DE102020107341A1

DE102020107341A1 - Verfahren und system zur leckerkennung an einem partikelfilter

Info

Publication number: DE102020107341A1
Application number: DE102020107341.0A
Authority: DE
Inventors: Eric Beatham; Michiel J. Van Nieuwstadt; Allen Lehmen; Douglas Martin; Raymond Henry Berger
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2020-03-17
Publication date: 2020-09-24
Also published as: US11041423B2; CN111720197A; US20200300148A1

Abstract

Diese Offenbarung stellt ein Verfahren und ein System zur Leckerkennung an einem Partikelfilter bereit. Es werden Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren eines Benzinpartikelfilters in einem Motorabgaskanal bereitgestellt. Eine Druck-Strömung-Beziehung des Filters wird in einem unteren und in einem oberen Motordrehzahlbereich erlernt. Es wird eine Beeinträchtigung des Filters auf Grundlage eines wesentlichen Abstands zwischen den Kurvenanpassungen im unteren und im oberen Drehzahlbereich identifiziert.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft Systeme und Verfahren zur Leckerkennung an einem Partikelfilter, der in einer Brennkraftmaschine, wie etwa einem benzinbetriebenen Motor, gekoppelt ist,
Allgemeiner Stand der Technik
In Brennkraftmaschinen können sich als Nebenprodukt einiger Verbrennungsprozesse Partikel (z. B. Ruß) bilden. Partikel können sich zum Beispiel bei hohen Motordrehzahlen oder hohen Motorlasten in dem Abgas bilden. Die Bildung von Partikeln kann auch mit der Direkteinspritzung von Kraftstoff in Motorzylinder zusammenhängen. Partikelfilter in der Abgasleitung können dazu verwendet werden, die Partikel zurückzuhalten und Rußemissionen 0zu reduzieren. Im Laufe der Zeit sammeln sich die Partikel in dem Filter an, wodurch die Abgasströmungsrate durch das Abgassystem verringert und ein Motorgegendruck erzeugt wird, der den Motorwirkungsgrad und den Kraftstoffeffizienz verringern kann. Um den Gegendruck zu reduzieren, kann der Filter intermittierend regeneriert werden, um angesammelten Ruß abzubrennen. Selbst bei intermittierender Regeneration können Partikelfilter jedoch beeinträchtigt werden und Partikel durch das Auspuffrohr in die Atmosphäre abgeben.
Ein Weg, um zu bestimmen, ob ein Partikelfilter undicht ist, besteht in der Verwendung von Drucksensoren, wie durch Nieuwstadt et al. in US 9,664,095 gezeigt. Darin wird ein Druckabfall an einem Abgaspartikelfilter an einer stromaufwärtigen und einer stromabwärtigen Abgaslambdasonde gemessen. Der Druckabfall wird dann dazu verwendet, ein Leck des Filters unter Bedingungen abzuleiten, bei denen eine Abgassauerstoffkonzentration an dem Filter im Wesentlichen konstant ist.
Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben jedoch mögliche Probleme bei einem derartigen Ansatz erkannt. Wenngleich bei hohen Abgasströmungsraten erhebliche Abweichungen in der Druck-Strömung-Beziehung zwischen einem funktionierenden GPF und einem undichten (oder fehlenden) GPF (gasoline particle filter - GPF) existieren, kann zum Beispiel bei niedrigen Abgasströmungsraten (wie etwa unter 300 m³/h) eine signifikante Überschneidung der Druck-Strömung-Beziehung zwischen dem funktionierenden und dem fehlerhaften Fall auftreten. Insbesondere können Störeffekte des geringeren Nenndruckabfalls durch Aschebelastung zu einem geringeren Abstand bei einer GPF-Diagnose im Vergleich zu einer DPF-Diagnose (diesel particulate filter - DPF) führen. Infolgedessen kann es schwierig sein, ein Leck des GPF genau und zuverlässig zu diagnostizieren. Ferner kann es in einigen Fällen aufgrund des Drucks, der durch scharfe Biegungen des Abgasrohrs nach dem GPF und Resonanzen in Hohlräumen erzeugt wird, sogar schwierig sein, einen vollständig fehlenden GPF zu erkennen.
Kurzdarstellung
Die Erfinder hierin haben erkannt, dass die Druck-Strömung-Beziehung an einem GPF mit der Motordrehzahl variieren kann. Insbesondere bei niedrigen Motordrehzahlen können Resonanzen im Auspuffrohr entstehen, wenn ein GPF fehlt oder undicht ist, was zu einem höheren Druckabfall führen kann. Bei höheren Drehzahlen kann die Frequenz zu hoch sein, um eine stehende Welle entstehen zu lassen, und der Druckabfall kann geringer sein. Somit können in einem Beispiel die oben erwähnten Probleme durch ein Verfahren zum Bestimmen eines Lecks oder einer Beeinträchtigung eines Benzinpartikelfilters (GPF) in einem Motorabgas behoben werden, das Folgendes umfasst: Vergleichen einer ersten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an einem Abgaspartikelfilter in einem ersten Motordrehzahlbereich mit einer zweiten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an dem Partikelfilter in einem zweiten Motordrehzahlbereich; und Angeben von Beeinträchtigung des Partikelfilters auf Grundlage des Vergleichens. Auf diese Weise wird die Erkennbarkeit von undichten oder fehlenden GPF verbessert.
Als ein Beispiel kann ein Abgassystem einen ersten Abgassensor (z. B. eine erste Lambdasonde), der sich stromaufwärts eines Abgasbenzinpartikelfilters (GPF) befindet, und einen zweiten Abgassensor (z. B. eine zweite Lambdasonde), der sich stromabwärts des GPF befindet, beinhalten. Eine Steuerung kann einen ersten Verlauf generieren, der eine Beziehung zwischen dem Druckabfall an dem Filter und der Abgasströmungsrate in einem ersten Motordrehzahlbereich abbildet, beispielsweise wenn die Motordrehzahl über einer Schwellenwertdrehzahl liegt. Die Steuerung kann auch einen zweiten Verlauf generieren, der die Beziehung zwischen dem Druckabfall an dem Filter und der Abgasströmungsrate in einem zweiten Motordrehzahlbereich abbildet, beispielsweise wenn die Motordrehzahl unter der Schwellenwertdrehzahl liegt. Wenn der Abstand zwischen einer Kurvenanpassung des ersten Verlaufs in Bezug auf die Kurvenanpassung des zweiten Verlaufs über einer Schwellenwertdifferenz liegt, wird eine Beeinträchtigung des GPF angegeben. Es kann zum Beispiel ein Diagnosecode gesetzt werden.
Auf diese Weise können vorhandene Abgassensoren und druckbasierte GPF-Überwachungen vorteilhafterweise verwendet werden, um auf ein Partikelfilterleck zu schließen, ohne dass andere spezielle Sensoren erforderlich sind. Durch Überwachen der Ausgabe von an einen GPF gekoppelten Abgaslambdasonden bei unterschiedlichen Motordrehzahlen kann eine Beziehung zwischen dem Druckabfall an dem GPF und der Abgasströmung an dem GPF bei hohen und niedrigen Motordrehzahlen mit dem Filterzustand korreliert werden. Durch den technischen Effekt des Korrelierens einer Beziehung zwischen Abgasdruck und Strömung an einem GPF, die bei hohen Motordrehzahlen erfasst wird, mit dergleichen, die bei niedrigeren Motordrehzahlen erfasst wird, kann selbst bei niedrigeren Strömungsraten ein größerer Abstand von Kurvenanpassungen erreicht werden. Durch Verbessern des Abstands werden die Störeffekte der Aschebelastung auf eine GPF-Diagnose verringert, wodurch die Zuverlässigkeit der Ergebnisse einer GPF-Überwachung erhöht wird. Durch Verbessern der Überwachung des Partikelfilterzustands können die Fahrzeugemissionen verbessert werden.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Schutzumfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile vermeiden.
Figurenliste

1 zeigt schematisch einen Motor mit einem Abgassystem.
Die 2A-2C zeigen schematisch beispielhafte Ausführungsformen von Drucksensoranordnungen, die mit einem Abgaspartikelfilter gekoppelt sind.
3 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform einer GPF-Diagnoseroutine auf Grundlage von Druck-/Strömungsdaten und Motordrehzahl.
4 zeigt eine andere beispielhafte Ausführungsform einer GPF-Diagnoseroutine.
5 zeigt eine noch andere beispielhafte Ausführungsform einer GPF-Diagnoseroutine.
6 zeigt ein beispielhafte Druck-Strömung-Kurven für eine GPF-Diagnoseroutine, wie sie im Stand der Technik bekannt sind.
7 zeigt beispielhafte Druck-Strömung-Kurven für eine GPF-Diagnoseroutine gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Detaillierte Beschreibung
Die vorliegende Beschreibung bezieht sich auf Verfahren und Systeme zum Diagnostizieren des Abbaus von Partikeln aus einem Benzinpartikelfilter (GPF), der mit einem Motorabgassystem, wie etwa das Abgassystem aus 1-2, gekoppelt ist. Eine Motorsteuerung kann dazu konfiguriert sein, Diagnoseroutinen durchzuführen, wie etwa die in den 3-5 dargestellten, um einen Druckabfall an dem Partikelfilter mit Abgasströmung durch den Filter in verschiedenen Motordrehzahlbereichen zu korrelieren. Die Steuerung kann eine Kurvenanpassung der Druck-Strömung-Daten, die unter Bedingungen hoher Motordrehzahl erfasst werden, mit einer anderen Kurvenanpassung der Druck-Strömung-Daten, die unter Bedingungen niedriger Motordrehzahl erfasst werden, wie beispielsweise die Kurvenanpassungen aus 7, vergleichen. Die Steuerung kann dann eine Änderung der Kurvenanpassung bei sich ändernder Motordrehzahl mit dem GPF-Zustand korrelieren, was eine verbesserte GPF-Diagnose selbst bei niedrigen Strömungsraten gegenüber Verfahren ermöglicht, die die Motordrehzahl nicht berücksichtigen (wie etwa der in 6 verwendete Ansatz). Auf diese Weise kann die Filterdiagnose verbessert werden, wodurch die Einhaltung von Emissionsanforderungen verbessert wird.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Zylinders eines Mehrzylindermotors 10 gezeigt, der in einem Antriebssystem eines Fahrzeugs 5 enthalten sein kann. Das Fahrzeug 5 kann für einen Straßenantrieb ausgelegt sein. Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch ein Steuersystem, das eine Steuerung 12 aufweist, und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 132 über eine Eingabevorrichtung 130 gesteuert werden. In diesem Beispiel umfasst die Eingabevorrichtung 130 ein Fahrpedal und einen Pedalpositionssensor 134 zum Generieren eines proportionalen Pedalpositionssignals PP. Eine Brennkammer 30 (auch als Zylinder 30 bezeichnet) des Motors 10 kann Brennkammerwände 32 mit einem darin positionierten Kolben 36 beinhalten. Der Kolben 36 kann mit der Kurbelwelle 40 derart gekoppelt sein, dass Wechselbewegung des Kolbens in Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt wird. Die Kurbelwelle 40 kann über ein Zwischengetriebesystem (nicht gezeigt) mit mindestens einem Antriebsrad eines Fahrzeugs gekoppelt sein. Ferner kann ein Anlasser über ein Schwungrad (nicht dargestellt) mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt sein, um einen Anlassvorgang des Motors 10 zu ermöglichen.
