DE102008039532A1 - Efficiency monitoring method for exhaust gas aftertreatment device installed in internal combustion engine, involves arranging resistor network with resistors in axial direction of exhaust gas aftertreatment device - Google Patents

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Abstract

The method involves arranging a resistor network with resistors (R1-R7) in an axial direction of an exhaust gas aftertreatment device (1), where each resistor possesses different specific amount of resistance and changes specific amount of resistance during critical amount of temperature. The resistors are connected parallel to each other, where the specific amounts of resistance of the individual resistors increase from an input side (2) toward an output side (3) of the exhaust gas aftertreatment device.

Description

Die Erfindung betrifft eine Überwachung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, insbesondere einer Abgasnachbehandlungseinrichtung, welche in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors angeordnet ist.The The invention relates to monitoring the efficiency of a Exhaust aftertreatment device, in particular an exhaust aftertreatment device, which arranged in an exhaust line of an internal combustion engine is.

Die US 7,284,365 B2 befaßt sich mit einem elektrisch beheizbaren Katalysator, um den Katalysator bereits frühzeitig nach einem Kaltstart zu aktivieren, obwohl die Abgastemperaturen die Aktivierungstemperatur des Katalysators noch nicht erreicht haben. Um eine Fehlfunktion der elektrischen Heizung des Katalysators feststellen zu können, schlägt die US 7,284,365 B2 eine Fehlerdiagnosevorrichtung vor, welche Kompakt, leicht und preiswert sein soll.The US 7,284,365 B2 deals with an electrically heatable catalyst to activate the catalyst early after a cold start, although the exhaust gas temperatures have not yet reached the activation temperature of the catalyst. To detect a malfunction of the electric heater of the catalyst, suggests the US 7,284,365 B2 a fault diagnosis device, which should be compact, lightweight and inexpensive.

Abgasnachbehandlungseinrichtungen mit einer katalytischen Edelmetallummantelung sind erforderlich um Reduktionsmittel in Verbrennungsgasen zu Oxidieren. Allerdings altern die Abgasnachbehandlungseinrichtungen beispielsweise aufgrund thermischen Einflusses. Ein thermisches Altern der Abgasnachbehandlungseinrichtung ist beispielsweise die Folge einer periodischen Belastung der Abgasnachbehandlungseinrichtung mit hohen Temperaturen. Beispielsweise aufgrund einer Edlemetallsinterung bewirkt dies aber auch eine Abnahme der Oxidationseffizienz der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Der Grad der Effizienzverringerung ist von den Temperaturniveaus (Arhenius/exponential) und somit linear von der Raumgeschwindigkeit (Abgasmengenströmungsverhältnis) abhängig.exhaust aftertreatment devices with a catalytic noble metal shell are required to oxidize reducing agent in combustion gases. Indeed age the exhaust aftertreatment devices, for example, due to thermal Influence. Thermal aging of the exhaust aftertreatment device is for example the result of a periodic load on the exhaust aftertreatment device with high temperatures. For example, due to a noble metal sintering but this also causes a decrease in the oxidation efficiency of Exhaust treatment device. The degree of efficiency reduction is of the temperature levels (Arhenius / exponential) and thus linear from the space velocity (exhaust gas flow ratio) dependent.

Prinzipiell wird der Verbrennungsprozeß durch den Einfluß des thermischen Alterns von der Eingangsseite der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Richtung zu seiner Ausgangsseite verlagert. Weiter ist der Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welcher der Verbrennungswärme der Reduktionsmittel ausgesetzt ist etwa um einen Betrag von 200°C höher belastet als der Rest der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Unter transienten Bedingungen kann der Bereich der Abgasnachbehandlungseinrichtung, welcher der Verbrennungswärme ausgesetzt ist, sogar etwa um einen Betrag von 400°C höher belastet sein als der Rest der Abgasnachbehandlungseinrichtung. Die Deaktivierung der Abgasnachbehandlungseinrichtung beginnt also stets an dessen Eingangsseite und verlagert sich in Axialrichtung durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung in Richtung zur Ausgangsseite fort, bis die Abgasnachbehandlungseinrichtung vollständig deaktiviert ist. Dies hat zur Folge, dass die eigentlich zu behandelnden Abgase unbehandelt aus der Abgasnachbehandlungseinrichtung austreten können. Bei einem Partikelfilter z. B. einem Dieselpartikelfilter als Abgasnachbehandlungseinrichtung altert diese von der Ausgangsseite ausgehend in Richtung zur Eingangsseite. Beispielsweise bei einer Filterregeneration, wie diese zum Beispiel bei Partikelfiltern (Dieselpartikelfilter) in vorbestimmten Abständen erforderlich ist, wird die Temperatur der Abgase erhöht, um die Partikel zu verbrennen. Hierbei ist eine thermische Alterung bzw. Deaktivierung unvermeidbar, da Verbrennungstemperaturen von bis zu 900°C entstehen, wodurch die Temperaturgrenze von 750°C zum Begrenzen des Sinterprozesses des Edelmetalls weit überschritten ist. Ungünstig ist aber in jedem Falle, wenn nicht festgestellt wird, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung nicht mehr funktionsfähig ist und ihre eigentliche Aufgabe, nämlich umweltschädliche Bestandteile der Abgase z. B. zu oxidieren oder z. B. aufzufangen nicht mehr erfüllt.in principle the combustion process is influenced by the influence of thermal aging from the input side of the exhaust aftertreatment device shifted towards its exit side. Next is the area the exhaust aftertreatment device, which is the heat of combustion the reducing agent is exposed to an amount of about 200 ° C loaded higher than the rest of the exhaust aftertreatment device. Under transient conditions, the area of the exhaust aftertreatment device, which is exposed to the heat of combustion, even about be charged by an amount of 400 ° C higher as the remainder of the exhaust aftertreatment device. Deactivation of the Exhaust gas aftertreatment device thus always starts at its input side and shifts in the axial direction through the exhaust aftertreatment device towards the exit side until the exhaust aftertreatment device is completely disabled. As a result, the actually treated exhaust gases untreated from the exhaust aftertreatment device can escape. For a particulate filter z. B. one Diesel particulate filter ages as exhaust aftertreatment device this starting from the output side towards the input side. For example, in a filter regeneration, such as this example in particulate filters (diesel particulate filter) at predetermined intervals is required, the temperature of the exhaust gases is increased to to burn the particles. Here is a thermal aging or deactivation unavoidable, since combustion temperatures of up to 900 ° C, causing the temperature limit of 750 ° C to limit the sintering process of the precious metal far exceeded. Unfavorable, however, is in in any case, if it is not established that the exhaust aftertreatment device is no longer functional and its real task, namely environmentally harmful components of the exhaust gases z. B. to oxidize or z. B. no longer met.

