DE102019212807A1 - Method for monitoring a particle filter by means of a particle sensor - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überwachen eines Partikelfilters (16) mittels eines Partikelsensors (20), der in einem Abgasstrang (17) eines Verbrennungsmotors (10) stromabwärts hinter dem Partikelfilter (16) angeordnet ist, umfassend: Definieren einer ersten Diagnosephase (52), umfassend das Festlegen eines Rußemissionsmodells eines nach einem Verbrennungsmotor angeordneten Grenzpartikelfilters und das Bestimmen, in Abhängigkeit von dem Rußemissionsmodell, nach welcher Zeitdauer nach einer vollständigen Sensorregeneration (50) der Partikelsensor (20) bei Verwendung eines Grenzpartikelfilters ein erstes messbares Signal liefern kann, wobei die so bestimmte Zeitdauer (t1) das Ende der ersten Diagnosephase (52) definiert; wobei das Verfahren weiter umfasst: Erfassen von Ausgangssignalen (40, 42) des Partikelsensors, und, falls ein Signal des Partikelsensors in der definierten ersten Diagnosephase (52) auftritt, Festlegen, dass der Partikelfilter (16) beschädigt ist.The invention relates to a method for monitoring a particle filter (16) by means of a particle sensor (20) which is arranged downstream of the particle filter (16) in an exhaust gas line (17) of an internal combustion engine (10), comprising: defining a first diagnostic phase (52) , comprising defining a soot emission model of a boundary particle filter arranged downstream of an internal combustion engine and determining, as a function of the soot emission model, after which period of time after a complete sensor regeneration (50) the particle sensor (20) can supply a first measurable signal when using a boundary particle filter, wherein the time period (t1) determined in this way defines the end of the first diagnostic phase (52); wherein the method further comprises: detecting output signals (40, 42) of the particle sensor, and, if a signal from the particle sensor occurs in the defined first diagnostic phase (52), determining that the particle filter (16) is damaged.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters mittels eines Partikelsensors sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.The present invention relates to a method for monitoring a particle filter by means of a particle sensor as well as a computing unit and a computer program for its implementation.

Stand der TechnikState of the art

Verbrennungsmotoren erzeugen zwangsläufig Rußpartikel im Abgas, für die zunehmend strenge Grenzwerte gültig sind. Daher werden in Dieselmotoren, aber auch in Ottomotoren Rußfilter bzw. Partikelfilter im Abgasnachbehandlungssystem genutzt. Die Leistungsfähigkeit eines verbauten Partikelfilters im Abgasstrom kann beispielsweise durch geeignete Rußpartikelsensoren überwacht werden, deren Ausgangssignal durch eine Steuereinheit ausgewertet wird, um auf den Rußpartikelgehalt im Abgas zu schließen. Entsprechende Sensoren können zu verschiedenen Zwecken vor und/oder hinter einem Partikelfilter angeordnet werden.Internal combustion engines inevitably produce soot particles in the exhaust gas, for which increasingly strict limit values apply. This is why soot filters or particle filters are used in the exhaust gas aftertreatment system in diesel engines, but also in gasoline engines. The performance of a built-in particle filter in the exhaust gas flow can be monitored, for example, by suitable soot particle sensors, whose output signal is evaluated by a control unit in order to infer the soot particle content in the exhaust gas. Corresponding sensors can be arranged in front of and / or behind a particle filter for various purposes.

Solche Sensoren können beispielsweise auf einem keramischen Grundsubstrat zwei kammartige, ineinandergreifende Elektroden umfassen, bei denen eine Anlagerung von leitenden Rußpartikeln dafür sorgt, dass sich die Impedanz der Elektroden in Abhängigkeit von der angelagerten Rußmenge verändert. Mit steigender Partikelkonzentration auf der Sensorfläche wird auf diese Weise ein abnehmender Widerstand bzw. ein zunehmender Strom bei konstanter angelegter Spannung zwischen den Elektroden messbar. Allerdings ist eine gewisse Mindestmenge an abgelagerten Rußpartikeln notwendig, bis eine leitende Verbindung und damit ein messbares Signal erzeugt werden. Bis diese Mindestpartikeimenge am Sensor aufgebaut ist, wird also der resistive Partikelsensor kein Signal liefern und danach eine Änderung des Widerstands zeigen, also ein von der angelegten Messspannung abhängiges Stromsignal.Such sensors can, for example, comprise two comb-like, intermeshing electrodes on a ceramic base substrate, in which an accumulation of conductive soot particles ensures that the impedance of the electrodes changes as a function of the accumulated amount of soot. With increasing particle concentration on the sensor surface, a decreasing resistance or an increasing current can be measured with a constant voltage applied between the electrodes. However, a certain minimum amount of deposited soot particles is necessary before a conductive connection and thus a measurable signal can be generated. Until this minimum amount of particles has built up on the sensor, the resistive particle sensor will not deliver a signal and then show a change in resistance, i.e. a current signal that is dependent on the applied measurement voltage.

Ebenso kann ein resistiver Partikelsensor nur bis zu einer gewissen Maximalbeladung ein sinnvoll auswertbares Signal liefern; darüber wird der Widerstand nicht mehr nennenswert absinken bzw. der gemessene Strom nicht mehr wesentlich ansteigen. Daher kann ein Partikelsensor durch Pyrolyse regeneriert werden, indem er auf eine geeignete Temperatur aufgeheizt wird, bei der ein Abbrand der abgelagerten Rußpartikel möglich ist. Der Sensor kann beispielsweise durch Heizelemente auf der Rückseite des Keramiksubstrats aufgeheizt werden. Die Heizelemente können außerdem verwendet werden, um den Sensor auf einer relativ konstanten Betriebstemperatur zu halten, da die Leitfähigkeit auch von der Temperatur beeinflusst wird. Üblicherweise wird ein Messzyklus für Diagnosezwecke im Fahrzeug mit einer solchen Regeneration des Sensors gestartet, und nach Erreichen eines Diagnoseergebnisses wird wieder vollständig regeneriert.Likewise, a resistive particle sensor can only deliver a meaningfully evaluable signal up to a certain maximum load; above this, the resistance will no longer decrease significantly or the measured current will no longer increase significantly. A particle sensor can therefore be regenerated by pyrolysis by heating it to a suitable temperature at which the deposited soot particles can be burned off. The sensor can be heated, for example, by heating elements on the back of the ceramic substrate. The heating elements can also be used to keep the sensor at a relatively constant operating temperature, since the conductivity is also influenced by the temperature. A measurement cycle for diagnostic purposes in the vehicle is usually started with such a regeneration of the sensor, and after a diagnostic result has been reached, complete regeneration is carried out again.

Die zukünftige Gesetzgebung zur Überwachung von Partikelfiltern beinhaltet deutlich gesenkte Grenzwerte und sieht vor, dass bereits kleine Schädigungen eines Partikelfilters zuverlässig und rechtzeitig in der On-Board-Diagnose (OBD) erkannt werden müssen. Somit ist es erforderlich, dass ein entsprechender Partikelsensor bereits bei kleinen Rußkonzentrationen im Abgas sofort ein Diagnoseergebnis liefern muss. Mit den bisherigen Verfahren sind diese Grenzwerte und Reaktionszeiten nicht erreichbar.The future legislation on the monitoring of particle filters contains significantly lower limit values and provides that even small damage to a particle filter must be detected reliably and in good time in the on-board diagnosis (OBD). It is therefore necessary that a corresponding particle sensor must immediately provide a diagnostic result even with low soot concentrations in the exhaust gas. These limit values and response times cannot be achieved with the previous methods.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zur Überwachung eines Partikelfilters sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.According to the invention, a method for monitoring a particle filter as well as a computing unit and a computer program for its implementation with the features of the independent patent claims are proposed. Advantageous refinements are the subject matter of the subclaims and the description below.

