DE102009028319A1 - Particle sensor operating method for function monitoring of diesel particle filters in diesel internal combustion engine of vehicle, involves executing regeneration phases after obtaining triggering threshold or expected threshold - Google Patents

Particle sensor operating method for function monitoring of diesel particle filters in diesel internal combustion engine of vehicle, involves executing regeneration phases after obtaining triggering threshold or expected threshold Download PDF

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Abstract

The method involves subjecting a particle sensor (20) for regeneration at determined lateral distances in regeneration phases. Soot load at the sensor is removed, and the regeneration phases are executed after obtaining triggering threshold or after obtaining expected triggering threshold based on a model for soot load. The regeneration phases are directly started after time point motor-off or after output of engine downtime. The sensor with an integrated heating element is subjected to protection heating after cold start or warm start of an internal combustion engine (10). An independent claim is also included for a device for operating a particle sensor for determining particle content in exhaust flow of an internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei der Partikelsensor in bestimmten zeitlichen Abständen in Regenerationsphasen einer Regeneration unterworfen und dabei eine Russbeladung am Partikelsensor entfernt wird.The The invention relates to a method for operating a particle sensor for determining a particle content in an exhaust gas stream of an internal combustion engine, wherein the particle sensor at certain intervals subjected to regeneration in regeneration phases and thereby a Rußbeladung is removed at the particle sensor.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Betrieb eines Partikelsensors zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei der Partikelsensor mit einer Motorsteuerung in Verbindung steht, die Motorsteuerung Einrichtungen zur Diagnose der Russbeladung des Partikelsensors aufweist und in bestimmten zeitlichen Abständen von der Motorsteuerung Regenerationsphasen für den Partikelsensor vorgebbar sind.The The invention further relates to an apparatus for operating a Particle sensor for determining a particle content in an exhaust gas stream an internal combustion engine, wherein the particle sensor with a motor control In conjunction, the engine control facilities for diagnosis has the soot load of the particle sensor and in certain time intervals from the engine control regeneration phases can be specified for the particle sensor.

Partikelsensoren werden heute beispielsweise zur Überwachung des Russausstoßes von Brennkraftmaschinen und zur On Bord Diagnose (OBD), beispielsweise zur Funktionsüberwachung von Partikelfiltern, eingesetzt. Dabei sind sammelnde, resistive Partikelsensoren bekannt, die eine Änderung der elektrischen Eigenschaften einer interdigitalen Elektrodenstruktur aufgrund von Partikelanlagerungen auswerten. Es können zwei oder mehrere Elektroden vorgesehen sein, die bevorzugt kammartig ineinander greifen. Durch eine steigende Anzahl an dem Partikelsensor anlagernder Partikel werden die Elektroden kurzgeschlossen, was sich in einem mit steigender Partikelanlagerung abnehmendem elektrischen Widerstand, einer abnehmenden Impedanz oder in einer Veränderung einer mit dem Widerstand beziehungsweise der Impedanz zusammen hängenden Kenngröße wie einer Spannung und/oder einem Strom auswirkt. Zur Auswertung wird im Allgemeinen ein Schwellwert, beispielsweise eines Messstroms zwischen den Elektroden, festgelegt und die Zeit bis zur Erreichung des Schwellwertes als Maß für die angelagerte Partikelmenge verwendet. Alternativ kann auch eine Signal-Änderungsgeschwindigkeit während der Partikelanlagerung ausgewertet werden. Ist der Partikelsensor voll beladen, werden die angelagerten Partikel in einer Regenerationsphase mit Hilfe eines in dem Partikelsensor integrierten Heizelements verbrannt. Ein solcher resistiver Partikelsensor ist in der DE 101 33 384 A1 beschrieben. Der Partikelsensor ist aus zwei ineinander greifenden, kammartigen Elektroden aufgebaut, die zumindest teilweise von einer Fanghülse überdeckt sind. Lagern sich Partikel aus einem Gasstrom an dem Partikelsensor ab, so führt dies zu einer auswertbaren Änderung der Impedanz des Partikelsensors, aus der auf die Menge angelagerter Partikel und somit auf die Menge im Abgas mitgeführter Partikel geschlossen werden kann.Particle sensors are used today, for example, for monitoring the soot emissions from internal combustion engines and for on-board diagnostics (OBD), for example for monitoring the function of particulate filters. In this case, collecting, resistive particle sensors are known which evaluate a change in the electrical properties of an interdigital electrode structure due to particle deposits. Two or more electrodes can be provided, which preferably engage in one another like a comb. Due to an increasing number of particles attaching to the particle sensor, the electrodes are short-circuited, resulting in a decreasing electrical resistance with increasing particle deposition, a decreasing impedance or a change in an associated impedance or impedance characteristic such as a voltage and / or current effect. For evaluation, a threshold value, for example a measuring current between the electrodes, is generally determined and the time until the threshold value is reached is used as a measure of the accumulated particle quantity. Alternatively, a signal change rate during the particle accumulation can be evaluated. If the particle sensor is fully loaded, the deposited particles are burned in a regeneration phase with the aid of a heating element integrated in the particle sensor. Such a resistive particle sensor is in the DE 101 33 384 A1 described. The particle sensor is constructed of two intermeshing, comb-like electrodes which are at least partially covered by a catching sleeve. If particles are deposited from a gas flow at the particle sensor, this leads to an evaluable change in the impedance of the particle sensor, from which it is possible to infer the amount of deposited particles and thus the amount of entrained particles in the exhaust gas.

Die DE 101 49 333 A1 beschreibt eine Sensorvorrichtung zur Messung der Feuchtigkeit von Gasen, mit einer auf einem Substrat angeordneten Widerstandsmessstruktur, wobei die Messstruktur mit einer Russschicht zusammenwirkt und eine Temperaturmesseinrichtung vorgesehen ist. Mit dieser Sensorvorrichtung kann ebenfalls die Russkonzentration im Abgas einer Brennkraftmaschine bestimmt werden.The DE 101 49 333 A1 describes a sensor device for measuring the moisture of gases, having a resistance measuring structure arranged on a substrate, wherein the measuring structure cooperates with a soot layer and a temperature measuring device is provided. With this sensor device, the soot concentration in the exhaust gas of an internal combustion engine can also be determined.

