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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands wenigstens einer Leitung, welche von einem Drucksensor zu einer Anschlussstelle an einer einen Partikelfilter umfassenden Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens führt. Mittels des Drucksensors wird eine Differenz zwischen einem eingangsseitig des Partikelfilters vorliegenden Druck und einem ausgangsseitig des Partikelfilters vorliegenden Druck erfasst. Der Drucksensor dient dem Beurteilen eines Beladungszustands des Partikelfilters anhand einer Auswertung von Signalen des Drucksensors.
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Die
DE 10 2005 005 055 A1 beschreibt eine Störzustands-Detektoreinrichtung für eine Abgasreinigungsanlage einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird ein Differenzdrucksensor mit dem an einer Vorderseite und einer Rückseite eines Dieselpartikelfilters anstehenden Druck beaufschlagt. Anhand der Amplituden der Messwerte der Druckdifferenz wird beispielsweise festgestellt, ob in einer der zu dem Differenzdrucksensor führenden Leitungen ein Riss oder ein Bruch vorliegt.
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Partikelfilter für als Ottomotoren oder als Dieselmotoren ausgebildete Verbrennungskraftmaschinen haben den Zweck, innermotorisch entstehende Partikel aufzufangen. Durch eine Regeneration des Partikelfilters werden die Rußpartikel in gasförmige Bestandteile (CO, CO2) umgesetzt. Die Regeneration des beladenen Partikelfilters kann über ein Modell ausgelöst werden, welches die entstandene Partikelemission modelliert. Des Weiteren kann mittels eines als Differenzdrucksensor ausgebildeten Drucksensors der Druckverlust über den Partikelfilter bestimmt werden. Mit zunehmender Partikelbeladung des Partikelfilters nimmt nämlich der Differenzdruck zu.
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Der Differenzdrucksensor ist jedoch auf seine Funktion hin zu überwachen, um zu vermeiden, dass fälschlicherweise eine Regeneration des Partikelfilters ausgelöst wird, oder eine benötigte Regeneration nicht erkannt wird. Recht einfach lässt sich der Differenzdrucksensor bei hohen Abgasmassenströmen überwachen, da bei diesen eine ausreichend große Druckdifferenz vorhanden ist. Dies ermöglicht es beispielsweise festzustellen, ob eine Leitung, welche von dem Differenzdrucksensor zu der den Partikelfilter umfassenden Abgasanlage führt, sich von einer Anschlussstelle gelöst hat, an welcher die Leitung an die Abgasanlage angeschlossen sein sollte. Ein Abfall der beispielsweise als Schlauch ausgebildeten Leitung kann so erkannt werden. Ist nämlich die Leitung beziehungsweise der Schlauch vor dem Partikelfilter abgefallen, hat sich der Schlauch also von einer eingangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle gelöst, so wird mittels des Differenzdrucksensors eine negative Druckdifferenz gemessen. Folglich kann ein Fehler erkannt werden.
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Jedoch ist es vergleichsweise schwierig festzustellen, ob sich eine von dem Partikelfilter zu der Abgasanlage führende weitere Leitung gelöst hat, welche von dem Drucksensor zu einer ausgangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung führt. Fällt nämlich die Leitung beziehungsweise der Schlauch nach dem Partikelfilter ab, so ist die Druckdifferenz kaum von derjenigen verschieden, welche bei ausgangsseitig des Partikelfilters an die Anschlussstelle angeschlossener Leitung gemessen wird. Denn ausgangsseitig des Partikelfilters wird lediglich der (vergleichsweise geringe) Abgasgegendruck des Teils der Abgasanlage gemessen, welcher sich stromabwärts des Partikelfilters befindet.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass der Zustand der Leitung besonders einfach und zuverlässig erfasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben.
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Das erfindungsgemäße Verfahren dient dem Ermitteln eines Zustands wenigstens einer Leitung, welche von einem Drucksensor zu einer Anschlussstelle an einer einen Partikelfilter umfassenden Abgasanlage einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens führt. Hierbei wird mittels des Drucksensors eine Differenz zwischen einem eingangsseitig des Partikelfilters vorliegenden Druck und einem ausgangsseitig des Partikelfilters vorliegenden Druck erfasst. Der Drucksensor dient dem Beurteilen eines Beladungszustands des Partikelfilters anhand einer Auswertung von Signalen des Drucksensors. Bei dem Verfahren wird ein Beaufschlagen eines Zylinders einer Mehrzahl von Zylindern der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff unterbunden. Zum Ermitteln des Zustands der wenigstens einen Leitung wird wenigstens eine aus dem Unterbinden des Beaufschlagens des Zylinders mit Kraftstoff resultierende Schwingung der Signale ausgewertet, welche von dem wenigstens einen Drucksensor ausgegeben werden.
