DE102015103970A1

DE102015103970A1 - Verfahren und System zur Leckdetektion an einem Teilchenfilter

Info

Publication number: DE102015103970A1
Application number: DE102015103970.2A
Authority: DE
Inventors: Michiel J. Van Nieuwstadt; Joseph Norman Ulrey; William Charles Ruona
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-04-01
Filing date: 2015-03-18
Publication date: 2015-10-01
Also published as: US20150275738A1; RU2015110652A3; US9664095B2; CN104975922A; CN104975922B; RU2684859C2; RU2015110652A

Abstract

Es sind ein Verfahren und ein System zum Korrelieren eines Druckabfalls an einem Abgasteilchenfilter mit der Ausgabe eines vorgeschalteten Abgassauerstoffsensors und eines nachgeschalteten Abgassauerstoffsensors bereitgestellt. Der Druckabfall wird daraufhin verwendet, um ein Lecken des Filters während Bedingungen, in welchen eine Abgassauerstoffkonzentration am Filter im Wesentlichen konstant ist, abzuleiten. Die Diagnose kann während ausgewählter Eingangsbedingungen durchgeführt werden, so z.B. wenn ein Teilchenwert im GPF unter einem vorbestimmten Grenzwert ist, die Abgasströmungsrate über einer Grenzwertrate ist und eine absolute Abgasströmungsratenableitung unter einer Grenzwertableitung ist.

Description

Gebiet
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Systeme und Verfahren zur Leckdetektion bei einem in einem Verbrennungsmotor wie einem benzinbetriebenen Motor gekoppelten Teilchenfilter.
Hintergrund / Zusammenfassung
Teilchen (z.B. Ruß) können sich in Verbrennungsmotoren als Nebenprodukt von einigen Verbrennungsprozessen bilden. So können sich z.B. Teilchen im Abgas bei hohen Motordrehzahlen oder hohen Motorbelastungen bilden. Die Bildung von Teilchen kann auch mit der direkten Einspritzung von Treibstoff in die Motorzylinder zusammenhängen. Teilchenfilter in der Abgasleitung können dazu verwendet werden, die Teilchen zu halten und Rußemissionen zu reduzieren. Mit der Zeit häufen sich die Teilchen innerhalb des Filters an, wodurch die Abgasströmungsrate durch das Abgassystem reduziert und ein Motorgegendruck erzeugt wird, welcher die Motoreffizienz und die Treibstoffwirtschaftlichkeit reduziert. Um den Gegendruck zu reduzieren, kann das Filter intermittierend regeneriert werden, um angehäuften Ruß zu verbrennen. Aber selbst mit intermittierender Regeneration können sich Teilchenfilter verschlechtern und Teilchen durch das Auspuffrohr an die Atmosphäre auslecken.
Ein Weg zur Bestimmung, ob ein Teilchenfilter leckt, ist durch die Verwendung von Drucksensoren, wie dies von Yamakawa et al. in EP 2690263 gezeigt ist. Darin werden ein Druckwert an einer stromaufwärtigen Seite eines Teilchenfilters und ein Druckventil an einer stromabwärtigen Seite des Teilchenfilters Fourier-transformiert und verglichen, um somit eine Menge an Teilchen zu detektieren, die auf dem Teilchenfilter abgelagert wird. Der Zustand des Filters wird daraufhin auf der Grundlage des Vergleichs bestimmt. Ein weiterer Weg zur Bestimmung, ob der Teilchenfilter leckt, wird von Yadav et al. in US 2012/0125081 gezeigt. Darin wird die Anhäufung von Feinstaub auf der Grundlage eines Teilchensensors bestimmt, der mit einem Temperatursensor gekoppelt ist, und eines Strömungsgeschwindigkeitssensors, der in der Abgasleitung dem Filter nachgeschaltet angeordnet ist. In Reaktion auf einen Eingabewert des Teilchensensors und eine Teilchensensortemperatur bestimmt eine Steuerung einen Diagnosewert für das Teilchenfilter. Liegt der Diagnosewert für das Teilchenfilter über einem speziellen Wert innerhalb einer vorbestimmten Zeit, so zeigt dies an, dass das Teilchenfilter Ruß zum Auspuff hin ausleckt.
Die Erfinder haben hierin aber mögliche Probleme mit solchen Herangehensweisen identifiziert. So können z.B. im Ansatz von Yamakawa zusätzliche Kosten damit assoziiert sein, dass dem Abgassystem Drucksensoren hinzugefügt werden. Zusätzlich dazu können Drucksensoren unter den harten Bedingungen des Abgassystems nicht beständig sein, wodurch ein häufiger Austausch erforderlich ist. Ferner kann es sein, dass der Differenzdruck zwischen den vorgeschalteten und nachgeschalteten Drucksensoren im Wesentlichen verschieden sein muss, um die Verschlechterung des Teilchenfilters anzuzeigen. Als weiteres Beispiel können im Ansatz von Yadav die Teilchensensoren eine häufige Regeneration benötigen. Als solches kann es sein, dass die Überwachung der Änderungen in der Menge an Feinstaub nach der Filterregeneration durchgeführt werden muss, um die Resultate der Diagnoseroutine nicht zu verfälschen. Folglich kann es sein, dass nicht ausreichend viele Möglichkeiten für eine laufende Überwachung des Teilchenfilters gegeben sind. Noch andere Probleme umfassen den Bedarf an zusätzlichen Sensoren wie z.B. Temperatursensoren, welche Komponentenkosten und Steuerkomplexität addieren.
Die Erfinder haben hierin die obig angesprochenen Probleme erkannt und ein Verfahren entwickelt, um Lecken oder Verschlechterung eines Benzinteilchenfilters (gasoline particulate filter, GPF) in einem Abgassystem zu bestimmen. Das Verfahren umfasst während ausgewählter Bedingungen das Korrelieren einer Ausgabe eines vorgeschalteten Abgassauerstoffsensors und eines nachgeschalteten Abgassauerstoffsensors mit einem Druckabfall an einem Abgasteilchenfilter. Der Druckabfall kann daraufhin mit Lecken aus dem Teilchenfilter korreliert werden. Die ausgewählten Bedingungen können Bedingungen umfassen, in welchen die Abgassauerstoffkonzentration am Filter im Wesentlichen konstant bleibt. Auf diese Weise können bestehende Abgassauerstoffsensoren als Drucksensoren während ausgewählter Bedingungen verwendet werden, wodurch es möglich ist, Änderungen im Partialdruck des Abgassauerstoffs am Filter mit dem GPF-Zustand zu korrelieren.
Als ein Beispiel kann ein Abgassystem einen ersten Abgassensor (z.B. einen ersten Sauerstoffsensor) umfassen, der einem Abgasbenzinteilchenfilter (GPF) vorgeschaltet angeordnet ist, und einen zweiten Abgassensor (z.B. zweiten Sauerstoffsensor), der dem GPF nachgeschaltet angeordnet ist. Während Motorbetriebszuständen wie Regeneration und Sauerstoffansaugung im GPF können die Ausgabe des ersten Vor-GPF-Sauerstoffsensors und des zweiten Nach-GPF-Sauerstoffsensors verwendet werden, um Filterrußwerte abzuleiten. Insbesondere kann eine Änderung der Sauerstoffkonzentration am Filter mit der innerhalb eines Teilchenfilters oxidierten Rußmasse korreliert werden. Als solche kann sich, da die Abgassensoren einen Partialdruck des Abgassauerstoffs während ausgewählter Motorbetriebszustände, in welchen die Sauerstoffkonzentration am Teilchenfilter im Wesentlichen konstant bleibt, z.B. während des Kaltstarts des Motors und nach der Filterregeneration, messen, die Ausgabe der Sensoren unterscheiden. Insbesondere kann der vorgeschaltete Sauerstoffsensor eine höhere Ausgabe als der nachgeschaltete Sensor aufweisen. Während solcher Bedingungen kann ein Korrekturfaktor auf der Grundlage wenigstens der Abgasströmungsraten berechnet und zur Korrektur der Sensorausgaben angewendet werden. Wenn nach der Korrektur eine Differenz zwischen den über ein definiertes Zeitintervall überwachten Sensorausgaben geringer als ein Grenzwert ist (wenn z.B. die korrigierte Ausgabe des Vor-GPF-Abgassensors niedriger als die Ausgabe des Nach-GPF-Abgassensors ist), kann die Motorsteuerung ableiten, dass die Änderung des Partialdrucks am Filter aufgrund von Filterverschlechterung erfolgt. So kann z.B. abgeleitet werden, dass das GPF leckt, und es kann ein Diagnosecode festgelegt werden.
Auf diese Weise können bestehende Abgassensoren vorteilhafterweise während ausgewählter Bedingungen verwendet werden, um ein Lecken des Teilchenfilters ohne die Erfordernis von anderen zweckbestimmten Sensoren wie z.B. zweckbestimmten Druck- oder Temperatursensoren abzuleiten. Durch die Überwachung der Ausgabe der Abgassauerstoffsensoren, die auf den Partialdruck des Sauerstoffs bei Betriebsbedingungen, in welchen sich die Abgassauerstoffkonzentration an einem GPF nicht ändert, empfindlich sind, können die Sauerstoffsensoren vorteilhafterweise als Drucksensoren verwendet werden. Eine Druckänderung am Filter, ermittelt auf der Grundlage der Ausgabe der Abgassensoren, kann danach mit dem Filterzustand korreliert werden. So kann z.B. die Ausgabe der Sensoren nach der Regeneration des Filters, während stationärer Motorzustände, und/oder nach einem Kaltstart des Motors, verglichen werden, um die Filterverschlechterung auf der Grundlage der Differenzen des Sauerstoffpartialdrucks am Filter zu identifizieren. Unter Verwendung der bereits im Motorsystem vorhandenen Komponenten werden die Vorteile der Komponentenreduzierung erreicht, ohne dabei die Zuverlässigkeit der Resultate der Diagnoseroutine zu reduzieren. Durch Überwachung des Teilchenfilterzustands kann die Komplianz der Fahrzeugemissionen verbessert werden.
Es ist zu verstehen, dass die obige Zusammenfassung bereitgestellt ist, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der detaillierten Beschreibung weiter beschrieben sind. Sie soll nicht die Haupt- oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, dessen Umfang allein durch die Ansprüche definiert wird, die der detaillierten Beschreibung folgen. Darüber hinaus ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen begrenzt, die jegliche obig oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile lösen.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 zeigt schematisch einen Motor mit einem Abgassystem.
2 zeigt schematisch eine beispielhafte Ausführungsform eines Abgassystems.
3 ist ein Graph, der beispielhafte GPF-Messdrücke veranschaulicht.
Die 4A und 4B zeigen beispielhafte Reaktionen der Sauerstoffsensoren des Abgassystems, die an einem Benzinteilchenfilter positioniert sind, auf Änderungen der Abgasströmungsrate.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren, um selektiv eine GPF-Diagnoseroutine auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen zu initiieren.
6 zeigt ein beispielhaftes Ablaufdiagramm, das verschiedene Eingangsbedingungen veranschaulicht, die aus der Diagnoseroutine der 5 ausgewählt werden können.
7 zeigt beispielhafte Auslesungen der Sauerstoffsensorausgabe für verschiedene Eingangsbedingungen für die Diagnoseroutine.
8 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zur Anzeige von GPF-Verschlechterung auf der Grundlage von Auslesungen der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren.
9 zeigt ein anderes beispielhaftes Verfahren zur Anzeige von GPF-Verschlechterung auf der Grundlage von Auslesungen der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren.
10 zeigt ein Beispiel einer GPF-Leckdetektion während ausgewählter Motorbetriebsbedingungen auf der Grundlage einer Änderung der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffreaktion über die Zeit.
11 zeigt ein beispielhaftes Verfahren, um das GPF auf der Grundlage von Auslesungen der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren zu regenerieren.
Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zur Diagnose von Abbau des Feinstaubs von einem Benzinteilchenfilter (gasoline particulate filter, GPF), das mit einem Motorabgassystem gekoppelt ist, so z.B. dem Abgassystem der 1–2. Die Ausgabe der Abgassauerstoffsensoren, die an einem GPF positioniert sind, bei variierenden Abgasströmungsraten sind in den 3 und 4 dargestellt. Während ausgewählter Bedingungen, wobei eine Abgassauerstoffkonzentration am Teilchenfilter im Wesentlichen konstant ist, kann das GPF bezüglich der Verschlechterung auf der Grundlage der Reaktion der Sauerstoffsensoren überwacht werden, die dem Filter vor- und nachgeschaltet positioniert sind, wie dies in 10 veranschaulicht ist. Eine Motorsteuerung kann ausgelegt sein, Diagnoseroutinen wie jene, die in den 5, 8 und 9 dargestellt sind, durchzuführen, um einen Druckabfall am Teilchenfilter auf der Grundlage einer Ausgabe eines dem GPF vorgeschalteten Abgassauerstoffsensors und eines dem GPF nachgeschalteten Abgassauerstoffsensors während ausgewählter Bedingungen zu ermitteln, bei welchen nicht erwartet wird, dass sich die Sauerstoffkonzentration am Filter ändert, wie z.B. jene, die in den 6 und 7 dargestellt sind. Die Steuerung kann daraufhin den Druckabfall mit dem GPF-Zustand korrelieren. Die Ausgabe der Sensoren kann während noch anderer Bedingungen verwendet werden, um die Filterbelastung zu erfahren und zu bestimmen, ob das GPF regeneriert werden kann, wie dies in 11 dargestellt ist. Beispielhafte Ausgaben von Sauerstoffsensoren und ihre Verwendung bei der Bestimmung des GPF-Zustands sind in den 4 und 10 dargestellt. Auf diese Weise kann die Filterdiagnose verbessert werden, wodurch die Emissionskomplianz verbessert wird.
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Motoransaugsystem 23 und ein Motorabgassystem 25 für einen Motor 10 zeigt, die in einem Fahrzeug implementiert sein können, so etwa einem Fahrzeug, das für die Fahrt auf der Straße ausgelegt ist. Der Motor 10 umfasst eine Mehrzahl von Zylindern 30. Jeder Zylinder des Motors 10 kann ein oder mehrere Ansaugventile und ein oder mehrere Abgasventile (nicht dargestellt) umfassen. So können die Ventile z.B. Tellerventile sein, die in einer oberen Region des Zylinders angeordnet sind. Die Zylinder 30 können Treibstoff von einem Treibstoffeinspritzer 66 empfangen. Der Treibstoffeinspritzer 66 kann jeden geeigneten Treibstoff einspritzen, der z.B. Benzin, Alkohol oder eine Kombination davon umfasst. Der Treibstoffeinspritzer 66 kann z.B. ausgelegt sein, Treibstoff über Direkteinspritzung oder Saugrohreinspritzung zuzuführen. Jeder der Zylinder 30 kann ferner eine Mehrzahl von Treibstoffeinspritzern umfassen, so z.B. einen Direkteinspritzer und einen Einlasskanaleinspritzer. Die Mehrzahl von Treibstoffeinspritzern kann denselben Treibstoff oder verschiedene Arten von Treibstoffen, so z.B. Treibstoffe mit verschiedenem Alkoholgehalt, einspritzen.
Ein Steuersystem 14 kann Sensoren 16 umfassen, die Signale an die Steuerung 12 senden. Ferner kann die Steuerung 12 ein Computer mit lesbaren Befehlen sein, die auf einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert sind. Die Steuerung 12 kann Signale an die Betätigungsvorrichtungen 18 auf der Grundlage der Eingabe von Sensoren 16 senden, um den Betrieb des Motors 10 sowie die Komponenten des Ansaug- und Abgassystems zu steuern, einschließend die obig beschriebenen Ventile. Beispielhafte Steuerroutinen sind hier mit Bezug auf die 6–9 und 11 beschrieben, welche als Befehle im Speicher in der Steuerung gespeichert sein können.
Das Motoransaugsystem 23 kann einen Ansaugkanal 42 umfassen, über welchen dem Motor 10 Frischluft zugeführt wird. Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselplatte umfassen. In einem Beispiel kann die Position der Drosselplatte der Drossel 62 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, das einem in der Drossel 62 umfassten elektrischen Motor oder einer Betätigungsvorrichtung bereitgestellt wird, eine Konfiguration, die allgemein als elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control, ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann eine Drossel 62 betrieben werden, um die Ansaugluft, die den Verbrennungskammern unter den Motorzylindern 30 bereitgestellt wird, zu variieren. Ferner kann eine Kompressionsvorrichtung, so z.B. ein Turbolader oder Superlader, der mindestens einen Kompressor 162 umfasst, entlang des Ansaugkrümmers 44 angeordnet sein. Für einen Turbolader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise von einer Turbine 164 angetrieben werden, z.B. über eine Welle 163, die entlang des Abgaskrümmers 48 angeordnet ist. Für einen Superlader kann der Kompressor 162 wenigstens teilweise vom Motor und/oder einer elektrischen Maschine angetrieben werden, und er kann keine Turbine umfassen.
Das Abgassystem 25 kann einen Abgaskanal 35 umfassen, der eine oder mehrere Emissionssteuerungsvorrichtungen 71 umfasst, welcher hierin auch als Abgaskatalysator bezeichnet wird, einem Benzinteilchenfilter (GPF) 72 vorgeschaltet. Die Emissionssteuerungsvorrichtungen 71 können Motorabgase verarbeiten, um z.B. die Abgasbestandteile zu oxidieren. Emissionssteuerungsvorrichtungen 71 können einen Oxidationskatalysator, einen Dreiwege-Katalysator, einen Reduktionskatalysator (z.B. einen SCR-Katalysator) oder Kombinationen davon umfassen. So können z.B. Emissionssteuerungsvorrichtungen 71 in der Abgasleitung in einer eng gekoppelten Position angeordnet sein. Ferner kann der Motor 10 ein Abgasrezirkulationssystem (exhaust gas recirculation, EGR) (nicht dargestellt) umfassen, um die Senkung von NOx- und anderen Emissionen zu unterstützen. Das EGR-System kann ausgelegt sein, einen Teil des Abgases vom Motorabgas zur Motoransaugung zu rezirkulieren. In einem Beispiel kann das EGR-System ein Niederdruck-EGR-System sein, in welchem das Abgas stromab der Turbine (und stromauf oder stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung und dem Benzinteilchenfilter) zur Motoransaugung, stromauf dem Kompressor, rezirkuliert wird. In einem anderen Beispiel kann der Motor 10 ein Hochdruck-EGR-System umfassen, in welchem Abgas stromauf der Turbine zum Ansaugkrümmer, stromab des Kompressors, zugeführt wird.
Das Benzinteilchenfilter (GPF) 72, das hier auch als ein Teilchenfilter oder Filter bezeichnet wird und in einem der Emissionssteuerungsvorrichtung 71 nachgeschalteten Motorabgaskanal 35 angeordnet ist, ist ausgelegt, Restruß und andere Kohlenwasserstoffe, die vom Motor 10 abgegeben werden, zu halten, um die Teilchenemissionen zu senken. Die gehaltenen Teilchen können oxidiert werden, um Kohlendioxid im Regenerationsprozess zu bilden, der während des Motorbetriebs durchgeführt wird, wodurch die Rußbelastung des GPF reduziert wird. Während der Regeneration können eine Temperatur des GPF und des Abgases, das in das GPF eintritt, erhöht werden, um den gespeicherten Ruß zu verbrennen. Als solche kann die GPF-Regeneration bei hohen Abgastemperaturen (z.B. 600°C und darüber) durchgeführt werden, so dass die gehaltenen Teilchen in einer raschen Weise verbrannt und nicht an die Atmosphäre abgegeben werden. Um den Regenerationsprozess zu beschleunigen und den Ruß in einer effizienten Weise zu oxidieren, kann Abgas, das in das Teilchenfilter eintritt, vorübergehend mager gemacht werden. Das GPF 72 kann mit dem Abgaskrümmer 48 an einer Position stromab der Emissionssteuerungsvorrichtung 71 kommunizieren. In einigen Ausführungsformen kann das GPF 72 einen Washcoat umfassen, um die Emissionen weiter zu senken. So kann der Washcoat z.B. einen oder mehrere von NOx-Trap (LNT), selektivem katalytischen Reduzierer (SCR) oder katalytischem Oxidierer (CO) umfassen. Ferner kann die Washcoat-Last variiert werden, wenn sie auf das Filter aufgebracht wird.
Das Abgassystem kann mindestens zwei Abgassensoren umfassen. In der dargestellten Ausführungsform sind die drei Abgassensoren 126, 216 und 218 gekoppelt im Abgassystem 25 dargestellt. In einem Beispiel können die Abgassensoren 126, 216 und 218 Sauerstoffsensoren sein, die von verschiedenen geeigneten Sensoren zur Bereitstellung einer Anzeige des Verhältnisses Abgasluft / Treibstoff ausgewählt sind. Die Sauerstoffsensoren können lineare Sauerstoffsensoren oder schaltende Sauerstoffsensoren sein. Als ein Beispiel kann der Sauerstoffsensor einer eines UEGO-Sensors (universal oder wide-range exhaust gas oxygen), eines Zwei-Zustand-Sauerstoffsensors oder EGO-Sensors oder eines HEGO-Sensors (erhitzter EGO) sein. Die Abgassauerstoffsensoren 126, 216 und 218 können eine Konzentration von Sauerstoff beurteilen, die im Abgas vorhanden ist. Der Abgassensor 126 kann ein Einspeisungsgas-Sauerstoffsensor sein, der stromab der Emissionsteuerungsvorrichtung 71 angeordnet ist, um die Konzentrationen von Einspeisungsgas-Abgassauerstoff abzufühlen. Der Abgassensor 216 kann ein erster Abgassauerstoffsensor sein, der dem Teilchenfilter 72 vorgeschaltet angeordnet ist, während der Abgassensor 218 ein zweiter Abgassauerstoffsensor sein kann, der dem Filter 72 nachgeschaltet angeordnet ist. Die Abgassensoren 216 und 218 können Abgassauerstoffkonzentrationen am Auspuffrohr um das GPF abfühlen. Erstens kann ein vorgeschalteter Abgassauerstoffsensor 216 hier auch als der Vor-GPF-Sauerstoffsensor oder der Vor-Filter-Sauerstoffsensor bezeichnet werden, während zweitens der nachgeschaltete Abgassauerstoffsensor 218 hierin auch als der Nach-GPF-Sauerstoffsensor oder der Nach-Filter-Sauerstoffsensor bezeichnet werden kann. In einem Beispiel können die ersten und zweiten Sauerstoffsensoren 216 und 218 jeweils HEGO-Sensoren sein, während der Einspeisungsgas-Sauerstoffabgassensor 126 ein UEGO-Sensor ist. In einem anderen Beispiel kann jeder der Sensoren 216, 218 ein UEGO-Sensor sein. In noch einem anderen Beispiel kann der erste Sauerstoffsensor 216 ein UEGO-Sensor sein, der zweite Sauerstoffsensor 218 kann ein HEGO-Sensor sein, und der Einspeisungsgas-Sauerstoffabgassensor 126 kann ebenfalls ein HEGO-Sensor sein.
Das Verhältnis Luft zu Treibstoff des Abgases, das von den Zylindern 30 freigesetzt wird, kann durch einen oder mehrere der Sauerstoffsensoren bestimmt werden, die im Abgasstrom des Motors angeordnet sind. Auf der Grundlage des ermittelten Verhältnisses Luft zu Treibstoff kann die Treibstoffeinspritzung in die Motorzylinder so angepasst werden, das Verhältnis Luft zu Treibstoff der Zylinderverbrennung zu steuern. So können z.B. die Treibstoffeinspritzmengen in die Zylinder auf der Grundlage einer Abweichung des Verhältnisses Abgas zu Treibstoff angepasst werden, ermittelt auf der Grundlage der Ausgabe eines oder mehrerer Abgassensoren 126, 216 und 218, und eines erwünschten Verhältnisses von Luft zu Treibstoff (so etwa eine Abweichung von der Stöchiometrie).
