DE102015003126B4

DE102015003126B4 - Verfahren zur Diagnose einer Abgasanlage eines Fahrzeugs und Abgasanlage

Info

Publication number: DE102015003126B4
Application number: DE102015003126.0A
Authority: DE
Inventors: Berthold Keppeler; Siegfried Müller; Thorsten Woog
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2015-03-12
Filing date: 2015-03-12
Publication date: 2020-03-19
Anticipated expiration: 2035-03-13
Also published as: DE102015003126A1

Abstract

Verfahren zur Diagnose einer Abgasanlage (10) eines Fahrzeugs, bei welchem ein in der Abgasanlage (10) angeordneter eine SCR-Beschichtung aufweisender Partikelfilter (20) regeneriert wird, und bei welchem eine stromabwärts des Partikelfilters (20) im Abgas vorliegende Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid bei Kenntnis von drei von vier Variablen aus:- Ein Alterungszustand einer katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20), welche zum Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases ausgebildet ist;- einer Menge eines während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels zum Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases;- einer vor dem Regenerieren vorliegenden Beladung des Partikelfilters (20) mit Ruß; und- einer Temperatur während des Regenerierens die vierte Variable bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Diagnose einer Abgasanlage eines Fahrzeugs, bei welchem ein in der Abgasanlage angeordneter Partikelfilter regeneriert wird. Hierbei wird eine stromabwärts des Partikelfilters im Abgas vorliegende Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Abgasanlage eines Fahrzeugs.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in der Abgasanlage eines Fahrzeugs einen Partikelfilter anzuordnen. In dem Partikelfilter sammeln sich von diesem zurückgehaltene unverbrannte oder unvollständig verbrannte Kohlenwasserstoffe in Form von Ruß an. Da dies mit einem Anstieg des Gegendrucks der Abgasanlage einhergeht, wird von Zeit zu Zeit der Partikelfilter regeneriert, indem dieser Ruß abgebrannt wird. Dies erfolgt durch Erhöhen der Temperatur des Partikelfilters auf Werte von mehr als 500 Grad Celsius.
Von Anwendungen mit unbeschichteten Partikelfiltern, wie sie beispielsweise in der EP 1 172 537 A1 beschrieben sind, ist es bekannt, dass das Ausmaß der Kohlenmonoxid-Emission während des Regenerierens gut mit der abgebrannten Rußmenge korreliert. Bei der EP 1 172 537 A1 wird mittels eines stromabwärts des Partikelfilters angeordneten Sensors der Kohlenmonoxidgehalt im Abgas stromabwärts des Partikelfilters gemessen. Der erfasste Messwert für Kohlenmonoxid wird dazu herangezogen, ein Ende des Regenerationsbetriebs festzulegen. Des Weiteren wird die Menge an Ruß bestimmt, welche während einer jeweiligen Phase des Regenerierens abgebrannt wird. Hieraus wird abgeleitet, wann der Partikelfilter ausgetauscht werden sollte. Darüber hinaus wird bei der EP 1 172 537 A1 die Funktionstüchtigkeit eines Oxidationskatalysators bestimmt, welcher stromaufwärts des Partikelfilters in der Abgasanlage angeordnet ist. Hierfür wird der Gehalt an Kohlenmonoxid im Abgas in von dem Regenerieren verschiedenen Betriebsphasen der Abgasanlage bestimmt.
Bei unbeschichteten Partikelfiltern ist die insgesamt während des Regenerierens freigesetzte Menge an Kohlenmonoxid nahezu unabhängig von der Regenerationstemperatur. Kommt hingegen ein edelmetallbeschichteter Dieselpartikelfilter zum Einsatz, so findet unter Bedingungen des Regenerierens des Dieselpartikelfilters, also bei Temperaturen stromaufwärts des Partikelfilters von mehr als 500 Grad Celsius, eine vollständige Oxidation des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid statt.
Die DE 10 2011 000 153 A1 offenbart ein Verfahren zur Diagnose einer Abgasanlage eines Fahrzeugs, bei welchem ein, in der Abgasanlage angeordneter Partikelfilter regeneriert wird und bei welchem eine stromabwärts des Partikelfilters im Abgas vorliegende Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelt wird. Die Konzentration an Kohlenmonoxid wird anhand eines Alterungszustandes einer katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters ermittelt, welche zum Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases ausgebildet ist
Die DE 10 2006 053 485 A1 offenbart ein Verfahren zum Betreiben eines in einer Abgasanlage einer Brennkraftmaschine zur Dosierung eines Reagenzmittels oder einer Vorstufe des Reagenzmittels angeordneten Dosierventils, bei welchem zum Vermeiden einer Übertemperatur eine Kühlung vorgesehen ist, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Die DE 10 2008 055 890 A1 offenbart einen Partikelfilter, umfassend einen porösen Trägerkörper, eine SCR-aktive Komponente und einen Oxidationskatalysator. Die SCR-aktive Komponente liegt als Beschichtung auf der Abgaseintrittsoberfläche und der inneren Oberfläche des porösen Trägerkörpers und der Oxidationskatalysator als Beschichtung auf der Abgasaustrittsoberfläche des porösen Trägerkörpers vor.
Die DE 100 13 893 A1 betrifft ein Verfahren zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit eines Abgasreinigungskatalysators für Dieselmotoren, welcher eine Anspringtemperatur und einen Umsetzungsgrad für Kohlenmonoxid aufweist, durch direkte Messung der Kohlenmonoxidkonzentration in Kombination mit einer Temperaturmessung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass eine weiter gehende Diagnose der Abgasanlage ermöglicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Abgasanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid bei Kenntnis von drei von vier Variablen aus:

- einem Alterungszustand einer katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters, wobei die katalytisch wirksame Beschichtung dem Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases dient;
- einer Menge eines während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels zum Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases;
- einer vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters mit Ruß; und
- einer Temperatur während des Regenerierens

Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Partikelfilter, welcher mit der katalytisch wirksamen Beschichtung versehen ist, im Hinblick auf die Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission von unterschiedlichen Einflussfaktoren ein anderes Verhalten zeigt als ein unbeschichteter Partikelfilter. Die katalytisch wirksame Beschichtung zum Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases wird auch als SCR-Beschichtung bezeichnet (SCR = selective catalytic reduction, selektive katalytische Reduktion). Eine solche Beschichtung führt nämlich dazu, dass in einer selektiven katalytischen Reduktionsreaktion im Abgas vorhandene Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgewandelt werden. Der Ammoniak wird hierbei im heißen Abgas aus dem Reduktionsmittel gebildet, bei welchem es sich insbesondere um eine Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL) handeln kann.
