DE102014206252B4 - Verfahren und Einrichtung zum Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit eines Dieselpartikelfilters - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges angeordneten Dieselpartikelfilters mit den folgenden Schritten: Durchführen eines Emissionstestes mit dem Fahrzeug und Messen der Partikelemission mithilfe eines dem Partikelfilter nachgeschalteten Partikelsensors bei einem ersten festgelegten Emissionsgrenzwert zum Erhalt eines ersten Partikelmodellwertes (RM1); Durchführen eines Emissionstestes mit dem Fahrzeug und Messen der Partikelemission mithilfe des Partikelsensors bei einem zweiten festgelegten Emissionsgrenzwert zum Erhalt eines zweiten Partikelmodellwertes (RM2); Messen der Partikelemission im Betrieb des Fahrzeuges mithilfe des Partikelsensors und Erhalten eines Partikelemissionsmesswertes (R); Ermitteln eines Diagnosewertes (FACNOM) nach der FormelVergleichen des erhaltenen Diagnosewertes (FACNOM) mit einem festgelegten Grenzwert; und Einstufen des Dieselpartikelfilters als intakt, wenn der Diagnosewert unter dem Grenzwert liegt, und als geschädigt, wenn der Diagnosewert über dem Grenzwert liegt, wobei der erste festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und der zweite festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) entspricht.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges angeordneten Dieselpartikelfilters. Die Erfindung ist ferner auf eine Einrichtung zur Durchführung eines derartigen Verfahrens gerichtet.
- Dieselpartikelfilter dienen dazu, die im Abgas eines Dieselmotors vorhandenen Partikel herauszufiltern und eine Abgabe derselben an die Atmosphäre zu verhindern. Dies betrifft insbesondere Rußpartikel. Im Abgasstrang des Kraftfahrzeuges befindet sich abstromseitig des Dieselpartikelfilters ein Partikelsensor, der die Partikelkonzentration im Abgas misst und gleichzeitig zur Überwachung des Dieselpartikelfilters dient. Ein derartiger Partikelsensor misst insbesondere die Rußkonzentration im Abgas in mg/m3. Bei einem korrekt funktionierenden Dieselpartikelfilter, der nicht beschädigt ist, misst der Sensor nahezu keine Partikel bzw. keinen Ruß im Abgas. Beim Messen einer entsprechenden Partikel- bzw. Rußkonzentration kann der Dieselpartikelfilter beschädigt sein. Um feststellen zu können, ob tatsächlich eine Beschädigung des Partikelfilters vorliegt, ist es erforderlich, eine genaue Diagnose desselben durchzuführen. Insbesondere sollen unterschiedliche Beschädigungsgrade bzw. Effizienzgrade des Dieselpartikelfilters feststellbar sein.
- Beispielsweise ist aus der
US 2007/0251214 A1 - Bei dieser Vorrichtung wird daher für die Zustandsbestimmung des Partikelfilters die Druckdifferenz aufstromseitig und abstromseitig des Partikelfilters benötigt. Die Vorgehensweise ist relativ problematisch, da vor der Aktivierung der Diagnose eine minimale Partikelbeladung des Partikelfilters erforderlich ist. Die Aktivierungszeit ist somit relativ lang, so dass das zugehörige Fahrzeug über eine große Strecke gefahren werden muss, bevor die Diagnose durchgeführt werden kann.
