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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln einer Beladung einer partikelfilternden Komponente einer Abgasnachbehandlungsanlage, die einer Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug zugeordnet ist, wobei die Drehzahl der Brennkraftmaschine einbezogen wird, sowie eine entsprechende Abgasnachbehandlungsanlage.
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Bei der Abgasnachbehandlung von Dieselmotoren in Kraftfahrzeugen wurden in den letzten Jahren Partikelfilter eingesetzt, um die Grenzwerte bezüglich Partikelemissionen einhalten zu können. Aufgrund der sich weiter verschärfenden Grenzwerte wird es zukünftig wohl nötig sein, auch bei Ottomotoren das Abgasnachbehandlungssystem mit einem Partikelfilter zu versehen. Denn insbesondere bei Ottomotoren mit Direkteinspritzung, also innerer Gemischbildung, stoßen sowohl konstruktive als auch applikative Maßnahmen an ihre Grenzen. Aus Systemsicht bildet die Verwendung eines Partikelfilters (als gesonderte Komponente oder auch integriert in einem 3-Wegekatalysator, als sogenannter 4-Wege-Katalysator) bei der Abgasnachbehandlung zur Einhaltung zukünftiger Partikel-Emissionsgrenzwerte oftmals eine attraktive Option.
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Während des Betriebs wird der Partikelfilter mit Rußpartikeln zugesetzt und muss bei Erreichen einer gewissen Grenzbeladung freigebrannt werden. Dies geschieht beispielsweise durch den Eingriff in den Verbrennungsprozess des Motors, wobei zum Beispiel durch Einbringen von zusätzlichem Kraftstoff (bekannt aus Dieselanwendung) oder durch Spätverstellung der Zündung die Abgastemperatur angehoben wird und dadurch die Partikel abgebrannt werden.
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Zur Erkennung der Grenzbeladung werden in der Regel ein Druck im Abgasstrang, beispielsweise ein Differenzdruck über den Partikelfilter, und teilweise weitere Parameter herangezogen. So ist beispielsweise aus der
DE 43 03 11 B4 ein Verfahren zur Regeneration von Partikelfiltersystemen für die Abgase von Dieselbrennkraftmaschinen bekannt, bei dem ein Maß für die Beladung des Partikelfilters wenigstens in Abhängigkeit der erfassten Drehzahl der Dieselbrennkraftmaschine und eines in dem Partikelfiltersystem erfassten und zeitlich gemittelten Drucks berechnet wird. Der Beladungsgrad kann dabei aus den erfassten Messgrößen (Drehzahl, Druck, Drehmoment, Arbeitspunkt der Dieselbrennkraftmaschinen und weiteren Messgrößen) direkt berechnet werden, wobei also stets der Druck als wesentliche Größe einbezogen ist.
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Es hat sich allerdings als schwierig herausgestellt, mit einer solchen Vorgehensweise bei Ottomotoren Beladungszustände eines Partikelfilters präzise zu bestimmen.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren sowie eine Abgasnachbehandlungsanlage der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem bzw. bei der die Beladung einer partikelfilternden Komponente auch im Zusammenhang mit einem Ottomotor zuverlässig und mit hoher Genauigkeit ermittelt werden kann.
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Die Aufgabe wird für das Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und für die Abgasnachbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass der Beladungszustand basierend auf einer aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine hergeleiteten Betriebsgröße ermittelt wird.
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Bei der Abgasnachbehandlungsanlage ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung zur Ermittlung des Beladungszustands basierend auf einer aus der Drehzahl der Brennkraftmaschine hergeleiteten Betriebsgröße ausgebildet ist.
