DE102011003588A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters Download PDF

Info

Publication number
DE102011003588A1
DE102011003588A1 DE102011003588A DE102011003588A DE102011003588A1 DE 102011003588 A1 DE102011003588 A1 DE 102011003588A1 DE 102011003588 A DE102011003588 A DE 102011003588A DE 102011003588 A DE102011003588 A DE 102011003588A DE 102011003588 A1 DE102011003588 A1 DE 102011003588A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
particulate filter
exhaust gas
combustion engine
internal combustion
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102011003588A
Other languages
English (en)
Inventor
Klaus Winkler
Thomas Zein
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Priority to DE102011003588A priority Critical patent/DE102011003588A1/de
Publication of DE102011003588A1 publication Critical patent/DE102011003588A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • F01N11/002Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity the diagnostic devices measuring or estimating temperature or pressure in, or downstream of the exhaust apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002Controlling intake air
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/08Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a pressure sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00Input parameters for engine control
    • F02D2200/02Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/08Exhaust gas treatment apparatus parameters
    • F02D2200/0812Particle filter loading
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F02D41/0235Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/027Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus
    • F02D41/029Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine in relation with the state of the exhaust gas treating apparatus to purge or regenerate the exhaust gas treating apparatus the exhaust gas treating apparatus being a particulate filter
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/22Safety or indicating devices for abnormal conditions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters eine Druckdifferenz über den Partikelfilter oder ein Absolutdruck in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter gemessen und bewertet wird und wobei ein der Brennkraftmaschine zugeführter Frischluftstrom durch eine Drosselklappe eingestellt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass während einer Überwachungsphase die Brennkraftmaschine unter Teillast betrieben wird, dass während der Überwachungsphase ein Abgasmassenstrom oder ein Abgasvolumenstrom der Brennkraftmaschine durch zusätzliches Öffnen der Drosselklappe erhöht wird, dass gleichzeitig Maßnahmen zur Verringerung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine vorgenommen werden und dass auf einen defekten Partikelfilter geschlossen wird, wenn die Druckdifferenz über den Partikelfilter oder der Absolutdruck vor dem Partikelfilter während der Überwachungsphase einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen es, bei Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine mit geringem Abgasmassenstrom beziehungsweise Abgasvolumenstrom einen defekten Partikelfilter von einem intakten Partikelfilter an Hand der Druckdifferenz über den Partikelfilter zu unterscheiden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters eine Druckdifferenz über den Partikelfilter oder ein Absolutdruck in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter gemessen und bewertet wird und wobei ein der Brennkraftmaschine zugeführter Frischluftstrom durch eine Drosselklappe eingestellt wird.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters in einem Abgasnachbehandlungssystem einer Brennkraftmaschine, wobei zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters Drucksensoren oder ein Differenzdrucksensor zur Bestimmung einer Druckdifferenz über den Partikelfilter oder eines Absolutdrucks in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter vorgesehen sind, wobei eine Steuereinheit zur Bewertung der Druckdifferenz oder des Absolutdrucks und zur Steuerung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist und wobei in einem Zuluftkanal der Brennkraftmaschine eine Drosselklappe vorgesehen ist.
  • Partikelfilter werden zur Reduzierung der Partikelemission von mit Benzin oder Dieselkraftstoff betriebenen Brennkraftmaschinen eingesetzt. Das Abgas der Brennkraftmaschine wird durch den Partikelfilter geleitet, der die in dem Abgas befindlichen Feststoffpartikel abscheidet und in einem aus einer porösen Keramik hergestellten Filterelement zurückhält. Durch die in dem Filterelement eingelagerten Rußmassen setzt sich der Partikelfilter mit der Zeit zu, was sich in einer Erhöhung des Strömungswiderstands und damit des Abgasgegendrucks bemerkbar macht. Dies wirkt sich negativ auf die Leistung der Brennkraftmaschine und den Kraftstoffverbrauch aus. Aus diesem Grund muss die eingelagerte Rußmasse von Zeit zu Zeit verbrannt werden. Hierzu kann die Abgastemperatur, beispielhaft durch innermotorische Maßnahmen, so weit angehoben werden, dass die Rußpartikel oxidieren. In jedem Fall ist es erforderlich, zu erkennen, inwiefern die Beladung des Partikelfilters so hoch ist, dass eine Reinigung erforderlich ist. Gemäß dem Stand der Technik wird aus dem Differenzdruck der Abgase vor und nach dem Partikelfilter abgeleitet, ob die Beladung so weit fortgeschritten ist, dass eine Reinigung des Partikelfilters notwendig ist.