Von daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Überwachung bzw. eine bordeigene Überwachung der Abgasnachbehandlungseinrichtung vorzustellen, bei welcher der Effizienzgrad bzw. der Grad der thermischen Deaktivierung der Abgasnachbehandlungseinrichtung über deren Lebensdauer sicher bestimmbar ist.From Therefore, the invention has the object, a monitoring or an on-board monitoring of the exhaust aftertreatment device to imagine at which the degree of efficiency or the degree of thermal Deactivation of the exhaust aftertreatment device via whose service life can be determined reliably.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Überwachung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei zumindest zwei parallel geschaltete elektrische Widerstände zumindest entlang einer Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnet werden, wobei jeder Widerstand einen anderen spezifischen Widerstandsbetrag aufweist, und wobei jeder der Widerstände bei einem kritischen Temperaturbetrag zumindest seinen spezifischen Widerstand ändert.According to the invention the task by monitoring the efficiency of a Exhaust after-treatment device with the features of the claim 1 solved, wherein at least two parallel electrical Resistors at least along an axial direction of the exhaust gas aftertreatment device be arranged, each resistor a different specific Resistance amount, and wherein each of the resistors at a critical temperature amount, at least its specific Resistance changes.

Grundsätzlich liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass der Grad der thermischen Deaktivierung bzw. des Alterns der Abgasnachbehandlungseinrichtung direkt von der Verlagerung des Verbrennungsprozesses von der Eingangsseite in Richtung zur Ausgangsseite der Abgasnachbehandlungseinrichtung, oder abhängt. Dies bedeutet, dass der Verbrennungsprozeß bei einer neuen bzw. frischen Abgasnachbehandlungseinrichtung im Bereich der Eingangsseite stattfindet und mit steigender Betriebsdauer in Richtung zur Ausgangsseite verlagert wird. Um nun festzustellen, wie weit der Verbrennungsprozeß von der Eingangsseite in Richtung zur Ausgangsseite verlagert ist, wird mit der Erfindung in einer ersten einfachen Ausgestaltung ein eindimensionales Netz von Resistoren (Widerständen) in Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung an dieser angeordnet. Die Widerstände sind in Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung zueinander beabstandet. Es liegt selbstverständlich im Sinne der Erfindung mehr als zwei Widerstände vorzusehen. In bevorzugter Ausführung werden sieben Widerstände zumindest in Axialrichtung vorgesehen, wobei diese beispielhafte genannte Anzahl natürlich nicht beschränkend sein soll.Basically, the invention is based on the finding that the degree of thermal deactivation or aging of the exhaust aftertreatment device directly depends on the displacement of the combustion process from the input side in the direction of the exhaust gas aftertreatment device outlet side, or. This means that the combustion process takes place in the region of the input side in the case of a new or fresh exhaust aftertreatment device and is displaced with increasing operating time in the direction of the output side. In order to determine how far the combustion process is displaced from the input side in the direction of the output side, a one-dimensional network of resistors in the axial direction of the exhaust gas aftertreatment device is arranged thereon with the invention in a first simple embodiment. The resistors are spaced apart in the axial direction of the exhaust aftertreatment device. It is of course within the meaning of the invention to provide more than two resistors. In a preferred embodiment, seven resistors are provided at least in the axial direction, this exemplary number mentioned being natural should not be limiting.

Die Widerstände sind parallel zueinander verschaltet. In bevorzugter Ausführung weist jeder der Widerstände einen anderen spezifischen Widerstand auf. Insofern weist die zunächst einfachste Ausgestaltung des eindimensionalen Netzes einen Gesamtwiderstand auf, welcher sich aus der Summe der Einzelwiderstände zusammensetzt. Jeder der Widerstände hat einen vorgegebenen spezifischen Widerstand, so dass sich durch die Änderung des Gesamtwiderstandes um einen bestimmten Betrag, nämlich dem des sich zumindest ändernden spezifischen Widerstandes darauf geschlossen werden kann, zu welchem Ort der Verbrennungsprozeß in Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gesehen in Richtung zur Ausgangsseite verlagert ist.The Resistors are connected in parallel. In preferred Execution assigns each of the resistors another specific resistance. In this respect, the first points simplest embodiment of the one-dimensional network a total resistance on, which is composed of the sum of the individual resistances. Each of the resistors has a given resistivity, so that by changing the total resistance by a certain amount, namely that of the at least changing one specific resistance can be deduced to which Location of the combustion process seen in the axial direction of the exhaust aftertreatment device is shifted towards the exit side.

