DE102016226044A1 - Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine - Google Patents

Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE102016226044A1
DE102016226044A1 DE102016226044.8A DE102016226044A DE102016226044A1 DE 102016226044 A1 DE102016226044 A1 DE 102016226044A1 DE 102016226044 A DE102016226044 A DE 102016226044A DE 102016226044 A1 DE102016226044 A1 DE 102016226044A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
exhaust gas
particle
emission
sensor
particulate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE102016226044.8A
Other languages
German (de)
Inventor
Erwin Achleitner
Milos Tichy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Continental Automotive GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Priority to DE102016226044.8A priority Critical patent/DE102016226044A1/en
Publication of DE102016226044A1 publication Critical patent/DE102016226044A1/en
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N11/00Monitoring or diagnostic devices for exhaust-gas treatment apparatus, e.g. for catalytic activity
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2550/00Monitoring or diagnosing the deterioration of exhaust systems
    • F01N2550/04Filtering activity of particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/05Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a particulate sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/08Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the engine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404Exhaust gas temperature
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0606Investigating concentration of particle suspensions by collecting particles on a support
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N15/00Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
    • G01N15/06Investigating concentration of particle suspensions
    • G01N15/0656Investigating concentration of particle suspensions using electric, e.g. electrostatic methods or magnetic methods
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung der Partikelemission einer mit einem Partikelsensor ausgestatteten Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten:- Überprüfen, ob vorgegebene Voraussetzungen zur Überwachung der Partikelemission vorliegen,- bei Erkennung, dass die vorgegebenen Voraussetzungen vorliegen, Berechnung der Partikelemission für den momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine,- Bilden für mehrere aufeinanderfolgende berechnete Partikelemissionen jeweils des Quotienten aus der berechneten Partikelemission und der zugehörigen, einem Kennfeld entnommenen maximal zulässigen Emission,- Bilden eines Mittelwertes aus den gebildeten Quotienten und- Ansteuern einer Fehlerlampe dann, wenn dieser Mittelwert grösser als 1 ist.The invention relates to a method for monitoring the particle emission of an internal combustion engine equipped with a particle sensor with the following steps: - Check whether predetermined conditions for monitoring the particle emission are present, - Upon detection that the given conditions are present, calculation of the particle emission for the current operating point of the internal combustion engine , - Forming for a plurality of successive calculated particulate emissions each of the quotient of the calculated particulate emission and the associated maximum allowable emission taken from a map, - forming an average of the formed quotients and driving a fault lamp, if this average value is greater than 1.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung der Partikelemission einer Brennkraftmaschine.The invention relates to a method and a device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine.

Gemäß gültiger Abgasgesetzgebungen in den USA und in Europa ist zusätzlich zu einer Onboard-Überwachung von gasförmigen Abgaskomponenten auch eine Onboard-Überwachung der Partikelemissionen von Kraftfahrzeugen erforderlich. Dabei darf das Kraftfahrzeug in einem vom Gesetzgeber vorgegebenen Fahrzyklus eine festgelegte Partikelemission nicht überschreiten. Übersteigt die Partikelemission einen vorgegebenen Grenzwert um mehr als einen vom Gesetzgeber vorgegebenen Schwellenwert, dann ist eine Fehleranzeigelampe des Kraftfahrzeugs zu aktivieren.In addition to on-board monitoring of gaseous exhaust gas components, on-board particulate emissions monitoring of motor vehicles is also required in accordance with current exhaust gas legislation in the US and Europe. In this case, the motor vehicle may not exceed a specified particle emission in a driving cycle prescribed by law. If the particulate emission exceeds a predefined limit value by more than a threshold value specified by the legislator, then an error indication lamp of the motor vehicle is to be activated.

Die genannte Onboard-Überwachung der Partikelemissionen muss im realen Betrieb des Kraftfahrzeugs durchgeführt werden. Im realen Betrieb eines Kraftfahrzeugs entstehen während des Motorwarmlaufs sehr viele Partikel. Auch während eines instationären Motorbetriebes und bei hoher Motorlast entstehen sehr viele Partikel. Ebenso entstehen bei einer Bergauf-Fahrt des Kraftfahrzeugs höhere Partikel-Emissionen als bei einer Fahrt über ebenes Gelände.The said onboard monitoring of the particulate emissions must be carried out in the real operation of the motor vehicle. In the real operation of a motor vehicle, many particles are produced during engine warm-up. Even during a transient engine operation and high engine load, a lot of particles are produced. Likewise, uphill driving of the motor vehicle produces higher particulate emissions than traveling over level terrain.

Ein weiteres Problem bei der genannten Onboard-Überwachung besteht darin, dass im Abgastrakt des Kraftfahrzeugs angeordnete Rußsensoren erst dann betriebsbereit sind, wenn -ähnlich wie bei Lambdasensoren- der Taupunkt im Abgas überschritten wird.Another problem with the above-mentioned on-board monitoring is that soot sensors arranged in the exhaust tract of the motor vehicle are only ready for operation when-similar to lambda sensors-the dew point in the exhaust gas is exceeded.

