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Es wird ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug angegeben, insbesondere eines Zustands eines Filters mit einer katalytischen Beschichtung. Es wird weiterhin eine Vorrichtung angegeben, die ausgebildet ist, ein entsprechendes Verfahren auszuführen.
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Kraftfahrzeuge mit Otto- oder Dieselbrennkraftmaschinen oder Gasmotor benötigen zur Einhaltung der gesetzlichen Emissionsgrenzwerte diverse Komponenten zur Abgasnachbehandlung. Hierzu zählen unter anderem der Dreiwegekatalysator, der Dieseloxidationskatalysator, der Stickoxidspeicherkatalysator, der SCR-Katalysator (selektive katalytische Redaktion), der Diesel- und Ottopartikelfilter und weitere Systeme. Mehrere Elemente können auch kombiniert werden, beispielsweise ein Partikelfilter mit SCR-Beschichtung (auch SDPF genannt).
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Es ist wünschenswert, ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug anzugeben, das ein verlässliches Ermitteln ermöglicht. Weiterhin ist es wünschenswert, eine Vorrichtung anzugeben, die ein verlässliches Ermitteln ermöglicht.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln eines Zustands eines Abgasbehandlungselements für ein Kraftfahrzeug sowie eine korrespondierende Vorrichtung, die ausgebildet ist, das Verfahren durchzuführen.
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Gemäß einer Ausführungsform weist das Abgasbehandlungselement einen Filter mit einer katalytischen Beschichtung auf. Beispielsweise ist das Abgasbehandlungselement ein Partikelfilter mit einer Beschichtung zur Einlagerung von Ammoniak beziehungsweise gasförmigem NH3. Der Partikelfilter ist beispielsweise ein Rußpartikelfilter für einen Benzinmotor oder einen Dieselmotor. Auch andere Filter und Beschichtungskombinationen sind möglich, beispielsweise eine Beschichtung zur Einlagerung von Sauerstoff oder eine Kohlenwasserstoffadsorberbeschichtung. Alternativ oder zusätzlich ist auch eine NOx-Speicherschicht (Stickoxidspeicherschicht) oder eine Aldehydspeicherschicht möglich.
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Ein Ist-Wert einer Größe wird ermittelt. Die Größe ist repräsentativ für die Speicherfähigkeit der Beschichtung. Ein Soll-Wert der Größe wird ermittelt. Ein Unterschied zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert wird ermittelt. Der Zustand des Filters des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Unterschied ermittelt.
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Das Verfahren ermöglicht eine Ermittlung des Zustands des Filters in Abhängigkeit einer Speicherfähigkeit der Beschichtung. Ein Zustand des Filters ist beispielsweise ein intakter, voll funktionsfähiger Zustand. Der Zustand ist beispielsweise fehlerhaft, wenn ein Riss oder ein Bruch in dem Filter aufgetreten ist. Die Filterfunktionalität des Filters ist dann negativ beeinträchtigt. Der Filter ist beispielsweise ein keramischer Filter.
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Das Verfahren ermöglicht eine Diagnose und eine Kontrolle des Filters mittels Überwachung der Speicherfähigkeit der Beschichtung. Diese ermöglicht eine robuste Diagnose, da insbesondere Quereffekte reduziert werden können, die beispielsweise durch eine Beladung des Filters herkömmlich auftreten. Zudem ist eine genauere Ermittlung des Zustands des Filters möglich, da beispielsweise zwischen einer Aschebeladung oder einer Rußbeladung unterschieden werden kann. Auch eine Alterung des Filters ist in Abhängigkeit der Speicherfähigkeit ermittelbar. Eine Alterung des Filters erfolgt beispielsweise durch Ascheanlagerungen am Filter. Das Verfahren und die Vorrichtung ermöglichen eine Onboard-Diagnose für das Abgasbehandlungselement, die ohne zusätzliche Systemkomponenten funktioniert.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Größe, die für die Speicherfähigkeit der Beschichtung repräsentativ ist, eine NH3-Konzentration. Ein Ist-Wert der NH3-Konzentration wird stromabwärts des Abgasbehandlungselements ermittelt. Ein Soll-Wert der NH3-Konzentration wird ermittelt. Der Zustand des Filters des Abgasbehandlungselements wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Unterschied zwischen dem Ist-Wert der NH3-Konzentration und dem Soll-Wert der NH3-Konzentration ermittelt. Das Abgasbehandlungselement dient in diesem Fall somit unter anderem dazu, Stickoxide (NOx) im Abgas zu Stickstoff (N2) und Wasser (H2O) umzuwandeln.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Größe alternativ oder zusätzlich eine NOx-Konzentration. Ein Ist-Wert der NOx-Konzentration wird stromabwärts des Abgasbehandlungselements ermittelt. Ein Soll-Wert der NOx-Konzentration wird ermittelt. Der Zustand des Filters wird in Abhängigkeit von dem ermittelten Unterschied zwischen dem Ist-Wert der NOx-Konzentration und dem Soll-Wert der NOx-Konzentration ermittelt.
