DE102016225758A1

DE102016225758A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung eines im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters

Info

Publication number: DE102016225758A1
Application number: DE102016225758.7A
Authority: DE
Inventors: Jaroslav Lipa; Hao Chen
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-06-21
Anticipated expiration: 2036-12-22
Also published as: DE102016225758B4

Abstract

Die Erfindung betrifft Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, bei welchem die Überwachung des Partikelfilters durch eine Auswertung der von einem Sekundärluftdrucksensor des Abgassystems bereitgestellten Druckmesssignale vorgenommen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung eines im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters.
Zunehmend strenger werdende gesetzliche Emissionsgrenzwerte stellen zunehmend höhere Ansprüche an das Abgassystem von Kraftfahrzeugen. Um derartigen höheren Ansprüchen gerecht werden zu können, müssen verschiedene Abgasemissionsreduzierungsstrategien simultan angewendet werden. Diese verschiedenen Abgasemissionsreduzierungsstrategien verwenden verschiedene Komponenten inklusive einer jeweils zugehörigen Sensorik.
Es ist bekannt, die Schadstoffemissionen eines Ottomotors durch eine katalytische Nachbehandlung des Abgases mittels eines Abgaskatalysators zu reduzieren. Zur korrekten Funktionsweise eines Abgaskatalysators ist es notwendig, dass dieser seine Betriebstemperatur, die auch als Light-off-Temperatur bezeichnet wird, erreicht hat. Da in einem Abgastest ein Großteil der Emissionen aufgrund eines noch nicht auf seiner Betriebstemperatur befindlichen Abgaskatalysators emittiert werden, ist für ein möglichst schnelles Erreichen der Betriebstemperatur des Abgaskatalysators Sorge zu tragen.
Zu diesem Zweck kann ein Sekundärluftsystem verwendet werden, mittels dessen Sekundärluftpumpe Sekundärluft über ein Sekundärluftventil stromabwärts der Auslassventile der Brennkraftmaschine in den Abgastrakt der Brennkraftmaschine eingeblasen wird. Eine exotherme Reaktion der eingeblasenen Sekundärluft mit dem unverbrannten Kraftstoff im heißen Abgas und dessen weitere Oxidation vor und im Abgaskatalysator führen zu einer beschleunigten Aufheizung des Abgaskatalysators auf seine Betriebstemperatur und zu einer Reduzierung der Rohemissionen vor dem Abgaskatalysator.
Durch die vorstehend beschriebenen Maßnahmen wird in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Light-off-Temperatur des Katalysators schneller erreicht und die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine in deren Warmlaufphase reduziert.
Aufgrund von gesetzgeberischen Forderungen muss das Sekundärluftsystem einer Brennkraftmaschine während seines Betriebes überwacht werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, einen Sekundärluftdrucksensor zwischen der Sekundärluftpumpe und dem Sekundärluftventil anzuordnen, so dass durch eine Auswertung der Ausgangssignale des Sekundärluftdrucksensors eine Diagnose des Sekundärluftsystems vorgenommen werden kann.
Des Weiteren ist es bereits bekannt, dass im Abgastrakt eines Ottomotors Partikel entstehen und dass zur Reduzierung der durch den Abgastrakt ausgegebenen Partikel ein Partikelfilter im Abgastrakt angeordnet sein kann, welches aus einem Gehäuse und einem in das Gehäuse eingesetzten Monolith besteht. In diesem Partikelfilter werden die genannten Partikel aus dem Abgas abgetrennt und in einem Filtersubstrat gelagert. Die Beladung dieses Filtersubstrats mit Partikeln steigt mit der Zeit an. Durch diese zunehmende Beladung des Partikelfilters steigt auch der Strömungswiderstand des Abgassystems an. Der Beladungszustand des Partikelfilters muss überwacht werden, um bei vollbeladenem Partikelfilter eine Regeneration des Partikelfilters durch eine geeignete Temperaturerhöhung durchführen zu können.
Zur Überwachung des Beladungszustandes des Partikelfilters ist es bekannt, unter Verwendung eines Differenzdrucksensors ein Differenzdrucksignal am Partikelfilter zu ermitteln und auszuwerten.
Alternativ dazu kann zur Überwachung des Beladungszustandes des Partikelfilters auch ein empirisches Beladungsmodell verwendet werden. Dieses empirische Beladungsmodell arbeitet ohne eine Rückmeldung über den aktuellen Zustand des Systems. Bei der Erstellung des Beladungsmodells werden verschiedene Motorbetriebsstrategien berücksichtigt. Bei einer Verwendung eines derartigen Beladungsmodells muss der Partikeleintrag höher und der Partikelaustrag niedriger geschätzt werden. Dies führt dazu, dass eine durchgeführte Regeneration des Partikelfilters keine optimalen Ergebnisse liefert.