Aufgrund der Auswertung von Korrelationen, welche für den SCR-beschichteten Partikelfilter vorliegen, ergeben sich weiter gehende Möglichkeiten bei der Diagnose, insbesondere der Aktivitätsdiagnose, einer solchen Abgasanlage und auch bei der Mengenbestimmung des in das Abgas während des Regenerierens einzubringenden Reduktionsmittels, also bei der Dosierrate des Reduktionsmittels, etwa in Form der wässrigen Harnstofflösung.
Beispielsweise besteht nämlich eine Korrelation zwischen der beim aktiven Regenerieren des SCR-beschichteten Partikelfilters freigesetzten Menge an Kohlenmonoxid und der Beladung des Partikelfilters mit Ruß vor dem Regenerieren des Partikelfilters. Es ergibt sich etwa bei einer höheren Ausgangs-Rußbeladung des Partikelfilters ein höherer Kohlenmonoxidgehalt im Abgas stromabwärts des beschichteten Partikelfilters während des Regenerierens. Entsprechend tritt bei der größeren Rußbeladung auch ein größerer Kohlenmonoxid-Massenstrom aus dem beschichteten Partikelfilter aus.
Des Weiteren hat sich herausgestellt, dass eine Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission vom Alterungszustand der SCR-Beschichtung des Partikelfilters besteht. So wird zwar auch bei einem ungealterten, also noch vergleichsweise frischen SCR-beschichteten Partikelfilter eine größere Menge an Kohlenmonoxid freigesetzt, je mehr Ruß insgesamt während des Regenerierens abgebrannt wird. Ist jedoch die katalytisch wirksame SCR-Beschichtung des Partikelfilters gealtert, so wird bei gleicher Menge an während des Regenerierens abgebranntem Ruß eine größere Menge an Kohlenmonoxid im Abgas gebildet. Insofern lässt die Betrachtung der Konzentration an stromabwärts des Partikelfilters vorliegendem Kohlenmonoxid im Abgas auch eine Aussage über den Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters zu.
Eine weitere Abhängigkeit besteht zwischen der Bildung von Kohlenmonoxid während des Regenerierens und der Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels, welches dem Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases dient. Hier ist beobachtet worden, dass mit zunehmender Dosierrate des Reduktionsmittels die Kohlenmonoxid-Emission zunimmt, also die Oxidation von Kohlenmonoxid zu Kohlendioxid abnimmt.
Auch die Temperatur während des Regenerierens des SCR-beschichteten Partikelfilters hat einen Einfluss auf die während des Regenerierens dieses Partikelfilters auftretende Kohlenmonoxid-Emission. So nimmt mit steigender Regenerationstemperatur die Kohlenmonoxid-Emission ab beziehungsweise die Oxidation von Kohlenmonoxid und damit die Bildung von Kohlendioxid zu.
Die Kenntnis der beschriebenen Zusammenhänge ermöglicht es, durch Bestimmung der Konzentration an Kohlenmonoxid während des Regenerierens des SCR-beschichteten Partikelfilters die wenigstens eine Variable zu bestimmen. So lässt sich eine umfassende Diagnose der für die Abgasnachbehandlung ausgebildeten Abgasanlage anhand der Auswertung der Konzentration an Kohlenmonoxid im Abgas vornehmen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters mit Ruß auf anderem Wege als unter Heranziehung der Konzentration an Kohlenmonoxid bestimmt. Beispielsweise kann ein den Betrieb der Abgasanlage beschreibendes Modell herangezogen werden, um die Ausgangs-Rußbeladung zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Differenz eines Drucks erfasst werden, welcher einerseits stromaufwärts und andererseits stromabwärts des Partikelfilters im Abgas vorliegt. Aus einer solchen messtechnisch ermittelten Druckdifferenz über den SCR-beschichteten Partikelfilter lässt sich nämlich die vor dem Regenerieren vorhandene Beladung des Partikelfilters mit Ruß leicht bestimmen.
Des Weiteren kann die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels leicht durch Auswerten eines Ansteuerns einer Dosiereinrichtung für das Reduktionsmittel bestimmt werden. Eine solche Dosiereinrichtung, etwa in Form eines Injektors, welcher die wässrige Harnstofflösung stromaufwärts des SCR-beschichteten Partikelfilters in die Abgasanlage einbringt, wird nämlich üblicherweise derart angesteuert, dass eine bestimmte Menge des Reduktionsmittels pro Zeiteinheit in das Abgas dosiert wird. Die entsprechenden Ansteuersignale lassen sich somit besonders einfach zur Bestimmung der Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels heranziehen.
Insbesondere wenn zusätzlich die Temperatur des Partikelfilters während des Regenerierens berücksichtigt wird, lässt sich somit anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid der Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters ermitteln. Hierbei kann insbesondere die während des Regenerierens freigesetzte Menge an Kohlenmonoxid mit vorab ermittelten und beispielsweise in Form von Kennlinien, Kennfeldern oder Datenfeldern abgespeicherten Vergleichsdaten verglichen werden, um auf die Alterung der katalytisch wirksamen Beschichtung zu schließen.
Diese Information kann dann beispielsweise dazu herangezogen werden zu beurteilen, inwieweit oder für wie lange mit den in der Abgasanlage angeordneten Abgasnachbehandlungskomponenten (noch) Grenzwerte hinsichtlich zulässiger Stickoxidemissionen eingehalten werden können. Des Weiteren kann so festgestellt werden, ob beispielsweise die Menge des zum Verringern des Stickoxidgehalts in das Abgas einzubringenden Reduktionsmittels verändert, insbesondere erhöht werden sollte, wenn die SCR-Beschichtung aufgrund der Alterung eine verringerte Wirksamkeit zeigt. So lässt sich der Zustand der Abgasanlage besonders weitgehend diagnostizieren oder beurteilen.
Der so bestimmte Alterungszustand der Beschichtung des Partikelfilters kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt dazu herangezogen werden, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels zu ermitteln. Auch hier wird dann die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters mit Ruß etwa durch Heranziehen des den Betrieb der Abgasanlage beschreibenden Modells und/oder durch Erfassen der Druckdifferenz des Drucks stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters bestimmt. Es kann also auf diese Weise überprüft werden, ob die Dosierrate der wässrigen Harnstofflösung oder eines derartigen für ein Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases geeigneten Reduktionsmittels in Ordnung ist. Auch dies ist für die Beurteilung der Funktionstüchtigkeit der Abgasanlage vorteilhaft.
Ist der Alterungszustand des SCR-beschichteten Partikelfilters nicht aus einer kurz zuvor durchgeführten Messung bekannt, so kann der Alterungszustand auch durch Heranziehen des Modells bestimmt werden, welches den Betrieb der Abgasanlage beschreibt. Zusätzlich oder alternativ kann der Alterungszustand abgeschätzt, also ein Schätzwert herangezogen werden.
