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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines Partikelfilters
zur Filterung von Partikeln aus dem Abgas einer Brennkraftmaschine,
wobei in Strömungsrichtung des Abgases nach dem Partikelfilter
ein sammelnder Partikelsensor angeordnet ist und wobei aus einem
Ausgangssignal des Partikelsensors ein Maß für
die Beladung des Partikelsensors bestimmt wird.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Diagnose eines
Partikelfilters zur Filterung von Partikeln aus dem Abgas einer
Brennkraftmaschine mit einem in Strömungsrichtung des Abgases nach
dem Partikelfilter angeordneten, sammelnden Partikelsensor und mit
einer Steuerelektronik zur Auswertung eines Ausgangssignals des
Partikelsensors und zur Bildung eines Maßes für
die Beladung des Partikelsensors aus dem Ausgangssignal des Partikelsensors.
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Stand der Technik
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In
der Schrift
DE
10 2005 034247 A1 ist ein Verfahren zur Überwachung
eines Abgasgrenzwertes eines Verbrennungsmotors mittels einer Motorsteuerung
beschrieben, wobei die Motorsteuerung mindestens einen Abgassensor
aufweist und ein Fehlersignal bei Überschreitung des Abgasgrenzwertes
abgegeben wird. Dabei werden die für den gegenwärtigen
Fahrzustand vorhergesagten Emissionen mit Hilfe eines Motormodells
ermittelt und mit dem Signal des Abgassensors oder einem daraus hergeleiteten
Vergleichswert für die Emission verglichen. Der Abgassensor
kann ein sammelnder Partikelsensor sein. Das Verfahren ermöglicht
die Abgasüberwachung bei gegenüber standardisierten
Fahrzyklen, für die die Abgasgrenzwerte festgelegt sind, abweichenden
Betriebsbedingungen des Verbrennungsmotors.
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Die
DE 10 2006 018 956
A1 beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung einer Masse
von Partikeln oder eines Partikelmassenstroms in einem Abgasstrang
einer Brennkraftmaschine, wobei 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. Dabei ist es vorgesehen, dass die gemessene Signaländerung
des Partikelsensors und/oder die prognostizierte Signaländerung
des Partikelsensors unter Berücksichtigung von Einflussgrößen
auf Querempfindlichkeiten des Partikelsensors korrigiert werden.
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Die
Verfahren ermöglichen eine Unterscheidung zwischen einem
defekten und einem noch als intakt zu betrachtenden Partikelfilter.
Nachteilig dabei ist, dass beide Verfahren einen hohen Softwareaufwand
in dem Motorsteuergerät erfordern, insbesondere zur Applikation
eines Partikel-Rohemissionsmodells.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren
bereit zu stellen, die eine vereinfachte Diagnose des Partikelfilters
mit vermindertem Software-Applikationsaufwand ermöglichen.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,
dass während eines Messzyklus das zeitliche Integral einer
mit der Partikelemission der Brennkraftmaschine korrelierenden Kenngröße
gebildet wird, dass zu zumindest einem Messzeitpunkt während
des Messzyklus das Maß für die Beladung des Partikelsensors
dem Integral zugeordnet wird und dass auf einen defekten Partikelfilter geschlossen
wird, wenn das Maß für die Beladung des Partikelsensors
höher ist als ein dem Integral zugeordneter Beladungs-Schwellwert
oder wenn das Integral niedriger ist als ein dem Maß für
die Beladung des Partikelsensors zugeordneter Integral-Schwellwert.
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Die
Erfassung und Integration einer zumindest grob mit der Partikelemission
korrelierenden Kenngröße ist mit einem gegenüber
einem Motormodell zur Berechnung der Partikelemission deutlich geringerem
Software-Applikationsaufwand darzustellen. Dabei liegen zur Steuerung
der Brennkraftmaschine verschiedene geeignete Kenngrößen
der Motorelektronik in Form von Messwerten bereits vor.