Aufgrund von gesetzgeberischen Forderungen ist es notwendig, im Falle einer Benutzung eines Partikelfilters ein eventuelles Fehlen des Monoliths des Partikelfilters zu diagnostizieren. Diese Diagnose kann beispielsweise unter Verwendung eines Differenzdrucksensors an dem Partikelfilter oder unter Verwendung zweier Temperatursensoren im Abgastrakt erfolgen.
Aus der DE 10 2011 002 438 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bestimmung der Beladung eines Partikelfilters im Abgaskanal einer Brennkraftmaschine bekannt, wobei mittels einer Druckerhöhungseinrichtung in den Abgastrakt vor dem Partikelfilter ein Gasstrom eingebracht werden kann, wobei mit einem ersten Drucksensor vor dem Partikelfilter der Gasdruck bestimmt wird, wobei zur Bestimmung der Beladung des Partikelfilters mittels der Druckerhöhungseinrichtung ein Gasstrom in den Abgaskanal vor dem Partikelfilter eingebracht wird, wobei aus der Differenz der Gasdrucke vor und nach dem Partikelfilter dessen Beladung bestimmt wird und wobei als Druckerhöhungseinrichtung eine Sekundärluftpumpe verwendet wird.
Aus der DE 10 2010 046 747 A1 ist ein Verfahren zur Regeneration eines Partikelfilters eines Fremdzündungsmotors mit einer Abgasanlage bekannt, die den Partikelfilter, eine stromaufwärts des Partikelfilters positionierte Schadstoffbegrenzungsvorrichtung, einen dafür ausgelegten Temperatursensor und einen stromabwärts des Partikelfilters positionierten Sauerstoffsensor umfasst. Dabei erfolgt während der Regeneration des Partikelfilters ein Anheben der Temperatur des Partikelfilters, als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Partikelfilters größer als ein Temperaturschwellenwert ist und dass eine Zeit, die ein Lambda des stromabwärts befindlichen Sauerstoffsensors fett vorbelastet ist, größer als ein Zeitschwellenwert ist, das Einleiten von Sekundärluft zu einer Stelle stromabwärts der Schadstoffbegrenzungsvorrichtung und stromaufwärts des Partikelfilters, und als Reaktion darauf, dass die Temperatur des Partikelfilters größer als der Temperaturschwellenwert ist und dass die Zeit, die das Lambda des stromabwärts befindlichen Sauerstoffsensors fett vorbelastet ist, nicht größer als der Zeitschwellenwert ist, das Setzen einer Partikelfilter-Degradationsbedingung.
Aus der DE 10 2012 222 868 B4 ist ein Verfahren zur Diagnose der Funktionsfähigkeit eines Sekundärluftsystems einer Brennkraftmaschine bekannt. Dieses Sekundärluftsystem weist eine Luftpumpe, einen Luftdrucksensor und ein Ventil auf, mittels welchem das Sekundärluftsystem mit einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine verbindbar ist. Bei diesem Verfahren erfolgt ein sequentielles Betreiben des Sekundärluftsystems in einem ersten Betriebszustand, einem zweiten Betriebszustand und einem dritten Betriebszustand. Dabei werden während des sequentiellen Betriebes des Sekundärluftsystems folgende Schritte ausgeführt: Messen des zeitlichen Verlaufs des Drucks in dem Sekundärluftsystem mit dem Luftdrucksensor, Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines Formfaktors basierend auf dem zeitlichen Verlauf eines gemessenen Drucksignals, welches von dem Luftdrucksensor ausgegeben wird, wobei das Berechnen des zeitlichen Verlaufs des Formfaktors aufweist:

Berechnen des zeitlichen Verlaufs des gemessenen Drucksignals und Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines Effektivwertes der Signalleistung, wobei sich der zeitliche Verlauf des Formfaktors aus dem zeitlichen Verlauf des zeitlichen Mittelwertes des gemessenen Drucksignals und dem zeitlichen Verlauf des Effektivwertes der Signalleistung ergibt,
Ermitteln des zeitlichen Verlaufs einer Signalleistung basierend auf dem zeitlichen Verlauf des gemessenen Drucksignals , Modellieren des zeitlichen Verlaufs einer Modell-Signalleistung basierend auf zumindest einer Größe, welche den Betriebszustand der Brennkraftmaschine charakterisiert,
Berechnen des zeitlichen Verlaufs eines Leistungsfaktors basierend auf der ermittelten Signalleistung und auf der modellierten Modell-Signalleistung, und
Diagnostizieren der Funktionsfähigkeit des Sekundärluftsystems basierend auf dem zeitlichen Verlauf des Formfaktors und dem zeitlichen Verlauf des Leistungsfaktors.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Partikelfilters des Abgassystems eines Kraftfahrzeugs anzugeben, bei denen der Bauteileaufwand reduziert ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen und durch eine Vorrichtung mit den im Anspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß der vorliegenden Erfindung erfolgt bei einem Verfahren zur Überwachung des Partikelfilters des Abgassystems einer Brennkraftmaschine eine Auswertung der von einem Sekundärluftdrucksensor der Brennkraftmaschine bereitgestellten Druckmesssignale. Weitere Sensoren werden zur Überwachung des Partikelfilters nicht benötigt. Dadurch werden im Vergleich zu bekannten Verfahren ein am Partikelfilter vorgesehener Differenzdrucksensor sowie Temperatursensoren eingespart.