Die Brennkammer 30 kann Ansaugluft von einem Ansaugkrümmer 44 über einen Ansaugkanal 42 aufnehmen und kann Verbrennungsgase über einen Abgaskrümmer 48 abführen. Der Ansaugkrümmer 44 und der Abgaskrümmer 48 können über ein entsprechendes Einlassventil 52 und ein entsprechendes Auslassventil 54 selektiv mit der Brennkammer 30 in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
Es ist eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 gezeigt, die in dem Ansaugkrümmer 44 in einer Konfiguration angeordnet ist, die eine sogenannte Saugrohreinspritzung von Kraftstoff in den der Brennkammer 30 stromabwärtigen Ansaugöffnung bereitstellt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 kann Kraftstoff proportional zur Impulsbreite eines von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 68 empfangenen Signals FPW einspritzen. Der Kraftstoff kann der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 durch ein Kraftstoffsystem (nicht gezeigt) zugeführt werden, zu dem ein Kraftstofftank, eine Kraftstoffpumpe und ein Kraftstoffzuteiler gehören. In einigen Ausführungsformen kann die Brennkammer 30 alternativ oder zusätzlich eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung enthalten, die direkt mit der Brennkammer 30 gekoppelt ist, um auf eine Weise Kraftstoff direkt darin einzuspritzen, die als Direkteinspritzung bekannt ist.
Der Ansaugkanal 42 kann eine Drossel 62 mit einer Drosselklappe 64 aufweisen. In diesem besonderen Beispiel kann die Position der Drosselklappe 64 durch die Steuerung 12 über ein Signal variiert werden, welches einem Elektromotor oder einem Aktor bereitgestellt wird, den die Drossel 62 beinhaltet, wobei es sich um eine Konfiguration handelt, die gemeinhin als eine elektronische Drosselsteuerung (electronic throttle control - ETC) bezeichnet wird. Auf diese Weise kann die Drossel 62 dazu betrieben werden, die Ansaugluft zu variieren, die neben anderen Motorzylindern der Brennkammer 30 bereitgestellt wird. Die Stellung der Drosselklappe 64 kann der Steuerung 12 durch das Drosselstellungssignal TP bereitgestellt werden. Der Ansaugkanal 42 kann einen Luftmassenstromsensor 120 enthalten, der stromaufwärts der Drossel 62 gekoppelt ist, um die Strömungsrate der Luftladung zu messen, die durch die Drossel 62 in den Zylinder eintritt. Der Ansaugkanal 42 kann auch einen Krümmerluftdrucksensor 122 beinhalten, der stromabwärts der Drossel 62 zum Messen des Krümmerluftdruck MAP (Manifold Air Pressure- MAP) gekoppelt ist.
In einigen Ausführungsformen kann eine Verdichtungsvorrichtung wie etwa ein Turbolader oder ein Kompressor (nicht gezeigt), welche mindestens einen Verdichter beinhalten, entlang des Ansaugkrümmers 44 angeordnet sein. Im Falle eines Turboladers kann der Verdichter mindestens teilweise durch eine Turbine (nicht gezeigt), zum Beispiel über eine Welle, angetrieben werden, wobei die Turbine entlang des Abgaskrümmers angeordnet ist. Im Falle eines Kompressors kann der Verdichter mindestens teilweise durch den Motor und/oder eine elektrische Maschine angetrieben werden und kann keine Turbine beinhalten.
Unter ausgewählten Betriebsmodi kann ein Zündsystem 88 der Brennkammer 30 über die Zündkerze 92 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 bereitstellen. Obwohl Fremdzündungskomponenten gezeigt sind, kann/können der Brennkammer 30 oder eine oder mehrere andere Brennkammern des Motors 10 in einem Kompressionszündungsmodus mit einem oder ohne einen Zündfunken betrieben werden.
Es ist ein Abgassensor 126 gezeigt, der stromaufwärts der Emissionssteuervorrichtung 70 mit einem Abgaskanal 58 gekoppelt ist. Der Sensor 126 kann ein beliebiger geeigneter Sensor zum Bereitstellen einer Angabe eines Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses sein, wie etwa eine lineare Lambdasonde oder UEGO (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor - Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine Schmalbandlambdasonde (ältere Systeme werden als binäre Vorrichtung interpretiert) oder EGO, eine HEGO (beheizte EGO), ein NOx-, HC- oder CO-Sensor. Es sind Emissionssteuervorrichtungen 71 und 70 gezeigt, die entlang des Abgaskanals 58 stromabwärts des Abgassensors 126 gezeigt sind. Die erste Emissionssteuervorrichtung 71 befindet sich stromaufwärts der zweiten Emissionssteuervorrichtung 70. Die erste Emissionssteuervorrichtung 71 kann ein Dreiwegekatalysator (three way catalyst - TWC), ein SCR-Katalysator, eine NOx-Falle oder eine von verschiedenen anderen Emissionssteuervorrichtungen sein. In dem dargestellten Beispiel ist die zweite Emissionssteuervorrichtung 70 ein Benzinpartikelfilter (GPF). In anderen Ausführungsformen können die Emissionssteuervorrichtung 71 und 70 zu einer einzigen Vorrichtung mit zwei getrennten Volumina kombiniert werden, und ein Mischkammersensor kann zwischen den beiden Volumina innerhalb der Emissionssteuervorrichtung positioniert sein, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Mitte des Katalysators zu erfassen.
Ferner kann der Motor 10 ein Abgasrückführungssystem (AGR) (nicht gezeigt) beinhalten, um das Senken von NOx und anderen Emissionen zu unterstützen. Das AGR-System kann so konfiguriert sein, dass ein Teil des Abgases vom Motorabgas zum Motoreinlass zurückgeführt wird. In einem Beispiel kann das AGR-System ein Niederdruck-AGR-System sein, bei dem das Abgas stromabwärts des Benzinpartikelfilters 70 zu dem Motoreinlass zurückgeführt wird.
Die erste Emissionssteuervorrichtung 71 kann beispielsweise Motorabgase verarbeiten, um Abgasbestandteile zu oxidieren. Beispielsweise kann die Emissionssteuervorrichtung 71 in einer motornahen Position in dem Abgaskanal 58 platziert sein. Der Benzinpartikelfilter (GPF) 70, hierin auch als Partikelfilter oder Filter 70 bezeichnet, der in einem Motorabgaskanal 58 stromabwärts der ersten Emissionssteuervorrichtung 71 positioniert ist, ist dazu konfiguriert, Restruß und andere vom Motor 10 abgegebene Kohlenwasserstoffe zurückzuhalten, um die Partikelemissionen zu senken. Die zurückgehaltenen Partikel können oxidiert werden, um Kohlendioxid in einem Regenerationsprozess zu erzeugen, der während des Motorbetriebs durchgeführt wird, wodurch die Rußbelastung des GPF verringert wird. Während der Regeneration kann eine Temperatur des GPF und des in den GPF eintretenden Abgases erhöht werden, um den angesammelten Ruß abzubrennen. Daher kann die GPF-Regeneration bei hohen Abgastemperaturen (z. B. 600 °C und darüber) durchgeführt werden, so dass die zurückgehaltenen Partikel schnell verbrannt und nicht an die Atmosphäre abgegeben werden. Um den Regenerationsprozess zu beschleunigen und den Ruß auf effiziente Weise zu oxidieren, kann das in den Partikelfilter eintretende Abgas vorübergehend magerer gemacht werden. In einigen Ausführungsformen kann der GPF 70 einen Washcoat enthalten, um die Emissionen weiter zu senken. Der Washcoat kann zum Beispiel eines oder mehrere von einer mageren NOx-Falle (lean NOx trap - LNT), einem selektiven katalytischen Reduktionsmittel (selective catalytic reducer - SCR) oder einem katalytischen Oxidationsmittel (catalytic oxidizer - CO) umfassen. Ferner kann die Washcoat-Beladung variiert werden, wenn sie auf den Filter angewandt wird.
Der Abgaskanal 58 kann mindestens zwei Abgassensoren beinhalten. In der dargestellten Ausführungsform sind drei Abgassensoren 126, 72 und 76 im Abgas gekoppelt dargestellt. Der Abgassensor 72 kann stromaufwärts des GPF 70 positioniert sein, während der Abgassensor 76 stromabwärts des GPF 70 positioniert ist. In einem Beispiel können mindestens einer oder mehrere der Abgassensoren 126, 72 und 71 Lambdasonden sein, die aus verschiedenen geeigneten Sensoren ausgewählt werden können, um eine Angabe des Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses bereitzustellen. In einem anderen Beispiel können mindestens die Sensoren 72, 71 Drucksensoren zum Messen eines Druckabfalls an dem Filter sein. Die Drucksensoren können Überdrucksensoren oder Differenzdrucksensoren sein.
Beispielhafte Drucksensorkonfigurationen, die zum Messen eines Druckabfalls an dem GPF verwendet werden können, sind unter Bezugnahme auf die 2A-2C gezeigt.
