DE102019112311A1 - Method for monitoring a particulate filter - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei zur Überwachung ein in Strömungsrichtung des Abgasstroms hinter dem Partikelfilter angeordneter Partikelsensor verwendet wird, wobei sich an dem Partikelsensor ansammelnde Rußpartikel zu einem Stromfluss führen, wobei der Stromfluss gemessen wird.Method for monitoring a particulate filter in an exhaust stream of an internal combustion engine, wherein for monitoring a arranged in the flow direction of the exhaust stream behind the particulate filter particle sensor is used, wherein accumulating at the particulate sensor soot particles lead to a current flow, wherein the current flow is measured.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine, wobei zur Überwachung ein in Strömungsrichtung des Abgasstroms hinter dem Partikelfilter angeordneter Partikelsensor verwendet wird, wobei sich an dem Partikelsensor ansammelnde Rußpartikel zu einem Stromfluss führen, wobei der Stromfluss gemessen wird.The invention relates to a method for monitoring a particulate filter in an exhaust gas stream of an internal combustion engine, wherein for monitoring a arranged in the flow direction of the exhaust stream downstream of the particulate filter particle sensor is used, wherein at the particulate sensor accumulating soot particles lead to a current flow, wherein the current flow is measured.
Dieselpartikelfilter (DPF) werden in der Regel im Hinblick auf ihre Filtereffizienz überwacht. Dies geschieht beispielsweise mittels eines Partikelsensors, auch bekannt als Particulate Matter Sensor (PMS). Ein DPF gilt als defekt, wenn er in einem Prüfzyklus, wie beispielsweise dem Prüfzyklus WLTC (Worldwide harmonized Light Duty Test Cycle), die Grenzwerte überschreitet, in diesem Falle üblicherweise die Partikelemissionen. Ein solcher DPF, der die Grenzwerte gerade nicht mehr einhält, wird auch als BPU (Best Performing Unaccapable) bezeichnet. Die Arbeitsweise des PMS beruht darauf, dass sich Rußpartikel, die einen DPF passieren und in das Endrohr gelangen, sich auch auf der Sensorspitze des Partikelsensors absetzen. Die Sensorspitze besteht - vereinfacht dargestellt - aus einem Anoden- und Kathodenpaar. Bildet sich eine Rußschicht, führt das zu einem Stromfluss. Mit fortschreitender Rußbeladung steigt der Stromfluss an. Festzustellen, ob ein von dem Partikelsensor gemessener Strom durch einen defekten DPF verursacht wird oder nicht, stellt eine Herausforderung dar.Diesel particulate filters (DPF) are typically monitored for filter efficiency. This is done for example by means of a particle sensor, also known as Particulate Matter Sensor (PMS). A DPF is considered defective if, in a test cycle such as the WLTC (Worldwide Harmonized Light Duty Test Cycle), it exceeds the limits, in this case usually the particulate emissions. Such a DPF, which no longer complies with the limits, is also called BPU (Best Performing Unaccapable). The mode of operation of the PMS is based on the fact that soot particles that pass through a DPF and enter the tailpipe also settle on the sensor tip of the particle sensor. The sensor tip consists - in simplified terms - of an anode and cathode pair. If a soot layer forms, this leads to a flow of current. As the soot loading progresses, the current flow increases. Determining whether or not a current measured by the particulate sensor is caused by a defective DPF is a challenge.
Die Druckschrift
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters mittels eines Partikelsensors vorzuschlagen, welches unabhängig von einer Schätzung der Partikelmenge einen defekten Partikelfilter detektiert.An object of the invention is to propose a method for monitoring a particle filter by means of a particle sensor, which detects a defective particle filter independently of an estimate of the amount of particles.