Des Weiteren kann in vorteilhafter Weise durch eine Auswertung der vom Sekundärluftdrucksensor bereitgestellten Druckmesssignale auch eine Überwachung des Sekundärluftsystems vorgenommen werden. Diese und weitere vorteilhafte Eigenschaften der Erfindung ergeben sich aus deren nachfolgender beispielhafter Erläuterung anhand der Figuren. Es zeigt:

1 eine Blockdarstellung des Abgassystems einer Brennkraftmaschine,
2 ein Diagramm mit Druckverläufen über der Zeit, welche die Überwachung des Partikelfilters veranschaulichen,
3 ein erstes Diagramm, in welchem Signalverläufe über der Zeit dargestellt sind, die zu einer Überwachung des Sekundärluftsystems verwendet werden,
4 ein zweites Diagramm, in welchem Signalverläufe über der Zeit dargestellt sind, die zu der Überwachung des Sekundärluftsystemes verwendet werden, und
5 ein Flußdiagramm zur Erläuterung der Vorgehensweise bei der Überwachung des Partikelfilters und des Sekundärluftsystems.

Die 1 zeigt eine Blockdarstellung des Abgassystems einer Brennkraftmaschine 100, zu welchem ein Sekundärluftsystem 110 und eine Abgasreinigungsanlage 120 gehören. Die Brennkraftmaschine 100 weist ein Primärluftsystem 102 auf, über welches die zur Kraftstoffverbrennung in den Zylindern 101 eines Motorblocks 104 erforderliche Luft zugeführt wird. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist ein Kraftstoffzuführungssystem in der 1 nicht dargestellt. Die aus den Zylindern 101 der Brennkraftmaschine 100 abgeführten Abgase werden in einem Abgastrakt 106 gesammelt.
Die Brennkraftmaschine 100 weist eine Abgasreinigungsanlage 120 auf, die einen Abgaskatalysator 121 und einen Partikelfilter 122 umfasst. Der Abgaskatalysator 121 ist in bevorzugter Weise als Dreiwege-Abgaskatalysator ausgebildet.
Zur Regelung des Kraftstoff-Luftgemisches in den Zylindern 101 ist stromaufwärts des Abgaskatalysators 121 in dem Abgastrakt 106 eine Lambdasonde 123 vorgesehen. Stromabwärts des Abgaskatalysators 121 ist eine weitere Lambdasonde 124 angeordnet, welche üblicherweise als Monitorsonde oder als Trimmsonde bezeichnet wird.
Das Sekundärluftsystem 110 weist eine Sekundärluftpumpe 111, einen stromabwärts der Sekundärluftpumpe 11 angeordneten Sekundärluftdrucksensor 112 und ein mittels elektrischer Signale steuerbares Sekundärluftventil 113 auf. Bei aktivierter Sekundärluftpumpe 111 und geöffnetem Sekundärluftventil 113 kann dem Abgastrakt 106 über eine nahe an den Auslassventilen der Brennkraftmaschine mündende Sekundärluftleitung 114 Frischluft zugeführt werden. Diese sorgt dafür, dass insbesondere in einer Startphase der Brennkraftmaschine 100 nicht verbrannter Kraftstoff, welcher in den Abgastrakt 106 gelangt ist, verbrennt oder oxidiert, so dass sich der Abgaskatalysator 121 schneller auf seine Betriebstemperatur aufheizt.