  • Das zu Grunde liegende Verfahren ist in der noch nicht veröffentlichten Schrift R.303495 der Anmelderin beschrieben. Dann ist ein Verfahren zur Erkennung der Beladung eines Partikelfilters, insbesondere eines Partikelfilters zur Filterung der Abgase einer Brennkraftmaschine, offenbart. Dabei ist es vorgesehen, dass eine den Strömungswiderstand des Partikelfilters charakterisierende Größe, ausgehend von der Temperatur im Partikelfilter und von dem Druck im Partikelfilter, bestimmt wird und aus dem Strömungswiderstand auf die Beladung des Partikelfilters geschlossen wird. Der Strömungswiderstand wird durch eine Erfassung des Druckverlustes über den Partikelfilter und durch eine Bestimmung des Abgasvolumenstroms durch den Filter ermittelt. Vorteilhaft ist, dass mit Hilfe des Strömungswiderstandes der Beladungszustand des Partikelfilters unabhängig von der Last der Brennkraftmaschine bestimmt werden kann.
  • Gesetzliche Vorgaben schreiben die Überwachung der Funktion von Partikelfiltern vor. Auch hierzu ist es bekannt, die Druckdifferenz über den Partikelfilter auszuwerten.
  • Partikelfilter sind beispielsweise mit einem Filterelement aus einem porösen Keramiksubstrat aufgebaut. In dem Keramiksubstrat sind wechselseitig verschlossene Kanäle angeordnet. Das Abgas strömt durch die in Richtung der Brennkraftmaschine offenen Kanäle in das Filterelement ein, durchströmt die aus dem porösen Keramiksubstrat gebildeten Filterwände und gelangt in die zum Auslass der Abgasnachbehandlungsanlage offenen Kanäle. In dem Abgas mitgeführte Partikel werden in dem porösen Keramiksubstrat der Filterwände abgeschieden.
  • Ein möglicher Fehler ist, dass die Kanäle nicht geschlossen sind, beispielsweise durch einen Bruch des Keramiksubstrats oder einen Fehler bei der Herstellung des Filterelements. Das Abgas kann dann ohne Durchgang durch das Keramiksubstrat und entsprechend ungefiltert das Filterelement passieren.
  • Ein solcher defekter Partikelfilter zeigt einen im Vergleich zu einem intakten Partikelfilter niedrigeren Strömungswiderstand und damit bei gleichem Abgasmassenstrom eine niedrigere Druckdifferenz über den Partikelfilter.
  • Um den Abgasgegendruck und damit den negativen Einfluss des Partikelfilters auf die Leistung und den Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine gering zu halten sind Partikelfilter so ausgelegt, dass sie einen geringen Strömungswiderstand aufweisen. Der Unterschied in der gemessenen Druckdifferenz zwischen einem intakten und einem defekten Partikelfilter wird dadurch bei geringen Abgasmassenströmen, wie sie bei einem unter Teillast betriebenen Ottomotor auftreten, so klein, dass er im Rahmen der vorliegenden Toleranzen nicht mehr eindeutig nachzuweisen ist.
  • Zur Überwachung der Beladung eines Partikelfilters ist in der noch nicht veröffentlichten Schrift R.334671 der Anmelderin ein Verfahren zur Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei mittels einer Druckerhöhungseinrichtung in den Abgaskanal vor dem Partikelfilter ein Gasstrom eingebracht werden kann und wobei mit einem ersten Drucksensor vor dem Partikelfilter der Gasdruck bestimmt wird. Dabei ist es vorgesehen, dass zur Bestimmung der Beladung des Partikelfilters mittels der Druckerhöhungseinrichtung ein Gasstrom in den Abgaskanal vor dem Partikelfilter eingebracht wird, dass aus der Differenz der Gasdrucke vor und nach dem Partikelfilter dessen Beladung bestimmt wird und dass als Druckerhöhungseinrichtung eine Sekundärluftpumpe verwendet wird. Zur Durchführung des Verfahrens muss jedoch eine Sekundärluftpumpe vorgesehen sein.