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Sowohl eine höhere NH3-Konzentration stromabwärts des Abgasbehandlungselements als auch eine höhere NOx-Konzentration als erwartet lässt auf einen fehlerhaften Zustand des Filters schließen. Beispielsweise gelangen durch einen Riss oder eine sonstige undichte Stelle in den normalerweise wechselseitig verschlossenen Kanälen des Filters gasförmiges NH3 oder Stickoxide auf die stromabwärtige Seite des Abgasbehandlungselements.
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Das gasförmige NH3 und/oder die Stickoxide würden bei voll funktionsfähigem Zustand des Filters nicht oder nur in deutlich geringerem Maße auf die stromabwärtige Seite des Abgasbehandlungselements gelangen. Bei voll funktionsfähigem Zustand wäre die Speicherfähigkeit der Beschichtung größer. Somit würde das NH3 in der Beschichtung gespeichert werden beziehungsweise die Stickoxide umgewandelt werden.
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Die Speicherfähigkeit der Beschichtung wird bei fehlerhaftem Zustand des Filters beispielsweise reduziert, da beispielsweise wegen der Beschädigung, insbesondere einem Riss, weniger NH3 in die Beschichtung eingelagert wird. Dies liegt beispielsweise an einem schneller vorbeiströmendem Abgas und/oder einer Abnahme eines Partialdrucks in dem Abgasbehandlungselement. Der Partialdruck ist insbesondere bestimmend für die Einlagerung von NH3 in der Beschichtung.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Ist-Wert mittels eines Gassensors ermittelt. Der Gassensor ist insbesondere stromabwärts des Abgasbehandlungselements angeordnet. Der Gassensor ist insbesondere ein Stickoxidsensor. Der Stickoxidsensor ist querempfindlich für Ammoniak. Somit ist es mittels des Gassensors beispielsweise möglich, sowohl einen Ist-Wert der NOx-Konzentration als auch einen Ist-Wert der NH3-Konzentration zu ermitteln.
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Der Soll-Wert wird beispielsweise mittels Modellen berechnet in Abhängigkeit von Kenngrößen und Betriebspunkten der Brennkraftmaschine wie beispielsweise Drehzahl, Temperatur, Drehmoment und weiteren Einflussgrößen. Der Soll-Wert wird beispielsweise mittels einem oder mehreren Bilanzierungsmodellen berechnet, die verschiedenen Sensoren und Aktoren des Abgasbehandlungssystems als Eingangsgrößen nutzen.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Größe, die für die Speicherfähigkeit der Beschichtung repräsentativ ist, ein Füllstand der Beschichtung mit Reduktionsmittel. Ein Ist-Wert des Füllstands wird ermittelt. Ein Soll-Wert des Füllstands wird ermittelt. Die Speicherfähigkeit der Beschichtung wird somit unmittelbar über den Füllstand der Beschichtung ermittelt. Beispielsweise ist der Füllstand eine Befüllung der Beschichtung mit NH3.