Aus der DE 10 2004 028 997 A1 ist ein Verfahren zur Steuerung der Partikelanlagerung auf einem Sensorelement bekannt, das eine erste Elektrode und eine weitere Elektrode aufweist und an welchem an Spannungsklemmen eine erste Spannung U1 sowie eine zweite Spannung U2 anlegbar ist. Dabei ist es vorgesehen, dass das Sensorelement während einer ersten Zeitspanne t1 mit einer erhöhten Spannung U1 betrieben werden kann und nach Überschreiten einer Auslöseschwelle AP des Sensorelements dieses mit einer niedrigeren Spannung U2 betrieben werden kann, die geringer als die erhöhte Spannung U1 ist. Das Verfahren ermöglicht es, die Zeit nach einer Regeneration des Sensorelements, in der kein Messsignal zur Verfügung steht, bis zu dem Zeitpunkt, wo durch Ablagerung einer ausreichenden Menge an Partikeln ein auswertbares Signal erhalten wird, zu verkürzen, in dem während dieser Phase das Sensorelement mit einer erhöhten Betriebsspannung betrieben wird. Die erhöhte Betriebsspannung führt zu einer erhöhten Ablagerungsrate von Partikeln an dem Sensorelement. Wenn sich eine ausreichend große Menge Partikel an dem Sensorelement abgelagert hat, so dass ein verwertbares Messsignal vorliegt, wird das Sensorelement mit einer niedrigeren Spannung mit einer entsprechend niedrigeren Partikel-Ablagerungsrate betrieben, so dass die Messdauer bis zur nächsten notwendigen Regeneration des Sensorelements verlängert wird. Das Verfahren sieht demnach zwei aufeinander folgende Betriebsphasen vor, eine erste Phase mit erhöhter Betriebsspannung, während der noch kein ausreichendes Messsignal vorliegt, und eine zweite Phase mit verringerter Spannung, während der die eigentliche Messung der Partikelkonzentration erfolgt. Dabei erfolgt während beider Phasen eine Bestimmung des Widerstandes oder der Impedanz des Sensorelements über eine entsprechende Strommessung, einmal zur Erkennung der Auslöseschwelle und einmal zur Bestimmung der Partikel-Ablagerungsrate. In beiden Phasen ist eine definierte Partikelablagerung notwendig. Die gewählten Spannungen stellen demnach in beiden Phasen einen Kompromiss zwischen optimierter Partikelablagerung und genauer Widerstands- oder Impedanzmessung dar.From the DE 10 2004 028 997 A1 a method for controlling the particle accumulation on a sensor element is known, which has a first electrode and a further electrode and to which at voltage terminals, a first voltage U 1 and a second voltage U 2 can be applied. It is contemplated that the sensor element during a first time period t 1 at an increased voltage U 1 can be operated and this U 2 can be operated, after exceeding a trip threshold AP of the sensor element at a lower voltage which is less than the increased voltage U 1 is. The method makes it possible to shorten the time after a regeneration of the sensor element in which no measurement signal is available until the time at which an evaluable signal is obtained by depositing a sufficient quantity of particles, in which the sensor element during this phase operated with an increased operating voltage. The increased operating voltage leads to an increased deposition rate of particles on the sensor element. When a sufficiently large amount of particulates has deposited on the sensor element such that a usable measurement signal is present, the sensor element is operated at a lower voltage with a correspondingly lower particle deposition rate, so that the measurement duration is extended until the next necessary regeneration of the sensor element. Accordingly, the method provides for two consecutive operating phases, a first phase with increased operating voltage, during which there is still no sufficient measuring signal, and a second phase with reduced voltage, during which the actual measurement of the particle concentration takes place. During both phases, a determination of the resistance or the impedance of the sensor element takes place via a corresponding current measurement, once for the detection of the triggering threshold and once for the determination of the particle deposition rate. In both phases, a defined particle deposition is necessary. The selected voltages therefore represent a compromise between optimized particle deposition and precise resistance or impedance measurement in both phases.

Aus der DE 103 19 664 A1 ist ein Sensor zur Detektion von Teilchen in einem Gasstrom, insbesondere von Russpartikeln in einem Abgasstrom, mit mindestens zwei Messelektroden, die auf einem Substrat aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff angeordnet sind, bekannt. Dabei ist es vorgesehen, dass die Messelektroden von einer Schutzschicht überzogen sind. Durch die Schutzschicht werden die Elektroden bei rauen Umgebungstemperaturen vor Korrosion geschützt. Dabei kann die Schutzschicht elektrisch leitend oder als elektrischer Isolator ausgeführt sein. Eine leitfähige Schutzschicht ermöglicht eine Bestimmung der Partikelkonzentration durch eine resistive Gleichstrommessung, wobei sich eine Parallelschaltung zwischen den Elektroden über die Schutzschicht und die angelagerten Partikel ergibt. Bei einer isolierenden Schutzschicht ist eine Impedanzmessung mit Hilfe einer Wechselspannung erforderlich.From the DE 103 19 664 A1 is a sensor for Detection of particles in a gas stream, in particular of soot particles in an exhaust gas stream, with at least two measuring electrodes, which are arranged on a substrate made of an electrically insulating material known. It is provided that the measuring electrodes are covered by a protective layer. The protective layer protects the electrodes from corrosion at harsh ambient temperatures. In this case, the protective layer can be designed to be electrically conductive or as an electrical insulator. A conductive protective layer allows a determination of the particle concentration by a resistive DC measurement, whereby a parallel connection between the electrodes on the protective layer and the deposited particles results. For an insulating protective layer, an impedance measurement using an AC voltage is required.

Zur Regeneration des Partikelsensors nach erfolgter Partikelanlagerung muss das Sensorelement mit Hilfe eines integrierten Heizelementes frei gebrannt werden. Dies muss in bestimmten zeitlichen Abständen durchgeführt werden, um Verfälschungen bei der Partikelkonzentrationsbestimmung zu vermeiden. Vor Betriebsbereitschaft des Partikelsensors ist bisher eine Regeneration des Sensorelements vorgesehen, um definierte Startbedingungen zur Verfügung zu stellen. Dabei ist bisher vorgesehen, dass die Regeneration erst nach einer Freigabe für das Taupunktende (TPE) des Systems erfolgt. Dies liefert zwar eine genaue und reproduzierbare Diagnose der Partikelbeladung des Partikelfilters. Nachteilig ist jedoch dabei, dass eine derartigen Regeneration recht unflexibel ist und beispielsweise erst nach einer Freigabe für das Taupunktende eine Diagnose ermöglicht.to Regeneration of the particle sensor after particle accumulation must the sensor element with the help of an integrated heating element be fired freely. This must be done at certain intervals be carried out to avoid adulteration in the Particle concentration determination to avoid. Before operational readiness the particle sensor is so far a regeneration of the sensor element provided to defined starting conditions to deliver. It has been provided that the regeneration only after a release for the dew point end (TPE) of the system he follows. Although this provides an accurate and reproducible diagnosis the particle loading of the particulate filter. The disadvantage, however, is that such a regeneration is quite inflexible and for example, only after a release for the dew-point end allows a diagnosis.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, Verfahren bereitzustellen, welche eine zuverlässige und flexible Überwachung des Systems erlauben.It It is therefore an object of the invention to provide methods which a reliable and flexible monitoring of the Allow system.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine zur Durchführung des Verfahrens entsprechende Vorrichtung bereitzustellen.It is also an object of the invention, one for carrying out provide the method corresponding device.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die das Verfahren betreffende Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 bis 3 gelöst.The The object of the invention is achieved by the features of the claims 1 to 3 solved.

Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass in der Motorsteuerung ein Beginn der Regenerationsphasen aus Zeitpunkten für Motor-Aus und/oder Warmstarts bestimmbar ist und dafür die Motorsteuerung entsprechende Einrichtungen für eine Detektion derartiger Zeitpunkte aufweist. Es kann auch vorgesehen sein, dass in der Motorsteuerung Vorrichtungen vorgesehen sein können, mit denen ein Erreichen einer Russbeladungsschwelle detektierbar sind. Diese Funktionalitäten können dabei als Software in der Motorsteuerung implementiert sein.The The object relating to the device is solved by that in the engine control a beginning of the regeneration phases Times for engine-off and / or warm starts can be determined is and for the engine control corresponding facilities for a detection of such times. It can also be provided that provided in the engine control devices can be achieved with which reaching a soot loading threshold are detectable. These functionalities can be implemented as software in the engine control.

Eine bevorzugte Verfahrensvariante sieht dabei vor, dass die Regenerationsphasen nach Abwarten einer Sensorfreigabe, welche sich beispielsweise an einem Taupunktende orientiert, durchgeführt werden, wobei die Regenerationsphase nach Erreichen einer Auslöseschwelle oder nach Erreichen einer erwarteten Auslöseschwelle auf Basis eines Modells (beispielsweise im Intaktfall des Partikelfilters) für die Russbeladung durchgeführt wird. Die Regenerationsphase wird nur gestartet, wenn wirklich ein Bedarf dafür besteht. Damit kann eine Unterbrechung der Diagnose auf ein notwendiges Maß reduziert werden.A preferred method variant provides that the regeneration phases after waiting for a sensor release, which, for example, to a dew point end, be performed, wherein the regeneration phase after reaching a triggering threshold or after reaching an expected triggering threshold Basis of a model (for example in the case of intact particle filter) carried out for the soot loading. The regeneration phase is only started if there is really a need for it. This can reduce the interruption of the diagnosis to a necessary level become.