Die Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Weiterbildungen angegeben.The object is achieved by the method according to claim 1. In the dependent claims preferred embodiments and advantageous developments are given.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters in einem Abgasstrom einer Brennkraftmaschine wird zur Überwachung ein in Strömungsrichtung des Abgasstroms hinter dem Partikelfilter angeordneter Partikelsensor verwendet. An dem Partikelsensor sich ansammelnde Rußpartikel führen zu einem Stromfluss, wobei der Stromfluss gemessen wird. Erfindungsgemäß wird in einem Kalibrierungsschritt mindestens ein Referenzzeitraum bestimmt, wobei innerhalb des Referenzzeitraums der gemessene Stromfluss bei einem defekten Partikelfilter um einen festgelegten Wert ansteigt. Weiterhin erfindungsgemäß wird der mindestens eine Referenzzeitraum bei der Überwachung des Partikelfilters berücksichtigt. Im Sinne der Erfindung ist der defekte Partikelfilter, insbesondere ein BPU Partikelfilter, in dem Kalibrierungsschritt von dem zu überwachenden Partikelfilter zu unterscheiden. Der überwachte Partikelfilter ist funktionstüchtig und wird daraufhin laufend im Betrieb der Brennkraftmaschine überprüft. Der defekte Partikelfilter kommt nur in dem Kalibrierungsschritt zum Einsatz, um den mindestens einen Referenzzeitraum zu ermitteln.In the method according to the invention for monitoring a particulate filter in an exhaust gas stream of an internal combustion engine, a particle sensor arranged downstream of the particulate filter in the flow direction of the exhaust gas stream is used for monitoring purposes. At the particle sensor accumulating soot particles lead to a flow of current, wherein the current flow is measured. According to the invention, at least one reference period is determined in a calibration step, wherein within the reference period the measured current flow increases at a defective particle filter by a specified value. Furthermore, according to the invention, the at least one reference period is taken into account in the monitoring of the particulate filter. For the purposes of the invention, the defective particle filter, in particular a BPU particle filter, is to be distinguished from the particle filter to be monitored in the calibration step. The monitored particulate filter is functional and is then checked continuously during operation of the internal combustion engine. The defective particulate filter is used only in the calibration step to determine the at least one reference period.
Das Verfahren wird insbesondere zur Überwachung eines Dieselpartikelfilters eingesetzt, welcher dazu vorgesehen ist, Rußpartikel aus dem Abgasstrom zu filtern. Als Partikelsensor im Sinne der Erfindung ist jeder Sensor zu verstehen, der durch Ansammeln von Partikeln, insbesondere Rußpartikeln, in der Lage ist, einen messbaren elektrischen Stromfluss zuzulassen, wobei der Stromfluss mit der Menge an angesammelten Partikeln ansteigt. Dem Fachmann ist bekannt, dass anstelle der Messgröße Stromstärke ebenso eine Spannung und/oder ein elektrischer Leitwert gemessen werden können, um eine Messgröße zu erhalten, die mit der sich ansammelnden Menge an Partikeln an dem Partikelsensor ansteigt.The method is used in particular for monitoring a diesel particulate filter, which is intended to filter soot particles from the exhaust gas stream. For the purposes of the invention, the term "particle sensor" is understood to mean any sensor which, due to the accumulation of particles, in particular soot particles, is capable of permitting a measurable electrical current flow, the current flow increasing with the amount of accumulated particles. It is known to the person skilled in the art that, instead of the measurand current, it is also possible to measure a voltage and / or an electrical conductance in order to obtain a measurand which increases with the accumulating amount of particles on the particle sensor.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Kalibrierungsschritt umfasst insbesondere die Erstellung eines Modells, wobei anhand des Modells während der Überwachung des Partikelfilters die Entscheidung getroffen wird, ob der Partikelfilter defekt ist oder funktionstüchtig ist. Der Kalibrierungsschritt umfasst in der Regel eine Bedatung oder Parametrierung eines Steuergeräts, welches die Überwachungsaufgabe übernimmt. In dem Steuergerät, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs, ist das besagte Modell zur Überwachung des Dieselpartikelfilters neben anderen Funktionsmodellen implementiert, wobei die Modelle in der Regel aus mathematischen Funktionen zur Approximation von Kenngrößen bestehen und beispielsweise durch Kennlinien, Kennfelder und dergleichen definiert werden. Die Modelle basieren auf Modellparametern, die üblicherweise voreingestellt und nach Inbetriebnahme des Steuergeräts nicht mehr verändert werden. Ein solcher Modellparameter gibt den gemessenen Referenzzeitraum wieder. Unter der Berücksichtigung des mindestens einen Referenzeitraums bei der Überwachung des Partikelfilters ist somit zu verstehen ist, dass der Referenzzeitraum in Form eines Modellparameters in einem Modell zur Überwachung des Partikelfilters verwendet wird.The calibration step provided according to the invention comprises, in particular, the creation of a model, wherein the decision as to whether the particle filter is defective or is functional is made on the basis of the model during the monitoring of the particle filter. As a rule, the calibration step comprises a parameterization of a control unit which performs the monitoring task. In the control unit, for example of a motor vehicle, said model for monitoring the diesel particulate filter is implemented alongside other function models, the models usually consisting of mathematical functions for approximating characteristics and, for example, by characteristics, maps and be defined. The models are based on model parameters, which are usually preset and are not changed after the controller has been started up. Such a model parameter reflects the measured reference period. Taking into account the at least one reference period in the monitoring of the particulate filter is thus to be understood that the reference period is used in the form of a model parameter in a model for monitoring the particulate filter.