Die Lambdasonden können lineare Lambdasonden oder Schaltlambdasonden sein. Als ein Beispiel können die Lambdasonden eine UEGO-Sonde (Universal Exhaust Gas Oxygen Sensor - Breitband- oder Weitbereichslambdasonde), eine binäre Lambdasonde oder eine EGO-Sonde oder eine HEGO-Sonde (beheizte EGO-Sonde) sein. Die Abgaslambdasonden 126 (und falls so konfiguriert, die Sensoren 76, 72) können eine im Abgas vorhandene Sauerstoffkonzentration bewerten und die Abgassauerstoffkonzentrationen des Auspuffrohrs um den GPF 70 erfassen. Der Abgassensor 126 kann eine Lambdasonde für zugeführtes Gas sein, die vor der Emissionssteuervorrichtung 71 positioniert und dazu konfiguriert ist, Sauerstoffkonzentrationen des zugeführten Abgases zu erfassen. Die Drucksensoren 76, 72 können, wenn sie so konfiguriert sind, dazu verwendet werden, einen Druckabfall an dem GPF 70 zu schätzen.
Andere Sensoren, wie beispielsweise ein Luftmassenstromsensor 73 (AM-Sensor) (air mass flow - AM) and/oder ein Temperatursensor kann/können stromaufwärts der ersten Emissionssteuervorrichtung 71 angeordnet sein, um den Massenstrom und die Temperatur des in die Emissionssteuervorrichtungen eintretenden Abgases zu überwachen. Die in 1 gezeigten Sensorpositionen sind lediglich ein Beispiel für verschiedene mögliche Konfigurationen. Das Emissionssteuersystem kann zum Beispiel eine Emissionssteuervorrichtung mit einer Teilvolumeneinstellung mit motornahen Katalysatoren beinhalten.
Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis von Abgas, das von den Zylindern 30 freigesetzte wird, kann durch eine oder mehrere Lambdasonden bestimmt werden, die sich in dem Abgasstrom des Motors befinden. Auf Grundlage des geschätzten Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses, kann die Kraftstoffeinspritzung in die Motorzylinder eingestellt werden, um das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Zylinderverbrennung zu steuern. Beispielsweise können die Kraftstoffeinspritzmengen zu den Zylindern auf Grundlage einer Abweichung des Abgasluft-Kraftstoff-Verhältnisses eingestellt werden, die auf Grundlage der Ausgabe eines oder mehrerer der Abgassensoren 126, 72 und 76 und eines gewünschten Luft-Kraftstoff-Verhältnisses (wie etwa eine Abweichung von der Stöchiometrie) geschätzt werden.
Um die Einhaltung von Emissionsanforderungen zu ermöglichen, kann der GPF intermittierend diagnostiziert werden, z. B. hinsichtlich Leckage oder Demontage. Wie in den 3-5 erläutert, kann die Steuerung eine Druckänderung an dem GPF bei verschiedenen Abgasströmungsniveaus messen, um eine Druck-Strömung-Kurve zu generieren. Die Erfinder haben hierin erkannt, dass, wenngleich bei hohen Abgasströmungsraten erhebliche Abweichungen in der Druck-Strömung-Beziehung zwischen einem funktionierenden GPF und einem undichten (oder fehlenden) GPF existieren, bei niedrigen Abgasströmungsraten (wie etwa unter 300 m³/h) eine signifikante Überschneidung der Druck-Strömung-Beziehung zwischen dem funktionierenden und dem fehlerhaften Fall auftritt. Dies ist in 6 gezeigt. Das Diagramm 600 zeigt Druck-Strömung-Daten, die für einen funktionalen GPF gesammelt werden (schwarze Punkte, die die Kurvenanpassung 602 erzeugen) und vergleichen sie mit den Daten, die für einen undichten oder fehlenden GPF gesammelt werden (graue Punkte, die die Kurvenanpassung 604 erzeugen). Das Diagramm zeigt die Abgasströmung durch einen GPF (in m³/h) entlang der x-Achse und ein Druckabfall an dem GPF (in hPa) entlang der y-Achse. Wie aus dem Vergleich der Kurvenanpassungen hervorgeht, besteht bei niedrigeren Strömungsraten ein geringerer Abstand zwischen den Kurvenanpassungen. Dies kann auf einen geringeren Nenndruckabfall aufgrund der Störeffekte durch Aschebelastung im GPF zurückzuführen sein. Insbesondere bewirkt die Aschebelastung, dass sich die Kurve für den beeinträchtigten GPF (siehe Kurvenanpassung 604 aus 6) nach oben bewegt, wodurch sich der Abstand verringert, selbst wenn ein Leck vorliegt. Infolgedessen kann es bei niedrigen Strömungsraten schwierig sein, einen funktionierenden GPF genau und zuverlässig von einem undichten GPF zu unterscheiden. Wenn der GPF bei fälschlicherweise als funktionsfähig diagnostiziert wird, wenn er undicht ist, werden die Emissionen verschlechtert. Wenn der GPF fälschlicherweise als beeinträchtigt diagnostiziert wird, wenn er funktionsfähig ist, kann dies zu Garantieproblemen führen. Ferner kann es in einigen Fällen aufgrund des Drucks, der durch scharfe Biegungen des Abgasrohrs nach dem GPF und Resonanzen in Hohlräumen erzeugt wird, sogar schwierig sein, einen vollständig fehlenden GPF zu erkennen. Wie in 3 ausgeführt, wird durch das Generieren von Druck-Strömung-Kurven in zwei verschiedenen Motordrehzahlbereichen, wie etwa einem Drehzahlbereich über dem Schwellenwert und einem Drehzahlbereich unter dem Schwellenwert, und das Vergleichen der Kurvenanpassungen bei den zwei Bedingungen die Variation zwischen den Kurvenanpassungen erhöht, wodurch die Zuverlässigkeit der Diagnoseergebnisse verbessert wird.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1 kann das Fahrzeug 5 ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 55 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug 5 ein herkömmliches Fahrzeug mit nur einem Motor oder ein Elektrofahrzeug mit nur (einer) elektrischen Maschine(n). Im gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug 5 einen Motor 10 und eine elektrische Maschine 53. Die elektrische Maschine 53 kann ein Elektromotor oder ein Motorgenerator sein. Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 53 sind über ein Getriebe 57 mit den Fahrzeugrädern 55 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 56 eingekuppelt sind. Im dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 56 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 53 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 56 ist zwischen der elektrischen Maschine 53 und dem Getriebe 57 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 56 senden, um die Kupplung einzukuppeln oder auszukuppeln, um die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 53 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 53 mit dem Getriebe 57 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder von diesen trennen. Bei dem Getriebe 57 kann es sich um ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart handeln. Der Antriebsstrang kann auf verschiedene Weisen konfiguriert sein, darunter als paralleles, serielles oder seriell-paralleles Hybridfahrzeug.
Die elektrische Maschine 53 empfängt elektrische Leistung von einer Traktionsbatterie 58, um den Fahrzeugrädern 55 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 53 kann auch als ein Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 58 bereitzustellen.
Die Steuerung 12 ist in 1 als ein Mikrocomputer gezeigt, der eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, das in diesem konkreten Beispiel als Festwertspeicher 106 gezeigt ist, Direktzugriffsspeicher 108, Keep-Alive-Speicher 110 und einen Datenbus beinhaltet. Die Steuerung 12 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen verschiedene Signale von mit dem Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, einschließlich der Messung des eingeleiteten Luftmassenstroms (Mass Air Flow - MAF) von dem Luftmassenstromsensor 120; der Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von dem Temperatursensor 112, der mit der Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (Profile Ignition Pickup - PIP) von dem Hall-Effekt-Sensor 118 (oder einer anderen Art), der mit der Kurbelwelle 40 gekoppelt ist; einer Drosselposition (Throttle Position - TP) von einem Drosselpositionssensor; einer Luftmasse und/oder einer Temperatur des Abgases, das in den Katalysator eintritt, von dem Sensor 73; eines Abgasdrucks nach dem GPF von dem Sensor 76; eines Abgasdrucks vor dem GPF von dem Sensor 72 und eines Absolutkrümmerdrucksignals (MAP) von dem Sensor 122. Das Motordrehzahlsignal RPM kann durch die Steuerung 12 aus dem Signal PIP generiert werden. Das Krümmerdrucksignal MAP von einem Krümmerdrucksensor kann dazu verwendet werden, eine Angabe des Vakuums oder des Drucks in dem Ansaugkrümmer bereitzustellen. Es ist zu beachten, dass verschiedene Kombinationen der vorstehend erwähnten Sensoren verwendet werden können, wie zum Beispiel ein MAF-Sensor ohne einen MAP-Sensor oder umgekehrt. Bei stöchiometrischem Betrieb kann der MAP-Sensor eine Angabe des Motordrehmoments geben. Ferner kann dieser Sensor gemeinsam mit der erfassten Motordrehzahl eine Schätzung der Ladung (einschließlich Luft), die in den Zylinder eingeleitet wurde, bereitstellen. In einem Beispiel kann der Sensor 118, der ebenfalls als Motordrehzahlsensor verwendet werden kann, eine vorbestimmte Anzahl von gleichmäßig beabstandeten Impulsen je Umdrehung der Kurbelwelle produzieren. Zusätzlich kann die Steuerung 12 mit einer Clusteranzeigevorrichtung kommunizieren, um beispielsweise den Fahrer auf Fehler in dem Motor oder dem Abgasnachbehandlungssystem aufmerksam zu machen.
Der Festwertspeicher 106 des Speichermediums kann mit computerlesbaren Daten programmiert sein, die Anweisungen darstellen, die durch den Prozessor 102 zum Ausführen der Verfahren, die nachstehend beschrieben sind, ausgeführt werden können, sowie andere Varianten, die vorgesehen aber nicht spezifisch aufgelistet sind.
Die Steuerung 12 empfängt Signale von den verschiedenen Sensoren aus 1 und setzt die verschiedenen Aktoren aus 1 ein, um den Motorbetrieb auf Grundlage der empfangenen Signale und Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, einzustellen. Zum Beispiel kann das Einstellen der Kraftstoffeinspritzung das Einstellen des Impulsbreitensignals FPW an den elektronischen Treiber 68 beinhalten, um die über die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 in den Zylinder eingespritzte Kraftstoffmenge einzustellen.
