itself takes place, a occurring aging effect of the sensor directly into the diagnostic result.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung, ein Verfahren und eine Messeinrichtung zur Diagnose der Funktionsfähigkeit eines Partikelsensors zu vermitteln, welche eine Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine ermöglichen.task The invention is therefore an apparatus, a method and a measuring device for diagnosing the functionality to convey a particle sensor, which is a determination of the quantity the deposited ash particles in the exhaust passage of a diesel engine enable.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäßen Breitband-Lambdasonden sowie durch die Verwendung dieser Breitband-Lambdasonden zur Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine, ferner durch eine Messeinrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Menge abgelagerter Aschepartikel im Abgaskanal mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.These The object is achieved by the broadband lambda probes according to the invention as well as through the use of these broadband lambda probes for the determination the amount of deposited ash particles in the exhaust passage of a diesel engine, further by a measuring device and a method for determining the Amount of deposited ash particles in the exhaust duct with the characteristics of the independent claims.

Eine der wesentlichen Ideen der Erfindung ist es, eine Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine zu verwenden. Dies kann mit einer an sich bekannten herkömmlichen Breitband-Lambdasonde dadurch geschehen, dass der Pumpstrom der Breitband-Lambdasonde gemessen wird, mit einem bei Inbetriebnahme der Breitband-Lambdasonde bestimmten und hinterlegten, das heißt gespeicherten Pumpstrom oder einem nominell festgelegten Wert verglichen wird und aus diesem Vergleich auf die abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal geschlossen wird.A The essential idea of the invention is a broadband lambda probe for determining the amount of deposited ash particles in the exhaust duct to use a diesel internal combustion engine. This can with a known conventional broadband lambda probe thereby done that measured the pumping current of the broadband lambda probe is determined with a when commissioning the broadband lambda probe and deposited, that is stored pumping current or is compared to a nominally determined value and from this Comparison on the deposited ash particles in the exhaust duct closed becomes.

Ein alternatives erfindungsgemäßes Verfahren sieht die Verwendung einer speziell hergerichteten Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal der Dieselbrennkraftmaschine vor. In diesem Falle ist der Pumpstrom direkt ein Maß für die Menge der abgelagerten Aschepartikel im Abgaskanal einer Dieselbrennkraftmaschine.One sees alternative method according to the invention the use of a specially designed broadband lambda probe for determining the amount of deposited ash particles in the exhaust duct diesel engine. In this case, the pumping current directly a measure of the amount of deposited Ash particles in the exhaust duct of a diesel internal combustion engine.

Zur Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikel ist bei einer ersten erfindungsgemäßen Breitband-Lambdasonde vorgesehen, die Diffusionsbarriere so auszubilden, dass Ascheablagerungen den Pumpstrom in einer definierten Weise verringern. Dabei ist eine von der Geometrie der Diffussionsbarriere abhängige, durch eine bekannte Funktion, beispielsweise ein linearer Abfall des Pumpstroms über der Zeit, beschreibbare Abhängigkeit des Pumpstroms von der Materialeinlagerung (Aschemenge) festzustellen.to Determination of the amount of deposited ash particles is at one first broadband lambda probe according to the invention provided, the diffusion barrier in such a way that ash deposits reduce the pumping current in a defined manner. There is one dependent on the geometry of the diffusion barrier, by a known function, for example, a linear drop in the pumping current via the time, describable dependence of the pumping current of to determine the material storage (amount of ash).

Bei einer zweiten erfindungsgemäß ausgebildeten Breitband-Lambdasonde ist ein langer Messhohlraum geringen Querschnitts über den Elektroden vorgesehen. Durch einen langen Messhohlraum geringen Querschnitts über den Elektroden wird der Diffusionswiderstand des Gases erhöht. Letzterem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei Elektroden, welche nicht von Aschepartikeln bedeckt sind, ein Abpumpen des Gases nahe der Diffusionsbarriere erfolgt, wohingegen bei Elektroden, deren Pumpfähigkeit durch Ascheablagerungen beeinträchtigt ist, ein Abpumpen des Gases räumlich weiter entfernt von der Diffusionsbarriere erfolgt. Der längere Weg, den das Gas in dem Hohlraum oberhalb der Elektroden zurücklegen muss, kann auf diese Weise erfasst werden. Wird der Hohlraum mit besonders kleinem Querschnitt ausgeführt, steigt der Diffusionswiderstand in dem Hohlraum signifikant an und auf diese Weise wird eine so ausgebildete erfindungsgemäße Breitband-Lambdasonde sensitiv auf die Menge der Ascheablagerungen auf den Elektroden.at a second inventively designed broadband lambda probe is a long measuring cavity of small cross section over provided to the electrodes. Small due to a long measuring cavity Cross section across the electrodes becomes the diffusion resistance of the gas increased. The latter is based on the knowledge that for electrodes that are not covered by ash particles, pumping out the gas near the diffusion barrier, whereas for electrodes whose pumpability is due to ash deposits impaired, a pumping of the gas spatially further away from the diffusion barrier. The longer one Way the gas travels in the cavity above the electrodes must, can be captured in this way. If the cavity with designed especially small cross section, the diffusion resistance increases in the cavity significantly and in this way becomes so formed inventive broadband lambda probe sensitive to the amount of ash deposits on the electrodes.

Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen der in dem Anspruch 1 angegebenen Breitband-Lambdasonde möglich. So sieht eine vorteilhafte Ausgestaltung beispielsweise vor, die Diffusionsbarriere so auszubilden, dass sie kleine Porengrößen/-radien oder eine geringe Porosität aufweist. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Diffusionsbarriere schnell versottet, das heißt sich Aschepartikel einlagern.By those listed in the dependent claims Measures are advantageous developments of in the Claim 1 specified broadband lambda probe possible. So provides an advantageous embodiment, for example, the diffusion barrier form so that they have small pore sizes / radii or having a low porosity. This will ensure that the diffusion barrier scoffs quickly, that is store ash particles.

Die Diffusionsbarriere kann auch so ausgebildet sein, dass ein hoher Diffusionsstrom pro Fläche erzielt wird.The Diffusion barrier can also be designed so that a high Diffusion current per area is achieved.

Dies kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass die Diffusionsbarriere auf ihrer dem Abgasstrom zugewandten Seite angeordnete Materialausnehmungen aufweist. Dies führt zu einer inhomogenen Stromdichteverteilung (Feldüberhöhung) über die vergrößerte Eintrittsoberfläche der Diffusionsbarriere. Die Diffusionsbarriere wird so trotz der vergrößerten Oberfläche besonders anfällig für eine Versottung, das heißt eine Verschlechterung ihrer Funktionsfähigkeit aufgrund von Ascheablagerungen. Dies wird genutzt, um über eine Messung des Pumpstroms auf die Ascheablagerungen zu schließen.This can be achieved, for example, that the diffusion barrier arranged on its exhaust gas flow side facing material recesses having. This leads to an inhomogeneous current density distribution (Field elevation) on the enlarged Entrance surface of the diffusion barrier. The diffusion barrier becomes so despite the increased surface area particularly susceptible to a sooting, that is a deterioration of their functionality due to Ash deposits. This is used to make a measurement the pumping current to close the ash deposits.

Die Ausnehmungen können auch so gestaltet sein, dass die Diffusionsbarriere auf ihrer dem Abgasstrom zugewandten Seite trompetenförmig ausgebildet ist.The Recesses can also be designed so that the diffusion barrier on its side facing the exhaust stream trumpet-shaped is trained.

Eine weitere sehr vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, die Diffusionsbarriere unmittelbar, insbesondere ohne Vorlagerung eines Hohlraum dem Abgasstrom auszusetzen. Auch hierdurch wird eine optimale Versottung der Diffusionsbarriere erreicht.A Another very advantageous embodiment provides that Diffusion barrier directly, especially without Vorlagerung a Cavity to expose the exhaust stream. This also makes an optimal Soilification of the diffusion barrier is achieved.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, die Diffusionsbarriere so auszugestalten, dass sie eine von der kreisringförmigen Gestalt abweichende Gestalt aufweist, insbesondere eine ovale oder dreiecksförmige Gestalt.A another embodiment provides for designing the diffusion barrier in such a way that that it deviates from the circular shape Has shape, in particular an oval or triangular Shape.

Bei einer wiederum anderen Ausführungsform ist vorgesehen die Diffusionsbarriere asymmetrisch zum Gaszutrittsloch anzuordnen. Diese Ausgestaltung kann auch mit der vorgenannten Ausführungsform, bei der die Diffusionsbarriere eine von der kreisringförmigen Gestalt abweichende Gestalt aufweist, kombiniert werden.at In yet another embodiment is provided the Diffusion barrier asymmetric to the gas inlet hole to order. This embodiment can also be used with the aforementioned embodiment, in which the diffusion barrier is one of the annular Shape different shape, combined.