Hierbei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein Wert, welcher die anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelte Menge des Reduktionsmittels angibt, mit einem Wert verglichen wird, welcher durch Auswerten eines Ansteuerns einer Dosiereinrichtung für das Reduktionsmittel erhalten wird. Basierend auf dem Vergleich der Werte kann dann nämlich eine Funktionstüchtigkeit oder Dosiergenauigkeit der Dosiereinrichtung beurteilt werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Sollwert der in die Abgasanlage einzubringenden Menge des Reduktionsmittels festgelegt werden. Der Vergleich dient also dem Diagnostizieren der Dosiereinrichtung, oder er kann zum Regeln der Dosiermenge oder Dosierrate herangezogen werden. So lässt sich eine besonders weitgehende Verringerung des Stickoxidgehalts im Abgas bei einem nicht zu hohen Verbrauch an Reduktionsmittel sicherstellen.
Als weiter vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn der Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters und die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels auf andere Weise als unter Heranziehung der Konzentration an Kohlenmonoxid bestimmt werden. Zum Bestimmen des Alterungszustands kann insbesondere ein den Betrieb der Abgasanlage beschreibendes Modell herangezogen werden. Zusätzlich oder alternativ kann der Alterungszustand abgeschätzt werden, oder er kann in einem vorangegangenen Verfahrensschritt anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelt worden sein.
Dann wird, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters während des Regenerierens, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters mit Ruß ermittelt. Das Bestimmen dieser Ausgangs-Rußbeladung des SCR-beschichteten Partikelfilters anhand der Kohlenmonoxid-Menge kann zum Beispiel dazu genutzt werden, ein Rechenmodell zur Bestimmung der Ausgangs-Rußbeladung zu verifizieren oder zu adaptieren. Es kann nämlich bei zumindest annähernder Kenntnis der Temperatur des beschichteten Partikelfilters, der Alterung und der Dosierrate für das Reduktionsmittel anhand der aus dem Partikelfilter ausgetretenen Kohlenmonoxidmenge auf die Ausgangs-Rußbeladung geschlossen werden. Ein entsprechender Zusammenhang kann in Versuchen vorab ermittelt und im Speicher einer Steuerungseinrichtung vorgehalten werden.
Des Weiteren kann basierend auf dem Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters und basierend auf der Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters während des Regenerierens, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid eine durch das Regenerieren aus dem Partikelfilter entfernte Menge an Ruß ermittelt werden. So können die Wirksamkeit des Regenerierens überprüft und gegebenenfalls das Regenerieren beeinflussende Faktoren verändert werden.
Bei Kenntnis der Zeitspanne, über welche hinweg der Partikelfilter regeneriert wird, kann dann eine mittlere Abbrandgeschwindigkeit des Rußes ermittelt werden. Der Wert der auf diese Weise gemessenen Rußabbrandgeschwindigkeit kann mit einem entsprechenden Wert eines Rußabbrandmodells verglichen werden. Auf diese Weise kann der Wert des Rußabbrandmodells adaptiert werden. Des Weiteren lässt sich so die aktuelle Restbelastung des Partikelfilters mit Ruß ermitteln. Auch dies ist etwa für das Vorgeben von Zeitpunkten vorteilhaft, in welchen der Partikelfilter regeneriert werden soll.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens wird anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid und anhand eines Massenstroms des Abgases durch die Abgasanlage eine in einer vorbestimmten Zeitspanne aus dem Partikelfilter ausgetretene Menge an Kohlenmonoxid bestimmt. Die Menge an Kohlenmonoxid wird dann zum Ermitteln der wenigstens einen Variable herangezogen. Hier wird also ein integraler Messwert zum Ermitteln der wenigstens einen Variable ausgewertet. Dies geht mit einer besonders großen Genauigkeit beim Bestimmen der wenigstens einen Variable einher.
Zusätzlich oder alternativ kann ein Mittelwert zum Ermitteln der wenigstens einen Variable herangezogen werden. Hierbei wird anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid und anhand eines Massenstroms des Abgases durch die Abgasanlage eine in einer vorbestimmten Zeitspanne aus dem Partikelfilter ausgetretene Menge an Kohlenmonoxid bestimmt. Anhand der Menge an Kohlenmonoxid wird ein in der vorbestimmten Zeitspanne vorliegender Mittelwert der Konzentration an Kohlenmonoxid bestimmt. Dieser Mittelwert wird dann verwendet, um die wenigstens eine Variable zu ermitteln. Ein solcher Mittelwert lässt sich vergleichsweise rasch bereitstellen, da die vorbestimmte Zeitspanne vergleichsweise frei wählbar ist und insbesondere nur einen Teil der insgesamt für das Regenerieren vorgesehenen Zeitspanne betragen kann.
Schließlich hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn ein während des Regenerierens des Partikelfilters auftretender Maximalwert der Konzentration an Kohlenmonoxid bestimmt wird. Hierbei wird der Maximalwert und/oder eine aus dem Maximalwert abgeleitete Größe zum Ermitteln der wenigstens einen Variable herangezogen. Da der Maximalwert der Konzentration an Kohlenmonoxid üblicherweise nicht erst gegen Ende der Regeneration auftritt, kann durch Heranziehen oder Auswerten des Maximalwerts besonders rasch die wenigstens eine Variable ermittelt werden.
Die aus dem Maximalwert abgeleitete Größe kann insbesondere ein Maximalwert eines Massenstroms an Kohlenmonoxid durch die Abgasanlage sein.
Die erfindungsgemäße Abgasanlage eines Fahrzeugs umfasst einen in der Abgasanlage angeordneten Partikelfilter. Mittels einer Steuerungseinrichtung lässt sich ein Regenerieren des Partikelfilters bewirken. Des Weiteren sind Mittel zum Bestimmen einer stromabwärts des Partikelfilters im Abgas vorliegenden Konzentration an Kohlenmonoxid vorgesehen. Diese Mittel können einen für Kohlenmonoxid empfindlichen Sensor umfassen, welcher in der Abgasanlage angeordnet ist. Zusätzlich oder alternativ kann jedoch auch der Gehalt an Kohlenmonoxid im Abgas an einem Messstand bestimmt werden, wobei ein nicht zu dem Fahrzeug gehörender, für Kohlenmonoxid empfindlicher Sensor zum Einsatz kommen kann.