Dies bedeutet zum Einen, dass die genannte Onboard-Überwachung nicht im gesamten Fahrzyklus vorgenommen werden kann und zum Anderen, dass die Partikelemissionen von der Kraftfahrzeugdynamik und von der Fahrstrecke des jeweiligen Kraftfahrzeugs abhängig sind.On the one hand, this means that said on-board monitoring can not be carried out during the entire driving cycle and, on the other hand, that the particle emissions are dependent on the motor vehicle dynamics and on the driving route of the respective motor vehicle.

Aus der DE 10 2007 059 523 B4 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose eines Partikelfilters bekannt. Bei diesen wird eine Regenerationsphase des Partikelfilters eingeleitet, mindestens eine Kraftstoffeinspritzung während der Expansionsphase der Brennkraftmaschine oder in der Ausschiebephase zur Temperasturerhöhung des Partikelfilters derart durchgeführt, dass ein Abbrand der im Partikelfilter angesammelten Partikel erreicht wird, und es erfolgt gleichzeitig ein Messen einer HC-Emission im Abgasstrang in Strömungsrichtung des Abgases hinter dem Partikelfilter und ein Diagnostizieren eines Defekts des Partikelfilters auf Grundlage der gemessenen HC-Emissionen.From the DE 10 2007 059 523 B4 For example, a method and an apparatus for diagnosing a particulate filter are known. In these, a regeneration phase of the particulate filter is introduced, at least one fuel injection during the expansion phase of the internal combustion engine or in the Ausschiebephase to increase the temperature of the particulate filter carried out such that a burnup of the particles collected in the particulate filter is achieved, and there is also a measurement of HC emission in Exhaust line in the flow direction of the exhaust gas behind the particulate filter and diagnosing a defect of the particulate filter based on the measured HC emissions.

Aus der DE 10 2008 015 256 A1 sind ein Diagnoseverfahren und ein Diagnosesystem für einen Partikelfilter eines Verbrennungsmotors, insbesondere für einen Rußfilter in einem Dieselkraftfahrzeug, bekannt. Dabei wird eine Partikelkonzentration mittels eines dem Partikelfilter nachgeschalteten Partikelsensors erfasst und es werden mittels einer Motorsteuerung die verbrennungsrelevanten Motorparameter kurzzeitig derart verändert, dass eine motorseitige Rohemissionskonzentration signifikant ansteigt. Eine Filterfehlermeldung wird ausgegeben, wenn die erfassten zugehörigen Messwerte der Partikelkonzentration einen Detektionsschwellwert des Partikelsensors überschreiten, der insbesondere deutlich größer ist als ein vorgegebener, vorzugsweise volumenbezogener Partikelgrenzwert.From the DE 10 2008 015 256 A1 are known a diagnostic method and a diagnostic system for a particulate filter of an internal combustion engine, in particular for a soot filter in a diesel motor vehicle. In this case, a particle concentration is detected by means of a particle sensor arranged downstream of the particle filter, and the combustion-relevant engine parameters are briefly changed by means of an engine control in such a way that an engine-side raw emission concentration increases significantly. A filter error message is output when the detected associated measured values of the particle concentration exceed a detection threshold value of the particle sensor, which is in particular significantly greater than a predetermined, preferably volume-related particle limit value.

Aus der DE 10 2009 007 126 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Rußbeladung in Abgassystemen von Dieselmotoren bekannt. Diese Messung erfolgt unter Verwendung eines einem Partikelfilter nachgeschalteten, ein Sensorelement aufweisenden Sensors als Maß für die Funktionsfähigkeit des Partikelfilters, wobei die Rußbeladung des Sensorelements mit Hilfe von Elektroden resistiv oder kapazitiv gemessen wird und wobei die Messspannung des Sensorelements in Abhängigkeit von mindestens einem momentanen Betriebsparameter des Dieselmotors gesteuert wird.From the DE 10 2009 007 126 A1 For example, a method and apparatus for measuring soot loading in exhaust systems of diesel engines is known. This measurement is carried out using a sensor downstream of a particle filter, a sensor element having a measure of the functionality of the particulate filter, wherein the soot loading of the sensor element by means of electrodes is measured resistively or capacitively and wherein the measuring voltage of the sensor element in dependence on at least one instantaneous operating parameters of Diesel engine is controlled.

Aus der DE 10 2010 054 671 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines Rußsensors bekannt. Dieser Rußsensor weist eine interdigitale Elektrodenstruktur auf, an die eine Meßspannung angelegt wird. Auf der interdigitalen Elektrodenstruktur lagern sich Rußpartikel aus einem Abgasstrom an. Der über die Rußpartikel und die interdigitale Elektrodenstruktur fließende Meßstrom wird als Maß für die Rußbeladung des Rußsensors ausgewertet. Der Rußsensor weist ein Heizelement zum Freibrennen der interdigitalen Elektrodenstruktur auf. In Abhängigkeit vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors wird ein Zeitpunkt zum Freibrennen des Rußsensors bestimmt. Dann beginnt das Freibrennen der interdigitalen Elektrodenstruktur durch ein Aufheizen des Rußsensors mit dem Heizelement.From the DE 10 2010 054 671 A1 For example, a method of operating a soot sensor is known. This soot sensor has an interdigital electrode structure to which a measuring voltage is applied. Soot particles from an exhaust gas stream are deposited on the interdigital electrode structure. The measuring current flowing via the soot particles and the interdigital electrode structure is evaluated as a measure of the soot load of the soot sensor. The soot sensor has a heating element for burning the interdigital electrode structure. Depending on the operating state of the internal combustion engine, a time is determined for burnout of the soot sensor. Then, the burn-out of the interdigital electrode structure by heating the soot sensor with the heating element begins.