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Es wird also zumindest einer der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet, sodass in diesem Zylinder keine Verbrennung von Kraftstoff stattfindet. Wird dann ein Auslassventil des Zylinders geöffnet, so ist der Druck im Brennraum nicht so hoch wie bei einem Zylinder, in welchem eine Verbrennung stattfindet. Dies führt zu Pulsationen in der Abgasanlage beziehungsweise in dem Abgasstrang, welche sich in Form von Schwingungen in einem zeitlichen Verlauf der von dem Drucksensor ausgegebenen Signale bemerkbar machen beziehungsweise sichtbar sind. Durch eine Auswertung der Schwingung, welche aus dem Unterbinden des Beaufschlagens des Zylinders mit Kraftstoff resultiert, kann somit auf besonders einfache und zuverlässige Weise der Zustand der Leitung erfasst werden. Insbesondere kann festgestellt werden, ob die Leitung einen Riss beziehungsweise eine Undichtigkeit aufweist, oder ob die Leitung teilweise oder vollständig von der Anschlussstelle gelöst ist, an welcher die Leitung des Drucksensors an die Abgasanlage angeschlossen sein sollte.
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Vorzugsweise wird eine Frequenzanalyse von die Differenz des Drucks angebenden Signalen durchgeführt. Aus einem Vorliegen einer Schwingung zweiter Ordnung der die Differenz des Drucks angebenden Signale wird auf einen fehlerfreien Zustand einer Leitung geschlossen, welche von dem Drucksensor zu einer eingangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung führt. Es kann also leicht festgestellt werden, dass die zu der eingangsseitigen Anschlussstelle führende Leitung ordnungsgemäß an die Abgasanlage angeschlossen ist, wenn nach dem Abschalten des Zylinders Schwingungen zweiter Ordnung erkannt werden.
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Des Weiteren kann durch Auswertung der Schwingungen zweiter Ordnung auf einen fehlerhaften Zustands oder auf einen fehlerfreien Zustand einer Leitung geschlossen werden, welche von dem Drucksensor zu einer ausgangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung führt. Denn auch die Schwingungen zweiter Ordnung unterscheiden sich voneinander, je nachdem, ob ausgangsseitig des Partikelfilters die Leitung an die entsprechende Anschlussstelle ordnungsgemäß angeschlossen ist oder nicht.
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Vorzugsweise wird eine Frequenzanalyse von die Differenz des Drucks angebenden Signalen durchgeführt, wobei aus dem Vorliegen einer Frequenz der Schwingung der Signale, welche mit einer Zündfolge der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine korrespondiert, auf einen fehlerhaften Zustand einer Leitung geschlossen wird, welche von dem Drucksensor zu einer eingangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung führt. Ist nämlich beispielsweise die Leitung von der eingangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle abgefallen beziehungsweise gelöst, so wird eine Frequenz der Schwingung sichtbar, welche der Zündfolge entspricht.
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Vorzugsweise wird mittels des Drucksensors ein ausgangsseitig des Partikelfilters vorliegender Absolutdruck gegenüber einem in einer Umgebung des Partikelfilters vorliegenden Druck erfasst. Hierbei wird eine Frequenzanalyse der den Absolutdruck angebenden Signale durchgeführt. Aus einem Vorliegen einer Grundschwingung der Signale wird auf einen fehlerfreien Zustand einer Leitung geschlossen, welche von dem Drucksensor zu einer ausgangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung führt. Wenn nämlich die Grundschwingung vorliegt, so kann ausgeschlossen werden, dass sich die Leitung von der ausgangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle gelöst hat.
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Vorzugsweise wird aus einem Fehlen der Grundschwingung der Signale auf einen fehlerhaften Zustand der Leitung geschlossen, welche von dem Drucksensor zu der ausgangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung führt. Über eine Diagnose der Frequenz der Grundschwingung kann somit sehr einfach etwa ein Abfall der Leitung von der ausgangsseitig des Partikelfilters vorhandenen Anschlussstelle für die Leitung erfasst werden.