Bei einer Sonde, bei der der Abgleich auf dem Sensorelement an der Diffusionsbarriere erfolgt, kann vorgesehen sein, auf der Diffusionsbarriere schräg verlaufende, insbesondere unter einem Winkel zwischen 30° und 60°, bevorzugt unter 45° verlaufende Schnitte vorzusehen. Auf diese Weise kommt es zu einem asymmetrischen Transport der Gase in der Diffusionsbarriere und damit auch zu einem bevorzugten Ascheeintrag zunächst am vorderen Ende des Schnittes, der linear über die Betriebsdauer mit Asche zuwächst und damit den Gasstrom verringert.at a probe in which the alignment on the sensor element at the diffusion barrier can be provided, obliquely on the diffusion barrier extending, in particular at an angle between 30 ° and 60 °, preferably at 45 ° running cuts provided. In this way, it comes to an asymmetric transport the gases in the diffusion barrier and thus also to a preferred Ash entry first at the front end of the cut, the grows linearly with ash over its service life and thus reduces the gas flow.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1a schematisch den Aufbau einer zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Breitband-Lambdasonde in einer geschnittenen Darstellung; 1a schematically the construction of a suitable for the application of the method according to the invention broadband lambda probe in a sectional view;

1b eine Draufsicht der in 1a dargestellten Breitband-Lambdasonde; 1b a top view of the 1a illustrated broadband lambda probe;

1c den Pumpstrom einer in 1a und 1b dargestellten Breitband-Lambdasonde über der Betriebszeit; 1c the pumping current of a 1a and 1b illustrated broadband lambda probe via the operating time;

2a–2g unterschiedliche Ausgestaltungen der Diffusionsbarriere sowie des Messhohlraums einer erfindungsgemäßen Breitband-Lambdasonde; 2a - 2g different embodiments of the diffusion barrier and the measuring cavity of a broadband lambda probe according to the invention;

3 den Verlauf des Pumpstroms einer erfindungsgemäßen Breitband-Lambdasonde über der Betriebszeit der Breitband-Lambdasonde; 3 the course of the pumping current of a broadband lambda probe according to the invention over the operating time of the broadband lambda probe;

4 das Signal eines Partikelsensors über der Betriebszeit des Partikelsensors und 4 the signal of a particle sensor over the operating time of the particle sensor and

5 den Einbau einer Breitband-Lambdasonde und eines Partikelsensors im Abgasrohr einer Brennkraftmaschine. 5 the installation of a broadband lambda probe and a particle sensor in the exhaust pipe of an internal combustion engine.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

In 1a und 1b ist eine Breitband-Lambdasonde dargestellt, welche einen Keramikkörper 100 umfasst, in dem eine Heizung 150 angeordnet ist, die zur Aufwärmung der Breitband-Lambdasonde auf eine für ihre Funktion erforderliche Betriebstemperatur dient. Die Breitband-Lambdasonde weist eine äußere Pumpelektrode 103 auf, die kreisringförmig ausgebildet ist. Ein Gaszutrittsloch 110, welches über eine ebenfalls kreisringförmig ausgebildete Diffusionsbarriere 130 vermittelt eine Verbindung mit einem ebenfalls kreisringförmig ausgebildeten Messraum 120. Im Abgas befindet sich Sauerstoff O₂, Kohlenmonoxid CO, Kohlenwasserstoffe HC und Wasserstoff H₂. In dem Messraum sind eine innere Pumpelektrode 102, die ebenfalls kreisringförmig ausgebildet ist, und eine Nernstelektrode 104 angeordnet. Von dem Messraum 120 getrennt ist ein Referenzvolumen 140 angeordnet, in dem eine Referenzelektrode 107 angeordnet ist. Das Referenzvolumen 140 ist beispielsweise mit der Umgebung verbunden. Eine solche Breitband-Lambdasonde dient an sich zur Bestimmung der Abgaszusammensetzung. Hierzu wird der Pumpstrom I_P gemessen, der einen Rückschluss auf die Abgaszusammensetzung ermöglicht.In 1a and 1b a broadband lambda probe is shown, which is a ceramic body 100 includes, in which a heater 150 is arranged, which serves to heat the broadband lambda probe to a required operating temperature for their function. The broadband lambda probe has an outer pumping electrode 103 on, which is formed annular. A gas entry hole 110 which has a likewise annular diffusion barrier 130 provides a connection with a likewise circular ring-shaped measuring space 120 , The exhaust gas contains oxygen O ₂ , carbon monoxide CO, hydrocarbons HC and hydrogen H ₂ . In the measuring space are an inner pumping electrode 102 , which is also annular, and a Nernst electrode 104 arranged. From the measuring room 120 separated is a reference volume 140 arranged in which a reference electrode 107 is arranged. The reference volume 140 is connected to the environment, for example. Such a broadband lambda probe per se serves to determine the exhaust gas composition. For this purpose, the pump current I _{P is} measured, which allows a conclusion on the exhaust gas composition.