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Die
Auswertung, ob ein Partikelfilter noch eine ausreichende Filterwirkung
aufweist oder nicht, erfolgt an Hand einer vergleichenden Betrachtung: Verläuft
der Anstieg des Ausgangssignals des Partikelsensors oder einer daraus
abgeleiteten Größe als Maß für
die Beladung des Partikelsensors und somit des tatsächlich
nach dem Partikelfilter vorliegenden Partikelgehalts in dem Abgasstrom
schneller als an Hand des Verlaufs des Integrals der mit der Partikelemission
der Brennkraftmaschine korrelierenden Kenngröße
zu vermuten, so deutet dies auf einen defekten Partikelfilter hin.
Dies lässt sich einfach überprüfen, wenn
einem jeweiligen Integralwert ein maximal zulässiger Beladungs-Schwellwert
des Partikelsensors zugeordnet wird. Die Überprüfung
kann für beliebig viele Zeitpunkte oder für einen
vorgegebenen Zeitpunkt während des Messzyklus vorgesehen sein.
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Umgekehrt
kann betrachtet werden, ob das Integral langsamer ansteigt, als
auf Basis des Verlaufs des Ausgangssignals des Partikelsensors zu vermuten,
was ebenfalls auf einen defekten Partikelfilter schließen
lässt. Hier kann die Überprüfung dadurch
erfolgen, dass einem gemessenen Ausgangssignal des Partikelsensors
beziehungsweise einer daraus abgeleiteten Größe
ein zumindest zu erreichender Wert des Integrals der mit der Partikelemission
der Brennkraftmaschine korrelierenden Kenngröße
zugeordnet wird. Wird dieser vorgegebene Integral-Schwellwert nicht
erreicht, ist von einem defekten Partikelfilter auszugehen. Auch
hier kann die Überprüfung für beliebig
viele Zeitpunkte oder für einen vorgegebenen Zeitpunkt
während des Messzyklus vorgesehen sein.
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Sowohl
die Bildung des Integrals als auch die Messung der Beladung des
Partikelsensors kann während eines beliebigen durchlaufenen
Betriebszyklus der Brennkraftmaschine erfolgen. Die Durchführung
des Verfahrens ist daher nicht an beispielsweise von dem Gesetzgeber
vorgeschriebene Betriebszyklen zur Bewertung der Funktionsfähigkeit
von Partikelfiltern gebunden.
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Eine
einfache Auswertung zu jeweils einem Zeitpunkt während
eines Messzyklus wird dadurch ermöglicht, dass der Messzeitpunkt
zur Zuordnung des Maßes für die Beladung des Partikelsensors
zu dem Integral festgelegt wird, wenn das Maß für
die Beladung des Partikelsensors einen vorgegebenen ersten Grenzwert
erreicht oder wenn das Integral einen vorgegebenen zweiten Grenzwert
erreicht.
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Die Überprüfung,
ob der erste Grenzwert erreicht ist, legt den Messzeitpunkt an Hand
der Beladung des Partikelsensors und somit des tatsächlich gemessenen
Partikelstroms in dem Abgas der Brennkraftmaschine fest. Der Messzeitpunkt
kann dabei so gewählt werden, dass sich eine ausreichende
Menge Partikel an dem Partikelsensor abgelagert hat, so dass eine
ausreichend genaue Auswertung des Ausgangssignals des Partikelsensors
möglich ist.
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Die Überprüfung,
ob der zweite Grenzwert erreicht ist, legt den Messzeitpunkt hingegen
an Hand des Verlaufs des Integrals über die mit der Partikelemission
der Brennkraftmaschine korrelierende Kenngröße
fest.
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Bevorzugt
wird der erste Grenzwert auf einen Wert festgelegt, bei dem ein
Ausgangssignal des sammelnden Partikelsensors eine Auslöseschwelle des
Partikelsensors erreicht. Je nach Auswerteverfahren des Partikelsensors
kann die Auslöseschwelle eine vordefinierte Stromgrenze
oder eine Widerstandsgrenze des Partikelsensors sein. Wird der Partikelsensor über
eine Wechselspannungs-Messung ausgewertet, so kann als Auslöseschwelle
auch das Über- oder Unterschreiten eines Grenzwertes in
der Kapazität, einer komplexen Impedanz oder des Realteils
und/oder des Imaginärteils der komplexen Impedanz des Partikelsensors
vorgesehen sein. Die Auslöseschwelle ist üblicherweise
auf einen frühest möglichen Zeitpunkt innerhalb
eines Messzyklus gelegt, an dem sich das Ausgangssignal des Partikelsensors sicher
von Störeinflüssen auf das Ausgangssignal abhebt
und gewährleistet so ein schnelles und sicheres Ansprechen
des Verfahrens.