Im Betrieb der Brennkraftmaschine besteht die Notwendigkeit, sowohl den Partikelfilter 122 als auch das Sekundärluftsystem 110 zu überwachen, um bei Bedarf geeignete Maßnahmen zur Reduzierung unerwünschter Abgasemissionen in die Wege leiten zu können.
Im Rahmen der Überwachung des Partikelfilters 122 erfolgt eine Ermittlung von dessen Beladungszustand und eine Überprüfung, ob der im Gehäuse des Partikelfilters angeordnete Monolith eingebaut ist oder aus dem Gehäuse entfernt ist.
Im Rahmen der Überwachung des Sekundärluftsystems 110 wird der vom Sekundärluftdrucksensor 112 gemessene Druck dahingehend überprüft, ob er in einem vorgegebenen Bereich liegt oder nicht.
Die Überwachung des Partikelfilters erfolgt bei der vorliegenden Erfindung durch eine Auswertung der vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignale. Eine Verwendung eines am Partikelfilter vorgesehenen Druckdifferenzsensors zur Ermittlung der Beladung des Partikelfilters bzw. eines Druckdifferenzsensors oder zweier Temperatursensoren im Abgastrakt zur Überprüfung, ob der Monolith im Gehäuse des Partikelfilters vorhanden ist oder nicht, ist entbehrlich.
Bei der Überwachung des Partikelfilters 122, zu welcher eine Bestimmung von dessen Beladung und die Überprüfung, ob der Monolith im Gehäuse des Partikelfilters vorhanden ist oder nicht, gehören, durch eine Auswertung der vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignale ist Folgendes von Bedeutung:
Der Sekundärluftdrucksensor 123 ist im Sekundärluftsystem 110 vor dem Sekundärluftventil 113 angeordnet. Während des Betriebes des Sekundärluftsystems, insbesondere in der Anlaufphase der Brennkraftmaschine, wird das vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellte Druckmesssignal äquidistant abgetastet und in einer elektronischen Steuereinheit 130 ausgewertet. Dieses Druckmesssignal ist von dem von der Sekundärluftpumpe 111 gelieferten Luftmassenstrom und dem Gegendruck des Abgases im Abgastrakt 106 abhängig.
Nach einer Aktivierung des Sekundärluftsystems 110 durch die elektronische Steuereinheit 130 wird ein von einem aktuellen Druckmesssignal des Sekundärluftdrucksensors 123 abgeleiteter Druckwert mit einem Druckwert aus einem abgespeicherten Sekundärluftdruckmodell verglichen.
Dieser aus dem Sekundärluftdruckmodell abgeleitete Druckwert, bei dem es sich vorzugsweise um einen gemittelten Druckwert handelt, hat für die Annahme, dass der Monolith in das Gehäuse des Partikelfilters eingebaut, aber noch nicht mit Partikeln beladen ist, eine vorgegebene Größe. Ist der Wert des aktuell vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignals bzw. eines aus dem Druckmesssignal abgeleiteten Druckmittelwertes kleiner als der zugehörige, vom Sekundärluftdruckmodell abgeleiteten Druckwert bzw. Druckmittelwert, dann erkennt die Steuereinheit 130, dass der Monolith nicht im Gehäuse des Partikelfilters 122 befindlich ist und generiert eine zugehörige Fehleranzeige auf einer Anzeigevorrichtung 140 und sorgt für einen zugehörigen Fehlereintrag in einem Fehlerspeicher. Stimmt der Wert des aktuell vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignals bzw. der daraus abgeleitete Mittelwert hingegen mit dem zugehörigen, vom Sekundärluftdruckmodell abgeleitete Druckwert bzw. dem daraus abgeleiteten Mittelwert überein, dann erkennt die Steuereinheit 130, dass der Monolith im Gehäuse des Partikelfilters 122 befindlich, aber noch nicht mit Partikeln beladen ist, und generiert eine zugehörige Bestätigungsanzeige auf der Anzeigevorrichtung 140. Ist der Wert des aktuell vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignals bzw. des daraus abgeleiteten Mittelwertes größer als der zugehörige, vom Sekundärluftdruckmodell abgeleitete Druckwert bzw. Mittelwert, dann erkennt die Steuereinheit 130, dass der Monolith im Gehäuse des Partikelfilters 122 befindlich ist und dass der Monolith bereits mit Partikeln beladen ist, wobei der Druckmesswert bzw. der daraus abgeleitete Mittelwert mit zunehmender Dicke der Beladung zunimmt.