Eine derartige Breitband-Lambdasonde kann nun auch zur Bestimmung der Ablagerung von Aschepartikeln im Abgaskanal 500 einer Dieselbrennkraftmaschine verwendet werden. Hierzu ist – wie in 5 dargestellt – die Breitband-Lambdasonde 510 einem Partikelsensor 520 gegenüberliegend in dem Abgaskanal 500 angeordnet. Durch diese Anordnung der Breitband-Lambdasonde 510 an der gleichen Stelle senkrecht zur Strömungsrichtung im Abgaskanal 500 wie der Partikelsensor 520 kann davon ausgegangen werden, dass die Breitband-Lambdasonde 510 die gleiche Ascheablagerung aufweist wie der Partikelsensor 520. Im Laufe der Zeit nimmt nun die Ascheablagerung zu und es entsteht eine sogenannte Versottung der Breitband-Lambdasonde 510. Diese Versottung der Breitband-Lambdasonde 510 führt dazu, dass der Pumpstrom I_P mit zunehmender Betriebszeit abnimmt, wie es schematisch in 1c dargestellt ist. Der Pumpstrom I_P nimmt, beginnend von einem Niveau I_Pn, das sich bei Inbetriebnahme der Breitband-Lambdasonde 510 einstellt, beispielsweise nach 1.000 Betriebsstunden auf einen Wert I_Pv ab, der deutlich geringer ist als der Wert I_Pn. Der Pumpstrom der versotteten Breitband-Lambdasonde I_Pv, kann nun mit dem Pumpstrom der neuen Breitband-Lambdasonde I_Pn verglichen werden und aufgrund dieses Vergleichs auf die Versottung und damit auf die Ascheablagerung im Abgaskanal 500 der Dieselbrennkraftmaschine geschlossen werden.Such a broadband lambda probe can now also be used to determine the deposition of ash particles in the exhaust gas duct 500 a diesel internal combustion engine are used. This is - as in 5 shown - the broadband lambda probe 510 a particle sensor 520 opposite in the exhaust duct 500 arranged. By this arrangement, the broadband lambda probe 510 at the same point perpendicular to the flow direction in the exhaust duct 500 like the particle sensor 520 can be assumed that the broadband lambda probe 510 has the same ash deposit as the particle sensor 520 , In the course of time, the ash deposit now increases and there is a so-called sooting of the broadband lambda probe 510 , This sooting of the broadband lambda probe 510 causes the pumping current I _P decreases with increasing operating time, as shown schematically in FIG 1c is shown. The pumping current I _P increases, starting from a level I _Pn , which is at startup of the broadband lambda probe 510 sets, for example, after 1,000 operating hours to a value I _Pv , which is significantly lower than the value I _Pn . The pumping current of the scorched broadband lambda probe I _Pv can now be compared with the pumping current of the new broadband lambda probe I _Pn and, based on this comparison, on the sooting and thus on the ash deposit in the exhaust gas duct 500 the diesel engine are closed.

Eine alternative Lösung sieht die Verwendung einer besonders hierfür hergerichteten, versottungsanfälligen Breitband-Lambdasonde zur Bestimmung der Menge der abgelagerten Aschepartikeln im Abgaskanal der Dieselbrennkraftmaschine vor. Eine versottungsanfällige Breitband-Lambdasonde, auf die nachfolgend noch näher eingegangen wird, kann bei Dieselbrennkraftmaschinen verwendet werden, da diese aufgrund des vorzunehmenden Schubabgleichs nicht auf eine versottungsresistente Ausführung der Breitband-Lambdasonde angewiesen sind.A alternative solution sees the use of a special prepared for this purpose, susceptible to being polluted Broadband lambda probe to determine the amount of deposited Ash particles in the exhaust duct of the diesel engine. A susceptible to erosion Broadband lambda probe, which will be discussed in more detail below can be used in diesel internal combustion engines, since these due to the shear adjustment to be carried out not on a soot resistant Version of the broadband lambda probe are instructed.