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Das Verfahren kann bei einer als Ottomotor betriebenen Verbrennungskraftmaschine und/oder bei einer als Dieselmotor betriebenen Verbrennungskraftmaschine durchgeführt werden.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Dabei zeigen:
- 1 schematisch eine Abgasanlage mit einem Partikelfilter sowie einen Differenzdrucksensor zum Erfassen eines Beladungszustands des Partikelfilters;
- 2 Kurven, welche den zeitlichen Verlauf von Signalen angeben, welche von dem Differenzdrucksensor ausgegeben werden; und
- 3 Kurven, welche den zeitlichen Verlauf von Signalen veranschaulichen, welche den stromabwärts des Partikelfilters mittels des Differenzdrucksensors gemessenen Absolutdruck angeben.
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Eine in 1 ausschnittsweise und schematisch gezeigte Abgasanlage 10 einer (nicht gezeigten) Verbrennungskraftmaschine eines Kraftwagens weist einen Partikelfilter 12 auf. Bei dem Partikelfilter 12 kann es sich insbesondere um einen Otto-Partikelfilter handeln. Der Partikelfilter 12 hält die im Betrieb der Verbrennungskraftmaschine entstehenden Partikel, insbesondere Rußpartikel, zurück. Um die Beladung des Partikelfilters 12 zu erfassen, ist vorliegend ein Drucksensor in Form eines Differenzdrucksensors 14 vorgesehen. Eine erste Leitung, welche vorliegend als erster Schlauch 16 ausgebildet ist, führt von dem Differenzdrucksensor 14 zu einer Anschlussstelle 18, an welcher der erste Schlauch 16 an die Abgasanlage 10 angeschlossen ist. Wenn der Schlauch 16 an die eingangsseitig des Partikelfilters 12 vorhandene Anschlussstelle 18 angeschlossen ist, so erfasst der Differenzdrucksensor 14 den eingangsseitig des Partikelfilters 12 vorliegenden Druck pv .
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Eine weitere Leitung, welche vorliegend als zweiter Schlauch 20 ausgebildet ist, führt von dem Differenzdrucksensor 14 zu einer weiteren Anschlussstelle 22, welche ausgangsseitig des Partikelfilters 12 in der Abgasanlage 10 zum Anschließen des zweiten Schlauchs 20 vorgesehen ist. Wenn der zweite Schlauch 20 an dieser zweiten Anschlussstelle 22 an die Abgasanlage 10 angeschlossen ist, so erfasst der Differenzdrucksensor 14 auch den in der Abgasanlage 10 ausgangsseitig des Partikelfilters 12 vorliegenden Druck pR . Aus der Druckdifferenz zwischen dem Druck pv am Eingang des Partikelfilters 12 und dem Druck pR am Ausgang des Partikelfilters 12 lässt sich die Beladung des Partikelfilters 12 mit Partikeln bestimmen. Denn mit zunehmender Partikelbeladung nimmt der Differenzdruck Δp zu. Der Differenzdrucksensor 14 erfasst vorliegend auch den Absolutdruck pabs stromabwärts des Partikelfilters 12 gegenüber einem in einer Umgebung 24 des Partikelfilters 12 vorliegenden Druck.
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Damit der Differenzdrucksensor 14 zum Beurteilen des Beladungszustands des Partikelfilters 12 herangezogen werden kann, ist es erforderlich zu überprüfen, ob die Schläuche 16, 20 ordnungsgemäß an den Anschlussstellen 18, 22 an die Abgasanlage 10 angeschlossen sind. Es kann nämlich passieren, dass der erste Schlauch 16 und/oder der zweite Schlauch 20 von der Abgasanlage 10 abgefallen beziehungsweise gelöst sind. Vorliegend soll ein solcher Abfall einer Leitung beziehungsweise Zuleitung zu dem Differenzdrucksensor 14, welcher zur Diagnose des Partikelfilters 12 dient, erkannt werden. Für die Diagnose eines Schlauchabfalls des Differenzdrucksensors 14 werden Pulsationen in der Abgasanlage 10 beziehungsweise in dem Abgasstrang genutzt, welche dann auftreten, wenn ein Zylinder der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet wird. Die Verbrennungskraftmaschine weist nämlich eine Mehrzahl von Zylindern auf, welche entsprechend der Zündfolge der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt werden. Bei abgeschaltetem Zylinder wird in diesen Zylinder kein Kraftstoff eingespritzt, also das Beaufschlagen des Zylinders mit Kraftstoff unterbunden.