Unter Bezugnahme auf die 2A-2C werden beispielhafte Konfigurationen und Architekturen von Drucksensoren gezeigt, die mit einem Abgas-GPF gekoppelt sind. Die Konfigurationen ermöglichen die Messung eines Druckabfalls an dem GPF bei unterschiedlichen Abgasströmungsraten an dem GPF. In jeder der 2A-2C, ist der GPF der GPF 70, der der gleiche wie der GPF 70 aus 1 sein kann.
2A zeigt eine erste Ausführungsform 200, wobei ein einzelner Drucksensor 202 stromaufwärts des GPF 70 gekoppelt ist. Hierin ist der Drucksensor 202 ein Überdrucksensor.
Beispielsweise kann der einzelne Drucksensor 202 stromaufwärts des GPF 70 und stromabwärts eines Abgaskatalysators gekoppelt sein. Da diese Konfiguration nur einen Drucksensor mit einem einzigen Schlauch verwendet, weist sie den Vorteil auf, kostengünstig zu sein.
2B zeigt eine zweite Ausführungsform 210, wobei ein Paar Drucksensoren 202, 204 an den GPF 70 gekoppelt ist. Insbesondere ist der Sensor 202 stromaufwärts des GPF 70 (wie in der Konfiguration aus 2A) gekoppelt, während der Sensor 204 stromabwärts des GPF 70 gekoppelt ist. Hierin sind die Drucksensoren 202, 204 Überdrucksensoren. Durch Vergleichen der Ausgabe der Drucksensoren kann ein Druckabfall an dem GPF 70 geschätzt werden. Die Konfiguration mit zwei Sensoren weist den Vorteil auf, genauer zu sein, da sie die Drift des Druckabfalls über das kalte Ende explizit kompensiert.
2C zeigt eine dritte Ausführungsform 220, wobei ein einzelner Sensor 206 an den GPF 70 gekoppelt ist. Hierin ist der Sensor 206 ein Differenzdrucksensor, der dazu konfiguriert ist, anstatt einer Absolutdruckmessung eine Druckdifferenz an dem GPF 70 zu schätzen. Die Delta-Drucksensorkonfiguration weist den Vorteil auf, dass sie sowohl hinsichtlich der Kosten als auch der Leistungsfähigkeit zwischen der Sensorlösung mit einem einzelnen Sensor und der Sensorlösung mit 2 Überdrucksensoren liegt.
Unter Bezugnahme auf 3 ist ein beispielhaftes Verfahren 300 zum Diagnostizieren eines Abgas-GPF durch Korrelieren einer Druck-Strömung-Beziehung des GPF gezeigt, wie sie in einem oberen und einem unterem Motordrehzahlbereich gemessen wird. Das Verfahren verbessert den Abstand von Kurvenanpassungen selbst bei niedrigeren Strömungsraten. Zusätzliche Ausführungsformen des Verfahrens aus 3 sind in 4 gezeigt. Die Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 300 und der restlichen hierin enthaltenen Verfahren können auf Grundlage von Anweisungen, die in einem Speicher der Steuerung gespeichert sind, und zusammen mit Signalen, die von Sensoren des Motorsystems empfangen werden, wie etwa den vorstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2A-2C beschriebenen Sensoren, ausgeführt werden. Die Steuerung kann gemäß den nachstehend beschriebenen Verfahren Motoraktoren des Motorsystems einsetzen, um den Motorbetrieb einzustellen.
Bei 302 kann das Verfahren Motorbetriebsparameter bestimmen. Zum Beispiel kann das Verfahren den Drehmomentbedarf des Fahrzeugführers, die Drehzahlastbedingungen des Motors, die Motortemperatur, die Abgastemperatur, Abgasströmungsrate, das Aufladeniveau usw. bestimmen.
Bei 304 kann bestätigt werden, dass die Abgasströmungsrate über einem Schwellenwert liegt. Es kann zum Beispiel bestätigt werden, dass die Abgasströmungsrate größer als 200 m³/h ist. Da der Abstand zwischen Kurvenanpassungen für einen beeinträchtigten GPF und einen funktionalen GPF bei höheren Abgasströmungsraten verbessert wird, wird die GPF-Überwachung selektiv ausgeführt, wenn die Abgasströmung über dem Schwellenwert liegt. Wenn die Abgasströmungsrate nicht über dem Schwellenwert liegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 306 das Deaktivieren der GPF-Überwachung und kein Sammeln von GPF-bezogenen Daten.
Wenn bestätigt wird, dass die Abgasströmungsrate über dem Schwellenwert liegt, beinhaltet das Verfahren bei 308 das Bestätigen, dass die Motordrehzahl (Ne) unter einem ersten Schwellenwert (Thr1), zum Beispiel unter 2000 rpm, liegt. Hierin kann der Motordrehzahlbereich unter dem Schwellenwert ein erster Motordrehzahlbereich sein, in dem Druck- und Strömungsdaten für den GPF gesammelt werden. Wenn die Motordrehzahl nicht unter dem ersten Schwellenwert liegt, geht das Verfahren zu 314 über, um zu bestimmen, ob die Motordrehzahl in einem zweiten Motorbereich liegt.
Wenn bestätigt wird, dass der Motor in dem ersten Drehzahlbereich betrieben wird, beinhaltet das Verfahren bei 310 das Sammeln von Druck- und Strömungsdaten für den GPF, während der Motor in dem ersten Drehzahlbereich betrieben wird. Als ein Beispiel kann die Abgasströmungsrate auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage der Ausgabe eines Ansaug- oder Abgasströmungssensors (wie etwa MAF-Sensor 120 oder AM-Sensor 73 aus 1) geschätzt werden. Als ein anderes Beispiel können die Druckdaten von einem Drucksensor, wie etwa dem/den Sensor(en) 72 und/oder 76 aus 1 oder einer beliebigen der Drucksensorkonfigurationen aus den 2A-2C gesammelt werden. Die Druckdaten können eine erfasste Änderung oder einen erfassten Druckabfall an dem GPF beinhalten. Die Druckdaten können durch einen Überdrucksensor oder einen Differenzdrucksensor erfasst werden. Nach dem Sammeln der Druck- und Strömungsdaten kann die Steuerung eine Linie oder eine quadratische Kurve an die gesammelten Daten anpassen. Ein Beispiel für Druck- und Strömungsdaten, die in einem unteren Motordrehzahlbereich gesammelt werden, ist durch graue Datenpunkte und ein entsprechendes Diagramm 600 in 6 gezeigt.
Bei 312 beinhaltet das Verfahren das Schätzen eines ersten Anstiegs (slope_1) der Kurvenanpassung der Druck-Strömung-Daten, die für den GPF im unteren Motordrehzahlbereich gesammelt werden.
Bei 314 kann bestätigt werden, dass die Motordrehzahl (Ne) über einem zweiten Schwellenwert (Thr2) liegt, der größer als der erste Schwellenwert (Thr1) ist. Es kann zum Beispiel bestätigt werden, dass die Motordrehzahl über 3000 rpm liegt. Hierin kann der Motordrehzahlbereich über dem Schwellenwert ein zweiter Motordrehzahlbereich sein, in dem Druck- und Strömungsdaten für den GPF gesammelt werden. Wenn der Motordrehzahlbereich über dem zweiten Schwellenwert nicht bestätigt wird, kehrt das Verfahren zu 308 zurück, um weiter Daten in dem ersten Motordrehzahlbereich zu sammeln. Ferner kann die Steuerung zwischen der ersten und zweiten Schwellenwertdrehzahl, wie etwa zwischen 2000 und 3000 rpm, darauf warten, dass die Motordrehzahl ansteigt, bevor sie mit dem Sammeln von Daten bei der Drehzahl über dem zweiten Schwellenwert beginnt.
Wenn bestätigt wird, dass der Motor in dem zweiten Drehzahlbereich betrieben wird, beinhaltet das Verfahren bei 316 das Sammeln von Druck- und Strömungsdaten für den GPF, während der Motor in dem zweiten Drehzahlbereich betrieben wird. Als ein Beispiel kann die Abgasströmungsrate auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage der Ausgabe eines Ansaug- oder Abgasströmungssensors (wie etwa MAF-Sensor 120 oder AM-Sensor 73 aus 1) geschätzt werden. Als ein anderes Beispiel können die Druckdaten von einem Drucksensor, wie etwa dem/den Sensor(en) 72 und/oder 76 aus 1 oder einer beliebigen der Drucksensorkonfigurationen aus den 2A-2C gesammelt werden. Die Druckdaten können eine erfasste Änderung oder einen erfassten Druckabfall an dem GPF beinhalten. Die Druckdaten können durch einen Überdrucksensor oder einen Differenzdrucksensor erfasst werden. Nach dem Sammeln der Druck- und Strömungsdaten kann die Steuerung eine Linie oder eine quadratische Kurve an die gesammelten Daten anpassen. Bei 318 beinhaltet das Verfahren das Schätzen eines zweiten Anstiegs (slope_2) der Kurvenanpassung der Druck-Strömung-Daten, die für den GPF in dem oberen Motordrehzahlbereich gesammelt werden.
Bei 320 wird bestimmt, ob der Anstieg der Kurvenanpassung der Druck-Strömung-Daten, die im unteren Drehzahlbereich gesammelt werden, sich signifikant von dem Anstieg der Kurvenanpassung der Druck-Strömung-Daten, die in dem oberen Drehzahlbereich gesammelt werden, unterscheidet. Zum Beispiel wird eine absolute Differenz zwischen slope_1 und slope_2 berechnet und mit einem Schwellenwert ungleich null (zum Beispiel eine Differenz größer als 5 hPa/(m3/h)) verglichen. In einigen Beispielen kann der Schwellenwert als eine Funktion des Luftdrucks oder der Höhenlage weiter eingestellt werden.