- Aus der
DE 10 2011 089 503 A1 ist ein Diagnoseverfahren für einen in einem Abgasstrom eines Verbrennungsmotors angeordneten Partikelfilter bekannt. Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schritte: Erfassen eines Betriebszustandsparameters des Verbrennungsmotors, Erfassen einer Partikelmassekonzentration des Abgasstromes stromab von dem Partikelfilter, Auswählen eines Partikelmassekonzentrationsgrenzwertes in Abhängigkeit des erfassten Betriebszustandsparameters aus einem Satz von Partikelmassekonzentrationsgrenzwerten und Vergleichen der erfassten Partikelmassekonzentration mit dem ausgewählten Partikelmassekonzentrationsgrenzwert. - Aus der
DE 10 2005 015 998 A1 ist ein Katalysatordiagnoseverfahren bekannt, das die folgenden Schritte umfasst: wiederholt erfolgendes Messen einer Ist-Temperatur hinter einem Katalysatorvolumen, wiederholt erfolgendes Berechnen einer ersten Modell-Temperatur auf der Basis eines ersten Temperaturmodells und Beurteilen einer Konvertierungsfähigkeit des Katalysatorvolumens auf der Basis einer ersten Differenz, die von der Ist-Temperatur und der ersten Modell-Temperatur abhängt. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zusätzlich eine zweite Modell-Temperatur auf der Basis eines zweiten Temperaturmodells berechnet wird, eine zweite Differenz gebildet wird, die von der zweiten Modell-Temperatur und der ersten Modell-Temperatur abhängt, und das Beurteilen der Konvertierungsfähigkeit auf der Basis eines von der ersten Differenz abhängigen Wertes erfolgt, der auf einen von der zweiten Differenz abhängigen Wert normiert wird. - Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem auf besonders einfache und rasche Weise eine Diagnose durchführbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der angegebenen Art mit den folgenden Schritten gelöst:
Durchführen eines Emissionstestes mit dem Fahrzeug und Messen der Partikelemission mithilfe eines dem Partikelfilter nachgeschalteten Partikelsensors bei einem ersten festgelegten Emissionsgrenzwert zum Erhalt eines ersten Partikelmodellwertes (RM1);
Durchführen eines Emissionstestes mit dem Fahrzeug und Messen der Partikelemission mithilfe des Partikelsensors bei einem zweiten festgelegten Emissionsgrenzwert zum Erhalt eines zweiten Partikelmodellwertes (RM2);
Messen der Partikelemission im Betrieb des Fahrzeuges mithilfe des Partikelsensors und Erhalten eines Partikelemissionsmesswertes (R);
Ermitteln eines Diagnosewertes (FACNOM) nach der Formel Vergleichen des erhaltenen Diagnosewertes (FACNOM) mit einem festgelegten Grenzwert; und
Einstufen des Dieselpartikelfilters als intakt, wenn der Diagnosewert unter dem Grenzwert liegt, und als geschädigt, wenn der Diagnosewert über dem Grenzwert liegt,
wobei der erste festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und der zweite festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OPDLimit-DPF) entspricht. - Bei dem Partikelsensor handelt es sich vorzugsweise um einen Rußsensor, und die gemessenen Partikelemissionen sind dementsprechend Rußemissionen.
- Die vom Partikelsensor gemessenen Partikelemissionsmesswerte sind von einer Vielzahl von Parametern abhängig (Partikelausstoß des Motors basierend auf einem Betriebspunkt, Position des Partikelsensors im Abgasstrang, Filtereffizienz oder Beschädigungsgrad des Dieselpartikelfilters, Eigenschaften des Partikelsensors etc.) und müssen daher normalisiert werden. Erfindungsgemäß wird daher nach der vorstehend wiedergegebenen Formel ein Diagnosewert (Normalisierungsfaktor) ermittelt, der als Maß für die Qualität des Dieselpartikelfilters verwendet werden kann. Hierzu wird ein Grenzwert festgelegt, und es erfolgt eine Einstufung des Dieselpartikelfilters als intakt, wenn der Diagnosewert unter dem Grenzwert liegt, und als geschädigt, wenn der Diagnosewert über dem Grenzwert liegt.
- Erfindungsgemäß werden sämtliche der vorstehend genannten Effekte in zwei Modellen berücksichtigt. Für das erste Modell wird ein erster Emissionsgrenzwert zugrundegelegt. Wenn dieser Emissionsgrenzwert erreicht ist, wird die Partikelemission vom Partikelsensor gemessen, um einen ersten Partikelmodellwert RM1 zu erhalten. Für das zweite Modell wird ein zweiter Emissionsgrenzwert zugrundegelegt. Wenn bei der Durchführung des Emissionstestes dieser zweite Emissionsgrenzwert erreicht ist, wird die Partikelemission mithilfe des Partikelsensors gemessen, um einen zweiten Partikelmodellwert RM2 zu erhalten. Die entsprechenden Werte werden für sämtliche Betriebsbedingungen ermittelt.
- Um die Qualität des diagnostizierten Dieselpartikelfilters besonders gut einstufen zu können, werden erfindungsgemäß als erster festgelegter Emissionsgrenzwert (RM1) der EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und als zweiter festgelegter Emissionsgrenzwert (RM2) der EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) gewählt. Die vorstehend wiedergegebene Formel zur Bestimmung des Diagnosewertes (Normalisierungsfaktors) lautet dann worin R der vom Partikelsensor gemessene Partikelwert (Rußwert) ist.
- In diesem Fall gibt daher der Diagnosewert FACNOM den tatsächlichen Filteralterungszustand in Relation zu den Werten ELimit-DPF und OBDLimit-DPF wieder.
