DE102018219502A1

DE102018219502A1 - Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors

Info

Publication number: DE102018219502A1
Application number: DE102018219502.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Eitel; Gerd Hartmann; Steve Kautzschmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-15
Filing date: 2018-11-15
Publication date: 2020-05-20
Also published as: CN112969846A; CN112969846B; WO2020099005A1; EP3880944A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs. In diesem wird eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet (43, 52). Die Regeneration wird gesperrt, wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit (W) einen Schwellenwert unterschreitet.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs. Des Weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Computerprogramm, das jeden Schritt des Verfahrens ausführt, sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, welches das Computerprogramm speichert. Schließlich betrifft die Erfindung ein elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um das Verfahren auszuführen.
Stand der Technik
Der Partikelausstoß von Kraftfahrzeugen während des Fahrbetriebs muss laut OBD-Gesetzgebung (On Board Diagnose) überwacht werden. Hierzu können resistive Partikelsensoren verwendet werden, die zur Detektion des Partikelausstoßes eine durch Partikelanlagerung hervorgerufene elektrische Widerstandsänderung eines Elektrodensystems mit zwei oder mehr kammartig ineinander greifenden Elektroden verwenden. Derart ineinander greifende Elektroden werden auch als interdigitales Elektrodensystem bezeichnet. Unter Einwirkung einer elektrischen Messspannung schließen an die Interdigitalelektroden angelagerte Rußpartikel, die elektrisch leitfähig sind, die Elektroden kurz, sodass mit steigender Partikelkonzentration auf der Sensorfläche ein abnehmender elektrischer Widerstand beziehungsweise ein zunehmender elektrischer Strom bei konstanter angelegter Spannung zwischen den Elektroden messbar wird. Nach Überschreiten eines Stromschwellenwertes wird ein defekter Dieselpartikelfilter (DPF) im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs erkannt.
Resistive Partikelsensoren arbeiten üblicherweise zyklisch und werden nach einer vorgegebenen Messzeit oder bei Überschreitung des Stromschwellenwertes regeneriert. Dieses Regenerieren erfolgt, indem die Interdigitalelektroden des Partikelsensors so stark erhitzt werden, dass darauf angelagerte Partikel verbrennen. Dieses Messprinzip wird beispielsweise in der DE 10 2007 021 913 A1 beschrieben. Nachdem ein Dieselpartikelfilter innerhalb einer vorgegebenen Anzahl an Messzyklen als fehlerhaft erkannt wurde, wird ein Fehlerspeichereintrag vorgenommen und dem Fahrer durch Aufleuchten der Motorkontrolllampe mitgeteilt, dass ein Fehler vorliegt. Diese Möglichkeit wird durch den Gesetzgeber gegeben, um die Motorkontrolllampe erst dann zu aktivieren, wenn in nachfolgenden Messzyklen wiederholt ein Fehler aufgetreten ist.
Ziel der Regeneration ist es, den Sensor vollständig von angelagerten Partikeln freizubrennen. Dies gelingt jedoch nicht immer. In Fahrzuständen des Kraftfahrzeugs mit einem schnellen Abgasstrom kann dieser die Interdigitalelektroden so stark kühlen, dass sie sich trotz einer aktiven Beheizung nicht ausreichend erwärmen, um ein Verbrennen daran angelagerter Rußpartikel zu ermöglichen.
Offenbarung der Erfindung
In dem Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors eines Kraftfahrzeugs wird eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet. Wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit den Schwellenwert unterschreitet, dann wird die Regeneration gesperrt. Auf diese Weise kann der Start und somit die Durchführung von potenziell nicht erfolgreichen Sensorregenerationen vermieden werden. Durch die Vermeidung dieser Regenerationen kann bei gleichbleibender Gesamtanzahl der Regenerationen über die Lebensdauer des Sensors dessen Lebensdauer verlängert werden. Die Vermeidung von nicht erfolgreich durchgeführten Sensorregenerationen erhöht auch die Überwachungshäufigkeit des Dieselpartikelfilters. Nach nicht erfolgreichen und abgebrochenen Sensorregenerationen kann die nächste Regeneration nämlich erst wieder nach einer Wartezeit durchgeführt werden.
Zu Beginn eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs wird dessen Abgaspartikelsensor in einem Schutzheizmodus betrieben, um seine Abkühlung unter den Taupunkt von Wasser zu verhindern, damit kein Wasser an den Sensorelektroden kondensiert. Diese Schutzheizphase kann bei der Durchführung des Verfahrens insbesondere zur Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit verwendet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist es bevorzugt, dass ein Mittelwert einer Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird. Dieser Mittelwert wird dann bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine hohe Abgasgeschwindigkeit die Oberfläche des Abgaspartikelsensors abkühlt und deshalb zu einer erfolglosen Regeneration führen kann.
Alternativ oder zusätzlich ist es in dieser Ausführungsform des Verfahrens bevorzugt, dass ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des Abgaspartikelsensors über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird. Auch dieser Mittelwert wird bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Diesem Vorgehen liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine niedrige Temperatur des über den Abgaspartikelsensor strömenden Abgases zu einer besonders starken Kühlung und damit zu einem hohen Risiko für eine erfolglose Regeneration des Abgaspartikelsensors führt.
Während die voranstehend beschriebene Ausführungsform des Verfahrens eine Überwachung der Abgasbedingungen, die aktuell im Abgasstrang vorliegen, vorsieht, werden die Abgasbedingungen in einer alternativen Ausführungsform prädiziert. Dort ist es bevorzugt, dass Verkehrsinformationen über eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs darauf überprüft werden, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige Verkehrsbedingungen vorliegen. Das Ergebnis dieser Überprüfung wird bei der Berechnung der Erfolgswahrscheinlichkeit berücksichtigt. Die aktuelle und zukünftige Fahrstrecke kann dabei insbesondere mittels GPS-Daten und Daten eines Navigationsgeräts des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Die Verkehrsbedingungen können beispielsweise dem Internet oder einer Cloud entnommen werden.