Das Bestimmen des Referenzzeitraums an dem defekten Partikelfilter in dem Kalibrierungsschritt und das Berücksichtigen des Referenzzeitraums bei der Überwachung des funktionstüchtigen Partikelfilters im Betrieb ist vorteilhaft, da das auf einem Zeitraum basierende Modell losgelöst von einer Proportionalitätsgröße Rußmenge verwendet werden kann. Die für die Bestimmung des Referenzzeitraums notwendigen Messungen werden vorteilhaft ohne aufwendige Prüfstandsmessungen durchgeführt, nämlich bevorzugt im Rahmen von Fahrversuchen, beispielsweise auf einer Versuchsstrecke. Dies ist hinsichtlich des Zeitaufwands und insbesondere der Kosten effektiver als Messungen an einem Motorenprüfstand.Determining the reference period at the defective particulate filter in the calibration step and considering the reference period in monitoring the functional particulate filter during operation is advantageous because the time-based model can be used independent of a proportional amount of soot. The measurements necessary for the determination of the reference period are advantageously carried out without complex test bench measurements, namely preferably in the context of driving tests, for example on a test track. This is more effective in terms of time and especially cost than measurements on an engine test bench.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Kalibrierungsschritt ein erster Satz von mehreren Referenzzeiträumen in verschiedenen stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine ermittelt. Der Referenzzeitraum, innerhalb dessen der Stromfluss an dem Partikelsensor bei einem defekten Partikelfilter um einen festgelegten Wert ansteigt, ist je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine unterschiedlich. Es ist daher besonders vorteilhaft, nicht nur einen Referenzzeitraum, sondern einen Satz von Referenzzeiträumen zu ermitteln. Aus diesem ersten Satz von Referenzzeiträumen wird ein Parametersatz für die Bedatung des Steuergeräts erstellt.According to a preferred embodiment of the method, a first set of a plurality of reference periods in different stationary operating states of the internal combustion engine is determined in the calibration step. The reference period, within which the flow of current at the particle sensor increases by a fixed value in the case of a defective particle filter, varies depending on the operating state of the internal combustion engine. It is therefore particularly advantageous to determine not only a reference period, but a set of reference periods. From this first set of reference periods, a parameter set is created for the control unit's rating.
Unter einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist ein Zustand zu verstehen, in dem die Brennkraftmaschine mit bestimmten Betriebsparametern läuft. Zu den wesentlichen Betriebsparametern zählen eine Drehzahl der Brennkraftmaschine, eine Einspritzmenge an eingespritztem Kraftstoff pro Arbeitstakt und ein prozentualer Anteil an rückgeführtem Abgas, welches über eine Abgasrückführung vom Abgastrakt in einen Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine geführt wird. Die Auswahl an den Betriebszustand charakterisierenden Parametern der Brennkraftmaschine kann erweitert oder verändert werden, beispielsweise je nach Einsatz und Anwendung der Brennkraftmaschine.An operating state of the internal combustion engine is to be understood as a state in which the internal combustion engine runs with specific operating parameters. Among the essential operating parameters include a speed of the internal combustion engine, an injection amount of injected fuel per stroke and a percentage of recirculated exhaust gas, which is guided via an exhaust gas recirculation from the exhaust system in an intake tract of the internal combustion engine. The selection of the operating state characterizing parameters of the internal combustion engine can be extended or changed, for example, depending on the use and application of the internal combustion engine.