- Die entsprechenden Modellwerte können u. a. von der Motordrehzahl, dem Motordrehmoment, dem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, dem Umgebungsdruck, der Umgebungstemperatur abhängig sein.
- Wenn der vom Partikelsensor gemessene Partikelemissionsmesswert nahe am Emissionslimit liegt, ist der Zähler der vorstehenden Formel gleich Null, so dass der Diagnosewert nahe bei Null liegt. Dies entspricht einem intakten Dieselpartikelfilter, der die Emissionsgrenzwerte einhält.
- Wenn der vom Partikelsensor gemessene Partikelemissionsmesswert nahe an der OBD-Grenze liegt, sind der Zähler und der Nenner der vorstehenden Formel gleich, so dass der Diagnosewert nahe bei 1 liegt. Dies entspricht einem beschädigten Filter.
- Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der erste und zweite Partikelmodellwert (Rußmodellwert) (RM1, RM2) vorzugsweise während eines dem Betrieb des Fahrzeuges vorgeschalteten Fahrzeugtestes ermittelt. Dabei werden der erste und zweite Partikelmodellwert vorzugsweise gespeichert und mit dem im Fahrbetrieb erhaltenen Partikelemissionsmesswert R zur Ermittlung des Diagnosewertes FACNOM verwendet.
- In Weiterbildung der Erfindung wird der Grenzwert für den Diagnosewert auf 0,3 gesetzt, wobei der Dieselpartikelfilter als geschädigt eingestuft wird, wenn der Diagnosewert über 0,3 liegt, und als nicht geschädigt (intakt), wenn der Diagnosewert unter 0,3 liegt.
- Erfindungsgemäß wird dieser Grenzwert auch so festgelegt, dass eine Unterscheidung zwischen dem EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und dem EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) möglich ist. Der Grenzwert bzw. Schwellwert für eine Unterscheidung zwischen beiden beträgt daher vorzugsweise 0,3.
- Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Diagnoseverfahrens. Diese Einrichtung weist die Merkmale von Patentanspruch 6 auf.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit der Zeichnung im Einzelnen beschrieben. Es zeigen:
-
1 den schematischen Aufbau des Abgasstranges eines Dieselmotors; -
2 eine Schemadarstellung zur Gewinnung eines ersten Rußmodellwertes; -
3 eine Schemadarstellung zur Gewinnung eines zweiten Rußmodellwertes; und -
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Diagnoseverfahrens. -
1 zeigt schematisch den Abgasstrang1 eines Dieselmotors2 . Im Abgasstrang befindet sich ein Oxidationskatalysator3 , dem ein Dieselpartikelfilter4 nachgeschaltet ist. - Abstromseitig des Dieselpartikelfilters ist ein Rußsensor
5 angeordnet, der Messsignale an eine Steuereinheit6 abgibt. - Der Rußsensor
5 misst die im Abgas befindlichen Rußpartikel abstromseitig des Dieselpartikelfilters4 und gibt entsprechende Signale an die Steuereinheit6 ab. Mithilfe der Steuereinheit6 wird dann festgestellt, ob der Dieselpartikelfilter4 korrekt arbeitet oder defekt ist. Die entsprechende Vorgehensweise hierzu wird nachfolgend beschrieben. - Für das Diagnoseverfahren wird ein erster Emissionstest, beispielsweise auf einem Fahrzeugprüfstand, durchgeführt. Hierbei wird mithilfe des Rußsensors
5 die Rußemission abstromseitig des Dieselpartikelfilters4 gemessen, und zwar bei einem festgelegten Emissionsgrenzwert, nämlich dem EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert ELimit-DPF (2 ). Dieser Grenzwert beträgt beispielsweise 4,5 mg/km Ruß und wird durch definierte Schädigung des Partikelfilters eingestellt (Einstellung erfolgt durch Abgasmessung). Das entsprechende Rußemissionsniveau wird vom Rußsensor5 gemessen und als erster Rußmodellwert der Steuereinheit6 zugeführt. - Auf dem Prüfstand wird dann ein zweiter Emissionstest durchgeführt, wobei hierfür der EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) zugrundegelegt wird (
3 ). Die entsprechende Rußemission wird mithilfe des Rußsensors5 gemessen und als zweiter Rußmodellwert der Steuereinheit6 zugeführt. - Im Fahrbetrieb des Fahrzeuges wird dann die Rußemission mithilfe des Rußsensors
5 gemessen und als Rußemissionsmesswert ebenfalls der Steuereinheit6 zugeführt. -
- FACNOM:
- Diagnosewert (Normalsierungsfaktor)
- R:
- Rußemissionsmesswert
- RM1:
- erster Rußmodellwert