  • In der ebenfalls noch nicht veröffentlichten Schrift R.332945 der Anmelderin ist eine Diagnosemöglichkeit für einen Partikelfilter beschrieben, die eine Erhöhung des Abgasmassenstroms in einem Schubbetrieb durch eine Entdrosselung der Luftzuführung zu der Brennkraftmaschine vorsieht. Nachteilig hierbei ist, dass die Diagnose nur bei einem relativ selten vorliegenden Schubbetrieb der Brennkraftmaschine bei ausreichend hoher Drehzahl durchgeführt werden kann. Dies gilt insbesondere bei dem Einsatz der Brennkraftmaschine in Fahrzeugen mit Automatikgetrieben oder mit Hybrid-Systemen mit entsprechend geringen Schubphasen.
  • In der noch nicht veröffentlichten Schrift R.338848 der Anmelderin ist ein Verfahren beschrieben, bei welchem durch gezieltes Spätziehen des Zündwinkels die NOx-Emission der Brennkraftmaschine in bestimmten Betriebszuständen gesenkt werden kann.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche es ermöglichen, einen defekten Partikelfilter zu erkennen.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass während einer Überwachungsphase die Brennkraftmaschine unter Teillast betrieben wird, dass während der Überwachungsphase ein Abgasmassenstrom oder ein Abgasvolumenstrom der Brennkraftmaschine durch zusätzliches Öffnen der Drosselklappe erhöht wird, dass gleichzeitig Maßnahmen zur Verringerung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine vorgenommen werden und dass auf einen defekten Partikelfilter geschlossen wird, wenn die Druckdifferenz über den Partikelfilter oder der Absolutdruck vor dem Partikelfilter während der Überwachungsphase einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
  • Durch den erhöhten Abgasmassenstrom oder des Abgasvolumenstroms steigt bei gleichem Strömungswiderstand des Partikelfilters die Druckdifferenz über den Partikelfilter. Damit steigt auch der absolute Unterschied zwischen der Druckdifferenz über einen defekten Partikelfilter im Vergleich zu einem intakten Partikelfilter an. Bei erhöhtem Abgasmassenstrom oder Abgasvolumenstrom ist daher ein defekter Partikelfilter eindeutig von einem intakten Partikelfilter zu unterscheiden. Dies gilt insbesondere auch für Partikelfilter mit konstruktionsbedingt niedrigem Strömungswiderstand. Bei solchen Partikelfiltern ist die Druckdifferenz bei für den Teillastbetrieb üblichen Abgasmassenströmen beziehungsweise Abgasvolumenströmen so gering ist, dass der Unterschied zwischen der Druckdifferenz über einen defekten Partikelfilter und über einen intakten Partikelfilter kleiner ist als die Toleranzen, welche sich aus Messfehlern bei der Druckbestimmung und Fertigungstoleranzen des Partikelfilters und dadurch bedingt des Strömungswiderstands von intakten Partikelfiltern ergeben. Bei hohem Abgasmassenstrom beziehungsweise Abgasvolumenstrom steigt der Unterschied zwischen den Druckdifferenzen so weit, dass eine eindeutige Unterscheidung zwischen defekten und intakten Partikelfiltern möglich wird. Dabei zeigt ein defekter Partikelfilter einen niedrigeren Strömungswiderstand und somit eine niedrigere Druckdifferenz, beispielsweise wenn üblicherweise wechselseitig verschlossene Kanäle eines Filterelements des Partikelfilters im Fehlerfall geöffnet sind und das Abgas auf direktem Weg den Partikelfilter ohne den vorgesehenen Weg durch die porösen Filterwände des Filterelements passiert. Ein defekter Partikelfilter liegt demnach vor, wenn die Druckdifferenz den vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
  • Der Abgasdruck nach dem Partikelfilter stellt sich in Abhängigkeit von dem Strömungswiderstand der dem Partikelfilter nachgeordneten Komponenten des Abgasnachbehandlungssystems und dem vorliegenden Abgasmassenstrom beziehungsweise dem vorliegenden Abgasvolumenstrom ein. Ist der Strömungswiderstand der nachgeordneten Komponenten konstant, so ist der Abgasdruck nach dem Partikelfilter in Abhängigkeit von dem Abgasmassenstrom beziehungsweise dem Abgasvolumenstrom bekannt. Ist der Strömungswiderstand der nachgeordneten Komponenten sehr gering, so kann der Abgasdruck nach dem Partikelfilter annähernd auf Umgebungsdruck gesetzt werden. In beiden Fällen kann dann statt der Druckdifferenz über den Partikelfilter auch der Absolutdruck vor dem Partikelfilter zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters verwendet werden.