Des Weiteren ist es möglich, anhand einer Temperatur auf die Konzentration an Kohlenmonoxid zu schließen. Es kann nämlich stromabwärts des SCR-beschichteten Partikelfilters eine weitere katalytische Komponente mit einer oxidativ wirkenden katalytischen Beschichtung vorgesehen sein. Bei dieser Komponente kann es sich beispielsweise um einen sogenannten Ammoniak-Sperrkatalysator handeln, also einen Oxidationskatalysator, welcher dem Oxidieren von im Überschuss im Abgas vorhandenem Ammoniak (NH₃) dient. Wird in einen solchen Sperrkatalysator Kohlenmonoxid eingebracht, so bewirkt das Oxidieren des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid einen Temperaturanstieg. Die entsprechende Oxidationsreaktion ist nämlich exotherm. Auch durch Anordnen von Temperatursensoren stromaufwärts und stromabwärts der katalytischen Komponente, beispielsweise also des Sperrkatalysators, und Auswerten der von diesen gelieferten Messwerten der Temperatur kann also der Kohlenmonoxid-Gehalt im Abgas bestimmt werden.
Die Erfassung der durch das Kohlenmonoxid bedingten Exothermie über den Sperrkatalysator kann hierbei zusätzlich oder alternativ zum direkten Messen der Kohlendioxidemission mittels eines entsprechenden Sensors erfolgen.
Bei der erfindungsgemäßen Abgasanlage ist die Steuerungseinrichtung dazu ausgelegt, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid bei Kenntnis von drei von vier Variablen aus:

- einem Alterungszustand einer katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters, wobei die katalytisch wirksame Beschichtung dem Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases dient;
- einer Menge eines während des Regenerierens in die Abgasanlage eingebrachten Reduktionsmittels zum Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases;
- einer vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters mit Ruß; und
- einer Temperatur während des Regenerierens
- die vierte Variable zu ermitteln.

Eine solche Abgasanlage ermöglicht eine besonders weitgehende Diagnose der Abgasnachbehandlungskomponenten der Abgasanlage.
Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Abgasanlage.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind. Dabei zeigen:

1 eine erste Variante einer Abgasanlage eines Fahrzeugs, bei welcher durch Auswertung eines Kohlenmonoxid-Messwerts eine umfassende Diagnose ermöglicht ist;
2 eine zweite Variante einer Abgasanlage eines Fahrzeugs, bei welcher durch Auswertung eines Kohlenmonoxid-Messwerts eine umfassende Diagnose ermöglicht ist;
3 eine dritte Variante einer Abgasanlage eines Fahrzeugs, bei welcher durch Auswertung eines Kohlenmonoxid-Messwerts eine umfassende Diagnose ermöglicht ist;
4 eine vierte Variante einer Abgasanlage eines Fahrzeugs, bei welcher durch Auswertung eines Kohlenmonoxid-Messwerts eine umfassende Diagnose ermöglicht ist;
5 einen Zusammenhang zwischen der Kohlenmonoxid-Emission beim Regenerieren des SCR-beschichteten Partikelfilters einer der in 1 bis 4 gezeigten Abgasanlagen in Abhängigkeit von der vor dem Regenerieren vorliegenden Beladung des Partikelfilters mit Ruß;
6 die Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission von der beim Regenerieren stromaufwärts des Partikelfilters vorliegenden Temperatur;
7 die Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission von der Alterung der SCR-Beschichtung des Partikelfilters; und
8 die Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission von der Dosierrate einer wässrigen Harnstofflösung in das Abgas während des Regenerierens.

Eine in 1 schematisch gezeigte Abgasanlage 10 eines Fahrzeugs umfasst eine Abgasleitung 12, durch welche das von einem Verbrennungsmotor 14 des Fahrzeugs (vergleiche 3) kommende Abgas strömt. Stromabwärts des Verbrennungsmotors 14 ist in der Abgasleitung 12 ein Oxidationskatalysator 16 angeordnet, welcher bei Ausbildung des Verbrennungsmotors 14 als Dieselmotor als Dieseloxidationskatalysator ausgebildet ist. Stromabwärts des Oxidationskatalysators 16 ist ein Temperatursensor 18 angeordnet. In der Abgasleitung 12 ist des Weiteren stromabwärts des Oxidationskatalysators 16 ein Partikelfilter 20 angeordnet, welcher eine SCR-Beschichtung aufweist. Diese katalytisch wirksame Beschichtung dient dem Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases in einer selektiven, katalytischen Reduktionsreaktion, bei welcher Stickoxide mit Ammoniak zu Stickstoff und Wasser umgesetzt werden. Die SCR-Beschichtung ist bevorzugt als so genannter washcoat, insbesondere als zeolithischer washcoat ausgebildet. Bei dem eingesetzten Zeolith handelt es sich insbesondere um einen Kupfer und/oder Eisen als Austauschmetall enthaltenden Zeolithen. Die SCR-Beschichtung kann auf den Wänden der Einlasskanäle und/oder der Auslasskanäle des insbesondere als so genannter wall-flow Filter ausgebildeten Partikelfilters 20 aufgebracht sein. Sie kann auch wenigstens teilweise in die porösen Kanalwände infiltriert sein.
Um den Ammoniak für diese SCR-Reaktion bereitzustellen, wird vorliegend mittels einer Dosiereinrichtung 22 als Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung stromaufwärts des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 in das Abgas eingebracht. Im heißen Abgas wird aus dem Harnstoff Ammoniak gebildet, welcher dann für die SCR-Reaktion zur Verfügung steht.
Bei der in 1 gezeigten Abgasanlage 10 sind der beschichtete Partikelfilter 20 und ein SCR-Katalysator 24 in einem gemeinsamen Gehäuse 26 angeordnet. Der SCR-Katalysator 24 weist bevorzugt eine der SCR-Beschichtung des Partikelfilters 20 ähnliche oder entsprechende Beschichtung auf. Zwischen dem Partikelfilter 20 und dem SCR-Katalysator 24 ist ein Kohlenmonoxidsensor 28 angeordnet. Mittels des Kohlenmonoxidsensors 28 lässt sich der Kohlenmonoxidgehalt im Abgas stromabwärts des Partikelfilters 20 messtechnisch erfassen.
Eine Steuerungseinrichtung 30 der Abgasanlage 10 ermöglicht die Auswertung der von dem Kohlenmonoxidsensor 28 erfassten Messwerte zur Diagnose der Abgasnachbehandlung.
Die in 2 gezeigte Abgasanlage 10 entspricht im Wesentlichen der in 1 gezeigten Abgasanlage 10. Jedoch ist hier der Kohlenmonoxidsensor 28 in einem Abschnitt 32 der Abgasleitung 12 angeordnet, welcher zwischen dem Partikelfilter 20 und dem SCR-Katalysator 24 angeordnet ist. Entsprechend sind hier der Partikelfilter 20 und der SCR-Katalysator 24 nicht in dem gemeinsamen Gehäuse 26 angeordnet, sondern in jeweils separaten Gehäusen. Zudem ist bei der Abgasanlage 10 gemäß 2 im Eintrittsbereich des Oxidationskatalysators 16 ein elektrisch beheizbarer Katalysator 34 vorgesehen.