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Entsprechend
einer alternativen Ausführungsvarianten der Erfindung kann
es vorgesehen sein, dass der zweite Grenzwert auf einen Wert festgelegt
wird, bei dem an den Partikelsensor bei grenzgängigem Partikelfilter
eine für die Auswertung des Partikelsensors ausreichende
Menge Partikel angelagert sind. Ein kleinerer zweiter Grenzwert
liegt für einen grenzgängig geschädigten
Partikelfilter noch in einem Bereich, in dem das Ausgangssignal
des Partikelsensors nicht sicher von Störeinflüssen
unterschieden werden kann.
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Dabei
kann es weiterhin vorgesehen sein, dass der zweite Grenzwert auf
einen Wert festgelegt wird, bei dem bei grenzgängigem Partikelfilter
die Auslöseschwelle des Partikelsensors erreicht wird. Dies
ist der erste Zeitpunkt innerhalb eines Messzyklus, bei dem ein
von Störeinflüssen sicher unterscheidbares Ausgangssignal
des Partikelsensors vorliegt und ein defekter Partikelfilter erkannt
werden kann. Ein größerer zweiter Grenzwert ermöglicht
die Durchführung des Verfahrens, die Auswertung erfolgt jedoch
nicht zu dem früheste möglichen Zeitpunkt während
eines Messzyklus
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Eine
weitere mögliche Auswertung kann darüber erfolgen,
dass ein erstes Verhältnis aus dem Maß für
die Beladung des Partikelsensors und dem Integral der Kenngröße
gebildet wird und dass bei Überschreitung eines ersten
Verhältnis-Schwellwertes auf einen defekten Partikelfilter
geschlossen wird oder dass ein zweites Verhältnis aus dem
Integral der Kenngröße und dem Maß für
die Beladung des Partikelsensors gebildet wird und dass bei Unterscheitung
eines zweiten Verhältnis-Schwellwertes auf einen defekten
Partikelfilter geschlossen wird. Der erste Verhältnis-Schwellwert
und der zweite Verhältnis-Schwellwert können dabei,
zum Beispiel bei geeigneter Aufbereitung des Maßes für
die Beladung des Partikelsensors, konstant über den gesamten Messzyklus
nach erreichen der Auslöseschwelle oder in Abhängigkeit
von dem vorliegenden Integralwert oder dem vorliegenden Maß für
die Beladung des Partikelsensors vorgegeben werden.
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Bei Überschreitung
der Partikelbeladung eines sammelnden Partikelsensors über
einen bestimmten Mengenbereich läuft das Ausgangssignals des
Partikelsensors in eine Sättigung. Bei sammelnden Partikelsensoren
werden die anhaftenden Partikel daher intervallmäßig
durch Freibrennen entfernt. Der Zeitpunkt des Freibrennens kann
nach einer vorgegebenen Messdauer oder in Abhängigkeit
von dem gemessenen Maß für die Beladung des Partikelsensors
erfolgen. Ist es vorgesehen, dass der Beginn des Messzyklus mit
einem Freibrennen des Partikelsensors verknüpft wird, so
beginnt die Integration der mit der Partikelemission der Brennkraftmaschine
korrelierenden Kenngröße zu einem definierten
Zeitpunkt und wird so mit dem Verlauf des Maßes für
die Partikelbeladung vergleichbar. Bevorzugt beginnt die Integration
mit dem Abschluss des Freibrennens und somit zeitgleich mit der
Sammelphase des Partikelsensors.
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Das
Verfahren basiert auf der Integration einer mit der Partikelemission
der Brennkraftmaschine zumindest grob korrelierenden Kenngröße.