Als solche können die Abgassauerstoffsensoren 126, 216 und 218 gegenüber dem Partialdruck des Sauerstoffs im Abgas empfindlich sein. Insbesondere gibt jeder Sauerstoffsensor eine Spannung auf der Grundlage einer Differenz der Abgassauerstoffkonzentration und der Umgebungsluftsauerstoffkonzentration aus. Während eines Fettmodus des Motors ist die Abgassauerstoffkonzentration unzureichend, was bewirkt, dass eine höhere Spannungsauslesung ausgegeben wird. Während eines Magermodus des Motors ist die Abgassauerstoffkonzentration im Überschuss, was bewirkt, dass eine niedrigere Spannungsauslesung ausgegeben wird. Die Spannungsausgabe des Sauerstoffsensors kann mit dem Partialdruck des Sauerstoffs im Abgasgemisch korreliert sein. Als ein Resultat dessen kann, selbst unter Bedingungen, in welchen die Sauerstoffkonzentrationen am Filter im Wesentlichen konstant sind, so z.B. während des Kaltstarts, nachdem ein Filter regeneriert wurde und/oder während stationärem Motorbetrieb, die Ausgabespannung des ersten und des zweiten Sauerstoffsensors, die am GPF 72 angeordnet sind, aufgrund von Differenzen im Partialdruck des Sauerstoffs vor und nach dem GPF verschieden sein. Insbesondere kann die Ausgabespannung des Vor-Filter-Sauerstoffsensors 216 niedriger als die Ausgabespannung des Nach-Filter-Sauerstoffsensors 218 sein. Die Ausgabespannung des Vor-Filter-Sauerstoffsensors 216 zeigt einen ersten Sauerstoffpartialdruck an, und die Ausgabespannung des Nach-Filter-Sauerstoffsensors 218 zeigt einen zweiten Sauerstoffpartialdruck an, wobei während Bedingungen mit konstanter Sauerstoffkonzentration der erste Sauerstoffpartialdruck aufgrund dessen, dass der Nach-Filter-Sauerstoffsensor 218 dem Vor-Filter-Sauerstoffsensor 216 nachgeschaltet ist, höher als der zweite Sauerstoffpartialdruck ist. Die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors 216 kann unter Verwendung eines Korrekturfaktors auf der Grundlage wenigstens der Abgasströmungsrate korrigiert werden. Man erwartet dann, dass die korrigierte Ausgabe des vorgeschalteten Vor-Filter-Sauerstoffsensors 216 der Ausgabe des nachgeschalteten Nach-Filter-Sauerstoffsensors 218 besser angepasst ist.
Die Erfinder haben hier erkannt, dass dieses Merkmal der Sauerstoffsensoren vorteilhafterweise während ausgewählter Bedingungen unterstützt werden kann, um eine Abgasdruckänderung unter Verwendung der Sauerstoffsensoren zu ermitteln. Insbesondere können unter Bedingungen, wenn die Abgassauerstoffkonzentration am Filter im Wesentlichen konstant ist (z.B. die Differenz in der Abgassauerstoffkonzentration am Filter geringer ist als ein Grenzwert), die Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors 216 und die Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors 218 verwendet werden, um einen Druckabfall am Filter zu erkennen. Für ein GPF, das funktioniert (d.h. nicht verschlechtert wird), während Bedingungen, in welchen die Sauerstoffkonzentration am Filter im Wesentlichen konstant ist, nach dem Anwenden des Korrekturfaktors auf die Ausgabe des ersten Vor-Filter-Sauerstoffsensors 216, kann die korrigierte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors einen Wert zeigen, der im Wesentlichen gleich (oder geringfügig größer als) die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist. Im Vergleich kann für ein GPF, das verschlechtert wird (z.B. ein Filter, das Teilchen ausleckt), unter Bedingungen, bei welchen die Sauerstoffkonzentration am Filter im Wesentlichen konstant ist, die korrigierte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors einen Wert zeigen, der kleiner als die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist. Beispielhafte Sauerstoffpartialdruckausgaben des Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensors bei verschiedenen Motorbetriebsbedingungen (einschließend Bedingungen der konstanten Abgassauerstoffkonzentration und variierende Abgassauerstoffkonzentration) sind in den 4 und 10 dargestellt.
Somit kann auf der Grundlage der Motorbetriebsbedingungen die Steuerung 12 das Motorabgassystem in verschiedenen Modi betreiben. Als ein Beispiel kann das Abgassystem in einem ersten Modus betrieben werden, in welchem eine Spannungsausgabe des ersten vorgeschalteten Abgassauerstoffsensors in Bezug auf die Spannungsausgabe des zweiten nachgeschalteten Abgassauerstoffsensors nur mit einer Änderung der Abgassauerstoffkonzentration am Teilchenfilter korreliert ist. Das Abgassystem kann auch in einem zweiten Modus betrieben werden, in welchem die Spannungsausgabe des ersten Sensors in Bezug auf die Spannungsausgabe des zweiten Sensors nur mit einer Änderung des Abgasdrucks am Filter korreliert ist. So kann z.B. die Steuerung im ersten Modus während einer ersten Bedingung betrieben werden, in welcher eine Abgasströmungsrate geringer als ein Grenzwert ist, und im zweiten Modus während einer zweiten Bedingung betrieben werden, wenn eine Abgasströmungsrate größer als der Grenzwert ist.
In einigen Ausführungsformen können ein oder mehrere zusätzliche Sensoren im Ansaug- und Abgassystem angeordnet sein. Diese können z.B. zusätzliche Temperatur-, Sauerstoff- und Feinstaubsensoren umfassen. Es ist zu verstehen, dass der dargestellte Motor 10 nur zum Zweck der beispielhaften Veranschaulichung dargestellt ist und dass die hier beschriebenen Systeme und Verfahren in jedem anderen geeigneten Motor mit beliebigen geeigneten Komponenten und/oder einer Anordnung von Komponenten implementiert werden können oder darauf angewendet werden können.
Mit Verweis auf 2 ist eine beispielhafte Ausführungsform 200 eines Motorabgassystems dargestellt. In einem Beispiel kann die Ausführungsform 200 ein Motorabgassystem 25 der 1 umfassen. Es versteht sich, dass zuvor in 1 eingeführte Komponenten in der 2 ähnlich nummeriert sein können. Die dargestellte Ausführungsform betrifft die Basis von zwei Gassensoren, insbesondere Abgassauerstoffsensoren, die an einem Teilchenfilter angeordnet sind. Die zwei Sensoren umfassen einen ersten vorgeschalteten Abgassensor 216 und einen zweiten nachgeschalteten Abgassensor 218, der an einem Abgas-GPF 72, das mit einem Abgaskanal 35 gekoppelt ist, angeordnet ist. Der Abgaskanal 35 umfasst ferner einen Abgaskatalysator 71, der hier als Dreiwege-Katalysator (three-way catalyst, TWC) dargestellt ist. Ein zusätzlicher linearer Sauerstoffsensor 126 ist dem TWC 71 vorgeschaltet angeordnet. Der lineare Sauerstoffsensor 126 fühlt die Sauerstoffkonzentration des Abgas-Einspeisungsgases ab. Der TWC 71 ist dem Abgassensor 126 nachgeschaltet und dem GPF 72 zur Emissionssteuerung vorgeschaltet angeordnet. Der TWC ist ein katalytischer Umsetzer, der Kohlenwasserstoff-, Kohlenmonoxid- und Stickstoffoxidemissionen im Abgas reduziert. Das GPF 72 ist dem TWC nachgeschaltet angeordnet und mit keinem Washcoat in diesem Beispiel dargestellt. In alternativen Ausführungsformen kann das GPF 72 aber einen katalytischen Washcoat umfassen. Die Abgassensoren 216 (hier auch als Vor-Filter-Sauerstoffsensor bezeichnet) und 218 (hier auch als Nach-Filter-Sauerstoffsensor bezeichnet) sind als HEGO-Sensoren dargestellt. In anderen Beispielen kann jeder des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors einer eines EGO-, UEGO- und eines HEGO-Sensors sein. Die Vor-Filter- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren messen eine Ausgabespannung, die den Partialdruck des Sauerstoffs im Abgas an den Vor-GPF- und Nach-GPF-Positionen anzeigt. Während eines Modus des Motorbetriebs, in welchem die Sauerstoffkonzentration des Abgases im Wesentlichen konstant ist, kann die Ausgabe des ersten Sensors mit einem Korrekturfaktor auf der Grundlage einer Druckermittlung für ein intaktes (z.B. funktionelles) GPF, das wiederum auf der Abgasströmungsrate beruht, korrigiert werden. Die Ausgaben der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren können daraufhin verwendet werden, um die GPF-Verschlechterung zu bestimmen, wie dies in den 3 bis 10 beschrieben ist. Während anderer Betriebsmodi, wenn sich die Sauerstoffkonzentration des Abgases ändert, kann die Ausgabe des ersten Sensors und des zweiten Sensors verwendet werden, um Teilchenfilterbelastungswerte (z.B. Beladung oder Entladung) zu bestimmen und um ferner zu bestimmen, wann die Regeneration des Teilchenfilters zu initiieren ist, wie dies in 11 beschrieben ist. Die Ausgaben der Sensoren können auch verwendet werden, um ein Verhältnis der Abgasluft zum Treibstoff abzuleiten und eine Motortreibstoffversorgung anzupassen, wie dies in 1 beschrieben ist.
Mit Verweis nun auf 3 ist ein beispielhafter Graph 300 gezeigt, welcher die Messdruckreaktion am Vor-Filter-Sauerstoffsensor aufgrund der Abgasströmungsrate durch ein GPF ohne Washcoat veranschaulicht. Als solche umfasst die Messdruckreaktion die Reaktion des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und zeigt den Abgasdruck an einer dem GPF vorgeschalteten Position an. Somit kann auf der Grundlage der Messdruckreaktion eine Steuerung einen Korrekturwert bestimmen, um ihn während eines Verfahrens, wie es in den 8 und 9 umrissen ist, auf einen Vor-Filter-Sauerstoffsensor anzulegen. Die Messdruckreaktion und der entsprechende Korrekturfaktor für ein gegebenes GPF können im Speicher des Computers in einer Lookup-Tabelle als eine Funktion der Abgasströmungsraten gespeichert werden.
Die Kurven 302 und 304 des Graphen 300 zeigen die erwarteten Grenzen für eine Messdruckreaktion eines funktionellen GPF während Änderungen der Abgasströmungsrate. Die Kurven 302 und 304 haben einen gemeinsamen Ursprung bei einer niedrigen Abgasströmungsrate. Die Kurve 302 veranschaulicht eine obere Grenzwertgrenze für eine funktionelle GPF-Reaktion. Die Kurve 304 veranschaulicht eine untere Grenzwertgrenze für eine funktionelle GPF-Reaktion. Wie hierin verwendet, zeigt das funktionelle und intakte GPF ein Filter mit einem Rußpegel an, der geringer als eine Grenzwertbelastung ist und nicht leckt. Mit zunehmender Abgasströmungsrate trennen sich die Kurven 302 und 304 weiter voneinander, wodurch die Variation des Messdrucks für ein funktionelles GPF mit zunehmender Abgasströmungsrate gezeigt wird. Als solche zeigt eine Messdruckreaktion eines Filters bei einer gegebenen Abgasströmungsrate innerhalb der Kurven 302 und 304 ein funktionelles GPF an. Somit kann für eine gegebene Abgasströmungsrate ein Wert des Messdrucks für ein funktionelles GPF aus einem Graphen, z.B. dem Graphen 300, bestimmt werden, und ein Korrekturfaktor, der mit einer Druckermittlung für ein intaktes GPF korreliert ist, welches wiederum auf der Abgasströmungsrate beruht, kann in der auf dem Onboard-Computer gespeicherten Tabelle abgelesen werden. Der Korrekturfaktor kann auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendet werden, so dass der korrigierte Vor-Filter-Ausgabewert nunmehr im Wesentlichen derselbe wie die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors sein kann. Ein beispielhafter Korrekturfaktor ist in 4 weiter ausgeführt.
Die auf dem Graphen 300 markierten Datenpunkte 1–5 zeigen verschiedene GPF-Messdruckreaktionen für ein gegebenes GPF. Die in einem ersten Satz von Punkten 1–3 gezeigten Datenpunkte ergeben sich aufgrund der steigenden Abgasströmungsrate durch ein funktionelles GPF, und die Datenpunkte in einem zweiten Satz von Punkten 4–5 ergeben sich aus einer konstanten Abgasströmungsrate durch ein GPF. Insbesondere zeigt Punkt 4 ein Filter, das leckt, welches einen Messdruck unter der Kurve 304 zeigen kann, und der Punkt 5 zeigt ein Filter mit einer hohen Rußbelastung, welches einen Messdruck über der Kurve 302 zeigen kann. Die Punkte 1–3 zeigen eine funktionelle GPF-Reaktion während Motorbetriebsbedingungen, in welchen die Abgassauerstoffkonzentration im Wesentlichen konstant bleibt, an. Der Datenpunkt 4 zeigt eine mögliche Reaktion, wenn die Sauerstoffkonzentration durch das GPF im Wesentlichen konstant bleibt, aber das GPF nicht funktioniert, an. Der Datenpunkt 5 zeigt eine mögliche Reaktion, wenn eine Sauerstoffkonzentration durch das GPF sich ändert, an. Die Datenpunkte 4–5 sind für dieselbe Abgasströmungsrate wie der Datenpunkt 2 dargestellt. Die Reaktion des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bei den Datenpunkten 1–5 sind in den 4A und 4B weiter ausgeführt.