Dabei wird insbesondere ein Verfahren zum Überwachen eines Partikelfilters mittels eines Partikelsensors vorgeschlagen, der in einem Abgasstrang eines Verbrennungsmotors stromabwärts hinter dem Partikelfilter angeordnet ist, wobei eine erste Diagnosephase definiert wird, welche das Festlegen eines Rußemissionsmodells eines nach einem Verbrennungsmotor angeordneten Grenzpartikelfilters und das Bestimmen, in Abhängigkeit von dem Rußemissionsmodell, nach welcher Zeitdauer nach einer vollständigen Sensorregeneration der Partikelsensor bei Verwendung eines Grenzpartikelfilters ein erstes messbares Signal liefern kann, wobei die so bestimmte Zeitdauer das Ende der ersten Diagnosephase definiert, umfasst. Auf dieser Grundlage werden dann weiter Ausgangssignale des Partikelsensors erfasst, und falls ein Signal des Partikelsensors in der definierten ersten Diagnosephase auftritt, wird festgelegt, dass der Partikelfilter beschädigt ist. Durch die Definition eines Grenzpartikelfilters, d.h. eines gerade noch oder nicht mehr zulässigen Partikelfilters, aufgrund erwünschter Grenzwerte und Emissionsmodelle kann bereits sehr frühzeitig in der ersten Diagnosephase festgestellt werden, ob ein Partikelfilter stärker geschädigt ist als dieser Grenzpartikelfilter, so dass z.B. ein Austausch notwendig ist. Rußemissionsmodelle sind im Stand der Technik bekannt.In particular, a method for monitoring a particle filter by means of a particle sensor is proposed, which is arranged in an exhaust gas tract of an internal combustion engine downstream behind the particle filter, a first diagnostic phase being defined, which defines a soot emission model of a boundary particle filter arranged after an internal combustion engine and determining in Depending on the soot emission model, after which period of time after a complete sensor regeneration the particle sensor can deliver a first measurable signal when using a boundary particle filter, the period of time thus determined defining the end of the first diagnostic phase. On this basis, output signals from the particle sensor are then recorded, and if a signal from the particle sensor occurs in the defined first diagnostic phase, it is determined that the particle filter is damaged. By defining a limit particle filter, i.e. a particle filter that is barely or no longer permissible on the basis of desired limit values and emission models, it can be determined very early in the first diagnostic phase whether a particle filter is more damaged than this limit particle filter, so that, for example, an exchange is necessary. Soot emission models are known in the art.

Weiter kann dann eine zweite Diagnosephase definiert werden, welche sich unmittelbar an die erste Diagnosephase anschließt, wobei mindestens ein Ausgangssignal des Partikelsensors in mindestens einem vorgegebenen Zeitraum innerhalb der zweiten Diagnosephase zur Erkennung einer Beschädigung des Partikelfilters erfasst und ausgewertet wird. In dieser zweiten Phase können nun auch Beschädigungen festgestellt werden, die unterhalb der Schädigungsstufe des definierten Grenzpartikelfilters liegen, da jeder Anstieg eine erneute Partikelablagerung anzeigt.A second diagnostic phase can then be defined, which immediately follows the first diagnostic phase, with at least one output signal of the particle sensor being recorded and evaluated in at least a predetermined period of time within the second diagnostic phase to detect damage to the particle filter. In this second phase you can now Damages are detected that are below the damage level of the defined limit particle filter, since every increase indicates a renewed deposition of particles.

Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform wird zu diesem Zweck die erwartete Rußkonzentration im Abgas des Verbrennungsmotors modelliert, und falls ein Anstieg in der erwarteten Rußkonzentration vorliegt, wird der vorgegebene Zeitraum für die Erfassung eines Sensorsignals so festgelegt, dass der Zeitraum mit dem Beginn des Anstiegs der erwarteten Rußkonzentration beginnt. Damit kann festgestellt werden, ob einem erwarteten Anstieg der Rußkonzentration im Abgas ein entsprechendes Signal des Partikelsensors gegenüber steht oder nicht, um auf dieser Grundlage die Funktionsfähigkeit des Sensors zu überwachen.According to an exemplary embodiment, the expected soot concentration in the exhaust gas of the internal combustion engine is modeled for this purpose, and if there is an increase in the expected soot concentration, the specified time period for the detection of a sensor signal is set so that the time period with the start of the increase in the expected soot concentration begins. It can thus be determined whether or not an expected increase in the soot concentration in the exhaust gas is offset by a corresponding signal from the particle sensor, in order to monitor the functionality of the sensor on this basis.

Es kann beispielsweise festgelegt werden, dass der Partikelfilter beschädigt ist, falls der Anstieg (d.h. die Wertedifferenz) mindestens eines erfassten Ausgangssignals in dem vorgegebenen Zeitraum in der zweiten Diagnosephase über einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Dabei kann optional ein sehr kleiner Grenzwert (bis hin zum Wert 0) gewählt werden oder ein Grenzwert so, dass zumindest unbedeutende Schwankungen nicht zu einer Auslösung eines Diagnoseergebnisses führen. Es können aber auch mehr als ein Ausgangssignal zu diesem Zweck ausgewertet werden.It can be established, for example, that the particle filter is damaged if the increase (i.e. the value difference) of at least one recorded output signal in the predetermined period of time in the second diagnostic phase is above a predetermined limit value. A very small limit value (down to the value 0) can optionally be selected here or a limit value such that at least insignificant fluctuations do not lead to a diagnosis result being triggered. However, more than one output signal can also be evaluated for this purpose.

Gemäß einer Ausführungsform kann z.B. nach einer vorgegebenen Anzahl von Auswertungen von Ausgangssignalen des Partikelsensors und/ oder für den Fall, dass das Ausgangssignal des Partikelsensors oberhalb eines maximalen Beladungsschwellwerts liegt, eine Sensorregeneration durchgeführt werden. Eine Sensorregeneration kann vollständig oder teilweise erfolgen. Dabei kann die Sensorregeneration beispielsweise so durchgeführt werden, dass eine Restbeladung des Sensors mit Rußpartikeln verbleibt, die der Sensorbeladung zum Ende der ersten Diagnosephase entspricht. Auf diese Weise befindet sich der Sensor nach der Teilgeneration unmittelbar wieder in der zweiten Diagnosephase und kann kleinste Signalanstiege zuverlässig ohne zeitliche Verzögerung messen.According to one embodiment, a sensor regeneration can be carried out, for example, after a predetermined number of evaluations of output signals from the particle sensor and / or in the event that the output signal from the particle sensor is above a maximum loading threshold value. A sensor regeneration can take place completely or partially. The sensor regeneration can, for example, be carried out in such a way that a residual load of the sensor with soot particles remains, which corresponds to the sensor load at the end of the first diagnostic phase. In this way, after the partial generation, the sensor is immediately back in the second diagnostic phase and can reliably measure the smallest signal increases without any time delay.

Optional kann ein Zählerwert abgespeichert werden, der die Anzahl der bisher in der zweiten Diagnosephase ausgewerteten Sensorsignale angibt; zusätzlich oder alternativ kann auch eine Zeitdauer abgespeichert werden, welche die Zeitdauer seit einer letzten vollständigen und/oder teilweisen Sensorregeneration angibt. Auf diese Weise kann auch nach einer Unterbrechung des Messzyklus, z.B. durch Abstellen des Fahrzeugs, bei erneutem Start die Überwachung direkt in der vorherigen Diagnosephase fortgeführt werden. Dies eignet sich besonders für kurzzeitige Unterbrechungen des Motorbetriebs des Verbrennungsmotors, z.B. in Hybridfahrzeugen.Optionally, a counter value can be stored which indicates the number of sensor signals evaluated so far in the second diagnostic phase; additionally or alternatively, a time period can also be stored which indicates the time period since a last complete and / or partial sensor regeneration. In this way, even after an interruption of the measurement cycle, e.g. by switching off the vehicle, the monitoring can be continued directly in the previous diagnostic phase when the system is restarted. This is particularly suitable for brief interruptions in the operation of the combustion engine, e.g. in hybrid vehicles.

Bevorzugt kann eine Maßnahme ergriffen, z.B. ein Warnsignal ausgegeben werden, falls festgelegt wird, dass der Partikelfilter beschädigt ist. Außerdem kann optional auch mindestens ein Teil der erfassten Sensorsignale über eine Diagnoseschnittstelle der Steuereinheit ausgegeben werden.A measure can preferably be taken, for example a warning signal can be output if it is established that the particle filter is damaged. In addition, at least some of the detected sensor signals can optionally also be output via a diagnostic interface of the control unit.

Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Kraftfahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.A computing unit according to the invention, for example a control unit of a motor vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.

Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Geeignete Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash-Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich.The implementation of a method according to the invention in the form of a computer program or computer program product with program code for performing all method steps is advantageous, since this causes particularly low costs, especially if an executing control device is used for other tasks and is therefore available anyway. Suitable data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc. A program can also be downloaded via computer networks (Internet, intranet, etc.).

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.Further advantages and embodiments of the invention emerge from the description and the accompanying drawing.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.The invention is shown schematically in the drawing using exemplary embodiments and is described below with reference to the drawing.

FigurenlisteFigure list

  • 1 zeigt schematisch ein System, in dem Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können; 1 Figure 3 shows schematically a system in which embodiments of the invention may be used;
  • 2 zeigt den Signalverlauf eines resistiven Partikelsensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bei beschädigtem Filter; und 2 shows the signal curve of a resistive particle sensor according to an embodiment of the invention with a damaged filter; and
  • 3 zeigt den Signalverlauf eines resistiven Partikelsensors bei unbeschädigtem Filter. 3rd shows the signal curve of a resistive particle sensor with an undamaged filter.

Ausführungsform(en) der ErfindungEmbodiment (s) of the invention

1 zeigt schematisch ein System, in dem beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung angewendet werden können. Ein Verbrennungsmotor 10, der als Dieselmotor ausgeführt sein kann, bekommt Verbrennungsluft über eine Luftzuführung 11 zugeführt. Das Abgas der Brennkraftmaschine 10 wird über einen Abgasstrang 17 abgeführt, in dem mindestens ein Partikelfilter 16 angeordnet ist. Weiterhin können im Abgasstrang 17 verschiedene Sensoren angeordnet sein, deren Signale einer Motorsteuerung 14 zugeführt werden, wie beispielsweise ein Temperatursensor 15, ein vor dem Filter angeordneter Partikelsensor 12 sowie eine als Lambdasonde ausgeführte Abgassonde (nicht gezeigt). Stromabwärts nach dem Partikelfilter ist ein hier als resistiver Partikelsensor 20 ausgebildeter Partikelsensor angeordnet. Auch der Partikelfilter 16 kann mit der Motorsteuerung 14 oder einer anderen Steuereinheit verbunden sein. 1 Figure 12 schematically shows a system in which exemplary embodiments of the invention may be applied. An internal combustion engine 10 , which can be designed as a diesel engine, receives combustion air via an air supply 11 fed. The exhaust gas of the internal combustion engine 10 is via an exhaust system 17th dissipated in the at least one particle filter 16 is arranged. Furthermore, in the exhaust system 17th various sensors can be arranged, their signals to an engine control 14th be supplied, such as a temperature sensor 15th , a particle sensor placed in front of the filter 12th and an exhaust gas probe designed as a lambda probe (not shown). Downstream after the particle filter there is a resistive particle sensor 20th trained particle sensor arranged. Also the particle filter 16 can with the engine control 14th or another control unit.

Der Partikelsensor ist in der Lage ist, bei Anlegen einer Messspannung ein Signal auszugeben, das die Beladung des Sensors mit Rußpartikeln wiedergibt. Das Signal kann als Strom bzw. als Widerstand des Partikelsensorelements ausgegeben werden. Weitere fachübliche Bestandteile des Abgasstrangs und des Abgasnachbehandlungssystems, wie z.B. Katalysatoren, sind in dieser Figur nicht gezeigt.When a measuring voltage is applied, the particle sensor is able to output a signal that reflects the load on the sensor with soot particles. The signal can be output as a current or as a resistance of the particle sensor element. Further components of the exhaust gas tract and the exhaust gas aftertreatment system, such as catalytic converters, are not shown in this figure.

Die Motorsteuerung 14 bestimmt beispielsweise auf Basis der ihr zugeführten Daten eine Kraftstoffmenge, die über eine Kraftstoff-Dosierung 13 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt werden kann. Die Motorsteuerung 14 kann beispielsweise die Sensorsignale weiter verarbeiten und auswerten, beispielsweise mittels eines geeigneten Softwaremoduls und/oder das Aufheizen der jeweiligen Elemente zur Filter- und/oder Sensorregeneration steuern, wie nachfolgend noch beschrieben wird.The engine control 14th determines, for example, on the basis of the data supplied to it, an amount of fuel that is controlled via fuel metering 13th the internal combustion engine 10 can be fed. The engine control 14th can, for example, further process and evaluate the sensor signals, for example by means of a suitable software module and / or control the heating of the respective elements for filter and / or sensor regeneration, as will be described below.

Mit den gezeigten Vorrichtungen sind eine Beobachtung des Partikelausstoßes der Brennkraftmaschine 10 (On-Board-Diagnose) und eine Prognose der Beladung des Partikelfilters möglich. Bei dem Partikelfilter kann es sich beispielsweise um einen Wandstromfilter oder einen Nebenstromfilter handeln.The devices shown are used to monitor the particle emissions of the internal combustion engine 10 (On-board diagnosis) and a prognosis of the loading of the particle filter are possible. The particle filter can be, for example, a wall-flow filter or a bypass filter.

Während Partikelfilter bei Dieselmotoren häufig eingesetzt werden, sind auch Ottomotoren zunehmend mit Partikelfiltern versehen. Die vorliegende Erfindung kann sowohl zur Überwachung von Dieselpartikelfiltern als auch Ottopartikelfiltern oder vergleichbaren Filtersystemen angewendet werden.While particle filters are often used in diesel engines, gasoline engines are also increasingly being fitted with particle filters. The present invention can be used both for monitoring diesel particulate filters and petrol particulate filters or comparable filter systems.

Um eine empfindlichere Detektion von Defekten und Beschädigungen eines Partikelfilters zu erreichen, kann gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung eine zweiphasige Auswertung des Signals eines Partikelsensors genutzt werden.In order to achieve a more sensitive detection of defects and damage to a particle filter, a two-phase evaluation of the signal from a particle sensor can be used according to a first embodiment of the invention.

Dabei wird eine erste Diagnosephase definiert, indem die erwartete Partikelbelastung für einen theoretischen Partikelfilter bestimmt wird, der nach den anzuwendenden Grenzwerten z.B. gerade noch als intakt gilt. Dieser modellierte Partikelfilter wird als Grenzfall (Grenzpartikelfilter) genutzt. Auf der Basis dieses Grenzpartikelfilters mit grenzwertiger Beschädigung wird dann bestimmt, nach welchem Zeitraum an dem verwendeten Partikelsensor 20 zwar Ruß angelagert wäre, aber die Partikelbeladung gerade noch zu gering wäre, um zu einem messbaren Sensorsignal zu führen. Auf diese Weise erhält man als Grenze der ersten Diagnosephase eine Zeitdauer t1, die angibt, nach welcher Zeit bei einem Grenzpartikelfilter ein erstes Sensorsignal messbar wäre. Zur Berechnung der Zeitdauer t1 kann unter anderem ein Modell der Partikelemissionen des Verbrennungsmotors 10 abhängig vom Betriebspunkt verwendet werden, das wiederum aus modellierten und/oder erfassten Daten aufgebaut sein kann. Als Startzeitpunkt t0 eines Messzyklus bzw. einer ersten Diagnosephase kann die Beendigung einer vollständigen Sensorregeneration verwendet werden.A first diagnostic phase is defined in that the expected particle load is determined for a theoretical particle filter which, according to the limit values to be applied, is, for example, still considered to be intact. This modeled particle filter is used as a borderline case (borderline particle filter). On the basis of this boundary particle filter with marginal damage, it is then determined after which period of time on the particle sensor used 20th soot would be deposited, but the particle load would be just too low to lead to a measurable sensor signal. In this way, a period t 1 is obtained as the limit of the first diagnosis phase, which indicates the time after which a first sensor signal would be measurable in the case of a limit particle filter. A model of the particle emissions of the internal combustion engine can be used, among other things, to calculate the duration t 1 10 can be used depending on the operating point, which in turn can be constructed from modeled and / or recorded data. The termination of a complete sensor regeneration can be used as the starting time t 0 of a measurement cycle or a first diagnosis phase.