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Diese Lösungsmerkmale des Verfahrens und der Abgasnachbehandlungsanlage beruhen auf der von den Erfindern gewonnenen Erkenntnis, dass sich bei Ottomotoren das Problem ergibt, dass die relevanten Druckwerte aus dem Abgasstrang nicht mit ausreichender Genauigkeit bestimmbar sind, um die Grenzbeladung für den Abbrand zuverlässig festzustellen, da im Gegensatz zu Dieselmotoren der Differenzdruck am Partikelfilter deutlich geringer ausfällt. Dies liegt insbesondere darin begründet, dass bei Ottomotoren, die etwa bei λ = 1 betrieben werden, meist ein deutlich geringerer Abgasmassenstrom entsteht als bei Dieselmotoren, sodass sich ein weitaus geringerer Druckverlust, und somit Differenzdruck am Partikelfilter ergibt. Auch fällt bei Ottomotoren eine deutlich geringere Partikelemission an, und die höheren Abgastemperaturen (aufgrund des Betriebes bei etwa λ = 1, im Vergleich zum für gewöhnlich magerbetriebenen Dieselmotor) begünstigen ein Nachoxidieren der Partikel bereits während des regulären Betriebs. So kann beispielsweise der Differenzdruck eines beladenen 4-Wege-Katalysators gegenüber dem unbeladenen Zustand bis zu Saugvolllast (beispielsweise, je nach Aggregat, pme ~10 bar) weniger als 10 mbar betragen, und bei niedrigeren Lasten noch geringer ausfallen. Insbesondere bei häufigem Teillastbetrieb, beispielsweise Stadtfahrten, ist der Beladungszustand somit aus dem Differenzdruck nicht frühzeitig erkennbar.
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Zur Herleitung der Betriebsgröße kann diese beispielsweise aus der Drehzahl berechnet und/oder modellbasiert ausgewertet werden, wobei auch weitere Parameter einbezogen werden können. Als Drehzahl wird zum Beispiel ein Messwert aus einem Drehzahlsensor herangezogen. Als partikelfilternde Komponente kommt beispielsweise ein 4-Wege-Katalysator oder ein zu einem (3-Wege-)Katalysator gesonderter Partikelfilter zum Einsatz.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist vorgesehen, dass der Beladungszustand ohne Berücksichtigung eines Druckes, insbesondere eines Differenzdruckes bzw. eines Druckgradienten, in der Abgasnachbehandlungsanlage ermittelt wird. Auf diese Weise kann auf einen gemessenen und/oder berechneten bzw. modellierten Druck, beispielsweise Differenzdruck oder Abgasgegendruck, verzichtet werden, wodurch sich eine hohe Genauigkeit des Verfahrens erreichen lässt. Auf diese Weise ist das Verfahren besonders geeignet, bei einer Abgasnachbehandlungsanlage von Ottomotoren zum Einsatz zu kommen. Denkbar ist natürlich auch der Einsatz im Zusammenhang mit einem Dieselmotor.
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Das Verfahren lässt sich vorteilhaft bei Ottomotoren anwenden, wenn die Betriebsgröße mit einer Genauigkeit von größer 2%, bevorzugt von größer 1,5%, beispielsweise von etwa 1%, ermittelt wird (d.h. die Abweichung der Betriebsgröße von einem unter Standardbedingungen bestimmten Optimalwert beträgt weniger als diese %-Angaben). Die Erfinder haben herausgefunden, dass eine derartige Genauigkeit insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens erreichbar ist, bei der die Betriebsgröße durch eine modellbasierte Auswertung des Drehzahlsignals ermittelt wird. Insbesondere haben sich bestimmte Schritte eines in der
DE 10 2012 203 669 A1 beschriebenen Verfahrens als besonders geeignet herausgestellt. Wenn aus den in der
DE 10 2012 203 669 A1 gegebenen Alternativen beispielsweise ein auf der Auswertung des Drehzahlsignals basierendes Merkmal für mechanische Arbeit zur Ermittlung der Betriebsgröße herangezogen wird, anstelle eines Drucks im Brennraum, kann auf Werte eines Brennraumdrucksensors verzichtet und eine höhere Genauigkeit erreicht werden.