In anderen Beispielen, bei welchen das GPF einen LNT-, SCR- oder OC-Washcoat auf die Filteroberfläche aufgetragen haben kann, kann die Reaktion des Filters variieren. So können z.B. die oberen und unteren Grenzen variieren. Als solche kann die Messdruckreaktion aufgrund der Abgasströmungsrate durch ein GPF auf der Grundlage davon variieren, ob das GPF einen Washcoat aufgetragen hat oder nicht. Als solche kann für ein funktionelles GPF (mit oder ohne Washcoat) eine Messreaktion z.B. durch den Hersteller bestimmt werden.
Mit Verweis nun auf die 4A und 4B veranschaulicht ein beispielhafter Graph 400 die Sauerstoffpartialdruckreaktionen des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors für den ersten Satz an Datenpunkten (1–3) und den zweiten Satz an Datenpunkten (4–5), die zuvor auf dem Graphen 300 in 3 dargestellt wurden. Insbesondere zeigt der Graph 400 die Sauerstoffpartialdruckreaktion des Vor-Filter- und des Nach-Filter-Sensors, wobei die Abgassauerstoffkonzentration durch das GPF auf der Grundlage ausgewählter Betriebsbedingungen im Wesentlichen konstant sein kann. Für ein funktionelles GPF kann bei einer gegebenen Abgasströmungsrate die Spannungsausgabe der Sauerstoffsensoren mit dem Partialdruck des Abgassauerstoffs korreliert sein. Somit kann eine im Wesentlichen konstante Abgassauerstoffkonzentration einen höheren Sauerstoffpartialdruck am Vor-Filter-Sauerstoffsensor als am Nach-Filter-Sauerstoffsensor zeigen.
Der erste Satz an Punkten (1–3) zeigt die Sauerstoffpartialdruckreaktion des Sauerstoffsensors über ein Intervall aufgrund der steigenden Abgasströmungsrate für ein funktionelles GPF. Der Datenpunkt 1 veranschaulicht eine niedrige Strömungsrate, wie sie in 3 ersichtlich ist. Die Kurve 402 zeigt eine Reaktion des Vor-Filter-Sauerstoffsensors, und die Kurve 404 zeigt die Reaktion des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bei einer gegebenen Abgasströmungsrate. Die Kurve 402 zeigt eine höhere Sauerstoffpartialdruckreaktion als die Kurve 404 für eine konstante Sauerstoffkonzentration. So würde z.B. ein auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendeter Korrekturfaktor für die Abgasströmungsrate die Kurve 402 so verschieben, dass sie beinahe dieselbe wie die Kurve 404 der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist.
Der Datenpunkt 2 veranschaulicht eine mittlere Abgasströmungsrate, wie sie in 3 erkennbar ist. Die Kurve 406 zeigt die Vor-Filter-Sauerstoffsensorreaktion, und die Kurve 408 zeigt die Nach-Filter-Sauerstoffsensorreaktion bei einer gegebenen Abgasströmungsrate für ein funktionelles GPF. Der Vor-Filter-Sauerstoffsensor liest einen größeren Sauerstoffpartialdruck aus als der Nach-Filter-Sauerstoffsensor. Das Anwenden eines Korrekturfaktors auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors kann etwa denselben Sauerstoffpartialdruck wie die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ergeben. In einem Beispiel beträgt unter Bedingungen der konstanten Abgassauerstoffkonzentration am Filter, wie dies dargestellt ist, bei einer Abgasströmungsrate von 800 m3/hr der Vor-Filter-Messdruck 200 hPa, was einem absoluten Druck von 1200 hPa entspricht, und der Korrekturfaktor 0,9 oder –10%. Im normalen Betrieb würden wir einen Korrekturfaktor von –10% für den Sauerstoffpartialdruck des Vor-Filter-Sauerstoffsensors anwenden und erwarten, dass der Vor- und der Nach-Filter-Sauerstoffsensor im Wesentlichen denselben Sauerstoffpartialdruck auslesen.
Der Datenpunkt 3 veranschaulicht eine hohe Abgasströmungsrate, wie dies in 3 ersichtlich ist. Die Kurve 410 zeigt die Vor-Filter-Sauerstoffsensorreaktion, und die Kurve 412 zeigt die Nach-Filter-Sauerstoffsensorreaktion bei einer gegebenen Abgasströmungsrate für ein funktionelles GPF. Der Datenpunkt 3 zeigt ähnliche Charakteristiken wie die Datenpunkte 1 und 2. Somit sollten eine Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und eine Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors über ein funktionelles GPF etwa denselben Sauerstoffpartialdruck nach Anwenden eines Korrekturfaktors auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors zeigen.
Das Filter kann aber nicht funktionell sein, und es können auch andere Reaktionen als jene, die in den Datenpunkten 1–3 veranschaulicht sind, ersichtlich sein. Der zweite Satz an Datenpunkten 4–5, der bei derselben Abgasströmungsrate wie der Datenpunkt 2 genommen wurde, zeigt den Sauerstoffpartialdruck am Vor-Filter- und am Nach-Filter-Sauerstoffsensor aufgrund einer konstanten Abgasströmungsrate für ein leckendes GPF, Punkt 4, und ein GPF mit hoher Rußbelastung, Punkt 5.
Der Datenpunkt 4 veranschaulicht die Sauerstoffpartialdruckausgaben des Vor-Filter-und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors für ein GPF, das leckt. Die Kurve 414 zeigt die Partialdruckausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors, und die Kurve 416 zeigt die Partialdruckausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors. Die Sauerstoffpartialdruckausgaben des Nach-Filter-Sauerstoffsensors sind ähnlich den Sauerstoffpartialdruckausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors. Das Anwenden eines Korrekturfaktors auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors kann darin resultieren, dass der Vor-Filter-Sauerstoffpartialdruck niedriger als der Nach-Filter-Sauerstoffpartialdruck ist. In einem vorherigen Beispiel beträgt während Bedingungen der konstanten Abgassauerstoffkonzentration am Filter, wie dies dargestellt ist, bei einer Abgasströmungsrate von 800 m3/hr der Vor-Filter-Messdruck 200 hPa, was einem absoluten Druck von 1200 hPa entspricht, und ein Korrekturfaktor 0,9 oder –10%. Bei normalem Betrieb, wie dies beim Datenpunkt 2 gezeigt ist, würden wir einen Korrekturfaktor von -10% für den Vor-Filter-Sauerstoffsensor anwenden und erwarten, dass die Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren etwa denselben Sauerstoffpartialdruck auslesen. Unter Bedingungen aber, bei welchen das GPF nicht funktioniert, würde der Korrekturfaktor die Vor-Filter-Sauerstoffsensorausgabe überkorrigieren. Somit kann dieser Effekt zur Überwachung des GPF auf Lecken verwendet werden. Alternativ dazu können in einem anderen Beispiel die nicht korrigierten Ausgaben verwendet werden, und wenn die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors nicht im Wesentlichen höher als die Nach-Filter-Sauerstoffsensorausgabe abgelesen wird, kann bestimmt werden, dass das GPF leckt.
Der Datenpunkt 5 veranschaulicht die Sauerstoffpartialdruckausgabe des Vor-Filter-und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors für ein GPF, das einen hohen Rußpegel umfasst. Hohe Rußpegel im Filter können Sauerstoff vom Abgasstrom ansaugen und eine Differenz der Sauerstoffkonzentration zwischen dem Vor-Filter-Sauerstoffsensor und dem Nach-Filter-Sauerstoffsensor bewirken. Wenn z.B. die Regeneration des Filters nicht erfolgt ist, kann der im GPF gespeicherte Rußpegel über einer Grenzwertbelastung liegen. Die Kurve 418 zeigt die Partialdruckreaktion des Vor-Filter-Sauerstoffsensors, und die Kurve 420 zeigt die Partialdruckreaktion des Nach-Filter-Sauerstoffsensors. Die Partialdruckausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors zeigen einen Sauerstoffpartialdruck, der viel höher als die Ausgaben des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist. Wird ein Korrekturfaktor auf die Ausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendet, so kann dies in einem Sauerstoffpartialdruckwert resultieren, der größer als die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist. In einem vorherigen Beispiel beträgt unter Bedingungen der konstanten Abgassauerstoffkonzentration am Filter bei einer Abgasströmungsrate von 800 m3/hr, wie dies dargestellt ist, der Vor-Filter-Messdruck 200 hPa, was einem absoluten Druck von 1200 hPa entspricht, und ein Korrekturfaktor 0,9 oder –10%. Bei normalem Betrieb, wie dies beim Datenpunkt 2 gezeigt ist, würden wir einen Korrekturfaktor von –10% für den Nach-Filter-Sauerstoffsensor anwenden und erwarten, dass der Vor- und der Nach-Filter-Sauerstoffsensor dieselbe Sauerstoffkonzentration auslesen. Unter Bedingungen aber, bei welchen das GPF eine hohe Rußbelastung aufweist, kann der Korrekturfaktor die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors unterkorrigieren, und der Vor-Filter-Sauerstoffpartialdruck kann größer als der Nach-Filter-Sauerstoffpartialdruck sein. Somit kann dieser Effekt zur Überwachung des GPF auf Rußpegel verwendet werden.
Mit Verweis auf 5 ist ein beispielhaftes Verfahren 500 gezeigt, das den GPF-Zustand evaluiert. Das Verfahren 500 bestimmt, ob gewählte Eingangsbedingungen für eine im Wesentlichen konstante Abgassauerstoffkonzentration an einem Teilchenfilter erfüllt sind, um zu ermöglichen, dass eine Diagnoseroutine durchgeführt wird.
Bei 502 kann das Verfahren die Motorbetriebsparameter bestimmen. So kann z.B. das Verfahren die Motordrehzahl-Belastungsbedingungen des Motors, die Motortemperatur, die Abgastemperatur, die Abgasströmungsrate, den Ladedruck etc. bestimmen.
Bei 504 kann das Verfahren die Teilchenmenge oder die Teilchenbelastung des GPF bestimmen. Dies kann durch Messen oder Ableiten eines Rußpegels im GPF erfolgen. So kann z.B. ein Rußanhäufungsmodell, so z.B. ein Modell mit offenem Regelkreis, das die Menge an Ruß ermittelt, die von einem Motor erzeugt wird, als Grundlage für die Rußpegelermittlung im GPF verwendet werden. In einem anderen Beispiel kann die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors auf einen kontinuierlichen Abfall des Sauerstoffpartialdrucks überwacht werden, der mit der Rußsauerstoffspeicherung und somit mit der Rußbelastung des Filters zusammenhängen kann. Ferner kann, wenn ein Washcoat auf dem GPF bereitgestellt ist, das Verfahren die Beladungs- und/oder Sauerstoffreaktion des bestimmten Washcoat durch Überwachung der Nach-Filter-Sauerstoffsensorausgabe auf einen kontinuierlichen Abfall oder durch Bestimmen, ob die Motorbetriebsparameter solche sind, die ermöglichen, dass der Abgassauerstoff mit dem Washcoat reagiert, bestimmen.
Bei 506 kann das Verfahren die Abgasströmungsrate bestimmen. Die Abgasströmungsrate kann auf der Grundlage von Motorbetriebsbedingungen oder auf der Grundlage der Ausgabe eines Ansaug- oder Abgasströmungssensors ermittelt werden.
Bei 508 kann das Verfahren die absolute Abgasströmungsratenableitung bestimmen. Als solche wird die absolute Abgasströmungsratenableitung zur Anzeige davon verwendet, ob sich der Motor in einem stationären oder in einem Übergangszustand befindet.
Bei 510 kann das Verfahren bestimmen, ob die Eingangsbedingungen zur Diagnose des GPF-Zustands erfüllt werden. Die Eingangsbedingungen können ausgewählte Bedingungen umfassen, um eine konstante Abgassauerstoffkonzentration besser zu ermöglichen. Als solche kann jede einer Mehrzahl von Eingangsbedingungen erfüllt werden, damit die Diagnoseroutine initiiert wird, wie dies bei 6 ausgeführt wird. So kann z.B. ein GPF ohne Washcoat ausgewählte Eingangsbedingungen aufweisen, die jeweils umfassen, dass die Teilchenfilterbelastung geringer als eine Grenzwertbelastung ist, die Abgasströmungsrate höher als ein Grenzwert ist und der Motor sich in stationären Betriebsbedingungen befindet. Wenn bei 510 die ausgewählten Eingangsbedingungen nicht erfüllt sind, kann das Verfahren 500 mit 516 fortsetzen und in einem ersten Modus arbeiten. Sind bei 510 die ausgewählten Eingangsbedingungen erfüllt, so kann das Verfahren 500 mit 512 fortsetzen und in einem zweiten Modus arbeiten.