Falls nun in einem Diagnosebetrieb schon in dieser ersten Phase, also vor Ablauf der Zeitdauer t1, ein messbares Signal am Partikelsensor 20 erfasst werden kann, so deutet dies darauf hin, dass die Partikelbelastung noch höher ist als bei dem vordefinierten Grenzpartikelfilter. Daraus kann dann sofort geschlossen werden, dass der gemessene Partikelfilter als defekt gelten sollte, da er ein schlechteres Filterverhalten als der Grenzpartikelfilter aufweist. Üblicherweise lassen Stromanstiege während der ersten Phase auf eine hohe Schädigung des Partikelfilters schließen.If, in a diagnostic operation, a measurable signal at the particle sensor already occurs in this first phase, that is to say before the end of the time period t 1 20th can be detected, this indicates that the particle load is even higher than with the predefined limit particle filter. From this it can then be concluded immediately that the measured particle filter should be considered defective because it has a poorer filter behavior than the limit particle filter. Usually, increases in current during the first phase indicate a high level of damage to the particle filter.

Bei einem grenzwertig intakten Partikelfilter oder einem noch besseren Filter sollte dagegen die erste Phase von Zeitpunkt t0 bis t1 ohne ein messbares Sensorsignal verlaufen.In the case of a marginally intact particle filter or an even better filter, on the other hand, the first phase from time t 0 to t 1 should run without a measurable sensor signal.

Nach Ablauf der Zeitdauer t1 beginnt eine zweite Diagnosephase. In dieser Phase können Diagnoseergebnisse gewonnen werden, indem jeweils über einen Zeitraum Δt hinweg das Sensorsignal erfasst wird, also z.B. der vom Partikelsensor ausgegebene Strom. Dabei kann ein Modell der Rußemissionen des Motors verwendet werden, um einen Anstieg Δs der zu erwartenden Partikelemissionen in diesem Zeitraum zu bestimmen. Falls zumindest ein Teil dieser Emissionen nicht vom Partikelfilter zurückgehalten werden und vom Partikelsensor erfasst werden, kann also zu diesen Zeiten in der zweiten Diagnosephase ein messbares Sensorsignal ΔI erwartet werden, da die Mindestsensorbeladung zur Signalerzeugung bereits zum Ende der ersten Diagnosephase bei Zeitpunkt t1 vorliegt. Bevorzugt ist das Maß der Stromänderung ΔI dabei auch ein Maß für die Schädigung des DPFs, so dass bei einer hohen Signaländerung von einer stärkeren Schädigung ausgegangen werden kann.After the period t 1 has elapsed, a second diagnostic phase begins. In this phase, diagnostic results can be obtained in that the sensor signal is recorded over a period of time Δt, for example the current output by the particle sensor. A model of the soot emissions of the engine can be used in order to determine an increase Δs in the particle emissions to be expected in this period. If at least some of these emissions are not retained by the particle filter and are recorded by the particle sensor, a measurable sensor signal ΔI can be expected at these times in the second diagnostic phase, since the minimum sensor load for signal generation is already present at the end of the first diagnostic phase at time t 1 . The measure of the change in current .DELTA.I is preferably also a measure of the damage to the DPF, so that greater damage can be assumed in the case of a high signal change.

2 zeigt einen zeitlichen Signalverlauf des Ausgangssignals eines resistiven Partikelsensors 20 hinter einem grenzwertig beschädigten Partikelfilter (d.h. ein Partikelfilter, der dem Grenzpartikelfilter entspricht) zusammen mit der entsprechenden Rußkonzentration im Abgasstrom 17. Die obere Linie 30 stellt die Rußkonzentration dar, während die untere Linie 40 das Sensorsignal zeigt. Dabei können die Emissionen durch ein geeignetes Modell des Motors unter Einbeziehung der Betriebsbedingungen berechnet sein. Zu Beginn der dargestellten Kurve findet (nach Erreichen des Taupunktendes) eine vollständige Sensorregeneration 50 statt. Diese Regenerationsphase 50 kann bei Motorstart stattfinden oder unabhängig davon. Während einer Regenerationsphase kann der Partikelsensor auf eine höhere Temperatur aufgeheizt werden, bei der der abgelagerte Ruß abgebrannt werden kann. Die dazu notwendige Temperatur ist unter anderem abhängig von den vorhandenen Gasbestandteilen. Die Regenerationsphase 50 kann von einer mit dem Sensor verbundenen Steuereinheit 14 eingeleitet und gesteuert werden. Dabei kann es sich beispielsweise um ein Motorsteuergerät 14 handeln, das z.B. über ein Bussystem mit dem Sensor 20 und weiteren Elementen verbunden sein kann, aber auch eine andere geeignete Steuereinheit kann diese Aufgaben übernehmen. Nach Abschluss der Sensorregeneration 50 beginnt der Messzyklus zu Diagnosezwecken. 2 shows a signal curve over time of the output signal of a resistive particle sensor 20th behind a marginally damaged particle filter (ie a particle filter that corresponds to the boundary particle filter) together with the corresponding soot concentration in the exhaust gas flow 17th . The top line 30th represents the soot concentration, while the lower line 40 the sensor signal shows. The emissions can be calculated using a suitable model of the engine, taking the operating conditions into account. At the beginning of the curve shown (after reaching the end of the dew point) the sensor is completely regenerated 50 instead of. This regeneration phase 50 can take place when the engine is started or independently. During a regeneration phase, the particle sensor can be heated to a higher temperature at which the deposited soot can be burned off. The temperature required for this depends, among other things, on the gas components present. The regeneration phase 50 can from a control unit connected to the sensor 14th initiated and controlled. This can be an engine control unit, for example 14th act, for example via a bus system with the sensor 20th and other elements can be connected, but also another suitable control unit can take over these tasks. After the sensor regeneration is complete 50 the measuring cycle begins for diagnostic purposes.

Wie in 2 zu sehen ist, steigt das Sensorsignal 40 in der ersten Diagnosephase 52 bis zum Zeitpunkt t1 trotz entsprechend vorhandener Rußkonzentration definitionsgemäß nicht an, da auf dieser Basis die Diagnosephasen festgelegt werden. Sobald für einen Grenzpartikelfilter ein messbares Signal erwartet werden kann, endet die erste Diagnosephase 52 (Zeit t1) und die zweite Diagnosephase 53 beginnt. Nun werden bei mindestens einem modellierten Anstieg Δs1 Δs2,... der Rußkonzentration 30, wie in den kurzen markierten Abschnitten der oberen Kurve zu sehen, die zugehörigen Sensorsignale ΔI1, ΔI2, ΔI3, des Partikelfilters 20 erfasst. Für einen Grenzpartikelfilter wird hier auch ein messbares Sensorsignal zu erwarten sein, also ein Stromanstieg. Die Zeit, über die der Anstieg im Sensorsignal gemessen wird, ist die Zeitdauer Δt. Diese Diagnosedauer Δt ist variabel und abhängig von der Höhe und Dauer der positiven Änderung der Rußkonzentration. Die Diagnose wird jeweils gestartet, wenn der positive Gradient der Rußkonzentration einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet und endet, wenn der positive Gradient der Rußkonzentration einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet. Dabei steigt die Wahrscheinlichkeit für eine positive Änderung der Rußkonzentration und ein entsprechend ausbewertbares Diagnoseergebnis, wenn die Startrußkonzentration gering ist, beispielsweise beim Übergang vom Motorleerlauf/Schubphase/Motorstoppphase zu einer starken Beschleunigung des Fahrzeuges.As in 2 can be seen, the sensor signal increases 40 in the first diagnostic phase 52 By definition, it does not occur until time t 1 despite the corresponding soot concentration, since the diagnosis phases are determined on this basis. As soon as a measurable signal can be expected for a limit particle filter, the first diagnostic phase ends 52 (Time t 1 ) and the second diagnostic phase 53 begins. With at least one modeled increase Δs 1, Δs 2 , ... in the soot concentration 30th As can be seen in the short marked sections of the upper curve, the associated sensor signals ΔI 1 , ΔI 2 , ΔI 3 , of the particle filter 20th detected. For a limit particle filter, a measurable sensor signal can also be expected here, i.e. an increase in current. The time over which the increase in the sensor signal is measured is the duration Δt. This diagnosis duration Δt is variable and depends on the magnitude and duration of the positive change in the soot concentration. The diagnosis is started in each case when the positive gradient of the soot concentration exceeds a predetermined limit value and ends when the positive gradient of the soot concentration falls below a predetermined limit value. The probability of a positive change in the soot concentration and a correspondingly evaluable diagnostic result increases if the starting soot concentration is low, for example during the transition from engine idling / overrun / engine stop phase to strong acceleration of the vehicle.