  • Eine höhere Luftzufuhr, bedingt durch die weiter geöffnete Drosselklappe, bewirkt ohne Gegenmaßnahmen einen Anstieg des Drehmoments der Brennkraftmaschine. Durch die Verringerung des Wirkungsgrades der Brennkraftmaschine wird deren Drehmoment annähernd gleich gehalten. Durch diese Maßnahme wird verhindert, dass die Überwachung der Funktion des Partikelfilters einen merklichen Einfluss auf beispielsweise das Fahrverhalten eines durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs ausübt.
  • Das Verfahren ermöglicht somit die sichere Überwachung der Funktion eines Partikelfilters im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine. Die Überwachung im Teillastbetrieb ist vorteilhaft, da dieser Betriebszustand häufig vorliegt. Es muss nicht, wie in alternativen Verfahren vorgesehen, ein selten auftretender Schubbetrieb bei höheren Geschwindigkeiten vorliegen. Dies ist insbesondere beim Einsatz des Verfahrens an Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen vorteilhaft, welche nur wenige Schubphasen bieten, beispielsweise bei Kraftfahrzeugen mit Automatikgetrieben oder bei Hybrid-Systemen.
  • Der Mindestwert für die Druckdifferenz, unterhalb der ein Partikelfilter als fehlerhaft bewertet wird, kann fest vorgegeben sein. Eine genauere Erkennung eines fehlerhaften Partikelfilters kann dadurch erreicht werden, dass der Mindestwert in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe oder von dem vorliegenden Abgasmassenstrom oder von dem vorliegenden Abgasvolumenstrom oder von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine oder von einer weiteren, die Druckdifferenz über den Partikelfilter beeinflussenden Kenngröße jeweils für sich betrachtet oder in Kombination der Kenngrößen vorgegeben wird.
  • Eine eindeutige Erkennung eines defekten Partikelfilters kann erreicht werden, wenn die Drosselklappe so weit geöffnet wird, dass sich ein vorgegebener Abgasmassenstrom oder ein vorgegebener Abgasvolumenstrom einstellt. Dem vorgegebenen Abgasmassenstrom oder dem vorgegebenen Abgasvolumenstrom kann dann ein Mindestwert für die Druckdifferenz zugeordnet werden, unterhalb dem ein Partikelfilter als defekt erkannt wird.
  • Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die Verringerung des Wirkungsgrades durch eine Veränderung des Zündwinkels hin zu einem späteren Zündzeitpunkt vorgenommen wird. Die Einstellung des Zündwinkels ermöglicht eine einfache und gezielt einstellbare Verringerung des Wirkungsgrades einer beispielsweise als Ottomotor ausgeführten Brennkraftmaschine, so dass das Fahrverhalten eines durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs während der Überwachungsphase nicht merklich beeinflusst wird.
  • Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass in der Steuereinheit eine Programmablauf zur Ansteuerung der Drosselklappe zur Erhöhung eines Abgasmassenstroms oder eines Abgasvolumenstroms der Brennkraftmaschine und zur Spätverschiebung des Zündwinkels während eines Überwachungszyklus zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters vorgesehen ist. Durch die veränderte Position der Drosselklappe steigt zunächst der Massenstrom der der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluft und dadurch der Abgasmassenstrom beziehungsweise der Abgasvolumenstrom. Dadurch steigt die Druckdifferenz über den zu überwachenden Partikelfilter. Eine erhöhte Druckdifferenz ermöglicht die Unterscheidung zwischen einem defekten Partikelfilter mit verringertem Strömungswiderstand gegenüber einem intakten Partikelfilter mit normalem Strömungswiderstand, da damit auch der absolute Unterschied zwischen den gemessenen Druckdifferenzen eines defekten und eines intakten Partikelfilters steigt. Durch den spätverschobenen Zündzeitpunkt wird der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine während der Überwachung des Partikelfilters verringert. Dadurch wird das durch die erhöhte Luftzufuhr vergrößerte Drehmoment der Brennkraftmaschine auf Kosten eines kurzzeitig für die Dauer der Überwachungsphase erhöhten Kraftstoffverbrauchs ausgeglichen. Die Vorrichtung ermöglicht so ohne zusätzliche Komponenten durch eine einfache Softwareerweiterung der Steuereinheit die sichere Überwachung der Funktion von Partikelfiltern in Abgasnachbehandlungssystemen von unter Teillast betriebenen Brennkraftmaschinen, ohne einen merkliche Einfluss auf beispielsweise das Fahrverhalten eines durch die Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs auszuüben.
  • Das Verfahren und die Vorrichtung lassen sich bevorzugt zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters in einem Abgasnachbehandlungssystems eines Ottomotors anwenden. Ottomotoren weisen im Teillastbetrieb geringe Abgasmassenströme beziehungsweise Abgasvolumenströme auf, bei denen die Unterscheidung zwischen intakten und defekten Partikelfiltern an Hand unterschiedlicher Druckdifferenzen über den Partikelfilter nicht möglich ist. Durch das Verfahren und die Vorrichtung wird der Abgasmassenstrom beziehungsweise der Abgasvolumenstrom ohne Einfluss auf das Fahrverhalten von einem durch den Ottomotor angetriebenen Kraftfahrzeugs so weit angehoben, dass die Unterscheidung zwischen defekten und intakten Partikelfiltern an Hand der gemessenen Druckdifferenz über den Partikelfilter möglich wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 einen Ausschnitt aus einem Filterelement eines intakten Partikelfilters,
  • 2 in schematischer Darstellung das technische Umfeld, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann,
  • 3 in einem Diagramm ein Druckdifferenzverlauf über einen intakten Partikelfilter.
  • 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Filterelement 10 eines in 2 gezeigten intakten Partikelfilters 43. Das Filterelement 10 ist aus einem porösen Keramiksubstrat hergestellt, welches die Filterwände 11 von wechselseitig geschlossenen Kanälen 12, 13 bildet. Die Kanäle 12, 13 sind einseitig durch jeweils einen undurchlässigen oder ebenfalls aus dem porösen Keramiksubstrat gebildeten Abschluss 14 verschlossen. Pfeile 15 kennzeichnen den Weg des Abgases durch das Filterelement 10. Dabei durchdringt das Abgas auf seinem Weg von Kanälen 12, welche zu einem Einlass des Partikelfilters 43 geöffnet sind, zu Kanälen 13, welche zu einem Auslass geöffneten sind, die porösen Filterwände 11. In dem Abgas mitgeführte Partikel 16 werden in den Poren der Filterwände 11 ausgefiltert.
  • Dass Filterelement 10 ist durch geeignete Wahl des porösen Keramiksubstrats so ausgelegt, dass die Filterwände 11 dem Abgasstrom einen möglichst geringen Strömungswiderstand entgegenstellen und gleichzeitig eine hohe Filterwirkung für im Abgas mitgeführte Partikel 16 aufweisen.