Günstiger Weise weisen die einzelnen Widerstände einen spezifischen Widerstand mit einem Betrag einer Potenz von zwei auf (2n-1). Der Faktor n kann einen Wert von eins, zwei, drei ... aufweisen, je nach dem wie viel Widerstände in dem Widerstandsnetz vorgesehen sind. Dies bedeutet bei einer Ausgestaltung des eindimensionalen Netzes mit sieben Widerständen, dass einer der Widerstände einen spezifischen Widerstandsbetrag von 20, ein anderer einen Betrag von 21 und der siebte einen Betrag von 26 aufweist.Conveniently, the individual resistors have a resistivity of an order of two power (2 n-1 ). The factor n may have a value of one, two, three ..., depending on how many resistances are provided in the resistance network. This means in an embodiment of the one-dimensional network with seven resistors that one of the resistors has a specific resistance amount of 2 0 , another an amount of 2 1 and the seventh an amount of 2 6 .

In günstiger Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die spezifischen Widerstandsbeträge in dem Widerstandsnetz von der Eingangseite in Richtung zur Ausgangsseite ansteigen. Eingangsseitig wäre also ein erster Widerstand mit einem spezifischen Widerstandsbetrag von 20 angeordnet, wobei ausgangsseitig ein letzter Widerstand mit einem spezifischen Widerstandsbetrag von 26 angeordnet wäre. Natürlich kann die Anordnung der spezifischen Widerstandsbeträge auch von der Eingangsseite zur Ausgangsseite abnehmend vorgesehen sein, wobei dann eingangsseitig ein Widerstand mit einem spezifischen Widerstandsbetrag von 26 und ausgangsseitig ein Widerstand mit einem spezifischen Widerstandsbetrag von 20 angeordnet wäre.In a favorable embodiment, it is provided that the specific resistance amounts in the resistance network increase from the input side in the direction of the output side. On the input side, therefore, a first resistor with a specific resistance amount of 2 0 would be arranged, on the output side, a last resistor with a specific resistance amount of 2 6 would be arranged. Of course, the arrangement of the specific resistance amounts may also be provided decreasing from the input side to the output side, then on the input side a resistor having a specific resistance of 2 6 and the output side a resistor having a specific resistance of 2 0 would be arranged.

Wesentlich für die Überwachung ist, dass die Widerstände jeweils einen unterschiedlichen Widerstandsbetrag aufweisen, aber alle Widerstände so ausgelegt sind, dass diese bei einer kritischen Temperatur ihren spezifischen Widerstand ändern oder durchschmelzen. Auch dieser Forderung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass der Verbrennungsprozeß bei einer neuen bzw. frischen Abgasnachbehandlungseinrichtung im Bereich der Eingangsseite stattfindet und mit steigender Betriebsdauer in Richtung zur Ausgangsseite verlagert wird.Essential for monitoring is that the resistors each have a different resistance amount, but all resistors are designed so that these at a critical temperature change their resistivity or melt through. This requirement is also the knowledge basis that the combustion process in a new or fresh exhaust aftertreatment device in the area of the input side takes place and with increasing operating time in the direction of the output side is relocated.

Findet nun der Verbrennungsprozeß im Bereich der Eingangsseite statt, wird der hier angeordnete Widerstand seinen spezifischen Widerstand zumindest ändern, wenn seine kritische Temperatur erreicht ist, oder gar durchschmelzen. Dies bewirkt eine Änderung des Gesamtwiderstandsbetrages, so dass mittels einer Spannungsmessung genau lokalisiert werden kann, wie weit der Verbrennungsprozeß in Richtung zur Ausgangsseite verlagert ist, bzw. welchen Effizienzgrad die Abgasnachbehandlungseinrichtung noch aufweist. Verlagert sich der Verbrennungsprozeß weiter in Richtung zur Ausgangsseite der Abgasnachbehandlungseinrichtung wird der folgende Widerstand seinen spezifischen Widerstandsbetrag bei Erreichen der kritischen Temperatur zumindest ändern, oder gar durchschmelzen, so dass der Verbrennungsprozeß innerhalb der Abgasnachbehandlungseinrichtung wiederum mittels einer Spannungsmessung genau lokalisiert werden kann.finds now the combustion process in the area of the input side instead, the resistance arranged here becomes its specific one At least change resistance when its critical temperature is reached, or even melt through. This causes a change of the total resistance amount, so that by means of a voltage measurement can be accurately located, how far the combustion process in the direction shifted to the output side, or what degree of efficiency the Exhaust after-treatment device still has. Relocates the Combustion process continues towards the exit side of the Exhaust after-treatment device will be the following resistance its specific resistance amount when reaching the critical temperature at least change, or even melt through, so that the Combustion process within the exhaust aftertreatment device again be accurately located by means of a voltage measurement can.