Unter einem stationären Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird im Sinne der Erfindung ein Betriebszustand verstanden, bei dem die den Betriebszustand charakterisierenden Parameter konstant sind, oder bei dem der Gradient der Veränderung der betreffenden Parameter unterhalb eines zu definierenden Grenzwerts liegt. Die Parameter, welche zur Unterscheidung des stationären Betriebszustands der Brennkraftmaschine von einer transienten Betriebszustandsänderung verwendet werden, müssen nicht notwendigerweise mit denjenigen Betriebsparametern übereinstimmen, welche bei der Ermittlung des ersten Satzes von Referenzzeiträumen in verschiedenen stationären Betriebszuständen der Brennkraftmaschine variiert werden.In the context of the invention, a stationary operating state of the internal combustion engine is understood as an operating state in which the parameters characterizing the operating state are constant, or in which the gradient of the change of the relevant parameters lies below a limit value to be defined. The parameters used to distinguish the stationary operating state of the internal combustion engine from a transient operating state change need not necessarily coincide with those operating parameters which are varied in determining the first set of reference periods in different stationary operating states of the internal combustion engine.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Überwachung des Partikelfilters erkannt, ob die Brennkraftmaschine in einem stationären Betriebszustand läuft, oder ob eine transiente Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine vorliegt. Dazu werden insbesondere folgende Parameter herangezogen:
- - Ein Verhältnis einer Ist-Luftzahl zu einer Soll-Luftzahl, wobei die Luftzahl auch als Verbrennungsluftverhältnis A bezeichnet wird. Wenn das Verhältnis einen vorbestimmten Grenzwert unterschreitet, ist die Bedingung für eine transiente Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine für diesen Parameter erfüllt.
- - Ein Gradient einer Stellung eines Steuerungselements, mit dem die Leistung der Brennkraftmaschine geregelt wird, auch als Pedalstellung bezeichnet. Liegt der Gradient der Pedalstellungsänderung über einem vorbestimmten Grenzwert oder, bei negativen Gradienten, unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts, dann ist die Bedingung für eine transiente Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine für diesen Parameter erfüllt.
- - Ein Drehzahlgradient der Drehzahl der Brennkraftmaschine. Liegt ein Anstieg der Drehzahl pro Zeiteinheit über einem vorbestimmten Grenzwert oder, bei negativen Gradienten, unterhalb eines vorbestimmten Grenzwerts, dann ist die Bedingung für eine transiente Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine für diesen Betriebsparameter erfüllt.
- - A ratio of an actual air ratio to a desired air ratio, wherein the air ratio is also referred to as the combustion air ratio A. If the ratio falls below a predetermined limit, the condition for a transient operating state change of the internal combustion engine for this parameter is satisfied.
- - A gradient of a position of a control element, with which the power of the internal combustion engine is controlled, also referred to as pedal position. If the gradient of the pedal position change is above a predetermined limit value or, in the case of negative gradients, below a predetermined limit value, then the condition for a transient operating state change of the internal combustion engine for this parameter is fulfilled.
- - A speed gradient of the speed of the internal combustion engine. If an increase in the speed per unit time is above a predetermined limit value or, in the case of negative gradients, below a predetermined limit value, then the condition for a transient operating state change of the internal combustion engine for this operating parameter is fulfilled.
Besonders bevorzugt wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine transiente Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine festgestellt, wenn die drei vorgenannten Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind. Der Fachmann weiß, dass eine transiente Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine alternativ anhand anderer und/oder weiterer Parameter erkannt werden kann.In the method according to the invention, a transient change in the operating state of the internal combustion engine is particularly preferably determined when the three aforementioned conditions are met simultaneously. The person skilled in the art knows that a transient change in the operating state of the internal combustion engine can alternatively be detected on the basis of other and / or further parameters.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist vorgesehen, dass ein zweiter Satz von mehreren Referenzzeiträumen während transienter Betriebszustandsänderungen der Brennkraftmaschine ermittelt wird. Ebenso wie der erste Satz von Referenzzeiträumen lässt sich auch der zweite Satz von Referenzzeiträumen vorteilhaft durch Erprobungsfahrten mit einem Fahrzeug mit defektem Dieselpartikelfilter durchführen. Aufwendige Messungen am Motorenprüfstand werden nicht benötigt. Gegebenenfalls kann das Fahrzeug alternativ auf einem Rollenprüfstand gefahren werden. Der erste Satz von Referenzzeiträumen und der zweite Satz von Referenzzeiträumen werden in dem Kalibrierungsschritt ermittelt, bei dem ein defekter Partikelfilter verwendet wird. Die in dem Kalibrierungsschritt erhaltenen Daten dienen zur Bedatung des Steuergeräts zur Steuerung der Brennkraftmaschine. Die Überwachung des Partikelfilters erfolgt dann durch das Steuergerät. Bei der Überwachung wird, anders als in dem Kalibrierungsschritt, der Partikelfilter im Einsatz überwacht. Es handelt sich also nicht um einen defekten Partikelfilter, wie in dem Kalibrierungsschritt.According to a further preferred embodiment of the method, it is provided that a second set of a plurality of reference periods during transient operating state changes of Internal combustion engine is determined. Like the first set of reference periods, the second set of reference periods can also be advantageously performed by trial runs on a vehicle with a defective diesel particulate filter. Elaborate measurements on the engine test bench are not required. If necessary, the vehicle can alternatively be driven on a chassis dynamometer. The first set of reference periods and the second set of reference periods are determined in the calibration step using a defective particulate filter. The data obtained in the calibration step are used for the control of the control unit for controlling the internal combustion engine. The monitoring of the particulate filter is then carried out by the control unit. During monitoring, unlike in the calibration step, the particulate filter is monitored in use. It is therefore not a defective particulate filter, as in the calibration step.