Dies ist in der 2 gezeigt, in welcher ein Diagramm mit Druckverläufen über der Zeit bei im Zeitintervall t1-t2 aktivierter Sekundärlufteinblasung dargestellt ist, wobei diese Druckverläufe die Überwachung des Partikelfilters veranschaulichen. In diesem Diagramm handelt es sich bei der Kurve PM um den aus dem Sekundärluftdruckmodell abgeleiteten Druckverlauf. Die Kurve P1 zeigt den gemessenen Druckverlauf bei nicht im Gehäuse des Partikelfilters 122 befindlichem Monolith. In diesem Fall ist der Durchfluss im Abgastrakt 106 wegen des fehlenden Monolithen groß, so dass der gemessene Druckwert kleiner ist als der aus dem Sekundärluftmodell abgeleitete Druckwert. Die Kurven P2, P3 und P4 veranschaulichen Druckverläufe, die bei im Gehäuse des Partikelfilters 122 befindlichem Monolith gemessen wurden und bei denen der Monolith bereits mit Partikeln mehr oder weniger beladen ist. Dabei ist die Dicke der Beladung bei gemessener Kurve P2 kleiner als bei gemessener Kurve P3 und die Dicke der Beladung bei gemessener Kurve P3 kleiner als bei gemessener Kurve P4. Dies beruht darauf, dass bei einer Erhöhung der Partikelfilterbeladung der Abgasgegendruck im Abgastrakt 106 steigt, was wiederum zur Folge hat, dass die Abweichung zwischen dem Modell und dem gemessenen Druck größer wird, da der Durchfluss durch den Abgastrakt kleiner wird.
Die in der 2 dargestellten Kurven P1, P2, P3 und P4 entsprechen Druckverläufen, die in einem stationären Zustand der Brennkraftmaschine ermittelt wurden, beispielsweise im Leerlaufbetrieb.
In vorteilhafter Weise werden die vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignale nicht nur zur Überwachung des Partikelfilters, sondern auch zur Überwachung des Sekundärluftsystems 110 verwendet. Diese Überwachung basiert auf einer Auswertung der Drucksignalleistung und einer Auswertung des Formfaktors des Sekundärluftsensorsignals und macht davon Gebrauch, dass beim Vorliegen eines Defekts im Sekundärluftsystem die Drucksignalleistung und der Formfaktor korrelieren. Folglich ist ein im Sekundärluftsystem auftretender Defekt erkennbar, wenn durch eine Auswertung des vom Sekundärluftsensor bereitgestellten Sekundärluftsensorsignals ein Istwert für die Druckleistung und ein Istwert für den Formfaktor ermittelt und mit zugehörigen Sollwerten verglichen werden.
Dies wird nachfolgend anhand der 3 und 4 näher erläutert.
Die 3 zeigt ein erstes Diagramm, in welchem Signalverläufe über der Zeit dargestellt sind, die zu einer Überwachung des Sekundärluftsystems und zu einer Unterscheidung, ob ein Fehler im Sekundärluftsystem oder im Partikelfilter vorliegt, verwendet werden. So ist auf der linken Seite von 3 ein Diagramm dargestellt, in welchem der Verlauf des Sollwertes P_S des Drucksignals über der Zeit und der Verlauf des Istwertes P_I des Drucksignals über der Zeit aufgetragen sind. Es ist ersichtlich, dass der Istwert des Drucksignals kleiner ist als der Sollwert des Drucksignals, also vom Sollwert abweicht. Auf der rechten Seite von 3 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem der Verlauf des Sollwertes FF S des Formfaktors und der Verlauf des Istwertes FF_I des Formfaktors über der Zeit dargestellt sind, wobei beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Verlauf des Istwertes mit dem Verlauf des Sollwertes übereinstimmt.
Erkennt die Steuereinheit 130, dass die in der 3 gezeigten Verhältnisse vorliegen, dann schließt sie daraus, dass der vorliegende Druckabfall nicht auf einen Fehler im Sekundärluftsystem 110 zurückzuführen ist, sondern auf eine Zustandsänderung oder einem Fehler im Partikelfilter 122.