Der Pumpstrom über der Betriebszeit einer versottungsanfälligen Breitband-Lambdasonde ist schematisch in 3 dargestellt. Dort ist schematisch der „Einbruch” des Pumpstroms I_P anhand einer Kurve 310 für eine beispielsweise in 1a, 1b dargestellte herkömmliche, mit Ascheablagerungen belegte Breitband-Lambdasonde gegenüber dem Pumpstrom I_Pn für eine neue Breitband-Lambdasonde (gestrichelt dargestellt) dargestellt. Ferner ist der „Einbruch” des Pumpstroms I_P einer besonders ausgebildeten versottungsanfälligen Breitband-Lambdasonde anhand der Kurve 320 dargestellt. Bei einer herkömmlichen, beispielsweise in 1a und 1b dargestellten Breitband-Lambdasonde beträgt der Einbruch etwa 7% über einer Laufzeit von 3.000 Betriebsstunden oder 240.000 Kilometer Laufleistung (siehe auch 1c), wohingegen er bei einer versottungsanfälligen Breitband-Lambdasonde 20% bei dieser Betriebszeit beträgt. Durch entsprechende Ausbildung der Breitband-Lambdasonde sind sogar noch größere Signaleinbrüche realisierbar, ohne dass die Diagnosefunktion verändert werden muss. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist nun die Ausbildung einer Breitband-Lambdasonde so, dass sie besonders anfällig für eine Versottung der Diffusionsbarriere ist. Dies kann auf unterschiedliche Weisen realisiert werden.The pumping current over the operating time of a susceptible broadband lambda probe is schematically shown in FIG 3 shown. There is schematically the "collapse" of the pump current I _P based on a curve 310 for an example in 1a . 1b shown conventional, with ash deposits occupied broadband lambda probe compared to the pumping current I _Pn for a new broadband lambda probe (shown in phantom). Furthermore, the "collapse" of the pumping current I _{P of} a specially designed, susceptible broadband lambda probe is based on the curve 320 shown. In a conventional, for example in 1a and 1b The breakthrough is about 7% over a running time of 3,000 operating hours or 240,000 kilometers mileage (see also 1c ), whereas it is 20% for this broadband lambda probe at this time of operation. By appropriate design of the broadband lambda probe even larger signal collapses can be realized without the diagnostic function must be changed. An essential feature of the invention is now the formation of a broadband lambda probe so that it is particularly susceptible to sooting of the diffusion barrier. This can be realized in different ways.

Eine erste erfindungsgemäße Lösung sieht die Veränderung der Diffusionsbarriere derart vor, dass diese in Diffusionsrichtung angeordnete Materialausnehmungen aufweist. Hier können beispielsweise V-förmige Ausnehmungen in einer Diffusionsbarriere 131 vorgesehen sein, wie in 2a sehr schematisch dargestellt, oder Ausnehmungen, die zu in Form von zum Gaszutrittsloch vorspringenden Spitzen führen, wie bei der in 2b dargestellten Diffusionsbarriere 132 gezeigt. Generell ist es vorteilhaft, die Diffusionsbarriere so auszubilden, dass ein hoher Diffusionsstrom pro Fläche erzielt wird. Neben den genannten V-förmigen Ausnehmungen ist auch eine auf ihrer dem Abgasstrom zugewandten Seite trompetenförmige Ausbildung der Diffusionsbarriere möglich. Durch diese Materialeinsparungen/-überstände verringert sich lokal der Transportwiderstand durch die Diffusionsbarriere, der Diffusionsstrom pro Fläche vergrößert sich. Hierdurch ist das Messsignal der Sonde auf eine Widerstandserhöhung der Eintrittsfläche besonders sensitiv. Auf diese Weise wird das Messsignal trotz der Vergrößerung der Oberfläche der Diffusionsbarriere durch die lokale Vergrößerung des Diffusionsstroms pro Fläche für Ascheablagerungen besonders anfällig. Dies schlägt sich in einer Verringerung des Pumpstroms über die Betriebszeit der Breitband-Lambdasonde nieder.A first solution according to the invention provides for the modification of the diffusion barrier such that it has material recesses arranged in the direction of diffusion. Here can example wise V-shaped recesses in a diffusion barrier 131 be provided as in 2a shown very schematically, or recesses leading to in the form of projecting to the gas inlet hole tips, as in 2 B represented diffusion barrier 132 shown. In general, it is advantageous to form the diffusion barrier in such a way that a high diffusion current per area is achieved. In addition to the aforementioned V-shaped recesses, a trumpet-shaped formation of the diffusion barrier is also possible on its side facing the exhaust gas flow. As a result of these material savings / overhangs, the transport resistance through the diffusion barrier decreases locally, and the diffusion flow per area increases. As a result, the measuring signal of the probe is particularly sensitive to an increase in resistance of the entrance surface. In this way, despite the increase in the surface area of the diffusion barrier, the measurement signal becomes particularly susceptible to ash deposition due to the local increase in the diffusion current per area. This is reflected in a reduction of the pumping current over the operating time of the broadband lambda probe.

