DE102012221551A1 - Method for operating exhaust system for internal combustion engine, involves operating exhaust system partially in diagnostic mode, in which rich exhaust gas atmosphere is present in area of hydrocarbon sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Abgasanlage für eine Brennkraftmaschine, wobei die Abgasanlage mindestens einen Kohlenwasserstoffsensor aufweist. The invention relates to a method for operating an exhaust system for an internal combustion engine, wherein the exhaust system has at least one hydrocarbon sensor.
Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung zum Betreiben einer derartigen Abgasanlage. The invention further relates to a device for operating such an exhaust system.
Eine kontinuierliche Verschärfung von Gesetzen im Bereich der Diagnose emissionsrelevanter Bauteile von Brennkraftmaschinen erfordert beispielsweise im Rahmen der sogenannten Onboard-Diagnose (OBD) eine Überwachung aller Abgasnachbehandlungskomponenten sowie der eingesetzten Sensorik auf sogenannte OBD-Grenzwerte.A continuous tightening of laws in the field of diagnosis of emission-relevant components of internal combustion engines requires, for example in the context of the so-called on-board diagnosis (OBD) monitoring all exhaust aftertreatment components and the sensors used to so-called OBD limits.
Bei Abgasanlagen, welche einen Kohlenwasserstoffsensor aufweisen, muss die Funktion des Kohlenwasserstoffsensors entsprechend der Gesetzgebung ebenfalls überwacht werden, weil der Sensor eine emissionsrelevante Komponente des Abgassystems darstellt. For exhaust systems that have a hydrocarbon sensor, the function of the hydrocarbon sensor must also be monitored in accordance with the legislation, because the sensor is an emission-relevant component of the exhaust system.
Da nennenswerte Mengen von Kohlenwasserstoffen in einer Abgasanlage üblicherweise nur kurz nach einem Kaltstart einer der Abgasanlage zugeordneten Brennkraftmaschine auftreten, sind die Möglichkeiten zur Diagnose des Kohlenwasserstoffsensors bei herkömmlichen Systemen stark begrenzt. Üblicherweise ist während des genannten Kaltstarts nachteilig jedoch noch keine ordnungsgemäße Funktion des Kohlenwasserstoffsensors gegeben, so dass eine Überprüfung der Funktion des Kohlenwasserstoffsensors während des Kaltstarts nicht möglich ist. Since appreciable amounts of hydrocarbons in an exhaust system usually occur only shortly after a cold start of an internal combustion engine associated with the exhaust system, the possibilities for the diagnosis of the hydrocarbon sensor in conventional systems are severely limited. Usually, however, during the aforementioned cold start, there is still no detrimental function of the hydrocarbon sensor, so that a check of the function of the hydrocarbon sensor during the cold start is not possible.
Darüber hinaus liegen in einer ordnungsgemäß funktionierenden Abgasanlage insbesondere nach einem Kaltstart üblicherweise keine wesentlichen Kohlenwasserstoffkonzentrationen im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors vor.In addition, in a properly functioning exhaust system, in particular after a cold start, there are usually no significant hydrocarbon concentrations in the region of the hydrocarbon sensor.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Demgemäß ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass eine zuverlässige Überprüfung des Kohlenwasserstoffsensors möglich ist.Accordingly, it is an object of the present invention to improve a method and an apparatus of the type mentioned in that a reliable verification of the hydrocarbon sensor is possible.
Diese Aufgabe wird bei dem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Abgasanlage zumindest zeitweise in einer Diagnosebetriebsart betrieben wird, in der im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors eine fette Abgasatmosphäre vorliegt, dass in der Diagnosebetriebsart ein Ausgangssignal des Kohlenwasserstoffsensors erfasst wird, und dass aus dem Ausgangssignal des Kohlenwasserstoffsensors auf einen Betriebszustand des Kohlenwasserstoffsensors geschlossen wird. This object is achieved in the method of the aforementioned type according to the invention that the exhaust system is operated at least temporarily in a diagnostic mode in which there is a rich exhaust gas atmosphere in the region of the hydrocarbon sensor, that in the diagnostic mode, an output of the hydrocarbon sensor is detected, and that from the output of the hydrocarbon sensor is closed to an operating state of the hydrocarbon sensor.