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt im Rahmen der Onboard-Überwachung der Partikelemission eine Berechnung der Partikelemission direkt in der Motorsteuerung. Die berechnete Partikelemission wird mit einem vom Motorbetriebspunkt abhängigen zulässigen Partikelstrom verglichen. In the present invention takes place in the context of on-board monitoring of the particulate emission, a calculation of the particulate emission directly in the engine control. The calculated particulate emission is compared with a permissible particle flow dependent on the engine operating point.

Für diese Berechnung der Partikelemission müssen die Drehzahl, das Motormoment und die Kühlmitteltemperatur in einem zulässigen Bereich liegen.For this calculation of the particulate emission, the speed, the engine torque and the coolant temperature must be within a permissible range.

Es gelten die folgenden Bedingungen für die Drehzahl N, das Motormoment DM und die Kühlmitteltemperatur KMT: Nmin < N < Nmax;

Figure DE102016226044A1_0001
DMmin < DM < DMmax;
Figure DE102016226044A1_0002
KMTmin < KMT .
Figure DE102016226044A1_0003
The following conditions for the rotational speed N, the engine torque DM and the coolant temperature KMT apply: Nmin < N < N max;
Figure DE102016226044A1_0001
DMmin < DM < DMmax;
Figure DE102016226044A1_0002
KMTmin < KMT ,
Figure DE102016226044A1_0003

Dabei sind:

  • Nmin eine vorgegebene Minimaldrehzahl,
  • N die Motordrehzahl
  • Nmax eine vorgegebene Maximaldrehzahl,
  • DMmin ein vorgegebenes Minimaldrehmoment,
  • DM das Drehmoment und
  • DMmax ein vorgegebenes Maximaldrehmoment, sowie
  • KMT die Kühlmitteltemperatur und
  • KMTmin eine vorgegebene Minimal-Kühlmitteltemperatur
Here are:
  • Nmin a predetermined minimum speed,
  • N is the engine speed
  • Nmax a predetermined maximum speed,
  • DMmin a predetermined minimum torque,
  • DM the torque and
  • DMmax a given maximum torque, as well
  • KMT the coolant temperature and
  • KMTmin a predetermined minimum coolant temperature

Des Weiteren ist es zur Durchführung der Onboard-Überwachung der Partikelemission notwendig, dass der Partikelsensor betriebsbereit ist. Dies ist dann der Fall, wenn sich nach einem Start kein Wasser mehr im Abgas befindet. Zu diesem Zweck wird überprüft, ob die Abgastemperatur größer ist als eine vorgegebene Minimal-Abgastemperatur: AGT > AGTmin

Figure DE102016226044A1_0004
Furthermore, in order to perform the on-board monitoring of the particulate emission, it is necessary for the particulate sensor to be ready for operation. This is the case when, after a start, there is no more water in the exhaust gas. For this purpose, it is checked whether the exhaust gas temperature is greater than a predetermined minimum exhaust gas temperature: AGT > AGTmin
Figure DE102016226044A1_0004

Dabei sind:

  • AGT die Abgastemperatur und
  • AGTmin die vorgegebene Minimal-Abgastemperatur.
Here are:
  • AGT the exhaust gas temperature and
  • AGTmin the predetermined minimum exhaust gas temperature.

Des Weiteren ist bei der Durchführung der Onboard-Überwachung der Partikelemission die Totzeit des Partikelsensors von Bedeutung. Diese Totzeit ist vom Gasmassenstrom und von der Ansprechzeit des Partikelsensors abhängig: TZ = AZ + AGV FAK .

Figure DE102016226044A1_0005
Furthermore, in carrying out the onboard monitoring of the particle emission, the dead time of the particle sensor is important. This dead time depends on the gas mass flow and on the response time of the particle sensor: TZ = AZ + AGV FAK ,
Figure DE102016226044A1_0005

Dabei sind:

  • TZ die Totzeit des Partikelsensors,
  • AZ die Ansprechzeit des Partikelsensors,
  • AGV der Abgasvolumenstrom und
  • FAK ein experimentell ermittelter Faktor.
Here are:
  • TZ the dead time of the particle sensor,
  • AZ the response time of the particle sensor,
  • AGV the exhaust gas flow rate and
  • FAK an experimentally determined factor.