Natürlich ändert sich mit Änderung des spezifischen Gesamtwiderstands auch ein zu messender Spannungsbetrag, so dass durch die Änderung des gemessenen Spannungsbetrages im Vergleich zu einer neuen bzw. frischen Abgasnachbehandlungseinrichtung exakt bestimmen läßt, zu welchem Ort der Verbrennungsprozeß in Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung gesehen in Richtung zur Ausgangsseite verlagert ist, da die Position des Widerstandes dessen spezifischer Widerstand sich ändert oder durchschmilzt bekannt ist.Of course it changes also with change of specific total resistance a voltage amount to be measured, so that by changing the measured voltage amount compared to a new or fresh Exhaust gas aftertreatment device can be determined exactly to which place the combustion process in the axial direction the exhaust aftertreatment device seen in the direction of the output side because the position of the resistance is more specific Resistance is changing or melting is known.

Mittels des zumindest eindimensionalen Widerstandsnetzes kann somit die thermische Deaktivierung bzw. das Altern der Abgasnachbehandlungseinrichtung überwacht werden. Mittels geeigneter Anzeigesysteme kann ein notwendiger Austausch der bevorzugt vollständig deaktivierten Abgasnachbehandlungseinrichtung oder der noch verbleibende Effizienzgrad angezeigt werden. Natürlich kann ein erforderlicher Austausch auch bereits vor der vollständigen Deaktivierung angezeigt werden.through the at least one-dimensional resistor network can thus the monitored thermal deactivation or the aging of the exhaust aftertreatment device become. By means of suitable display systems, a necessary replacement of the preferably fully deactivated exhaust aftertreatment device or the remaining efficiency can be displayed. Naturally A required replacement can be done even before the full Deactivation are displayed.

In weiter günstiger Ausgestaltung ist vorteilhaft vorgesehen, dass der Abgasnachbehandlungseinrichtung sowohl in axialer Richtung als auch in einer radialen Ebene gesehen Widerstände zugeordnet sind, so dass zusätzlich zur Bestimmung des Alterungszustandes der Abgasnachbehandlungseinrichtung in Axialrichtung noch eine Alterungsbestimmung in der radialen Ebene vorgenommen werden kann. Insofern weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung ein zweidimensionales Netz mit Widerständen auf. Weisen die Widerstände zudem noch jeweils einen zur Potenz von zwei ausgelegten spezifischen Widerstandsbetrag auf, und wird eine Spannungsmessung in Axialrichtung in unterschiedlichen Radialpositionen durchgeführt kann sogar eine Zwei-Dimensionale Überwachung mit einer einzigen Spannungsmessung implementiert werden.In further favorable embodiment is advantageously provided that the exhaust gas aftertreatment device both in the axial direction as also seen in a radial plane associated with resistors are, so in addition to determining the state of aging the exhaust aftertreatment device in the axial direction nor an aging determination can be made in the radial plane. In this respect, the Exhaust after-treatment device a two-dimensional network with resistors on. Do the resistors also have one each? Potency of two designed resistivity amount on, and becomes a voltage measurement in the axial direction in different Radial positions can even perform a two-dimensional monitoring be implemented with a single voltage measurement.

In zweckmäßiger Ausgestaltung kann weiter vorgesehen sein, dass nicht eine einzige Spannungsmessung, sondern mehrere Spannungsmessungen durchgeführt werden, wobei bevorzugt mehrere Widerstandsnetze mit parallel geschalteten Widerständen vorgesehen sind, und wobei an jedem Widerstandsnetz jeweils eine Spannungsmessung durchgeführt wird. Denkbar ist zum Beispiel, sieben Widerstandsnetze mit jeweils sieben Widerständen vorzusehen. Dies ist auch deshalb sinnvoll, da durch die Aufteilung in mehrere Spannungsmessungen natürlich auch der jeweilige Gesamtwiderstandsbetrag entsprechend geringer ist als bei einer einzigen Spannungsmessung. Um lokalisieren zu können zu welchem Ort der Verbrennungsprozeß verlagert ist, wird an jedem Widerstandsnetz in vorgegebener Reihenfolge nacheinander jeweils eine Spannungsmessung durchgeführt. Da die jeweiligen Widerstandsnetze jeweils einen gleichen spezifischen Widerstandsbetrag aufweisen, ist so leicht feststellbar, welcher Widerstand in welchem Widerstandsnetz seinen spezifischen Widerstand verändert hat.In an expedient embodiment can continue be provided that not a single voltage measurement, but a plurality of voltage measurements are carried out, wherein preferably a plurality of resistance networks are provided with resistors connected in parallel, and wherein in each resistance network in each case a voltage measurement is performed. It is conceivable, for example, to provide seven resistor networks, each with seven resistors. This is also useful because the division into several voltage measurements of course, the respective total resistance amount is correspondingly lower than in a single voltage measurement. In order to be able to locate to which location the combustion process has been displaced, in each case a voltage measurement is carried out successively in each resistor network in a predetermined sequence. Since the respective resistance networks each have a same specific resistance amount, it is easy to determine which resistor in which resistance network has changed its specific resistance.