Da während eines Normalbetriebs der Abgasanlage bei ordnungsgemäß funktionierenden Komponenten wie zum Beispiel Katalysatoren insbesondere nach einem Kaltstart beziehungsweise nach dem Abschluss einer Kaltstartphase üblicherweise keine wesentlichen Kohlenwasserstoffkonzentrationen im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors vorliegen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine gesonderte Diagnosebetriebsart vorzusehen, bei der die Abgasanlage so betrieben wird, dass im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors beziehungsweise stromaufwärts hiervon eine fette Abgasatmosphäre vorliegt. Dies bedeutet, dass in der Diagnosebetriebsart reduktionsmittelreiche Bedingungen im Abgas herrschen. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, dass in dieser Diagnosebetriebsart vorteilhaft Kohlenmonoxid (CO) beziehungsweise auch Kohlenwasserstoff in der Abgasanlage entstehen, insbesondere auch bei ordnungsgemäßer Funktion von Katalysatoren der Abgasanlage. Das bedeutet, durch die gezielte Beaufschlagung der Abgasanlage mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen fetten Abgas, also durch die Einleitung einer Fettphase, können vorteilhaft zumindest zeitweise eine Kohlenmonoxidkonzentration beziehungsweise eine Kohlenwasserstoffkonzentration im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors erhöht werden, so dass bei ordnungsgemäßer Funktion des Kohlenwasserstoffsensors ein Ausgangssignal des Kohlenwasserstoffsensors entsprechend ansteigt beziehungsweise eine zeitliche Änderung erfährt. Hierbei wird ausgenutzt, dass Kohlenwasserstoffsensoren eine nichtverschwindende Querempfindlichkeit bezüglich Kohlenmonoxid aufweisen. Durch den gezielten Betrieb mit fetten Abgasen in der Diagnosebetriebsart kann also der Kohlenwasserstoffsensor zu einer Änderung seines Ausgangssignals veranlasst werden, und aus einer ggf. auftretenden Änderung des Ausgangssignals kann auf eine Funktion des Sensors geschlossen werden. Since during normal operation of the exhaust system with properly functioning components such as catalysts, especially after a cold start or after the completion of a cold start phase usually no significant hydrocarbon concentrations in the range of the hydrocarbon sensor, the invention proposes to provide a separate diagnostic mode in which the exhaust system is operated in that a rich exhaust gas atmosphere is present in the region of the hydrocarbon sensor or upstream thereof. This means that prevail in the diagnostic mode reducing agent-rich conditions in the exhaust gas. According to the invention, it has been recognized that in this diagnostic operating mode, carbon monoxide (CO) or hydrocarbon in the exhaust system is advantageously produced, in particular also in the case of proper functioning of catalytic converters of the exhaust system. This means that the targeted application of the exhaust system with the present invention proposed rich exhaust, so by the initiation of a rich phase can advantageously at least temporarily a carbon monoxide or a hydrocarbon concentration in the range of the hydrocarbon sensor can be increased, so that with proper operation of the hydrocarbon sensor, an output of the hydrocarbon sensor increases accordingly or experiences a temporal change. This exploits the fact that hydrocarbon sensors have a non-extinguishing cross sensitivity to carbon monoxide. By targeted operation with rich exhaust gases in the diagnostic mode so the hydrocarbon sensor can be made to change its output signal, and from a possibly occurring change in the output signal can be concluded that a function of the sensor.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird dann auf eine ordnungsgemäße Funktion des Kohlenwasserstoffsensors geschlossen, wenn in der Diagnosebetriebsart das Ausgangssignal des Kohlenwasserstoffsensors und/oder eine zeitliche Änderung des Ausgangssignals des Kohlenwasserstoffsensors einen vorgebbaren Schwellwert überschreitet. Dann wird erfindungsgemäß darauf geschlossen, dass während der Fettphase der Diagnosebetriebsart die für die Fettphase charakteristischen Kohlenmonoxidemissionen beziehungsweise Kohlenwasserstoffe zu der Änderung des Ausgangssignals des Kohlenwasserstoffsensors geführt haben, so dass dessen ordnungsgemäße Funktion durch die Analyse des Ausgangssignals während der Diagnosebetriebsart feststellbar ist. Falls keine signifikante Änderung des Ausgangssignals