Daher kann es vorgesehen sein, dass als zeitliches Integral eine
aus einer Fahrgeschwindigkeit ermittelte zurückgelegte
Fahrstrecke oder eine aus einem Abgaswärmestrom ermittelte
Abgaswärmemenge oder eine aus einem bei der Verbrennung
umgesetzten Sauerstoffmengenfluss ermittelte Sauerstoffmenge oder eine
aus einer Einspritzmenge pro Zeiteinheit ermittelte Kraftstoffmenge
oder eine aus einer Leistung der Brennkraftmaschine ermittelte geleistete
Arbeit verwendet wird oder dass als zeitliches Integral das Integral
oder als der Mittelwert einer von der Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine
abhängigen Größe verwendet wird oder
dass zur Diagnose des Partikelfilters zumindest zwei Integrale von
zumindest zweien der vorgenannten Größen verwendet
werden. Der Mittelwert der von der Last und der Drehzahl abhängigen
Größe dient dabei als Ersatzwert für
das zeitliche Integral. Alle diese Kenngrößen
korrelieren mehr oder weniger mit der Partikelemission der Brennkraftmaschine
und liegen zum Teil bei modernen Brennkraftmaschinen der Motorsteuerung
der Brennkraftmaschine als Messwerte bereits vor. Um die Auswertesicherheit
zu erhöhen ist es möglich, die Integrale mehrerer
der Kenngrößen im Vergleich zu dem Maß für
die Beladung des Partikelsensors zu berücksichtigen.
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Die
Auswertesicherheit des Verfahrens kann weiterhin dadurch erhöht
werden, dass auf einen defekten Partikelfilter geschlossen wird,
wenn in zumindest zwei aufeinander folgenden Messzyklen ein defekter
Partikelfilter diagnostiziert wurde.
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Die
ordnungsgemäße Funktion eines Partikelfilters
wird an Hand von maximal zulässigen Partikelemissionen
während vorgegebener, aufeinander folgender Betriebsphasen
der Brennkraftmaschine definiert. Für ein mit der Brennkraftmaschine
angetriebenes Kraftfahrzeug wird dazu an einem Rollen- beziehungsweise
Motorprüfstand ein von dem Gesetzgeber vorgegebener Fahrzyklus
beziehungsweise Last-/Drehzahlzyklus durchfahren und die Partikelemission
gemessen. Mit einem intakten Partikelfilter werden die Vorgaben
für die Partikelemission eingehalten, bei einem defekten
Partikelfilter überschreitet die Partikelemission den maximal
zulässigen Emissionswert. Ein grenzgängig geschädigter
Partikelfilter liegt vor, wenn während des Fahrzyklus beziehungsweise
des Last/Drehzahlzyklus der vom Gesetzgeber vorgegebene Maximalwert
für die Partikelemission gerade eingehalten wird. Die Kalibrierung
des für die Durchführung des Verfahrens notwendigen
Systems kann daher dadurch erfolgen, dass die Festlegung des Beladungs-Schwellwertes
oder des Integral-Schwellwertes oder des ersten Verhältnis-Schwellwertes
oder des zweiten Verhältnis-Schwellwertes während
eines Betriebes einer Brennkraftmaschine mit einem grenzgängig
geschädigten Partikelfilter erfolgt. Dabei wird die Brennkraftmaschine
bevorzugt entsprechend des gesetzlich vorgegebenen Fahrzyklus oder
des gesetzlich vorgegebenen Last-/Drehzahlzyklus betrieben. Für
den praktischen Einsatz ist es vorteilhaft, bei der Kalibrierung
einen Partikelfilter einzusetzen, der eine etwas geringere Schädigung
aufweist als für die exakte Einhaltung der gesetzlichen
Vorgaben notwendig, um so in der späteren Diagnose des
Partikelfilters eine entsprechende Sicherheitsmarge zu gewährleisten.
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Die
die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst,
dass in der Steuerelektronik ein Integralbildner zur Bildung eines
zeitlichen Integrals einer mit der Partikelemission der Brennkraftmaschine
korrelierenden Kenngröße vorgesehen ist, dass
in der Steuerelektronik eine Software zum Vergleich des Maßes
für die Beladung des Partikelfilters mit einem in Abhängigkeit
von dem vorliegenden Integral festgelegten Beladungs-Schwellwerts
vorgesehen ist oder dass in der Steuerelektronik eine Software zum
Vergleich des Integrals mit einem in Abhängigkeit von dem
Maß für die Beladung des Partikelfilters festgelegten
Integral-Schwellwerts vorgesehen ist.