  • Ein Defekt des Partikelfilters 43 kann dadurch auftreten, dass zumindest ein Teil der Abschlüsse 14 nicht vorhanden ist und die betroffenen Kanäle 12, 13 beidseitig geöffnet sind. Der Defekt kann beispielsweise in Materialfehlern oder Manipulation begründet sein. Das Abgas kann dann ungefiltert das Filterelement 10 durchströmen, ohne die Filterwände 11 zu passieren. Dies zeigt sich in einem verringerten Strömungswiderstand des Partikelfilters 43.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung das technische Umfeld, in dem die Erfindung eingesetzt werden kann. Dabei bezieht sich die Darstellung auf eine mögliche Ausführungsvariante und ist auf die für die Erklärung der Erfindung notwendigen Komponenten beschränkt.
  • Einer als Ottomotor ausgeführten Brennkraftmaschine 20 wird über ein Zuluftsystem 30 Frischluft zugeführt. Das während der Verbrennung entstehende Abgas wird in einem Abgasnachbehandlungssystem 40 aufbereitet und an die Umwelt abgegeben.
  • In dem Zuluftsystem 30 sind entlang eines Zuluftkanals 31 in Strömungsrichtung der Frischluft ein Heißfilmluftmassensensor 32 und eine Drosselklappe 33 angeordnet. Entlang eines Abgaskanals 41 des Abgasnachbehandlungssystems 40 sind ein Dreiwege-Katalysator 42 und ein Partikelfilter 43 vorgesehen. Parallel zu dem Partikelfilter 43 ist ein Differenzdrucksensor 44 angeordnet. Der Abgaskanal 41 und der Zuluftkanal 31 sind mit einer Abgasrückführung 21 verbunden.
  • Im Betrieb wird der der Brennkraftmaschine 20 zugeführte Frischluftmassenstrom mit Hilfe des Heißfilmluftmassensensors 32 bestimmt und mit Hilfe der Drosselklappe 33 eingestellt. Über die Abgasrückführung 21 wird der Frischluft Abgas beigemischt. Die Rückführung von Abgas dient der Verringerung der Emissionen der Brennkraftmaschine 20.
  • In dem Dreiwege-Katalysator 42 werden Kohlenmonoxid und nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe oxidiert und Stickstoffmonoxid reduziert. In dem Partikelfilter 43 werden in dem Abgas mitgeführte Partikel 16 ausgefiltert. Mit Hilfe des Differenzdrucksensors 44 kann die Druckdifferenz über den Partikelfilter 43 gemessen werden.
  • In 3 ist in einem Diagramm ein Druckdifferenzverlauf 50 über einen intakten Partikelfilter 43 in Abhängigkeit von einem durch den Partikelfilter 43 fließenden Abgasmassenstrom gegenüber einer Druckdifferenzachse 51 und gegenüber einer Abgasmassenstromachse 52 dargestellt. Dabei ist die Druckdifferenzachse 51 in mbar und die Abgasmassenstromachse 52 in kg/h angegeben.
  • Wie der Druckdifferenzverlauf 50 zeigt stellt sich bei niedrigen Abgasmassenströmen, wie sie bei Ottomotoren im Teillastbetrieb üblich sind, eine niedrige Druckdifferenz ein. Dabei kann die mit dem Differenzdrucksensor 44 gemessene Druckdifferenz auf Grund von Messfehlern und auf Grund von Fertigungsschwankungen in der Produktion des Partikelfilters 43 mit damit verbundenen variierenden Strömungswiderständen des Partikelfilters 43 stark streuen.
  • Bei einem defekten Partikelfilter 43, wie er zu 1 beschrieben ist, ist der Strömungswiderstand niedriger als bei einem intakten Partikelfilter 43. Der Druckdifferenzverlauf 50 verschiebt sich dann zu niedrigeren Druckdifferenzen. Bei niedrigen Abgasmassenströmen ist der absolute Unterschied zwischen der Druckdifferenz über einen intakten Partikelfilter 43 und der Druckdifferenz über einen defekten Partikelfilter 43 jedoch zu gering, um bei den beschriebenen Toleranzen sicher unterschieden werden zu können.