Besonders bevorzugt wird bei der Überwachung des Partikelfilters der erste Satz und/oder der zweite Satz von Referenzzeiträumen berücksichtigt.Particularly preferably, the first set and / or the second set of reference periods is taken into account in the monitoring of the particulate filter.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird bei der Überwachung des Partikelfilters ein Betriebszustand der Brennkraftmaschine festgestellt, wobei dem Betriebszustand anhand des ersten Satzes von Referenzzeiträumen ein stationärer Zeitwert zugeordnet wird. Der Betriebszustand der Brennkraftmaschine wird beispielsweise durch die Parameter Drehzahl, Abgasrückführrate und Einspritzmenge dargestellt. Jeder Kombination dieser Parameter wird ein stationärer Zeitwert zugeordnet, welcher sich aus den in dem Kalibrierungsschritt ermittelten Referenzzeiträumen des ersten Satzes ergibt. Jeder der Referenzzeiträume ist ebenfalls bei einem bestimmten Betriebszustand der Brennkraftmaschine ermittelt worden. Somit wird beispielsweise derjenige Referenzzeitraum einem aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine als stationärer Zeitwert zugeordnet, der bei einem ähnlichen oder gleichen Betriebszustand ermittelt wurde. Besonders bevorzugt wird der stationäre Zeitwert durch Interpolation aus mehreren dem Betriebspunkt nächstliegenden benachbarten Referenzzeiträumen ermittelt.According to a further preferred embodiment of the method, an operating state of the internal combustion engine is determined during the monitoring of the particulate filter, wherein the operating state is assigned a stationary time value on the basis of the first set of reference periods. The operating state of the internal combustion engine is represented for example by the parameters speed, exhaust gas recirculation rate and injection quantity. Each combination of these parameters is assigned a steady-state time value which results from the reference periods of the first set determined in the calibration step. Each of the reference periods has also been determined at a certain operating condition of the internal combustion engine. Thus, for example, that reference period is assigned to a current operating state of the internal combustion engine as a stationary time value, which was determined in a similar or identical operating state. Particularly preferably, the stationary time value is determined by interpolation from a plurality of adjacent reference periods closest to the operating point.
Sobald sich der Betriebszustand der Brennkraftmaschine ändert, ändert sich somit auch der zugeordnete Zeitwert. Dieser Verlauf des stationären Zeitwerts wird gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform invertiert und über die Zeit integriert. Das Ergebnis der Integration wird im Folgenden als stationärer Summand bezeichnet. Der Wert des stationären Summanden wird beispielsweise in einen Speicher geschrieben und laufend aktualisiert. In der praktischen Anwendung wird der Betriebszustand der Brennkraftmaschine nicht als analoges Signal festgestellt, sondern in regelmäßigen Abständen, beispielsweise mit einer Abtastrate von einer tausendstel Sekunde, abgefragt. Dementsprechend wird dem Betriebszustand der Brennkraftmaschine für den Zeitraum von einer Abtastung bis zur darauffolgenden Abtastung ein stationärer Zeitwert zugeordnet, wobei dieser Zeitwert invertiert und einmal pro Abtastzeitraum zu dem stationären Summanden aufsummiert wird.As soon as the operating state of the internal combustion engine changes, so does the associated time value changes. This course of the stationary time value is inverted according to a further preferred embodiment and integrated over time. The result of the integration is referred to below as a stationary addend. The value of the stationary addend is written, for example, in a memory and updated continuously. In practical application, the operating state of the internal combustion engine is not detected as an analog signal, but interrogated at regular intervals, for example, with a sampling rate of one thousandth of a second. Accordingly, a steady-state time value is assigned to the operating state of the internal combustion engine for the period from one sampling to the subsequent sampling, this time value being inverted and summed up to the stationary summand once per sampling period.