Der aktuelle Partikelmassenstrom PMSakt wird -wie unten näher erläutert wird- ermittelt und mit einem vorgegebenen, maximal zulässigen Partikelmassenstrom PMSmax verglichen, welcher vom momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine abhängig ist und einem abgespeicherten Kennfeld entnommen wird. In diesem Kennfeld ist für eine Vielzahl von Betriebspunkten jeweils ein maximal zulässiger Partikelmassenstrom PMSmax abgespeichert. Den verschiedenen Betriebspunkten ist jeweils eine momentane Last, eine momentane Drehzahl und eine momentane Kühlmitteltemperatur zugeordnet. PMSakt = PMSmes / PMSmax .

Figure DE102016226044A1_0006
The current particle mass flow PMSakt is - as will be explained in more detail below - determined and compared with a predetermined, maximum allowable particle mass flow PMSmax, which is dependent on the current operating point of the internal combustion engine and a stored map is taken. In this map, a maximum permissible particle mass flow PMSmax is stored in each case for a multiplicity of operating points. The various operating points are each assigned a momentary load, an instantaneous speed and a current coolant temperature. PMSakt = PMSmes / Pm smax ,
Figure DE102016226044A1_0006

Dabei ist

  • PMSakt der aktuelle Partikelmassenstromwertfaktor, welcher den Abstand zum zulässigen Wert charakterisiert,
  • PMSmes der aus den Sensordaten abgeleitete und/oder von der Motorsteuerung ermittelte Partikelmassenstromwert und
  • PMSmax der maximal zulässige Partikelmassenstrom.
It is
  • PMSakt the current particle mass flow value factor, which characterizes the distance to the permissible value,
  • PMSmes the derived from the sensor data and / or determined by the engine control particle mass flow value and
  • PMSmax the maximum permissible particle mass flow.

Zur Überwachung der Partikelemission wird aus einer Anzahl Z aufeinanderfolgender aktueller Partikelmassenstromwertfaktoren PMSakt der Mittelwert berechnet: PMSmit = PMSadd / Z .

Figure DE102016226044A1_0007
In order to monitor the particle emission, the mean value is calculated from a number Z of successive actual particle mass flow value factors PMSakt: PMSmit = PMSadd / Z ,
Figure DE102016226044A1_0007

Dabei ist:

  • PMSmit der berechnete Mittelwert,
  • PMSadd die Summe von Z aufeinanderfolgenden aktuellen Partikelstrommassenwertfaktoren und
  • Z die Anzahl der aufeinanderfolgenden aktuellen Partikelmassenstromwertfaktoren PMSakt, die zur Überwachung verwendet werden.
Where:
  • PMSwith the calculated mean,
  • PMSadd is the sum of Z consecutive actual mass flow mass factors and
  • Z is the number of consecutive actual particulate mass flow value factors PMSakt used for monitoring.

Anschließend erfolgt eine Überprüfung, ob die Anzahl der aufeinanderfolgenden aktuellen Partikelmassenstromwerte größer ist als eine vorgegebene Minimalzahl von aufeinanderfolgenden aktuellen Partikelmassenstromwerten: Z > Zmin .

Figure DE102016226044A1_0008
Subsequently, a check is made as to whether the number of successive actual particle mass flow values is greater than a predefined minimum number of consecutive actual particle mass flow values: Z > zmin ,
Figure DE102016226044A1_0008

Dabei ist:

  • Z die Anzahl der aufeinanderfolgenden Partikelmassenstrommesswerte und
  • Zmin eine vorgegebene minimale Anzahl der aufeinanderfolgenden Partikelmassenstrommesswerte.
Where:
  • Z is the number of consecutive particulate mass flow readings and
  • Zmin is a predetermined minimum number of consecutive particulate mass flow readings.

Ergibt der vorgenommene Vergleich, dass der Quotient aus der Summe PMSadd und der Anzahl Z der aufeinanderfolgenden aktuellen Partikelmassenstromwerte PMSakt größer als 1 ist, dann wird von der Motorsteuerung der Brennkraftmaschine das Vorliegen eines Fehlers erkannt und es wird von der Motorsteuerung eine zugehörige Anzeige auf einer Fehlerlampe sowie ein Eintrag in einen Fehlerspeicher initialisiert.If the comparison made shows that the quotient of the sum PMSadd and the number Z of the successive actual particle mass flow values PMSakt is greater than 1, then the engine control of the internal combustion engine detects the presence of an error and the engine control unit displays it on an error lamp and initializes an entry in a fault memory.

Mögliche Fehlerursachen sind beispielsweise beim Vorliegen eines Fahrzeugs mit Partikelfilter ein Defekt des Partikelfilters und beim Vorliegen eines Fahrzeugs ohne Partikelfilter eine zu hohe Ölemission.Possible causes of failure are, for example, in the presence of a vehicle with a particulate filter, a defect of the particulate filter and in the presence of a vehicle without particulate filter, an excessive oil emission.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung, die zur Ausführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist. Diese Vorrichtung ist zur Überwachung der Partikelemission unter Verwendung eines Partikelsensors vorgesehen, bei welchem es sich um einen Sensor zur Messung der Partikelzahl oder um einen Sensor zur Messung des Partikelmassenstromes handelt.The figure shows an apparatus which is designed to carry out the method described above. This device is provided for monitoring the particle emission using a particle sensor, which is a sensor for measuring the particle number or a sensor for measuring the particle mass flow.