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Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist ein weiteres katalytisches Abgasbehandlungselement stromabwärts des Abgasbehandlungselements angeordnet. Die Größe, die für die Speicherfähigkeit der Beschichtung repräsentativ ist, ist ein Füllstand des weiteren Abgasbehandlungselements mit Reduktionsmittel. Ein Ist-Wert des Füllstands wird ermittelt. Ein Soll-Wert des Füllstands wird ermittelt. Reduktionsmittel, das im stromaufwärtigen Abgasbehandlungselement nicht gespeichert werden kann, weil ein fehlerhafter Zustand vorliegt, lagert sich am stromabwärtigen weiteren Abgasbehandlungselement an. Ein fehlerhafter Zustand des Abgasbehandlungselements ist somit feststellbar, wenn beispielsweise der Ist-Wert des Füllstands des weiteren Abgasbehandlungselements deutlich größer ist als ein Soll-Wert des Füllstands.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Ist-Wert des Füllstands mittels eines Hochfrequenz-Messsystems ermittelt. Es ist möglich, die Speicherfähigkeit der Beschichtung des Abgasbehandlungselements mittels eines Hochfrequenz-Messsystems zu ermitteln. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, den Füllstand des weiteren Abgasbehandlungselements mittels eines Hochfrequenz-Messsystems zu ermitteln.
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Beispielsweise wird die Speicherfähigkeit mittels Mikrowellen ermittelt. Die Mikrowellen werden in ein Gehäuse des Abgasbehandlungselements und/oder des weiteren Abgasbehandlungselements ausgesandt. Die Mikrowellen liegen beispielsweise in einem Bereich zwischen 300 MHz und einigen hundert GHz. Insbesondere wird ein Frequenzbereich von etwa 0,3 GHz bis 10 GHz verwendet, beispielsweise ein Frequenzbereich von 1,5 GHz bis 7 GHz. Auch andere Frequenzbereiche sind möglich.
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Das Gehäuse wirkt als Hohlraumresonator für die Mikrowellen. In dem Gehäuse bilden sich mehrere stehende Wellen aus, die als Moden bezeichnet werden. Jede Mode hat ihr eigenes ganz bestimmtes Schwingungsbild bei ihrer eigenen Resonanzfrequenz. Dies ist insbesondere abhängig von den dielektrischen Eigenschaften innerhalb des Gehäuses. Ändern sich die dielektrischen Eigenschaften, beispielsweise durch eine Anreicherung der Beschichtung mit NH3, ändern sich auch die dielektrischen Eigenschaften. Somit ist es möglich, mittels Hochfrequenztechnologie den Füllstand der Beschichtung direkt zu messen.
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Gemäß einer Ausführungsform wird der Zustand des Filters als fehlerhaft ermittelt, wenn der ermittelte Unterschied größer ist als ein vorgegebener Schwellenwert. Ein Unterschied innerhalb mittels des Schwellwerts vorgegebener Toleranzen deutet beispielsweise noch nicht auf einen fehlerhaften Zustand des Filters hin. Beispielsweise muss lediglich das Bilanzierungsmodell angepasst werden, also beispielsweise die sogenannte Dosiersoftware. Bei einem Unterschied, der größer ist als der vorgegebene Schwellwert, wird auf einen fehlerhaften Zustand geschlossen.
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Als fehlerhafter Zustand wird beispielsweise eine Undichtigkeit des Filters ermittelt, also beispielsweise ein Riss, ein Bruch oder ein fehlender Abschluss eines Filterkanals in dem Filter.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden, in Verbindung mit den Figuren erläuterten Beispielen.
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Gleiche, gleichartige oder gleichwertige Elemente sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Abgasbehandlungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 2 eine schematische Darstellung eines Abgasbehandlungselements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
- 3 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel, und
- 4 eine schematische Darstellung von Signalverläufen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Abgasbehandlungssystems 100 für eine Brennkraftmaschine 101 eines Kraftfahrzeugs. Abgase der Brennkraftmaschine 101 werden in ein Abgasrohr 102 eingeleitet und mittels eines Abgasbehandlungselements 106 und eines weiteren Abgasbehandlungselements 112 gereinigt, bevor sie in die Umgebung abgegeben werden. Gemäß Ausführungsbeispielen ist lediglich das Abgasbehandlungselement 106 vorgesehen und auf das weitere Abgasbehandlungselement 112 wird verzichtet. Zusätzlich zu den Abgasbehandlungselementen 106, 112 können auch weitere Abgasbehandlungselemente vorgesehen sein.