Eine weitere Verfahrensvariante sieht dabei vor, dass die Regenerationsphasen nach Abwarten der Sensorfreigabe durchgeführt werden, wobei bei einem Kaltstart oder bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine der Partikelsensor mit einem darin integrierten Heizelement einer Schutzheizung zur Trocknung unterzogen wird. Diese Schutzheizung bewirkt eine Reduzierung der Zeit bis zum Erreichen des Taupunktendes. Diese Verwahrensvariante ist insbesondere für die erste Regeneration im Fahrzyklus von Interesse. Weitere Regenerationen können, müssen aber nicht, folgen.A Another variant of the method provides that the regeneration phases after waiting for the sensor release to be performed, wherein at a cold start or at a warm start of the engine the particle sensor with a heating element integrated therein Protective heating is subjected to drying. This protection heater causes a reduction of the time until the dew point is reached. These Storage option is especially for the first regeneration in the driving cycle of interest. More regenerations may need but not, follow.

Eine weitere bevorzugte Verfahrensvariante sieht vor, dass die Regenerationsphase nach einem Zeitpunkt Motor-Aus durchgeführt wird, was sich insbesondere hinsichtlich einer Dynamiksteigerung der Russpartikelüberwachung bemerkbar macht. Eine Dauer bis zur Erreichung der Freigabe für das Taupunktende (TPE) geht in der aufgeführten Regenerationsstrategie nicht in eine effektive Ansprechzeit für die Diagnose ein, so dass der Partikelsensor insbesondere bei der im Allgemeinen hohen Kaltstartemission zum Messen genutzt werden kann, was nach dem Stand der Technik nicht in diesem Maße möglich ist. Auch hier können im Fahrzyklus nach dieser Motor-Aus-Regeneration weitere Regenerationen folgen, falls der Sensor auslöst oder die Motorsteuerung eine Auslösung erwartet.A Another preferred variant of the method provides that the regeneration phase after a time engine-off is performed, resulting in in particular with regard to increasing the dynamics of soot particle monitoring makes noticeable. A period until the release for the dew point end (TPE) goes into the listed regeneration strategy not in an effective response time for the diagnosis, so that the particle sensor especially at the generally high Cold-start emission can be used for measuring what is the status technology is not possible to that extent. Again, in the drive cycle after this engine-off regeneration further regenerations follow if the sensor triggers or the motor control expects a trip.

Mit den Verfahrensvarianten und der Vorrichtung zur Durchführung der Verfahren können Regenerationsstrategien bereitgestellt werden, mit denen einerseits die Zeit bis zum Messbetrieb des Partikelsensors verkürzt werden kann und andererseits eine zuverlässigere und genauere DPF-Diagnose bereit gestellt werden kann.With the method variants and the device for carrying out The methods can provide regeneration strategies on the one hand, the time until the measuring operation of the particle sensor can be shortened and on the other hand a more reliable and more accurate DPF diagnostics can be provided.

Einerseits kann dabei vorgesehen sein, dass die Regenerationsphase unmittelbar nach dem Zeitpunkt Motor-Aus gestartet wird. Dies bietet den Vorteil, dass der Partikelsensor beim nächsten Motorstart bereits regeneriert ist und sofort mit dem Messen der Partikelbeladung des Abgases begonnen werden kann. Zudem kann der gespeicherte Wärmeeintrag im Abgasstrang der Brennkraftmaschine direkt nach Motor-Aus zur Reduzierung der erforderlichen Heizleistung für die Regeneration des Partikelfilters genutzt werden. Andererseits kann auch vorgesehen sein, dass die Regenerationsphase nach dem Zeitpunkt Motor-Aus nach Ablauf einer bestimmten Motorauszeit gestartet wird.On the one hand, it may be provided that the regeneration phase is started immediately after the engine-off time. This offers the advantage that the particle sensor at the next engine Start is already regenerated and can be started immediately with the measurement of the particulate matter of the exhaust gas. In addition, the stored heat input in the exhaust system of the internal combustion engine can be used directly after engine off to reduce the required heating power for the regeneration of the particulate filter. On the other hand, it can also be provided that the regeneration phase is started after the time engine off after a certain engine off time.

Eine weiterhin bevorzugte Regenerationsstrategie sieht dabei die Durchführung der Regenerationsphase nach Erreichen einer Auslöseschwelle für die Russbeladung vor. Die Regeneration erfolgt dabei nur auf Anforderung einer Prognosefunktion.A Furthermore preferred regeneration strategy sees the implementation the regeneration phase after reaching a triggering threshold for the soot loading. The regeneration takes place only on request of a forecast function.

Dabei kann vorgesehen sein, dass der Start der Regenerationsphase nach Erreichung der Auslöseschwelle oder nach Erreichen einer erwarteten Auslöseschwelle auf Basis eines Modells nur während eines Fahrbetriebs mit einem oder mehreren Warmstarts durchgeführt wird. Dabei kann sichergestellt werden, dass zur Vermeidung einer möglichen Schädigung infolge einer Betauung der Restwärmeeintrag im Abgasstrang genutzt werden kann. Zudem kann der Einfluss von ungenau erfassbaren Kaltstartemissionen verhindert werden.there can be provided that the start of the regeneration phase after Achievement of the triggering threshold or after reaching a expected trigger level based on a model only during driving with one or more warm starts is carried out. It can be ensured that to avoid possible damage as a result used a condensation of residual heat input in the exhaust system can be. In addition, the influence of inaccurately detectable cold-start emissions be prevented.

Bei den zuvor beschriebenen Betriebsstrategien zur Regeneration des Partikelsensors kann vorgesehen sein, dass bei einem Kaltstart oder bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine der Partikelsensor mit einem darin integrierten Heizelement einer Trocknung unterzogen wird. Damit kann erreicht werden, dass Einflüsse von Feuchtigkeit auf den Anlagerungsprozess bzw. auf die Leitfähigkeit der angelagerten Russpartikel minimiert werden können, was sich vorteilhaft bis zum Taupunktende auswirkt.at the operating strategies described above for the regeneration of the Particle sensors can be provided that at a cold start or at a warm start of the engine, the particle sensor with subjected to a built-in heating element of a drying becomes. This can be achieved that influences of moisture on the addition process or on the conductivity of the accumulated soot particles can be minimized, resulting in advantageous until the dew point effect.

Weiterhin kann dabei vorgesehen sein, dass eine zur Partikelmessung erforderliche Spannung UIDE an Elektroden des Partikelsensors direkt nach einem Kaltstart oder nach einem Warmstart der Brennkraftmaschine angelegt wird. Dies hat den Vorteil, dass direkt nach dem Start eine Diagnose der Partikelbeladung erfolgen kann ohne dass das Erreichen des Taupunktendes abgewartet werden muss.Furthermore, it can be provided that a voltage U IDE required for particle measurement is applied to electrodes of the particle sensor directly after a cold start or after a warm start of the internal combustion engine. This has the advantage that a diagnosis of the particle loading can take place directly after the start without having to wait until the dew point end has been reached.