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Der Differenzdrucksensor 14 misst die Druckdifferenz Δp, also die Differenz zwischen dem Druck pv vor dem Partikelfilter 12 abzüglich des Drucks pR in dem auf den Partikelfilter 12 folgenden Rest der Abgasanlage 10, und den Absolutdruck pabs in der Abgasanlage 10 stromabwärts des Partikelfilters 12. Speziell der Absolutdruck nach dem Partikelfilter 12 ist jedoch gering, da an dieser Stelle lediglich der Gegendruck des Teils der Abgasanlage 10 gemessen wird, welcher stromabwärts des Partikelfilters 12 angeordnet ist.
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In 2 veranschaulichen Kurven 26, 28, 30 den zeitlichen Verlauf des von dem Differenzdrucksensor 14 erfassten Differenzdrucks Δp für unterschiedliche Fälle. Auf einer Zeitachse 32 ist die Zeit aufgetragen. Die erste Kurve 26 in 2 veranschaulicht den zeitlichen Verlauf der den Differenzdruck Δp angebenden Signale, welche von dem Differenzdrucksensor 14 ausgegeben werden, für den Fall, dass beide Schläuche 16, 20 an den jeweiligen Anschlussstellen 18, 22 ordnungsgemäß an die Abgasleitung 10 angeschlossen sind. Es liegt also kein Schlauchabfall vor.
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Die zweite Kurve 28 veranschaulicht die Verhältnisse für einen Schlauchabfall stromabwärts des Partikelfilters 12, also den Fall, dass der zweite Schlauch 20 von der zweiten Anschlussstelle 22 gelöst ist. Die dritte Kurve 30 veranschaulicht den Schlauchabfall des ersten Schlauchs 16. Demgemäß ist dann der erste Schlauch 16 nicht an der ersten Anschlussstelle 18 an die Abgasleitung 10 angeschlossen, sondern von der Abgasleitung 10 gelöst.
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Zu Beginn der Messung arbeitet die Verbrennungskraftmaschine auf allen Zylindern, beispielsweise auf vier Zylindern. In diesem Fall führt der Schlauchabfall eingangsseitig des Partikelfilters 12 zu einem negativen Wert der Druckdifferenz, da der Druck pR stromabwärts des Partikelfilters 12 gegenüber dem in der Umgebung 24 vorliegenden Druck gemessen wird. Dieser Fall kann über die Diagnose leicht erkannt werden. Wenn alle Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt werden, so unterscheidet sich jedoch der zeitliche Verlauf des durch die Kurve 26 veranschaulichten Differenzdrucks Δp kaum von dem durch die Kurve 28 veranschaulichten zeitlichen Verlauf des Differenzdrucks Δp. Dies liegt daran, dass bei von der zweiten Anschlussstelle 22 gelöstem zweiten Schlauch 20 dort der in der Umgebung 24 vorliegende Druck gemessen wird, welcher kaum niedriger ist als der bei korrekt angeschlossenem zweiten Schlauch 20 gemessene Druck pR stromabwärts des Partikelfilters 12. Anhand der durch die Kurve 28 veranschaulichten Signale lässt sich somit dann, wenn alle Zylinder der Verbrennungskraftmaschine mit Kraftstoff beaufschlagt werden, ein Abfall des zweiten Schlauchs 20 nicht diagnostizieren.
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Vorliegend wird jedoch zu einem Zeitpunkt 34 wenigstens ein Zylinder der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet. Dadurch kommt es zu Pulsationen in der Abgasanlage 10 beziehungsweise in dem Abgasstrang. Dies liegt daran, dass der Druck in dem abgeschalteten Zylinder zum Zeitpunkt des Öffnens des Auslassventils des Zylinders nicht so hoch ist, wie dies bei einem Zylinder mit Verbrennung der Fall ist. Auf dem mittels des Differenzdrucksensors 14 erfassten Differenzdruck Δp werden Schwingungen sichtbar. Die Frequenz der Schwingungen ist jedoch je Fehlerfall unterschiedlich.