Die in 3 gezeigte Abgasanlage 10 weist ebenfalls die in jeweils separaten Gehäusen angeordneten Abgasnachbehandlungskomponenten in Form des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 und des SCR-Katalysators 24 auf, zwischen welchen der Kohlenmonoxidsensor 28 angeordnet ist. Des Weiteren sind hier von einem Abgasturbolader ein Verdichter 36 und eine vom Abgas angetriebene Turbine 38 gezeigt. Darüber hinaus ist eine erste Rückführleitung 40 vorgesehen, welche der Hochdruck-Abgasrückführung dient. Hierbei wird stromaufwärts der Turbine 38 mit hohem Druck vorliegendes Abgas in die verdichtete Zuluft rückgeführt. Des Weiteren ist eine zweite Rückführleitung 42 gezeigt, welche der Niederdruck-Abgasrückführung dient. Hier wird stromabwärts des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 Abgas aus dem Abgasstrom entnommen und stromaufwärts des Verdichters 36 in den Zuluftstrang des Verbrennungsmotors 14 rückgeführt.
Die Abgasanlage 10 gemäß 4 entspricht im Wesentlichen der in 3 gezeigten Abgasanlage 10. Jedoch sind hier der SCR-beschichtete Partikelfilter 20 und der SCR-Katalysator 24 in dem gemeinsamen Gehäuse 26 angeordnet. Zudem ist der elektrisch beheizbare Katalysator 34 vorgesehen.
Bei derartigen Abgasanlagen 10 bestehen nun Zusammenhänge zwischen der Menge an Kohlenmonoxid, welche beim Regenerieren des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 freigesetzt wird, und weiteren den Betrieb der Abgasanlage 10 betreffenden Parametern.
So korreliert beispielsweise generell der Kohlenmonoxidgehalt im Abgas stromabwärts des Partikelfilters 20, also der aus dem Partikelfilter 20 austretende Kohlenmonoxid-Massenstrom mit der Rußbeladung des Partikelfilters 20. Dies ist in 5 veranschaulicht. Hier ist in einem Graphen 44 auf einer Abszisse 46 die Zeit t in Sekunden aufgetragen und auf einer Ordinate 48 der Kohlenmonoxid-Massenstrom in Gramm pro Sekunde stromabwärts des Partikelfilters 20. Eine erste Kurve 50 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf des Kohlenmonoxid-Massenstroms bei fehlender Beladung des Partikelfilters 20 mit Ruß, also bei einer Beladung von 0 g/l. Eine zweite Kurve 52 zeigt den entsprechenden Verlauf des Kohlenmonoxid-Massenstroms bei einer Ausgangs-Rußbeladung von 3 g/l. Eine weitere Kurve 54 veranschaulicht den Kohlenmonoxid-Massenstrom bei einer Ausgangs-Rußbeladung von 6 g/l.
Entsprechend wird bei einer höheren Ausgangs-Rußbeladung auch ein höherer Kohlenmonoxid-Massenstrom stromabwärts des Partikelfilters 20 festgestellt. Bei den anhand von 5 veranschaulichten Messungen wurde eine Regeneration des Partikelfilters 20 bei etwa 100 Sekunden durch rasches Einstellen der Regenerationsbedingungen, insbesondere der Regenerationstemperatur, gestartet. Nach einem Regenerieren über eine Zeitspanne von etwa 10 Minuten hinweg bei überwiegend konstanten Regenerationsbedingungen wurde das Regenerieren durch rasches Absenken der Abgastemperatur beendet. Dies erfolgte durch ein Abschalten von Heizmaßnahmen wie etwa dem Einbringen von Kraftstoff in das Abgas stromaufwärts des Partikelfilters 20.
Bei einem solchen aktiven Regenerieren des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 ergeben sich jedoch noch weitere Abhängigkeiten der Kohlenmonoxid-Emission von den die Betriebsbedingungen der Abgasanlage 10 beschreibenden Parametern. Um die Kohlenmonoxid-Emission zu beschreiben, kann als charakteristische, dimensionslose Kenngröße ein Quotient Q herangezogen werden, welcher aus der Menge des freigesetzten Kohlenmonoxids bezogen auf eine Menge an Ruß gebildet ist und zwar nach folgender Beziehung: $Q = \frac{C O_{n a c h SDPF} [g]}{R u ß a b b r a n d [g]}$
Hierbei beschreibt die Größe CO_nach _SDPF die bei der Regeneration des mit der SCR-Beschichtung versehenen Partikelfilters 20 innerhalb eines Zeitintervalls t1 bis t2 gebildete Masse an Kohlenmonoxid gemäß der folgenden Gleichung: $C O_{n a c h S D P F} = \int_{t 1}^{t 2} \dot{m} c o d t$
Und der Rußabbrand in Gramm ist die in diesem Zeitintervall abgebrannte Masse an Ruß gemäß der folgenden Gleichung: $Rußabbrand = \int_{t 1}^{t 2} {\dot{m}}_{R u ß} d t$
Hierbei ist ṁ_co der aus dem SCR-beschichteten Partikelfilter 20 austretende Kohlenmonoxid-Massenstrom im Abgas und ṁ_Ruß die je Zeiteinheit abbrennende Rußmenge, also die Rußabbrenngeschwindigkeit.
In 6 ist die Temperaturabhängigkeit dieses dimensionslosen Quotienten Q von der Temperatur dargestellt, welche unmittelbar stromaufwärts des Partikelfilters 20 vorliegt und welche beispielsweise mittels des Temperatursensors 18 erfasst werden kann. Hierbei ist in einem entsprechenden Graphen 56 in 6 auf einer Ordinate 58 der Quotient Q aufgetragen und auf einer Abszisse 60 die Temperatur T in Grad Celsius vor dem Partikelfilter 20. Wie aus einer entsprechenden Kurve 62 in 6 hervorgeht, nimmt mit steigender Temperatur beim Regenerieren die Kohlenmonoxid-Emission ab. So kann bei einer Temperatur von etwa 620 Grad Celsius während des Regenerierens der Quotient Q bei etwa 0,8 liegen und bei einer Temperatur von etwa 680 Grad Celsius ein Quotient Q zwischen 0,5 und 0,6 vorliegen.