Die 4 zeigt ein zweites Diagramm, in welchem Signalverläufe über der Zeit dargestellt sind, die ebenfalls zu der Überwachung des Sekundärluftsystems und zur Unterscheidung, ob ein Fehler im Sekundärluftsystem oder im Partikelfilter vorliegt, verwendet werden. So ist auf der linken Seite von 4 ein Diagramm dargestellt, in welchem der Verlauf des Sollwertes P_S des Drucksignals über der Zeit und der Verlauf des Istwertes P_I des Drucksignals über der Zeit aufgetragen sind. Es ist ersichtlich, dass der Istwert des Drucksignals kleiner ist als der Sollwert des Drucksignals, also vom Sollwert abweicht. Auf der rechten Seite von 4 ist ein Diagramm dargestellt, in welchem der Verlauf des Istwertes FF I des Formfaktors und der Verlauf des Sollwertes FF_S des Formfaktors über der Zeit dargestellt sind, wobei beim gezeigten Ausführungsbeispiel der Verlauf des Istwertes vom Verlauf des Sollwertes abweicht.
Erkennt die Steuereinheit 130, dass die in der 4 gezeigten Verhältnisse vorliegen, dann schließt sie daraus, dass der vorliegende Druckabfall nicht auf eine Zustandsänderung bzw. einen Fehler im Partikelfilter 122, sondern auf einen Fehler im Sekundärluftsystem 110 zurückzuführen ist.
Demnach wird eine Entscheidung, ob ein Fehler im Sekundärluftsystem oder ein Fehler bzw. eine Zustandsänderung im Partikelfilter vorliegt, durch eine Überprüfung dahingehend getroffen, ob der ermittelte Formfaktor von seinem Sollwert abweicht oder nicht.
Die 5 zeigt ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Vorgehensweise bei der Überwachung des Partikelfilters 122 und des Sekundärluftsystems 110.
Nach dem Start des Verfahrens im Schritt S1 erfolgt im Schritt S2 eine Abfrage, ob ein Kaltstart der Brennkraftmaschine vorliegt oder nicht.
Ergibt die im Schritt S2 vorgenommene Abfrage, dass ein Kaltstart der Brennkraftmaschine vorliegt, dann wird zum Schritt S3 übergegangen, in welchem eine Abfrage vorgenommen wird, ob das Sekundärluftsystem aktiviert wurde oder nicht.
Ergibt die im Schritt S3 vorgenommene Abfrage, dass das Sekundärluftsystem aktiviert wurde, dann wird zu einem Schritt S4 übergegangen. In diesem Schritt S4 erfolgt eine Abfrage, ob die Differenz zwischen einem Sollwert für den Formfaktor und dem ermittelten Formfaktor kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert oder nicht.
Ergibt die im Schritt S4 vorgenommene Abfrage, dass die Differenz zwischen dem Sollwert für den Formfaktor und dem ermittelten Formfaktor kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert, dann wird das Durchführen der Überwachung des Partikelfilters 122 freigegeben und es wird zu einem Schritt S5 übergegangen. In diesem Schritt S5 erfolgt eine Abfrage, ob ein ermitteltes Druckleistungssignal größer als ein zugehöriger, aus dem Sekundärluftdruckmodell abgeleiteter Wert ist oder nicht.
Ergibt die im Schritt S5 vorgenommene Abfrage, dass das ermittelte Druckleistungssignal größer als der zugehörige, aus dem Sekundärluftdruckmodell abgeleitete Wert ist, dann wird zu einem Schritt S6 übergegangen. In diesem Schritt S6 erfolgt eine Beladungsbestimmung durch eine Auswertung des vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Druckmesssignals.
Mit diesem bestimmten Beladungswert erfolgt in einem nachfolgenden schritt S7 eine Adaption eines abgespeicherten Beladungsmodells, so dass für eine in einem Schritt S8 nachfolgende Beladungswertermittlung unter Verwendung des Beladungsmodells ein adaptierter Beladungswert zur Verfügung steht.
Ergibt die im Schritt S2 vorgenommene Abfrage hingegen, dass kein Kaltstart der Brennkraftmaschine vorliegt, dann wird direkt zum Schritt S8 übergegangen, in welchem eine Beladungswertermittlung unter Verwendung des Beladungsmodells vorgenommen wird.
Ergibt die im Schritt S3 vorgenommene Abfrage, dass das Sekundärluftsystem nicht aktiviert wurde, dann wird ebenfalls direkt zum Schritt S8 übergegangen, in welchem eine Beladungswertermittlung unter Verwendung des Beladungsmodells vorgenommen wird.