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Entlang einer Strömungsrichtung 120 ist zunächst ein erster Gassensor 103 angeordnet. Der erste Gassensor 103 dient beispielsweise zur Ermittlung einer NOx-Konzentration im Abgas.
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Nachfolgend ist stromabwärts eine erste Zumessvorrichtung 104 vorgesehen. Die erste Zumessvorrichtung 104 dient insbesondere zum Zumessen eines Reduktionsmittels. Beispielsweise wird mittels der ersten Zumessvorrichtung 104 flüssiges Reduktionsmittel in das Abgasrohr 102 eingespritzt und verdampft dort zu gasförmigem NH3.
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Nachfolgend ist ein erster Temperatursensor 105 angeordnet zur Ermittlung einer Temperatur stromaufwärts des Abgasbehandlungselements 106.
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Stromabwärts der ersten Zumessvorrichtung 104 ist das Abgasbehandlungselement 106 vorgesehen. Das Abgasbehandlungselement 106 ist insbesondere ein katalytisch beschichteter Filter 115 (2) . Der Filter 115 ist beispielsweise ein Partikelfilter, insbesondere ein Rußpartikelfilter zum Filtern von Dieselrußpartikeln oder Benzinrußpartikeln. Der Filter weist beispielsweise ein keramisches Filterelement auf, das auf den Stirnflächen wechselseitig verschlossen ist. Der Abgasstrom wird durch die Wände der einzelnen Filterkanäle geleitet, an den sich die Partikel abscheiden.
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Der Filter 115 weist eine Beschichtung 116 (2) auf. Die Beschichtung 116 ist eine katalytische Beschichtung. Beispielsweise dient die Beschichtung 116 zur Reduzierung von Stickoxiden (NOx) . An der Beschichtung 116 findet eine selektive katalytische Reaktion statt. Das gasförmige NH3 wird in der Beschichtung 116 gespeichert. Die Stickoxide des Abgases reagieren dann im Abgasbehandlungselement 106 mit dem NH3 zu Stickstoff und Wasser. Ein derartiges Abgasbehandlungselement 106 wird auch als SDPF bezeichnet, das den Partikelfilter 115 und die Beschichtung 116 zur selektiven katalytischen Reaktion kombiniert.
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An dem Abgasbehandlungselement 106 ist ein Drucksensor 107 vorgesehen. Der Drucksensor 107 ist insbesondere ein Differenzdrucksensor. Mittels des Differenzdrucksensors 107 ist ein Beladungszustand des Filters ermittelbar. Auch ein Defekt des Filters ist mittels des Drucksensors 107 ermittelbar.
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Das Abgasbehandlungselement 106 ist gemäß Ausführungsbeispielen mit einem Hochfrequenz-Messsystem 108 ausgestattet. Das Hochfrequenz-Messsystem 108 ist ausgebildet, einen Füllstand der Beschichtung 116 zu ermitteln. Dazu werden mittels einer oder mehreren Antennen Mikrowellen in ein Gehäuse 117 (2) des Abgasbehandlungselements 106 eingekoppelt. Das Gehäuse 117 wirkt als Hohlraumresonator. Eigenschaften wie eine Resonanzfrequenz, eine Dämpfung, eine Halbwertsbreite oder ein Gütefaktor einer sich ausbildenden stehenden Welle sind repräsentativ für einen Füllstand der Beschichtung 116 mit NH3. Die Eigenschaften der Mikrowellen in dem Gehäuse 117 werden vorgegeben durch die dielektrischen Eigenschaften in dem Gehäuse 117. Diese ändern sich in Abhängigkeit des Füllstands der Beschichtung 116. Somit ist mittels des Hochfrequenz-Messsystems 108 der Füllstand der Beschichtung 116 ermittelbar.
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Stromabwärts des Abgasbehandlungselements 106 ist ein zweiter Gassensor 109 angeordnet. Der Gassensor 109 dient insbesondere zum Ermitteln einer Stickoxidkonzentration im Abgasrohr 102 stromabwärts des Abgasbehandlungselements 106. Mittels des zweiten Gassensors 109 ist es auch möglich, eine NH3-Konezntration im Abgasrohr 102 stromabwärts des Abgasbehandlungselements 106 zu ermitteln.