Der Signalanstieg ΔI in diesem Zeitraum kann dann in einer entsprechenden Steuereinheit 14 ausgewertet werden und entweder nur als qualitativer Hinweis auf das Vorliegen einer gewissen Schädigung gewertet werden oder quantitativ ausgewertet werden, wobei z.B. eine Zuordnung zwischen dem Maß des Stromanstiegs ΔI bei einem vorgegebenen Anstieg der Rußkonzentration Δs und dem Maß der Schädigung des Partikelfilters gefunden werden kann oder vorgegeben werden kann, z.B. als Verhältnis ΔI/Δs. Anschließend kann beim nächsten Anstieg Δs2 der modellierten Rußkonzentration ein weiteres Diagnoseergebnis auf die gleiche Weise gewonnen werden, also wieder durch Vergleich des Sensorsignals ΔI2 mit der jeweils erwarteten Rußkonzentration Δs2.The signal increase .DELTA.I in this period can then be in a corresponding control unit 14th are evaluated and either only evaluated as a qualitative indication of the presence of a certain damage or are evaluated quantitatively, whereby, for example, an association between the amount of current increase ΔI for a given increase in soot concentration Δs and the amount of damage to the particle filter can be found or specified can be, for example as the ratio ΔI / Δs. Subsequently, with the next increase Δs 2 in the modeled soot concentration, a further diagnostic result can be obtained in the same way, that is, again by comparing the sensor signal ΔI 2 with the respectively expected soot concentration Δs 2 .

Alternativ kann auch ohne kontinuierliche Überwachung bzw. Modellierung der Rußkonzentration 30 das Sensorsignal 40 auf ähnliche Weise erfasst werden, wobei auch dann ein Anstieg des Sensorsignals 40 auf eine neue Partikelbeladung und damit auf eine Schädigung des Partikelfilters 20 hinweist. In diesem Fall kann das Erfassen der Sensorsignale beispielsweise in regelmäßigen zeitlichen Abständen oder kontinuierlich erfolgen, ohne dabei zwingend Rußkonzentrationsveränderungen als Auslöser zu nutzen.Alternatively, the soot concentration can also be monitored or modeled without continuous monitoring 30th the sensor signal 40 are detected in a similar manner, with an increase in the sensor signal then as well 40 to a new particle load and thus to damage to the particle filter 20th indicates. In this case, the sensor signals can be recorded, for example, at regular time intervals or continuously, without necessarily using changes in the soot concentration as a trigger.

Bevorzugt können in der zweiten Diagnosephase 53 mehrere Sensorsignale ΔI1, ΔI2, ΔI3,... bzw. Diagnoseergebnisse 54, 55, 56, 57 ausgewertet werden, ohne dass der Sensor 20 zwischen den einzelnen Diagnoseergebnissen regeneriert wird. Der Partikelsensor kann also in der vorher beschriebenen zweiten Diagnosephase 53 bleiben und lagert weiter Ruß an. Das zugehörige Sensorsignal 40 wird in absoluten Werten entsprechend auch weiter ansteigen, jedenfalls so lange, bis die maximal messbare Beladung erreicht ist. Üblicherweise wird ein in Bezug auf die Partikelbeladung näherungsweise linearer Anstieg erwartet werden. Abhängig von der Art des Sensors, der Beladung und weiteren Bedingungen wie der Temperatur kann aber auch ein anderer Verlauf vorliegen.Preferably in the second diagnostic phase 53 several sensor signals ΔI 1 , ΔI 2 , ΔI 3 , ... or diagnostic results 54 , 55 , 56 , 57 can be evaluated without the sensor 20th is regenerated between the individual diagnostic results. The particle sensor can therefore be in the previously described second diagnostic phase 53 remain and continue to accumulate soot. The associated sensor signal 40 will continue to rise accordingly in absolute values, at least until the maximum measurable load is reached. Usually, an approximately linear increase in relation to the particle loading will be expected. Depending on the type of sensor, the load and other conditions such as the temperature, a different course can also be present.

Dabei kann beispielsweise die Anzahl n der Diagnoseergebnisse vorgegeben werden, die ausgewertet werden soll, bevor der Sensor regeneriert wird. Dies kann beispielsweise durch einen einfachen Zähler geschehen, der bei jeder Diagnoseauswertung um eins erhöht wird und bei einer Sensorregeneration 58 zurückgesetzt wird. Ein solcher Zähler (oder eine andere Implementierung einer vorgegebenen Zahl von Diagnoseergebnissen) kann auch in einem nichtflüchtigen Speicherelement abgespeichert werden, so dass ein Fahrzeug beispielsweise in der zweiten Phase 53 abgestellt werden kann und beim nächsten Fahrzeugstart die Diagnose unmittelbar in der zweiten Phase 53 korrekt fortgeführt werden kann, ohne zuvor eine Sensorregeneration vorzunehmen. Zusätzlich oder alternativ kann auch die modellierte Rußbelastung 30 im Abgasstrom und die daraus bestimmte Zeitdauer t1 bis zum Ende der ersten Phase zusammen mit der bereits abgelaufenen Zeitdauer in dieser Phase abgespeichert werden, wenn ein Fahrzeug abgestellt wird, so dass auch in diesem Fall eine Fortführung der Diagnosephase 52, 53 unmittelbar nach Start möglich wird. Dabei können auch spezielle Parameter in die Modellierung einfließen, die z.B. den Neustart des Motors und seine Wirkung auf die Rußbeladung berücksichtigen.In this case, for example, the number n of diagnostic results can be specified that is to be evaluated before the sensor is regenerated. This can be done, for example, by a simple counter that is increased by one with each diagnostic evaluation and with a sensor regeneration 58 is reset. Such a counter (or another implementation of a predetermined number of diagnostic results) can also be stored in a non-volatile memory element, so that a vehicle is in the second phase, for example 53 can be switched off and the next time the vehicle is started, the diagnosis is carried out immediately in the second phase 53 can be continued correctly without performing a sensor regeneration beforehand. In addition or as an alternative, the modeled soot load can also be used 30th in the exhaust gas flow and the time period t 1 determined therefrom up to the end of the first phase are stored together with the time already elapsed in this phase when a vehicle is parked, so that in this case the diagnosis phase is continued 52 , 53 becomes possible immediately after the start. Special parameters can also be incorporated into the modeling, which take into account, for example, the restart of the engine and its effect on the soot load.

Wenn bestimmt wird, dass eine Sensorregeneration 58 erfolgen soll, da z.B. die vorgegebene Anzahl von Diagnoseereignissen bereits erfasst wurde oder der Strom des Sensorsignals 40 über einem vorbestimmten Grenzwert liegt, kann eine vollständige oder teilweise Regeneration 58 des Sensorelements erfolgen. Beispielsweise kann eine teilweise Regeneration nur so weit erfolgen, bis leitende Verbindungen auf dem Sensor 20 abgebrannt wurden, jedoch eine Restbeladung auf dem Sensor verbleibt. Das bedeutet, dass der Sensor nach der teilweisen Regeneration 58 bevorzugt immer noch so weit beladen sein kann, dass unmittelbar bei einer weiteren Partikelbeladung ein messbarer Anstieg im Sensorsignal 40 auftritt. Der Sensor ist bei einer so bemessenen teilweisen Regeneration also sofort wieder in einer weiteren zweiten Diagnosephase 53, in der dann die weitere Auswertung von einem oder mehreren Diagnoseergebnissen wie oben beschrieben erfolgen kann. Ebenso kann aber auch eine weitergehende teilweise Regeneration bis hin zu einer vollständigen Regeneration, d.h. einem Abbrand der gesamten Rußbeladung auf dem Sensor, erfolgen.When it is determined that a sensor regeneration 58 should take place because, for example, the specified number of diagnostic events has already been recorded or the current of the sensor signal 40 is above a predetermined limit value, a complete or partial regeneration 58 of the sensor element. For example, partial regeneration can only take place until conductive connections are made on the sensor 20th have burned off, but a residual charge remains on the sensor. This means that the sensor after the partial regeneration 58 can preferably still be loaded to such an extent that a measurable increase in the sensor signal is immediately evident in the event of a further particle loading 40 occurs. With a partial regeneration measured in this way, the sensor is immediately in a further second diagnostic phase 53 , in which the further evaluation of one or more diagnostic results can then take place as described above. However, a more extensive partial regeneration up to a complete regeneration, ie a burn-off of the entire soot load on the sensor, can also take place.