Ergibt die im Schritt S4 vorgenommene Abfrage, dass die Differenz zwischen dem Sollwert für den Formfaktor und dem ermittelten Formfaktor größer ist als der vorgegebene Schwellenwert, dann wird zu einem Schritt S9 übergegangen. In diesem Schritt S9 wird erkannt, dass ein Fehler im Sekundärluftsystem 110 vorliegt und die Steuereinheit 130 initiiert eine zugehörige Anzeige auf der Anzeigeeinheit 140. Danach erfolgt ein Übergang zum Schritt S8, in welchem eine Beladungswertermittlung unter Verwendung des Beladungsmodells vorgenommen wird.
Ergibt die im Schritt S5 vorgenommene Abfrage, dass das ermittelte Druckleistungssignal kleiner ist als der zugehörige, aus dem Sekundärluftdruckmodell abgeleitete Wert, dann wird zu einem Schritt S10 übergegangen. In diesem Schritt S10 wird erkannt, dass der Monolith aus dem Gehäuse des Partikelfilters 122 ausgebaut ist und es wird in einem nachfolgenden Schritt S11 die Überwachung des Partikelfilters gestoppt.
Die vorstehend anhand der 5 beschriebene Überwachung des Partikelfilters 122 und des Sekundärluftsystems 110 einer Brennkraftmaschine wird nur nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine durchgeführt, da das Sekundärluftsystem 110 der Brennkraftmaschine nur nach einem Kaltstart aktiviert wird, um eine schnellere Aufheizung des Katalysators 121 der Brennkraftmaschine zu bewirken. Folglich kann die Beladung des Partikelfilters 122 nur in einem solchen Modus bestimmt werden. Aus diesem Grund werden nach jeder Sekundärluftsystemaktivierung nach erfolgtem Kaltstart der Brennkraftmaschine die Parameter des abgespeicherten Beladungsmodells durch unter Verwendung der vom Sekundärluftdrucksensor abgeleiteten Parameter adaptiert.
Zur Überwachung des Partikelfilters 122 und des Sekundärluftsystems 110 wird nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 100 das Sekundärluftsystem 110 aktiviert. Nach der Aktivierung des Sekundärluftsystems 110 erfolgt eine Analyse des Formfaktors. Wird der Formfaktor als in Ordnung erkannt, d.h. weicht er um nicht mehr als ein vorgegebener Schwellenwert von seinem Sollwert ab, dann wird die Überwachung des Partikelfilters 122 freigegeben. Im Rahmen der Überwachung des Partikelfilters 122 wird zunächst geprüft, ob im Gehäuse des Partikelfilters 122 ein Monolith eingesetzt ist oder nicht. Ist das nicht der Fall, dann wird die Überwachung des Partikelfilters 122 durch die Steuereinheit 130 abgebrochen. Des Weiteren initiiert die Steuereinheit 130 eine zugehörige Fehlermeldung auf der Anzeigevorrichtung 140 sowie einen zugehörigen Eintrag in ein Fehlerregister. Ist hingegen ein Monolith in das Gehäuse des Partikelfilters 122 eingesetzt, dann erfolgt eine Bestimmung der Beladung des Partikelfilters 122 durch eine Auswertung des vom Sekundärluftdrucksensor 112 bereitgestellten Drucksensorsignals. Die im Rahmen dieser Ermittlung erhaltene Information über die Beladung des Partikelfilters 122 wird zur Adaption der Parameter des abgespeicherten Beladungsmodells verwendet. Im nachfolgenden Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, d.h. nach Beendigung der Startphase und beendeter Sekundärlufteinblasung, erfolgt die weitere Bestimmung der Beladung des Partikelfilters 122 auf Basis des abgespeicherten Beladungsmodells.
Bei der vorstehend beschriebenen Vorgehensweise wird für die Überwachung des Partikelfilters 122 keine eigene Sensorik benötigt. Folglich können im Vergleich zu bekannten Partikelfilterüberwachungsvorrichtungen zwei Temperatursensoren und ein Differenzdrucksensor eingespart werden. Des Weiteren kann sowohl die Überwachung des Partikelfilters als auch die Überwachung des Sekundärluftsystems alleine durch eine Auswertung der vom Sekundärluftdrucksensor bereitgestellten Druckmesssignale erfolgen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass aufgrund der Adaption der Parameter des abgespeicherten Beladungsmodells durch aus dem gemessenen Sekundärluftdruck abgeleitete Parameter das Beladungsmodell genauer arbeitet. Dies hat den Vorteil, dass eine bei voll beladenem Partikelfilter notwendige Regeneration des Partikelfilters effizienter durchgeführt werden kann.