Die Verkehrsbedingungen beeinflussen, mit welcher Geschwindigkeit das Kraftfahrzeug fahren kann, was einen Einfluss auf die Geschwindigkeit und die Temperatur seines Abgases hat. Insbesondere werden Stadtverkehr, Ampelphasen und Stau als vorteilhafte Verkehrsbedingungen für eine Regeneration beurteilt. Diese führen zu einer niedrigen Geschwindigkeit oder sogar einem vorübergehenden Stillstehen des Kraftfahrzeugs und damit zu einer niedrigen Abgasgeschwindigkeit. Als nachteilige Verkehrsbedingungen werden insbesondere Fahrstrecken ohne Tempolimit, beispielsweise auf einer Autobahn, beurteilt, welche ein schnelles Fahren des Kraftfahrzeugs mit hohen Abgasgeschwindigkeiten ermöglichen.
Das Computerprogramm ist eingerichtet, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen, insbesondere, wenn es auf dem Rechengerät oder einem elektronischen Steuergerät abläuft. Es ermöglicht die Implementierung unterschiedlicher Ausführungsformen des Verfahrens auf einem elektronischen Steuergerät, ohne hieran bauliche Veränderungen vornehmen zu müssen. Hierzu ist es auf dem maschinenlesbaren Speichermedium gespeichert.
Durch Aufspielen des Computerprogramms auf ein herkömmliches elektronisches Steuergerät wird dieses, wenn nötig die Regeneration des Abgaspartikelsensors auf Basis des Verfahrens sperren.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine Explosionsdarstellung eines Abgaspartikelsensors gemäß dem Stand der Technik.
2 zeigt in einem Diagramm den zeitlichen Verlauf eines Messstromes beim Betrieb eines Abgaspartikelsensors gemäß einem Verfahren des Standes der Technik.
3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
Ein herkömmlicher Abgaspartikelsensor 10, wie er in der DE 10 2007 021 913 A1 beschrieben wird, ist in 1 dargestellt. Er weist ein Sensorelement 11 mit zwei linear kammartig ineinander greifenden Interdigitalelektroden 12 auf. Weiterhin umfasst er eine separate Heizvorrichtung 13 auf der Basis eines Platinmäanders und eine Temperaturmessvorrichtung 14. Schließlich sind mehrere Isolationsschichten 15 und Trägerelemente 16 vorgesehen.
Der Betrieb des Abgaspartikelsensors 10 beginnt mit der in 2 dargestellten Regeneration 21. Zur Regeneration wird der Abgaspartikelsensor 10 mittels der Heizvorrichtung 13 so stark beheizt, dass auf den Interdigitalelektroden 12 angelagerte Rußpartikel abgebrannt werden. Anschließend folgt eine Thermalisierungsphase 22, in der sich ein thermisches Gleichgewicht zwischen dem Abgaspartikelsensor 10 und einem über dessen Interdigitalelektroden 12 geführten Abgases eines Kraftfahrzeugs einstellt. Anschließend folgt eine Messphase 23, in der eine konstante elektrische Spannung an die Interdigitalelektroden 12 angelegt wird. Zunächst fließt zwischen den Interdigitalelektroden 12 kein Strom I. Mit Anlagerung von Rußpartikeln an den Interdigitalelektroden 12 werden diese allerdings kurzgeschlossen und der Strom I steigt an. Erreicht er innerhalb eines vorgegebenen Zeitraums einen Stromschwellenwert I_s , so wird der Dieselpartikelfilter im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs als fehlerhaft erkannt. Anschließend erfolgt eine erneute Regeneration 21 des Abgaspartikelsensors 10, um die darauf angelagerten Rußpartikel abzubrennen.
In einem Verfahren gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung erfolgt nach dem Beginn 31 eines Fahrzyklus eines Kraftfahrzeugs zunächst ein Warten 32 auf allgemeine Freigabebedingungen für die Regeneration des Abgaspartikelsensors 10. Dies ist in 3 dargestellt. Während des Wartens auf die allgemeinen Freigabebedingungen wird der Abgaspartikelsensor 10 in einem Schutzheizmodus mittels der Heizvorrichtung 13 über den Taupunkt von Wasser erwärmt. Dies kann mittels der Temperaturmessvorrichtung 14 ermittelt werden. Hierbei erfolgt eine Prüfung 33, ob diese allgemeinen Freigabebedingungen erfüllt sind. In einem herkömmlichen Verfahren zum Betreiben des Abgaspartikelsensors 10 würde bei Erfüllung der allgemeinen Freigabebedingungen sofort die Regeneration gestartet. Das Verfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht hingegen eine weitere Prüfung 34 vor, in der überprüft wird, ob die Erfolgschance W der Regeneration ausreichend ist, also über einem Schwellenwert liegt. Wenn diese Bedingung nicht erfüllt ist, wird die Regeneration so lange gesperrt, bis die Erfolgschance W der Regeneration den Schwellenwert überschreitet. Zur Berechnung der Erfolgschance W der Regeneration erfolgt eine Berechnung 41 einer mittleren Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors 10 über einen vorgegebenen Zeitraum. Die Abgasgeschwindigkeit kann vorliegend beispielsweise mittels eines Massenstromsensors im Abgasstrang des Kraftfahrzeugs ermittelt werden oder modelliert werden. Für denselben vorgegebenen Zeitraum wird auch ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des Abgaspartikelsensors 10 berechnet 42. Für diese Berechnung können beispielsweise Messergebnisse eines im Abgasstrang verbauten Temperatursensors oder ein Modell verwendet werden. Aus den beiden Mittelwerten erfolgt anschließend die Berechnung 43 der Erfolgswahrscheinlichkeit W.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, das in 4 dargestellt ist, erfolgt ebenfalls eine weitere Prüfung 34, ob die Erfolgswahrscheinlichkeit W der Regeneration einen Schwellenwert überschreitet. In diesem Ausführungsbeispiel werden allerdings mittels GPS-Daten und Daten des Navigationsgeräts des Kraftfahrzeugs eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs ermittelt, Verkehrsinformationen über diese Fahrstrecke aus einer Cloud geladen und daraufhin überprüft, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige Verkehrsbedingungen vorliegen 51. Dabei wird ein Fahren im Stadtverkehr, ein Halten an roten Ampeln oder ein Fahren im Stau als vorteilhaft für die Regeneration angesehen und ein Fahren auf der Autobahn ohne Tempolimit als nachteilig angesehen. Aus diesen Informationen erfolgt anschließend die Berechnung 52 der Erfolgswahrscheinlichkeit W.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