  • Entsprechend der Erfindung wird daher während einer Überwachungsphase, während der die Brennkraftmaschine 20 unter Teillast betrieben wird, die Drosselklappe 33 so weit geöffnet, dass sich ein signifikanter Abgasmassenstrom einstellt, der eine aussagekräftige Druckdifferenz über den Partikelfilter 43 erzeugt. Auf Basis dieser Druckdifferenz kann eine Überwachung, ob das Abgas den Partikelfilter 43 über den vorgesehenen Weg durch die Filterwände 11 passiert, getroffen werden, da bei höheren Abgasmassenströmen der absolute Unterschied zwischen der Druckdifferenz über einen intakten Partikelfilter 43 und der Druckdifferenz über einen defekten Partikelfilter 43 ausreichend groß ist.
  • Durch die weiter geöffnete Drosselklappe 33 wird der Brennkraftmaschine 20 eine höhere Luftmasse zur Verfügung gestellt, was zunächst ein höheres Drehmoment bewirkt. Um dem entgegenzuwirken wird gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe 33 der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 20 verschlechtert, indem zum Beispiel der Zündwinkel nach spät gezogen wird. Die Überwachung erfolgt dann weitestgehend drehmomentneutral, so dass bei einem mit der Brennkraftmaschine 20 angetriebenen Kraftfahrzeug keine merkbare Beeinträchtigung des Fahrverhaltes durch die Überwachungsphase erfolgt. Durch den verringerten Wirkungsgrad steigt während der Überwachungsphase der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 20 an. Dies hat wegen der kurzen Dauer der Überwachungsphase jedoch keinen wesentlichen Einfluss auf den Gesamtkraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine 20.
  • Das beschriebene Verfahren ist sowohl für die Überwachung der Funktion von separat aufgebauten Partikelfiltern 43 wie auch für die Überwachung der Funktion von kombinierten Systemen aus einem Dreiwege-Katalysator 42 und einem Partikelfilter 43 anwendbar. Als kombiniertes System kann dabei ein beschichteter Partikelfilter 43 vorliegen, der die Eigenschaften eines Dreiwege-Katalysators 42 mit denen eines Partikelfilters 43 in einem Bauteil kombiniert.

Claims (6)

  1. Verfahren zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters (43) in einem Abgasnachbehandlungssystem (40) einer Brennkraftmaschine (20), wobei zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters (43) eine Druckdifferenz über den Partikelfilter (43) oder ein Absolutdruck in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter (43) gemessen und bewertet wird und wobei ein der Brennkraftmaschine (20) zugeführter Frischluftstrom durch eine Drosselklappe (33) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Überwachungsphase die Brennkraftmaschine (20) unter Teillast betrieben wird, dass während der Überwachungsphase ein Abgasmassenstrom oder ein Abgasvolumenstrom der Brennkraftmaschine (20) durch zusätzliches Öffnen der Drosselklappe (33) erhöht wird, dass gleichzeitig Maßnahmen zur Verringerung des Wirkungsgrads der Brennkraftmaschine (20) vorgenommen werden und dass auf einen defekten Partikelfilter (43) geschlossen wird, wenn die Druckdifferenz über den Partikelfilter (43) oder der Absolutdruck vor dem Partikelfilter (43) während der Überwachungsphase einen jeweils vorgegebenen Mindestwert unterschreitet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Mindestwert in Abhängigkeit von der Stellung der Drosselklappe (33) oder von dem vorliegenden Abgasmassenstrom oder von dem vorliegenden Abgasvolumenstrom oder von dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine (20) jeweils für sich betrachtet oder in Kombination der Kenngrößen vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselklappe (33) so weit geöffnet wird, dass sich ein vorgegebener Abgasmassenstrom oder ein vorgegebener Abgasvolumenstrom einstellt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verringerung des Wirkungsgrades durch eine Veränderung des Zündwinkels hin zu einem späteren Zündzeitpunkt vorgenommen wird.