Wenn bestimmt wird, dass die Anstiege der Kurvenanpassungen sich um mehr als den Schwellenwert unterscheiden, dann kann bei 322 angegeben werden, dass der GPF beeinträchtigt ist. Es kann zum Beispiel angegeben werden, dass der GPF undicht ist oder dass der GPF fehlt. Die Steuerung kann zum Beispiel bestimmte mittlere Größen von Lecks von einem fehlenden GPF unterscheiden. Eine Beeinträchtigung kann durch Setzen eines Diagnosecodes oder einer Diagnosemarkierung und/oder durch Aufleuchten einer Störungsanzeigelampe angegeben werden. Wenn bestimmt wird, dass die Anstiege sich um weniger als den Schwellenwert unterscheiden, wie etwa, wenn die Anstiege der Kurvenanpassungen im Wesentlichen gleich sind, dann kann bei 314 angegeben werden, dass der GPF nicht beeinträchtigt ist.
Alternative Ausführungsformen des Verfahrens aus 3 sind in den 4 und 5 gezeigt. Unter Bezugnahme zuerst auf 4 beginnt das Verfahren 400 bei 402 mit dem Schätzen and/oder Messen der Motorbetriebsbedingungen wie bei 302. Bei 404 kann bestätigt werden, dass die Abgasströmungsrate über einem Schwellenwert liegt. Es kann zum Beispiel bestätigt werden, dass die Abgasströmungsrate größer als 200 m³/h ist. Durch die Bestätigung, dass die Abgasströmung über dem Schwellenwert liegt, wird der Abstand der Kurvenanpassungen verbessert, wodurch die Zuverlässigkeit der Überwachung erhöht wird. Wenn die Abgasströmungsrate nicht über dem Schwellenwert liegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 406 das Deaktivieren der GPF-Überwachung und kein Sammeln von GPF-bezogenen Daten.
Wenn die Abgasströmungsrate über dem Schwellenwert bestätigt wird, dann beinhaltet das Verfahren bei 408 das Bestätigen, dass die Motordrehzahl (Ne) über dem zweiten Schwellenwert liegt, wie etwa dem Schwellenwert, der bei der Diagnose aus 3 angewandt wird. Der zweite Schwellenwert ist größer als ein erster Schwellenwert und kann Motordrehzahlen über 3000 rpm beinhalten, wie etwa den oberen Motordrehzahlbereich des Verfahrens aus 3. Wenn die Motordrehzahl nicht über dem zweiten Schwellenwert liegt, geht das Verfahren zu 407 über, wo die Steuerung darauf wartet, dass sich die Motordrehzahl auf oder über die zweite Schwellenwertdrehzahl erhöht.
Wenn bestimmt wird, dass die Motordrehzahl in dem oberen Drehzahlbereich liegt, geht das Verfahren zu 410 über, um Druck- und Strömungsdaten für den GPF zu sammeln. Als ein Beispiel kann die Abgasströmungsrate auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage der Ausgabe eines Ansaug- oder Abgasströmungssensors geschätzt werden, während die Druckdaten durch einen Drucksensor, wie etwa in einer beliebigen der Drucksensorkonfigurationen aus den 2A-2C, gesammelt werden. Die Druckdaten können eine erfasste Änderung oder einen erfassten Druckabfall an dem GPF beinhalten. Die Druckdaten können durch einen Überdrucksensor oder einen Differenzdrucksensor erfasst werden.
Bei 412 beinhaltet das Verfahren das Vergleichen des Drucks mit einem Schwellenwertdruck, wie etwa einem Schwellenwertdruck mit einem Wert zwischen einem Druckwert, der einem intakten GPF entspricht, und einem Druckwert, der einem beeinträchtigten GPF entspricht (wie etwa einem Druckwert zwischen den Kurvenanpassungen 602 und 604 aus 6). Wenn der Druckwert größer als der Schwellenwertdruck (Thr_P) ist, dann kann bei 414 angegeben werden, dass der GPF nicht beeinträchtigt ist. Andernfalls kann, wenn der Druckwert unter dem Schwellenwertdruck liegt, dann bei 416 angegeben werden, dass der GPF beeinträchtigt ist. Es kann zum Beispiel auf Grundlage der Differenz zu dem Schwellenwertdruck angegeben werden, dass der GPF ein Leck mittlerer Größe aufweist oder dass der GPF fehlt. Eine Beeinträchtigung kann durch Setzen eines Diagnosecodes oder einer Diagnosemarkierung und/oder durch Aufleuchten einer Störungsanzeigelampe angegeben werden.
In einer weiteren Variation des Verfahrens aus 4 kann das Verfahren, nach dem Bestätigen der Abgasströmung über dem Schwellenwert, bei 404 zu 408 übergehen, um den Schwellenwertdruck (Thr_P), der für die Diagnose verwendet wird, als eine Funktion des Abgasströmungsrate und der Motordrehzahl zu schätzen. Wenn zum Beispiel die Abgasströmungsrate die Schwellenwertströmungsrate überschreitet, wird der Schwellenwertdruck erhöht. Wenn sich als ein weiteres Beispiel die aktuelle Motordrehzahl erhöht, dann verringert sich der Schwellenwertdruck. Insbesondere wird bei höheren Motordrehzahlen (z. B. höher als eine Schwellenwertdrehzahl) der Schwellenwertdruck verringert and/oder wird bei niedrigeren Motordrehzahlen (z. B. niedriger als die Schwellenwertdrehzahl) der Schwellenwertdruck erhöht. Das Verfahren kehrt dann zu 410 zurück, um Druck- und Strömungsdatendaten zu sammeln und den GPF auf Grundlage des Drucks in Bezug auf den Schwellenwertdruck zu diagnostizieren.
In einer noch anderen Variation wird der Schwellenwertdruck für die GPF-Lecküberwachung als eine Funktion der GPF-Strömung, der Motordrehzahl und der Höhenlage bestimmt, um alle Abhängigkeiten zu berücksichtigen. Der Schwellenwertdruck kann zum Beispiel wie folgt gemäß Gleichung (1) bestimmt werden: $Gpf_leak_thr = fl (p_baro) * g_sea level (RPM, GPF flow) + (1 - fl (p_baro)) * g_high_alt (RPM, GPF flow)$
wobei f1 eine Funktion des Luftdrucks ist, die die Höhenlage berücksichtigt, g_sealevel der Schwellenwert auf Meereshöhe ist und g_high_alt der Schwellenwert bei 8000 Fuß Höhe ist. Die Steuerung kann einen Fehler setzen, wenn der GPF-Druck unter diesem Schwellenwert liegt, wobei ein Fehler behoben (oder beseitigt) werden kann, wenn der GPF-Druck über diesem Schwellenwertdruck liegt.
Unter Bezugnahme auf 5 beginnt das Verfahren 500 bei 502, wie bei 302 und 402, mit dem Schätzen und/oder Messen der Motorbetriebsbedingungen. Bei 504 kann wie bei 404 bestätigt werden, dass die Abgasströmungsrate über einem Schwellenwert liegt. Es kann zum Beispiel bestätigt werden, dass die Abgasströmungsrate größer als 200 m³/h ist. Durch die Bestätigung, dass die Abgasströmung über dem Schwellenwert liegt, wird die Effektivität der Kurvenabstände zwischen beeinträchtigten und nicht beeinträchtigten Filtern verbessert. Wenn die Abgasströmungsrate nicht über dem Schwellenwert liegt, dann beinhaltet das Verfahren bei 506 das Deaktivieren der GPF-Überwachung und kein Sammeln von GPF-bezogenen Daten.
Wenn die Abgasströmungsrate über dem Schwellenwert bestätigt wird, beinhaltet das Verfahren bei 508 das Bestätigen, dass eine oder mehrere andere GPF-Überwachungsfreigabebedingungen erfüllt werden. Zu diesen zählen zum Beispiel das Bestätigen, dass der Umgebungsdruck und die Umgebungstemperatur innerhalb eines Zielbereichs liegen. Andere Freigabebedingungen können beinhalten, dass die Motorkühlmitteltemperatur, die Abgastemperatur, die Motordrehzahl und die Motorlast innerhalb von Zielbereichen liegen. Diese Bedingungen können kalibriert werden, um die Stabilität der Diagnose zu verbessern. Zum Beispiel können Abgastemperaturen zwischen 300-700 °C einen stabilen Motorbetrieb angeben, sodass die Temperaturgradienten klein sind und die Strömungsmessung nicht verfälschen. Wenn eine beliebige der anderen Freigabebedingungen nicht erfüllt wird, kehrt das Verfahren zu 506 zurück, um die GPF-Überwachung zu deaktivieren. Wenn andernfalls die anderen Freigabebedingungen erfüllt sind, wird die Überwachung initiiert und bei 510 ein Überwachungsabschluss-Timer gestartet.
Als nächstes bestimmt das Verfahren bei 512 einen Schwellenwertdruck (Thr_P), der für die Diagnose verwendet werden soll. Der Schwellenwertdruck kann als eine Funktion der Abgasströmungsrate und der Motordrehzahl bestimmt werden. Die Steuerung kann sich auf eine Look-up-Tabelle beziehen, die als Funktion der Motordrehzahl und der Abgasströmungsrate gefüllt wird. Als ein Beispiel erhöht sich der Schwellenwertdruck in der Look-up-Tabelle, wenn eine Abgasströmungsrate eine Schwellenwertströmungsrate überschreitet. Wenn sich als ein weiteres Beispiel die aktuelle Motordrehzahl erhöht, dann verringert sich der Schwellenwertdruck in der Look-up-Tabelle. Weiterhin kann der Schwellenwertdruck über ein Modell oder einen Algorithmus bestimmt werden.
Als Nächstes beinhaltet das Verfahren bei 514 das Sammeln von Druck- und Strömungsdaten für den GPF. Als ein Beispiel kann die Abgasströmungsrate auf Grundlage von Motorbetriebsbedingungen oder auf Grundlage der Ausgabe eines Ansaug- oder Abgasströmungssensors geschätzt werden, während die Druckdaten durch einen Drucksensor, wie etwa in einer beliebigen der Drucksensorkonfigurationen aus den 2A-2C, gesammelt werden. Die Druckdaten können eine erfasste Änderung oder einen erfassten Druckabfall an dem GPF beinhalten. Die Druckdaten können durch einen Überdrucksensor oder einen Differenzdrucksensor erfasst werden.