DE 102007021913 A1 [0003, 0014]

Claims

Verfahren zur Sperrung einer Regeneration eines Abgaspartikelsensors (10) eines Kraftfahrzeugs, worin eine Erfolgswahrscheinlichkeit der Regeneration berechnet wird (43, 52) und die Regeneration gesperrt wird, wenn die Erfolgswahrscheinlichkeit (W) einen Schwellenwert unterschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung (43, 52) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) während einer Schutzheizphase des Abgaspartikelsensors (10) erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert einer Abgasgeschwindigkeit am Einbauort des Abgaspartikelsensors (10) über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird (41) und dieser Mittelwert bei der Berechnung (43) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelwert einer Abgastemperatur am Einbauort des Abgaspartikelsensors (10) über einen vorgegebenen Zeitraum berechnet wird (42) und dieser Mittelwert bei der Berechnung (43) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verkehrsinformationen über eine aktuelle und eine zukünftige Fahrstrecke des Kraftfahrzeugs darauf überprüft werden, ob für eine erfolgreiche Regeneration vorteilhafte oder nachteilige Verkehrsbedingungen vorliegen (51) und das Ergebnis dieser Überprüfung bei der Berechnung (52) der Erfolgswahrscheinlichkeit (W) berücksichtigt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Stadtverkehr, Ampelphasen und Stau als vorteilhafte Verkehrsbedingungen beurteilt werden und Fahrstrecken ohne Tempolimit als nachteilige Verkehrsbedingungen beurteilt werden.
Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 durchzuführen.
Maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem ein Computerprogramm nach Anspruch 7 gespeichert ist.
Elektronisches Steuergerät, welches eingerichtet ist, um mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6 eine Regeneration eines Abgaspartikelsensors (10) eines Kraftfahrzeugs zu sperren.