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Eine hohe Genauigkeit des Verfahrens ist dadurch erreichbar, dass als Betriebsgröße ein an einer Kurbelwelle anliegendes Drehmoment, zum Beispiel das maximal erreichbare Drehmoment der Brennkraftmaschine, und/oder eine mit dem Drehmoment in Beziehung stehende Größe ermittelt wird. Geeignete Betriebsgrößen können dabei wie in der
DE 10 2012 203 669 A1 beschrieben ermittelt werden. Als geeignete Betriebsgröße hat sich beispielsweise der maximale Betrag des Drehmoments in einem bestimmten Winkelbereich der Kurbelwellenstellung (beispielsweise –180°KW und 0°KW, oder auch kleiner) während eines Arbeitsspiels herausgestellt, welches ein Momentenmaximum darstellt, oder auch das mittlere (integrierte) Drehmoment über den Winkelbereich. Weiterhin können vorteilhaft aus Zahnzeiten ermittelte Winkelgeschwindigkeiten herangezogen werden, die beispielsweise bei einem bestimmten Winkel und/oder zu Beginn und zum Ende eines bestimmten Winkelbereichs (beispielsweise –180°KW und 0°KW) des Arbeitsspiels ermittelt und miteinander verglichen werden, zum Beispiel durch Differenzbildung. Weiterhin wäre denkbar, die Winkelbeschleunigung, bestimmt beispielsweise an einem bestimmten Winkel und/oder zu Beginn und zum Ende eines bestimmten Winkelbereichs, als Betriebsgröße heranzuziehen. Die erwähnten Betriebsgrößen haben gegenüber anderen in der
DE 10 2012 203 669 A1 beschriebenen Größen, wie beispielsweise dem Abgasgegendruck, den Vorteil, dass sie mit der geforderten hohen Genauigkeit ermittelbar sind. Bei der Bestimmung der anderen Größen kommen in der Regel weitere Größen/Faktoren/Modelle ins Spiel, die eine größere Unsicherheit in deren Bestimmung einbringen. Die Betriebsgrößen hingegen werden gewöhnlich von zusätzlichen Faktoren – neben der Beladung der partikelfilternden Komponentenicht in der Weise beeinflusst, dass die geforderte Genauigkeit nicht erreicht wird. Alterungseffekte der partikelfilternden Komponente und/oder der Brennkraftmaschine oder dergleichen, die einen Einfluss nehmen könnten, können mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beispiel wie weiter unten angegeben eliminiert werden. Auf diese Weise ist auch eine höhere Genauigkeit erreichbar als zum Beispiel bei einem gemessenen Drehmoment und/oder über das, aus dem Stand der Technik bekannte, Momentenmodell, das in der Regel eine Genauigkeit von etwa 5% ausweist.
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Zu beachten ist, dass das in der
DE 10 2012 203 669 A1 beschriebene Verfahren insbesondere für ein- bis zwei-zylindrige Motoren als geeignet angegeben wird. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass auch beispielsweise für 4 bis 6-zylindrige Motoren die geforderte Genauigkeit, zumindest bei den oben angegebenen Betriebsgrößen, erreichbar ist. Vorteilhaft kann es hierbei sein, wenn ein für die Ermittlung der Betriebsgröße herangezogener Winkelbereich der Kurbelwelle während eines Arbeitsspiels derart eingeschränkt wird, dass eine minimale Überlagerung der Winkelbereiche der Zylinder und somit eine möglichst geringe gegenseitige Beeinflussung erreicht wird.
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Vorzugsweise wird die Betriebsgröße bei mindestens einer definierten Drehzahl in unbeladenem und mindestens einem definiert beladenem Zustand der partikelfilternden Komponente, insbesondere an einem Motorprüfstand, ermittelt. Dadurch lässt sich eine definierte Beziehung zwischen Betriebsgröße und dem Beladungszustand herstellen. Zu einer höheren Zuverlässigkeit des Verfahrens trägt es bei, wenn die Betriebsgröße bei mindestens zwei unterschiedlichen Drehzahlen ermittelt wird. Denkbar wäre jedoch auch die Ermittlung bei nur einer festgelegten geeigneten Drehzahl. Vorteilhaft können die Drehzahlen als Kalibrierpunkte festgelegt werden. Welche Drehzahlen geeignet sind, ist dabei unter anderem abhängig von Aggregat und Abgassystem. Vorteilhaft sind besonders höhere Drehzahlen, da sich bei diesen eine höhere Differenz der Betriebsgröße (beispielsweise Drehmoment) zwischen unbeladenem und beladenem Zustand ergibt, was wiederum die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens erhöht. So sind zum Beispiel Drehzahlen geeignet, die gleich oder höher als diejenige sind, ab der ein Abfall des maximalen Drehmoments des Motors erfolgt, insbesondere auch die Nenndrehzahl.