Eine andere erfindungsgemäße Lösung sieht vor, die Diffusionsbarriere asymmetrisch auszubilden. Die Diffusionsbarriere 133 wird nicht kreisringförmig ausgeführt, sondern oval, beispielsweise im Wesentlichen elliptisch (2c) oder in Dreiecksform. Darüber hinaus kann die Diffusionsbarriere auch eine unsymmetrische Gestalt aufweisen in dem Sinn, dass sie nicht überall die gleiche Dicke aufweist, wie dies anhand der in 2d dargestellten Diffusionsbarriere 134 schematisch gezeigt ist.Another solution according to the invention provides to form the diffusion barrier asymmetrically. The diffusion barrier 133 is not circular, but oval, for example, substantially elliptical ( 2c ) or in triangular form. In addition, the diffusion barrier may also have an asymmetrical shape in the sense that it does not have the same thickness everywhere, as shown in FIG 2d represented diffusion barrier 134 is shown schematically.

Ferner kann auch das Gaszutrittsloch asymmetrisch, also nicht im Zentrum, sondern beispielsweise exzentrisch angeordnet sein.Further the gas access hole can also be asymmetrical, ie not in the center, but for example be arranged eccentrically.

Sofern eine Sonde zum Einsatz kommt, bei der der Abgleich auf dem Sensorelement an der Diffusionsbarriere erfolgt, kann dieser nicht in senkrechten, sondern in schrägen Schnitten, vorzugsweise in Schnitten 190, die unter einem Winkel zwischen 30° und 60°, bevorzugt 45°, geneigt sind, erfolgen. Dies ist schematisch in 2f und 2g dargestellt. Auf diese Weise kommt es zu einem asymmetrischen Transport des Gases in der Diffusionsbarriere 130' und damit zu einem bevorzugten Eintrag von Asche zunächst an einem Ende des Schnittes. Der Eintrag nimmt linear über die Betriebsdauer mit Asche durch „Zuwachsen” des Schnittes 190 zu und damit verringert sich der Gasstrom.If a probe is used, in which the adjustment takes place on the sensor element on the diffusion barrier, this can not in vertical, but in oblique sections, preferably in sections 190 , which are inclined at an angle between 30 ° and 60 °, preferably 45 °. This is schematically in 2f and 2g shown. In this way, there is an asymmetric transport of the gas in the diffusion barrier 130 ' and thus to a preferred entry of ash first at one end of the cut. The entry decreases linearly over the operating time with ash by "growing" of the cut 190 to and thus reduces the gas flow.

Darüber hinaus oder alternativ kann vorgesehen sein, wie in 2f und 2g dargestellt, die Höhe des Hohlraums 121 über den Elektroden 104, 102 klein zu wählen. Diese Höhe ist ein Maß für den Diffusionswiderstand des Gases hin zu den Elektroden 104, 102. Sofern keine Ascheablagerungen auf den Elektroden 104, 102 vorhanden sind, wird das Gas nahe der Diffusionsbarriere 130 auf der Elektrode 102 abgepumpt. Wenn jedoch die Pumpfähigkeit der Elektroden 104, 102 durch Ascheablagerungen beeinträchtigt ist, erfolgt ein Abpumpen des Gases auf der Elektrode 102 erst räumlich weiter entfernt von der Diffusionsbarriere 130. Das Gas muss damit einen längeren Weg in dem Hohlraum 121 oberhalb der Elektroden 104, 102 zurücklegen. Wenn dieser Hohlraum 121 mit besonders kleinem Querschnitt ausgeführt wird, steigt der Diffusionswiderstand in dem Hohlraum 121 an und die Sensitivität der Breitband-Lambdasonde in Bezug auf die Menge der Ascheablagerungen auf den Elektroden 104, 102 steigt.In addition or alternatively, it may be provided as in 2f and 2g shown, the height of the cavity 121 over the electrodes 104 . 102 small to choose. This height is a measure of the diffusion resistance of the gas towards the electrodes 104 . 102 , If no ash deposits on the electrodes 104 . 102 are present, the gas near the diffusion barrier 130 on the electrode 102 pumped out. However, if the pumpability of the electrodes 104 . 102 is affected by ash deposits, there is a pumping out of the gas on the electrode 102 only spatially further away from the diffusion barrier 130 , The gas needs to take a longer path in the cavity 121 above the electrodes 104 . 102 return. If this cavity 121 is made with a particularly small cross section, the diffusion resistance increases in the cavity 121 and the sensitivity of the broadband lambda probe with respect to the amount of ash deposits on the electrodes 104 . 102 increases.