während der Diagnosebetriebsart festgestellt wird, kann einer Ausführungsform zufolge auf einen Fehler des Kohlenwasserstoffsensors geschlossen werden.In a preferred embodiment, a proper function of the hydrocarbon sensor is then concluded when, in the diagnostic mode, the output signal of the hydrocarbon sensor and / or a temporal change of the output signal of the hydrocarbon sensor exceeds a predefinable threshold value. Then, according to the invention, it is concluded that during the rich phase of the diagnostic mode, the carbon monoxide emissions or hydrocarbons characteristic of the rich phase have led to the change in the output signal of the hydrocarbon sensor, so that its proper function by the analysis of the output signal during the diagnostic mode is detected. If no significant change in the output signal is detected during the diagnostic mode, one embodiment may indicate an error of the hydrocarbon sensor.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Diagnosebetriebsart dann eingenommen wird, wenn eine die Abgasanlage mit Abgas beaufschlagende Brennkraftmaschine mit einem fetten Gemisch betrieben wird. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass eine die Abgasanlage steuernde Vorrichtung, beispielsweise ein Steuergerät, welches gleichzeitig eine der Abgasanlage zugeordnete Brennkraftmaschine steuert, einen zumindest zeitweisen Fettbetrieb anfordert, in dem mehr Kohlenwasserstoff beziehungsweise Kraftstoff in die Brennkraftmaschine eingebracht wird, um eine fette Abgasatmosphäre für die erfindungsgemäße Diagnosebetriebsart in der Abgasanlage herzustellen. In a further advantageous embodiment, it is provided that the diagnostic mode of operation is taken when a combustion engine acting on the exhaust system with exhaust gas is operated with a rich mixture. This can be done, for example, by the fact that a device controlling the exhaust system, for example a control unit which simultaneously controls an internal combustion engine assigned to the exhaust system, requests an at least temporary rich operation in which more hydrocarbon or fuel is introduced into the internal combustion engine to produce a rich exhaust gas atmosphere produce diagnostic mode according to the invention in the exhaust system.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Diagnosebetriebsart dann eingenommen wird, wenn ein Stickoxidspeicherkatalysator der Abgasanlage einen Regenerationsbetrieb einnimmt. In diesem Fall kann vorteilhaft der regelmäßig während des Regenerationsbetriebs auftretende Wechsel von einem Magerbetrieb zu einem Fettbetrieb der Abgasanlage ausgenutzt werden, um die erfindungsgemäße Diagnosebetriebsart auszuführen. Das bedeutet, wenn ein Stickoxidspeicherkatalysator der Abgasanlage regeneriert wird, kommt es zumindest zeitweise zu einer fetten Abgasatmosphäre in der Abgasanlage, und wenn während dieser Zeit die erfindungsgemäße Diagnosebetriebsart ausgeführt und mithin das Ausgangssignal des Kohlenwasserstoffsensors analysiert wird, kann aus der zeitlichen Änderung des Ausgangssignals wiederum auf ein ordnungsgemäßes Funktionieren des Kohlenwasserstoffsensors geschlossen werden. Sofern keine zeitliche Änderung des Ausgangssignals auftritt beziehungsweise diese einen vorgebbaren Schwellwert unterschreitet kann beispielsweise darauf geschlossen werden, dass der Kohlenwasserstoffsensor nicht ordnungsgemäß arbeitet. In a further advantageous embodiment, it is provided that the diagnostic mode is assumed when a nitrogen oxide storage catalytic converter of the exhaust system assumes a regeneration mode. In this case, the change from a lean operation to a rich operation of the exhaust system which regularly occurs during the regeneration operation can advantageously be utilized in order to carry out the diagnostic mode according to the invention. This means that when a nitrogen oxide storage catalytic converter of the exhaust system is regenerated, it comes at least temporarily to a rich exhaust gas atmosphere in the exhaust system, and if during this time the diagnostic mode of the invention executed and thus the output of the hydrocarbon sensor is analyzed, from the temporal change of the output signal can turn on a proper functioning of the hydrocarbon sensor are closed. If no temporal change of the output signal occurs or it falls below a predefinable threshold, for example, it can be concluded that the hydrocarbon sensor is not working properly.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Kohlenwasserstoffsensor als Mischpotentialsensor ausgebildet. Beispielsweise kann der Kohlenwasserstoffsensor nach dem in der
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Kohlenwasserstoffsensor stromabwärts eines Dieseloxidationskatalysators oder stromabwärts eines Dieselpartikelfilters angeordnet. Während des Normalbetriebs der Abgasanlage kann der Kohlenwasserstoffsensor demgemäß vorteilhaft beispielsweise zur Überwachung der Oxidationsfähigkeit dieser Komponenten beziehungsweise entsprechender katalytischer Beschichtungen der Komponenten verwendet werden. Demgegenüber wird während einer Diagnosebetriebsart bewusst eine Fettphase induziert, um eine fette Abgasatmosphäre im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors herzustellen, um dessen Funktion zu überprüfen. Als eine weitere Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist eine Vorrichtung zum Betreiben einer Abgasanlage gemäß Patentanspruch 6 angegeben. In another advantageous embodiment, the hydrocarbon sensor is located downstream of a diesel oxidation catalyst or downstream of a diesel particulate filter. Accordingly, during normal operation of the exhaust system, the hydrocarbon sensor can advantageously be used, for example, for monitoring the oxidizing ability of these components or corresponding catalytic coatings of the components. In contrast, during a diagnostic mode, a rich phase is deliberately induced to establish a rich exhaust atmosphere in the region of the hydrocarbon sensor to verify its function. As a further solution of the object of the present invention, an apparatus for operating an exhaust system according to claim 6 is given.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.Further advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung beziehungsweise Darstellung in der Beschreibung beziehungsweise in der Zeichnung.Other features, applications and advantages of the invention will become apparent from the following description of embodiments of the invention, which are illustrated in the figures of the drawing. All described or illustrated features, alone or in any combination form the subject matter of the invention, regardless of their summary in the claims or their dependency and regardless of their formulation or representation in the description or in the drawing.
In der Zeichnung zeigt:In the drawing shows:
In der Abgasanlage
Stromaufwärts des Diesel-Oxidationskatalysators
Es sei angemerkt, dass die in der Zeichnung der
Im oberen rechten Bereich der Zeichnung von
Im Betrieb der Abgasanlage
Um den Kohlenwasserstoffsensor
In einem ersten Schritt
In dem nachfolgenden Schritt
Beispielsweise kann in einem nachfolgenden Schritt
Sofern in Schritt
Die Fettphase, also die fette Abgasatmosphäre im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors
Bei einer weiteren sehr vorteilhaften Ausführungsform werden aufgrund eines Normalbetriebs der Abgasanlage
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass von dem Steuergerät
Falls beispielsweise im Rahmen der Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch die Diagnosebetriebsart mit einer verhältnismäßig kurzen Fettphase nicht bereits eine signifikante Änderung des Ausgangssignals des Kohlenwasserstoffsensors
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird vorwiegend die Empfindlichkeit des Kohlenwasserstoffsensors bezüglich Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid ausgenutzt. Hierzu ist es ausreichend, wenn für einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum für die Diagnosebetriebsart eine fette Abgasatmosphäre im Bereich des Kohlenwasserstoffsensors
Alternativ oder ergänzend kann eine automatisch auftretende Fettphase während einer Regeneration eines Stickoxidspeicherkatalysators für die Ausführung der erfindungsgemäßen Diagnosebetriebsart ausgenutzt werden. Alternatively or additionally, an automatically occurring rich phase can be utilized during a regeneration of a nitrogen oxide storage catalyst for carrying out the diagnostic mode of the invention.
Zusätzlich oder alternativ können auch verhältnismäßig lange Fettphasen durch das Steuergerät
Die Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Funktionsprüfung eines Kohlenwasserstoffsensors
Das erfindungsgemäße Prinzip ist nicht auf die in
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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