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Wenn die Ermittlung bei Volllast erfolgt, kann sich daraus vorteilhaft eine ausreichend große Differenz der Betriebsgröße ergeben, die die Genauigkeit des Verfahrens erhöht. Aber auch die Ermittlung bei Teillast ist bei ausreichend großen Differenzen in der Betriebsgröße denkbar. Vorzugsweise ist der Lastpunkt ebenfalls definiert, da die Betriebsgröße auch von der Last abhängt. Der definiert beladene Zustand sollte vorteilhaft zumindest die Grenzbeladung an Partikeln in der partikelfilternden Komponente umfassen, wobei auch eine Extrapolation einer Kennlinie auf die Grenzbeladung denkbar wäre. Wenn zudem noch weitere Beladungszustände, zum Beispiel unterhalb der Grenzbeladung, ermittelt werden, kann während des späteren Betriebs einfacher die zeitliche Entwicklung der Beladung des Partikelfilters nachvollzogen werden.
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Vorzugsweise wird dabei die Betriebsgröße in unbeladenem Zustand und/oder in beladenem Zustand drehzahlabhängig in einem Kennfeld hinterlegt. Stattdessen oder zusätzlich kann eine aus der/den Betriebsgröße/n in beladenem und unbeladenem Zustand hergeleitete Vergleichsgröße drehzahlabhängig in einem Kennfeld hinterlegt werden. Die Betriebsgröße in unbeladenem Zustand kann als Referenzgröße dienen. Eine aus den Betriebsgrößen in beladenem und unbeladenem Zustand hergeleitete Vergleichsgröße kann beispielsweise eine Differenz und/oder ein Faktor oder dergleichen sein. Die in dem Kennfeld hinterlegten Größen können der definierten Beladung zugeordnet werden, sodass aus ihnen anschließend auf den Beladungszustand der partikelfilternden Komponente (absolut und/oder relativ) geschlossen werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsvarianten des Verfahrens ist weiterhin vorgesehen, dass im Fahrbetrieb bei der/den definierten Drehzahl/en, und vorzugsweise bei einem definierten Lastpunkt, insbesondere bei Volllast, die Betriebsgröße ermittelt und diese und/oder die ermittelte Vergleichsgröße mit der in dem Kennfeld bei entsprechender Drehzahl hinterlegten Betriebsgröße und/oder Vergleichsgröße verglichen wird.
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Bei Erreichen der Betriebsgröße bzw. Vergleichsgröße kennzeichnend für eine Grenzbeladung der partikelfilternden Komponente wird vorzugsweise eine Regeneration der partikelfilternden Komponente eingeleitet.
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Weiterhin kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass nach der Regeneration der partikelfilternden Komponente die Betriebsgröße bei der/den definierten Drehzahl/en in unbeladenem Zustand der partikelfilternden Komponente ermittelt und mit der in dem Kennfeld bei entsprechender Drehzahl hinterlegten Betriebsgröße in unbeladenem Zustand verglichen wird. Sollte die neu ermittelte Betriebsgröße in unbeladenem Zustand über einen zu bestimmenden Toleranzbereich hinaus abweichen, kann die neue Betriebsgröße in dem Kennfeld hinterlegt und gegebenenfalls als neue Basis herangezogen werden. Auf diese Weise können langsame Änderungen, insbesondere aufgrund von Alterungseffekten, eliminiert werden. Über eine derartige stetige Neukalibrierung des Verfahrens ist eine über die Lebensdauer hinweg korrekte Erkennung des Beladungszustandes möglich. Zusätzlich könnte die Betriebsgröße in unbeladenem Zustand auch mit Betriebsgrößen aus einem oder mehreren weiter vorausgehenden Regenerationsvorgängen verglichen werden. So kann beispielsweise ein zeitlicher Verlauf der Änderung der Betriebsgröße in unbeladenem Zustand erstellt werden. Ein solcher Verlauf erlaubt die Plausibilisierung der Änderung der Betriebsgrößen in unbeladenem Zustand über die Zeit, die beispielsweise auf Alterungseffekte der partikelfilternden Komponente zurückzuführen sein kann. Da Alterungseffekte eine relativ langsame Änderung der Betriebsgröße über die Lebensdauer der partikelfilternden Komponente bewirken, lässt sich über die zeitliche Änderung dieser Effekt plausibilisieren.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematisierte Darstellung einer Luft- und Abgasführung in einem Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine, in der das erfindungsgemäße Verfahren einsetzbar ist,