Bei 512 kann das Verfahren in einem zweiten Modus arbeiten, in welchem während der ausgewählten Bedingungen bei 510 die Abgasströmungsrate höher als ein zweiter Grenzwert ist. Während des zweiten Modus können ausgewählte Eingangsbedingungen umfassen, dass die Teilchenbelastung des Filters geringer als die Grenzwertbelastung ist. Die Sauerstoffkonzentration kann während dieser Bedingungen im Wesentlichen konstant sein.
Von 512 aus kann das Verfahren mit 514 fortsetzen und eine Diagnoseroutine zur Evaluierung des GPF-Zustands durchführen. Bei 514 kann das Verfahren 500 eine Diagnoseroutine ablaufen lassen, wie sie in den 8 und 9 z.B. veranschaulicht ist. Die Diagnoseroutine kann die Ausgaben des Vor-Filter- und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors verwenden, um zu bestimmen, ob ein GPF funktioniert oder leckt, und während ausgewählter Bedingungen eine Ausgabe eines vorgeschalteten Abgassauerstoffsensors und eines nachgeschalteten Sauerstoffsensors mit einem Druckabfall an einem Abgasteilchenfilter korrelieren. Lecken kann auf der Grundlage davon angezeigt werden, dass der Druckabfall niedriger als ein Grenzwertabfall ist. Das Verfahren kann daraufhin enden.
Von 510 aus kann das Verfahren mit 516 fortsetzen, wenn ausgewählte Eingangsbedingungen nicht erfüllt werden, und in einem ersten Modus arbeiten. Während des ersten Modus können ausgewählte Bedingungen umfassen, dass eine Teilchenbelastung des Filters höher als eine Grenzwertbelastung ist und dass eine Abgasströmungsrate niedriger als eine Grenzwertströmungsrate ist. Die Sauerstoffkonzentration während dieser Bedingungen kann z.B. am Filter variieren. Das Verfahren kann daraufhin enden.
Mit Verweis nun auf 6 ist ein beispielhaftes Ablaufdiagramm 600 dargestellt, das Eingangsbedingungen veranschaulicht, die bei 510 im Verfahren 500 verwendet werden können. Die ausgewählten Eingangsbedingungen variieren auf der Grundlage des speziellen Systems, aber sie können die Bedingungen darstellen, bei welchen die Abgassauerstoffkonzentration im Wesentlichen konstant ist. Für ein spezielles System kann es sein, dass die ausgewählten Eingangsbedingungen für ein spezifiziertes GPF-Diagnoseintervall erfüllt werden müssen. So kann z.B. das Diagnoseintervall während einer Zeitspanne nach einem Kaltstart auftreten. Während eines Kaltstarts ist die Abgastemperatur niedrig, das GPF kann keinen Sauerstoff speichern oder mit Sauerstoff reagieren, der im Abgas enthalten ist, und somit wird eine konstante Sauerstoffkonzentration in der Abgasströmung besser ermöglicht. Wird mindestens eine Eingangsbedingung nicht erfüllt, so kann das GPF-Testintervall nicht erzeugt werden und die Diagnoseroutine kann nicht ausgeführt werden.
Bei 602 kann das Verfahren bestimmen, ob der Rußpegel unter einer Grenzwertbelastung liegt. Der Rußpegel kann gemessen oder ermittelt werden. Als solche kann die Anhäufung von Ruß im GPF zur Sauerstoffspeicherung führen, was bewirken kann, dass der Nach-Filter-Sauerstoffsensor im Wesentlichen niedrigere Sauerstoffteildrücke als der Vor-Filter-Sauerstoffsensor ausliest. Des Weiteren kann ein kontinuierlicher Abfall der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors die Sauerstoffansaugung durch das GPF anzeigen. Liegt der Rußpegel unterhalb einer Grenzwertbelastung, so z.B. nachdem das Filter ausreichend regeneriert wurde, so kann die Rußbelastungs-Eingangsbedingung bei 604 als erfüllt betrachtet werden, und die Routine setzt damit fort, andere Eingangsbedingungen zu bestätigen. Liegt der Rußpegel nicht unterhalb einer Grenzwertbelastung, so wird die Eingangsbedingung bei 606 nicht erfüllt und die GPF-Zustandsdiagnoseroutine wird bei 638 nicht ausgeführt.
Bei 608 kann das Verfahren bestimmen, ob die Abgasströmungsrate über einem Grenzwert liegt. Eine Abgasströmungsrate über einem Grenzwert stellt eine Abgasströmungsrate bereit, die hoch genug ist, einen Nominaldruck auf den Sauerstoffsensoren zu erreichen. Liegt die Abgasströmungsrate über dem Grenzwert, so wird die Abgasströmungsraten-Eingangsbedingung bei 610 als erfüllt angesehen, und die Routine setzt damit fort, andere Eingangsbedingungen zu bestätigen. Liegt die Abgasströmungsrate nicht über dem Grenzwert, so wird die Eingangsbedingung bei 612 nicht erfüllt und die GPF-Zustandsdiagnoseroutine wird bei 638 nicht ausgeführt.
Bei 614 kann das Verfahren bestimmen, ob eine absolute Abgasströmungsratenableitung unter einer Grenzwertableitung liegt. Eine absolute Abgasströmungsratenableitung unterhalb einer Grenzwertableitung zeigt einen stationären Betrieb des Motors an. Liegt die absolute Abgasströmungsratenableitung unterhalb einer Grenzwertableitung, so wird die Eingangsbedingung für die absolute Abgasströmungsratenableitung bei 616 als erfüllt angesehen werden, und die Routine setzt damit fort, andere Eingangsbedingungen zu bestätigen. Liegt die absolute Abgasströmungsratenableitung nicht unter einer Grenzwertableitung, so ist die Eingangsbedingung bei 618 nicht erfüllt und die Routinediagnose für den GPF-Zustand wird bei 638 nicht ausgeführt.
Bei 620 kann das Verfahren bestimmen, ob die Nach-Filter-Sauerstoffsensorausgaben innerhalb eines Grenzwertbereichs liegen, wobei der Grenzwertbereich normale Sauerstoffsensorschwankungen berücksichtigt. In einem Beispiel können die Ausgaben des Nach-Filter-Sauerstoffsensors Schwankungen des Sauerstoffpartialdrucks aufgrund von Nebenreaktionen im GPF erfahren. Wenn z.B. ein CO-Washcoat aufgetragen wird, kann der Sauerstoff mit Kohlenwasserstoffen reagieren und eine Verringerung der Nach-Filter-Sauerstoffsensorausgabe bewirken. Als weiteres Beispiel kann, wenn der Rußpegel hoch ist, der Ruß den Sauerstoff absorbieren und ein Verringern der Sauerstoffpartialdruckauslesungen am Nach-Filter-Sauerstoffsensor hervorrufen. Ist die Änderung der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors unterhalb eines Grenzwertbereichs, so wird die Eingangsbedingung bei 622 als erfüllt angesehen und die Routine setzt damit fort, andere Eingangsbedingungen zu bestätigen. Ist die Änderung der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors nicht unterhalb eines Grenzwertbereichs, so wird die Eingangsbedingung bei 624 nicht erfüllt, und die GPF-Zustandsroutinediagnose wird bei 638 nicht ausgeführt. Ferner kann der Vor-Filter-Sauerstoffsensor auch dahingehend überwacht werden, ob er innerhalb eines Grenzwertbereichs bleibt.
Bei 626 können die Eingangsbedingungen bestimmt werden, wenn ein Reduktionsmittel zur Verwendung im GPF hinzugefügt wird. So kann z.B. ein GPF mit einem SCR-Washcoat ein Reduktionsmittel benötigen, um mit NOx zu reagieren. Die Reaktion von NOx mit dem Reduktionsmittel umfasst auch Sauerstoff, was ein Absinken der Sauerstoffkonzentration beim Nach-Filter-Sauerstoffsensor bewirkt. In einem Beispiel kann Harnsäure als ein Reduktionsmittel gespeichert werden, um Ammoniak für den SCR-Katalysator bereitzustellen. Wenn nein, dann wird das Reduktionsmittel nicht zur Verwendung im GPF hinzugefügt, die Eingangsbedingung wird bei 628 als erfüllt angesehen und die Routine setzt damit fort, andere Eingangsbedingungen zu bestätigen. Wenn ja, dann wird ein Reduktionsmittel zur Verwendung im GPF hinzugefügt, die Eingangsbedingung wird bei 630 nicht erfüllt und die GPF-Zustandsdiagnoseroutine wird bei 638 nicht ausgeführt.
Bei 632 kann das Verfahren bestimmen, ob das GPF sich regeneriert. Während der Regeneration des GPF wird der angehäufte Ruß mit dem in den Abgasen vorhandenen Sauerstoff zur Reaktion gebracht, wodurch die Sauerstoffkonzentration nach dem Filter verringert wird. Regeneriert sich das GPF nicht, so wird die Eingangsbedingung bei 634 als erfüllt angesehen und die Routine setzt mit anderen Eingangsbedingungen fort. Regeneriert sich das GPF, so ist die Eingangsbedingung bei 636 nicht erfüllt, und die Diagnoseroutine für den GPF-Zustand wird bei 638 nicht ausgeführt.
Das Verfahren 500 kann bei 510 die Eingangsbedingungen für das spezielle System durchlaufen und beenden, wenn mindestens eine Eingangsbedingung nicht erfüllt ist. Die in 6 aufgelisteten Beispiele können auf gewisse Systeme angewendet werden, und andere Eingangsbedingungen können für andere spezielle Systeme umfasst oder ausgeschlossen werden, um eine konstante Sauerstoffkonzentration besser zu ermöglichen.
Mit Verweis nun auf 7 sind beispielhafte Reaktionen der Vor-Filter- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren im Graph 700 für den Fall veranschaulicht, dass die Abgassauerstoffkonzentration durch das GPF nicht konstant ist.
Ein Beispiel einer Eingangsbedingung, bei welcher ein GPF-Test für die Verschlechterung nicht durchgeführt werden kann, umfasst das Übergehen des Motors von einem Mager- in einen Fettmodus. Die Reaktionen des Sauerstoffsensors auf einen Übergang des Motors von mager zu fett zeigen jede der Sauerstoffpartialdruckausgabe 702 des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Sauerstoffpartialdruckausgabe 704 des Nach-Filter-Sauerstoffsensors, die sich von einem höheren Sauerstoffpartialdruck zu einem niedrigeren Sauerstoffpartialdruck bewegen. Ferner kann die Ausgabe 704 des Nach-Filter-Sauerstoffsensors eine Verzögerung von der Vor-Filter-Sauerstoffsensorausgabe 702 erfahren. Der Bereich von Teildrücken, auf die man während eines Mager-zu-Fett-Zyklus trifft, liegt außerhalb normaler Schwankungen für eine Sauerstoffsensorausgabe und kann eine falsche Anzeige über das Lecken von GPF bereitstellen, würde eine Diagnose zur Detektion des Leckens von GPF durchgeführt werden.
Ein weiteres Beispiel für eine Eingangsbedingung, bei welcher ein GPF-Test bezüglich des Leckens nicht initiiert werden kann, umfasst die Sauerstoffansaugung durch den im GPF gespeicherten Ruß. Wenn der Rußpegel im GPF zunimmt, erhöht sich die Sauerstoffpartialdruckdifferenz zwischen der Sauerstoffpartialdruckausgabe 706 des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Sauerstoffpartialdruckausgabe 708 des Nach-Filter-Sauerstoffsensors. In einem anderen Beispiel kann ein auf dem Filter vorhandener Washcoat auch mit dem Sauerstoff reagieren, der innerhalb des Abgases enthalten ist, wodurch die Sauerstoffkonzentration am Nach-Filter-Sauerstoffsensor verringert wird, wodurch eine Senkung der Sauerstoffpartialdruckausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bewirkt wird.