In einer Verfahrensvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Spannung UIDE an den Elektroden des Partikelsensors bei einem Kaltstart oder bei einem Warmstart der Brennkraftmaschine erst nach Abwarten des Taupunktendes angelegt wird. Diese Variante bietet den Vorteil, gegenüber einem Heizleistungsbedarfs des Partikelsensors unabhängig zu sein.In a variant of the method it can also be provided that the voltage U IDE is applied to the electrodes of the particle sensor during a cold start or during a warm start of the internal combustion engine only after waiting for the dew point end. This variant offers the advantage of being independent from a heating power requirement of the particle sensor.

In einer Verfahrensvariante kann auch vorgesehen sein, dass die Regenerationsphase nur auf Anforderung einer Prognosefunktion durchgeführt wird, wobei die Prognosefunktion auf Partikelmessungen über mehrere Fahrzyklen hinweg basiert.In A variant of the method can also be provided that the regeneration phase is performed only at the request of a forecasting function, where the prognosis function on particle measurements over several Driving cycles away.

Eine bevorzugte Anwendung der Verfahrensvarianten, wie sie zuvor beschrieben wurde, sieht die Regeneration des Partikelsensors im Rahmen einer On-Board-Diagnose bei einer Diesel-Brennkraftmaschine vor. In dieser Anwendung kommt es insbesondere auf eine genaue und reproduzierbare Diagnose der Partikelbeladung eines im Abgasstrang der Diesel-Brennkraftmaschine angeordneten Russpartikelfilters (DPF) an.A preferred use of the process variants as described above was, sees the regeneration of the particle sensor in the context of a On-board diagnostics for a diesel internal combustion engine. In this Application is in particular an accurate and reproducible Diagnosis of particle loading in the exhaust system of the diesel internal combustion engine arranged soot particle filter (DPF).

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:The Invention will be described below with reference to one shown in the figures Embodiment explained in more detail. Show it:

1 in einer schematischen Darstellung das technische Umfeld, in der das Verfahren angewendet werden kann, 1 a schematic representation of the technical environment in which the method can be used,

2 schematisch einen Partikelsensor in der Draufsicht, 2 schematically a particle sensor in plan view,

3 in einer schematischen Darstellung einen Partikelsensor in einer Seitenansicht, 3 in a schematic representation of a particle sensor in a side view,

4 schematisch einen zeitlichen Beladungsverlauf des Partikelsensors mit Regenerationsphasen, wie sie gemäß dem Stand der Technik vorgesehen sind, 4 schematically a temporal loading course of the particle sensor with regeneration phases, as provided in the prior art,

5 schematisch den zeitlichen Beladungsverlauf bei Anwendung des erfinderischen Verfahrens, 5 schematically the temporal loading course using the inventive method,

6 schematisch den zeitlichen Beladungsverlauf bei Anwendung einer weiteren Verfahrensvariante, 6 schematically the temporal loading course when using a further variant of the method,

7 schematisch den zeitlichen Beladungsverlauf des Partikelsensors sowie einen zeitlichen Verlauf der Spannung UIDE, 7 schematically the temporal loading curve of the particle sensor and a time course of the voltage U IDE ,

8 schematisch den zeitlichen Beladungsverlauf sowie den zeitlichen Verlauf der Spannung UIDE in einer anderen Verfahrensvariante und 8th schematically the temporal load history and the time course of the voltage U IDE in another variant of the method and

9 schematisch den zeitlichen Beladungsverlauf sowie den zeitlichen Verlauf der Spannung UIDE bei einer bedarfsweisen Regeneration des Partikelsensors. 9 schematically the temporal load history and the time course of the voltage U IDE in a demand regeneration of the particle sensor.

1 zeigt schematisch das technische Umfeld, in dem das erfindungsgemäße Verfahren angewendet werden kann. Eine Brennkraftmaschine 10, die als Dieselmotor ausgeführt sein kann, bekommt Verbrennungsluft über eine Luftzuführung 11 zugeführt. Dabei kann die Luftmenge der Verbrennungsluft mittels eines Luftmassenmessers 12 in der Luftzuführung 11 bestimmt werden. Die Luftmenge kann bei einer Korrektur einer Anlagerungswahrscheinlichkeit von im Abgas der Brennkraftmaschine 10 vorhandenen Partikeln verwendet werden. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Abgasstrang 17 abgeführt, in dem eine Abgasreinigungsanlage 16 angeordnet ist. Diese Abgasreinigungsanlage 16 kann als Diesel-Partikelfilter ausgeführt sein. Weiterhin sind im Abgasstrang 17 eine als Lambdasonde ausgeführte Abgassonde 15 und ein Partikelsensor 20 angeordnet, deren Signale einer Motorsteuerung 14 zugeführt werden. Die Motorsteuerung 14 ist weiterhin mit dem Luftmassenmesser 12 verbunden und bestimmt auf Basis der ihr zugeführten Daten eine Kraftstoffmenge, die über eine Kraftstoff-Dosierung 13 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt werden kann. Der Partikelsensor 20 kann dabei auch in Strömungsrichtung des Abgases hinter der Abgasreinigungsanlage 16 angeordnet sein, was Vorteile hinsichtlich einer Homogenisierung der Abgasströmung an dieser Stelle mit sich bringt. Mit den gezeigten Vorrichtungen ist eine Beobachtung des Partikelausstoßes der Brennkraftmaschine 10 (On-Board-Diagnose) und eine Prognose der Beladung der als Diesel-Partikelfilter (DPF) ausgebildeten Abgasreinigungsanlage 16 möglich. 1 schematically shows the technical environment in which the method according to the invention can be applied. An internal combustion engine 10 , which can be designed as a diesel engine, gets combustion air via an air supply 11 fed. In this case, the amount of air combustion air by means of an air mass meter 12 in the air supply 11 be determined. The amount of air may be at a correction of an accumulation probability of the exhaust gas of the internal combustion engine 10 existing particles are used. The exhaust gas of the internal combustion engine 10 is via an exhaust system 17 discharged, in which an emission control system 16 is arranged. This emission control system 16 can be designed as a diesel particulate filter. Furthermore, in the exhaust system 17 a designed as lambda probe exhaust probe 15 and a particle sensor 20 arranged, whose signals are a motor control 14 be supplied. The engine control 14 is still with the air mass meter 12 Connected and determined based on the data supplied to it, an amount of fuel that a fuel dosage 13 the internal combustion engine 10 can be supplied. The particle sensor 20 can also be in the flow direction of the exhaust gas behind the emission control system 16 be arranged, which brings advantages in terms of homogenization of the exhaust gas flow at this point. With the devices shown is an observation of the particle emissions of the internal combustion engine 10 (On-board diagnostics) and a forecast of the loading of the designed as a diesel particulate filter (DPF) emission control system 16 possible.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Partikelsensor 20 entsprechend dem Stand der Technik in der Draufsicht. 2 shows a schematic representation of a particle sensor 20 according to the prior art in plan view.

Auf einem isolierenden Träger 21, beispielsweise aus Aluminiumoxid, sind eine erste Elektrode 22 und eine zweite Elektrode 23 aufgebracht. Die Elektroden 22, 23 sind in Form zweier interdigitaler, ineinander greifender Kammelektroden ausgeführt. An den stirnseitigen Enden der Elektroden 22, 23 sind ein erster Anschluss 24 und ein zweiter Anschluss 25 vorgesehen, über welche die Elektroden zur Spannungsversorgung und zur Durchführung der Messung mit einer nicht dargestellten Steuereinheit verbunden werden können.On an insulating support 21 For example, of alumina, are a first electrode 22 and a second electrode 23 applied. The electrodes 22 . 23 are designed in the form of two interdigital, interlocking comb electrodes. At the front ends of the electrodes 22 . 23 are a first connection 24 and a second connection 25 provided, via which the electrodes for power supply and for carrying out the measurement can be connected to a control unit, not shown.