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2 ein Motorlast-Abgasgegendruck-Diagramm mit verschiedenen Verläufen des Abgasgegendrucks über der Motorlast bei einem Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung,
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3 ein Drehzahl-Drehmoment-Diagramm mit verschiedenen Verläufen des relativen Volllastdrehmoments über der Drehzahl bei einem Ottomotor mit Benzindirekteinspritzung und
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4 ein beispielhaftes Ablaufschema eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt beispielhaft ein vereinfachtes Schema einer Luft- und Abgasführung in einer Kraftfahrzeugumgebung mit einer Brennkraftmaschine 10, in der das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist. Durch einen Luftzufuhrkanal 20 passiert ein Zuluftstrom 21 zunächst einen Luftmassensensor 22, bevor er über eine Kompressionsstufe 24 eines Turboladers 23 und eine Drosselklappe 25 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird. In der Brennkraftmaschine 10 wird die Luft zusammen mit zugeführtem Kraftstoff (hier nicht gezeigt) exotherm umgesetzt. Das entstehende Abgas kann zum Teil über eine Abgasrückführung 26 wieder dem Zuluftstrom 21 zugeführt werden. Ein verbleibender Abgasstrom 32 wird über einen Abgaskanal 30 zunächst über eine Abgasturbine 31 des Turboladers 23 geleitet und gelangt anschließend in eine Abgasnachbehandlungsanlage 40. In der Abgasnachbehandlungsanlage 40 ist ein 4-Wege-Katalysator 41 angeordnet, der sowohl als 3-Wegekatalysator als auch als Partikelfilter funktioniert. Alternativ könnten auch ein 3-Wegekatalysator und ein Partikelfilter als zwei gesonderte Komponenten angeordnet sein, und/oder weitere/andere Komponenten. Der Abgasnachbehandlungsanlage 40 zugeordnete Sensorik, wie beispielsweise Lambdasonde/n und/oder Temperatursensor/en oder weitere Sonden bzw. Komponenten, sowie eine Steuereinrichtung sind nicht dargestellt.
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2 zeigt ein Motorlast-Abgasgegendruck-Diagramm 50, in dem der Abgasgegendruck 51 in [mbar] über einer Motorlast 52 in [bar] aufgetragen ist. Dargestellt sind dabei Verläufe 53, 54, 55, im Einzelnen mit in der Abgasnachbehandlungsanlage 40 angeordnetem 3-Wegekatalysator (ohne partikelfilternde Komponente) (53), alternativ dazu mit einem 4-Wege-Katalysator in unbeladenem (54) und in beladenem Zustand (55). Zur Verdeutlichung ist weiterhin eine Druckdifferenz 56 des Abgasgegendrucks zwischen dem unbeladenen und dem beladenen 4-Wege-Katalysator aufgetragen. Erkennbar ist, dass der sich einstellende Abgasgegendruck vom Lastzustand des Motors abhängt, und zwar mit diesem ansteigt. In vorliegendem Fall kann die Druckdifferenz 56 bis zur Saugvolllast (ab der sich das im Saugbetrieb maximal mögliche effektive Drehmoment einstellt, hier bei etwa 10 bar Motorlast) weniger als 10 mbar betragen. Bei höherer Last erhöht sich neben dem absoluten Abgasgegendruck auch die Druckdifferenz 56. Sie ist jedoch immer noch verhältnismäßig niedrig, weshalb es schwierig ist, von der Druckdifferenz 56 zuverlässig auf den Beladungszustand der partikelfilternden Komponente (4-Wege-Katalysator oder separater Partikelfilter) zu schließen. Daher wird in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ermittlung des Beladungszustands der partikelfilternden Komponente vorteilhafterweise nicht auf den Abgasgegendruck oder einen anderen Druckwert der Abgasnachbehandlungsanlage 40 zurückgegriffen, sondern auf eine Betriebsgröße, die basierend auf einer Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 hergeleitet wird. Als geeignete Betriebsgröße hat sich dabei insbesondere ein an einer Kurbelwelle anliegendes Drehmoment herausgestellt, oder auch eine mit dem Drehmoment in Beziehung stehende Größe, wie Winkelgeschwindigkeit oder Winkelbeschleunigung an bestimmten Winkelpositionen einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine 10.