In bevorzugter Ausführung sind die jeweiligen Widerstände so ausgelegt, dass diese bei einer gemeinsamen kritischen Temperatur ihren spezifischen Widerstand ändern, wenn sie nicht gleich durchschmelzen, was natürlich eine Änderung des Gesamtwiderstandes und somit eine Veränderung des gemessenen Spannungsbetrages bewirkt. Da der Verbrennungsprozeß über die Betriebsdauer der Abgasnachbehandlungseinrichtung von der Eingangsseite in Richtung zur Ausgangsseite verlagert wird, wird der jeweilige Widerstand auch dann erst mit der kritischen Temperatur beaufschlagt, wenn der Verbrennungsprozeß bzw. die kritische Temperatur am Ort des jeweiligen Widerstandes stattfindet bzw. erreicht ist. Insofern ist die Erfindung vorteilhaft insbesondere bei Verbrennungsmotoren einsetzbar, welche eine Abgasnachbehandlungseinrichtung in ihrem Abgasstrang aufweisen, ohne einen Einsatz hierauf zu beschränken.In preferred embodiment are the respective resistors designed so that these at a common critical temperature change their specific resistance if they do not melt right away, which, of course, a change in the total resistance and thus a change in the measured voltage amount causes. Because the combustion process over the operating time the exhaust aftertreatment device from the input side in the direction is shifted to the output side, the respective resistance even then only with the critical temperature applied, if the combustion process or the critical temperature on Place of the respective resistance takes place or is reached. insofar the invention is advantageous in particular in internal combustion engines can be used, which an exhaust aftertreatment device in their Have exhaust line without restricting an employment thereto.

Natürlich soll die Erfindung nicht darauf beschränkt sein, dass sich der Verbrennungsprozeß von der Eingangsseite in Richtung zur Ausgangsseite verlagert. Bei Partikelfiltern als Abgasnachbehandlungseinrichtung zum Beispiel wird eine Alterung von der Ausgangsseite in Richtung zur Eingangsseite stattfinden. Insofern umfaßt die Erfindung analog zu der zuvor beschriebenen Überwachung natürlich auch die entgegengesetzte Verlagerung des Verbrennungsprozesses (Regeneration).Naturally the invention should not be limited to that the combustion process from the input side in the direction relocated to the exit side. For particulate filters as exhaust aftertreatment device For example, aging will be from the exit side in the direction take place to the entrance page. In this respect, the invention includes of course, also analogous to the monitoring described above the opposite shift of the combustion process (regeneration).

Möglich ist auch, die jeweiligen Widerstände so zu variieren, dass eine Partikelbeladung eines Partikelfilters angezeigt werden kann. Insofern werden die Widerstände ihren spezifischen Widerstand nicht aufgrund des Erreichens einer kritischen Temperatur ändern, sondern abhängig von der Partikelbeladung, da sich zum Beispiel Russ an den Widerständen anlagern kann, so dass der spezifische Widerstandsbetrag verändert wird, was wiederum mittels einer oder mehrerer Spannungsmessungen feststellbar ist.Possible is also to vary the respective resistances so that a particle loading of a particulate filter can be displayed. In this respect, the resistances do not become their specific resistance change due to reaching a critical temperature, but depending on the particle loading, since to Example soot can attach to the resistors, so that the specific resistance amount is changed, which in turn can be determined by means of one or more voltage measurements.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:Further advantageous embodiments of the invention are in the subclaims and the following description of the figures. Show it:

1 schematisch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung welche eine eindimensionales Widerstandsnetz aufweist, 1 schematically an exhaust aftertreatment device which has a one-dimensional resistance network,

2 schematisch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung welche eine zweidimensionales Widerstandsnetz aufweist, und 2 schematically an exhaust aftertreatment device which has a two-dimensional resistance network, and

3 schematisch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung welche eine zweidimensionales Widerstandsnetz aufweist, wobei mehrere Spannungsmessungen durchgeführt werden. 3 schematically an exhaust aftertreatment device which has a two-dimensional resistance network, wherein a plurality of voltage measurements are performed.

1 zeigt schematisch eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 1, zum einen im Längsschnitt und zum anderen in einer radialen Ebene. Natürlich soll die kreisrunde Ausgestaltung der radialen Ebene nur beispielhaft zu verstehen sein, da eine Abgasnachbehandlungseinrichtung grundsätzlich nicht unbedingt kreisrund ist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 ist beispielhaft in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors angeordnet, und soll Abgase reinigen. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 weist eine Eingangsseite 2 und eine Ausgangsseite 3 auf. Die Erfindung geht davon aus, dass der Grad der thermischen Deaktivierung bzw. des Alterns der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 direkt von der Verlagerung des Verbrennungsprozesses von der Eingangsseite 2 in Richtung zur Ausgangsseite 3 der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 abhängt. Dies bedeutet, dass der Verbrennungsprozeß bei einer neuen bzw. frischen Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 im Bereich der Eingangsseite 2 stattfindet und mit steigender Betriebsdauer in Richtung zur Ausgangsseite 3 verlagert wird. 1 schematically shows an exhaust aftertreatment device 1 , on the one hand in longitudinal section and on the other in a radial plane. Of course, the circular configuration of the radial plane should be understood only as an example, since an exhaust aftertreatment device is basically not necessarily circular. The exhaust aftertreatment device 1 is exemplary arranged in an exhaust system of an internal combustion engine, and is intended to purify exhaust gases. The exhaust aftertreatment device 1 has an entry page 2 and an exit side 3 on. The invention assumes that the degree of thermal deactivation or aging of the exhaust aftertreatment device 1 directly from the shift of the combustion process from the input side 2 towards the exit side 3 the exhaust aftertreatment device 1 depends. This means that the combustion process in a new or fresh exhaust aftertreatment device 1 in the area of the input side 2 takes place and with increasing operating time in the direction of the output side 3 is relocated.

