-
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.
-
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.
-
Stand der Technik
-
In der Schrift
DE 10 2005 034 247 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.
-
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.
-
Die
DE 10 2006 029 990 A1 betrifft ein Verfahren zur Diagnose eines in einem Abgasbereich (11) einer Brennkraftmaschine (10) angeordneten Partikelfilters (PF) sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagen. Vorgesehen ist eine Ermittlung des Partikelfilter-Wirkungsgrads (eta_PF) anhand des stromaufwärts vor dem Partikelfilter (PF) auftretenden Stromaufwärts-Partikelstroms (msP_vPF) und anhand des stromabwärts nach dem Partikelfilter (PF) auftretenden Stromabwärts-Partikelstroms (msP_nPF). Die Ermittlung des Partikelfilter-Wirkungsgrads (eta_PF) ermöglicht eine On-Board-Diagnose des Partikelfilters (PF), mit welcher die Einhaltung von vorgegebenen AbgasGrenzwerten sichergestellt werden kann.
-
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.
-
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.
-
Offenbarung der Erfindung
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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
-
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.
-
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.
-
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 zur Diagnose des Partikelfilters zumindest zwei Integrale von zumindest zweien der vorgenannten Größen verwendet werden. 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 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.
-
Figurenliste
-
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
- 1 den zeitlichen Verlauf eines Integrals über den Abgaswärmestrom einer Brennkraftmaschine und Ausgangssignale eines sammelnden Partikelsensors.
- 2 Ablaufdiagramm zur Diagnose eines Partikelfilters.
-
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.
-
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.
-
Bezogen auf die Stromachse 10 ist eine Auslöseschwelle 13 markiert. Ein zweiter Grenzwert 14 bezieht sich auf die Achse der Wärmemenge 11.
-
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.
-
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 geschädigten 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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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.
-
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 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 Auslöseschwelle 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.