Bezugszeichenliste

100: Brennkraftmaschine
101: Zylinder
102: Primärluftsystem
104: Motorblock
106: Abgastrakt
110: Sekundärluftsystem
111: Sekundärluftpumpe
112: Sekundärluftdrucksensor
113: Sekundärluftventil
114: Sekundärluftleitung
120: Abgasreinigungsanlage
121: Abgaskatalysator
122: Partikelfilter
123: Lambdasonde, Regelsonde
124: Lambdasonde, Trimmsonde
130: elektronische Steuereinheit
140: Anzeigevorrichtung
P: Druck
P1: gemessener Drucksignalverlauf
P2: gemessener Drucksignalverlauf
P3: gemessener Drucksignalverlauf
P4: gemessener Drucksignalverlauf
PM: modellierte Drucksignalverlauf
t: Zeit
t1: Zeitpunkt
t2: Zeitpunkt
P_S: Sollwert des Drucksignals
P_I: Istwert des Drucksignals
FF: Formfaktor
FF_S: Sollwert für den Formfaktor
FF_I: Istwert für den Formfaktor
S1, ... , S11: Verfahrensschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102011002438 A1 [0011]
DE 102010046747 A1 [0012]
DE 102012222868 B4 [0013]

Claims

Verfahren zur Überwachung eines im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass sie durch eine Auswertung der von einem Sekundärluftdrucksensor (112) eines Sekundärluftsystems (110) bereitgestellten Druckmesssignale vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Sekundärluftdrucksensor (112) bereitgestellten Druckmesssignale des Weiteren zur Überwachung des Sekundärluftsystems (110) ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine eine Aktivierung des Sekundärluftsystems (110) vorgenommen wird und die Auswertung der vom Sekundärluftdrucksensor (112) abgeleiteten Druckmesssignale bei aktiviertem Sekundärluftsystem (110) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass vor einer Freigabe der Überwachung des Partikelfilters (122) überprüft wird, ob das Sekundärluftsystem (110) fehlerfrei arbeitet.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung, ob das Sekundärluftsystem (110) fehlerfrei arbeitet, eine Ermittlung und Auswertung eines Formfaktors vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Auswertung des Formfaktors ein Sollwert für den Formfaktor mit einem Istwert für den Formfaktor verglichen wird und das Vorliegen eines fehlerfreien Sekundärluftsystems dann erkannt wird, wenn die Differenz zwischen dem Sollwert des Formfaktors und dem Istwert des Formfaktors kleiner ist als ein vorgegebener Schwellenwert.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Vorliegen eines fehlerfrei arbeitenden Sekundärluftsystems eine Freigabe der Überwachung des Partikelfilters erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Rahmen der Überwachung des Partikelfilters ein aus den Ausgangssignalen des Sekundärluftdrucksensors ermittelter Drucksignalverlauf (P1, P2, P3, P4) mit einem Drucksignalverlauf (PM) eines Sekundärluftdruckmodells verglichen wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Druckwerte des unter Verwendung der vom Sekundärluftdrucksensor bereitgestellten Druckmesssignale ermittelten Drucksignalverlaufes kleiner sind als die Druckwerte des Drucksignalverlaufs des Sekundärluftdruckmodells, erkannt wird, dass sich im Gehäuse des Partikelfilters kein Monolith befindet.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Druckwerte des unter Verwendung der vom Sekundärluftdrucksensor bereitgestellten Druckmesssignale ermittelten Drucksignalverlaufes mit den Druckwerten des Drucksignalverlaufs des Sekundärluftdruckmodells übereinstimmen, erkannt wird, dass sich im Gehäuse des Partikelfilters ein nicht mit Partikeln beladener Monolith befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn die Druckwerte des unter Verwendung der vom Sekundärluftdrucksensor bereitgestellten Druckmesssignale ermittelten Drucksignalverlaufes größer sind als die Druckwerte des Drucksignalverlaufs des Sekundärluftdruckmodells, erkannt wird, dass sich im Gehäuse des Partikelfilters ein mit Partikeln beladener Monolith befindet.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass aus der Differenz zwischen den Druckwerten des unter Verwendung der vom Sekundärluftdrucksensor bereitgestellten Druckmesssignalen und den vom Sekundärluftmodell abgeleiteten Drucksignalen die Dicke der Beladung des Partikelfilters ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelte Dicke der Beladung zur Adaption eines Beladungsmodells verwendet wird.
Vorrichtung zur Überwachung eines im Abgassystem einer Brennkraftmaschine angeordneten Partikelfilters, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Steuereinheit (130) aufweist, die zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.