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Zur Verdeutlichung, wie sich eine Beladung der partikelfilternden Komponente auf das Drehmoment niederschlägt, ist in 3 ein beispielhaftes Drehzahl-Drehmoment-Diagramm 60 dargestellt. Die sich ergebenden Verläufe sind kraftfahrzeugspezifisch und insbesondere abhängig von der Brennkraftmaschine und dem Abgassystem. In dem Diagramm 60 ist das Drehmoment bei Volllast 61 in [%], relativ zu dem maximal erreichbaren Drehmoment bei Einsatz eines 3-Wegekatalysators ohne partikelfilternde Komponente, über einer Drehzahl 62 in [1/min] aufgetragen, und zwar für eine Abgasnachbehandlungsanlage 40 mit 3-Wege-Katalysator (ohne partikelfilternde Komponente) (63), mit 4-Wege-Katalysator in unbeladenem Zustand (64) und in beladenem Zustand (65). Bei dem Verlauf 63 stellt sich das maximale Drehmoment bei Volllast (100%) etwa für Drehzahlen zwischen 2000 und 4000 1/min ein. Für niedrige Drehzahlen, bis etwa 2000 1/min, wird das maximale Drehmoment nahezu auch mit dem 4-Wege-Katalysator erreicht. Bei größer werdenden Drehzahlen stellt sich eine mit der Drehzahl 62 wachsende Differenz zu dem maximal erreichbaren Drehmoment ein. Für die Bestimmung des Beladungszustands entscheidend ist die Differenz zwischen dem Verlauf bei unbeladenem 4-Wege-Katalysator 64 und beladenem 4-Wege-Katalysator 65, die ebenfalls mit steigender Drehzahl 62 anwächst. Vergleichsweise groß ist die Differenz bei Drehzahlen 62, die gleich oder höher als derjenige sind, ab der ein Abfall des maximalen Drehmoments des Motors erfolgt. Wird der Beladungszustand der partikelfilternden Komponente anhand des Drehmoments oder einer in Bezug stehenden Größe als Betriebsgröße ermittelt, bietet es sich daher an, die Differenz oder eine entsprechende Größe in diesem Drehzahlbereich heranzuziehen, um eine möglichst hohe Genauigkeit des Verfahrens zu erreichen. Vorzugsweise wird dabei zumindest eine Drehzahl 62 oder auch mehrere Drehzahlen als Kalibrierpunkt/e definiert. Weiterhin stellt sich die größte Differenz zwischen den Drehmomenten (bzw. der in Beziehung stehenden Größe) bei Volllast ein, sodass die Betriebsgröße vorzugsweise bei Volllast ermittelt wird. Jedoch wäre bei ausreichend großen Differenzen, um die erforderliche Genauigkeit von größer als 2% zu gewährleisten, auch eine Ermittlung im Teillastbetrieb denkbar.
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4 zeigt beispielhaft ein Verfahrensschema
70 eines erfindungsgemäßen Verfahrens. In einem ersten Verfahrensschritt
71 wird die Betriebsgröße (insbesondere das Drehmoment bzw. die in Beziehung stehende Größe) bei mindestens einer definierten Drehzahl in unbeladenem und mindestens einem definiert beladenen Zustand der partikelfilternden Komponente an einem Motorprüfstand ermittelt. Dabei kommen vorzugsweise Schritte aus dem in der
DE 10 2012 203 669 A1 angegebenen Verfahren zum Einsatz, wobei z.B. das Drehzahlsignal anhand eines Drehzahlsensors am Schwungrad herangezogen wird. Die definierte/n Drehzahl/en läge/n in dem Beispiel aus
3 vorzugsweise in den Drehzahlbereich größer 4000 1/min und wird/werden bevorzugt bei Volllast ermittelt. Aus den ermittelten Betriebsgrößen in beladenem und unbeladenem Zustand kann eine Vergleichsgröße hergeleitet werden, zum Beispiel die Differenz oder ein Faktor oder dergleichen.