In 3 ist in einer schematischen Darstellung ein Ausschnitt des Partikelsensors 20 in einer Seitenansicht gezeigt.In 3 is a schematic representation of a section of the particle sensor 20 shown in a side view.

Zusätzlich zu den bereits in 2 gezeigten Bauelementen ist in der Seitenansicht noch ein Heizelement 26, welches in dem Träger 21 integriert ist, sowie eine optionale Schutzschicht 27 und eine Schicht aus Partikeln 28 dargestellt.In addition to those already in 2 shown components is still a heating element in the side view 26 which is in the carrier 21 integrated, as well as an optional protective layer 27 and a layer of particles 28 shown.

Wird ein solcher Partikelsensor 20 in einem Partikel 28 führenden Gasstrom, beispielsweise in einem Abgaskanal eines Dieselmotors, betrieben, so lagern sich Partikel 28 aus dem Gasstrom an dem Partikelsensor 20 ab. Im Falle des Dieselmotors handelt es sich bei den Partikeln 28 um Rußpartikel mit einer entsprechenden elektrischen Leitfähigkeit. Dabei hängt die Ablagerungsrate der Partikel 28 an den Partikelsensor 20 neben der Partikelkonzentration in dem Abgas unter anderem auch von der Spannung ab, welche an den Elektroden 22, 23 anliegt. Durch die anliegende Spannung wird ein elektrisches Feld erzeugt, welches auf elektrisch geladene Partikel 28 und auf Partikel 28 mit einer Dipol-Ladung eine entsprechende Anziehung ausübt. Durch geeignete Wahl der an den Elektroden 22, 23 anliegenden Spannung kann daher die Ablagerungsrate der Partikel 28 beeinflusst werden.Will such a particle sensor 20 in a particle 28 leading gas flow, for example, in an exhaust passage of a diesel engine operated, so store particles 28 from the gas stream at the particle sensor 20 from. In case of the diesel engine are particles 28 Soot particles with a corresponding electrical conductivity. The deposition rate of the particles depends on this 28 to the particle sensor 20 in addition to the particle concentration in the exhaust, inter alia, from the voltage which, at the electrodes 22 . 23 is applied. The applied voltage generates an electric field which is due to electrically charged particles 28 and on particles 28 exerts a corresponding attraction with a dipole charge. By suitable choice of the electrodes 22 . 23 therefore, the deposition rate of the particles can be applied 28 to be influenced.

In dem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden 22, 23 und der Träger 21 elektrodenseitig mit einer Schutzschicht 27 überzogen. Die optionale Schutzschicht 27 schützt die Elektroden 22, 23 bei den zumeist vorherrschenden hohen Betriebstemperaturen des Partikelsensors 20 vor Korrosion. Sie ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem Material mit einer geringen Leitfähigkeit hergestellt, kann jedoch auch aus einem Isolator gefertigt sein.In the exemplary embodiment, the electrodes are 22 . 23 and the carrier 21 on the electrode side with a protective layer 27 overdrawn. The optional protective layer 27 protects the electrodes 22 . 23 at the mostly prevailing high operating temperatures of the particle sensor 20 before corrosion. It is made in the present embodiment of a material having a low conductivity, but may also be made of an insulator.

Auf der Schutzschicht 27 haben sich Partikel 28 aus dem Gasstrom in Form einer Schicht abgelagert. Durch die gering leitfähige Schutzschicht 27 bilden die Partikel 28 einen leitfähigen Pfad zwischen den Elektroden 22, 23, so dass sich, abhängig von der Menge der abgelagerte Partikel 28, eine Widerstandsänderung zwischen den Elektroden 22, 23 ergibt. Diese kann zum Beispiel gemessen werden, in dem eine konstante Spannung an die Anschlüsse 24, 25 der Elektroden 22, 23 angelegt und die Änderung des Stromes durch die angelagerten Partikel 28 bestimmt wird.On the protective layer 27 have particles 28 deposited from the gas stream in the form of a layer. Due to the low conductive protective layer 27 form the particles 28 a conductive path between the electrodes 22 . 23 , so that depends on the amount of deposited particles 28 , a resistance change between the electrodes 22 . 23 results. This can be measured, for example, in which a constant voltage to the terminals 24 . 25 the electrodes 22 . 23 created and the change of the current through the accumulated particles 28 is determined.

Ist die Schutzschicht 27 isolierend aufgebaut, führen die abgelagerten Partikel 28 zu einer Änderung der Impedanz des Partikelsensors 20, was durch eine entsprechende Messung, bevorzugt mit einer Wechselspannung, ausgewertet werden kann.Is the protective layer 27 built up insulating, lead the deposited particles 28 to a change in the impedance of the particle sensor 20 , which can be evaluated by a corresponding measurement, preferably with an AC voltage.

Ist der Partikelsensor 20 so weit mit einer Schicht aus Partikeln 28 belegt, dass zusätzlich angelagerte Partikel 28 zu keiner zusätzlichen Änderung des Widerstandes beziehungsweise der Impedanz des Partikelsensors 20 führen, so wird der Partikelsensor 20 innerhalb einer Regenerationsphase regeneriert. Dazu wird der Partikelsensor 20 mit Hilfe des Heizelements 26 so weit aufgeheizt, dass die anliegenden Partikel 28 verbrennen. In einer ersten Phase nach der Regeneration, wenn nur wenige Partikel 28 an dem Partikelsensor 20 anliegen, ist keine aussagekräftige Widerstands- oder Impedanzmessung möglich. Erst nach einer ausreichend langen Zeit liegen wieder so viele Partikel 28 an dem Partikelsensor 20 an, dass sich über die Partikel 28 ein geschlossener Strompfad zwischen den Elektroden 22, 23 ausbildet und eine Messung möglich wird. Bekannte Auswerteverfahren bestimmen die Zeit nach einer Regeneration bis zur Erreichung einer vorgegebenen Schwelle des Messsignals, beispielsweise eines vorgegebenen Stromwertes, um eine Aussage über die Partikelkonzentration in dem Gasstrom zu ermitteln. Alternative Verfahren nutzen die Signal-Änderungsgeschwindigkeit nach Erreichen eines Mindestsignals zur Bestimmung der Partikelkonzentration.Is the particle sensor 20 so far with a layer of particles 28 proves that additionally attached particles 28 to no additional change in the resistance or the impedance of the particle sensor 20 lead, then the particle sensor 20 regenerated within a regeneration phase. This is the particle sensor 20 with the help of the heating element 26 heated up so far that the adjacent particles 28 burn. In a first phase after regeneration, if only a few particles 28 at the particle sensor 20 applied, no meaningful resistance or impedance measurement is possible. Only after a sufficiently long time are so many particles left 28 at the particle sensor 20 that's about the particles 28 a closed current path between the electrodes 22 . 23 training and a measurement is possible. Known evaluation methods determine the time a regeneration until reaching a predetermined threshold of the measurement signal, for example, a predetermined current value to determine a statement about the particle concentration in the gas stream. Alternative methods use the signal change rate after reaching a minimum signal to determine the particle concentration.