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Stromabwärts des Abgasbehandlungselements 106 ist eine zweite Zumessvorrichtung 110 vorgesehen. Diese dient wie auch die erste Zumessvorrichtung 104 zum Zumessen eines Reduktionsmittels. Beispielsweise wird mittels der zweiten Zumessvorrichtung 110 das gleiche Reduktionsmittel zugemessen wie mit der ersten Zumessvorrichtung 104. Auch ein Zumessen eines anderen Reduktionsmittels ist möglich.
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Stromabwärts der zweiten Zumessvorrichtung 110 ist ein zweiter Temperatursensor 111 angeordnet zum Ermitteln einer Temperatur stromaufwärts des weiteren Abgasbehandlungselements 112. Das Reduktionsmittel, das mittels der zweiten Zumessvorrichtung 110 zugemessen wurde, lagert sich in einer katalytischen Schicht des weiteren Abgasbehandlungselements 112 ab. Schadstoffe im Abgas werden dann im weiteren Abgasbehandlungselement 112 durch eine Reaktion der Schadstoffe mit dem Reduktionsmittel zu weniger schädlichen Stoffen umgewandelt.
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Am weiteren Abgasbehandlungselement 112 ist ein weiteres Hochfrequenz-Messsystem 113 vorgesehen. Das weitere Hochfrequenz-Messsystem 113 funktioniert korrespondierend zum Hochfrequenz-Messsystem 108. Das weitere Hochfrequenz-Messsystem 113 dient zur Ermittlung eines Füllstands im weiteren Abgasbehandlungselement 112.
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Stromabwärts des weiteren Hochfrequenz-Messsystems 113 ist ein dritter Gassensor 114 vorgesehen. Der dritte Gassensor 114 dient vergleichbar zum zweiten Gassensor 109 zum Ermitteln einer Konzentration von Stickoxiden und/oder Ammoniak im Abgasrohr 102 stromabwärts des weiteren Abgasbehandlungssystems 112. Mittels des dritten Gassensors 114 ist beispielsweise ein sogenannter Ammoniakschlupf ermittelbar, bei dem Ammoniak auf die stromabwärtige Seite des weiteren Abgasbehandlungselements 112 gelangt.
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Gemäß weiteren Ausführungsbeispielen weist das Abgasbehandlungssystem 100 nicht alle beschriebenen Komponenten auf, sondern lediglich Teile davon. Beispielsweise kann auf das Hochfrequenz-Messsystem 108 des Abgasbehandlungselements 106 verzichtet werden. Es ist auch möglich, dass auf die Komponenten stromabwärts des zweiten Gassensors 109 vollständig verzichtet wird. Auch auf den Drucksensor 107 kann gemäß Ausführungsbeispielen verzichtet werden. Es können auch weitere, in 1 nicht explizit dargestellte Elemente vorhanden sein.
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Zudem ist eine Vorrichtung 200 vorgesehen. Die Vorrichtung 200 ist beispielsweise Teil einer Motorsteuerung des Kraftfahrzeugs. Die Vorrichtung 200 dient unter anderem zum Auswerten der Signale der Sensoren und Messsysteme 103, 105, 107, 108, 109, 111, 113, 114. Alternativ oder zusätzlich dient die Vorrichtung 200 zum Steuern der Zumessvorrichtungen 104, 110. Die Vorrichtung 200 weist beispielsweise Speicher und Prozessoren auf, um in Abhängigkeit von verschiedenen Eingangsgrößen mittels Bilanzierungsmethoden einen Beladungszustand des Abgasbehandlungselements 106 und des weiteren Abgasbehandlungselements 112 zu errechnen. Die Vorrichtung 200 ist eingerichtet, aus einem Modell oder mehreren Modellen Soll-Werte für Konzentrationen der Gasbestandteile des Abgases zu ermitteln.
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Beispielsweise wird der Beladungszustand der Beschichtung 116 mittels Bilanzierungsmodellen berechnet. Kommt es zu einer Abweichung zwischen den errechneten Soll-Werten zu gemessenen Ist-Werten, adaptiert sich die Dosiersoftware, die beispielsweise in der Vorrichtung 200 gespeichert ist. Die Ist-Werte werden beispielsweise mittels dem zweiten Gassensor 109 und/oder dem dritten Gassensor 114 ermittelt.