Wie in 1 dargestellt, weist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 in einer ersten Ausführung ein eindimensionales Netz parallel geschalteter Widerstände R1 bis R7 auf, die in Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 beabstandet zueinander angeordnet sind. Die parallel geschalteten Widerstände R1 bis R7 sind mit einer Stromquelle 4 verbunden, wobei eine Spannungsmessung bei 5 durchgeführt wird. Ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung frisch, also neu und ungebraucht, werden eine Widerstandreferenz (Rref) bei 6 und eine Spannungsreferenz (Vref) bei 7 aufgenommen.As in 1 shown, the exhaust aftertreatment device 1 in a first embodiment, a one-dimensional network of parallel-connected resistors R1 to R7, which in the axial direction of the exhaust aftertreatment device 1 spaced apart from each other. The parallel-connected resistors R1 to R7 are connected to a power source 4 connected, wherein a voltage measurement at 5 is carried out. If the exhaust aftertreatment device is fresh, ie new and unused, a resistance reference (Rref) is added 6 and a voltage reference (Vref) 7 added.

Alle Widerstände R1 bis R7 weisen unterschiedliche spezifische Widerstände auf, welche eine Potenz von zwei haben. Die bedeutet, dass beispielsweise R1 einen spezifischen Widerstandsbetrag von 20 und der Widerstand R7 einen spezifischen Widerstandsbetrag von 26 aufweist. Natürlich kann der spezifische Widerstand der jeweiligen Widerstände R1 bis R7 von der Eingangsseite in Richtung zur Ausgangsseite auch abnehmend sein (26...20).All resistors R1 to R7 are under different specific resistances, which have a power of two. Which means that, for example, a resistivity R1 amount of 2 0 and the resistor R7 has a resistivity value of 2. 6 Of course, the resistivity of the respective resistors R1 to R7 from the input side toward the output side may also be decreasing (2 6 ... 2 0 ).

Obwohl alle Widerstände R1 bis R7 einen jeweils einen unterschiedlichen spezifischen Widerstand aufweisen, sind diese vorteilhaft so ausgelegt, dass eine Änderung des spezifischen Widerstandes oder gar ein durchschmelzen bei einer für alle Widerstände R1 bis R7 gemeinsamen kritischen Temperatur erfolgt. Dieser vorteilhaften Ausgestaltung liegt auch die Erkenntnis zugrunde, dass der Verbrennungsprozeß mit zunehmender Betriebsdauer der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 von der Eingangsseite 2 in Richtung zur Ausgangsseite 3 verlagert wird. Insofern wird der jeweilige Widerstand auch erst mit der kritischen Temperatur beaufschlagt, wenn der Verbrennungsprozeß zum jeweiligen Widerstand verlagert ist.Although all of the resistors R1 to R7 each have a different resistivity, they are advantageously designed so that a change in resistivity or even a melting occurs at a common for all resistors R1 to R7 critical temperature. This advantageous embodiment is also based on the knowledge that the combustion process with increasing operating time of the exhaust aftertreatment device 1 from the entrance side 2 towards the exit side 3 is relocated. In this respect, the respective resistance is only applied to the critical temperature when the combustion process is shifted to the respective resistance.

Wird die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 in Betrieb genommen, bewirkt dies, dass der Verbrennungsprozeß nach einer gewissen Zeit die Position des zur Eingangsseite 2 ersten Widerstandes R1 erreicht. Ist dies der Fall, ändert der Widerstand R1 thermisch bedingt zumindest seinen spezifischen Widerstand, oder schmilzt durch. Dadurch ändert sich der spezifische Gesamtwiderstand der parallel geschalteten Widerstände, wodurch sich bei der Spannungsmessung ein, bezogen auf die Spannungsreferenzmessung geänderter Spannungsbetrag ergibt. Die Spannungsmessung (Vmes) kann zum Beispiel bei 5 erfolgen. Da der Widerstand R1 einen genau definierten spezifischen Widerstand als Potenz von zwei aufweist, und sich somit eine definierte Spannungsänderung ergibt, kann so exakt auf die Position des Verbrennungsprozesses und somit auf die noch verbleibende Effizienz der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 geschlossen werden. Verlagert sich der Verbrennungsprozeß mit fortdauernder Lebensdauer weiter in Richtung zur Ausgangsseite, werden die nachfolgenden Widerstände R2 bis R7 zumindest ihren spezifischen Widerstand ändern, oder durchschmelzen, wenn jeweils am Ort des betreffenden Widerstandes R2 bis R7 die kritische Temperatur erreicht ist.Will the exhaust aftertreatment device 1 put into operation, this causes the combustion process after a certain time, the position of the input side 2 first resistor R1 is reached. If this is the case, the resistor R1 thermally changes at least its specific resistance, or melts through. As a result, the specific total resistance of the resistors connected in parallel changes, which results in the voltage measurement being changed in relation to the voltage reference measurement. The voltage measurement (Vmes) can, for example, at 5 respectively. Since the resistor R1 has a precisely defined specific resistance as a power of two, and thus results in a defined voltage change, it is possible to precisely determine the position of the combustion process and thus the remaining efficiency of the exhaust gas aftertreatment device 1 getting closed. If the continuous-life combustion process continues to shift towards the exit side, the subsequent resistors R2 to R7 will at least change their resistivity, or will melt as the critical temperature is reached at the respective resistor R2 to R7 location.