Ein Vorteil der Integration der inversen stationären Zeitwerte liegt darin, dass eine einfache Möglichkeit der Überwachung des Partikelfilters gegeben ist. Sobald der über die Zeit integrierte Wert, bzw. aufsummierte Wert, den Wert eins erreicht, bedeutet dies, dass die Brennkraftmaschine eine Partikelmenge erzeugt hat, die in dem Kalibrierungsschritt zu einem Anstieg des gemessenen Stromflusses um den festgelegten Wert geführt hat. An advantage of integrating the inverse stationary time values is that there is an easy way of monitoring the particulate filter. As soon as the value integrated over time, or accumulated value, reaches the value one, this means that the internal combustion engine has generated a particle quantity which has led to an increase in the measured current flow by the specified value in the calibration step.
Wenn also der Partikelsensor zu dem Zeitpunkt einen geringeren Stromfluss misst, bedeutet dies, dass der überwachte Partikelfilter besser arbeitet, als der in dem Kalibrierungsschritt verwendete defekte Partikelfilter. Ist der gemessene Stromfluss zu dem Zeitpunkt hingegen ebenso hoch oder größer, wäre daraus auf einen Defekt des überwachten Partikelfilters zu schließen.Thus, if the particle sensor measures a lower current flow at the time, it means that the monitored particulate filter works better than the defective particulate filter used in the calibration step. On the other hand, if the measured current flow at the time is just as high or larger, this would be to conclude that the monitored particulate filter has a defect.
Nachfolgend wird eine weitere bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens beschrieben, welche darüber hinaus die Einflüsse transienter Betriebszustandsänderungen der Brennkraftmaschine berücksichtigt. Dazu wird insbesondere bei der Überwachung des Partikelfilters erkannt, ob die Brennkraftmaschine in einem stationären Betriebszustand oder in einer transienten Betriebszustandsänderung ist, wie oben bereits beschrieben. Besonders bevorzugt wird eine Dauer jeder transienten Betriebszustandsänderung ermittelt. Nachfolgend wird das Verfahren in Bezug auf eine transiente Betriebszustandsänderung dargestellt, wobei die beschriebenen Verfahrensschritte für jede transiente Betriebszustandsänderung wiederholt werden.A further preferred embodiment of the method will be described below, which also takes into account the effects of transient operating state changes of the internal combustion engine. For this purpose, in particular when monitoring the particle filter, it is detected whether the internal combustion engine is in a stationary operating state or in a transient operating state change, as already described above. Particularly preferably, a duration of each transient operating state change is determined. The method is described below with reference to a transient operating state change, wherein the described method steps are repeated for each transient operating state change.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Startdrehzahl der Brennkraftmaschine zu Beginn der transienten Betriebszustandsänderung festgestellt und eine Enddrehzahl der Brennkraftmaschine bei Beendigung der transienten Betriebszustandsänderung festgestellt. Das Ende einer transienten Betriebszustandsänderung wird dadurch festgestellt, dass die für die Feststellung überwachten Parameter die festgelegten Bedingungen für eine transiente Betriebszustandsänderung nicht mehr erfüllen. Die Startdrehzahl und die Enddrehzahl der transienten Betriebszustandsänderung bilden ein Wertepaar, dem ein Index aus einer Indextabelle zugeordnet wird. Die Zuordnung mittels einer Indextabelle ist eine einfache und effektive Möglichkeit, die Drehzahländerung bzw. die Auswirkung der Drehzahländerung auf die Partikelemission zu bewerten. Da die Partikelemission nicht nur von der Drehzahldifferenz während einer transienten Betriebszustandsänderung abhängt, sondern auch von dem Drehzahlbereich, innerhalb dessen die Drehzahländerung vonstattengeht, stellt die Zuordnung eines Index aus einer Indextabelle eine einfache Möglichkeit der Bewertung dar.According to a preferred embodiment of the method, a starting rotational speed of the internal combustion engine is determined at the beginning of the transient operating state change and a final rotational speed of the internal combustion engine is determined upon termination of the transient operating state change. The end of a transient operating state change is determined by the fact that the parameters monitored for the determination no longer fulfill the specified conditions for a transient operating state change. The start speed and the end speed of the transient operating state change form a value pair to which an index from an index table is assigned. The assignment by means of an index table is a simple and effective Possibility to evaluate the speed change or the effect of the speed change on the particle emission. Since the particle emission depends not only on the speed difference during a transient operating state change, but also on the speed range within which the speed change occurs, the assignment of an index from an index table is an easy way of evaluation.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine Einspritzmenge an eingespritztem Kraftstoff während der transienten Betriebszustandsänderung ermittelt. Dazu wird insbesondere der zeitliche Verlauf der Einspritzmenge vom Beginn der transienten Betriebszustandsänderung bis zum Ende der transienten Betriebszustandsänderung integriert und gespeichert.According to a further preferred embodiment of the method, an injection quantity of injected fuel is determined during the transient operating state change. For this purpose, in particular the time profile of the injection quantity is integrated and stored from the beginning of the transient operating state change to the end of the transient operating state change.