In noch einem anderen Beispiel kann eine Eingangsbedingung, bei welcher ein GPF-Test bezüglich Abbau nicht durchgeführt werden kann, die Regeneration des GPF umfassen. Während der Regeneration des GPF wird Sauerstoff im GPF mit dem im Filter gespeicherten Ruß zur Reaktion gebracht, wodurch eine Reduzierung der Sauerstoffkonzentration an der Nach-Filter-Sauerstoffsensorausgabe 712 hervorgerufen wird. Wenn sich der Rußpegel deutlich verringert und die Regeneration des GPF abgeschlossen ist, erhöht sich die Konzentration des Sauerstoffs, der nicht mehr länger im GPF zur Reaktion gebracht wird, am Nach-Filter-Sauerstoffsensor und kann eine Erhöhung der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffpartialdrucks 712 bewirken. Die Sauerstoffpartialdruckausgabe am Vor-Filter-Sauerstoffsensor 710 bleibt während der Regeneration konstant.
Somit kann während jeder der in 7 gezeigten Bedingungen Lecken nicht auf der Grundlage der Ausgabe der Vor-Filter- und Nach-Filter-Sauerstoffsensorausgaben beurteilt werden, da während jeder dieser Bedingungen ein falsch-positives oder ein falsch-negatives Resultat erzeugt werden könnte. Indem die Diagnoseroutine während solcher Bedingungen nicht durchgeführt wird, wird die Zuverlässigkeit der Testresultate erhöht.
Mit Verweis nun auf 8 ist ein beispielhaftes Verfahren 800 zur Bestimmung der GPF-Verschlechterung auf der Grundlage der Ausgabe von an einen Filter gekoppelten Abgassauerstoffsensoren gezeigt. Wie obig ausgeführt wurde, kann die Ausgabe der Abgassauerstoffsensoren verwendet werden, um einen Druckabfall am Filter während ausgewählter Bedingungen abzuleiten, wenn die Abgassauerstoffkonzentration am Filter im Wesentlichen konstant ist. Das Verfahren 800 kann bei 514 des Verfahrens 500 durchlaufen werden.
Bei 802 kann das Verfahren ein GPF-Testintervall Δt erzeugen. Als solches stellt das Testintervall eine Dauer dar, über welche die Ausgabe der Sensoren während der ausgewählten Eingangsbedingungen überwacht wird. In einem Beispiel kann das Testintervall ein vordefiniertes feststehendes Intervall sein. Darüber hinaus kann das Testintervall einer Dauer entsprechen, die ermöglicht, dass eine vordefinierte Anzahl von Datenpunkten aus jeder der Ausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors gesammelt wird.
Bei 804 kann das Verfahren den Sauerstoffpartialdruck im Abgasstrom über das definierte Testintervall Δt an den Vor-Filter- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren bestimmen. Dies bedeutet, dass die Steuerung die Ausgabe jedes des Vor-Filter- und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors über die Dauer des Testintervalls sammeln kann.
Bei 806 kann das Verfahren eine gemittelte Ausgabe jeder der Ausgaben des Vor-Filter- und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors für das Zeitintervall Δt bestimmen. Das Verfahren umfasst das Mitteln der über das Testintervall erzeugten Vor-Filter-Sauerstoffsensorwerte und das Mitteln der über das Testintervall erzeugten Nach-Filter-Sauerstoffsensorwerte. Es versteht sich, dass das Mittel ein statistisches Mittel, einen Modus, einen Halbwert, einen gewichteten Durchschnitt oder einen anderen statistisch geeigneten Wert umfassen kann.
Bei 808 kann das Verfahren bestimmen, ob die Ausgaben des Sauerstoffsensors über die Zeitperiode Δt innerhalb eines Grenzwertbereichs liegen. Der Grenzwertbereich kann normale Schwankungen der Sauerstoffsensoren berücksichtigen. Ferner kann das Verfahren bestimmen, ob mehr als eine Grenzwertmenge von gesammelten Datenpunkten außerhalb des Grenzwertbereichs liegt. Liegt die Anzahl an Ausreißern unterhalb der Grenzwertmenge, d.h. liegen die meisten der gesammelten Datenpunkte innerhalb des Grenzwertbereichs, so kann das Verfahren mit 812 fortsetzen. Ist die Anzahl an Ausreißern höher als die Grenzwertmenge, so kann das Verfahren mit 810 fortsetzen und die Diagnoseroutine aufgrund von mehr Schwankungen der Sensorausgaben als erwartet unterbrechen. In einem Beispiel kann die häufige Schwankung der Sensorausgaben auf außerhalb des Grenzwertbereichs eine vorübergehende Änderung der Betriebszustände des Motors von stationären Zuständen, die für den Eingang in die Routine erforderlich sind, anzeigen. Wenn z.B. das System sich aus einem stationären Zustand während des erzeugten Testintervalls verschiebt, können sich die Sauerstoffsensorausgaben vor und nach dem Filter ändern und Ausgaben außerhalb des Grenzwertbereichs bewirken. Als solche können die Sensorresultate nicht zuverlässig für die Leckdetektion verwendet werden und dementsprechend wird während solcher Bedingungen die Routine abgebrochen.
Bei 812 kann das Verfahren bestimmen, dass ein Korrekturfaktor auf die gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendet wird. Der Korrekturfaktor kann auf der Abgasströmungsrate beruhen, und er kann auf die gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendet werden, um für den Vergleich mit der gemittelten Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors zu korrigieren. In einem Beispiel kann der Korrekturfaktor aus einer Lookup-Tabelle entnommen werden, die im Speicher des Computers als eine Funktion der Abgasströmungsrate gespeichert ist.
Bei 814 kann das Verfahren den bestimmten Korrekturfaktor auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors anwenden. Die Sauerstoffsensoren messen den Partialdruck von Sauerstoff, so dass dieselbe Sauerstoffkonzentration eine höhere Sensorausgabe vor dem GPF als nach dem GPF ergibt. Indem ein Korrekturfaktor auf das erste Ausgabemittel des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendet wird, kann die Ausgabe des ersten Sensors für diese Variationen kompensiert werden.
Bei 816 kann das Verfahren ein Verhältnis der korrigierten und gemittelten Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors über die gemittelte Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bestimmen. So kann z.B. für Ausführungsformen, in welchen das GPF keinen Washcoat umfasst, ein Verhältnis der korrigierten und gemittelten Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der gemittelten Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bestimmt werden.
Als solche sollte nach der Korrektur die korrigierte und gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors im Wesentlichen dieselbe sein wie die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors (z.B. innerhalb einer Grenzwertdifferenz von dieser liegen). Somit kann das Verhältnis der korrigierten und gemittelten Sauerstoffpartialdruckausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors zur gemittelten Sauerstoffpartialdruckausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors z.B. etwa 1 sein. Wird das GPF verschlechtert, so z.B. wesentlich beschädigt oder entfernt, so wird die korrigierte und gemittelte Sauerstoffpartialdruckausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors überkorrigiert und damit niedriger als die gemittelte Sauerstoffpartialdruckausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors, und das resultierende Ergebnis kann kleiner als 1 sein. Somit kann auf der Grundlage des Verhältnisses ein Zustand des GPF beurteilt werden. In einem anderen Beispiel kann Lecken durch das Filter auf der Grundlage davon bestimmt werden, dass ein Verhältnis der Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors niedriger als ein Grenzwertverhältnis ist, wobei die Vor-Filter-Sauerstoffsensorspannung korrigiert werden kann.
Demgemäß kann das Verfahren bei 818 das bestimmte Verhältnis auf ein Grenzwertverhältnis korrigieren und bestimmen, ob das Verhältnis unterhalb des Grenzwertverhältnisses liegt. In einem Beispiel, so z.B. in welchem das GPF keinen Washcoat umfasst und der korrigierte und gemittelte Sauerstoffpartialdruck des Vor-Filter-Sauerstoffsensors vom gemittelten Sauerstoffpartialdruck des Nach-Filter-Sauerstoffsensors übernommen wurde, kann das Grenzwertverhältnis mit 1 eingestellt werden.
Ist das bestimmte Verhältnis des gemittelten und korrigierten Werts des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des gemittelten Werts des Nach-Filter-Sauerstoffsensors geringer als das Grenzwertverhältnis, so kann das Verfahren mit 820 fortsetzen und anzeigen, dass das GPF verschlechtert ist. Es kann z.B. angezeigt werden, dass das GPF leckt. Das Anzeigen der Verschlechterung kann das Festlegen eines Diagnosecodes umfassen. So kann z.B. die Steuerung einer Bedienperson des Fahrzeugs anzeigen, dass das GPF repariert oder ausgetauscht werden muss. Wenn bei 818 das bestimmte Verhältnis nicht unter dem Grenzwertverhältnis liegt, kann das Verfahren mit 822 fortsetzen, und die Steuerung kann anzeigen, dass das GPF nicht leckt, und sie kann den Test beenden.
Auf diese Weise umfasst das Verfahren 800 das Mitteln der Spannungsausgabe jedes des vorgeschalteten und des nachgeschalteten Sensors über ein Intervall, das Korrigieren der gemittelten Spannungsausgabe des vorgeschalteten Sensors und das Ermitteln des Druckabfalls am Filter auf der Grundlage eines Verhältnisses der korrelierten gemittelten Spannungsausgabe des vorgeschalteten Sensors und der Spannungsausgabe des nachgeschalteten Sensors. Das Korrigieren der gemittelten Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors kann das Anwenden eines Korrekturfaktors auf der Grundlage einer Druckermittlung für ein intaktes GPF, das wiederum auf dem Abgas beruht, das durch das Filter strömt, umfassen. Das Verfahren umfasst ferner das Anzeigen der Verschlechterung des Teilchenfilters auf der Grundlage des Druckabfalls. Insbesondere zeigt das Verfahren das Lecken am Filter auf der Grundlage davon an, dass der Druckabfall geringer als ein Grenzwertabfall ist.
Mit Verweis nun auf 9 ist ein alternatives Verfahren 900 dargestellt, um die GPF-Verschlechterung zu bestimmen, wobei die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors nicht korrigiert wird. Hier kann die nicht korrigierte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors in Ausführungsformen verwendet werden, in welchen das GPF aufgrund der erhöhten Anzahl von Reaktionen im GPF keinen Washcoat aufweist. Demgemäß kann ein Verhältnis der nicht korrigierten und gemittelten Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der gemittelten Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bestimmt werden.
Bei 902 kann das Verfahren das GPF-Testintervall Δt erzeugen. Als solches stellt das Testintervall eine Dauer dar, über welche die Ausgabe der Sensoren während der ausgewählten Eingangsbedingungen überwacht wird. In einem Beispiel kann das Testintervall ein vordefiniertes feststehendes Intervall sein. Darüber hinaus kann das Testintervall einer Dauer entsprechen, die ermöglicht, dass eine vordefinierte Anzahl von Datenpunkten von jedem des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors gesammelt wird.
Bei 904 kann das Verfahren den Sauerstoffpartialdruck im Abgasstrom über das Testintervall Δt für den Vor-Filter-Sauerstoffsensor und den Nach-Filter-Sauerstoffsensor bestimmen.
Bei 906 kann das Verfahren das Mittel jeder der Ausgaben der Sauerstoffsensoren für die Zeitperiode Δt bestimmen. Das Verfahren kann die Ausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors für das Testintervall mitteln und die Ausgaben des Nach-Filter-Sauerstoffsensors für das Testintervall mitteln. Es versteht sich, dass das Mittel ein statistisches Mittel, einen Modus, einen Halbwert, ein gewichtetes Mittel oder einen anderen statistisch geeigneten Wert umfassen kann.
Bei 908 kann das Verfahren bestimmen, ob die Ausgaben des Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensors über das Testintervall Δt innerhalb eines Grenzwertbereichs liegen. Der Grenzwertbereich kann normale Schwankungen der Sauerstoffsensoren berücksichtigen. Ferner kann das Verfahren bestimmen, ob mehr als eine Grenzwertmenge von gesammelten Datenpunkten außerhalb des Grenzwertbereichs liegt. Liegt die Anzahl an Ausreißern unterhalb der Grenzwertmenge, d.h. liegen die meisten der gesammelten Datenpunkte innerhalb des Grenzwertbereichs, so kann das Verfahren mit 912 fortsetzen. Ist die Anzahl an Ausreißern höher als die Grenzwertmenge, so kann das Verfahren mit 910 fortsetzen und die Diagnoseroutine aufgrund von mehr Schwankungen der Sensorausgaben als erwartet unterbrechen. In einem Beispiel kann die häufige Schwankung der Sensorausgaben auf außerhalb des Grenzwertbereichs eine vorübergehende Änderung der Betriebszustände des Motors von stationären Zuständen, die für den Eingang in die Routine erforderlich sind, anzeigen. Wenn z.B. das System sich aus einem stationären Zustand während des erzeugten Testintervalls verschiebt, können sich die Sauerstoffsensorausgaben vor und nach dem Filter ändern und Ausgaben außerhalb des Grenzwertbereichs bewirken. Als solche können die Sensorresultate nicht zuverlässig für die Leckdetektion verwendet werden und dementsprechend wird während solcher Bedingungen die Routine abgebrochen.