Insofern kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 bezüglich ihrer Effizienz überwacht werden, indem einfach ein eindimensionales Widerstandsnetz installiert wird. Natürlich kann vorgesehen sein, ein Warnsignal bei kurz bevorstehender Ineffizienz der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 zu generieren, so dass diese kurzfristig ausgetauscht werden kann.In this respect, the exhaust aftertreatment device 1 in terms of efficiency by simply installing a one-dimensional resistor network. Of course, it can be provided, a warning signal with imminent inefficiency of the exhaust aftertreatment device 1 so that it can be exchanged in the short term.

2 zeigt die Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 aus 1, jedoch mit einem zweidimensionalen Widerstandsnetz mit parallel geschalteten Widerständen R1 bis R49. Insofern ist das Widerstandsnetz nicht nur in axialer Richtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 vorgesehen sondern auch in einer radialen Ebene gesehen. Wie dargestellt kann mit einer Spannungsmessung zum Beispiel bei 5 eine zweidimensionale Überwachung der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 erreicht werden. Die Widerstände R1 bis R49 weisen wie zuvor unterschiedliche spezifische Widerstände mit einer Potenz von zwei (20, 21, ..., 247, 248) auf. Zudem ist wie zuvor vorgesehen, dass die Widerstände R1 bis R49 ihren spezifischen Widerstand zumindest ändern oder durchschmelzen, wenn die kritische Temperatur am Ort des betreffenden Widerstandes erreicht ist. 2 shows the exhaust aftertreatment device 1 out 1 but with a two-dimensional resistor network with resistors R1 to R49 connected in parallel. In this respect, the resistance network is not only in the axial direction of the exhaust aftertreatment device 1 provided but also seen in a radial plane. As shown, with a voltage measurement, for example 5 a two-dimensional monitoring of the exhaust aftertreatment device 1 be achieved. The resistors R1 to R49 have, as before, different specific resistances with a power of two (2 0 , 2 1 , ..., 2 47 , 2 48 ). In addition, as previously provided, the resistors R1 to R49 at least change their resistivity or melt when the critical temperature at the location of the resistor in question is reached.

In 3 ist eine Ausgestaltung eines zweidimensionalen Widerstandnetzes gemäß 2 dargestellt. Allerdings werden bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 mehrere Spannungsmessungen bei 5 durchgeführt. In bevorzugter Ausgestaltung sind sieben Widerstandsnetze mit jeweils sieben Widerständen vorgesehen, wobei die einzelnen Widerstände eines Widerstandsnetzes parallel geschaltet sind, Auch die Widerstandsnetze sind parallel geschaltet. An jedem Widerstandsnetz wird jeweils eine Spannungsmessung durchgeführt. Jeder der Widerstände R1 bis R49 eines jeweiligen Widerstandsnetzes hat einen unterschiedlichen spezifischen Widerstand (20...26), so dass durch Abgleich der Spannungsreferenz mit dem jeweils gemessenen Spannungsbetrag eine exakte Aussage über den Ort des Verbrennungsprozesses und damit über die verbleibende Effizienz der Abgasnachbehandlungseinrichtung getroffen werden kann. Selbstverständlich wird dabei davon ausgegangen, dass zunächst das eingangsseitig nächste Widerstandsnetz seinen spezifischen Widerstand ändert, und dann die folgenden. Insofern ist eine zweidimensionale Überwachung (Axialrichtung und radiale Ebene) der Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 möglich, wobei der Gesamtwiderstand im vergleich zum Ausführungsbeispiel nach 2 reduziert ist. In 3 rechts sind lediglich fünf der sieben Widerstandsnetze dargestellt. Bevorzugt weisen die sieben Widerstandsnetze einen gleichen spezifischen Widerstandsbetrag (jeweils Summe aus 20...26) auf. Um festzustellen, welcher Widerstand des betreffenden Netzes seinen spezifischen Widerstand geändert hat, werden die sieben Spannungsmessungen in vorgegebener Reihenfolge zeitlich nacheinander durchgeführt.In 3 is an embodiment of a two-dimensional resistor network according to 2 shown. However, in the embodiment after 3 several voltage measurements at 5 carried out. In a preferred embodiment, seven resistance networks are each provided with seven resistors, wherein the individual resistors of a resistance network are connected in parallel, and the resistance networks are connected in parallel. At each resistor network, a voltage measurement is carried out in each case. Each of the resistors R1 to R49 of a respective resistance network has a different resistivity (2 0 ... 2 6 ), so that by comparing the voltage reference with the voltage amount measured in each case an exact statement about the location of the combustion process and thus on the remaining efficiency of the Exhaust after-treatment device can be taken. Of course, it is assumed that initially the input side next resistance network changes its resistivity, and then the following. In this respect, a two-dimensional monitoring (axial direction and radial plane) of the exhaust aftertreatment device 1 possible, the total resistance in comparison to the embodiment according to 2 is reduced. In 3 on the right only five of the seven resistance networks are shown. The seven resistance networks preferably have a same specific resistance amount (in each case a sum of 2 0 ... 2 6 ). In order to determine which resistor of the relevant network has changed its specific resistance, the seven voltage measurements are carried out in a predetermined order in chronological succession.