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Das
Integral bildet dabei eine Ersatzgröße für
eine entsprechend dem durchlaufenen Betriebszyklus der Brennkraftmaschine
mit einem angenommenen grenzgängigen Partikelfilter erwartete
Partikelemission. Ist die mit Hilfe des Partikelsensors gemessene,
tatsächlich Partikelemission kleiner, liegt ein intakter
Partikelfilter vor. Ist die mit Hilfe des Partikelsensors gemessene,
tatsächliche Partikelemission hingegen größer
ist von einem defekten Partikelfilter auszugehen.
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Der
Software-Applikationsaufwand zur Bildung des Integrals und zum Vergleich
des Integrals mit dem Maß für die Beladung des
Partikelfilters als Kenngröße für die
tatsächliche Partikelemission ist insbesondere im Vergleich
zur Berechnung einer erwarteten Partikelemission aus einem Motormodell gering.
Die Umsetzung kann in bestehenden Steuerelektroniken erfolgen.
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Der
Integralbildner berechnet das zeitliche Integral einer mit der Partikelemission
der Brennkraftmaschine zumindest grob korrelierenden Kenngröße.
Daher kann es vorgesehen sein, dass der Steuerelektronik zur Bildung
des Integrals eine Fahrgeschwindigkeit oder ein Abgaswärmestrom
oder eine momentan durch die Verbrennung umgesetzter Sauerstoffwärmefluss
oder eine pro Zeiteinheit eingespritzte Kraftstoffmenge oder eine
abgegebene Leistung der Brennkraftmaschine oder eine von der Last
und der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängige Größe
zugeführt ist. Alle diese Kenngrößen korrelieren
mit der Partikelemission der Brennkraftmaschine und liegen bei modernen
Brennkraftmaschinen zum Teil bereits als Messwerte oder als aus vorliegenden
Messgrößen berechenbare Kenngrößen
vor.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten
Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1 den
zeitlichen Verlauf eines Integrals über den Abgaswärmestrom
einer Brennkraftmaschine und Ausgangssignale eines sammelnden Partikelsensors.
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2 Ablaufdiagramm
zur Diagnose eines Partikelfilters.
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1 zeigt
den zeitlichen Verlauf eines Integrals 30 über
einen in 2 dargestellten Abgaswärmestrom 60 einer
Brennkraftmaschine und Ausgangssignale 20a, 20b, 20c eines
in 2 dargestellten sammelnden Partikelsensors 44 mit
dem Ausgangssignal 20. Dabei ist der Partikelsensor 44 in Strömungsrichtung
des Abgases nach einem Partikelfilter im Abgas der Brennkraftmaschine
angeordnet. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Partikelsensor 44 durch
einen resistiven Partikelsensor gebildet, dessen Ausgangssignal 20 ein
Maß für die Beladung des Partikelsensors 44 darstellt.
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Eine
Stromachse 10 und eine Abgaswärmemenge 11 sind
gegenüber einer Zeitachse 12 dargestellt. Die
Ausgangssignale 20a, 20b, 20c des Partikelsensors 44 beziehen
sich auf die Stromachse 10, das Integral 30 über
den Abgaswärmestrom 60 bezieht sich auf die Achse
der Abgaswärmemenge 11.
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Bezogen
auf die Stromachse 10 ist eine Auslöseschwelle 13 markiert.
Ein zweiter Grenzwert 14 bezieht sich auf die Achse der
Wärmemenge 11.
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In
den Schnittpunkten der Markierung der Auslöseschwelle 13 mit
den Ausgangssignalen 20a, 20c des Partikelfilters 44 sind
ein erster Auslösezeitpunkt 21 und ein zweiter
Auslösezeitpunkt 23 festgelegt. Ein Messzeitpunkt 22 ergibt
sich an dem Schnittpunkt des Integrals 30 mit dem zweiten
Grenzwert 14. Zu diesem Messzeitpunkt 22 schneidet
ebenfalls die Markierung der Auslöseschwelle 13 die
Kurve des zweiten Ausgangssignals 20b.