Die in der Figur gezeigte Vorrichtung weist eine elektronische Motorsteuerung 1 auf, welche zur Steuerung des vorstehend beschriebenen Verfahrens ausgebildet ist.The device shown in the figure has an electronic engine control 1 which is designed to control the method described above.

Diese Motorsteuerung 1 arbeitet nach einem Arbeitsprogramm, das in einem Arbeitsprogrammspeicher 5 abgespeichert ist. Des Weiteren werden der Motorsteuerung Eingangsdaten zugeführt. Zu diesen Eingangsdaten gehören die von Temperatursensoren 2 bereitgestellten Sensorsignale. Bei diesen Temperatursensoren handelt es sich um einen Temperatursensor, der zur Messung der Kühlmitteltemperatur KMT vorgesehen ist, und einen Temperatursensor, der zur Messung der Abgastemperatur AGT der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Des Weiteren werden der Motorsteuerung 1 Eingangsdaten zugeführt, die von einem Drehzahlsensor 3 stammen, der zur Messung der Drehzahl N der Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Ferner werden der Motosteuerung 1 Eingangssignale zugeführt, die von einem Lastsensor 4 stammen. Bei diesem Lastsensor kann es sich um einen Drucksensor, einen Luftmassensensor oder um einen Drosselklappensensor handeln. Mittels des Luftmassensensors wird ein Luftmassenstrom LMS gemessen. This engine control 1 works on a work program that resides in a workspace memory 5 is stored. Furthermore, the motor control input data are supplied. These input data include those of temperature sensors 2 provided sensor signals. These temperature sensors are a temperature sensor, which is provided for measuring the coolant temperature KMT, and a temperature sensor, which is provided for measuring the exhaust gas temperature AGT of the internal combustion engine. Furthermore, the engine control 1 Input data supplied by a speed sensor 3 come, which is provided for measuring the rotational speed N of the internal combustion engine. Further, the engine control 1 Input signals supplied by a load sensor 4 come. This load sensor may be a pressure sensor, an air mass sensor or a throttle sensor. By means of the air mass sensor, an air mass flow LMS is measured.

Die Motorsteuerung 1 wertet diese Eingangsdaten unter Verwendung ihres abgespeicherten Arbeitsprogrammes aus, um unter Verwendung der von den Sensoren abgeleiteten Signale einen Partikelmassenstromwert PMSmes zu ermitteln. Dieser ermittelte Partikelmassenstromwert PMSmes wird mit einem jeweils zugehörigen, einem Kennfeldspeicher 6 entnommenen maximal zulässigen Partikelmassenstromwert PMSmax verglichen, um zu erkennen, ob der ermittelte Partikelmassenstromwert kleiner ist als der dem Kennfeld entnommene maximal zulässige Partikelstromwert oder nicht. Vorzugsweise wird der Quotient aus dem ermittelten Partikelmassenstromwert und dem dem Kennfeldspeicher 6 entnommenen maximal zulässigen Partikelmassenstromwert gebildet. Anschließend erfolgt ein Bilden des genannten Quotienten für weitere aufeinanderfolgende Partikelemissionen, ein Bilden eines Mittelwertes aus den gebildeten Quotienten und das Ansteuern einer Fehlerlampe 7 dann, wenn dieser Mittelwert größer als 1 ist. Des Weiteren kann ein Eintrag in einen Fehlerspeicher 8 vorgenommen werden. Durch diese Maßnahme wird der Fahrer des Fahrzeugs und auch das Werkstattpersonal über den unzulässig hohen Partikelmassenstromwert informiert, so dass geeignete Gegenmaßnahmen ergriffen werden können.The engine control 1 evaluates these input data using their stored work program to determine a particle mass flow value PMSmes using the signals derived from the sensors. This determined particle mass flow value PMSmes is associated with a respective map memory 6 taken from the maximum permissible particle mass flow value PMSmax compared to detect whether the determined particle mass flow value is smaller than the maximum permitted particle flow value taken from the map or not. Preferably, the quotient of the determined particle mass flow value and the map memory 6 taken maximum permissible particle mass flow value formed. Subsequently, the said quotient is formed for further successive particle emissions, an average value is formed from the quotients formed and the control of an error lamp is carried out 7 then, if this mean is greater than 1. Furthermore, an entry in a fault memory 8 can be made. This measure informs the driver of the vehicle and also the workshop personnel about the inadmissibly high particle mass flow value so that suitable countermeasures can be taken.

Nachfolgend wird anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert, wie die Motorsteuerung 1 den Partikelmassenstromwert PMSmes ermittelt.The following will be explained with reference to an embodiment, as the engine control 1 determines the particle mass flow value PMSmes.