Die verschiedenen Auslöser zur Regeneration des Sensorelements 20, wie etwa die Überschreitung eines Grenzwerts für den gemessenen Strom 40 und/oder das Erreichen einer maximalen Zahl n von Diagnoseergebnissen, können auch beliebig miteinander kombiniert werden. Beispielsweise kann gemäß einer Ausführungsform die Erfassung eines Stroms oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts immer eine Regeneration 58 auslösen. Als Grenzwert kann entsprechend beispielsweise der Strom festgelegt werden, der einer Rußbeladung des Sensors 20 oberhalb der Messgrenze entspricht. Dabei können auch für verschiedene Auslöseereignisse unterschiedliche Regenerationszyklen festgelegt sein, so dass beispielsweise bei einem zu hohen Strom eine vollständige Regeneration erfolgen kann, während nach einer maximalen Zahl von Diagnoseergebnissen nur eine Teilregeneration vorgenommen wird. Ebenso kann aber auch für alle Auslöser derselbe Regenerationsprozess verwendet werden. Außerdem kann eine Sensorregeneration optional auch durch weitere Ereignisse ausgelöst werden, wie etwa das Abschalten eines Fahrzeugs, das Überschreiten eines Grenzwerts in einer modellierten Rußbelastung, und/oder eine jeweils gleichzeitig mit einer Filterregeneration stattfindende Sensorregeneration. In einer möglichen Ausführungsform könnte festgelegt werden, dass nach einer vorgegebenen Anzahl von Durchläufen der zweiten Diagnosephase mit entsprechenden Teilregenerationen des Filters 16 eine Vollregeneration durchgeführt wird, nach welcher eine erneute erste Diagnosephase 52 eintritt. Dabei kann in der Steuereinheit 14 abgespeichert werden, in welcher Diagnosephase 52, 53 sich das Sensorsystem derzeit befindet. Ebenso könnte auch festgelegt werden, dass eine Sensorregeneration mindestens dann, oder nur dann stattfindet, wenn auch eine Regeneration des Filters 16 ausgelöst wird, solange der Strom 40 bzw. die Sensorbeladung unterhalb der maximalen Beladungsgrenze liegt.The different triggers for regeneration of the sensor element 20th such as exceeding a limit value for the measured current 40 and / or the achievement of a maximum number n of diagnostic results can also be combined with one another as desired. For example, according to one embodiment, the detection of a current above the predefined limit value can always be a regeneration 58 trigger. As a limit value, for example, the current that corresponds to a soot load on the sensor can be set accordingly 20th above the measuring limit. Different regeneration cycles can also be defined for different triggering events so that, for example, if the current is too high, a complete regeneration can take place, while only a partial regeneration is carried out after a maximum number of diagnostic results. However, the same regeneration process can also be used for all triggers. In addition, a sensor regeneration can optionally also be triggered by further events, such as switching off a vehicle, exceeding a limit value in a modeled soot load, and / or a sensor regeneration that takes place simultaneously with a filter regeneration. In one possible embodiment, it could be specified that after a predetermined number of runs of the second diagnostic phase with corresponding partial regenerations of the filter 16 a full regeneration is carried out, after which a new first diagnostic phase 52 entry. This can be done in the control unit 14th can be saved in which diagnosis phase 52 , 53 the sensor system is currently located. Likewise, it could also be specified that a sensor regeneration takes place at least when, or only when, a regeneration of the filter is also carried out 16 is triggered as long as the current 40 or the sensor load is below the maximum load limit.

In 3 ist zum Vergleich ein beispielhaftes Sensorsignal 42 bei Vorliegen eines intakten Partikelfilters 16 gezeigt, wobei wieder der Sensorstrom 42 und die Rußkonzentration 30 im zeitlichen Verlauf aufgetragen sind. Der Verlauf der Rußkonzentration in diesem Beispiel entspricht dem in 2 gezeigten Verlauf, und auch die anhand eines Grenzpartikelfilters definierten Diagnosephasen 52, 53 und Regenerationsphasen 50, 58 sind entsprechend identisch. In diesem Fall eines unbeschädigten oder kaum geschädigten Partikelfilters wird das Signal 42 in der ersten Diagnosephase 52 identisch zum Fall 40 eines Grenzpartikelfilters sein, da nämlich in beiden Fällen in der ersten Diagnosephase 52 kein Signal auftreten sollte. Damit ist in der ersten Phase nur eine Aussage darüber sinnvoll, ob ein Partikelfilter schlechter als ein Grenzpartikelfilter ist.In 3rd is an exemplary sensor signal for comparison 42 if there is an intact particle filter 16 shown, again being the sensor current 42 and the soot concentration 30th are plotted over time. The course of the soot concentration in this example corresponds to that in 2 shown, and also the diagnostic phases defined using a limit particle filter 52 , 53 and regeneration phases 50 , 58 are correspondingly identical. In this case of an undamaged or hardly damaged particle filter, the signal 42 in the first diagnostic phase 52 identical to the case 40 be a limit particle filter, namely in both cases in the first diagnostic phase 52 no signal should appear. In the first phase, only a statement about whether a particle filter is worse than a limit particle filter is therefore meaningful.

Im Gegensatz zu dem Beispiel in 2 ist aber nun auch in der zweiten Diagnosephase 53 kein Sensorsignal oder zumindest nur ein sehr kleines Sensorsignal (z.B. unterhalb eines als Relevanzgrenze geltenden Schwellwerts) messbar. In contrast to the example in 2 but is now also in the second diagnostic phase 53 no sensor signal or at least only a very small sensor signal (eg below a threshold value that is valid as a relevance limit) can be measured.

Dies deutet darauf hin, dass der vorgeschaltete Partikelfilter 16 ordnungsgemäß funktioniert und die Partikel so weit aus dem Abgasstrom 17 gefiltert werden, dass am stromabwärts angeordneten Partikelsensor 20 keine nennenswerten Rußmengen abgelagert werden. Wie auch im vorherigen Beispiel kann dann optional nach einer vorgegebenen Anzahl n von Diagnoseergebnissen eine standardmäßige Teilregeneration 58 des Sensors durchgeführt werden. Alternativ ist es auch möglich, eine solche regelmäßige Regeneration 58 teilweise auszusetzen, insbesondere wenn anhand der Sensorsignale (bzw. dem Ausbleiben von Signalanstiegen) daraus geschlossen werden kann, dass keine Rußbeladung über den Grenzwert der ersten Phase 52 hinaus vorliegt. In diesem Fall könnte beispielsweise nur dann eine teilweise oder vollständige Sensorregeneration 58 durchgeführt werden, wenn der gemessene Sensorstrom 42 über den vorgegebenen Grenzwert steigt. Wird beispielsweise nur dann eine Teilregeneration 58 des Sensors durchgeführt, wenn der gemessene Sensorstrom 42 über den vorgegebenen Grenzwert steigt, wird dadurch immer derselbe (teilbeladene) Ausgangszustand erreicht.This indicates that the upstream particle filter 16 works properly and the particles so far out of the exhaust stream 17th be filtered that at the downstream particle sensor 20th no significant amounts of soot are deposited. As in the previous example, a standard partial regeneration can then optionally be performed after a predetermined number n of diagnostic results 58 of the sensor. Alternatively, it is also possible to have such a regular regeneration 58 partially suspend, especially if based on the sensor signals (or the absence of signal increases) it can be concluded that there is no soot load above the limit value of the first phase 52 also exists. In this case, a partial or complete sensor regeneration could, for example, only then 58 be carried out when the measured sensor current 42 rises above the specified limit value. For example, only partial regeneration then 58 of the sensor performed when the measured sensor current 42 rises above the specified limit value, the same (partially loaded) initial state is always achieved.

Ebenso ist es möglich, regelmäßige Teilregenerationen des Sensors nach einer vorgegebenen Anzahl von Diagnoseergebnissen vorzusehen und/oder diese Teilregenerationen nur dann auszuführen, wenn in der vorhergehenden Diagnosephase mindestens einmal ein messbarer Sensorstrom aufgetreten ist, der auf eine beginnende Schädigung bzw. unzureichende Filterwirkung hinweist.It is also possible to provide regular partial regenerations of the sensor after a predetermined number of diagnostic results and / or to only carry out these partial regenerations if a measurable sensor current occurred at least once in the previous diagnostic phase, which indicates incipient damage or insufficient filter effect.