Bei 516 beinhaltet das Verfahren das Vergleichen des Drucks mit dem zuvor bestimmten Schwellenwertdruck. Daraufhin kann ein Fehlerzähler um einen Betrag hoch- oder heruntergezählt werden, der eine Funktion einer Differenz zwischen dem beobachteten Druck und dem Schwellenwertdruck ist. Der Fehlerzähler kann eine Software oder ein Algorithmus sein, die/der in dem Speicher der Steuerung gespeichert und dazu konfiguriert ist, einen Wert hoch- oder herunterzuzählen, wenn bestimmte Kriterien erfüllt sind. Insbesondere wenn der Druckwert größer als Schwellenwertdruck (Thr_P) ist, dann kann in Erwartung einer GPF-Beeinträchtigung ein Fehlerzähler im Speicher der Steuerung bei 518 heruntergezählt werden. Der Fehlerzähler kann um einen Betrag heruntergezählt werden, der auf der Differenz zwischen dem Schwellenwertdruck und dem beobachteten Druck basiert. Somit wird mit zunehmender Druckdifferenz der Fehlerzähler um einen größeren Betrag heruntergezählt, was ein geringeres Potenzial für eine Beeinträchtigung des GPF angibt.
Andernfalls kann dann, wenn der Druckwert kleiner als der Schwellenwertdruck (Thr_P) ist, ein Fehlerzähler in dem Speicher der Steuerung in Erwartung einer Beeinträchtigung des GPF bei 520 hochgezählt werden. Der Fehlerzähler kann um einen Betrag hochgezählt werden, der auf der Differenz zwischen dem Schwellenwertdruck und dem beobachteten Druck basiert.
Somit wird mit zunehmender Druckdifferenz der Fehlerzähler um einen größeren Betrag hochgezählt, was ein höheres Potenzial für eine Beeinträchtigung des GPF angibt.
Bei 522 kann bestimmt werden, ob die auf dem Überwachungsabschluss-Timer verstrichene Zeit eine Schwellenwertdauer überschritten hat. Es kann zum Beispiel bestimmt werden, ob der Timerwert eine Schwellenwertdauer überschritten hat, die zwischen 5 und 30 Sekunden liegen kann. Wenn dies nicht der Fall ist, kehrt das Verfahren zu 514 zurück, um weiterhin Druck- und Durchströmungsdaten an dem GPF zu sammeln und den Fehlerzähler als eine Funktion des beobachteten Drucks in Bezug auf einen Schwellenwertdruck hoch- oder herunterzuzählen. Wenn die Timerdauer abgelaufen ist, wird bei 524 der Zählerwert abgerufen. Beispielsweise wird der aktuelle Wert des Fehlerzählers aus dem Speicher der Steuerung abgerufen. Bei 526 wird der abgerufene Zählerwert mit einer Schwellenwertzählung ungleich null verglichen. Beispielsweise kann die Schwellenwertzählung 10 Zählungen betragen und einen funktionierenden GPF angeben. Wenn der Zählerwert die Schwellenwertzählung überschreitet, dann kann bei 530 angegeben werden, dass der GPF beeinträchtigt ist. Es kann zum Beispiel angegeben werden, dass der GPF undicht ist oder dass der GPF fehlt. Ferner kann es möglich sein, auf Grundlage des Zählerwerts in Bezug auf die Schwellenwertzählung ein Leck mittlerer Größe von einem fehlenden GPF zu unterscheiden. Eine Beeinträchtigung kann durch Setzen eines Diagnosecodes oder einer Diagnosemarkierung und/oder durch Aufleuchten einer Störungsanzeigelampe angegeben werden. Wenn der Zählerwert die Schwellenwertzählung nicht überschreitet, dann kann bei 528 angegeben werden, dass der GPF nicht beeinträchtigt ist.
In einer anderen Variation kann der Schwellenwertdruck für die GPF-Lecküberwachung als eine Funktion der GPF-Strömung, der Motordrehzahl und der Höhenlage bestimmt werden, um alle Abhängigkeiten zu berücksichtigen. Der Schwellenwertdruck kann zum Beispiel wie folgt gemäß Gleichung (1) bestimmt werden: $Gpf_leak_thr = fl (p_baro) * g_sea level (RPM, GPF flow) + (1 - fl (p_baro)) * g_high_alt (RPM, GPF flow)$
wobei f1 eine Funktion des Luftdrucks ist, die die Höhenlage berücksichtigt, g_sealevel der Schwellenwert auf Meereshöhe ist und g_high_alt der Schwellenwert bei 8000 Fuß Höhe ist.
Die Steuerung kann den Fehlerzähler hochzählen, wenn der GPF-Druck unter diesem Schwellenwert liegt und kann den Fehlerzähler herunterzählen, wenn der GPF-Druck über diesem Schwellenwertdruck liegt.
In einem Beispiel kann das Verfahren aus 3 als Reaktion auf eine erste Bedingung ausgewählt werden, kann das Verfahren aus 4 als Reaktion auf eine zweite Bedingung ausgewählt werden und kann das Verfahren aus 5 als Reaktion auf eine dritte Bedingung ausgewählt werden, wobei sich die erste, die zweite und die dritte Bedingung voneinander unterscheiden. Ferner können die verschiedenen Algorithmen für verschiedene Abgaskonfigurationen, wie etwa einreihige oder doppelreihigen Motoren, verschiedene Winkel in Rohrbiegungen usw. optimiert werden.
Unter Bezugnahme auf 7 ist ein Beispiel einer Diagnose eines GPF mit Druck-Strömung-Daten gezeigt, die unter Berücksichtigung der Motordrehzahl geparst wurden. Insbesondere stellt 7 ein erstes Diagramm 700 dar, das Druck-Strömung-Daten zeigt, die für einen Bereich von Motordrehzahlen an einem funktionierenden GPF gesammelt wurden. Im Vergleich zeigt das Diagramm 702 Druck-Strömung-Daten für einen Bereich von Motordrehzahlen, die an einem beeinträchtigten GPF gesammelt wurden. Im Fall des funktionsfähigen GPF überschneiden sich Kurvenanpassungen der im unteren Drehzahlbereich (siehe Kurvenanpassung 704) und im oberen Drehzahlbereich (siehe Kurvenanpassung 706) gesammelten Daten des fünktionsfähigen GPF im Wesentlichen. Im Fall des beeinträchtigten GPF zeigen die Kurvenanpassungen der gesammelten Daten in dem unteren Drehzahlbereich (siehe Kurvenanpassung 714) und dem oberen Drehzahlbereich (siehe Kurvenanpassung 716) signifikante Abweichungen von dem funktionsfähigen GPF. Hierbei können, wenn ein GPF beeinträchtigt ist (z. B. fehlt), Resonanzen im Abgaskanal aufgebaut werden, wobei die Resonanz durch die durch Motorzündung verursachten Strömungspulsationen angeregt wird. Die höheren Resonanzen führen zu einem höheren Druckabfall. Bei höheren Motordrehzahlen kann die Frequenz der Resonanz zu hoch sein, um eine stehende Welle zu erzeugen, was zu einem viel geringeren Druckabfall führt. Daher kann durch Berücksichtigung der Änderung der Druck-Strömung-Beziehung mit der Motordrehzahl ein größerer Druckabfall bei niedrigen Motordrehzahlen im Vergleich zu höheren Motordrehzahlen mit einem beeinträchtigten GPF-Zustand korreliert werden.
Somit kann die Steuerung eine erste Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und GPF-Differenzdruck, die in einem ersten Motordrehzahlbereich gemessen wird, mit einer zweiten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und GPF-Differenzdruck, die in einem zweiten, nicht überschneidenden Motordrehzahlbereich gemessen wird, vergleichen. Die Steuerung führt den Vergleich der ersten Beziehung über einen ersten Strömungs- und Druckbereich mit der zweiten Beziehung über den gleichen ersten Strömungs- und Druckbereich durch, bevor sie eine Beeinträchtigung des GPF auf Grundlage des Vergleichs angibt. Dabei kann die Steuerung keine Beeinträchtigung angeben, wenn die erste und die zweite Beziehung innerhalb eines Schwellenwerts aneinander ausgerichtet sind (wie im Diagramm 700 gezeigt), und kann eine Beeinträchtigung angeben, wenn die erste und die zweite Beziehung über einen Schwellenwert hinaus voneinander abweichen (wie im Diagramm 710 gezeigt).
Auf diese Weise werden durch Berücksichtigung der Auswirkung der Motordrehzahl auf Änderungen in einer Druck-Strömung-Beziehung an einem GPF die Störeffekte durch Aschebelastung auf einen GPF verringert, sodass ein GPF mit vorhandenen Drucksensoren zuverlässiger diagnostiziert werden kann. Der technische Effekt des Lernens der Beziehung zwischen Druck und Strömung an einem GPF in verschiedenen Motordrehzahlbereichen besteht darin, dass ein größerer Abstand zwischen Druck-Strömung-Kurvenanpassungen selbst bei niedrigeren Strömungsraten identifiziert werden kann. Ferner kann der größere Abstand bei höheren und niedrigeren Motordrehzahlen dazu verwendet werden, den GPF-Zustand zu korrelieren. Insbesondere kann ein größerer Druckabfall bei niedrigeren Motordrehzahlen im Vergleich zu höheren Motordrehzahlen dazu verwendet werden, einen undichten oder fehlenden Filter zu identifizieren. Insgesamt wird die Leistungsfähigkeit einer druckbasierten GPF-Überwachung verbessert.