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Ist etwa der erste Schlauch 16 abgefallen, welcher an der ersten Anschlussstelle 18 an die Abgasanlage 10 angeschlossen sein sollte, so wird in der dritten Kurve 30 eine Frequenz 36 sichtbar, welche mit der Zündfolge der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine korrespondiert. In dem durch die Kurve 26 veranschaulichten Fall, dass beide Schläuche 16, 20 ordnungsgemäß an die Abgasanlage 10 angeschlossen sind, und in dem Fall, dass der zweite Schlauch 20 nicht an der zweiten Anschlussstelle 22 an die Abgasanlage 10 angeschlossen ist (Kurve 28), bildet sich jeweils noch eine Schwingung 38, 40 zweiter Ordnung aus. Die Schwingung 38 zweiter Ordnung gehört zu der zweiten Kurve 28 und die Schwingung 40 zweiter Ordnung gehört zu der ersten Kurve 26. Werden die Schwingungen 38, 40 zweiter Ordnung ausgewertet, so kann festgestellt werden, ob der Schlauch 16 eingangsseitig des Partikelfilters 12 beziehungsweise vor dem Partikelfilter 12 noch ordnungsgemäß funktioniert. Dies kann beispielsweise über eine Frequenzanalyse geschehen.
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In 3 sind die zeitlichen Verläufe des Absolutdrucks pabs stromabwärts des Partikelfilters 12 durch jeweilige Kurven 42, 44, 46 veranschaulicht. Wiederum sind die Signalverläufe über der Zeitachse 32 aufgetragen, und zum Zeitpunkt 34 wird ein Einspritzventil wenigstens eines der Zylinder der Verbrennungskraftmaschine abgeschaltet, also in den Zylinder kein Kraftstoff eingespritzt. Zu Beginn der Messung werden jedoch wiederum alle Zylinder der Verbrennungskraftmaschine befeuert beziehungsweise mit Kraftstoff beaufschlagt.
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Eine Unterscheidung der drei Fälle, also des Falls, in welchem das System in Ordnung ist und der beiden vorstehend beschriebenen Fehlerfälle, ist anhand des zeitlichen Verlaufs des Absolutdrucks pabs nicht möglich, solange alle Zylinder der Verbrennungskraftmaschine befeuert werden. Wird jedoch zum Zeitpunkt 34 der eine Zylinder abgeschaltet, so bildet sich wieder in zwei der Fälle eine charakteristische Schwingung aus.
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Wenn der zweite Schlauch 20 nach dem Partikelfilter 12 nicht mehr an die Abgasanlage 10 angeschlossen ist, so bleibt das von dem Differenzdrucksensor 14 ausgegebene Signal, welches den Absolutdruck pabs angibt und für diesen Fall durch die Kurve 46 veranschaulicht ist, so wie vor der Zylinderabschaltung. Denn der Absolutdruck pabs entspricht dem Druck in der Umgebung 24. Demgegenüber lassen die Kurve 42, welche eine ordnungsgemäße Kopplung der Schläuche 16, 20 mit der Abgasanlage 10 veranschaulicht, und die Kurve 44, welche den Fall veranschaulicht, dass der erste Schlauch 16 von der ersten Anschlussstelle 18 gelöst beziehungsweise abgefallen ist, eine jeweilige Grundschwingung 48 erkennen. Über eine Diagnose der Frequenz der Grundschwingung 48, etwa durch eine Frequenzanalyse, kann also der Abfall des Schlauchs 20 nach dem Partikelfilter 12 sicher erkannt werden.
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Gemäß den vorstehenden Ausführungen ist ein verbessertes Verfahren zur Detektierung eines Schlauchabfalls des Differenzdrucksensors 14 an dem Partikelfilter 12 geschaffen.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Abgasanlage
- 12
- Partikelfilter
- 14
- Differenzdrucksensor
- 16
- Schlauch
- 18
- Anschlussstelle
- 20
- Schlauch
- 22
- Anschlussstelle
- 24
- Umgebung
- 26
- Kurve
- 28
- Kurve
- 30
- Kurve
- 32
- Zeitachse
- 34
- Zeitpunkt
- 36
- Frequenz
- 38
- Schwingung
- 40
- Schwingung
- 42
- Kurve
- 44
- Kurve
- 46
- Kurve
- 48
- Grundschwingung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005005055 A1 [0002]