Der Abgasmassenstrom AGM für einen 4-Zylindermotor berechnet sich aus der angesaugten Luftmasse und der eingespritzten Kraftstoffmasse wie folgt: AGM = ( LM + KM ) N ( ZZ / 2 ) / 60,

Figure DE102016226044A1_0009
wobei

  • AGM der Abgasmassenstrom,
  • LM die beispielsweise unter Verwendung der Ausgangssignale des Lastsensors gemessene Luftmasse pro Zylinder,
  • KM die beispielsweise von der Motorsteuerung 1 berechnete Kraftstoffmasse pro Zylinder,
  • N die Motordrehzahl und
  • ZZ die Zylinderzahl ist.
The exhaust gas mass flow AGM for a 4-cylinder engine is calculated from the intake air mass and the injected fuel mass as follows: AGM = ( LM + KM ) N ( ZZ / 2 ) / 60
Figure DE102016226044A1_0009
in which
  • AGM the exhaust gas mass flow,
  • LM is the air mass per cylinder measured, for example, using the output signals of the load sensor,
  • KM the example of the engine control 1 calculated fuel mass per cylinder,
  • N the engine speed and
  • Currently the number of cylinders is.

Der Abgasvolumenstrom ergibt sich mit der Dichte von Abgas gemäß http://www.schweizer-fn.de/stoff/abgas_stoff.php wie folgt: AGV = AGM / AGD .

Figure DE102016226044A1_0010
The exhaust gas volume flow results with the density of exhaust gas according to http://www.schweizer-fn.de/stoff/abgas_stoff.php as follows: AGV = AGM / AGD ,
Figure DE102016226044A1_0010

Dabei ist:

  • AGV der Abgasvolumenstrom,
  • AGM der Abgasmassenstrom und
  • AGD die Abgasdichte.
Where:
  • AGV the exhaust gas volume flow,
  • AGM the exhaust gas mass flow and
  • AGD the exhaust gas density.

Die Abgasdichte AGD wird gemäß der folgenden Beziehung ermittelt: AGD = ( p + GD ) / ( ( 273 + AGT ) R ) = ( 101325 + GD ) / ( ( 273 + AGT ) 287 )

Figure DE102016226044A1_0011
The exhaust gas density AGD is determined according to the following relationship: AGD = ( p + DG ) / ( ( 273 + AGT ) R ) = ( 101325 + DG ) / ( ( 273 + AGT ) 287 )
Figure DE102016226044A1_0011

Dabei sind:

  • AGD die Abgasdichte,
  • p der Luftdruck,
  • GD der Abgasgegendruck,
  • AGT die Abgastemperatur und
  • R die Gaskonstante von Luft.
Here are:
  • AGD the exhaust gas density,
  • p the air pressure,
  • GD exhaust back pressure,
  • AGT the exhaust gas temperature and
  • R is the gas constant of air.

Der Abgasgegendruck kann sowohl gemessen als aus einem Modell berechnet werden.Exhaust back pressure can be measured as well as calculated from a model.

Der Partikelmassenstromwert PMSmes ergibt sich gaslaufzeitkorrigiert wie folgt: PMSmes ( t ) = AGV ( t TZ ) PMS ,

Figure DE102016226044A1_0012
wobei PMS der Sensorwert des Partikelsensors ist. The gas mass flow rate value PMSmes results as follows: PMSmes ( t ) = AGV ( t - TZ ) PMS .
Figure DE102016226044A1_0012
where PMS is the sensor value of the particulate sensor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Motorsteuerungmotor control
22
Temperatursensorentemperature sensors
33
DrehzahlsensorSpeed sensor
44
Lastsensorload sensor
55
ArbeitsprogrammspeicherWork Program Memory
66
KennfeldspeicherCharacteristics memory
77
Fehlerlampeerror lamp
88th
Fehlerspeichererror memory

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007059523 B4 [0006]DE 102007059523 B4 [0006]
  • DE 102008015256 A1 [0007]DE 102008015256 A1 [0007]
  • DE 102009007126 A1 [0008]DE 102009007126 A1 [0008]
  • DE 102010054671 A1 [0009]DE 102010054671 A1 [0009]

Claims (10)