- RM2:
- zweiter Rußmodellwert
- Der erhaltene Diagnosewert FACNOM wird mit einem festgelegten Grenzwert (Schwellwert), der beispielsweise auf 0,3 festgelegt wird, verglichen. Wenn der Diagnosewert unter dem Grenzwert liegt, wird der entsprechende Dieselpartikelfilter
4 als intakt (Einhaltung von ELimit-DPF) eingestuft. Liegt der Diagnosewert über 0,3, erfolgt eine Einstufung als geschädigt (OBDLimit-DPF). - Die entsprechenden Verfahrensschritte sind in
4 wiedergegeben. In Schritt11 wird der erste Emissionstest zur Gewinnung des ersten Rußmodellwertes durchgeführt. In Schritt12 folgt der zweite Emissionstest zur Gewinnung des zweiten Rußmodellwertes. In Schritt13 wird der Rußemissionsmesswert im Fahrzeugbetrieb ermittelt. In Schritt14 wird der Diagnosewert (Normalisierungsfaktor) errechnet, und in Schritt15 erfolgt ein Vergleich des ermittelten Diagnosewertes mit dem festgelegten Grenzwert. In Schritt16 wird eine Einstufung des Dieselpartikelfilters vorgenommen.
Claims (6)
- Verfahren zum Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit eines im Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges angeordneten Dieselpartikelfilters mit den folgenden Schritten: Durchführen eines Emissionstestes mit dem Fahrzeug und Messen der Partikelemission mithilfe eines dem Partikelfilter nachgeschalteten Partikelsensors bei einem ersten festgelegten Emissionsgrenzwert zum Erhalt eines ersten Partikelmodellwertes (RM1); Durchführen eines Emissionstestes mit dem Fahrzeug und Messen der Partikelemission mithilfe des Partikelsensors bei einem zweiten festgelegten Emissionsgrenzwert zum Erhalt eines zweiten Partikelmodellwertes (RM2); Messen der Partikelemission im Betrieb des Fahrzeuges mithilfe des Partikelsensors und Erhalten eines Partikelemissionsmesswertes (R); Ermitteln eines Diagnosewertes (FACNOM) nach der Formel Vergleichen des erhaltenen Diagnosewertes (FACNOM) mit einem festgelegten Grenzwert; und Einstufen des Dieselpartikelfilters als intakt, wenn der Diagnosewert unter dem Grenzwert liegt, und als geschädigt, wenn der Diagnosewert über dem Grenzwert liegt, wobei der erste festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und der zweite festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) entspricht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Partikelmodellwert (RM1, RM2) während eines dem Betrieb des Fahrzeuges vorgeschalteten Fahrzeugtests ermittelt werden.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite Partikelmodellwert (RM1, RM2) gespeichert und mit dem im Fahrbetrieb erhaltenen Partikelemissionsmesswert (R) zur Ermittlung des Diagnosewertes (FACNOM) verwendet werden.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Grenzwert für den Diagnosewert auf 0,3 gesetzt wird und dass der Dieselpartikelfilter als geschädigt eingestuft wird, wenn der Diagnosewert über 0,3 liegt, und als intakt, wenn der Diagnosewert unter 0,3 liegt.
- Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der festgelegte Grenzwert eine Unterscheidung zwischen dem Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und dem On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) ermöglicht.
- Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem im Abgasstrang (
1 ) eines Dieselmotors (2 ) angeordneten und einem Dieselpartikelfilter (4 ) nachgeschalteten Partikelsensor (5 ), der die im Abgas befindlichen Partikel abstromseitig des Dieselpartikelfilters (4 ) misst und entsprechende Signale an eine Steuereinheit (6 ) abgibt, wobei die Steuereinheit (6 ) so eingerichtet ist, dass sie einen Diagnosewert (FACNOM) nach der Formel ermittelt, den erhaltenen Diagnosewert mit einem festgelegten Grenzwert vergleicht und den Dieselpartikelfilter (4 ) als intakt einstuft, wenn der Diagnosewert unter dem Grenzwert liegt, und als geschädigt, wenn der Diagnosewert über dem Grenzwert liegt, wobei der erste festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-Dieselpartikel-Emissionsgrenzwert (ELimit-DPF) und der zweite festgelegte Emissionsgrenzwert dem EU6-On-Board-Diagnose-Grenzwert (OBDLimit-DPF) entspricht.
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