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In einem zweiten Schritt 72 wird die Vergleichsgröße und/oder die Betriebsgröße in beladenem Zustand, sowie in diesem Beispiel auch die Betriebsgröße in unbeladenem Zustand, in Abhängigkeit von der Drehzahl und gegebenenfalls von der Last (falls nicht standardmäßig bei Volllast ermittelt wird) in einem Kennfeld hinterlegt. Die Vergleichsgröße und/oder die Betriebsgröße in beladenem Zustand werden dabei vorzugsweise dem definierten Beladungszustand der partikelfilternden Komponente zugeordnet, wobei der Beladungszustand absolut, beispielsweise in Gramm, oder auch relativ, zum Beispiel in Prozent angegeben werden kann.
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In einem dritten Schritt 73 wird im Fahrbetrieb bei Erreichen eines Kalibrierpunktes (d.h. definierter Drehzahl und gegebenenfalls Last) jeweils die Betriebsgröße ermittelt und einem Vergleich mit der in dem Kennfeld bei entsprechender Drehzahl hinterlegten Betriebsgröße zugeführt (vierter Schritt 74). Bei dem Vergleich wird festgestellt, ob die Grenzbeladung der partikelfilternden Komponente erreicht ist. Der Vergleich kann auf unterschiedliche geeignete Weisen durchgeführt werden. Beispielsweise kann die im Fahrbetrieb ermittelte Betriebsgröße unmittelbar mit der der Grenzbeladung und/oder einer anderen Beladung entsprechenden Betriebsgröße verglichen werden. Es kann jedoch auch zunächst eine Differenz und oder Faktor oder dergleichen aus der im Fahrbetrieb ermittelten Betriebsgröße und der Betriebsgröße in unbeladenem Zustand (Referenz-Betriebsgröße) als Vergleichsgröße gebildet werden und diese entsprechend verglichen werden. Weitere geeignete Möglichkeiten sind denkbar. Liegt der Beladungszustand unterhalb der Grenzbeladung, wird bei entsprechenden Bedingungen zu einem späteren Zeitpunkt Schritt 73 erneut ausgeführt.
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Wird die Grenzbeladung erreicht, wird in Schritt 75 das Regenerationsverfahren der partikelfilternden Komponente eingeleitet, wobei auf die Regeneration an dieser Stelle nicht weiter eingegangen wird. In einem sechsten Schritt 76 des Verfahrens kann nun die Betriebsgröße in unbeladenem Zustand der partikelfilternden Komponente ermittelt werden. Diese Betriebsgröße wird nun in einem siebten Schritt 77 des Verfahrens einem Vergleich mit der zuvor in dem Kennfeld bei dem entsprechenden Kalibrierpunkt hinterlegten Betriebsgröße in unbeladenem Zustand zugeführt. Zeigt sich bei dem Vergleich eine über einen bestimmten Toleranzbereich hinausgehende Abweichung zwischen den Betriebsgrößen in unbeladenem Zustand, kann die neu ermittelte Betriebsgröße anstelle (oder zusätzlich) zu der vorherigen Betriebsgröße in dem Kennfeld hinterlegt werden. Über eine derartige Neukalibrierung lassen sich vorteilhaft Alterungseffekte über die Lebensdauer des Systems (hervorgerufen zum Beispiel durch motorische Veränderungen, Verschleiß, Veraschung der partikelfilternden Komponente etc.) kompensieren, was über die Lebensdauer hinweg eine korrekte Erkennung des Beladungszustands ermöglicht. Weiterhin wäre es denkbar, gewisse Plausibilisierungsmöglichkeiten vorzusehen. So könnte beispielsweise eine plötzliche, sehr große Abweichung zwischen Betriebsgröße in unbeladenem Zustand auf einen anderweitigen Defekt hinweisen. In einem solchen Fall würden in der Regel auch andere Diagnoseverfahren anspringen. Auch andere zeitabhängige Einflüsse bzw. Änderungen können berücksichtigt werden, um den Beladungszustand möglichst genau zu separieren und zu bestimmen.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Betriebsgröße bevorzugt mit einer hohen Genauigkeit mit einer Abweichung von kleiner 2 %, bevorzugt um 1 % ermittelt. Dies erlaubt es, den Beladungszustand von partikelfilternden Komponenten auch bei Ottomotoren zuverlässig vorherzusagen, wo die Vorhersagebedingungen herausfordernder sind als beispielsweise bei Dieselmotoren, da sich geringere Druckdifferenzen in der Abgasnachbehandlungsanlage ergeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 430311 B4 [0004]
- DE 102012203669 A1 [0012, 0012, 0013, 0013, 0014, 0029]