Verfahren zur Überwachung der Partikelemission einer mit einem Partikelsensor ausgestatteten Brennkraftmaschine mit folgenden Schritten: - Überprüfen, ob vorgegebene Voraussetzungen zur Überwachung der Partikelemission vorliegen, - bei Erkennung, dass die vorgegebenen Voraussetzungen vorliegen, Berechnung der Partikelemission für den momentanen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, - Bilden für mehrere aufeinanderfolgende berechnete Partikelemissionen jeweils des Quotienten aus der berechneten Partikelemission und der zugehörigen, einem Kennfeld entnommenen maximal zulässigen Emission, - Bilden eines Mittelwertes aus den gebildeten Quotienten und - Ansteuern einer Fehlerlampe dann, wenn dieser Mittelwert grösser als 1 ist.Method for monitoring the particle emission of an internal combustion engine equipped with a particle sensor, comprising the following steps: - check if given conditions for the monitoring of the particle emission are present, upon detection that the given conditions are present, calculation of the particle emission for the instantaneous operating point of the internal combustion engine, Forming for a plurality of consecutive calculated particulate emissions each of the quotient of the calculated particulate emission and the associated maximum allowable emission taken from a map, Forming an average of the formed quotients and - Driving a fault lamp when this average is greater than 1. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die Drehzahl zwischen einer vorgegebenen Minimaldrehzahl und einer vorgegebenen Maximaldrehzahl liegt.Method according to Claim 1 , characterized in that it is checked whether the speed is between a predetermined minimum speed and a predetermined maximum speed. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob das Drehmoment zwischen einem vorgegebenen Minimaldrehmoment und einem vorgegebenen Maximaldrehmoment liegt.Method according to Claim 1 or 2 , characterized in that it is checked whether the torque is between a predetermined minimum torque and a predetermined maximum torque. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob die Kühlmitteltemperatur größer ist als eine vorgegebene Minimal-Kühlmitteltemperatur.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is checked whether the coolant temperature is greater than a predetermined minimum coolant temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass überprüft wird, ob der Partikelsensor betriebsbereit ist.Method according to one of the preceding claims, characterized in that it is checked whether the particle sensor is ready for operation. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Überprüfung, ob der Partikelsensor betriebsbereit ist, überprüft wird, ob die Abgastemperatur größer ist als eine vorgegebene Minimal-Abgastemperatur.Method according to Claim 5 , characterized in that to check whether the particle sensor is ready, it is checked whether the exhaust gas temperature is greater than a predetermined minimum exhaust gas temperature. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der Partikelemission für den momentanen Betriebspunkt gemäß der folgenden Beziehung vorgenommen wird: PMSmes ( t ) = AGV ( t TZ ) PMS ,
Figure DE102016226044A1_0013
wobei PMSmes(t) die Partikelemission für den momentanen Betriebspunkt, AGV der Abgasvolumenstrom, TZ die Totzeit des Partikelsensors und PMS ein momentan vom Partikelsensor gelieferter Messwert für die Partikelanzahl oder die Partikelmasse ist.
Method according to one of the preceding claims, characterized in that the calculation of the particle emission for the current operating point is carried out according to the following relationship: PMSmes ( t ) = AGV ( t - TZ ) PMS .
Figure DE102016226044A1_0013
where PMSmes (t) is the particulate emission for the current operating point, AGV is the exhaust gas volumetric flow, TZ is the dead time of the particulate sensor, and PMS is a particulate matter or particulate mass reading currently provided by the particulate sensor.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Abgasvolumenstromes gemäß der folgenden Beziehung vorgenommen wird: AGV = AGM / AGD ,
Figure DE102016226044A1_0014
wobei AGV der Abgasvolumenstrom, AGM der Abgasmassenstrom und AGD die Abgasdichte ist.
Method according to Claim 7 , characterized in that the calculation of the exhaust gas volume flow is made according to the following relationship: AGV = AGM / AGD .
Figure DE102016226044A1_0014
where AGV is the exhaust gas volume flow, AGM is the exhaust gas mass flow, and AGD is the exhaust gas density.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung des Abgasmassenstromes gemäß der folgenden Beziehung vorgenommen wird: AGM = ( LM + KM ) N ( ZZ / 2 ) / 60,
Figure DE102016226044A1_0015
wobei AGM der Abgasmassenstrom, LM die Luftmasse pro Zylinder, KM die Kraftstoffmasse pro Zylinder, N die Drehzahl und ZZ die Zylinderzahl ist.
Method according to Claim 8 , characterized in that the calculation of the exhaust gas mass flow is carried out according to the following relationship: AGM = ( LM + KM ) N ( ZZ / 2 ) / 60
Figure DE102016226044A1_0015
AGM being the exhaust gas mass flow, LM is the air mass per cylinder, KM is the fuel mass per cylinder, N is the speed and ZZ is the number of cylinders.
Vorrichtung zur Überwachung der Partikelemission einer mit einem Partikelsensor ausgestatteten Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Motorsteuerung (1) aufweist, die zur Steuerung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine equipped with a particle sensor, characterized in that it comprises a motor control (1), which is designed to control a method according to one of the preceding claims.
DE102016226044.8A 2016-12-22 2016-12-22 Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine Ceased DE102016226044A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016226044.8A DE102016226044A1 (en) 2016-12-22 2016-12-22 Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016226044.8A DE102016226044A1 (en) 2016-12-22 2016-12-22 Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016226044A1 true DE102016226044A1 (en) 2018-06-28

Family

ID=62509882

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016226044.8A Ceased DE102016226044A1 (en) 2016-12-22 2016-12-22 Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102016226044A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022201822A1 (en) 2022-02-22 2023-08-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Process for evaluating measured emission values