Bei 912 kann das Verfahren die Differenz zwischen der gemittelten Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der gemittelten Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bestimmen.
Bei 914 kann das Verfahren bestimmen, ob die gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors minus der gemittelten Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors geringer als eine Grenzwertdifferenz ist. Das Verfahren kann die über ein Intervall gemittelte Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors mit der über das Intervall gemittelten Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors vergleichen. Die Grenzwertdifferenz zwischen den Ausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors kann auf der Abgasströmungsrate durch ein funktionelles GPF-System basieren. So kann z.B. in einem GPF ohne Washcoat dieselbe Sauerstoffkonzentration eine höhere Sauerstoffpartialdruckausgabe am Vor-Filter-Sauerstoffsensor als am Nach-Filter-Sauerstoffsensor ergeben. Als solches umfasst das Verfahren das Anzeigen von Abbau, wenn die Ausgabe des Sauerstoffpartialdrucks am Vor-Filter-Sauerstoffsensor nicht wesentlich höher als die Ausgabe des Sauerstoffpartialdrucks am Nach-Filter-Sauerstoffsensor ist. Falls ja, ist bei 914 die gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors minus der gemittelten Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors niedriger als eine Grenzwertdifferenz, das Verfahren kann mit 918 fortsetzen und eine GPF-Verschlechterung anzeigen. Falls nein, kann das Verfahren bei 914 mit 916 fortsetzen, um anzuzeigen, dass das GPF nicht leckt, und es kann dann die Diagnoseroutine beenden.
In einem Beispiel kann das Verfahren 900 als Teil der Routine der 5, so z.B. beim Schritt 514 des Verfahrens 500, durchlaufen werden. Auf diese Weise kann während ausgewählter Bedingungen, bei welchen eine Differenz der Sauerstoffkonzentration an einem Abgasteilchenfilter geringer als eine Grenze ist, das Vergleichen einer Spannung eines Vor-Filter-Abgassauerstoffsensors in Bezug auf eine Spannungsausgabe eines Nach-Filter-Abgassauerstoffsensors zur Ermittlung eines Druckabfalls am Filter von einer Steuerung gemacht werden. Die Steuerung kann ferner Lecken durch das Filter auf der Grundlage dieses Vergleichs auf der Grundlage davon anzeigen, dass eine Differenz zwischen der Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors niedriger als eine Grenzwertdifferenz ist. Die Werte der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren können über ein Intervall gemittelt werden. Hier korrigiert die Steuerung die gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors nicht und kann folglich weniger Rechenleistung benötigen. Die Grenzwertdifferenz für die gemittelte Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und die gemittelte Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bei verschiedenen Abgasströmungsraten können aber im Wesentlichen verschieden sein, so dass jede Abgasströmungsrate mit einer Grenzwertdifferenz korreliert sein kann, die im Speicher der Onboard-Steuerung gespeichert ist.
Mit Verweis auf 10 ist ein beispielhafter Graph 1000 gezeigt, der Eingangsbedingungen veranschaulicht, die überwacht werden, um ein Testintervall zur Bestimmung von GPF-Verschlechterung auf der Grundlage von Sauerstoffpartialdruckausgaben der Vor- und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren zu erzeugen. So können die gewählten Bedingungen z.B. jedes davon umfassen: die Regeneration des Teilchenfilters ist abgeschlossen, eine Abgasströmungsrate ist höher als eine Grenzwertrate und eine absolute Abgasströmungsratenableitung ist niedriger als eine Grenzwertableitung. Die im Graph veranschaulichten Eingangsbedingungen zeigen Rußpegel bei der graphischen Darstellung 1002, die Abgasströmungsrate bei der Darstellung 1004, die Abgasströmungsratenableitung bei der Darstellung 1006 und die Sauerstoffpartialdruckausgaben für den Vor-Filter-Sauerstoffsensor bei der Darstellung 1008 (durchgängige Linie) und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bei der Darstellung 1010 (gestrichelte Linie).
Während des Intervalls t0 bis t1 ist ersichtlich, dass der Rußpegel (Darstellung 1002) auf eine Menge über einer ersten Grenzwertbelastung (Darstellung 1012) ansteigt. Die erste Grenzwertbelastung (Darstellung 1012) entspricht einem Rußpegel, über welchem das GPF voll ist und einer Regeneration bedarft. Mit zunehmendem Rußpegel wird der Sauerstoff im Abgas absorbiert, wodurch die Sauerstoffpartialdruckausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors absinkt (Darstellung 1010), wie dies dargestellt ist. Die Abgasströmungsrate (Darstellung 1004) nimmt während t0 zu t1 ebenfalls zu. Dies kann z.B. auf die Beschleunigung zurückgehen. Die Abgasströmungsratenableitung (Darstellung 1006) veranschaulicht einen vorübergehenden (nicht-stationären) Betriebszustand. Man erkennt, dass die Auslesungen des Sauerstoffpartialdrucks des Vor-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1008) geringfügig aufgrund der steigenden Abgasströmungsrate ansteigen. Während dieser Zeitperiode werden, obwohl die Abgasströmungsrate erfüllt wird und hoch genug ist, um nominalen Druck an den Vor-Filter- und Nach-Filter-Sensoren zu erzeugen, die Eingangsbedingungen aufgrund dessen, dass die Rußbelastung über einer Grenzwertbelastung liegt und die Abgasströmungsratenableitung über einer Grenzwertableitung liegt, nicht erfüllt. Aus diesem Grund kann das GPF nicht auf Abbau auf der Grundlage der Ausgabe der Vor-und Nach-Filter-Sauerstoffsensoren getestet werden.
Während des Intervalls t1 bis t2 ist der Rußpegel (Darstellung 1002) hoch, und die Differenz zwischen der Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1008) und der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1010) liegt über der oberen Grenzkurve. Als solches wird bei t1 die Regeneration des GPF initiiert. Während der Regeneration des GPF wird Sauerstoff im Abgas dazu verwendet, um es mit den im GPF gespeicherten Rußteilchen zur Reaktion zu bringen. Während die Regeneration erfolgt, zwischen t1 und t2, so ist erkennbar, dass der Rußpegel (Darstellung 1002) abnimmt. Die Regeneration kann für eine festgelegte Zeitperiode laufen gelassen werden oder bis die Rußbelastung unter eine zweite Grenzwertbelastung (Darstellung 1014) fällt. Die Abgasströmungsrate (Darstellung 1004) und die Abgasströmungsratenableitung (Darstellung 1006) während t1 bis t2 zeigen einen stationären Motorbetrieb an. Die Sauerstoffpartialdruckauslesungen (Darstellung 1008) des Vor-Filter-Sauerstoffsensors zeigen eine stetige Ausgabe mit Schwankungen, die innerhalb zulässiger Grenzen abweichen. Die Sauerstoffpartialdruckauslesungen (Darstellung 1010) des Nach-Filter-Sauerstoffsensors zeigen eine Verringerung des Sauerstoffpartialdrucks während der Regeneration des GPF. Die GPF-Regeneration ist abgeschlossen, wenn der Rußpegel im GPF unterhalb der zweiten Grenzwertbelastung (Darstellung 1014) beim Punkt 1016 liegt. Somit ist ersichtlich, dass der Sauerstoffpartialdruck am Nach-Filter-Sauerstoffsensor ansteigt, nachdem die Regeneration am Punkt 1018 abgeschlossen ist. Während dieser Zeitperiode wird eine Eingangsbedingung nicht erfüllt (nämlich, dass das GPF regeneriert wird), und somit kann das GPF nicht auf Abbau hin getestet werden.
Während des Intervalls t2 bis t3 ist der Rußpegel (Darstellung 1002) niedrig, und die Abgasströmungsrate (Darstellung 1004) und die Abgasströmungsratenableitung (Darstellung 1006) zeigen einen stationären Betrieb, was eine konstante Sauerstoffkonzentration im Abgas anzeigt. Die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks des Vor-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1008) und die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks des Nach-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1010) sind beständig und zeigen normale Schwankungen. Die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks am Vor-Filter-Sauerstoffsensor ist im Wesentlichen größer als die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks am Nach-Filter-Sauerstoffsensor. Ein für diese Abgasströmungsrate auf die gemittelten Ausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendeter Korrekturfaktor kann etwa denselben oder einen geringfügig größeren Wert als den Mittelwert der Ausgaben des Nach-Filter-Sauerstoffsensors zeigen, was ein funktionelles Filter anzeigt.
Während des Intervalls t3 bis t4 ist der Rußpegel (Darstellung 1002) niedrig, und die Abgasströmungsrate (Darstellung 1004) und die Abgasströmungsratenableitung (Darstellung 1006) zeigen einen stationären Betrieb, was eine konstante Sauerstoffkonzentration im Abgas anzeigt. Die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks des Vor-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1008) und die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks des Nach-Filter-Sauerstoffsensors (Darstellung 1010) sind beständig und zeigen normale Schwankungen. Die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks am Vor-Filter-Sauerstoffsensor ist im Wesentlichen nicht höher als die Auslesung des Sauerstoffpartialdrucks am Nach-Filter-Sauerstoffsensor. In einem Beispiel kann ein für diese Abgasströmungsrate auf die gemittelten Ausgaben des Vor-Filter-Sauerstoffsensors angewendeter Korrekturfaktor einen Wert zeigen, der niedriger als das Mittel der Ausgaben des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist, und ein Mittelungsverhältnis kann geringer als ein Grenzwertverhältnis sein, was einen Abbau des GPF anzeigt. Z.B. erwartet man, dass während ausgewählter Bedingungen, in welchen die Sauerstoffkonzentration durch das GPF im Wesentlichen konstant ist, dass der Sauerstoffpartialdruck am Vor-Filter-Sauerstoffsensor wesentlich höher als am Nach-Filter-Sauerstoffsensor ist. Somit erwartet man, dass das Anwenden eines Korrekturfaktors auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors etwa denselben Wert wie die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors zeigt. Wenn das GPF aber leckt, ist die Änderung des Sauerstoffpartialdrucks zwischen dem Vor-Filter-Sauerstoffsensor und dem Nach-Filter-Sauerstoffsensor nicht wesentlich verschieden. In einem anderen Beispiel kann auf der Grundlage davon, dass die Differenz zwischen der Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors niedriger als eine Grenzwertdifferenz ist, angezeigt werden, dass das GPF leckt.
Es versteht sich, dass, während das veranschaulichte Beispiel drei Eingangsbedingungen zur Bestimmung zeigt, ob ein GPF-Testintervall erzeugt werden kann, und zur Diagnose der Verschlechterung des GPF, in verschiedenen Beispielen zusätzliche oder weniger Eingangsbedingungen verwendet werden können. Ferner können die Eingangsbedingungen Betriebsparameter des Motors sein, welche eine konstante Sauerstoffkonzentration durch das GPF besser ermöglichen.
Mit Verweis auf 11 ist ein beispielhaftes Verfahren 1100 zur Regeneration des GPF dargestellt. Wie in 3 am Datenpunkt 5 dargestellt ist, liegt ein Messdruck am Vor-Filter-Sauerstoffsensor oberhalb einer oberen Grenzkurve, was anzeigt, dass das GPF aufgrund einer hohen Rußbelastung nicht funktionell ist und dass die Regeneration initiiert werden kann. Das Verfahren umfasst z.B. die Regeneration des GPF, wenn die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors viel größer als die Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors ist.
Bei 1102 kann das Verfahren die Abgasströmungsrate bestimmen. Bei 1104 kann das Verfahren die Änderung zwischen der Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bestimmen. Das Verfahren kann ferner einen Korrekturfaktor auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors auf der Grundlage der Abgasströmungsrate bei 1102 anwenden.