Da Breitband-Lambdasonden eine Alterung der Temperaturmesszelle aufweisen, die zu einer erhöhten Betriebstemperatur über der Lebenszeit führt, welche den hier beschriebenen Effekt verringert, kann vorgesehen sein, eine Temperaturkorrektur durchzuführen. Für eine präzise Temperaturmessung steht der Heizerwiderstand der Breitband-Lambdasonde, das heißt der Widerstand der Heizung 150 zur Verfügung.Since broadband lambda probes have an aging of the temperature measuring cell, which leads to an increased operating temperature over the lifetime, which reduces the effect described here, it can be provided to carry out a temperature correction. For a precise temperature measurement is the heater resistance of the broadband lambda probe, that is, the resistance of the heater 150 to disposal.

In 4 ist schematisch das Signal des in 5 dargestellten Partikelsensors dargestellt. Der Sensorstrom des Partikelsensors steigt mit zunehmender Zeit, wobei der Anstieg des Stroms über der Zeit proportional zur Rußkonzentration im Abgas ist. Eine Versottung macht sich nun durch einen kontinuierlichen Abfall des Sensorstroms bemerkbar. Dieses Verhalten korrespondiert mit dem Abfall des Pumpstroms I_P, wie in 1c dargestellt. Sie verlangsamt das Erreichen eines messbaren Sensorstroms, die sogenannte Auslösezeit. Der Sensor 520 wird in vorgegebenen Zeitabständen regeneriert und kann nach Thermalisierung erneut Ruß anlagern. In 4 ist die Regeneration des Partikelsensors, also der Rußabbrand anhand der Balken 420 dargestellt. Der Stromanstieg ist anhand der Kurve 410 dargestellt. Nach einer langen Betriebszeit nimmt die Höhe der Balken 422 und 423 ab. Die Steigungen der Messströme 412, 413 des Sensors 520 nehmen ebenfalls mit zunehmender Zeit ab. Eine Ascheablagerung kann daher auch rein prinzipiell mit dem Partikelsensor 520 detektiert werden. In diesem Falle geht jedoch ein Alterungseffekt des Sensors 520 direkt in das Diagnoseergebnis ein. Um dies auszuschließen, wird die Breiband-Lambdasonde 510 zusätzlich zu dem Partikelsensor 520 in dem Abgaskanal 500 der Dieselbrennkraftmaschi ne an einer Stelle in Strömungsrichtung, beispielsweise einander gegenüberliegend, angeordnet, an der die Breitband-Lambdasonde 510 und der Sensor 520 dem gleichen Abgasmassenstrom und der gleichen Abgaszusammensetzung ausgesetzt sind, wie es schematisch in 5 dargestellt ist. Bei dem in 5 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen sich die Breitband-Lambdasonde 510 und der Partikelsensor 520 in einem geraden Rohrstück gegenüber. Ist das Abgasrohr gekrümmt, muss eine vollständige Durchmischung des Abgases erzwungen werden, sodass beide Sonden dem gleichen Volumenstrom ausgesetzt sind. Durch Vergleich der Sondensignale der Breitband-Lambdasonde und des Partikelsensors kann auch eine Aussage über Alterungseffekte des Partikelsensors getroffen werden.In 4 is schematically the signal of in 5 represented particle sensor shown. The sensor current of the particle sensor increases with increasing time, wherein the increase of the current over time is proportional to the soot concentration in the exhaust gas. A sooting is now noticeable by a continuous drop in the sensor current. This behavior corresponds to the fall of the pump current I _P , as in 1c shown. It slows down the achievement of a measurable sensor current, the so-called tripping time. The sensor 520 is regenerated at predetermined intervals and can accumulate after thermalization again soot. In 4 is the regeneration of the particle sensor, so the Rußabbrand using the bars 420 shown. The current increase is based on the curve 410 shown. After a long period of operation, the height of the beams decreases 422 and 423 from. The slopes of the measuring currents 412 . 413 of the sensor 520 also decrease with increasing time. An ash deposit can therefore also purely in principle with the particle sensor 520 be detected. In this case, however, an aging effect of the sensor 520 directly into the diagnostic result. To exclude this, the Breiband lambda probe 510 in addition to the particle sensor 520 in the exhaust duct 500 the Dieselbrennkraftmaschi ne at a point in the flow direction, for example, opposite each other, arranged at the the broadband lambda probe 510 and the sensor 520 are exposed to the same exhaust gas mass flow and exhaust gas composition as shown schematically in FIG 5 is shown. At the in 5 illustrated embodiment are the wide band lambda probe 510 and the particle sensor 520 in a straight piece of pipe opposite. If the exhaust pipe is curved, a complete mixing of the exhaust gas must be forced so that both probes are exposed to the same volume flow. By comparing the probe signals of the broadband lambda probe and the particle sensor, it is also possible to make a statement about aging effects of the particle sensor.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list The documents listed by the applicant have been automated generated and is solely for better information recorded by the reader. The list is not part of the German Patent or utility model application. The DPMA takes over no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006018956 A1 [0004]
- DE 102005034247 A1 [0005]