Des Weiteren besteht eine Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission vom Alterungszustand der SCR-Beschichtung des Partikelfilters 20. Diese Abhängigkeit ist schematisch in 7 veranschaulicht. Hier ist in einem Graphen 64 auf einer Ordinate 66 die Kohlenmonoxid-Emission in Gramm aufgetragen und auf einer Abszisse 68 die abgebrannte Menge an Ruß in Gramm. Eine erste, im Koordinatenursprung beginnende Gerade 70 beschreibt hierbei eine noch ungealterte, vergleichsweise frische SCR-Beschichtung. Demgegenüber veranschaulicht eine zweite, ebenfalls im Koordinatenursprung beginnende Gerade 72 mit einer größeren Steigung als die erste Gerade 70 die Zusammenhänge für eine gealterte SCR-Beschichtung des Partikelfilters 20. Aus 7 wird entsprechend ersichtlich, dass eine ungealterte, frische SCR-Beschichtung eine geringere Kohlenmonoxid-Emission mit sich bringt. Hier wird also eine deutlich höhere Aktivität hinsichtlich der Kohlenmonoxidoxidation während des Regenerierens des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 beobachtet.
Anhand von 8 soll eine weitere Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission von Betriebsparametern der Abgasanlage 10 veranschaulicht werden. Hierbei ist in einem Graphen 74 auf einer Ordinate 76 der Quotient Q aufgetragen und auf einer Abszisse 78 die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage 10 eingebrachten Reduktionsmittels, welches dem Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases dient, also beispielsweise der Harnstoff-Wasser-Lösung (HWL). Diese Dosierung der Harnstofflösung, welche etwa unter dem Markennamen AdBlue® erhältlich ist, erfolgt hierbei durch Ansteuern der Dosiereinrichtung 22 beispielsweise mittels der Steuerungseinrichtung 30. Eine Gerade 80 in 8 veranschaulicht die Abhängigkeit der Kohlenmonoxid-Emission von der AdBlue®-Dosierrate in Gramm pro Sekunde bei im Wesentlichen konstanter Temperatur stromaufwärts des Partikelfilters 20 für unterschiedliche Dosierraten und bei jeweils gleicher Ausgangsbeladung des Partikelfilters 20 mit Ruß. Aus 8 ist entsprechend ersichtlich, dass mit zunehmender AdBlueⓇ-Dosierrate die Kohlenmonoxid-Emission zunimmt.
Des Weiteren haben die Art der SCR-Beschichtung und auch das Substrat des Partikelfilters 20, auf welchem sich diese katalytisch wirksame Beschichtung befindet, einen Einfluss auf die Kohlenmonoxid-Emissionen bei der Regeneration des Partikelfilters 20. Das Substrat des Partikelfilters 20 kann hierbei anhand seines Materials, seiner Porosität, seines mittleren Porendurchmessers und dergleichen beschrieben werden. Die Beschichtungstechnologie oder Katalysatortechnologie der SCR-Beschichtung hängt demgegenüber von der Menge des zum Beschichten verwendeten Materials, der Zusammensetzung des Materials, dem Beschichtungsprozess und dergleichen ab. Je nach Kombination eines bestimmten Substrats des Partikelfilters 20 mit einer bestimmten SCR-Beschichtung kann die bei ansonsten gleichen Bedingungen vorliegende Menge an emittiertem Kohlenmonoxid entsprechend höher oder geringer ausfallen. Daher ist es sinnvoll, auch diese Parameter zu berücksichtigen.
Die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge ermöglichen es, anhand der Messung der Kohlenmonoxid-Emissionen während des Regenerierens des Partikelfilters 20 beispielsweise den Aktivitätszustand oder Alterungszustand der SCR-Beschichtung des Partikelfilters 20 zu bestimmen. Zusätzlich oder alternativ können die AdBlueⓇ-Dosierrate während einer Regeneration des Partikelfilters 20 und/oder eine Ausgangs-Rußbeladung des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 zu Beginn der Regeneration bestimmt werden. Die Ausgangs-Rußbeladung ist die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters 20 mit Ruß. Zusätzlich oder alternativ kann die während des Regenerierens des Partikelfilters 20 abgebrannte Menge an Ruß beziehungsweise die Rußabbrenngeschwindigkeit bestimmt werden.
Der Kohlenmonoxidsensor 28 zum Erfassen der Konzentration an Kohlenmonoxid ist bevorzugt unmittelbar stromabwärts des Partikelfilters 20 angeordnet, wobei auch eine Anordnung stromabwärts des nachgeschalteten SCR-Katalysators 24 möglich ist. In diesem Fall kann eine gegebenenfalls vorhandene Beinflussung des Kohlenmonoxidgehalts im Abgas durch den SCR-Katalysator 24 ohne weiteres berücksichtigt werden. Umgekehrt kann bei einer Erfassung des Kohlenmonoxidgehalts im Abgas ausgangsseitig des SCR-Katalysators 24, insbesondere mittels des Kohlenmonoxidsensors 28, auch eine Alterungsdiagnose des SCR-Katalysators 24 durchgeführt werden. Typischerweise ist nämlich eine Fähigkeit der Beschichtung des SCR-Katalysators 24 zur Oxidation von Kohlenmonoxid ebenfalls mehr oder weniger alterungsabhängig. Werden Kohlenmoxidgehalte im Abgas eingangsseitig und ausgangsseitig des SCR-Katalysators 24 messtechnisch oder anderweitig ermittelt und miteinander verglichen, so kann in Abhängigkeit des Vergleichsergebnisses ein Alterungszustand des SCR-Katalysators 24 ermittelt werden.
Des Weiteren braucht die Kohlenmonoxidkonzentration stromabwärts des Partikelfilters 20 nicht mittels des Kohlenmonoxidsensors 28 erfasst zu werden, sondern es kann auch anhand eines anderen Parameters auf den Kohlenmonoxidgehalt im Abgas geschlossen werden. Wenn beispielsweise stromabwärts des Partikelfilters 20 beziehungsweise stromabwärts des SCR-Katalysators 24 ein sogenannter Ammoniak-Sperrkatalysator angeordnet ist, so oxidiert dieser im Abgas enthaltenes, überschüssiges NH₃. In diesem Sperrkatalysator wird jedoch auch Kohlenmonoxid oxidiert, was zu einer Erhöhung der Temperatur stromabwärts des Sperrkatalysators führt. Insofern kann auch anhand eines Temperaturunterschieds stromabwärts und stromaufwärts des Sperrkatalysators auf den Kohlenmonoxidgehalt im Abgas geschlossen werden.