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Das
erstes Ausgangssignal 20a zeigt den Verlauf des in 2 dargestellten
Ausgangssignals 20 des Partikelsensors 44, wenn
er hinter einem intakten Partikelfilter 44 betrieben wird.
Wird der Partikelsensor 44 in einem grenzwertig geschädigter
Abgasnachbehandlungssystem, insbesondere hinter einem grenzwertig
beschädigten Partikelfilter 44, betrieben, ergibt
sich der Verlauf des zweiten Ausgangssignals 20b. Als grenzwertig
beschädigter Partikelfilter 44 wird dabei ein
Partikelfilter 44 angesehen, mit dem während eines
vorgeschriebenen Fahrzyklus beziehungsweise Last-/Drehzahlzyklus
der Brennkraftmaschine oder eines mit der Brennkraftmaschine angetriebenen
Fahrzeugs der von dem Gesetzgeber geforderte Grenzwert für
den Partikelausstoß der Brennkraftmaschine gerade noch
erfüllt wird. Für das dargestellte Verfahren ist
es vorteilhaft, wenn das zweite Ausgangssignal 20b hinter
einem Partikelfilter 44 erhalten wird, der etwas weniger
geschädigt ist als der oben genannte Grenzfilter, um eine
entsprechende Sicherheitsmarge bei der Diagnose des Partikelfilters 44 zu
erhalten. Das dritte Ausgangssignal 20c wird erhalten,
wenn der Partikelfilter 44 hinter einem defekten Partikelfilter 44 betrieben
wird.
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Das
Integral 30 wird während des Betriebs der Brennkraftmaschine
durch eine zeitliche Integration des Abgaswärmestroms 60 in
dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine zu einer Abgaswärmemenge
gebildet. Der zeitliche Verlauf des Integrals 30 sowie
der Verlauf der Ausgangssignale 20a, 20b, 20c sind
abhängig von den Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine.
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Das
Ausgangssignal 20 des Partikelsensors 44 ergibt
sich aus dem in dem Abgas der Brennkraftmaschine mitgeführten
Partikelstrom. Dabei bewirkt ein hoher Partikelstrom, wie er nach
einem defekten Partikelfilter vorliegt, einen schnellen Anstieg
des Ausgangssignals 20 entsprechend dem dritten Ausgangssignal 20c,
während ein geringer Partikelstrom nach einem intakten
Partikelfilter einen langsamen und zeitverzögerten Anstieg
des Ausgangssignals 20 entsprechend dem ersten Ausgangssignal 20a ergibt.
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Ein
Messzyklus beginnt nach einem Freibrennen des Partikelsensors 44,
bei dem durch eine Temperaturerhöhung des Partikelsensors 44 die
and dem Partikelsensor 44 angelagerten Partikel verbrannt
werden. Während der an das Freibrennen anschließenden
Sammelphase liegt bei dem gezeigten resistiven Partikelsensor 44 zunächst
noch kein auswertbares Ausgangssignal 20 vor. Erst ab einer
bestimmten Partikelbeladung des Partikelsensors 44 steigt
das Ausgangssignal 20 messbar an. Die Auslöseschwelle 13 kennzeichnet
ein Ausgangssignal 20 und somit eine definierte Partikelbeladung
des Partikelsensors 44, die sicher und von Störeinflüssen
unterscheidbar ausgewertet werden können. Der Zeitpunkt,
in dem das Ausgangssignal 20 des Partikelsensors 44 die
Auslöseschwelle 13 erreicht, kann daher verwendet
werden, um den in dem Abgas mitgeführten Partikelmassenstrom
zu bestimmen. So ergibt das erste Ausgangssignal 20a, welches
nach einem intakten Partikelfilter erhalten wird, einen sehr spät
liegenden ersten Auslösezeitpunkt 21, während das
dritte Ausgangssignal 20c nach einem defekten Partikelfilter
die Auslöseschwelle 13 zu einem deutlich früher
gelegenen zweiten Auslösezeitpunkt 23 erreicht.