Claims

Broadband lambda probe characterized by a diffusion barrier ( 131 . 132 . 133 ) which is formed so that ash deposits change the pumping current defined.

Broadband lambda probe, characterized by a diffusion resistance increasing long measuring cavity ( 121 ) of small cross section over that in the measuring cavity ( 121 ) arranged electrodes.

Broadband lambda probe according to claim 1 or 2, characterized in that the diffusion barrier ( 131 . 132 . 133 ) is designed so that it has a small pore diameter, in particular less than 0.6 microns, or a low porosity, in particular less than 45%.

Broadband lambda probe according to claim 1 or 2, characterized in that the diffusion barrier ( 131 . 132 . 133 ) is designed so that a high diffusion current per area is achieved.

Broadband lambda probe according to claim 4, characterized in that the diffusion barrier ( 131 . 132 . 133 ) is formed trumpet-shaped on its side facing the exhaust stream.

Broadband lambda probe according to one of the preceding claims, characterized in that the entrance of the diffusion barrier ( 131 . 132 . 133 ) is exposed to the exhaust stream directly, in particular without pre-storage of a cavity.

Broadband lambda probe according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier ( 131 . 132 ) has arranged in the diffusion direction material recesses.

Broadband lambda probe according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier ( 133 . 134 ) has a shape deviating from the annular shape, in particular an oval or triangular shape or an annular shape with varying wall thickness.

Broadband lambda probe according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusion barrier ( 133 . 134 ) is arranged asymmetrically to the gas inlet hole.

Broadband lambda probe according to claim 1, characterized in that the diffusion barrier ( 130 ' ) obliquely extending, in particular between 30 ° and 60 °, preferably inclined at 45 ° cuts ( 190 ) such that the diffusion flux per area is high at the entrance to the diffusion barrier and lower in the flow through the diffusion barrier.

Use of a broadband lambda probe having the features of one of claims 1 to 10 for determining the amount of deposited ash particles in the exhaust gas duct ( 500 ) of a diesel engine.

Method for determining the amount of deposited ash particles in the exhaust gas channel ( 500 ) of a diesel internal combustion engine, characterized in that the pumping current (I _P ) of a broadband lambda probe (I _Pv ) is compared with a determined when commissioning the broadband lambda probe and deposited pumping current (I _Pn ) and by comparing the measured pumping current (I _Pv ) is closed with the deposited pumping current to the loading of deposited ash particles in the exhaust passage.

Method for determining the amount of deposited ash particles in the exhaust gas channel ( 500 ) of a diesel internal combustion engine with the aid of a broadband lambda probe with the features of one of claims 1 to 10, characterized in that based on the pumping current (I _P ) of the broadband lambda probe is closed to the degree of the deposited ash particles.

Measuring device for determining the degree of deposited Ash particles in the exhaust duct of a diesel internal combustion engine, by characterized in that a broadband lambda probe with the features one of claims 1 to 10 in the exhaust passage of an internal combustion engine is arranged so that they have the same exhaust gas mass flow and the same exhaust gas composition experiences like one in the Exhaust gas channel arranged particle sensor.

Measuring device according to claim 14, characterized in that the broadband lambda probe ( 510 ) and the particle sensor ( 520 ) are arranged opposite one another in a pipe section in which a complete mixing of the exhaust gas is present.

Computer program that shows all the steps of a procedure according to one of claims 12 or 13, when it runs on a computing device.

Computer program product with program code based on a machine-readable carrier is stored for execution The method according to any one of claims 12 or 13, when running the program on a computer or a controller becomes.