  5. Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters (43) in einem Abgasnachbehandlungssystem (40) einer Brennkraftmaschine (20), wobei zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters (43) Drucksensoren oder ein Differenzdrucksensor (44) zur Bestimmung einer Druckdifferenz über den Partikelfilter (43) oder eines Absolutdrucks in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Partikelfilter (43) vorgesehen sind, wobei eine Steuereinheit zur Bewertung der Druckdifferenz oder des Absolutdrucks und zur Steuerung der Brennkraftmaschine (20) vorgesehen ist und wobei in einem Zuluftkanal (31) der Brennkraftmaschine (20) eine Drosselklappe (33) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit eine Programmablauf zur Ansteuerung der Drosselklappe (33) zur Erhöhung eines Abgasmassenstroms oder eines Abgasvolumenstroms der Brennkraftmaschine (20) und zur Spätverschiebung des Zündwinkels während eines Überwachungszyklus zur Überwachung der Funktion des Partikelfilters (43) vorgesehen ist.
  6. Anwendung des Verfahrens und der Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters (43) in einem Abgasnachbehandlungssystems (40) eines Ottomotors.
DE102011003588A 2011-02-03 2011-02-03 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters Withdrawn DE102011003588A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011003588A DE102011003588A1 (de) 2011-02-03 2011-02-03 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011003588A DE102011003588A1 (de) 2011-02-03 2011-02-03 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102011003588A1 true DE102011003588A1 (de) 2012-08-09

Family

ID=46546808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102011003588A Withdrawn DE102011003588A1 (de) 2011-02-03 2011-02-03 Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102011003588A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218900A1 (de) 2013-09-20 2015-03-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters
DE102017208635A1 (de) 2017-05-22 2018-11-22 Audi Ag Abgassteuerung für ein Hybridfahrzeug mit Partikelfilter

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013218900A1 (de) 2013-09-20 2015-03-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters
DE102017208635A1 (de) 2017-05-22 2018-11-22 Audi Ag Abgassteuerung für ein Hybridfahrzeug mit Partikelfilter
DE102017208635B4 (de) 2017-05-22 2020-01-23 Audi Ag Abgassteuerung für ein Hybridfahrzeug mit Partikelfilter

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010031073B4 (de) Ansprecherfassungsvorrichtung eines Sensors zur Ermittlung der Abgaskomponentenkonzentration
DE102007029872B4 (de) Abgasreinigungsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor sowie Abgasreinigungsverfahren dafür
EP1337745B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur steuerung eines abgasnachbehandlungssystems
DE102014209840A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters
DE102007062794B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Detektion einer Undichtigkeit in einem Abgasabschnitt eines Verbrennungsmotors
DE102005001119A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE102016222117B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen der Funktionstüchtigkeit einer Kurbelgehäuse-Entlüftungsvorrichtung einer Brennkraftmaschine
DE102007034709A1 (de) Abgasreinigungsvorrichtung
DE102011086118B4 (de) Verfahren und System für einen Abgaspartikelfilter
DE102008000691A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines Zuluftsystems einer Brennkraftmaschine
DE102014209794A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Ausbaus einer Komponente einer Abgasreinigungsanlage
DE102008041612B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer Dosiereinrichtung
DE102011003748A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Differenzdrucksensors
EP1849970B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Überwachung der Funktionsfähigkeit eines Partikelfilters
WO2019120904A1 (de) Verfahren und vorrichtung zum bestimmen des verschmutzungsgrades eines luftfilters einer verbrennungskraftmaschine
DE102007026945B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Überprüfen eines Abgasrückführsystems und Computerprogramm zur Durchführung des Verfahrens
EP1609970B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE102009058698A1 (de) Ermittlung der Effizienz eines Partikelfilters durch Messung des Druckabfalles an einem zusätzlichen Partikelfilter
DE102010025662B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE112017003110B4 (de) Diagnoseverfahren für eine Einrichtung zur Abgasreinigung mit Filterfunktion
DE102011003588A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung der Funktion eines Partikelfilters
DE102013218900A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters
EP1364111B2 (de) Verfahren zur on-board ermittlung einer temperaturgrösse
DE19813321B4 (de) Regenerierbares Filtermaterial enthaltende Adsorptionsfiltereinrichtung für die Be- und Entlüftung eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges
DE112016001605T5 (de) Abgasreinigungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee