DE102014110944A1 - Diagnose eines Washcoats eines Partikelfilters auf Grundlage einer exothermen Substrattemperatur - Google Patents

Abstract

Ein Abgasbehandlungssystem zur Behandlung von Abgas weist einen Partikelfilter, einen zweiten Temperatursensor und ein Steuermodul auf. Der Partikelfilter weist ein PF-Substrat auf, das derart konfiguriert ist, Partikelstoff, der in dem Abgas enthalten ist, abzufangen. Der zweite Temperatursensor ist derart konfiguriert, ein Auslasstemperatursignal auszugeben, das eine Auslasstemperatur an dem Auslass des Partikelfilters angibt. Das Steuermodul steht in elektrischer Kommunikation mit dem zweiten Temperatursensor, um das Auslasstemperatursignal zu empfangen. Das Steuermodul ermittelt eine maximale Substrattemperatur des PF-Substrats auf Grundlage der Auslasstemperatur. Das Steuermodul ist ferner derart konfiguriert, um auf Grundlage der maximalen Substrattemperatur zu ermitteln, ob der Partikelfilter einen aktiven, daran angeordneten Washcoat aufweist.

Description

• GEBIET DER ERFINDUNG
• Die vorliegende Erfindung betrifft Behandlungssysteme und insbesondere ein Detektieren der Anwesenheit eines aktiven Washcoats auf einem Partikelfilter.
• HINTERGRUND
• Motoren stoßen Abgas aus, das Kohlenmonoxid (CO), Kohlenwasserstoffe (KW) und Stickoxide (NO_x) enthält. Ein Abgasbehandlungssystem verringert die Niveaus von CO, KW und NO_x im Abgas. Das Abgasbehandlungssystem kann einen Oxidationskatalysator (OC) (beispielsweise einen Diesel-OC), einen Partikelfilter (PF) (beispielsweise einen Diesel-PF) und ein System für selektive katalytische Reduktion (SCR) aufweisen. Der OC oxidiert CO und KW, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden. Der PF enthält einen PF Substrat, das Partikelstoff aus dem Abgas einfängt. Das SCR-System weist typischerweise eine SCR-Vorrichtung auf, die NO_x reduziert.
• Katalysatorwashcoats sind herkömmlich mit SCR-Vorrichtungen verwendet worden. Der Washcoat steht in chemischer Wechselwirkung mit dem Ammoniak (NH3), das in das Abgas eingeführt wird, und reduziert das Niveau von NOx. Vor kurzem sind katalysierte Washcoats auch auf das PF Substrat, das in dem PF enthalten ist, aufgebracht worden.
• ZUSAMMENFASSUNG
• Bei einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung weist ein Abgasbehandlungssystem zur Behandlung von Abgas einen Partikelfilter, einen zweiten Temperatursensor und ein Steuermodul auf. Der Partikelfilter weist ein PF Substrat auf, das derart konfiguriert ist, Partikelstoffe, die in dem Abgas enthalten sind, abzufangen. Der zweite Temperatursensor ist derart konfiguriert, ein Auslasstemperatursignal auszugeben, das eine Auslasstemperatur an dem Auslass des Partikelfilters angibt. Das Steuermodul ist elektrisch mit dem zweiten Temperatursensor verbunden, um das Auslasstemperatursignal zu empfangen. Das Steuermodul ermittelt eine maximale Substrattemperatur des PF-Substrats auf der Basis der Auslasstemperatur. Das Steuermodul ist ferner derart konfiguriert, um auf der Grundlage der maximalen Substrattemperatur zu ermitteln, ob der Partikelfilter einen darauf ausgebildeten Washcoat aufweist.
• Bei einer anderen beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist ein Hardware-Steuermodul derart konfiguriert, um einen Washcoat auf einem PF-Substrat eines Partikelfilters zu detektieren. Das Steuermodul weist ein Substrattemperaturmodul und ein Washcoat-Detektionsmodul auf. Das Substrattemperaturmodul ist derart konfiguriert, um eine maximale Substrattemperatur des PF-Substrats zu ermitteln. Das Washcoat-Detektionsmodul ist derart konfiguriert, um den Washcoat auf Grundlage eines Vergleichs zwischen einer maximalen Substrattemperatur und einem Temperaturschwellenwert zu detektieren.
• Bei einer noch anderen beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung umfasst ein Verfahren zum Detektieren eines Washcoats auf einem PF-Substrat eines Partikelfilters, dass eine Auslasstemperatur an einem Auslass des Partikelfilters gemessen wird und eine maximale Substrattemperatur des PF-Substrats auf der Basis der Auslasstemperatur ermittelt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass auf der Grundlage der maximalen Substrattemperatur ermittelt wird, ob der Partikelfilter einen darauf ausgebildeten Washcoat aufweist.
• Die obigen Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen werden leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen offensichtlich.
• KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Andere Merkmale und Einzelheiten werden nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen deutlich, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug auf die Zeichnungen nimmt, in welchen:
• 1 ein schematisches Diagramm eines Abgasbehandlungssystems, das ein Steuermodul aufweist, das derart konfiguriert ist, einen katalysierten Partikelfilter zu detektieren, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist;
• 2 ein Blockdiagramm eines Steuermoduls, das derart konfiguriert ist, einen katalysierten Partikelfilter zu detektieren, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist; und
• 3 ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Detektieren eines Washcoats auf einem PF-Substrat eines Partikelfilters zeigt, gemäß einer beispielhaften Ausführungsform ist.
• BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, ihre Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken. Es sei zu verstehen, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
• Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist ein Partikelfilter (PF), beispielsweise ein Diesel-PF (DPF), in einem Fahrzeug-Abgasbehandlungssystem enthalten, um die Menge an Partikelstoff, die von dem Fahrzeug freigesetzt wird, zu reduzieren. Genauer gesagt wird Abgas, das in den PF eintritt, durch poröse, nebeneinander verlaufende Wände eines PF-Substrats des PF getrieben. Das PF-Substrat fängt Kohlenstoff und anderen Partikelstoff aus dem Abgas ab. Dementsprechend wird das Abgas gefiltert, bevor es aus dem Fahrzeugauspuffrohr ausgestoßen wird.
• Zur Verbesserung der Leistung des PF kann ein katalytisches Material (nachfolgend als PF-Washcoat bezeichnet) auf das PF-Substrat des PF aufgebracht werden. Der PF-Washcoat fördert die Oxidation von Ruß und Partikelstoff, die in dem PF-Substrat abgefangen sind, unter gewählten Bedingungen, was die exothermen Reaktionen, die an dem PF-Substrat auftreten, fördert. Dementsprechend gibt ein PF-Substrat, das einen PF-Washcoat (nachfolgend als ein katalysierter PF bezeichnet) aufweist, erhöhte Temperaturen im Vergleich zu einem PF-Substrat ab, das den PF-Washcoat (nachstehend als nicht katalysierter PF bezeichnet) ausschließt. Daher kann die Anwesenheit eines PF-Washcoats auf einem PF-Substrat auf Grundlage einer Differenz zwischen der Temperatur an dem Einlass des PF und der maximalen Temperatur des PF-Substrats während der Oxidation des Rußes/Partikelstoffs, die in dem PF Substrat abgefangen sind, werden.
• Unter Bezugnahme nun auf 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform auf ein Abgasbehandlungssystem 10 zur Reduzierung von Abgasbestandteilen eines Verbrennungsmotors (IC-Motor, kurz von engl. ”internal combustion engine”) 12 gerichtet. Das hier beschriebene Abgasbehandlungssystem 10 kann in verschiedenen Motorsystemen implementiert sein. Derartige Motorsysteme können beispielsweise umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Dieselmotorsysteme, Benzinmotorsysteme mit Direkteinspritzung sowie Motorsysteme mit homogener Kompressionszündung.
• Das Abgasbehandlungssystem 10 weist im Allgemeinen eine oder mehrere Abgasleitungen 14 und eine oder mehrere Abgasbehandlungsvorrichtungen auf. Die Abgasbehandlungsvorrichtungen weisen, sind aber nicht darauf beschränkt auf, eine Oxidationskatalysatorvorrichtung (”OC”) 18 und eine Vorrichtung 20 für selektive katalytische Reduktion (”SCR”) und einen Partikelfilter (”PF”) 22 auf. Bei mindestens einer beispielhaften Ausführungsform der Offenbarung ist der PF 22 ein Dieselpartikelfilter. Wie angemerkt sei, kann das Abgasbehandlungssystem 10 der vorliegenden Offenbarung verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren der in 1 gezeigten Abgasbehandlungsvorrichtungen und/oder andere Abgasbehandlungsvorrichtungen (nicht gezeigt) aufweisen und ist nicht auf das vorliegende Beispiel beschränkt.
• In 1 transportiert die Abgasleitung 14, die mehrere Segmente umfassen kann, Abgas 16 von dem Motor 12 an die verschiedenen Abgasbehandlungsvorrichtungen 18, 20, 22 des Abgasbehandlungssystems 10. Wie angemerkt sei, kann der OC 18 aus verschiedenen Durchström-Oxidationskatalysatorvorrichtungen, die in der Technik bekannt sind, bestehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann der OC 18 ein Durchström-OC-Substrat 24 aus Metall- oder Keramik-Monolith aufweisen, das in eine aufschäumende Matte oder einen anderen geeigneten Träger gewickelt ist, der sich bei Erwärmung ausdehnt, wobei das Substrat gesichert und isoliert wird. Das OC-Substrat 24 kann in eine Schale oder einen Kanister aus rostfreiem Stahl mit einem Einlass und einem Auslass in Fluidkommunikation mit der Abgasleitung 14 gepackt sein. Das OC-Substrat 24 kann eine daran angeordnete Oxidationskatalysatorverbindung aufweisen. Die Oxidationskatalysatorverbindung kann als ein Washcoat aufgetragen werden und kann Platingruppenmetalle enthalten, wie Platin (Pt), Palladium (Pd), Rhodium (Rh) oder andere geeignete oxidierende Katalysatoren oder eine Kombination daraus. Der OC 18 ist bei der Behandlung nicht verbrannter gasförmiger und nicht flüchtiger KW und CO verwendbar, die oxidiert werden, um Kohlendioxid und Wasser zu bilden.
• Die SCR-Vorrichtung 20 kann stromabwärts des OC 18 angeordnet sein und ist derart konfiguriert, um NOx-Bestandteile in dem Abgas 16 zu reduzieren. Wie angemerkt sei, kann die SCR-Vorrichtung 20 aus verschiedenen Materialien, die in der Technik bekannt sind, bestehen. Bei verschiedenen Ausführungsformen kann die SCR-Vorrichtung 20 beispielsweise unter Verwendung eines SCR-Substrats 26 aus Wandströmungs- oder Durchströmmonolith aufgebaut sein, wie beispielsweise gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Bei verschiedenen Ausführungsformen weist die SCR-Vorrichtung 20 eine SCR-Katalysator-Zusammensetzung (beispielsweise einen SCR-Washcoat) auf, der auf das Substrat 26 aufgebracht ist. Die SCR-Vorrichtung 20 kann ein Reduktionsmittel, wie Ammoniak (NH₃), verwenden, um das NO_x zu reduzieren. Genauer kann die Katalysatorzusammensetzung der SCR-Vorrichtung 20 einen Zeolith sowie eine oder mehrere Basismetallkomponenten enthalten, wie Eisen (Fe), Kobalt (Co), Kupfer (Cu) oder Vanadium, welche effizient dazu dienen können, NO_x-Bestandteile in dem Abgas 20 in der Anwesenheit von NH₃ umzuwandeln. Das von der SCR-Vorrichtung 20 verwendete Reduktionsmittel kann in Form eines Gases, einer Flüssigkeit oder einer wässrigen Harnstofflösung vorliegen und kann mit Luft vermischt sein, um die Dispersion eines eingespritzten Sprühnebels, der durch ein Reduktionsmittelzufuhrsystem erzeugt wird, zu unterstützen, wie nachfolgend detaillierter beschrieben ist.
• Der PF 22 kann stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 20 angeordnet sein und filtert das Abgas 16 von Kohlenstoff und anderem Partikelstoff (z. B. Ruß). Der PF 22 weist einen Einlass und einen Auslass in Fluidverbindung mit der Abgasleitung 14 auf, um das Abgas 16 hindurch zu befördern. Gemäß zumindest einer Ausführungsform kann der PF 22 unter Verwendung eines keramischen Abgas-PF-Substrats 28 aus Wandströmungsmonolith aufgebaut sein, das in ein aufschäumendes oder nicht aufschäumendes Material (nicht gezeigt) gewickelt ist, das sich ausdehnen kann, wenn es erhitzt wird, um das PF-Substrat 28 zu sichern und zu isolieren, das in einer starren, hitzebeständigen Schale oder einem starren, hitzebeständigen Behälter verpackt ist. Es sei angemerkt, dass das PF-Substrat 28 aus keramischem Wandströmungsmonolith lediglich beispielhafter Natur ist und dass der PF 22 andere Filtervorrichtungen aufweisen kann, wie gewickelte oder gepackte Faserfilter, offenzellige Schäume, gesinterte Metallfasern, etc. Das Abgasbehandlungssystem 10 kann einen Regenerationsprozess ausführen, der den PF 22 dadurch regeneriert, dass der Partikelstoff, der in dem PF Substrat 28 abgefangen ist, verbrennt, wie es dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist.
• Zur Verbesserung der Leistung des PF 22 kann ein katalytisches Material (nachfolgend als PF-Washcoat bezeichnet) auf das PF-Substrat 28 aufgebracht werden. Der PF-Washcoat unterstützt eine Oxidation von Kohlenwasserstoffen, Kohlenmonoxid (CO), Ruß und Partikelstoff, die in dem PF-Substrat 28 abgefangen sind, unter ausgewählten Bedingungen, was exotherme Reaktionen, die an dem PF-Substrat 28 auftreten, verbessert. Dementsprechend gibt ein katalysierter PF 22 im Vergleich zu einem nicht katalysierten PF 22 erhöhte Temperaturen ab.
• Das Abgasbehandlungssystem 10 kann ferner zumindest einen Drucksensor 30 (beispielsweise einen Deltadrucksensor) aufweisen, wie es in 1 gezeigt ist. Der Deltadrucksensor 30 kann eine Druckdifferenz (d. h. ΔP) über den PF 22 zu ermitteln. Obwohl ein einzelner Deltadrucksensor 30 dargestellt ist, versteht es sich, dass eine Vielzahl von Drucksensoren verwendet werden kann, um ΔP zu ermitteln. Zum Beispiel kann ein erster Drucksensor an dem Einlass des PF 22 angeordnet sein und ein zweiter Drucksensor kann an dem Auslass des PF 22 angeordnet sein. Dementsprechend kann die Differenz zwischen dem von dem zweiten Deltadrucksensor detektierten Druck und dem von dem ersten Deltadrucksensor detektierten Druck das ΔP des PF 22 angeben.
• Das Abgasbehandlungssystem 10, das in 1 gezeigt ist, weist ferner ein Reduktionsmittelzufuhrsystem 32 auf, das ein Reduktionsmittel in das Abgas 16 einführt. Das Reduktionsmittelzufuhrsystem 32 weist eine Reduktionsmittelzufuhrquelle 34, eine Einspritzeinrichtung 36 und ein Steuermodul 38 auf. Die Reduktionsmittelzufuhrquelle 34 speichert ein Reduktionsmittel 35 und steht in Fluidverbindung mit der Einspritzeinrichtung 36. Das Reduktionsmittel 35 kann, ist aber nicht darauf beschränkt, NH₃ und Harnstoff aufweisen. Dementsprechend kann die Einspritzeinrichtung 36 eine wählbare Menge des Reduktionsmittels 35 in die Abgasleitung 14 einspritzen, so dass das Reduktionsmittel 35 in das Abgas 16 an einer Stelle stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 20 eingeführt wird.
• Das Steuermodul 38 kann den Motor 12, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 32 und den Regenerationsprozess auf Grundlage erfasster Daten, die von einem oder mehreren Sensoren bereitgestellt werden, und/oder in einem Speicher gespeicherten modellierten Daten steuern. Bei verschiedenen Ausführungsformen diagnostiziert das Steuermodul 38 weiterhin ein oder mehrere Teilsysteme und/oder -Vorrichtungen des Abgasbehandlungssystems basierend auf einem oder mehreren erfassten und/oder modellierten Eingängen auf der Basis der Diagnoseverfahren und -Systeme der vorliegenden Offenbarung.
• Im Allgemeinen empfängt das Steuermodul 38 ein oder mehrere Temperatursignale von einem Temperatursensor und steuert den Betrieb der Einspritzeinrichtung 36 gemäß einem Reduktionsmittel-Speichermodell. Die Temperatursensoren und/oder die Temperaturmodelle können eine ermittelte Temperatur einer jeweiligen Komponente und/oder eines thermischen Bereichs angeben. Zum Beispiel können die Temperatursensoren und/oder ein Temperaturmodell ein Temperatursignal ausgeben, das eine Temperatur der SCR-Vorrichtung 20 (d. h. die SCR-Temperatur) angibt.
• Bei wenigstens einem Beispiel steht das Steuermodul 38 in elektrischer Kommunikation mit einer Mehrzahl von Temperatursensoren 40–48. Genauer gesagt ist ein erster Temperatursensor 40 an dem Auslass des OC 18 angeordnet, ein zweiter Temperatursensor 42 ist stromaufwärts von der SCR-Vorrichtung 20 angeordnet, und ein dritter Temperatursensor 44 ist stromabwärts von der SCR-Vorrichtung 20 angeordnet. Der erste Temperatursensor 40 erfasst eine Temperatur des Abgases 16 an dem Auslass des OC 18 und erzeugt basierend darauf ein erstes Temperatursignal. Der zweite Temperatursensor 42 erfasst eine Temperatur des Abgases 16 an dem Einlass der SCR-Vorrichtung 20 und erzeugt basierend darauf ein zweites Temperatursignal. Der dritte Temperatursensor 44 erfasst eine Temperatur des Abgases 16 an dem Auslass der SCR-Vorrichtung 20 und erzeugt auf Grundlage dessen ein drittes Temperatursignal. Zusätzlich ist ein vierter Temperatursensor 46 an einem Einlass des PF 22 angeordnet, und ein fünfter Temperatursensor 48 ist an einem Auslass des PF 22 angeordnet. Der vierte Temperatursensor 46 und der fünfte Temperatursensor 48 erzeugen Einlass bzw. Auslass-Temperatursignale, die eine tatsächliche Temperatur des PF 22 und/oder eine Temperaturänderung des PF 22 angeben. Obwohl die in 1 dargestellte beispielhafte Ausführungsform fünf Temperatursensoren beschreibt, ist es klar, dass weniger oder mehr Sensoren enthalten sein können. Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf den Ort des oben beschriebenen Sensors begrenzt.
• Wie oben diskutiert ist, kann ein katalysierter PF 22 eine erhöhte Temperatur in Ansprechen auf eine Oxidation von Ruß und Partikelstoff im Vergleich zu einem nichtkatalysierten PF abgeben. Daher kann das Steuermodul 38 basierend auf einer Differenz zwischen der Temperatur an dem Einlass (T_IN) des PF 22 und der Maximaltemperatur des PF-Substrats 28 (Ts_max) ermitteln, ob der PF 22 einen aktiven Washcoat, der auf dem PF-Substrat 28 angeordnet ist, enthält. Die Ermittlung kann während der Oxidation von Ruß/Partikelstoff, der in dem PF 22 abgefangen ist, durchgeführt werden. Bei mindestens einer Ausführungsform ermittelt das Steuermodul 38 Ts_max, wenn eine oder mehrere Eintrittsbedingungen erfüllt sind. Die Eintrittsbedingung kann auf einer oder mehreren Betriebsbedingungen des Fahrzeugs basieren, einschließlich, aber nicht darauf beschränkt, die Temperatur des PF-Substrats 28, die Temperatur des Abgases 16 und die Betriebszeit des Motors 12. Die Ts_max kann wie folgt berechnet werden:

  

  wobei

Ts_max

die maximale Temperatur des PF-Substrats ist;

T2

die Temperatur an dem Auslass des PF ist;

T0

die Umgebungstemperatur, die den PF umgibt, ist;

F

die Wärmeübertragungsfläche des PF-Substrats ist;

α

der Wärmeübertragungskoeffizient ist;

M_c

die Masse des Substrats ist;

m

der Abgasmassendurchfluss ist;

Cp

die spezifische Wärme von Abgas ist;

Cpb

die spezifische Wärme des PF-Substrats ist.

• Die ”T2” kann von dem fünften Temperatursensor 48 bereitgestellt werden. Die ”T0” kann durch einen Umgebungstemperatursensor bereitgestellt werden, der an dem Fahrzeug angeordnet ist, wie dem Fachmann bekannt ist. Die ”m” kann durch einen Abgasströmungssensor bereitgestellt werden, der den Abgasdurchfluss misst, wie dem Fachmann bekannt ist. Die ”F”, ”α”, ”M_c”, ”Cp” und ”Cpb” sind in einer Speichervorrichtung gespeicherte Konstanten. Bei zumindest einer Ausführungsform berechnet das Steuermodul 38 Ts_max.
• Das Steuermodul 38 berechnet eine exotherme Temperaturdifferenz (ΔTs) zwischen Ts_max und T_IN (d. h. ΔTs = Ts_max – T_IN) und vergleicht ΔTs mit einem Schwellenwert (T_TH), der in der Speichervorrichtung gespeichert ist. Wenn ΔTs T_TH überschreitet, dann ermittelt das Steuermodul 38, dass das PF-Substrat 28 einen aktiven Washcoat aufweist (d. h. das PF-Substrat 28 mit Katalysator versehen ist). Ansonsten ermittelt das Steuermodul 38, dass das PF-Substrat 28 ein inaktiver Washcoat ist (d. h. das PF-Substrat 28 keinen Katalysator aufweist), und/oder der Washcoat ausgefallen ist.
• Bei zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann das Steuermodul 38 Ts_max über eine gewählte Zeitperiode (t) integrieren, um eine integrierte Ts_max (∫TS_max) zu berechnen. Die Zeitperiode kann im Bereich zwischen einem ersten Zeitereignis (t₀) und einem zweiten Zeitereignis (t_N), das von t₀ verschieden ist, liegen. Wenn die Zeitperiode abläuft, kann das Steuermodul 38 die exotherme Temperaturdifferenz (ΔTs) zwischen ∫Ts_max und T_In berechnen (d. h. ΔTs = ∫Ts_max – T_IN), und kann ermitteln, ob das PF-Substrat 28 einen Washcoat aufweist, wie oben detailliert diskutiert ist. Demgemäß kann durch Berechnen der ΔTs auf Grundlage des ∫Ts_max eine genauere Detektion des Washcoats und/oder, ob der Washcoat ausgefallen ist, ausgeführt werden.
• Nun Bezug nehmend auf 2 veranschaulicht ein Blockdiagramm ein Steuermodul 38, das die Anwesenheit eines aktiven PF-Washcoats auf dem PF-Substrat 28 ermittelt. Verschiedene Ausführungsformen des Abgasbehandlungssystems 10 können eine beliebige Anzahl von Teilmodulen aufweisen, die in das Steuermodul 38 eingebettet sind. Wie angemerkt sei, können die in 2 gezeigten Teilmodule genauso kombiniert oder weiter unterteilt sein. Eingänge in das Steuermodul 38 können von dem Abgasbehandlungssystem 10 erfasst werden, von anderen Steuermodulen empfangen werden, beispielsweise einem Motorsteuermodul (nicht gezeigt), oder von anderen Teilmodulen ermittelt werden.
• Wie in 2 gezeigt ist, weist das Steuermodul 38 gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Speicher 102, ein Eintrittsbedingungsmodul 104, ein Substrattemperaturmodul 106 und ein Modul 108 zur Detektion eines Washcoats auf. Jedes der Module 104–108 bildet Schnittstellen mit dem Speicher 102 und kommuniziert elektrisch damit, um nach Bedarf gespeicherte Werte abzurufen bzw. zu aktualisieren.
• Der Speicher 102 kann einen oder mehrere Schwellenwerte, Zeitperioden, über die die Temperaturen gemessen wurden, eine Anzahl konfigurierbarer Grenzen, Kennfelder, Datenwerte, Variablen und Systemmodelle, die dazu verwendet werden, das Reduktionsmittelzufuhrsystem 32 zu steuern, speichern. Bei zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung speichert der Speicher 102 Parameter des PF-Substrats, einschließlich, jedoch nicht darauf beschränkt, F, α, m, Cp und Cpb.
• Das Eintrittsbedingungsmodul 104 kann auf Grundlage eines oder mehrerer Betriebsbedingungssignale 110 ermitteln, ob eine oder mehrere Eintrittsbedingungen existieren. Die Betriebsbedingungssignale 110 kann von einem oder mehreren Sensoren des Fahrzeugs ausgegeben werden. Beispielsweise kann das Eintrittsbedingungsmodul 104 Betriebsbedingungen, die durch verschiedene Sensoren bereitgestellt werden, mit einem oder mehreren Schwellenwerten, die in dem Speicher 102 gespeichert sind, vergleichen. Auf Grundlage des Vergleichs ermittelt das Eintrittsbedingungsmodul 104, dass die Eintrittsbedingungen erfüllt sind, und erzeugt ein Eintrittsbedingungssignal 112, das die Diagnose auslöst, um zu detektieren, ob das PF-Substrat 28 einen aktiven Washcoat aufweist und/oder ob der Washcoat aufgrund einer Verschlechterung, die durch thermischen Einfluss bewirkt ist, ausgefallen ist.
• Das Substrattemperaturmodul 106 ermittelt die Ts_max auf Grundlage der Parameter des PF-Substrats, des Abgasdurchflusses (m) und der Auslasstemperatur (T2) des PF 22. Der Abgasdurchfluss (m) kann von einem Durchflusssignal 114 erhalten werden, das von einem Abgasdurchflusssensor ausgegeben wird, und T2 kann von einem Auslasstemperatursignal 116 erhalten werden, das von dem fünften Temperatursensor 48 ausgegeben wird. Bei zumindest einer Ausführungsform kann das Substrattemperaturmodul 106 eine integrierte Ts_max (d. h. ∫Ts_max) berechnen, die über eine gewählte Zeitperiode (t) integriert ist. Die gewählte Zeitperiode kann in dem Speicher 102 gespeichert sein. Bei zumindest einer Ausführungsform ermittelt das Substrattemperaturmodul 106 Ts_max in Ansprechen auf den Empfang des Eintrittsbedingungssignals 112.
• Das Washcoat-Detektionsmodul 108 detektiert die Anwesenheit eines aktiven Washcoats auf Grundlage einer Temperaturdifferenz, die dem PF 22 entspricht, und einer Temperaturschwelle (Ts_TH) 120, die in dem Speicher 102 gespeichert ist. Das Washcoat-Detektionsmodul 108 kann auch ermitteln, ob ein Washcoat aufgrund einer Verschlechterung, die durch thermischen Einfluss bewirkt ist, ausgefallen ist. Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform kann das Washcoat-Detektionsmodul 108 ein Ts_max Signal 118, das Ts_max angibt, und ein Einlasstemperatursignal 119 empfangen, das die Einlasstemperatur (T_IN) des PF 22 angibt. Wie oben diskutiert ist, kann das Ts_max-Signal 118 eine einzelne maximale Substrattemperatur zu einem bestimmten Zeitpunkt (d. h. Ts_max) angeben oder kann eine maximale Substrattemperatur aufweisen, die über eine gewählte Zeitperiode integriert ist (d. h. ∫Ts_max). Eine PF-Temperaturdifferenz (ΔT_PF) kann beispielsweise durch Subtraktion von T_IN von Ts_max ermittelt werden (d. h. ΔT_PF = Ts_max – T_IN).
• Eine Aktivität des Washcoats kann gemäß einem Vergleich zwischen ΔT_PF und Ts_TH ermittelt werden. Wenn beispielsweise ΔT_PF Ts_TH überschreitet, dann ermittelt das Washcoat-Detektionsmodul 108, dass ein aktiver Washcoat an dem PF-Substrat 28 angeordnet ist, und gibt ein Diagnosesignal 122 aus, das angibt, dass der Washcoat vorhanden oder betriebsfähig ist. Wenn jedoch ΔT_PF Ts_TH nicht überschreitet, dann ermittelt das Washcoat-Detektionsmodul 108, dass das PF-Substrat 28 einen betriebsunfähigen (d. h. ausgefallenen Washcoat) und/oder keinen Washcoat aufweist, und gibt ein Diagnosesignal 122 aus, das dieses angibt.
• Nun Bezug nehmend auf 3 zeigt ein Flussdiagramm ein Verfahren zum Detektieren eines aktiven Washcoats auf einem PF-Substrat gemäß der vorliegenden Offenbarung. Das Verfahren beginnt bei Betriebsschritt 300 und fährt mit Betriebsschritt 302 fort, um zu ermitteln, ob eine oder mehrere Eintrittsbedingungen vorhanden sind. Wenn die Eintrittsbedingungen nicht vorhanden sind, kehrt das Verfahren zu Betriebsschritt 302 zurück und fährt mit einer Überwachung der Anwesenheit von Eintrittsbedingungen fort. Ansonsten ermittelt das Verfahren eine Temperatur des PF-Substrats bei Betriebsschritt 304. Bei zumindest einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist die Temperatur des PF-Substrats eine maximale PF-Substrattemperatur (Ts_max) auf, wie beispielsweise oben diskutiert ist. Bei Betriebsschritt 306 wird Ts_max über eine Zeitperiode (t) integriert, um beispielsweise einen integrierten Temperaturwert z. B. ∫Ts_max) zu ermitteln. Bei Betriebsschritt 308 wird eine Temperaturdifferenz (ΔT_PF) des PF ermittelt. Beispielsweise kann ΔT_PF auf der Einlasstemperatur (T_IN) des PF und ∫Ts_max basieren. Bei Betriebsschritt 310 wird ΔT_PF mit einer Schwelle (z. B. Ts_TH) verglichen. Die Schwelle kann beispielsweise einen einzelnen Schwellenwert oder einen Schwellenbereich aufweisen, der durch einen oberen Schwellenwert und einen unteren Schwellenwert definiert ist. Wenn beispielsweise ΔT_PF Ts_TH überschreitet, dann ist bei Betriebsschritt 312 ein Washcoat, der an dem PF-Substrat angeordnet ist, aktiv und das Verfahren endet bei Betriebsschritt 314. Ansonsten wird bei Betriebsschritt 316 ermittelt, dass das PF-Substrat einen betriebsunfähigen (d. h. ausgefallenen) und/oder keinen Washcoat aufweist, und das Verfahren endet bei 314.
• Auf Grundlage von zumindest einer beispielhaften Ausführungsform, wie oben beschrieben ist, können Schwierigkeiten bei der Detektion des Betriebs und/oder der Anwesenheit eines Washcoats, die durch Wärmeverluste von dem PF-Substrat bewirkt werden, aufgelöst werden, wodurch die Trennung (d. h. Identifikation) zwischen einem funktionierenden katalysierten PF und einem nicht funktionierenden nicht katalysierten PF verbessert wird. Demgemäß wird eine robuste und genauere Diagnose des PF-Washcoats erreicht.
• Der hier verwendete Begriff ”Modul” betrifft ein Hardwaremodul, das eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und Speicher, die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten aufweist, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen. Bei zumindest einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung kann ein Modul einen Mikrocontroller umfassen, wie dem Fachmann zu verstehen sei.
• Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht der Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente für deren Elemente substituiert werden können, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von deren wesentlichem Schutzumfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die offenbarten bestimmten Ausführungsformen beschränkt sein, sondem die Erfindung umfasst alle in den Schutzumfang der Anmeldung fallenden Ausführungsformen.