Bei der Überwachung des Partikelfilters wird aus dem Index der transienten Betriebszustandsänderung und der ermittelten Einspritzmenge während der transienten Betriebszustandsänderung aus einer Zeitwerttabelle ein transienter Zeitwert entnommen. Die Zeitwerttabelle enthält dabei insbesondere den zweiten Satz von Referenzzeiträumen. Insbesondere wird der transiente Zeitwert durch Interpolation der in der Zeitwerttabelle nächstgelegenen Referenzzeiträume berechnet.During the monitoring of the particle filter, a transient time value is taken from the index of the transient operating state change and the determined injection quantity during the transient operating state change from a time value table. The time value table contains in particular the second set of reference periods. In particular, the transient time value is calculated by interpolation of the reference periods closest to the time value table.
In einem weiteren Schritt wird bevorzugt ein transienter Summand als Verhältnis der Dauer der transienten Betriebszustandsänderung zu dem transienten Zeitwert bestimmt. In einem weiteren Schritt wird bevorzugt aus dem stationären Summand und dem transienten Summand eine Summe gebildet. Wenn diese Summe den Wert
Weiterhin bevorzugt wird die Integration der invertierten stationären Zeitwerte während einer transienten Betriebszustandsänderung fortgesetzt. Um eine doppelte Erfassung dieses stationären Anteils zu vermeiden, wird der transiente Summand korrigiert, indem das Verhältnis der Dauer der transienten Betriebszustandsänderung und dem stationären Zeitwert der transienten Zustandsänderung von dem transienten Summanden abgezogen wird.Furthermore, the integration of the inverted stationary time values is continued during a transient operating state change. In order to avoid double detection of this steady state fraction, the transient summand is corrected by subtracting the ratio of the duration of the transient operating state change and the steady state value of the transient state change from the transient summand.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Computerprogrammprodukt, das ausgebildet ist, um Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens bei der Überwachung des Partikelfilters auszuführen. Bei der Überwachung des Partikelfilters werden diejenigen Schritte des Verfahrens ausgeführt, welche nicht in dem Kalibrierungsschritt ausgeführt werden.Another object of the invention relates to a computer program product, which is designed to perform steps of the method described above in the monitoring of the particulate filter. In monitoring the particulate filter, those steps of the method are performed which are not performed in the calibration step.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein elektronisches Speichermedium, wobei das vorstehend beschriebene Computerprogrammprodukt gespeichert ist.Another object of the invention relates to an electronic storage medium, wherein the computer program product described above is stored.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Steuergerät zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, ausgebildet zur Überwachung eines Partikelfilters in einem Abgasstrom der Brennkraftmaschine nach dem zuvor beschriebenen Verfahren. Bevorzugt weist das Steuergerät das zuvor beschriebene elektronische Speichermedium auf.Another object of the invention relates to a control device for controlling an internal combustion engine, designed to monitor a particulate filter in an exhaust stream of the internal combustion engine according to the method described above. The control device preferably has the electronic storage medium described above.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Die Ausführungen sind lediglich beispielhaft und schränken den allgemeinen Erfindungsgedanken nicht ein.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment with reference to the accompanying drawings. The embodiments are merely exemplary and do not limit the general inventive concept.
Es zeigen
-
1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Brennkraftmaschine, bei der das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar ist; -
2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Zuordnung von stationären Zeitwerten zu Betriebszuständen der Brennkraftmaschine gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
3 ein Ablaufschema zur Erläuterung der Verfahrensschritte zur Berücksichtigung einer transienten Betriebszustandsänderung der Brennkraftmaschine gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; -
4 ein Schema zur Erläuterung eines Verfahrensschritts der Zuordnung eines transienten Zeitwerts anhand von Zuordnungstabellen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
-
1 a schematic representation of an exemplary internal combustion engine, in which the inventive method is applicable; -
2 a schematic representation for explaining an assignment of stationary time values to operating states of the internal combustion engine according to an embodiment of the method according to the invention; -
3 a flowchart for explaining the method steps for taking into account a transient operating state change of the internal combustion engine according to a preferred embodiment of the method according to the invention; -
4 a diagram for explaining a method step of the assignment of a transient time value based on assignment tables according to a preferred embodiment of the method according to the invention.