Ein beispielhaftes Verfahren für ein Motorabgas umfasst Folgendes: Vergleichen einer ersten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an einem Abgaspartikelfilter, die in einem ersten Motordrehzahlbereich gemessen wird, mit einer zweiten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an dem Partikelfilter, die in einem zweiten Motordrehzahlbereich gemessen wird; und Angeben von Beeinträchtigung des Partikelfilters auf Grundlage des Vergleichens. Im vorhergehenden Beispiel umfasst die Angabe zusätzlich oder optional das Aufleuchten eines Warnlichts. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird, zusätzlich oder optional, das Vergleichen durchgeführt, während die Abgasströmungsrate über einer Schwellenwertströmungsrate liegt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet der erste Motordrehzahlbereich eine Motordrehzahl unter einer Schwellenwertdrehzahl und beinhaltet der zweite Motordrehzahlbereich eine Motordrehzahl über der Schwellenwertdrehzahl, wobei sich der erste Motordrehzahlbereich nicht mit dem zweiten Motordrehzahlbereich überschneidet. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Vergleichen zusätzlich oder optional das Vergleichen der ersten Beziehung über einen ersten Strömungs- und Druckbereich mit der zweiten Beziehung über den gleichen ersten Strömungs- und Druckbereich, wobei das Angeben auf Grundlage des Vergleichens das Angeben keiner Beeinträchtigung, wenn die erste und die zweite Beziehung innerhalb eines Schwellenwerts aneinander ausgerichtet sind, und das Angeben von Beeinträchtigung, wenn die erste und die zweite Beziehung über einen Schwellenwert hinaus voneinander abweichen, beinhaltet. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird der Differenzdruck zusätzlich oder optional durch einen von einem Überdrucksensor, der in dem Motorabgas stromaufwärts des Partikelfilters gekoppelt ist, einem Differenzdrucksensor, der an den Filter gekoppelt ist, und einem Paar von Überdrucksensoren, das in dem Motorabgas stromaufwärts und stromabwärts des Filters gekoppelt ist, geschätzt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Angeben zusätzlich oder optional das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion auf eine Differenz über einem Schwellenwert zwischen der ersten und der zweiten Beziehung, wobei die Schwellenwertdifferenz als eine Funktion des Luftdrucks eingestellt ist. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet die erste Beziehung eine erste Kurvenanpassung der Abgasströmungsrate und des Differenzdrucks, die in dem ersten Drehzahlbereich gemessen werden, und die beinhaltet zweite Beziehung eine zweite Kurvenanpassung der Abgasströmungsrate und des Differenzdrucks, die in dem zweiten Drehzahlbereich gemessen werden. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Angeben zusätzlich oder optional das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion auf einen Differenzdruck über einem Schwellenwert an dem Filter in dem ersten Motordrehzahlbereich und einen Differenzdruck unter einem Schwellenwert an dem Filter in dem zweiten Motordrehzahlbereich bei einer bestimmten Abgasströmungsrate. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Angeben von Beeinträchtigung zusätzlich oder optional das Angeben, dass der Filter undicht ist oder fehlt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist der Abgaspartikelfilter zusätzlich oder optional ein Benzinpartikelfilter.
Ein anderes beispielhaftes Motorverfahren umfasst Folgendes: Initiieren einer Überwachung als Reaktion darauf, dass eine Abgasströmung über einer Schwellenwertrate liegt; Hochzählen oder Herunterzählen eines Zählers auf Grundlage eines erfassten Differenzdrucks an einem Benzinpartikelfilter in Bezug auf einen Schwellenwertdruck, wobei der Schwellenwertdruck auf der Motordrehzahl basiert; Abrufen einer Ausgabe des Zählers nach einer Zeitdauer seit dem Initiieren der Überwachung; und als Reaktion darauf, dass die Ausgabe über einem Schwellenwert liegt, Angeben von Beeinträchtigung des Filters. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, basiert der Schwellenwertdruck auf dem Luftdruck und beinhaltet das Hochzählen oder das Herunterzählen das Hochzählen des Zählers als Reaktion darauf, dass der erfasste Differenzdruck unter den Schwellenwertdruck fällt; und das Herunterzählen des Zählers als Reaktion darauf, dass der erfasste Differenzdruck den Schwellenwertdruck überschreitet. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, zusätzlich oder optional, beinhaltet das Hochzählen das Hochzählen der Ausgabe des Zählers um einen Betrag, der auf einer Differenz zwischen dem erfassten Differenzdruck und dem Schwellenwertdruck basiert, wobei das Herunterzählen das Herunterzählen der Ausgabe des Zählers um einen Betrag beinhaltet, der auf der Differenz zwischen dem erfassten Differenzdruck und dem Schwellenwertdruck basiert. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, basiert die Dauer zusätzlich oder optional über einen durchschnittlichen Fahrzyklus auf jeweils einem integrierten Wert der Abgasströmung und einem integrierten Wert der Motordrehzahl. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, wird der Differenzdruck zusätzlich oder optional durch einen von einem einzelnen Überdrucksensor, der in einem Motorabgas stromaufwärts des Partikelfilters gekoppelt ist, einem Differenzdrucksensor, der an den Filter gekoppelt ist, und einem Paar von Überdrucksensoren, das in dem Motorabgas stromaufwärts und stromabwärts des Filters gekoppelt ist, erfasst. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele wird zusätzlich oder optional auf Grundlage einer gemessenen Beziehung zwischen der Abgasströmung und dem erfassten Differenzdruck zwischen Filterleckage und Filterabwesenheit unterschieden.
Ein anderes beispielhaftes Motorsystem umfasst Folgendes: einen Motor einschließlich eines Abgaskanals; einen in dem Abgaskanal gekoppelten Benzinpartikelfilter; einen oder mehrere Überdrucksensoren, die zum Schätzen eines Differenzdrucks an dem Filter mit dem Filter gekoppelt sind; einen Strömungssensor, der stromaufwärts des Filters in dem Abgaskanal gekoppelt ist, um eine Abgasströmungsrate durch den Filter zu schätzen; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht flüchtigem Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, Druckdaten über den einen oder die mehreren Drucksensoren zu messen, während die Abgasströmungsrate über einem Schwellenwert liegt; und als Reaktion darauf, dass eine Kurvenanpassung der Druckdaten unter einem Schwellenwert liegt, eine Beeinträchtigung des Filters anzugeben, wobei der Schwellenwert auf der Abgasströmungsrate und der Motordrehzahl basiert. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele umfasst der Motor zusätzlich oder optional einen Motoransaugkanal einschließlich einer Ansaugdrossel, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, um als Reaktion auf das Angeben von Beeinträchtigung eine Öffnung der Ansaugdrossel zu begrenzen, um das Motorausgangsdrehmoment zu begrenzen. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet das Angeben von Beeinträchtigung zusätzlich oder optional als Reaktion darauf, dass die Kurvenanpassung der Druckdaten unter dem Schwellenwert liegt, das Hochzählen eines im Speicher der Steuerung gespeicherten Zählers; und das Angeben von Beeinträchtigung des Filters als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe des Zählers, die nach einer Messdauer der Druckdaten abgerufen wird, über einem Schwellenwert liegt. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele, werden die Druckdaten zusätzlich oder optional gemessen, während die Motordrehzahl über einer Leerlaufdrehzahl liegt.
In einer anderen Darstellung ist das Motorsystem in einem Hybridfahrzeug oder einem autonomen Fahrzeug gekoppelt.
In einer anderen Darstellung umfasst ein Verfahren für einen Benzinpartikelfilter, der in einem Motor mit Direkteinspritzung gekoppelt ist, Folgendes: Schätzen einer Differenz zwischen einer ersten Kurvenanpassung von Abgasströmungsrate und Differenzdruck an einem Abgaspartikelfilter in einem ersten Motordrehzahlbereich und einer zweiten Kurvenanpassung zwischen Strömungsrate und Differenzdruck an dem Partikelfilter in einem zweiten Motordrehzahlbereich und Angeben von Beeinträchtigung des Partikelfilters auf Grundlage der Differenz in Bezug auf einen Schwellenwert, wobei der Schwellenwert als eine Funktion der Höhenlage oder des Luftdrucks eingestellt ist.
Es ist anzumerken, dass die in dieser Schrift enthaltenen beispielhaften Steuer- und Schätzroutinen mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die hierin offenbarten Steuerverfahren und -routinen können als ausführbare Anweisungen in nicht flüchtigem Speicher gespeichert und durch das Steuersystem, das die Steuerung in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware beinhaltet, ausgeführt werden. Die hierin beschriebenen konkreten Routinen können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuerte oder unterbrechungsgesteuerte Strategien, Multi-Tasking-, Multi-Threading-Strategien und dergleichen. Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Reihenfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in dieser Schrift beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der bestimmten verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für Code stehen, der in einen nicht flüchtigen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einzuprogrammieren ist, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift offenbarten Konfigurationen und Abläufe beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die vorstehende Technologie auf V-6, 1-4, 1-6, V-12, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motorarten angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in dieser Schrift offenbart sind.
Im hier verwendeten Sinne ist der Ausdruck „ungefähr“ so auszulegen, dass er plus oder minus fünf Prozent der Spanne bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Einreichung neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, ebenfalls als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für ein Motorabgas bereitgestellt, das Folgendes aufweist: Vergleichen einer ersten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an einem Abgaspartikelfilter in einem ersten Motordrehzahlbereich mit einer zweiten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an dem Partikelfilter in einem zweiten Motordrehzahlbereich; und Angeben von Beeinträchtigung des Partikelfilters auf Grundlage des Vergleichens.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Angeben das Aufleuchten eines Warnlichts.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Vergleich durchgeführt, während die Abgasströmungsrate über einer Schwellenwertströmungsrate liegt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet der erste Motordrehzahlbereich eine Motordrehzahl unter einer Schwellenwertdrehzahl und beinhaltet der zweite Motordrehzahlbereich eine Motordrehzahl über der Schwellenwertdrehzahl, wobei sich der erste Motordrehzahlbereich nicht mit dem zweiten Drehzahlbereich überschneidet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Vergleichen das Vergleichen der ersten Beziehung über einen ersten Strömungs- und Druckbereich mit der zweiten Beziehung über den gleichen ersten Strömungs- und Druckbereich, wobei das Angeben auf Grundlage des Vergleichens das Angeben keiner Beeinträchtigung, wenn die erste und die zweite Beziehung innerhalb eines Schwellenwerts aneinander ausgerichtet sind, und das Angeben von Beeinträchtigung, wenn die erste und die zweite Beziehung über einen Schwellenwert hinaus voneinander abweichen, beinhaltet.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Differenzdruck durch einen von einem einzelnen Überdrucksensor, der in dem Motorabgas stromaufwärts des Partikelfilters gekoppelt ist, einem Differenzdrucksensor, der an den Filter gekoppelt ist, und einem Paar von Überdrucksensoren, das in dem Motorabgas stromaufwärts und stromabwärts des Filters gekoppelt ist, geschätzt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Angeben das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion auf eine Differenz über einem Schwellenwert zwischen der ersten und der zweiten Beziehung, wobei die Schwellenwertdifferenz als eine Funktion des Luftdrucks eingestellt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die erste Beziehung eine erste Kurvenanpassung der Abgasströmungsrate und des Differenzdrucks, die in dem ersten Drehzahlbereich gemessen werden, und beinhaltet die zweite Beziehung eine zweite Kurvenanpassung der Abgasströmungsrate und des Differenzdrucks, die in dem zweiten Drehzahlbereich gemessen werden.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Angeben das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion auf einen Differenzdruck über einem Schwellenwert an dem Filter in dem ersten Motordrehzahlbereich und einen Differenzdruck unter einem Schwellenwert an dem Filter in dem zweiten Motordrehzahlbereich bei einer bestimmten Abgasströmungsrate.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Angeben von Beeinträchtigung das Angeben, dass der Filter undicht ist oder fehlt, wobei der Abgaspartikelfilter ein Benzinpartikelfilter ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Motorverfahren bereitgestellt, das Folgendes umfasst: Initiieren einer Überwachung als Reaktion darauf, dass eine Abgasströmung über einer Schwellenwertrate liegt; Hochzählen oder Herunterzählen eines Zählers auf Grundlage eines erfassten Differenzdrucks an einem Benzinpartikelfilter in Bezug auf einen Schwellenwertdruck, wobei der Schwellenwertdruck auf der Motordrehzahl basiert; Abrufen einer Ausgabe des Zählers nach einer Zeitdauer seit dem Initiieren der Überwachung; und als Reaktion darauf, dass die Ausgabe über einem Schwellenwert liegt, Angeben von Beeinträchtigung des Filters.