Nach einer vollständigen Sensorregeneration kann das Diagnoseverfahren unabhängig vom Grund der Regeneration wieder auf den Beginn der ersten Diagnosephase 52 zurückgesetzt sein, so dass erneut nach Ablauf einer vorbestimmten Zeitdauer t1, die der messbaren Beladung eines Grenzpartikelfilters entspricht, die zweite Diagnosephase 53 beginnt.After a complete sensor regeneration, the diagnostic method can go back to the beginning of the first diagnostic phase, regardless of the reason for the regeneration 52 be reset, so that again after a predetermined period of time t 1 , which corresponds to the measurable loading of a limit particle filter, the second diagnostic phase 53 begins.

Die Anzahl der Diagnoseergebnisse in der zweiten Diagnosephase, also die Anzahl der erfassten Sensorsignalanstiege und ihre optionale Auswertung, kann in jeder der wiederholten zweiten Phasen 53 gleich sein oder sich aufgrund bestimmter Bedingungen wie oben angegeben unterscheiden. Dabei soll mindestens ein Diagnoseergebnis 54 erfasst werden, aber es können deutlich mehr Ergebnisse 55, 56, 57 in einer zweiten Diagnosephase 53 erfasst werden, bevor eine Sensorregeneration durchgeführt wird, z.B. 5 bis 10 Ergebnisse. Es ist anzunehmen, dass der Strom nicht stark ansteigt, so dass der Sensor auch mit Betrieb eines Grenzpartikelfilters lange in der zweiten Diagnosephase betrieben werden kann. Generell muss es keine Obergrenze für die Anzahl der durchgeführten Diagnosen pro Diagnosephase geben, solange der Sensor noch in der Lage ist, ein sinnvolles Signal auszugeben und unterhalb seiner maximal messbaren Beladung liegt.The number of diagnostic results in the second diagnostic phase, i.e. the number of detected sensor signal increases and their optional evaluation, can be used in each of the repeated second phases 53 be the same or differ due to certain conditions as stated above. There should be at least one diagnostic result 54 can be recorded, but significantly more results can be obtained 55 , 56 , 57 in a second diagnostic phase 53 before a sensor regeneration is carried out, e.g. 5 to 10 results. It can be assumed that the current does not increase sharply, so that the sensor can be operated for a long time in the second diagnostic phase, even with the operation of a limit particle filter. In general, there does not have to be an upper limit for the number of diagnoses carried out per diagnosis phase as long as the sensor is still able to output a meaningful signal and is below its maximum measurable load.

Jedes dieser erreichten Diagnoseergebnisse 54, 55, 56, 57 kann einzeln ausgewertet werden, und/oder es können auch Informationen aus mehreren Diagnoseergebnissen ausgewertet werden, z.B. in Form eines Mittelwerts aus mehreren Signalanstiegswerten ΔI1, ΔI2, ΔI3, ... aus mehreren Diagnoseperioden Δt1, Δt2, Δt3, ... oder durch Betrachtung des höchsten Stromanstiegs max(Δl1,...,Δln) während einer zweiten Diagnosephase 53. Andere Auswertungsoptionen sind ebenso möglich. Dabei ist es auch möglich, dass bestimmte Diagnoseergebnisse aus der Auswertung ausgeschlossen werden, z.B. falls über einen Temperatursensor 15 eine Abgastemperatur außerhalb der geeigneten Betriebsbedingungen festgestellt wurde. Ein Teil der Diagnoseergebnisse aus einer zweiten Phase 53 könnte dabei weiterhin genutzt werden. Ebenso ist es denkbar, Diagnoseergebnisse aus mehreren Diagnosephasen, insbesondere aus mehreren hintereinander stattfindenden zweiten Diagnosephasen mit dazwischen erfolgter Teilregeneration 58, gemeinsam auszuwerten und beispielsweise aus einer im Zeitverlauf zunehmenden Steigerung der einzelnen Sensorsignalanstiege weitere Aussagen über den Filterzustand zu gewinnen.Each of these diagnostic results achieved 54 , 55 , 56 , 57 can be evaluated individually, and / or information from several diagnostic results can also be evaluated, e.g. in the form of an average value from several signal increase values ΔI 1 , ΔI 2 , ΔI 3 , ... from several diagnosis periods Δt 1 , Δt 2 , Δt 3 , ... or by considering the highest current increase max (Δl 1 , ..., Δl n ) during a second diagnostic phase 53 . Other evaluation options are also possible. It is also possible that certain diagnostic results are excluded from the evaluation, for example if using a temperature sensor 15th an exhaust gas temperature outside the appropriate operating conditions has been determined. Part of the diagnostic results from a second phase 53 could continue to be used. It is also conceivable to use diagnosis results from several diagnosis phases, in particular from several second diagnosis phases taking place one after the other with partial regeneration carried out in between 58 to evaluate together and, for example, to gain further information about the filter status from an increase in the individual sensor signal increases over time.

Für den Fall eines festgestellten Filterdefekts bzw. einer mindestens momentan nicht ausreichenden Filterfunktion des Partikelfilters 16 kann ein entsprechendes Signal von der Steuereinheit erzeugt werden. Dieses Signal kann beispielsweise über Schnittstellen weitergegeben werden, um eine Diagnose an einem angeschlossenen Gerät zu ermöglichen, und/oder kann zu einem sichtbaren oder hörbaren Warnsignal für den Fahrer führen. Beispielsweise kann durch eine Warnleuchte oder Warnanzeige angezeigt werden, dass ein Filteraustausch oder zumindest eine Überprüfung erforderlich ist. Optional können dabei die erhaltenen Diagnoseergebnisse teilweise oder vollständig abgespeichert sein, so dass beispielsweise in einer Werkstatt durch Auslesen dieser Werte über eine Schnittstelle der Steuereinheit weitere Informationen über den Grad der Schädigung erhalten werden können. Dabei kann festgelegt werden, wie viele Diagnoseergebnisse ein messbares Sensorsignal ergeben müssen, um zur Bestimmung einer Filterschädigung und einem entsprechenden Warnsignal zu führen, so dass z.B. kurzzeitige Schwankungen keinen Fehlalarm auslösen müssen.In the event of a detected filter defect or an at least momentarily inadequate filter function of the particle filter 16 a corresponding signal can be generated by the control unit. This signal can, for example, be passed on via interfaces in order to enable diagnosis on a connected device and / or can lead to a visible or audible warning signal for the driver. For example, a warning lamp or warning display can indicate that a filter replacement or at least a check is required. Optionally, the diagnosis results obtained can be partially or completely stored so that, for example, in a workshop, by reading out these values via an interface of the control unit, further information about the degree of damage can be obtained. It can be determined how many diagnostic results a measurable sensor signal has to produce in order to lead to the determination of filter damage and a corresponding warning signal, so that, for example, short-term fluctuations do not have to trigger a false alarm.

Für alle Ausführungsformen kann ein geeigneter Partikelsensor 20 unmittelbar hinter dem zu überwachenden Partikelfilter 16 angeordnet sein, oder es können weitere Elemente des Abgasnachbehandlungssystems (z.B. ein oder mehrere Katalysatoren) zwischen dem Filter und dem Sensor liegen. Weitere Katalysatoren oder andere Abgasnachbehandlungselemente können ebenfalls geeignet vor oder nach dem Partikelfiltersystem angeordnet sein. Der Partikelfilter kann auch mit einem Katalysatorelement kombiniert sein (z.B. in einem SCR-F-System, selective catalytic reduction on filter). Ebenso können auch mehrere Partikelfilter 16 mit einzelnen zugeordneten Partikelsensoren 20 vorliegen, oder es kann bei mehreren Partikelfiltern nur ein Partikelsensor 20 zur Überwachung genutzt werden. Aus dem Partikelsensor gewonnene Diagnoseinformationen können auch mit weiteren Diagnoseergebnissen in einer Steuereinheit 14 kombiniert werden, beispielsweise mit einem gemessenen Druck bzw. Gegendruck vor oder hinter einem Filtersystem.A suitable particle sensor can be used for all embodiments 20th immediately behind the particle filter to be monitored 16 be arranged, or there can be further elements of the exhaust gas aftertreatment system (for example one or more catalytic converters) between the filter and the sensor. Further catalytic converters or other exhaust gas aftertreatment elements can also be suitably arranged upstream or downstream of the particle filter system. The particle filter can also be combined with a catalytic converter element (for example in an SCR-F system, selective catalytic reduction on filter). Several particle filters can also be used 16 with individually assigned particle sensors 20th exist, or if there are several particle filters, only one particle sensor can be used 20th can be used for monitoring. Diagnostic information obtained from the particle sensor can also be combined with further diagnostic results in a control unit 14th can be combined, for example with a measured pressure or counter pressure in front of or behind a filter system.