Bei 1106 kann das Verfahren die bei 1104 bestimmte Änderung mit einem Grenzwertänderungswert vergleichen, der aus einer Lookup-Tabelle auf der Grundlage der bei 1102 bestimmten Abgasströmungsrate bestimmt wird. Ist die Änderung zwischen den Sauerstoffsensoren von 1104 nicht größer als der Grenzwertänderungswert, so kann das Verfahren mit 1108 fortsetzen, und es wird keine Regeneration des GPF durchgeführt. Daraufhin kann das Verfahren enden. Ist das Verhältnis von 1104 größer als der zweite Grenzwert, kann das Verfahren mit 1110 fortsetzen und ein Verfahren zur Regeneration des GPF initiieren. In der Technik sind verschiedene Verfahren zur Regeneration eines GPF bekannt, und eines kann auf der Grundlage des speziellen Systems ausgewählt werden. In einem Beispiel umfasst die Regeneration des GPF das Erhöhen der Abgastemperatur und der Sauerstoffkonzentration im Abgas für eine Zeitspanne, um die Verbrennung des im GPF gespeicherten Rußes zu ermöglichen.
Von 1110 aus kann das Verfahren mit 1112 fortsetzen und die Abgasströmungsrate bestimmen.
Bei 1114 kann das Verfahren die Änderung zwischen der Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Ausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors bestimmen. Das Verfahren kann ferner einen Korrekturfaktor auf die Ausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors auf der Grundlage der Abgasströmung bei 1110 anwenden.
Bei 1116 kann das Verfahren die bei 1114 bestimmte Änderung mit einem Grenzwertänderungswert vergleichen, der aus einer Lookup-Tabelle auf der Grundlage einer bei 1112 bestimmten Abgasströmungsrate bestimmt wird. Ist das Verhältnis bei 1114 größer als der zweite Grenzwert, so kann das Verfahren mit 1118 fortsetzen und anzeigen, dass die Regeneration des GPF fehlgeschlagen ist. Ist bei 1116 die Änderung nicht größer als der zweite Grenzwert, so kann das Verfahren mit 1120 fortsetzen, um anzuzeigen, dass die Regeneration des GPF abgeschlossen ist. Das Verfahren kann daraufhin enden.
Auf diese Weise kann die Spannungsausgabe von bestehenden Abgassauerstoffsensoren mit einem Druckabfall an einem Abgasteilchenfilter während ausgewählter Bedingungen korreliert sein, wobei die Sauerstoffkonzentration im Wesentlichen konstant ist. Ferner kann die Spannungsausgabe der Abgassauerstoffsensoren mit einer Änderung der Abgassauerstoffkonzentration am Filter korreliert werden, wenn die gewählten Bedingungen nicht erfüllt sind. Dies ermöglicht, dass Sauerstoffsensoren, die bereits im Abgassystem gegeben sind, für sowohl die Abtastung von Abgassauerstoff als auch von Druck verwendet werden können, wodurch der Bedarf an weiteren Sensoren, so etwa zweckbestimmten Drucksensoren oder Temperatursensoren zur Durchführung von Diagnoseroutinen, reduziert wird. Während ausgewählter Bedingungen, wenn die Abgassauerstoffkonzentration im Wesentlichen konstant ist, kann der Sauerstoffsensor vorteilhafterweise als ein Drucksensor verwendet werden, und ein Druckabfall am Filter kann von der Ausgabe des Sauerstoffsensors abgeleitet werden. Der durch die Sauerstoffsensoren ermittelte Druckabfall kann daraufhin zur Bestimmung des Filterzustands verwendet werden. Insgesamt kann die Filterdiagnose vereinfacht werden, und Abgasemissionen können verbessert werden.
Es ist anzumerken, dass hier umfasste beispielhafte Steuerungs- und Ermittlungsroutinen mit verschiedenen Konfigurationen von Motor- und/oder Fahrzeugsystemen verwendet werden können. Die hier geoffenbarten Steuerungsverfahren und -routinen können als ausführbare Befehle in einem nicht-flüchtigen Speicher gespeichert werden. Die hier beschriebenen speziellen Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, so z.B. ereignisgesteuerte, unterbrechungsgesteuerte, Multi-Tasking-, Multi-Threading-Strategie und dergleichen. Als solche können verschiedene Aktionen, Operationen und/oder Funktionen, die veranschaulicht sind, in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel zueinander durchgeführt werden, oder in manchen Fällen können sie weggelassen werden. Ebenso ist die Reihenfolge der Verarbeitung nicht notwendigerweise erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der hier beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sie ist aber zur Vereinfachung der Darstellung und Beschreibung bereitgestellt. Eine oder mehrere der veranschaulichten Aktionen, Operationen und/oder Funktionen können wiederholt abhängig von der bestimmten Strategie, die verwendet wird, durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Aktionen, Operationen und/oder Funktionen grafisch einen Code darstellen, der in den nicht-flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums im Motorsteuersystem programmiert werden kann.
Es versteht sich, dass die hier geoffenbarten Konfigurationen und Routinen von beispielhafter Natur sind, und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht in einem beschränkenden Sinn anzusehen sind, weil zahlreiche Variationen möglich sind. So kann die obige Technologie z.B. auf V-6, I-4, I-6, V-12, Gegenlauf-4 und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung umfasst alle neuen und nicht offensichtlichen Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die hier geoffenbart sind.
Die folgenden Ansprüche weisen insbesondere auf gewisse Kombinationen und Unterkombinationen hin, die als neu und nicht offensichtlich angesehen werden. Diese Ansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Aufnahme eines oder mehrerer solcher Elemente umfassen, wobei zwei oder mehrere solche Elemente weder erforderlich noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der geoffenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Darstellung neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Solche Ansprüche, seien sie nun im breiteren, engeren, gleichen oder verschiedenen Umfang als die ursprünglichen Ansprüche, werden ebenfalls als innerhalb des Gegenstands der vorliegenden Offenbarung umfasst betrachtet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 2690263 [0003]
US 2012/0125081 [0003]

Claims

Verfahren für einen Motor, das umfasst: während ausgewählter Bedingungen Korrelieren einer Ausgabe eines vorgeschalteten Abgassauerstoffsensors und eines nachgeschalteten Abgassauerstoffsensors mit einem Druckabfall an einem Abgasteilchenfilter.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei während der ausgewählten Bedingungen eine Abgassauerstoffkonzentration am Teilchenfilter im Wesentlichen konstant ist.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei die ausgewählten Bedingungen umfassen, dass jede Teilchenfilterbelastung geringer als eine Grenzwertbelastung ist, die Abgasströmungsrate höher als eine Grenzwertrate ist und der Motor sich in stationären Betriebszuständen befindet.
Verfahren nach Anspruch 3, wobei die Ausgabe eine Spannungsausgabe ist, und wobei das Korrelieren umfasst, Mitteln der Spannungsausgabe jedes des vor- und nachgeschalteten Sensors über ein Intervall; Korrigieren der gemittelten Spannungsausgabe des vorgeschalteten Sensors auf der Grundlage einer Druckermittlung für ein intaktes GPF (Benzinteilchenfilter), das wiederum auf der Abgasströmungsrate beruht; und Ermitteln des Druckabfalls am Filter auf der Grundlage eines Verhältnisses der korrelierten gemittelten Spannungsausgabe des vorgeschalteten Sensors und der Spannungsausgabe des nachgeschalteten Sensors.
Verfahren nach Anspruch 4, das ferner das Anzeigen der Verschlechterung des Teilchenfilters auf der Grundlage des Druckabfalls umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Anzeigen das Anzeigen eines Lecks des Teilchenfilters auf der Grundlage davon umfasst, dass der Druckabfall niedriger als ein Grenzwertabfall ist.
Verfahren für ein Abgassystem, das umfasst: während ausgewählter Bedingungen, bei welchen eine Differenz der Sauerstoffkonzentration an einem Abgasteilchenfilter geringer als ein Grenzwert ist, Vergleichen einer Spannungsausgabe eines Vor-Filter-Abgassauerstoffsensors in Bezug auf eine Spannungsausgabe eines Nach-Filter-Abgassauerstoffsensors, um einen Druckabfall am Filter zu ermitteln; und Anzeigen des Lecks durch das Filter auf der Grundlage des Vergleichs.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Vergleichen das Vergleichen der Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors, gemittelt über ein Intervall, mit der Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors, gemittelt über das Intervall, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 8, wobei das Vergleichen ferner das Korrigieren der gemittelten Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors mit einem Korrekturfaktor auf der Grundlage einer Ermittlung des Druckabfalls an einem intakten GPF, das wiederum auf dem Abgas basiert, das durch das Filter strömt, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anzeigen des Lecks auf der Grundlage des Vergleichs das Anzeigen des Lecks durch das Filter auf der Grundlage einer Differenz zwischen der Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und der Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors umfasst und wobei die Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors niedriger als eine Grenzwertdifferenz ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anzeigen des Lecks auf der Grundlage des Vergleichs das Anzeigen des Lecks durch das Filter auf der Grundlage eines Verhältnisses der Spannungsausgabe des Vor-Filter-Sauerstoffsensors umfasst und wobei die Spannungsausgabe des Nach-Filter-Sauerstoffsensors niedriger als ein Grenzwertverhältnis ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei die ausgewählten Bedingungen umfassen, dass die Teilchenfiltergeneration abgeschlossen ist, eine Abgasströmungsrate höher als eine Grenzwertrate ist und eine Abgasströmungsratenableitung niedriger als eine Grenzwertableitung ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei jeder des Vor-Filter-Sauerstoffsensors und des Nach-Filter-Sauerstoffsensors einer von EGO, UEGO und HEGO ist.
Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Anzeigen das Festlegen eines Diagnosecodes umfasst.
Motorabgassystem, das umfasst: ein Benzinteilchenfilter, das einem Abgaskatalysator nachgeschaltet positioniert ist; einen ersten Abgassauerstoffsensor, der dem Filter vorgeschaltet positioniert ist; einen zweiten Abgassauerstoffsensor, der dem Filter nachgeschaltet positioniert ist; eine Steuerung mit computerlesbaren Befehlen, die auf einem nichtflüchtigen Speicher gespeichert sind, zum: Betrieb in einem ersten Modus, wobei eine Spannungsausgabe des ersten Sensors in Bezug auf den zweiten Sensor nur mit einer Änderung der Abgassauerstoffkonzentration am Filter korreliert ist; und zum Betrieb in einem zweiten Modus, wobei die Spannungsausgabe des ersten Sensors in Bezug auf den zweiten Sensor nur mit einer Änderung des Abgasdrucks am Filter korreliert ist.
System nach Anspruch 15, wobei die Steuerung ausgelegt ist, im ersten Modus während einer ersten Bedingung betrieben zu werden, wenn eine Abgasströmungsrate niedriger als ein Grenzwert ist, und wobei die Steuerung ausgelegt ist, im zweiten Modus während einer zweiten Bedingung betrieben zu werden, wenn die Abgasströmungsrate höher als der Grenzwert ist.
System nach Anspruch 16, wobei während der ersten Bedingung die Teilchenbelastung des Filters höher als eine Grenzwertbelastung ist und wobei während der zweiten Bedingung die Teilchenbelastung niedriger als eine Grenzwertbelastung ist, wobei die Teilchenbelastung unter Verwendung eines Modells mit offenem Regelkreis bestimmt wird.
System nach Anspruch 17, wobei die Spannungsausgabe des ersten Sensors einen Vor-Filter-Partialdruck des Abgassauerstoffs anzeigt und die Spannungsausgabe des zweiten Sensors einen Nach-Filter-Partialdruck des Abgassauerstoffs anzeigt, und wobei während des zweiten Modus die Ausgabe des ersten Sensors mit einem Korrekturfaktor auf der Grundlage einer Abgasströmungsrate korrigiert wird.
System nach Anspruch 18, wobei während des ersten Modus die Änderung der Abgassauerstoffkonzentration mit einer Differenz zwischen dem Vor-Filter-Sauerstoffpartialdruck und dem Nach-Filter-Sauerstoffpartialdruck korreliert ist, und wobei während des zweiten Modus die Änderung des Abgasdrucks am Filter mit einer Differenz zwischen dem korrigierten Vor-Filter-Sauerstoffpartialdruck und dem Nach-Filter-Sauerstoffpartialdruck korreliert ist.
System nach Anspruch 15, wobei die Steuerung weitere Befehle umfasst, um: während des Betriebs im ersten Modus anzuzeigen, dass die Anhäufung von Schwebstoffen im Filter auf der Grundlage der Änderung der Abgassauerstoffkonzentration am Filter höher als ein Grenzwert ist; und während des Betriebs im zweiten Modus anzuzeigen, dass das Lecken von Schwebstoffen vom Filter auf der Grundlage der Änderung des Abgasdrucks am Filter niedriger als ein Grenzwert ist.