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Der Filter 115 wird mittels des Drucksensors 107 überwacht. Der Differenzdruck wird im Fahrbetrieb verwendet, um den Beladungszustand zu überwachen sowie einen Defekt des Filters 115 zu erkennen.
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Ein Defekt des Filters 115 ist beispielsweise eine Undichtigkeit aufgrund eines Risses oder eines Bruches des Filters 115. Zusätzlich zu der herkömmlichen Ermittlung eines fehlerhaften Zustands des Filters 115 mittels des Drucksensors 107 ist es nutzbringend, die Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 zu überwachen. Aus der Speicherfähigkeit beziehungsweise aus einer relativen Abnahme der Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 lässt sich auf einen fehlerhaften Zustand des Filters 115 schließen. Kommt es zu einem Defekt des Filters 115, nimmt die Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 stark ab, beispielsweise die NH3-Speicherfähigkeit. Dies liegt beispielsweise an einer Abnahme des für die Einlagerung von NH3 bestimmenden Partialdruckes durch die Undichtigkeit.
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Die Ermittlung des Zustands des Filters 115 in Abhängigkeit der Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 weist deutlich weniger Querempfindlichkeiten auf als die Bestimmung allein aus den Daten des Drucksensors 107. Die Ermittlung des Zustands des Filters 115 ist insbesondere weniger stark abhängig vom Beladungszustand, der Veraschung, dem Massenstrom, der Temperatur und/oder den stromaufwärts oder stromabwärts gelegenen Bauteilen des Abgasbehandlungssystems 100. Somit ist die Erkennung von Rissen und anderen Undichtigkeiten des Filters 115 im realen Fahrbetrieb verlässlicher möglich.
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Insbesondere wenn das Abgasbehandlungselement 106 selbst nicht mit dem Hochfrequenz-Messsystem 108 ausgestattet ist, sondern nur das weitere Abgasbehandlungselement 112 mit dem weiteren Hochfrequenz-Messsystem 113 ausgestattet ist, lässt sich auch aus dem Beladungszustand des weiteren Abgasbehandlungselements 112 auf den Zustand des Filters 115 schließen. Wenn der Filter 115 fehlerhaft ist, kann er weniger Reduktionsmittel einspeichern. Folglich gelangt mehr Reduktionsmittel, das eigentlich für die Beschichtung 116 vorgesehen ist, zum weiteren Abgasbehandlungselement 112. Dort ist die Konzentration an Reduktionsmittel also höher als erwartet und insbesondere ist mehr Reduktionsmittel vorhanden als mittels der zweiten Zumessvorrichtung 110 zugemessen wurde. Somit ist beispielsweise mittels des weiteren Hochfrequenz-Messsystems 113 der Zustand des Filters 115 ermittelbar.
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3 zeigt Signalverläufe verschiedener Größen bei einem funktionsfähigen Zustand des Filters 115. Ein Zeitraum 118 beginnend bei einem Zumessen von Ammoniak bis zu einem Ammoniakdurchbruch dauert bei den angegebenen Betriebsparametern etwa 300 s.
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4 zeigt die korrespondierenden Signalverläufe bei einem fehlerhaften Zustand des Filters 115. Die Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 hat abgenommen und so findet ein Ammoniakdurchbruch bereits nach einem Zeitraum 119 von etwa 100 s statt. Der Zeitraum 118 bei einem intakten Filter 115 hat sich somit beim beschädigten Filter 115 auf den Zeitraum 119 von etwa 100 s reduziert. Dies ist gleichzusetzen mit einer Verminderung der Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 im Verhältnis 1:3. Der Zeitraum 118, der bei einem intakten Filter 115 erwartet wird, wird beispielsweise von der Vorrichtung 200 anhand von Modellen errechnet. Ein Vergleich des gemessenen Zeitraums, beispielsweise der Zeitraum 119 mit dem errechneten Zeitraum 118 lässt so auf eine Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 schließen. Aus dem Unterschied zwischen dem Zeitraum 118 und dem Zeitraum 119 lässt sich so auf den Zustand des Filters 115 schließen.