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Ziel
des Verfahrens ist es, während beliebiger Betriebsbedingungen
der Brennkraftmaschine eine Überprüfung der gesetzmäßigen
Funktion des Partikelfilters zu ermöglichen. Dazu muss
der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals 20 des Partikelfilters 44 in
Abhängigkeit von den durchlaufenen Betriebszuständen
und der damit verbundenen Partikel-Rohemission der Brennkraftmaschine
bewertet werden. Um eine aufwändige Berechnung der Partikel-Rohemission
durch ein entsprechendes Motormodell während der durchlaufenen
Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine zu vermeiden, ist es vorgesehen,
eine mit der Partikel-Rohemission zumindest grob korrelierende Ersatzgröße
als Bewertungsgrundlage für den Verlauf des Ausgangssignals 20 zu
verwenden. Dazu dient in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
das zeitliche Integral 30 über den Abgaswärmestrom 60,
also die abgeführte Abgaswärmemenge 11.
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Die
Kalibrierung des Systems erfolgt durch Bestimmung des Verlaufs des
zweiten Ausgangssignals 20b des Partikelsensors 44,
wobei der Partikelsensor 44 hinter einem entsprechend der
gesetzlichen Vorgaben grenzwertig geschädigten Partikelfilter
angeordnet ist. Wie bereits erwähnt, ist es vorteilhaft,
für die Kalibrierung des Systems einen Partikelfilter zu
verwenden, der eine etwas geringer Schädigung aufweist
als ein laut Gesetzgebung grenzwertig geschädigter Partikelfilter,
um hier eine Sicherheitsmarge zu gewährleisten. Das zweite
Ausgangssignal 20b wird während eines durch den
Gesetzgeber vorgeschriebenen Fahrzyklus beziehungsweise Last-/Drehzahlzyklus
der Brennkraftmaschine oder eines mit der Brennkraftmaschine angetriebenen Fahrzeugs
ermittelt. Gleichzeitig wird als Ersatzgröße für
die Partikel-Rohemission der Brennkraftmaschine das zeitliche Integral 30 über
den Abgaswärmestrom 60, die Abgaswärmemenge 11,
gebildet.
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Erreicht,
wie im Messzeitpunkt 22 vorliegend, das zweite Ausgangssignal 20b die
Auslöseschwelle 13, wird an Hand des vorliegenden
Wertes des Integrals 30 der zweite Grenzwert 14 festgelegt. Der
Verlauf des Integrals 30 ist somit für einen grenzgängigen
Partikelfilter mit dem Verlauf des Ausgangssignals 30 des
Partikelsensors 44 verknüpft.
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Zur
Diagnose des Partikelfilters während des regulären
Betriebs der Brennkraftmaschine wird zu einem vorgegebenen Zeitpunkt
das seit Beginn des Messzyklus nach dem Freibrennen des Partikelsensors 44 gebildete
Integral 30 mit dem Ausgangssignal 20 verglichen.
So kann beispielsweise bei Erreichen der Auslöseschwelle 13 durch
das Ausgangssignal 20 überprüft werden,
ob das Integral 30 den zweiten Grenzwert 14 überschritten
hat oder nicht. Hat das Integral 30 den zweiten Grenzwert 14 bei
Erreichen der Auslöseschwelle 13 überschritten,
liegt ein intakter Partikelfilter vor. Liegt das Integral 30 hingegen
bei Erreichen der Auslöseschwelle 13 noch unter
dem zweiten Grenzwert 14, ist von einem defekten Partikelfilter
auszugehen, da schon mehr Partikel zu dem Partikelsensor 44 gelangt
sind, als entsprechend dem mit der Partikel-Rohemission der Brennkraftmaschine
korrelierenden Integral 30 zu erwarten ist.
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2 zeigt
ein Ablaufdiagramm zur Diagnose eines Partikelfilters nach einer
alternativen Auswertung. In einem ersten Block Berechnung Wärmestrom 40 wird
an Hand der Eingangsgrößen Umgebungstemperatur 50,
Abgastemperatur 51 und Abgasvolumenstrom 52 der
Abgaswärmestrom 60 in dem Abgaskanal der Brennkraftmaschine
berechnet und einem Integralbildner 41 zugeführt.