In der
In einem Kalibrierungsschritt werden Parameter ermittelt, um die Funktionen des Steuergeräts
Der gemessene Referenzzeitraum stellt einen der Parameter für die sogenannte Bedatung des Steuergeräts
Der in dem Kalibrierungsschritt ermittelte Referenzzeitraum zum Erreichen des festgelegten Werts für den Stromfluss an dem Partikelsensor
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird in dem Kalibrierungsschritt ein erster Satz von mehreren Referenzzeiträumen
Mit Bezug auf die
Die
Im laufenden Betrieb der Brennkraftmaschine
In dem Steuergerät
Der stationäre Summand R_steady deckt den Beitrag der stationären Betriebszustände bzw. derjenigen Betriebszustandsänderungen ab, die nicht als transiente Betriebszustandsänderungen eingestuft werden.The stationary summand R_steady covers the contribution of the stationary operating states or those operating state changes that are not classified as transient operating state changes.
Um zu erkennen, ob der Partikelfilter
In der
Mit Bezug auf die
Die
Der stationäre Summand R_steady wird mit dem transienten Summand R_dyn zu einer Gesamtsumme addiert wird, die als kumulierte inverse Zeit R_tix bezeichnet wird:
Der Fachmann erkennt, dass durch jede transiente Betriebszustandsänderung ein weiterer Summand R_dyn entsteht, der in die Summe eingeht. Sobald diese Summe der kumulierten inversen Zeit den Wert eins erreicht (R_tix = 1), wird der Stromfluss an dem Partikelsensor
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Partikelfilterparticulate Filter
- 22
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 33
- Partikelsensorparticle sensor
- 44
- AbgasrückführungExhaust gas recirculation
- 55
- AnsauglufttraktAnsauglufttrakt
- 66
- Abgastraktexhaust tract
- 77
- Abgasturboladerturbocharger
- 88th
- Steuergerätcontrol unit
- 99
- Strömungsrichtung, PfeilFlow direction, arrow
- 1010
- Diagrammdiagram
- 1111
- Erste Achse, DrehzahlFirst axis, speed
- 1212
- Zweite Achse, EinspritzmengeSecond axis, injection quantity
- 1313
- Dritte Achse, AbgasrückführrateThird axle, exhaust gas recirculation rate
- 1414
- Interpolationslinieninterpolation lines
- 1515
- Raum, Betriebsbereich der BrennkraftmaschineSpace, operating range of the internal combustion engine
- 1616
- Betriebszustand mit zugeordnetem ReferenzzeitraumOperating status with assigned reference period
- 1717
- Stationärer Zeitwert in dem festgestellten BetriebszustandStationary time value in the determined operating state
- 1818
- Hilfslinienguides
- 1919
- Nächstliegende benachbarte BetriebszuständeNearest adjacent operating states
- 2020
- Logik zur Erkennung einer transienten BetriebszustandsänderungLogic for detecting a transient operating state change
- 2121
- Übergang von FALSCH zu WAHRTransition from FALSE to TRUE
- 2222
- Übergang von WAHR zu FALSCHTransition from TRUE to FALSE
- 2323
- Knotennode
- 2424
- Signal Beginn der transienten BetriebszustandsänderungSignal Start of the transient operating state change
- 2525
- Signal Ende der transienten BetriebszustandsänderungSignal End of transient operating state change
- 2626
- MotordrehzahlEngine speed
- 2727
- EinspritzmengeInjection quantity
- 2828
- Drehzahl zu Beginn der transienten BetriebszustandsänderungSpeed at the beginning of the transient operating state change
- 2929
- Drehzahl am Ende der transienten BetriebszustandsänderungSpeed at the end of the transient operating state change
- 3030
- Integration der EinspritzmengeIntegration of injection quantity
- 3131
- Gesamte EinspritzmengeTotal injection quantity
- 3232
- Integration der ZeitIntegration of time
- 3333
- Gesamte Zeitdauer der transienten BetriebszustandsänderungTotal duration of the transient operating state change
- 4040
- Erste Tabelle, IndextabelleFirst table, index table
- 4141
- Indexindex
- 4242
- Zweite Tabelle, ZeitwerttabelleSecond table, time value table
- 4343
- Transienter ZeitwertTransient time value
- 4444
- ReferenzzeitraumReference period
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 8561388 B2 [0003]US 8561388 B2 [0003]
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-
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