Die 4, 5 und 6 zeigen schematisch jeweils schematisch ein Fahrprofil 30 (z. B. die Geschwindigkeit) und damit verknüpft eine Beladung des Partikelsensors 20 in Abhängigkeit der Zeit 37. In den Figuren sind jeweils Kaltstarts 31 und auch Warmstarts 36 der Brennkraftmaschine 10 sowie Zeitpunkte für Motor-Aus 34 dargestellt. Weiterhin sind sensorbetriebsrelevante Zeitpunkte, wie z. B. eine Sensorfreigabe 32 bzw. Zeiträume für z. B. Schutzheizen, Regeneration oder ein Beschaltungszustand einer IDE dargestellt.The 4 . 5 and 6 schematically show each schematically a driving profile 30 (eg the speed) and associated therewith a loading of the particle sensor 20 depending on the time 37 , In the figures are each cold starts 31 and also warm starts 36 the internal combustion engine 10 as well as times for engine off 34 shown. Furthermore, sensor operating times, such. B. a sensor release 32 or periods for z. As protection heating, regeneration or a Beschaltungszustand an IDE shown.

In 4 ist eine Regenerationsstrategie für den Partikelsensor 20 dargestellt, wie sie bisher angewendet wurde. Dabei ist vorgesehen, dass nach dem Kaltstart 31 und nach der Sensorfreigabe 32 der Partikelsensor 20 in einer Regenerationsphase 33 regeneriert wird, in dem mittels des integrierten Heizelements 26 die Sensorstruktur von den Partikeln 28 frei gebrannt wird (siehe 3). Erst nach dieser Regenerationsphase 33 startet dann die eigentliche Partikelmessung, indem zwischen den Elektroden 22, 23 eine Spannung UIDE angelegt wird. Diese Betriebsweise wird im gezeigten Beispiel nach jedem Kaltstart 31 von neuem durchgeführt und kann auch bei jedem Warmstart angewendet werden. Dies ist zwar vorteilhaft hinsichtlich einer genauen Partikelfilter-Diagnose und einer Vermeidung einer möglichen Schädigung durch eine Betauung. Allerdings geht hierbei die Zeit bis zum Erreichen des Taupunktendes ein und verlängert damit die effektive Ansprechzeit für eine Diagnose, was sich nachteilig hinsichtlich einer Dynamik des Systems auswirkt.In 4 is a regeneration strategy for the particle sensor 20 represented as it was previously used. It is envisaged that after the cold start 31 and after the sensor release 32 the particle sensor 20 in a regeneration phase 33 is regenerated, in which by means of the integrated heating element 26 the sensor structure of the particles 28 is fired freely (see 3 ), Only after this regeneration phase 33 then starts the actual particle measurement by placing between the electrodes 22 . 23 a voltage U IDE is applied. This mode of operation is in the example shown after each cold start 31 performed again and can also be used at every warm start. Although this is advantageous in terms of accurate particulate filter diagnosis and avoidance of possible damage caused by condensation. However, the time until reaching the dew point end is hereby extended and thus extends the effective response time for a diagnosis, which adversely affects the dynamics of the system.

In 5 ist eine Regenerationsstrategie für den Partikelsensor 20 dargestellt, wie sie gemäß dem erfinderischen Verfahren vorgesehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass nach einem Start der Brennkraftmaschine 10 direkt mit der Messung der Partikelbeladung begonnen wird, indem die Spannung UIDE angelegt wird. Erst nach dem Zeitpunkt Motor-Aus 34 wird dann eine Regeneration des Partikelsensors 20 nachgelagert, so dass der Partikelsensor 20 beim nächsten Motorstart bereits regeneriert ist.In 5 is a regeneration strategy for the particle sensor 20 represented as provided according to the inventive method. It is provided that after a start of the internal combustion engine 10 is started directly with the measurement of the particle loading by the voltage U IDE is applied. Only after the time engine-off 34 then a regeneration of the particle sensor 20 downstream, leaving the particle sensor 20 already regenerated at the next engine start.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Regeneration direkt nach dem Zeitpunkt Motor-Aus 34 oder verzögert nach einer bestimmten Motorauszeit 35 durchgeführt wird, wie dies in 6 bereits schematisch gezeigt ist.It can be provided that the regeneration directly after the time engine-off 34 or delayed after a certain engine off time 35 is performed, as in 6 already shown schematically.

Es sind zudem zwei Varianten der Betriebsweisen „Regeneration bei Motor-Aus” denkbar:

  • – Regeneration vor Motor-Start („Vorlauf”), beispielsweise über eine entsprechende Erkennung der Vorbereitung eines Motorstarts, was beispielsweise durch Auswertung eines Türkontaktes ausgewertet werden kann, und
  • – Regeneration mit Motor-Start bzw. vor der Sensorfreigabe 32.
There are also two variants of the operating modes "regeneration at engine off" conceivable:
  • - Regeneration before engine start ("flow"), for example via a corresponding detection of the preparation of an engine start, which can be evaluated for example by evaluating a door contact, and
  • - Regeneration with engine start or before sensor release 32 ,

Eine weitere, alternative Regenerationsstrategie für den Partikelsensor 20 sieht vor, dass der Partikelsensor 20 erst bei Erreichen einer Auslöseschwelle für eine Partikelbeladung, d. h. auf Anforderung, regeneriert wird. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass alternativ dazu eine Messung der Partikelbeladung nur während Fahrbetriebsphasen mit einem Warmstart 36 durchgeführt werden, wobei die Regeneration bei jedem Kaltstart 31 erfolgt.Another, alternative regeneration strategy for the particle sensor 20 Provides that the particle sensor 20 only when a triggering threshold for a particle loading, ie on request, is regenerated. Furthermore, it can be provided that, alternatively, a measurement of the particle loading only during driving phases with a warm start 36 be performed, with the regeneration at each cold start 31 he follows.

7 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des Fahrprofils 30 des Partikelsensors 20 sowie einen UIDE-Verlauf 38. Im gezeigten Beispiel liegt die zur Partikelmessung erforderliche Spannung UIDE an Elektroden 22, 23 des Partikelsensors 20 direkt nach einem Kaltstart 31 oder nach einem Warmstart 36 der Brennkraftmaschine 10 an und wird beim Zeitpunkt Motor-Aus 34 abgeschaltet. 7 schematically shows the time course of the driving profile 30 of the particle sensor 20 as well as a U IDE run 38 , In the example shown, the voltage U IDE required for particle measurement is applied to electrodes 22 . 23 of the particle sensor 20 directly after a cold start 31 or after a warm start 36 the internal combustion engine 10 on and off at the time engine-off 34 off.

8 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des Fahrprofils 30 des Partikelsensors 20 sowie den UIDE-Verlauf 38. In diesem Beispiel liegt die zur Partikelmessung erforderliche Spannung UIDE an Elektroden 22, 23 des Partikelsensors 20 erst nach der Sensorfreigabe 32, die sich beispielsweise an eine Taupunktfreigabe (TPF) orientiert, an und wird beim Zeitpunkt Motor-Aus 34 abgeschaltet. Sowohl in der in 7 als auch in der in 8 dargestellten Variante ist keine Beheizung des Partikelsensors 20 vorgesehen. 8th schematically shows the time course of the driving profile 30 of the particle sensor 20 as well as the U IDE- run 38 , In this example, the voltage required for particle measurement U IDE is applied to electrodes 22 . 23 of the particle sensor 20 only after the sensor release 32 , which is based for example on a dew point release (TPF), and at the time engine-off 34 off. Both in the in 7 as well as in the 8th illustrated variant is no heating of the particle sensor 20 intended.