Der Integralbildner 41 bildet das Integral 30 als
aufintegrierte Abgaswärmemenge durch zeitliche Integration
des Abgaswärmestroms 60 als Eingangsgröße
für eine erste Vergleichsstelle 42. In der ersten
Vergleichsstelle 42 wird überprüft, ob
das Integral 30 den in 1 gezeigten
zweiten Grenzwert 14 überschritten hat. Ist dies
der Fall, erfolgt in einer zweiten Vergleichsstelle 43 die
Abfrage, ob das der zweiten Vergleichsstelle 43 zugeführte
Ausgangssignal 20 des Partikelsensors 44 die in 1 gezeigte
Auslöseschwelle 13 überschritten hat.
Hat das Ausgangssignal 20 die Auslöseschwelle 13 noch
nicht überschritten, liegt ein intakter Partikelfilter
vor, da noch nicht so viele Partikel an dem Partikelfilter angelagert
sind, wie an Hand des Integrals 30 für einen grenzgängigen
oder defekten Partikelfilter zu erwarten wäre. Die Information,
dass der Partikelfilter intakt ist, wird an einen Block Partikelfilter
in Ordnung 45 weiter geleitet. Hat hingegen das Ausgangssignal 20 die
Auslöseschwelle 13 überschritten, ist
von einem defekten Partikelfilter auszugehen, da jetzt mehr Partikel
an dem Partikelsensor 44 angelagert sind, als an Hand des
Integrals 30 als Ersatzgröße für
die Partikel-Rohemission der Brennkraftmaschine für einen
grenzgängigen Partikelfilter zu erwarten ist. Es erfolgt
eine entsprechende Signalisierung an einen Block Partikelfilter defekt 46.
Im Anschluss an den Block Partikelfilter defekt 46 können
jetzt weitere Maßnahmen, beispielsweise eine Signalisierung
an den Betreiber der Brennkraftmaschine oder ein Eintrag in einen
Fehlerspeicher, erfolgen.
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Nach
einer zu 1 beschriebenen Kalibrierung
des Systems kann so an Hand eines Vergleichs des Integrals 30 einer
die Partikel-Rohemission der Brennkraftmaschine charakterisierenden
Ersatzgröße und des Ausgangssignals 20 des
Partikelsensors 44 die Funktionsfähigkeit des
Partikelfilters nach oder während nahezu beliebiger Betriebsparameter der
Brennkraftmaschine bestimmt werden.
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Neben
dem beschriebenen Abgaswärmestrom 60 als Ersatzgröße
für die Partikel-Rohemission und der daraus durch zeitliche
Integration gebildeten Abgaswärmemenge 11 können
alternativ als zeitliches Integral 30 eine aus einer Fahrgeschwindigkeit ermittelte
zurückgelegte Fahrstrecke oder eine aus einem bei der Verbrennung
umgesetzten Sauerstoffmengenfluss ermittelte Sauerstoffmenge oder
eine aus einer Einspritzmenge pro Zeiteinheit ermittelte Kraftstoffmenge
oder eine aus einer Leistung der Brennkraftmaschine ermittelte geleistete
Arbeit verwendet werden. Weiterhin ist es möglich, dass
als zeitliches Integral 30 das Integral oder der Mittelwert einer
von der Last und Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängigen
Größe verwendet wird.
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Weiterhin
kann statt der Verwendung der Auslöseschwelle 13 auch
jeder andere Punkt der Kurve des Ausgangssignals 20 des
Partikelsensors 44 als Vergleichswert zu dem entsprechenden
Wert des Integrals 30 verwendet werden. Die Ausleseschwelle 13 hat
jedoch den Vorteil, dass sie sich gerade von den Störeinflüssen
auf das Ausgangssignal 20 abhebt und daher ein sicheres
und zugleich schnelles Ansprechen des Verfahrens ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102005034247
A1 [0003]
- - DE 102006018956 A1 [0004]