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005034247A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Robert Bosch Gmbh Monitoring of exhaust emission limits
DE102008015256A1 (en) 2008-03-20 2009-10-01 Continental Automotive Gmbh Diagnostic method and diagnostic system for a particle filter of an internal combustion engine, in particular for a soot filter in a diesel motor vehicle
DE102009007126A1 (en) 2009-02-02 2010-08-12 Continental Automotive Gmbh Method and apparatus for measuring soot loading in exhaust systems of diesel engines
DE102010029066A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 Robert Bosch Gmbh Method for monitoring resistive particle sensor on shunt circuit of internal combustion engine, involves stopping time modification at shunt circuit when time modification of measurement signal falls below or above preset tolerance range
DE102007059523B4 (en) 2007-12-11 2012-03-01 Continental Automotive Gmbh Method and device for diagnosing a particulate filter
DE102010054671A1 (en) 2010-12-15 2012-06-21 Continental Automotive Gmbh Method for operating a soot sensor
DE102011122165A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Avl Software And Functions Gmbh Method for determining performance of particulate filter of exhaust gas after-treatment system of e.g. motor car, involves computing separation degree of filter based on theoretical mass flow and actual mass flow of particulate matters

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005034247A1 (en) * 2005-07-22 2007-01-25 Robert Bosch Gmbh Monitoring of exhaust emission limits
DE102007059523B4 (en) 2007-12-11 2012-03-01 Continental Automotive Gmbh Method and device for diagnosing a particulate filter
DE102008015256A1 (en) 2008-03-20 2009-10-01 Continental Automotive Gmbh Diagnostic method and diagnostic system for a particle filter of an internal combustion engine, in particular for a soot filter in a diesel motor vehicle
DE102009007126A1 (en) 2009-02-02 2010-08-12 Continental Automotive Gmbh Method and apparatus for measuring soot loading in exhaust systems of diesel engines
DE102010029066A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 Robert Bosch Gmbh Method for monitoring resistive particle sensor on shunt circuit of internal combustion engine, involves stopping time modification at shunt circuit when time modification of measurement signal falls below or above preset tolerance range
DE102010054671A1 (en) 2010-12-15 2012-06-21 Continental Automotive Gmbh Method for operating a soot sensor
DE102011122165A1 (en) * 2011-12-23 2013-06-27 Avl Software And Functions Gmbh Method for determining performance of particulate filter of exhaust gas after-treatment system of e.g. motor car, involves computing separation degree of filter based on theoretical mass flow and actual mass flow of particulate matters

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SCHWEIZER, Anton: Stoffdaten - Abgas für Dieselmotor in Abhängigkeit der Temperatur, Abgasgegendruck und des Luftverhältnis. 06.02.2016. URL: http://www.schweizer-fn.de/stoff/abgas/abgas_stoff.php [abgerufen am 12.04.2017] *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022201822A1 (en) 2022-02-22 2023-08-24 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Process for evaluating measured emission values

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102007059523B4 (en) Method and device for diagnosing a particulate filter
EP1228301B1 (en) Method of monitoring the exhaust catalyst of an internal combustion engine
DE102018218695A1 (en) Method and control device for monitoring the function of a particle filter
DE102013210772A1 (en) NOX-SENSOR PLAUSIBILITY MONITOR
DE102010020766B4 (en) Method and system for detecting a combustion fault in an internal combustion engine
EP1602807A1 (en) Process for controlling a particle filter
DE102017205361A1 (en) Method and computer program product for diagnosing a particulate filter
DE102004017274B4 (en) Improved diagnosis of a multi-row, catalytic exhaust system
DE102013110786B4 (en) Method for diagnosing an exhaust gas recirculation system
DE102008004221A1 (en) Determining an occurring during the operation of an internal combustion engine NOx and soot emission
DE102007042086A1 (en) Test method for an exhaust gas probe of an internal combustion engine, in particular for a lambda probe
EP2691627B1 (en) Method for monitoring components of a motor vehicle and motor vehicle having a corresponding monitoring device
DE102014220815A1 (en) Method for monitoring the secondary air system in an exhaust gas purification system of an internal combustion engine
DE102017223639B3 (en) Method and device for determining the degree of soiling of an air filter of an internal combustion engine
DE102011089503A1 (en) Diagnostic procedure for particulate filter arranged in effluent stream of combustion engine, involves comparing detected particle mass concentration with selected particle mass concentration threshold value
DE102004029950B4 (en) Apparatus and method for detecting misfire in an internal combustion engine
EP1180210B2 (en) Method and device for controlling an internal combustion engine with an exhaust treatment system
DE102011122165B4 (en) Method for determining a soot particle filter efficiency of a soot particle filter
DE102012203196B4 (en) Hydrocarbon conversion diagnostic system
DE102005009103B4 (en) Method and device for diagnosing an air intake sensor associated with an intake tract of an internal combustion engine
DE102016226044A1 (en) Method and device for monitoring the particle emission of an internal combustion engine
DE102004059685B4 (en) Method and device for checking temperature values of a temperature sensor of an internal combustion engine
DE10252732B4 (en) Method and device for operating an exhaust aftertreatment device of an internal combustion engine
DE102005046955B3 (en) Method for recognizing combustion misfire in combustion chamber of cylinder of internal combustion engine, involves recognition of combustion misfire in one of cylinder dependent on operation parameter of internal combustion engine
DE102017217284A1 (en) Method for operating a drive train of a motor vehicle with an internal combustion engine and another machine

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R002 Refusal decision in examination/registration proceedings
R003 Refusal decision now final