Zum Bestimmen von die Abgasanlage 10 betreffenden Parametern kann beispielsweise die Kohlenmonoxidkonzentration mittels des hinter dem Partikelfilter 20 angeordneten Kohlenmonoxidsensors 28 kontinuierlich erfasst und in einen Kohlenmonoxid-Massenstrom ṁ_co umgerechnet werden. Der Massenstrom des Abgases ist nämlich üblicherweise bekannt und beispielsweise in der Steuerungseinrichtung 30, welche als Motorsteuergerät ausgebildet sein kann, als auslesbare Größe vorhanden. Durch Integration über das vorgebbare Zeitintervall t2-t1 wird dann ein integraler Wert für die in dem Zeitintervall aus dem Partikelfilter 20 ausgetretene Kohlenmonoxidmenge erhalten. Hierbei wird vorzugsweise ein Zeitintervall gewählt, innerhalb dessen bestimmte Betriebsbedingungen wie beispielsweise die Temperatur des Abgases und der Massenstrom des Abgases wenigstens annähernd konstant sind beziehungsweise vorgebbaren Bedingungen für einen stationären Zustand genügen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn ein Zeitintervall mit einer vorbestimmten Dauer von beispielsweise 10 Minuten oder einzelne Zeitintervalle mit unterschiedlicher, standardmäßig vorgegebener Dauer betrachtet oder ausgewertet werden. So können beispielsweise einzelne Zeitintervalle herangezogen werden, in welchen die stationären Bedingungen vorliegen. Durch die Auswahl derartiger Zeitintervalle braucht auch nur eine vergleichsweise geringe Menge an Vergleichsdaten vorgehalten zu werden, um Rückschlüsse auf eine Diagnose der Abgasanlage 10 ermöglichende Parameter zuzulassen.
Die während des Regenerierens von einem bestimmten Typ des Partikelfilters 20 freigesetzte Menge an Kohlenmonoxid ist im Wesentlichen abhängig von der Ausgangsbeladung des Partikelfilters 20 mit Ruß (vergleiche 5), der Temperatur während des Regenerierens (vergleiche 6), dem Alterungszustand der SCR-Beschichtung des Partikelfilters 20 (vergleiche 7) und von der Dosierrate der Harnstofflösung (vergleiche 8). Daher lässt sich bei zumindest annähernder Kenntnis von drei dieser vier Variablen die vierte Variable bestimmen.
Beispielsweise kann die Ausgangs-Rußbeladung in Form einer modellbasiert errechneten Größe im Motorsteuergerät auslesbar zur Verfügung stehen. Zusätzlich oder alternativ kann die Ausgangs-Rußbeladung messtechnisch anhand des Differenzdrucks über den Partikelfilter 20 erfasst werden. Des Weiteren kann die Temperatur des Partikelfilters 20 durch Messung mittels des Temperatursensors 18 stromaufwärts des Partikelfilters 20 erfasst werden. Wenn dann die Dosierrate der Harnstoff-Wasser-Lösung wenigstens annähernd bekannt ist, so kann auf den Alterungszustand der Beschichtung des Partikelfilters 20 rückgeschlossen werden. Die Dosierrate der Harnstoff-Wasser-Lösung kann anhand der Ansteuerung der Dosiereinrichtung 22 ermittelt werden.
Ist umgekehrt der Alterungszustand des Partikelfilters 20 bekannt, beispielsweise aus einer kurz vorher durchgeführten Messung, bei welcher die übrigen drei Variablen anderweitig bestimmt wurden, so kann durch Vergleichen der erhaltenen Kohlenmonoxidmenge, also der innerhalb des Zeitintervalls t2-t1 freigesetzten Menge an Kohlenmonoxid, mit vorab ermittelten, abgespeicherten Vergleichsdaten die Dosierrate wenigstens annähernd ermittelt werden. Hier kann ein Abgleich mit einem Wert für die Dosierrate vorgenommen werden, welcher beispielsweise in einer Steuereinheit zum Ansteuern der Dosiereinrichtung 22 hinterlegt ist. Das Ansteuern der Dosiereinrichtung 22 kann mittels der schematisch gezeigten Steuerungseinrichtung 30 vorgenommen werden, welche auch die mittels des Temperatursensors 18 und des Kohlenmonoxidsensors 28 erfassten Werte auswertet. Es können jedoch auch separate Steuergeräte oder Steuereinheiten vorgesehen sein. Durch Auswertung des Vergleichs kann eine Diagnose der Dosiereinrichtung 22 vorgenommen werden. Zusätzlich oder alternativ kann ein Sollwert für die Dosierrate der Harnstoff-Wasser-Lösung oder eines derartigen zum Verringern des Stickoxidgehalts im Abgas geeigneten Reduktionsmittels verändert oder adaptiert werden.
Ausgehend von einem integralen Wert der für die während des Regenerierens des SCR-beschichteten Partikelfilters 20 im Zeitintervall t2-t1 aus dem Partikelfilter 20 ausgetretenen Menge an Kohlenmonoxid ist es weiterhin möglich, die Ausgangs-Rußbeladung des Partikelfilters 20 zu Beginn des Regenerierens zu bestimmen. So kann beispielsweise ein diesbezügliches Rechenmodell verifiziert beziehungsweise adaptiert werden. Hierfür werden die Temperatur des Partikelfilters 20, der Alterungszustand der SCR-Beschichtung sowie die Dosierrate bestimmt. Anhand der im Zeitintervall t2-t1 aus dem Partikelfilter 20 ausgetretenen Kohlenmonoxidmenge ergibt sich so eine eindeutig zuordenbare Ausgangs-Rußbeladung entsprechend des in 5 gezeigten Zusammenhangs. Die entsprechende Zuordnung kann durch vorab durchgeführte Versuche ermittelt und in einem Speicher der Steuerungseinrichtung 30, insbesondere des Motorsteuergeräts vorgehalten werden.
Es kann auch unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters 20, des Alterungszustands des Partikelfilters 20, der HWL-Dosierrate und der Ausgangs-Rußbeladung anhand der in 6 veranschaulichten Abhängigkeit aus vorab ermittelten und abgespeicherten Daten, welche die freigesetzte Menge an Kohlenmonoxid angeben, der Quotient Q bestimmt werden. Somit kann die im Zeitintervall parallel zur ausgetretenen Kohlenmonoxidmenge abgebrannte Rußmenge ermittelt werden. Durch Division mit der Zeitdauer des Zeitintervalls t2-t1 kann eine mittlere Rußabbrandgeschwindigkeit bestimmt und mit einem entsprechenden Wert eines Rußabbrandmodells verglichen werden. Dies ermöglicht es beispielsweise den Wert zu adaptieren, welcher in dem Rußabbrandmodell verwendet wird. Ist kein Modellwert für die Rußabbrandgeschwindigkeit verfügbar, so kann über die ermittelte Rußabbrandgeschwindigkeit die Abnahme der Rußbeladung des Partikelfilters 20 während des Regenerierens errechnet werden. So kann die aktuelle Restbeladung des Partikelfilters 20 mit Ruß bestimmt werden. Hierfür wird vorzugsweise die seit Beginn des Regenerierens des Partikelfilters 20 aus dem Partikelfilter 20 ausgetretene Menge an Kohlenmonoxid erfasst.
Wird die im Zeitintervall t2-t1 ermittelte gesamte Menge an Kohlenmonoxid, also ein integraler Mengenmesswert für Kohlenmonoxid, durch die Dauer des Zeitintervalls dividiert, so wird ein Mittelwert erhalten, welcher die Stärke der Kohlenmonoxid-Emission in dem Zeitintervall t2-t1 angibt. Auch dieser Mittelwert ist so wie der integrale Kohlenmonoxid-Mengenmesswert im Wesentlichen abhängig von der Ausgangs-Rußbeladung des Partikelfilters 20, der Temperatur des Partikelfilters 20, dem Alterungszustand des Partikelfilters 20 und der HWL-Dosierrate. Auch hier kann also bei Kenntnis von drei der vier genannten Variablen die vierte Variable aufgrund der vorab ermittelten Abhängigkeiten aus dem Mittelwert für die Stärke der Kohlenmonoxid-Emission ermittelt werden.
Zusätzlich oder alternativ kann ein während des Regenerierens des Partikelfilters 20 auftretender Maximalwert der Kohlenmonoxidkonzentration beziehungsweise des aus dem Partikelfilter 20 austretenden Kohlenmonoxid-Massenstroms zur Auswertung herangezogen werden. Auch der Maximalwert ist nämlich im Wesentlichen abhängig von der Ausgangs-Rußbeladung des Partikelfilters 20, der Temperatur des Partikelfilters 20 während des Regenerierens, dem Alterungszustand der SCR-Beschichtung des Partikelfilters 20 und der HWL-Dosierrate. Auch hier kann, bei Kenntnis von drei der vier genannten Variablen, die vierte Variable aufgrund der vorab ermittelten Abhängigkeiten analog zu der oben geschilderten Vorgehensweise anhand des Maximalwerts der während des Regenerierens erfassten Kohlenmonoxidkonzentration ermittelt werden.

Claims

Verfahren zur Diagnose einer Abgasanlage (10) eines Fahrzeugs, bei welchem ein in der Abgasanlage (10) angeordneter eine SCR-Beschichtung aufweisender Partikelfilter (20) regeneriert wird, und bei welchem eine stromabwärts des Partikelfilters (20) im Abgas vorliegende Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid bei Kenntnis von drei von vier Variablen aus: - Ein Alterungszustand einer katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20), welche zum Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases ausgebildet ist; - einer Menge eines während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels zum Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases; - einer vor dem Regenerieren vorliegenden Beladung des Partikelfilters (20) mit Ruß; und - einer Temperatur während des Regenerierens die vierte Variable bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters (20) mit Ruß durch Heranziehen eines den Betrieb der Abgasanlage (10) beschreibenden Modells und/oder durch Erfassen einer Differenz eines Drucks stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters (20) bestimmt wird, wobei die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels durch Auswerten eines Ansteuerns einer Dosiereinrichtung (22) für das Reduktionsmittel bestimmt wird, und wobei, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters (20) während des Regenerierens, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid der Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20) ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters (20) mit Ruß durch Heranziehen eines den Betrieb der Abgasanlage (10) beschreibenden Modells und/oder durch Erfassen einer Differenz eines Drucks stromaufwärts und stromabwärts des Partikelfilters (20) bestimmt wird, wobei der Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20), insbesondere durch Heranziehen des Modells, bestimmt wird, und wobei, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters (20) während des Regenerierens, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wert, welcher die anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid ermittelte Menge des Reduktionsmittels angibt, mit einem Wert verglichen wird, welcher durch Auswerten eines Ansteuerns einer Dosiereinrichtung (22) für das Reduktionsmittel erhalten wird, wobei basierend auf dem Vergleich der Werte eine Funktionstüchtigkeit der Dosiereinrichtung (22) beurteilt und/oder ein Sollwert der in die Abgasanlage (10) einzubringenden Menge des Reduktionsmittels festgelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20), insbesondere durch Heranziehen eines den Betrieb der Abgasanlage (10) beschreibenden Modells, bestimmt wird, wobei die Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels durch Auswerten eines Ansteuerns einer Dosiereinrichtung (22) für das Reduktionsmittel bestimmt wird, und wobei, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters (20) während des Regenerierens, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid die vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters (20) mit Ruß ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass basierend auf dem Alterungszustand der katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20) und auf der Menge des während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels, insbesondere unter Berücksichtigung der Temperatur des Partikelfilters (20) während des Regenerierens, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid eine durch das Regenerieren aus dem Partikelfilter (20) entfernte Menge an Ruß ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid und eines Massenstroms des Abgases durch die Abgasanlage (10) eine in einer vorbestimmten Zeitspanne aus dem Partikelfilter (20) ausgetretene Menge an Kohlenmonoxid bestimmt wird und die Menge an Kohlenmonoxid zum Ermitteln der wenigstens einen Variablen herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid und eines Massenstroms des Abgases durch die Abgasanlage (10) eine in einer vorbestimmten Zeitspanne aus dem Partikelfilter (20) ausgetretene Menge an Kohlenmonoxid bestimmt wird, wobei anhand der Menge an Kohlenmonoxid ein in der vorbestimmten Zeitspanne vorliegender Mittelwert der Konzentration an Kohlenmonoxid bestimmt wird, und wobei der Mittelwert zum Ermitteln der wenigstens einen Variablen herangezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein während des Regenerierens des Partikelfilters (20) auftretender Maximalwert der Konzentration an Kohlenmonoxid bestimmt wird, wobei der Maximalwert und/oder eine aus dem Maximalwert abgeleitete Größe, insbesondere ein Maximalwert eines Massenstroms an Kohlenmonoxid durch die Abgasanlage (10), zum Ermitteln der wenigstens einen Variablen herangezogen wird.
Abgasanlage eines Fahrzeugs, mit einem in der Abgasanlage (10) angeordneten Partikelfilter (20), mit einer Steuerungseinrichtung (30) zum Bewirken eines Regenerierens des eine SCR-Beschichtung aufweisenden Partikelfilters (20), und mit Mitteln (28) zum Bestimmen einer stromabwärts des Partikelfilters (20) im Abgas vorliegenden Konzentration an Kohlenmonoxid, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (30) dazu ausgelegt ist, anhand der Konzentration an Kohlenmonoxid bei Kenntnis von drei von vier Variablen aus: - Einem Alterungszustand einer katalytisch wirksamen Beschichtung des Partikelfilters (20), welche zum Verringern eines Stickoxidgehalts des Abgases ausgebildet ist; - einer Menge eines während des Regenerierens in die Abgasanlage (10) eingebrachten Reduktionsmittels zum Verringern des Stickoxidgehalts des Abgases; - einer vor dem Regenerieren vorliegende Beladung des Partikelfilters (20) mit Ruß; und - einer Temperatur während des Regenerierens die vierte Variable zu ermitteln.