Claims (10)

1. Abgasbehandlungssystem zur Behandlung von Abgas, umfassend: einen Partikelfilter, der ein Filtersubstrat aufweist und derart konfiguriert ist, Partikelstoff, das in dem Abgas enthalten ist, abzufangen; einen Temperatursensor, der derart konfiguriert ist, ein Auslasstemperatursignal auszugeben, das eine Auslasstemperatur an dem Auslass des Partikelfilters angibt; und ein Steuermodul in elektrischer Kommunikation mit dem Temperatursensor, um das Auslasstemperatursignal zu empfangen, eine maximale Substrattemperatur des Filtersubstrats auf Grundlage der Auslasstemperatur zu ermitteln, und auf Grundlage der maximalen Substrattemperatur zu ermitteln, ob der Partikelfilter einen aktiven, darauf angeordneten Washcoat aufweist.
2. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 1, ferner mit einem zweiten Temperatursensor, der derart konfiguriert ist, ein Einlasstemperatursignal auszugeben, das eine Einlasstemperatur an einem Einlass des Partikelfilters angibt, wobei das Steuermodul das Einlasstemperatursignal empfängt und auf Grundlage der Einlasstemperatur und der maximalen Substrattemperatur detektiert, dass ein aktiver Washcoat an dem Filtersubstrat angeordnet ist.
3. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 2, wobei das Steuermodul eine Temperaturdifferenz zwischen der Einlasstemperatur und der maximalen Substrattemperatur ermittelt und in Ansprechen darauf, dass die Temperaturdifferenz einen Temperaturschwellenwert überschreitet, detektiert, dass der aktive Washcoat an dem Filtersubstrat angeordnet ist.
4. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 3, wobei die maximale Substrattemperatur eine maximale Temperatur des Filtersubstrats ist, die über eine Zeitperiode im Bereich zwischen einem ersten Zeitereignis und einem zweiten Zeitereignis, das von dem ersten Zeitereignis verschieden ist, integriert ist.
5. Abgasbehandlungssystem nach Anspruch 4, wobei die maximale Substrattemperatur durch das Steuermodul gemäß dem Algorithmus elektrisch berechnet wird:

   
6. Verfahren zum Detektieren einer Washcoat-Aktivität an einem Filtersubstrat eines Partikelfilters, wobei das Verfahren umfasst, dass: eine Auslasstemperatur an einem Auslass des Partikelfilters ermittelt wird; eine maximale Substrattemperatur des Filtersubstrats auf Grundlage der Auslasstemperatur ermittelt wird; und eine Aktivität des aktiven Washcoats auf Grundlage der maximalen Substrattemperatur detektiert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, ferner umfassend, dass eine Einlasstemperatur an einem Einlass des Partikelfilters ermittelt wird und auf Grundlage der Einlasstemperatur und der maximalen Substrattemperatur ermittelt wird, dass das Filtersubstrat einen aktiven Washcoat aufweist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Ermitteln, dass das Filtersubstrat einen aktiven Washcoat aufweist, auf einer Temperaturdifferenz zwischen der Einlasstemperatur und der maximalen Substrattemperatur basiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, ferner umfassend, dass die Temperaturdifferenz mit einem Schwellentemperaturwert verglichen wird und ein aktiver Washcoat in Ansprechen darauf detektiert wird, dass eine Temperaturdifferenz den Schwellentemperaturwert überschreitet.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die maximale Substrattemperatur eine maximale Temperatur des Filtersubstrats ist, die über eine Zeitperiode im Bereich zwischen einem ersten Zeitereignis und einem zweiten Zeitereignis, das von dem ersten Zeitereignis verschieden ist, integriert ist.

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