9 zeigt schematisch den zeitlichen Verlauf des Fahrprofils 30 des Partikelsensors 20 sowie den UIDE-Verlauf 38, wobei eine Regenerationsphase 33 nur auf Anforderung einer Prognosefunktion erfolgt, die auf Partikelmessungen über mehrere Fahrzyklen basiert. Im gezeigten Beispiel liegt die zur Partikelmessung erforderliche Spannung UIDE an den Elektroden 22, 23 des Partikelsensors 20 erst nach der Sensorfreigabe 32 an und wird beim Zeitpunkt Motor-Aus 34 abgeschaltet. Direkt nach einem Kaltstart 31 oder nach einem Warmstart 36 ist für eine bestimmte Zeit ein Schutzheizen 39 vorgesehen. 9 schematically shows the time course of the driving profile 30 of the particle sensor 20 as well as the U IDE- run 38 , wherein a regeneration phase 33 only on request of a prediction function based on particle measurements over several driving cycles. In the example shown, the voltage U IDE required for the particle measurement is applied to the electrodes 22 . 23 of the particle sensor 20 only after the sensor release 32 on and off at the time engine-off 34 off. Right after a cold start 31 or after a warm start 36 is a protective heating for a certain time 39 intended.

Bei den in 7 bis 9 gezeigten Varianten liegt vorzugsweise während der Regenerationsphase 33 keine Spannung UIDE am Partikelsensor an.At the in 7 to 9 shown variants is preferably during the regeneration phase 33 no voltage U IDE on the particle sensor.

In der folgenden Übersicht sind verschiedene Regenerationsstrategien, wie sie bereits zuvor beschrieben wurden, sowie weitere Varianten zusammengefasst:

  • – A: Motorstart 31, 36 → Sensorfreigabe 32 → Start Regenerationsphase 33 → danach UIDE an → Partikelmessung startet (Stand der Technik)
  • – B1: Motorstart 31, 36 → UIDE an → Partikelmessung startet → nach Motor-Aus 34 Start Regenerationsphase 33
  • – B2: Motorstart 31, 36 → UIDE aus, Schutzheizen → Sensorfreigabe 32 → UIDE an → Partikelmessung startet → nach Motor-Aus 34 Start Regenerationsphase 33
  • – B3: Motorstart 31, 36 → Sensorfreigabe 32 → kurze Regenerationsphase 33 → danach UIDE an → Partikelmessung startet → nach Motor-Aus 34 Start Regenerationsphase 33
  • – B4: Motorstart 31, 36 → UIDE an/Partikelmessung startet + Schutzheizen 39 an bis Sensorfreigabe 32 → nach Motor-Aus 34 Start Regenerationsphase 33
  • – B5: Motorstart 31, 36 → UIDE aus, Trocknungs-Schutzheizen → UIDE an, Feuchte-Schutzheizen/Partikelmessung startet → nach Sensorfreigabe 32 (Taupunktende) Schutzheizen aus → nach Motor-Aus 34 Start Regenerationsphase 33, wobei das Trocknungs-Schutzheizen bei etwa 150°C stattfindet und das Feuchte-Schutzheizen bei zwar geringer Thermophorese, aber bei einer Temperatur stattfindet, bei der Wasser verdampft
  • – C1: Motorstart 31, 36 → UIDE an/Partikelmessung startet bis Motor-Aus 34, Start Regenerationsphase 33 nur auf Anforderung der Prognosefunktion
  • – C2: Motorstart 31, 36 → Schutzheizen 39 an bis Erreichen Sensorfreigabe 32 → UIDE an/Partikelmessung startet bis Motor-Aus 34; Start Regenerationsphase 33 nur auf Anforderung der Prognosefunktion
  • – C3: Motorstart 31, 36 → Schutzheizen 39 an bis Erreichen Sensorfreigabe 32 + UIDE an/Partikelmessung bis Motor-Aus 34; Start Regenerationsphase 33 nur auf Anforderung der Prognosefunktion
  • – D: Motorstart 31, 36 → Erkennung Kaltstart 31 oder Warmstart 36 → falls Kaltstart 31, Schutzheizen 39 an bis Erreichen Sensorfreigabe 32 → Start Regenerationsphase 33 → UIDE an/Partikelmessung bis Motor-Aus 34; falls Warmstart 36, UIDE an/Partikelmessung bis Motor-Aus 34 und Start Regenerationsphase 33 nur auf Anforderung der Prognosefunktion
In the following overview are different regeneration strategies, as they were previously were written and other variants summarized:
  • - A: engine start 31 . 36 → Sensor enable 32 → Start regeneration phase 33 → then U IDE on → particle measurement starts (state of the art)
  • - B1: engine start 31 . 36 → U IDE on → Particle measurement starts → after engine off 34 Start regeneration phase 33
  • - B2: engine start 31 . 36 → U IDE off, protective heating → sensor enable 32 → U IDE on → Particle measurement starts → after engine off 34 Start regeneration phase 33
  • - B3: engine start 31 . 36 → Sensor enable 32 → short regeneration phase 33 → then U IDE on → Particle measurement starts → after engine off 34 Start regeneration phase 33
  • - B4: engine start 31 . 36 → U IDE on / particle measurement starts + protective heating 39 on until sensor release 32 → after engine off 34 Start regeneration phase 33
  • - B5: engine start 31 . 36 → U IDE off, drying protective heating → U IDE on, humidity protection heating / particle measurement starts → after sensor release 32 (Dew point end) Protective heaters off → after engine off 34 Start regeneration phase 33 wherein the drying-protective heating takes place at about 150 ° C and the humidity-protective heating takes place at a low thermophoresis but at a temperature at which water evaporates
  • - C1: engine start 31 . 36 → U IDE on / particle measurement starts until motor off 34 , Start regeneration phase 33 only at the request of the forecasting function
  • - C2: engine start 31 . 36 → protective heating 39 on until reaching sensor release 32 → U IDE on / particle measurement starts until motor off 34 ; Start regeneration phase 33 only at the request of the forecasting function
  • - C3: engine start 31 . 36 → protective heating 39 on until reaching sensor release 32 + U IDE on / particle measurement to engine off 34 ; Start regeneration phase 33 only at the request of the forecasting function
  • - D: engine start 31 . 36 → cold start detection 31 or warm start 36 → if cold start 31 , Protective heating 39 on until reaching sensor release 32 → Start regeneration phase 33 → U IDE on / particle measurement to engine off 34 ; if warm start 36 , U IDE on / particle measurement to engine off 34 and start regeneration phase 33 only at the request of the forecasting function

Die aufgezeigten Regenerationsstrategien sind in vorteilhafter Ausgestaltung als Verfahrensablauf mittels einer Software in der Motorsteuerung 14 hinterlegt und sind Bestandteil der On-Board-Diagnose (OBD) zur Überwachung des Diesel-Partikelfilters (DPF) innerhalb der Abgasreinigungsanlage 16, wie sie vom Gesetzgeber gefordert ist.The indicated regeneration strategies are in an advantageous embodiment as a procedure by means of software in the engine control 14 and are part of the on-board diagnostics (OBD) for monitoring the diesel particulate filter (DPF) within the exhaust gas purification system 16 as required by law.

Mit der vorgestellten Regenerationsstrategie kann einerseits die Ansprechzeit für den Partikelsensor 20 verkürzt werden, was sich vorteilhaft auf eine Dynamiksteigerung der Russpartikelüberwachung auswirken kann, oder die Zuverlässigkeit des Diagnosesystems verbessert werden. Im Hinblick auf zukünftige Start/Stopp-Strategien von Brennkraftmaschinen im Fahrzeugbereich zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und Vermeidung von Schadstoffen im Abgas können die Regenerationsstrategien mit den aufgezeigten Verfahrensvarianten vorteilhaft eingesetzt werden.With the presented regeneration strategy, on the one hand, the response time for the particle sensor 20 be shortened, which can be beneficial to increase the dynamics of soot particle monitoring, or the reliability of the diagnostic system can be improved. With regard to future start / stop strategies of internal combustion engines in the vehicle sector to reduce fuel consumption and avoid pollutants in the exhaust gas, the regeneration strategies can be used advantageously with the shown process variants.