Natürlich soll die Erfindung nicht darauf beschränkt sein, dass sich der Verbrennungsprozeß von der Eingangsseite in Richtung zur Ausgangsseite verlagert. Bei Partikelfiltern als Abgasnachbehandlungseinrichtung 1 zum Beispiel wird eine Alterung von der Ausgangsseite 3 in Richtung zur Eingangsseite 2 stattfinden. Insofern umfaßt die Erfindung analog zu der zuvor beschriebenen Überwachung in den unterschiedlichen Ausgestaltungen natürlich auch die entgegen gesetzte Verlagerung des Verbrennungsprozesses (Regeneration).Of course, the invention should not be so limited that the combustion process shifts from the input side toward the output side. For particulate filters as exhaust aftertreatment device 1 For example, aging will be from the output side 3 towards the entrance page 2 occur. In this respect, the invention analogously to the monitoring described above in the different embodiments, of course, also includes the opposite displacement of the combustion process (regeneration).

Möglich ist auch, die jeweiligen Widerstände so zu variieren, dass eine Partikelbeladung eines Partikelfilters angezeigt werden kann. Insofern werden die Widerstände ihren spezifischen Widerstand nicht aufgrund des Erreichens einer kritischen Temperatur ändern, sondern abhängig von der Partikelbeladung, da sich zum Beispiel Russ an den Widerständen anlagern kann, so dass der spezifische Widerstandsbetrag verändert wird, was wiederum mittels einer oder mehrerer Spannungsmessungen feststellbar ist.Possible is also to vary the respective resistances so that a particle loading of a particulate filter can be displayed. In this respect, the resistances do not become their specific resistance change due to reaching a critical temperature, but depending on the particle loading, since to Example soot can attach to the resistors, so that the specific resistance amount is changed, which in turn can be determined by means of one or more voltage measurements.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - US 7284365 B2 [0002, 0002] US 7284365 B2 [0002, 0002]

Claims (8)

Überwachung der Effizienz einer Abgasnachbehandlungseinrichtung umfassend das Anordnen zumindest eines Widerstandsnetzes mit zumindest zwei Widerständen zumindest in einer Axialrichtung der Abgasnachbehandlungseinrichtung, wobei jeder Widerstand des zumindest einen Widerstandsnetzes einen unterschiedlichen spezifischen Widerstandsbetrag aufweist, und wobei jeder Widerstand des zumindest einen Widerstandsnetzes bei einem kritischen Temperaturbetrag zumindest seinen spezifischen Widerstandsbetrag ändert.Monitoring the efficiency of an exhaust aftertreatment device comprising arranging at least one resistor network with at least two Resistances at least in an axial direction of the exhaust aftertreatment device, wherein each resistor of the at least one resistor network one having different specific resistance amount, and wherein any resistance of the at least one resistor network at a critical temperature amount changes at least its specific resistance amount. Überwachung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Widerstände des zumindest einen Widerstandsnetzes parallel geschaltet sind.Monitoring according to claim 1, characterized in that that the resistances of the at least one resistor network are connected in parallel. Überwachung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Widerstände einen spezifischen Widerstandsbetrag einer Potenz von zwei aufweisen.Monitoring according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the respective resistors have a specific Resistance amount of a power of two. Überwachung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen Widerstandsbeträge der einzelnen Widerstände von einer Eingangsseite in Richtung zu einer Ausgangsseite der Abgasnachbehandlungseinrichtung ansteigen.Monitoring according to one of the preceding Claims, characterized in that the specific Resistance amounts of the individual resistances of an input side toward an output side of the exhaust aftertreatment device increase. Überwachung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die spezifischen Widerstandsbeträge der einzelnen Widerstände von einer Eingangsseite in Richtung zu einer Ausgangsseite der Abgasnachbehandlungseinrichtung kleiner werden.Monitoring according to one of the claims 1 to 3, characterized in that the specific resistance amounts of the individual resistors from an input side in the direction become smaller to an exit side of the exhaust aftertreatment device. Überwachung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels zumindest einer Spannungsmessung ein Ort eines Verbrennungsprozesses innerhalb der Abgasnachbehandlungseinrichtung lokalisierbar ist.Monitoring according to one of the preceding Claims, characterized in that by means of at least a voltage measurement a place of a combustion process within the exhaust aftertreatment device can be localized. Überwachung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Widerstandsnetz zusätzlich zu in Axialrichtung angeordneten Widerständen in einer radialen Ebene der Abgasnachbehandlungseinrichtung angeordnete Widerstände aufweist, so dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung ein zweidimensionales Widerstandsnetz aufweist.Monitoring according to one of the preceding Claims, characterized in that the at least one Resistor network in addition to arranged in the axial direction Resistors disposed in a radial plane of the exhaust aftertreatment device Having resistors, so that the exhaust aftertreatment device has a two-dimensional resistance network. Überwachung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung mehrere Widerstandsnetze aufweist, wobei an jedem Widerstandsnetz jeweils eine Spannungsmessung durchgeführt wird.Monitoring according to one of the preceding Claims, characterized in that the exhaust gas aftertreatment device has multiple resistance networks, wherein on each resistor network in each case a voltage measurement is carried out.
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