Gemäß einer Ausführungsform basiert der Schwellenwertdruck auf dem Luftdruck und beinhaltet das Hochzählen oder das Herunterzählen das Hochzählen des Zählers als Reaktion darauf, dass der erfasste Differenzdruck unter den Schwellenwertdruck fällt; und das Herunterzählen des Zählers als Reaktion darauf, dass der erfasste Differenzdruck den Schwellenwertdruck überschreitet.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Hochzählen das Hochzählen der Ausgabe des Zählers um einen Betrag, der auf einer Differenz zwischen dem erfassten Differenzdruck und dem Schwellenwertdruck basiert, wobei das Herunterzählen das Herunterzählen der Ausgabe des Zählers um einen Betrag beinhaltet, der auf der Differenz zwischen dem erfassten Differenzdruck und dem Schwellenwertdruck basiert.
Gemäß einer Ausführungsform basiert die Dauer auf einer Gesamtzeit, die über einen durchschnittlicher Fahrzyklus mit Strömung und Motordrehzahl innerhalb entsprechender Zielbereiche zugebracht wurde.
Gemäß einer Ausführungsform wird der Differenzdruck durch einen von einem einzelnen Überdrucksensor, der in einem Motorabgas stromaufwärts des Partikelfilters gekoppelt ist, einem Differenzdrucksensor, der an den Filter gekoppelt ist, und einem Paar von Überdrucksensoren, das in dem Motorabgas stromaufwärts und stromabwärts des Filters gekoppelt ist, erfasst.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Angeben von Beeinträchtigung des Filters das Unterscheiden zwischen Filterleckage und Filterabwesenheit auf Grundlage einer gemessenen Beziehung zwischen der Abgasströmung und des erfassten Differenzdrucks.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Motorsystem bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Motor einschließlich eines Abgaskanals; einen in dem Abgaskanal gekoppelten Benzinpartikelfilter; einen oder mehrere Überdrucksensoren, die zum Schätzen eines Differenzdrucks an dem Filter mit dem Filter gekoppelt sind; einen Strömungssensor, der stromaufwärts des Filters in dem Abgaskanal gekoppelt ist, um eine Abgasströmungsrate durch den Filter zu schätzen; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht flüchtigem Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung dazu veranlassen, Druckdaten über den einen oder die mehreren Drucksensoren zu messen, während die Abgasströmungsrate über einem Schwellenwert liegt; und als Reaktion darauf, dass eine Kurvenanpassung der Druckdaten unter einem Schwellenwert liegt, eine Beeinträchtigung des Filters anzugeben, wobei der Schwellenwert auf der Abgasströmungsrate und der Motordrehzahl basiert.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Motor ferner einen Motoransaugkanal einschließlich einer Ansaugdrossel, wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, um als Reaktion auf das Angeben von Beeinträchtigung eine Öffnung der Ansaugdrossel zu begrenzen, um das Motorausgangsdrehmoment zu begrenzen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion darauf, dass die Kurvenanpassung der Druckdaten unter dem Schwellenwert liegt, das Hochzählen eines im Speicher der Steuerung gespeicherten Zählers; und das Angeben von Beeinträchtigung des Filters als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe des Zählers, die nach einer Messdauer der Druckdaten abgerufen wird, über einem Schwellenwert liegt.
Gemäß einer Ausführungsform werden die Druckdaten gemessen, während die Motordrehzahl über einer Leerlaufdrehzahl liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 9664095 [0003]

Claims

Verfahren für ein Motorabgas, das Folgendes umfasst: Vergleichen einer ersten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an einem Abgaspartikelfilter in einem ersten Motordrehzahlbereich mit einer zweiten Beziehung zwischen Abgasströmungsrate und Differenzdruck an dem Partikelfilter in einem zweiten Motordrehzahlbereich; und Angeben von Beeinträchtigung des Partikelfilters auf Grundlage des Vergleichens.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Angeben das Aufleuchten eines Warnlichts umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vergleichen durchgeführt wird, während die Abgasströmungsrate über einer Schwellenwertströmungsrate liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der erste Motordrehzahlbereich eine Motordrehzahl unter einer Schwellenwertdrehzahl beinhaltet und der zweite Motordrehzahlbereich eine Motordrehzahl über der Schwellenwertdrehzahl beinhaltet und wobei sich der erste Motordrehzahlbereich nicht mit dem zweiten Drehzahlbereich überschneidet.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vergleichen das Vergleichen der ersten Beziehung über einen ersten Strömungs- und Druckbereich mit der zweiten Beziehung über den gleichen ersten Strömungs- und Druckbereich beinhaltet und wobei das Angeben auf Grundlage des Vergleichens das Angeben keiner Beeinträchtigung, wenn die erste und die zweite Beziehung innerhalb eines Schwellenwerts aneinander ausgerichtet sind, und das Angeben von Beeinträchtigung, wenn die erste und die zweite Beziehung über einen Schwellenwert hinaus voneinander abweichen, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Differenzdruck durch einen von einem einzelnen Überdrucksensor, der in dem Motorabgas stromaufwärts des Partikelfilters gekoppelt ist, einem Differenzdrucksensor, der an den Filter gekoppelt ist, und einem Paar von Überdrucksensoren, das in dem Motorabgas stromaufwärts und stromabwärts des Filters gekoppelt ist, geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Angeben das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion auf eine Differenz über einem Schwellenwert zwischen der ersten und der zweiten Beziehung beinhaltet, wobei die Schwellenwertdifferenz als eine Funktion des Luftdrucks eingestellt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die erste Beziehung eine erste Kurvenanpassung der Abgasströmungsrate und des Differenzdrucks, die in dem ersten Drehzahlbereich gemessen werden, beinhaltet und die zweite Beziehung eine zweite Kurvenanpassung der Abgasströmungsrate und des Differenzdrucks, die in dem zweiten Drehzahlbereich gemessen werden, beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Angeben das Angeben von Beeinträchtigung als Reaktion auf einen Differenzdruck über einem Schwellenwert an dem Filter in dem ersten Motordrehzahlbereich und einen Differenzdruck unter einem Schwellenwert an dem Filter in dem zweiten Motordrehzahlbereich bei einer bestimmten Abgasströmungsrate beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Angeben von Beeinträchtigung das Angeben beinhaltet, dass der Filter undicht ist oder fehlt und wobei der Abgaspartikelfilter ein Benzinpartikelfilter ist.
Motorsystem, das Folgendes umfasst: einen Motor einschließlich eines Abgaskanals; einen Benzinpartikelfilter, der in dem Abgaskanal gekoppelt ist; einen oder mehrere Überdrucksensoren, die mit dem Filter gekoppelt sind, zum Schätzen eines Differenzdrucks an dem Filter. einen Strömungssensor, der stromaufwärts des Filters in dem Abgaskanal gekoppelt ist, zum Schätzen einer Abgasströmungsrate durch den Filter; und eine Steuerung mit computerlesbaren Anweisungen, die in nicht flüchtigem Speicher gespeichert sind, die, wenn sie ausgeführt werden, die Steuerung zu Folgendem veranlassen: Messen von Druckdaten über den einen oder die mehreren Drucksensoren, während die Abgasströmungsrate über einer Schwellenwertströmungsrate liegt; und als Reaktion darauf, dass eine Kurvenanpassung der Druckdaten unter einem Schwellenwert liegt, Angeben von Beeinträchtigung des Filters, wobei der Schwellenwert auf der Abgasströmungsrate und der Motordrehzahl basiert.
System nach Anspruch 11, wobei der Motor ferner einen Motoransaugkanal einschließlich einer Ansaugdrossel umfasst und wobei die Steuerung ferner Anweisungen beinhaltet, um als Reaktion auf das Angeben von Beeinträchtigung eine Öffnung der Ansaugdrossel zu begrenzen, um das Motorausgangsdrehmoment zu begrenzen.
System nach Anspruch 11, wobei das Angeben von Beeinträchtigung Folgendes beinhaltet: als Reaktion darauf, dass die Kurvenanpassung der Druckdaten unter dem Schwellenwert liegt, Hochzählen eines Zählers, der in dem Speicher der Steuerung gespeichert ist, und Angeben von Beeinträchtigung des Filters als Reaktion darauf, dass eine Ausgabe des Zählers, die nach einer Zeitdauer des Messens der Druckdaten abgerufen wird, über einem Schwellenwert liegt.
System nach Anspruch 11, wobei die Druckdaten gemessen werden, während die Motordrehzahl über einer Leerlaufdrehzahl liegt.