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Kommt es infolge eines fehlerhaften Zustands des Filters 115 zu einer Verminderung der Speicherfähigkeit der Beschichtung 116, lässt sich dies bei dem Abgasbehandlungselement 106 anhand unterschiedlicher Faktoren feststellen.
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Beispielsweise weicht bei einem fehlerhaften Zustand des Filters 115 die Gaskonzentration an NOx stromabwärts des Gasbehandlungselements 106 stark von dem Modellwert aus der Dosiersoftware ab. Alternativ oder zusätzlich weicht die Gaskonzentration an NH3 stromabwärts des Abgasbehandlungselements 106 stark vom Modellwert aus der Dosiersoftware ab.
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Alternativ oder zusätzlich weicht ein gemessener Füllstand, der mittels des Hochfrequenz-Messsystems 108 gemessen wurde, stark von einem Soll-Wert aus der Dosiersoftware ab.
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Alternativ oder zusätzlich wird auf den zweiten Gassensor 109 zwischen dem Abgasbehandlungselement 106 und dem weiteren Abgasbehandlungselement 112 verzichtet. Dann ist es möglich, Gaskonzentrationen für NH3 und NOx stromabwärts des weiteren Abgasbehandlungselements 112 für die Diagnose zu verwenden. Hier wird ebenfalls das Beladungsmodell der Dosiersoftware mit den gemessenen Ist-Werten verglichen. Durch einen NH3-Schlupf im Abgasbehandlungselement 106 bei defektem Filter 115 wird der Füllstand im weiteren Abgasbehandlungselement 112 stark angehoben, was sich auf die Gaskonzentrationen stromabwärts des weiteren Abgasbehandlungselement 112 auswirkt.
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Alternativ oder zusätzlich wird der Füllstand im weiteren Abgaselement 112 direkt mittels des weiteren Hochfrequenz-Messsystems 113 ermittelt. Die Füllstandsbeeinflussung des Füllstands des weiteren Abgasbehandlungselements 112 durch das verringerte Speichervermögen des ersten Abgasbehandlungselements 106 ist so direkt messbar.
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Die Ermittlung des Zustands des Filters 115 in Abhängigkeit einer Speicherfähigkeit der Beschichtung 116 mittelbar oder unmittelbar ermöglicht eine Bauteildefektdiagnose (Onboard-Diagnose) für einen beschichteten Dieselpartikelfilter und/oder einen beschichteten Benzinpartikelfilter durch Überwachung von starken Veränderungen am NH3-Speichervermögen unter Ausnutzung von herkömmlich bereits vorhandener Sensorik 103, 105, 107, 109, 111, 114 und/oder Hochfrequenz-Messsystemen 108, 113. Eine robustere Diagnose als mit herkömmlichen Drucksensoren ist realisierbar. Eine Unterstützung, Plausibilisierung oder ein Ersatz für die differenzdruckbasierte Filterdiagnose ist somit möglich. Zudem ist es möglich, den Differenzdruck darin zu verifizieren, ob dieser von einer zu hohen Aschebeladung oder einer Rußbeladung resultiert. Auch die Alterung des Filters 115 beispielsweise aufgrund einer Veraschung des Filters ist in Abhängigkeit einer verminderten Reaktionsfähigkeit der Beschichtung 116 ermittelbar. Eine Diagnose des Filters 115 während des Fahrbetriebs ist ohne zusätzliche Systemkomponenten möglich.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Abgasbehandlungssystem
- 101
- Brennkraftmaschine
- 102
- Abgasrohr
- 103
- erster Gassensor
- 104
- erster Zumessvorrichtung
- 105
- erster Temperatursensor
- 106
- Abgasbehandlungselement
- 107
- Drucksensor
- 108
- Hochfrequenz-Messsystem
- 109
- zweiter Gassensor
- 110
- zweite Zumessvorrichtung
- 111
- zweiter Temperatursensor
- 112
- weiteres Abgasbehandlungselement
- 113
- weiteres Hochfrequenz-Messystem
- 114
- dritter Gassensor
- 115
- Filter
- 116
- Beschichtung
- 117
- Gehäuse
- 118
- Zeitraum
- 119
- Zeitraum
- 120
- Strömungsrichtung
- 200
- Vorrichtung