Claims (14)

Verfahren zum Überwachen eines Partikelfilters (16) mittels eines Partikelsensors (20), der in einem Abgasstrang (17) eines Verbrennungsmotors (10) stromabwärts hinter dem Partikelfilter (16) angeordnet ist, umfassend: Definieren einer ersten Diagnosephase (52), umfassend: - Festlegen eines Rußemissionsmodells eines nach einem Verbrennungsmotor angeordneten Grenzpartikelfilters; - Bestimmen, in Abhängigkeit von dem Rußemissionsmodell, nach welcher Zeitdauer nach einer vollständigen Sensorregeneration (50) der Partikelsensor (20) bei Verwendung eines Grenzpartikelfilters ein erstes messbares Signal liefern kann, wobei die so bestimmte Zeitdauer (t1) das Ende der ersten Diagnosephase (52) definiert; wobei das Verfahren weiter umfasst: Erfassen von Ausgangssignalen (40, 42) des Partikelsensors, und, falls ein Signal des Partikelsensors in der definierten ersten Diagnosephase (52) auftritt, Festlegen, dass der Partikelfilter (16) beschädigt ist.Method for monitoring a particle filter (16) by means of a particle sensor (20), which is shown in FIG an exhaust line (17) of an internal combustion engine (10) is arranged downstream behind the particulate filter (16), comprising: defining a first diagnostic phase (52), comprising: establishing a soot emission model of a boundary particulate filter arranged downstream of an internal combustion engine; - Determination, as a function of the soot emission model, after which period of time after a complete sensor regeneration (50) the particle sensor (20) can deliver a first measurable signal when using a boundary particle filter, the time period (t 1 ) thus determined marking the end of the first diagnostic phase ( 52) defined; wherein the method further comprises: detecting output signals (40, 42) of the particle sensor, and, if a signal from the particle sensor occurs in the defined first diagnostic phase (52), determining that the particle filter (16) is damaged. Verfahren nach Anspruch 1, weiter umfassend: Definieren einer zweiten Diagnosephase (53), welche sich unmittelbar an die erste Diagnosephase (52) anschließt, und Erfassen und Auswerten von mindestens einem Ausgangssignal (ΔI1 ΔI2, ΔI3, ...) des Partikelsensors (20) in mindestens einem vorgegebenen Zeitraum (Δt1 Δt2, Δt3, ...) innerhalb der zweiten Diagnosephase (53) zur Erkennung einer Beschädigung des Partikelfilters (16).Procedure according to Claim 1 , further comprising: defining a second diagnostic phase (53), which immediately follows the first diagnostic phase (52), and detecting and evaluating at least one output signal (ΔI 1, ΔI 2 , ΔI 3 , ...) of the particle sensor (20) in at least a predetermined period of time (Δt 1, Δt 2 , Δt 3 , ...) within the second diagnostic phase (53) to detect damage to the particle filter (16). Verfahren nach Anspruch 2, weiter umfassend: Modellieren der erwarteten Rußkonzentration (30) im Abgas des Verbrennungsmotors, und falls ein Anstieg in der erwarteten Rußkonzentration (Δs1, Δs2, Δs3, ...) vorliegt, Festlegen des vorgegebenen Zeitraums (Δt1 Δt2, Δt3, ...) so, dass der Zeitraum mit dem Beginn des Anstiegs der erwarteten Rußkonzentration beginnt.Procedure according to Claim 2 , further comprising: modeling the expected soot concentration (30) in the exhaust gas of the internal combustion engine, and if there is an increase in the expected soot concentration (Δs 1 , Δs 2 , Δs 3 , ...), determining the predetermined time period (Δt 1, Δt 2 , Δt 3 , ...) so that the period begins with the beginning of the increase in the expected soot concentration. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, wobei festgelegt wird, dass der Partikelfilter (16) beschädigt ist, falls der Anstieg (ΔI1 ΔI2, ΔI3, ...) mindestens eines erfassten Ausgangssignals in dem vorgegebenen Zeitraum (Δt1 Δt2, Δt3, ...) in der zweiten Diagnosephase (53) über einem vorgegebenen Grenzwert liegt.Procedure according to Claim 2 or 3rd , whereby it is established that the particle filter (16) is damaged if the increase (ΔI 1, ΔI 2 , ΔI 3 , ...) of at least one output signal detected in the specified period (Δt 1, Δt 2 , Δt 3 , ...) ) is above a predetermined limit value in the second diagnostic phase (53). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, weiter umfassend: Ausführen einer Sensorregeneration (58) nach einer vorgegebenen Anzahl (n) von Auswertungen von Ausgangssignalen (ΔI1 ΔI2, ΔI3, ...) des Partikelsensors.Method according to one of the Claims 2 to 4th , further comprising: carrying out a sensor regeneration (58) after a predetermined number (n) of evaluations of output signals (ΔI 1, ΔI 2 , ΔI 3 , ...) of the particle sensor. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, weiter umfassend: Ausführen einer Sensorregeneration (58), falls das Ausgangssignal des Partikelsensors (40, 42) oberhalb eines maximalen Beladungsschwellwerts liegt.Method according to one of the Claims 2 to 5 , further comprising: executing a sensor regeneration (58) if the output signal of the particle sensor (40, 42) is above a maximum loading threshold value. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei die Sensorregeneration (50, 58) so durchgeführt wird, dass eine Restbeladung des Partikelsensors (16) mit Rußpartikeln verbleibt, die der Sensorbeladung zum Ende (t1) der ersten Diagnosephase (52) entspricht.Method according to one of the Claims 5 or 6th , the sensor regeneration (50, 58) being carried out in such a way that a residual load of the particle sensor (16) with soot particles remains, which corresponds to the sensor load at the end (t 1 ) of the first diagnostic phase (52). Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, weiter umfassend: Abspeichern eines Zählerwerts, welcher die Anzahl der bisher ausgewerteten Sensorsignale (ΔI1, ΔI2, ΔI3, ...) in einer zweiten Diagnosephase (53) angibt.Method according to one of the Claims 2 to 7th , further comprising: storing a counter value which indicates the number of previously evaluated sensor signals (ΔI 1 , ΔI 2 , ΔI 3 , ...) in a second diagnostic phase (53). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Abspeichern einer Zeitdauer, welche die Zeitdauer seit einer letzten vollständigen und/oder teilweisen Sensorregeneration (50, 58) angibt.A method according to any one of the preceding claims, further comprising: Saving a period of time which indicates the period of time since a last complete and / or partial sensor regeneration (50, 58). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Ausgeben eines Warnsignals, falls festgelegt wird, dass der Partikelfilter (16) beschädigt ist.A method according to any one of the preceding claims, further comprising: Output of a warning signal if it is determined that the particle filter (16) is damaged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter umfassend: Ausgeben von mindestens einem Teil der erfassten Sensorsignale (ΔI1 ΔI2, ΔI3, ...) über eine Diagnoseschnittstelle.Method according to one of the preceding claims, further comprising: outputting at least some of the detected sensor signals (ΔI 1, ΔI 2 , ΔI 3 , ...) via a diagnostic interface. Recheneinheit (14), die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche durchzuführen.Computing unit (14) which is set up to carry out all method steps of a method according to one of the preceding claims. Computerprogramm, das eine Recheneinheit (14) dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.Computer program that causes a computing unit (14) to perform all method steps of a method according to one of the Claims 1 to 11 to be carried out when it is executed on the processing unit. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 13.Machine-readable storage medium with a computer program stored thereon Claim 13 .
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