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Claims (12)

Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors (20) zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Partikelsensor (20) in bestimmten zeitlichen Abständen in Regenerationsphasen (33) einer Regeneration unterworfen und dabei eine Russbeladung am Partikelsensor (20) entfernt wird, wobei die Regenerationsphasen (33) nach Abwarten einer Sensorfreigabe (32) durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsphase (33) nach Erreichen einer Auslöseschwelle oder nach Erreichen einer erwarteten Auslöseschwelle auf Basis eines Modells für die Russbeladung durchgeführt wird.Method for operating a particle sensor ( 20 ) for determining a particle content in an exhaust gas stream of an internal combustion engine ( 10 ), the particle sensor ( 20 ) at certain intervals in regeneration phases ( 33 ) subjected to a regeneration while a Rußbeladung the particle sensor ( 20 ), the regeneration phases ( 33 ) after waiting for a sensor release ( 32 ), characterized in that the regeneration phase ( 33 ) after reaching a tripping threshold or after reaching an expected tripping threshold based on a soot loading model. Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors (20) zur Bestimmung eines Partikel gehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Partikelsensor (20) in bestimmten zeitlichen Abständen in Regenerationsphasen (33) einer Regeneration unterworfen und dabei eine Russbeladung am Partikelsensor (20) entfernt wird, wobei die Regenerationsphasen (33) nach Abwarten der Sensorfreigabe (32) durchgeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kaltstart (31) oder bei einem Warmstart (36) der Brennkraftmaschine (10) der Partikelsensor (20) mit einem darin integrierten Heizelement (26) einer Trocknung unterzogen wird.Method for operating a particle sensor ( 20 ) for determining a particle content in an exhaust gas stream of an internal combustion engine ( 10 ), the particle sensor ( 20 ) at certain intervals in regeneration phases ( 33 ) subjected to a regeneration while a Rußbeladung the particle sensor ( 20 ), the regeneration phases ( 33 ) after waiting for the sensor release ( 32 ), characterized in that during a cold start ( 31 ) or during a warm start ( 36 ) of the internal combustion engine ( 10 ) the particle sensor ( 20 ) with a heating element integrated therein ( 26 ) is subjected to drying. Verfahren zum Betrieb eines Partikelsensors (20) zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Partikelsensor (20) in bestimmten zeitlichen Abständen in Regenerationsphasen (33) einer Regeneration unterworfen und dabei eine Russbeladung am Partikelsensor (20) entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsphasen (33) nach einem Zeitpunkt Motor-Aus (34) durchgeführt wird.Method for operating a particle sensor ( 20 ) for determining a particle content in an exhaust gas stream of an internal combustion engine ( 10 ), the particle sensor ( 20 ) at certain intervals in regeneration phases ( 33 ) subjected to a regeneration while a Rußbeladung the particle sensor ( 20 ), characterized in that the regeneration phases ( 33 ) after a time motor-off ( 34 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsphase (33) unmittelbar nach dem Zeitpunkt Motor-Aus (34) oder nach Ablauf einer bestimmten Motorauszeit (35) gestartet wird.Method according to claim 3, characterized in that the regeneration phase ( 33 ) immediately after the engine off time ( 34 ) or after a certain engine stop time has elapsed ( 35 ) is started. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsphase (33) nach Erreichen einer Auslöseschwelle für die Russbeladung durchgeführt wird.Method according to claim 3 or 4, characterized in that the regeneration phase ( 33 ) is performed after reaching a triggering threshold for soot loading. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Start der Regenerationsphase (33) nach Erreichung der Auslöseschwelle oder nach Erreichen einer erwarteten Auslöseschwelle auf Basis eines Modells nur während eines Fahrbetriebs mit einem oder mehreren Warmstarts (36) durchgeführt wird.Method according to claim 1 or 3 to 5, characterized in that the start of the regeneration phase ( 33 ) after reaching the tripping threshold or after reaching an expected tripping threshold based on a model only during one or more warm-start ( 36 ) is carried out. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Kaltstart (31) oder bei einem Warmstart (36) der Brennkraftmaschine (10) der Partikelsensor (20) mit einem darin integrierten Heizelement (26) einer Schutzheizung (39) unterzogen wird.Method according to claim 1 or 3 to 6, characterized in that during a cold start ( 31 ) or during a warm start ( 36 ) of the internal combustion engine ( 10 ) the particle sensor ( 20 ) with a heating element integrated therein ( 26 ) of a protective heating ( 39 ). Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine zur Partikelmessung erforderliche Spannung UIDE an Elektroden (22, 23) des Partikelsensors (20) direkt nach einem Kaltstart (31) oder nach einem Warmstart (36) der Brennkraftmaschine (10) angelegt wird.Method according to claim 1 or 3 to 7, characterized in that a voltage U IDE required for particle measurement is applied to electrodes ( 22 . 23 ) of the particle sensor ( 20 ) directly after a cold start ( 31 ) or after a warm start ( 36 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is created. Verfahren nach Anspruch 1 oder 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung UIDE an Elektroden (22, 23) des Partikelsensors (20) bei einem Kaltstart (31) oder bei einem Warmstart (36) der Brennkraftmaschine (10) nach Abwarten des Taupunktendes angelegt wird.Method according to claim 1 or 3 to 7, characterized in that the voltage U IDE is applied to electrodes ( 22 . 23 ) of the particle sensor ( 20 ) during a cold start ( 31 ) or during a warm start ( 36 ) of the internal combustion engine ( 10 ) is created after waiting for the dew point end. Verfahren nach Anspruch 1 oder 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Regenerationsphase (33) nur auf Anforderung einer Prognosefunktion durchgeführt wird, wobei die Prognosefunktion auf Partikelmessungen über mehrere Fahrzyklen hinweg basiert.Method according to claim 1 or 5 to 9, characterized in that the regeneration phase ( 33 ) is performed only upon request of a prediction function, wherein the prediction function is based on particle measurements over several driving cycles. Anwendung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche im Rahmen einer On-Board-Diagnose bei einer Diesel-Brennkraftmaschine.Application of the method according to one of the preceding Claims in the context of an on-board diagnosis in a diesel internal combustion engine. Vorrichtung zum Betrieb eines Partikelsensors (20) zur Bestimmung eines Partikelgehalts in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Partikelsensor (20) mit einer Motorsteuerung (14) in Verbindung steht, die Motorsteuerung (14) Einrichtungen zur Diagnose der Russbeladung des Partikelsensors (20) aufweist und in bestimmten zeitlichen Abständen von der Motorsteuerung (14) Regenerationsphasen (33) für den Partikelsensor (20) vorgebbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass in der Motorsteuerung (14) ein Beginn der Regenerationsphasen (33) aus Zeitpunkten für Motor-Aus (34) und/oder Warmstarts (36) bestimmbar ist und dafür die Motorsteuerung (14) entsprechende Einrichtungen für eine Detektion derartiger Zeitpunkte aufweist.Device for operating a particle sensor ( 20 ) for determining a particle content in an exhaust gas stream of an internal combustion engine ( 10 ), the particle sensor ( 20 ) with a motor control ( 14 ), the engine control ( 14 ) Means for diagnosing soot loading of the particulate sensor ( 20 ) and at certain time intervals from the engine control ( 14 ) Regeneration phases ( 33 ) for the particle sensor ( 20 ) are predetermined, characterized in that in the engine control ( 14 ) a beginning of the regeneration phases ( 33 ) from times for engine off ( 34 ) and / or warm starts ( 36 ) is determinable and for the engine control ( 14 ) has corresponding means for detecting such times.
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